WO2017152913A2 - Extrusionsverfahren und extrusionsvorrichtung zur herstellung eines mit einem boden verschlossenen keramikrohres - Google Patents

Extrusionsverfahren und extrusionsvorrichtung zur herstellung eines mit einem boden verschlossenen keramikrohres Download PDF

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WO2017152913A2
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mouthpiece
mandrel
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closed
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Martin Hofacker
Lutz Kiesel
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/26—Extrusion dies
    • B28B3/2627—Extrusion dies using means for making hollow objects with transverse walls, e.g. hollow objects closed on all sides

Definitions

  • the invention relates to an extrusion device and a method for extruding hollow ceramic bodies closed on one side, as are known generically from DE 689 03 344 T2.
  • the patent specification GB 440 949 A describes a device for extruding very thin-walled ceramic tubes with wall thicknesses of a few 100 ⁇ m and lengths of 0.5 m to 1 m.
  • the ceramic tubes are open at both ends. For manufacturing reasons, it may be provided to squeeze out of the extrusion device emerging open end of the still malleable ceramic tube and thereby close airtight.
  • the interior of the squeezed ceramic tube is first vented through a vent in the mandrel of the extrusion die.
  • compressed air is ultimately supplied via the ventilation opening until the ceramic tube comes to bear against the inner wall of a mold on the outside.
  • the thus formed ceramic tube is removed with the mold from the extrusion die and allowed to dry in the mold. Due to the onset of drying shrinkage, the ceramic tube dissolves from the mold. The demoulding takes place by virtue of force and deformation, but each form of a ceramic tube must be kept in each case.
  • a device is known, can be produced by extrusion on one side closed hollow body. To produce the hollow body profile, an extrusion tool with a mandrel is used in the mouthpiece. To form the hollow body on one side closing the bottom, a closure piece is temporarily placed on the mouthpiece.
  • the mandrel and the closure piece are shaped according to the desired shape of the bottom, wherein the remaining between the mandrel and the closure piece cavity determines the bottom thickness.
  • a pressed into the extrusion die plastic mass first fills this cavity, whereby the bottom is formed. This displaced air can escape through a vent in the stopper.
  • the vent is closed with a closure device as soon as plastic mass emerges from the vent opening.
  • the closure device fills the volume of the vent hole in the closed state completely, so that the expanded there during extrusion plastic mass is forced back into the cavity and compacted.
  • the closure piece can be removed from the mouthpiece and the remaining hollow body profile extruded to length, wherein the soil is released from the mandrel and moved away from it.
  • the mandrel In order to prevent the collapse of the hollow body closed on one side by the resulting during movement of the hollow body over the mandrel negative pressure, the mandrel has a vent opening.
  • the ventilation opening is provided with a non-return valve, which automatically opens at a corresponding negative pressure and remains closed when the plastic compound is pressed into the extrusion tool.
  • About the properties of the plastic mass is revealed that they are coal masses.
  • the negative pressure required to open the check valve may already cause a deformation of the hollow profile.
  • the high pressures occurring in the extrusion tool can also cause the ceramic material, depending on the viscosity, can penetrate into the closed check valve, deposits and affects the automatic function of the check valve. Furthermore, when removing a thin-walled floor there is a risk that the still-moist ceramic material passes through Adhesion adheres to the closure piece and is damaged when removing the closure piece.
  • the published patent application EP 1 075 916 A2 describes a method for producing a bottom on a ceramic tube by extrusion.
  • the bottom is formed in a cavity between the spike of the mouthpiece and a closure piece temporarily closing the mouthpiece.
  • a coaxial with the mouthpiece arranged vent opening is provided for venting the cavity during the extrusion of the bottom.
  • a vent opening escaping ceramic mass can be pressed back by means of a movable piston in the cavity. This achieves a uniform density of the ceramic mass in the soil.
  • the aforementioned patent DE 689 03 344 T2 discloses a method for extruding a hollow body (sleeve) made of ceramic closed on one side, in which the adhesion of the soil to an extrusion device is to be prevented.
