Anlage zur Herstellung von Blöcken, insbesondere Anoden, aus schüttbarer Masse Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Herstellung von Blöcken, insbesondere Anoden, aus schüttbarer Masse, in der die schüttbare Masse zu Blöcken verdichtet und gepresst wird.
Es sind Pressen zum Verdichten schüttbarer Massen bekannt, die zwei Pressstempel, von denen mindestens einer heb- und senkbar ist, und eine heb- und senkbare Kokille aufweisen. Zum Pressen eines Blockes wird aus der Kokille und einem Stempel ein Hohlraum gebildet, in den die schüttbare Masse eingefüllt wird, worauf un ter Einbeziehung des zweiten Stempels die Pressung der schüttbaren Masse zu einem Block erfolgt. Eine solche Presse weist eine bestimmte Stundenleistung auf, die im wesentlichen von der Presszeit abhängig ist. Die Presszeit kann nicht beliebig verkürzt werden, da sonst keine einwandfreie Pressung erfolgt und dadurch der Ausschuss zunimmt.
Zur Vergrösserung der Stundenleistung einer solchen Presse ist vorgeschlagen worden, die Pressung in meh rere Schritte aufzuteilen. Hierzu ist es bekannt, eine Mehrstationen-Maschine mit einer Presse zu benützen, wobei pro Station eine Kokille für die Endverdichtung benötigt wird.
Die vorliegende Erfindung zeigt gegenüber den be kannten Ausführungen eine besonders wirtschaftliche und leistungsfähige Anlage zur Herstellung von Blöcken, insbesondere von Anoden, und ist gekennzeichnet durch eine Vorverdichtungseinrichtung zum Verdichten der schüttbaren Masse zu einem vorverdichteten Block und einer mit der Vorverdichtungseinrichtung zusammen wirkenden, aus einer Presse mit einer Kokille und zwei Pressstempeln, von welchen Teilen mindestens einer be weglich ist, bestehenden Endverdichtungseinrichtuno, in der der vorverdichtete Block durch eine Pressop#.ration endverdichtet wird.
In der beiliegenden Zeichnung ist die Erfindung bei spielsweise dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Anlage, Fig.2 eine schemati,chc Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Anlage, Fig.3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Anlage und Fig.4 eine Seitenansicht der Endverdichtungspresse in Fig. 3.
In Fig. 1 besteht die Anlage im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich aus einer Vorverdichtungseinrich- tung, die nahstehend im Detail beschrieben wird, und aus einer gesamthaft mit 1 bezeichneten Presse für die Endverdichtung des Presslings. Diese Presse 1 weist einen in der Figur nur andeutungsweise dargestellten Pressrahmen 2 auf, in dessen Obergurt ein mit 3 bezeich neter Schubkolbenantrieb eingebaut ist, der aus einem Zylinder 4 und einem Differenzialkolben 5 besteht.
Für die Betätigung des Schubkolben-Antriebes 3 sind 2 Zu leitungen 6, 7 vorgesehen, die der Zu- und Ableitung des Druckmediums während der Betätigung des Schub kolbenantriebes dienen. Am Kolben 5 ist ein Press- stempel 8 angeordnet, der als beweglicher Pressstempel bezeichnet wird.
Im Untergurt des Pressenrahmens 2 ist ein fester, nichtbewegbarer Pressstempel 9 angeordnet sowie eine heb- und senkbare Kokille 10. Die Kokille 10 wird durch zwei Schubkolbenantriebe 11, 12 angehoben und ge senkt, deren Differenzialkolben 13, 14 sich an der Kokille 10 abstützen und deren Zylinder 15 je zwei An schlüsse 17, 18 und 19, 20 für die Zu- und Ableitung des Druckmediums aufweisen.
Mit 20 ist der endgepresste Block, beispielsweise eine Anode, bezeichnet, die über eine nicht näher dar gestellte Transporteinrichtung 21 in Pfeilrichtung 22 wegtransportierbar ist. In der Figur sind die Teile der Presse in derjenigen Lage dargestellt, die sie beim Beginn einer neuen Endverdichtung einer vorverdichteten Anode einnehmen.
Die Vibriereinrichtung besteht aus einer einen orts festen Formkasten 23 bildenden Kokille, unter der eine Bodenplatte 24 angeordnet ist, die über eine Stützplatte 25 mittels eines Schubkolbenantriebes 26 heb- und senk- bar ist. Die Bodenplatte 24 ist über Federn 27 abge stützt und weist auf ihrer Rückseite ein Vibriergerät 28 auf.
Über der Kokille 23 ist eine Deckelplatte 29 angeord net, die mit einem Schubkolbenantrieb 30 heb- und senkbar ist. Die Deckelplatte 29 mit ihrem Schubkolben antrieb 30 ist in einem Wagen 31 gelagert, der mittels eines Schubkolbenantriebes 32 seitlich verschiebbar ist. Der Wagen 31 trägt zudem einen neben der Deckelplatte 29 angeordneten Einwurfschacht 33.
Ober dem Wagen 31, d. h. über der Deckelplatte 29 mit ihrem Schubkolben.antrieb 30 und dem Einwurf schacht 33, ist annähernd senkrecht über der Kokille 23 eine gesamthaft mit 34 bezeichnete Dosier- und Be schickungseinrichtung angeordnet, die alle notwendigen Geräte enthält, um die Beschickung des Formkastens mit der notwendigen Geschwindigkeit vornehmen zu können.
Die Anlage funktioniert wie folgt: Auf der abgesenkten Bodenplatte ist ein vorver dichteter Block 35 dargestellt, der vom Schubkolben antrieb 36 seitlich über eine nicht näher erläuterte Fördereinrichtung 37 auf den festen Pressstempel 9 der Presse 1 verschoben wird. Hierauf wird die Kokille 10 in ihre obere Endlage angehoben und gleichzeitig der bewegliche Pressstempel 8 auf den Block abgesenkt, worauf die Endverdichtung beginnt. Da die Volumen verringerung zwischen dem vorverdichteten Block 35 und dem endverdichteten Block 20 verhälinismässig ge ring ist, braucht die Geschwindigkeit der Kokille 10 und des beweglichen Pressstempels 8 weder gesteuert noch in eine gegenseitige Abhängigkeit gebracht werden.
Nach Beendigung der Pressoperation wird der bewegliche Pressstempel 8 angehoben und die Kokille 10 in die in der Figur dargestellte Lage abgesenkt, worauf der end- verdichtete Block 20 seitlich über die Fördereinrichtung 21 in Pfeilrichtung 22 wegtransportiert wird.
Nach Entfernen des vorverdichteten Blockes 35 von der Bodenplatte 24 wird dieselbe durch den Schubkol- benantrieb 26 so weit angehoben, dass sie mit der Ko kille 23 einen Hohlraum bildet. Gleichzeitig wird der Wagen<B>31</B> durch den Schubkolbenantrieb 32 in der Figur nach rechts bewegt, so dass der Einwurfschacht über der Kokille 23 zu liegen kommt. Hierauf wird der durch die Bodenplatte 24 und der Kokille 23 gebildete Hohlraum aus der Dosier- und Beschickungseinrichtung 34 mit schüttbarer Masse angefüllt. Darauf wird der Wagen 31 nach links bewegt und die Deckelplatte 29 auf die schüttbare Masse abgesenkt.
Gleichzeitig wird das Vibriergerät 28 in Betrieb gesetzt, wodurch die schüttbare Masse vorverdichtet wird. Dadurch, dass die Deckelplatte 29 mit ihrem Gewicht oder gegebenenfalls durch den auf den Schubkolbenantrieb 30 wirkenden Druck mit einer kontinuierlichen Presskraft auf die schüttbare Masse wirkt, wird die Vorverdichtung we sentlich beschleunigt. Da die hierzu notwendige Druck kraft nur wenige Kilogramm pro Einheitsfläche des Blockes sein muss, können die Schubkolbenantriebe 26 und 30 verhältnismässig klein dimensioniert werden.