  • the extrusion device has a mouthpiece and a mandrel (core member) disposed coaxially therewith. To form the bottom of the mouthpiece is temporarily closed with a closure piece (pressure plate).
  • a piston is guided, determines the free end of the piston together with the closure piece, the shape of the bottom.
  • the piston is movably mounted in a vent (passage opening) in the mandrel, wherein the ventilation opening is guided by means of a channel (air passage opening) through the interior of the piston.
  • the free piston end and the closure piece are advantageously made of a porous material, so that the suction and introduction of air, especially on the closure piece, can be distributed over a surface.
  • air is blown through the closure piece of porous material or through a vent opening (passage opening) in the closure piece to more easily detach the closure piece from the floor.
  • the use of the porous surfaces as a contact surface for the floor also has disadvantages.
  • ceramic material can penetrate into the pores, assisted by the suction through the porous surface of the closure piece.
  • the plastic impression of the porous surface of the soil can form a surface roughness
  • the individual surveys are unfavorably large in relation to the wall thickness and, depending on how deep the ceramic material penetrates into the pores, can lead to an adhesion of the ceramic mass.
  • the adhesion can be solved again with an overpressure applied by the porous surface structure.
  • the applied overpressure can already lead to damage of the still plastically moldable soil.
  • the porous surface at the high pressures in the extrusion die can easily clog with ceramic mass, so that sufficient or only a non-uniform ventilation or aeration is achieved when the pressure in the pores is insufficient as a self-cleaning effect.
  • the controlled movement of the piston in the mandrel is not ensured, as a sliding of the piston in the mandrel to the respective stops (stopper or conical seat) takes place and the relative movement is coupled to the positive or negative pressure in the mandrel.
  • the object of the invention is to provide a method and a device suitable for this purpose, which implement a simple and secure way of deformation-free demoulding of soils very thin-walled ceramic extrusion profiles.
  • Fig. 1 shows a basic structure of an extrusion apparatus for producing a closed with a bottom ceramic tube in the closed state
  • Fig. 2 shows the basic structure of the extrusion device shown in Fig. 1 in the open state and with open cylinder bore in the mandrel.
  • the extrusion apparatus for producing a ceramic tube 2 sealed with a bottom 1 basically has a mouthpiece 3 and a mandrel 4 arranged coaxially therein.
  • a cylinder bore 5 is arranged in the mandrel 4 coaxially.
  • a lifting cylinder 6.2 is arranged coaxially in the cylinder bore 5, which is connected to one or more access channels 4.4 and closed by a piston head 6.1.
  • the piston head 6.1 is connected to a piston 6, which is guided in the lifting cylinder 6.2.
  • a mouthpiece 3 occluding, temporarily removable closure piece 7 is arranged with a vent hole 7.1, wherein the inner shape of the closure piece 7 and the outer shape of the mandrel 4, with the piston head 6.1, define a gap 8, which the shape of the produced Soil 1 corresponds.
  • the mouthpiece 3 for extruding the ceramic tube 2 has a circular cross-section.
  • the rotationally symmetrical mandrel 4 is accommodated coaxially on a mouthpiece axis 3.1 of the mouthpiece 3.
  • the remaining between the mandrel 4 and the mouthpiece 3 annular cross-section determines the wall thickness of an extruded ceramic tube 2.
  • the circular cross-section can, for. B. have a diameter between 10 - 60 mm, the wall thicknesses can be conveniently between 200 ⁇ and 1 mm.
  • the production of larger, but also smaller diameters / dimensions with different wall thicknesses is possible, for. B.
  • the mouthpiece 3 is closed with the closure piece 7, wherein a gap 8 is formed between the mouthpiece 3 and the closure piece 7.
  • the closure piece 7 is attached thereto with a detachable connection to the mouthpiece 3 and seals the circular cross section of the mouthpiece 3, except for the ventilation hole intended for ventilation 7.1, completely off.
  • the mandrel 4 and the closure piece 7 are shaped according to the desired shape of the bottom 1, z. B., as shown in Fig. 1, hemispherical. A remaining between the inner shape of the closure piece 7 and the outer shape of the mandrel 4 gap 8 determines with its gap width, the wall thickness of the bottom first
  • the wall thickness of the bottom 1 advantageously corresponds to the wall thickness of the ceramic tube 2.
  • a pressed into the extrusion device during extrusion of the bottom 1 ceramic mass displaces the air located in the gap 8, which escapes through a provided in the closure piece 7 open vent hole 7.1.
  • the vent hole 7.1 consists of a coaxial with the mouthpiece 3 extending central bore 7.2 and at an acute angle to the central bore 7.2 out and away from the mouthpiece 3 channel bore 7.3.
  • the vent hole 7.1 can be closed with an axially movable pin 7.4 so far fills the central bore 7.2 that the ceramic material that has leaked through the central bore 7.2, by means of the pin 7.4 in the gap 8 of Mouthpiece 3 is recompressed and sheared through the channel bore 7.3 ceramic mass is sheared off.
  • a second channel bore 7.3 is arranged at an angle to the extrusion direction and has at least the diameter of the axial central bore 7.2, then due to the self-cleaning effect, no already dried ceramic mass is recompressed into the bottom region.
  • the pin 7.4 is performed clean in the closure piece 7 and the pressure increase in the extrusion device is low.
  • the feed path and the length of the central bore 7.2 of the pin 7.4 can be adjusted so that the pin 7.4 is flush with the inner contour of the closure piece 7 and thus no deviation in shape in the bottom area is recorded.
  • the closure piece 7 is removed from the mouthpiece 3 for this purpose.
  • the closure piece 7 can advantageously be heated.
  • the ceramic mass is heated adjacent to the closure piece 7.
  • the residual moisture present in the ceramic mass is at least partially evaporated and forms an expanding air cushion between the ceramic mass and the closure piece 7, through which the closure piece 7 separates from the bottom 1.
  • the heating of the closure piece 7 should preferably be carried out in less than 30 s to a temperature necessary for the evaporation of water (liquids) so as not to unnecessarily prolong the production time for producing a hollow body closed on one side.
  • resistance heating elements for example heating sleeves, tapes, cartridges
  • inductive heating elements can be used.
  • the closure piece 7 is advantageous via a heat-insulating component, and in the case of using inductive heating elements and electrically insulating component, for. B. Teflon, which is arranged between the mouthpiece 3 and the closure piece 7, isolated from the mouthpiece 3.
  • Teflon Teflon
  • a rapid cooling of the inside facing the bottom 1 and determining its shape should take place for the crack-free production of the subsequent hollow body closed on one side.
  • the closure piece 7 can be cooled in a very short time, it is advantageously cooled, for. B. by cooling fluid through appropriately designed channels (not shown in the drawings) in the closure piece 7 is performed.
  • the introduced into the mandrel 4 cylinder bore 5 is a blind hole. It begins at the bottom 1 forming surface of the mandrel 4 and is continued into the conical neck 4.2 of the mandrel 4, where it ends in the region of at least one of the conical neck 4.2 supporting Ziehnchstrebe 4.3. There, the cylinder bore 5 is connected to at least one access channel 4.4, which is led out of the extrusion device and is connected to a gas supply. The at least one access channel 4.4 is guided through the interior of the drawing cross bar 4.3.
  • the gas supply can be done from the ambient air, so that the cylinder bore 5 with ambient air (gas) can be filled with atmospheric pressure.
  • the at least one access channel 4.4 can be connected to a gas supply in the form of a gas reservoir, so that the closed cylinder bore 5 can be filled with a gas with overpressure.
  • the supplied through the cylinder bore 5 gas is used exclusively for ventilation of the interior of the ceramic tube 2.