Eine Verbesserung do-r Verdichtung erhält man dadurch, dass die Druckkraft nach einem bestimmten Programm wirksam ist, d. h. dass die Druckkraft programmiert wird. Durch das Vibrieren der schüttbaren Masse unter gleichzeitigem Einfluss einer kontinuierlichen, gegebe nenfalls programmierten Druckkraft ist es möglich, die schüttbare Masse mit höherer Temperatur als bei einer Pressoperation einzufüllen, wodurch sie fliessf;ihiger ist und deshalb eine sehr gleichmässige Materialverteilung ergibt, wobei trotzdem die in den Hohlräumen der schüttbaren Masse vorhandenen Gase weitgehend aus getrieben werden.
Durch die einwandfreie Austreibung der Gase wird eine wesentliche Voraussetzung zur Her stellung fehlerfreier Blöcke bzw. Anoden erfüllt.
Nach beendigter Vorverdichtung wird die Boden platte 24 abgesenkt, wodurch der vorverdichtete Block 35 in die in der Figur gezeichnete Lage gelangt. Gege benenfalls wird die Deckelplatte 29 dazu verwendet, das Ausstossen des vorverdichteten Blockes 35 zu unter stützen. Nun beginnt der Zyklus wieder aufs neue, in dem der Block 35 der Presse zugeführt wird und gleich zeitig die Vibriereinrichtung das Vorverdichten eines nächsten Blockes vornimmt, während in der Pre_se der vorverdichtete Block endverdichtet wird.
In Fig. 2 ist eine ähnliche Anlage wie in Fig. 1 dar- ,;:steilt. Die im rechten Teil der Figur dargestellte Presse 1 cn;spricht in allen Teilen der Presse I in Fig. 1. Deshalb stimmen die Bezugszahlen in beiden Figuren überein. Eine weitere Übereinstimmung besteht bezüg lich der Dosier- und Beschickungseinrichtung 34, des Wagens 31 mit den Schubkolbenantrieben 30, 32 und dem Einwurfschacht 33 und dem Schubkolbenantrieb 36, weshalb die Bezugszahlen in Fig. 1 und 2 überein stimmen.
Die Deckelplatte 29 ist stirnseitig konkav aus- gebiid..t und enthält gegebenenfalls auch Vorsprünge zum Pressen von Löchern in die Blöcke, z. B. zur Auf nahme einer bei Anoden verwendeten Stromschiene.
Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 weist die Ausführung nach Fig. 2 für die Verdichtungseinrichtung eine bewegliche Kokille 40 auf, die mittels zweier Schubkolb; nantriebe 41, 42 heb- und senkbar ist. Die Bodenplatze 43, die eine Ausdehnung aufweist, die etwas kleiner als die lichte Weite der Kokille 40 ist, ist mit einem Schubkolbenantrieb 44 verbunden.
Die Schubkolbenantriebe 41, 42, 44 sind doppelt- wirkend,- Aggregate, deren beide Zylinderräume über <B>i</B> angedeutete, jedoch nicht näher bezeichnete Leitungen <B>C</B> beaufschlagt werden.
Die Anlage funktioniert in Gleicher Weise, wie dies für di: Ausführung nach Fig. 1 beschrieben wurde. Die Vorverdichtungseinrichtuna und die Presse 1 arbeiten beispielsweise mit gleichen Taktlängen, so dass mit je dem vorverdichteten Pressling 35 ein endverdichteter Presslina hergestellt wird. Gegebenenfalls können auch zwei Vorverdichtunaseinrichtunaen benützt werden, während die Presse 1 mit der doppelten Taktgeschwin digkeit arbeitet.
Bei der Anlage nach Fig. 2 wird durch Hochfahrer, der Kokille 40 ein Hohlraum gebildet, dessen Boden durch die Bodenplatte 43 gebildet wird. Ist durch den über die Kokiile 40 angeordneten Einwurfschacht 33 die schüttbare Masse eingegeben worden, fährt der Wagen 33 in eine Stellung, in der die Deckelplatte 29 in die Kokille 40 eingefahren werden kann. Nun beginnt der Pressvorgang, indem die Schubkolbenantriebe 30, 44 unter Druck gesetzt werden, wobei der eine derselben, oder bade angehoben bzw. abgesenkt werden.