  • the gas is used to open the sealed during extrusion of the bottom 1 with the piston head 6.1 cylinder bore 5, as is known from the prior art. If the cylinder bore 5 is opened by the piston head 6.1 and thus also the bottom 1 is lifted off the mandrel 4, the gas in the cylinder bore 5 flows, thus preventing a negative pressure in the resulting interior space between the mandrel 4 and the bottom 1 of the formed In the case that in the closed cylinder bore 5 there is an overpressure, this is only slightly greater than the ambient pressure which prevails outside of the hollow body closed on one side (normal pressure) in order to avoid exploding of the bottom 1.
  • the access of the cylinder bore 5 is closed at the surface of the mandrel 4 with the piston head 6.1 and opened.
  • the piston head 6.1 is precisely fitted in the access of the cylinder bore 5, so that it seals the cylinder bore 5 securely against invading ceramic material and preferably also gas-tight.
  • the piston head 6.1 forms a part of the outer shape of the mandrel 4 in the closed state of the cylinder bore 5 and is adapted in its outer shape to the shape of the bottom 1.
  • the piston head 6.1 is fixedly connected to the piston 6, which runs in a lifting cylinder 6.2, which is arranged within the cylinder bore 5 along the mouthpiece axis 3.1.
  • the lifting cylinder 6.2 is centered and firmly anchored within the cylinder bore 5, wherein between the lifting cylinder 6.2 and the cylinder bore 5 a gap for passing through the access channel 4.4 supplied gas remains.
  • the lifting cylinder 6.2 is a pneumatic cylinder.
  • the movement of the piston 6 is effected by a controlled supply of compressed air in the pneumatic cylinder.
  • the pneumatic cylinder is connected via a connecting line 6.3 with a compressor 9 and the controlled supply of compressed air via the position of connected to a control unit 6.4 valves that differentiate the passage of the connecting line 6.3.
  • the Connecting line 6.3 is preferably laid through the access channel 4.4.
  • the movement of the piston 6 and thus of the piston head 6.1 by the pneumatic cylinder, the separate supply via the connecting cable 6.3 is completely independent of the on the access channel 4.4 added or discharged gases.
  • the movement of the piston 6 is differentially controlled by means of the control unit 6.4, so that between the closed or fully open position of the mandrel 4 of the piston head 6.1 can continuously take all intermediate positions.
  • a one-sided pneumatic cylinder is used. Compared to a two-sided pneumatic cylinder, only one compressed air line is required for its supply.
  • the spring force of the arranged in one-sided pneumatic cylinder compression spring generates a sufficient restoring force to return the piston head 6.1 back to the mandrel 4, so that it is closed. It can also be a two-sided pneumatic cylinder can be used or a lifting cylinder, which is driven hydraulically or electromechanically.
  • a ceramic mass is pressed through the mouthpiece 3 into the sealed with the closure piece 7 extrusion device so that the ceramic material fills the gap 8 between the mandrel 4 and the closure piece 7, whereby the bottom 1 of the ceramic tube 2 is formed in a wall thickness corresponding to the gap width.
  • the gap 8 previously filling air is displaced during the pressing of the ceramic material and can escape through the vent hole 7.1 in the closure piece 7.
  • the pressing is stopped when the ceramic material emerges through the vent hole 7.1.
  • the vent hole 7.1 is then sealed, with the located in the vent hole 7.1 ceramic mass through the pin 7.4 to the Surface of the voltage applied to the bottom 1 closure piece 7 is recompressed.
  • the floor 1 is then completed.
  • the extrusion of the adjoining the bottom 1 ceramic tube 2 can be done.
  • the extrusion device is opened by the closure piece 7 is removed from the mouthpiece 3.
  • the risk is favored by the properties of the ceramic mass, which is still very easily plastically moldable at this time and which may have high adhesion forces to the closure piece 7 due to the moisture present in the ceramic mass. For these reasons, the closure piece 7 is heated.
  • Heating causes the residual moisture present in the ceramic material to evaporate, so that an expanding air cushion is formed between the closure piece 7 and the ceramic mass of the base 1 resting against the closure piece 7. Due to the forming air cushion, the bottom 1 dissolves very gently from the closure piece 7. Since the release takes place with the mouthpiece 3 closed, any mechanical stress on the bottom 1 is avoided. After complete release of the bottom 1 of the closure piece 7, this can be lifted without risk of damaging the bottom 1 of the mouthpiece 3.