Im Ge gensatz zu Fig. 1 ist hier keine Vibrieranlage vorgese- lien, sondern die Vorverdichtang erfolgt durch einen reinen Pressvorgang. Um die Gasentweichung aus der schüttbaren Masse zu erleichtern, wird während der Vorverdichtung mehrmals entlastet, wobei die Deckel platte 29 kurz um einige Millimeter von dem vorver dichteten Presslina abgehoben wird.
Das Verhältnis der Presskraft in der Vorverdichtungseinrichtung und in der Presse ist bei praktischen Ausführungen etwa 1 : 10 bis 1 : 15, was die Verwendung von verhältnismässig leich ten Schubkolbenantrieben in der Vorverdichtungsein- richtung erlaubt.
In Fig. 3 und 4 ist eine von den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 etwas abweichende Anlage dargestellt. So weit die Bezugszeichen nicht erläutert sind, betreffen sie Teile, die in den anderen Figuren bereits beschrieben sind, so z. B. die Dosier- und Beschickungseinrichtung 34 und den Wagen 31 mit den Schubkolbenantrieben 30, 32 und dem Einwurfschacht 33. Der Unterschied der Anlage nach Fig. 3 und 4 besteht darin, dass der Transport der vorverdichteten Masse 51 zur Presse 52 in einer Kokille 53 erfolgt.
Der Einsatz einer solchen Anlage kommt dann in Frage, wenn der vorverdichtete Pressling noch keine genügende Formfestigkeit aufweist und deshalb beim Entfernen aus der Kokille 51 der Vor- v,:rdichtungseinrichtung teilweise oder ganz zerbröckeln könnte. Die Formfestigkeit der vorverdichteten Masse 51 hängt von ihrer Zusammensetzung ab, die von den örtlichen Betriebsbedingungen abhängig ist.
Die Vorverdichtung der schüttbaren Masse 51 er folgt nach Einfüllen in der Kokille 53 mittels der mit denn Schubkolbenantrieb 48 verbundenen Bodenplatte 59 und der Deckelplatte 50. Die Deckelplatte 50 weist stirnseitig einen Vorsprung 54 auf, mit dem eine Ver tiefung in den Pressling gedrückt wird. Beispielsweise kann eine solche Vertiefung zur Aufnahme einer Strom schiene dienen, wie dies vor allem bei Anoden-Presslin- gen benötigt wird.
Selbstverständlich können auch die Deckelplatten der Anlagen nach Fig. 1 und 2 solche den speziellen Anforderungen des Presslings genügende Formteile aufweisen,. Nach dem Vorverdichten wird der Pressling 51 etwas nach abwärts gedrückt, damit er lose in der Kokille 53 geführt ist, was sich aus der koni- schen Ausbildung der Innenwände der Kokille 53, wie auch d,:r Kokillen in anderen Anlagen, ergibt.
Nun tritt der Schubkoibenanti-ieb 55 in Betrieb, an dessen Kol- b-,rstange 56 die Kokille 53 befestigt ist, und schiebt dvn in d.--r Kokille 53 befindlichen Pressling über die Transport;n!age 37 auf den unseren Press--tempel 57 d-r Presse<B>52.</B> Di;
Kokille 53 wJst einen Stössel 58 auf, der dzn während der \'orv rdichtutie# dis Pessiings 51 gleichzeitig cndg,pressten @rcsslii;ö <B>59</B> auf die Transport- cinrichtung <B>'11</B> schiebt.
Damit dieser Wechsel möglich ist, muss der obcr,2 Presss:enipel 60 seitlich weggefahren w,-rdcn können. Hierzu dient ein Schubkolbenantrieb 6!. (nie d:ni d, r in Führungen 62 des oberen Joches 63 laufende Prei?stempel 60 verschoben wird.
Ist d:c Ko kille 53 niit d:ni unteren Pressstcnipel 57 au gerichtet, so wird der untre Pressstempel 57 abgesenkt, bis der vorverdichte. Pressling 51 in der Kokille 64 verschwin- ciet. Ntin kann die Kokille 53 niit Hilfe des Schubkolben- antriebes wider zurückgezogen werden und steht für ein: neue Vorverdichtungsopcration zur Verfügung.
In der Presse 52 erfolgt die Endverdichtung des Presslin"s, indem die Kokille 64 mittels der Schubkolben antriebe 65, 66 und der Pressstenipel 57 mit dem Press- !ing mitiels der Schubkolbenantricbe 67, 68 angehoben wird. Für di_ Endverdichtung wird hierauf der im Press- 7ylii;der 69 \@leitC'nd@ Presskolben 70 beaufschlagt.
Nach Bcei.dic,ting der Pressung werden die Kokille 64 und der untre Pressstenipel 57 soweit abgesenkt, bis sie die in Fi''. 3 darg;a.cllte Lage einnehmen. Nun wird der ini glticlien Zeitraum vorverdichtete Pressling 51 mittels d:s@Schtibkcllb#7naniriebes 55 in die Presse> 52 gescho ben, wuhci vorerst der obere Pressstenipel 60 seitlich verschoben wird.
Gleichzeitig mit der Einführung eines neuen vorverdichteten Presslings in die Presse 52 wird der endverdichtete Pressling 59 aus der Presse 52 ent fernt.
Die Steuerung der Presse 52 wird in ähnlicher Weise, wie bezüglich der Anlagen nach Fig. 1 und 2 bereits er w i ihn' t <B>,</B> vereinfacht, da auch hier der Presshub für die Endv:rdichtung verhältnismässig klein ist.
Gegenüber den in den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Vor- und Endverdichtungseinrichtungen sind Verein fachungen denkbar, die je nach Bedarf vorgesehen wer den können. So können Kokille und Pressstempel bzw. Pressplatten mit Ausnahme eines einzigen Teiles fest sein. In diesem Fall wird lediglich noch ein Auswerfer für das Auss:ossen des Presslinas aus der Kokille vorge sehen.
Auch können zusätzliche Einrichtungen vorgesehen werden, uni die Leistung der Anlage oder die Qualität der Presslinge zti steigern. Beispielsweise kann das Vor verdichten verb.-rsert werden, wenn währ,@nd des Ver- dichtens die I're ssplatten mehrmals um ein,#n :beringen Hub vom Pressling wegbewegt werden, um das in der schüttbaren Masse befindliche Gas entweichen zu lassen.
Während man bei den Endverdichtungsee-.: i,ai:ungen wegen des geringen Presshubes gewöhnlich leine Steue rung der Relativgeschwindigkeit zwischen Kokille und Pressstempel vorsieht, so kann dies bei den Vorverdich- tungseinrichtungen, z. B. bei der Ausführung nach Fig.2, vorteilhaft sein, und zwar wird man die Teile zweckmässig so steuern, dass die Pressplatten in bezug auf die Kokille niit der gleichen Geschwindigkeit in die Kokille eindringen.
Welche Art von Vorverdichtungs iririchtung man mit der Presse für die Endverdichtung kombiniert, sei es eine reine Vibrier- oder Pressoperation oder auch eine kombinierte Vibrier- und Pressoperation, mit oder ohne Transport des vorverdichteten Presslings in der Kokille, hängt von den j@weüi@en Bciriebsb:dingungen ab.
We sentlich ist, dass durch die erfindungsgemässe Anlage die Hersteliun; von Blöcken pro Zeiteinheit erlicblich g;.- stei"er, t werden kann.
Dies gelingt v.r allem durch die in der@Vorv::rdkii,un gs:inrichtung durchzuführende Vor- verdichetungsoperat;on, die sehr rasch, beispielsweise in Bruch;cilrn einer Minutz, beerdet ist und trotzdem eine weitg:hciicie \'orv-.,rd:cli:uiig ermöc!icht. D-bci sind die aufzuwer.dciiden @rucl:
krüfte, wie@b:rei'.s ürwähnt, ge ring, Lind dis Einrichtung kann deshalb leicht und dem- @.ntsprc2hjiid kostensparend " < :baut v:erden. Da die Vo- lumeninder;ine, beim Endverdichten verhiiltnism:issig ge ring is;
. kann für diese Operation eine ganz einfache Presse verwcndct werden, die keine aufwendige Steue rung benötigt. Die grosse Vorverdicmun@g in der Vorver- dichttin-seinr:;li;ung wirkt sich somit auch auf die Presse für die Endverdichtung kostensparend aus.