  • the residual moisture of the ceramic material which is partially vaporized by heating, also contributes to the fact that the bottom 1 after heating is inherently more stable than before and can no longer plastically deform so easily.
  • the heating of the tool parts should take place substantially flat on the inside of the closure piece 7 and the front side of the dome 4. Depending on the humidity and saturation vapor pressure of the ambient air, temperatures of> 100 ° C. may be necessary for a few seconds, but even significantly lower temperatures lead to an evaporation effect of the ceramic material, which promotes demolding.
  • the bottom 1 In the subsequent extrusion of the ceramic tube 2, the bottom 1 must be solved with its inside of the mandrel 4. In addition, the resulting during the extrusion of the ceramic tube 2 on the mandrel 4 and enlarging interior of the ceramic tube 2 must be vented to a pressure equalization between the To reach the interior and the environment and to prevent the collapse of the ceramic tube 2.
  • the release of the bottom 1 from the mandrel 4 is optionally promoted by the previously reduced when heating residual moisture of the ceramic material.
  • the movement of the piston head 6.1 is controlled, by means of a control unit 6.4.
  • the control unit 6.4 drives a lifting cylinder 6.2, preferably a pneumatic cylinder, with which the piston head 6.1 is moved independently of the ventilation of the interior.
  • the pneumatic cylinder is supplied with compressed air, so that the cylinder bore 5 is opened and the ventilation of the interior is ensured from the beginning.
  • the piston head 6.1 After opening the cylinder bore 5 of the mandrel 4, the piston head 6.1, supporting the bottom 1, with the progressively forming ceramic tube 2 carried a piece.
  • the movement is controlled by the control unit 6.4 according to the extrusion direction and the extrusion speed. If a maximum travel of the piston head 6.1 is reached, the pressure of the pneumatic cylinder can be reduced, whereupon the distance from the piston head 6.1 to the cylinder bore 5 decreases again and the piston head 6.1 disengages from the bottom 1. However, the cylinder bore 5 is not completely closed, so that gas can continue to flow into the further enlarging interior. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Extrusionsvorrichtung weist ein Mundstück (3), einen hierzu koaxial angeordneten Dorn (4), in dem in einer Zylinderbohrung (5) ein Kolben (6) mit einem die Zylinderbohrung (5) verschließenden Kolbenkopf (6.1) koaxial bewegbar ist, und ein das Mundstück (3) verschließendes, temporär abnehmbares Verschlussstück (7) auf, wobei die innere Form des Verschlussstückes (7) und die äußere Form des Dorns (4) einen Spalt (8) begrenzen, welcher der Form des herzustellenden Bodens (1) entspricht. Innerhalb der Zylinderbohrung (5) ist ein Hubzylinder (6.2) angeordnet, in dem der Kolben (6) unabhängig von einem in der Zylinderbohrung (5) herrschenden Gasdruck bewegbar geführt ist. Vorteilhaft ist das Verschlussstück (7) beheizt und kann gekühlt werden.

Description

Extrusionsverfahren und Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines mit einem Boden verschlossenen Keramikrohres
Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung und ein Verfahren zum Extrudieren einseitig verschlossener keramischer Hohlkörper, wie sie gattungsgemäß aus der DE 689 03 344 T2 bekannt sind.
Beim Extrudieren (Strangpressen) einseitig verschlossener, dünnwandiger Hohlprofile aus zähplastischen keramischen Massen, insbesondere mit Wandstärken < 1 mm und unter hohen Drücken im Formgebungswerkzeug von bis zu 200 bar, werden besondere Anforderungen an die Extrusionsvorrichtung gestellt, um das nach der Extrusion noch sehr empfindliche Profil vor Deformationen zu bewahren. In Abhängigkeit von der Querschnittsfläche kann aber auch ein Formkörper mit einem Innendurchmesser von z. B. 80 mm und einer Wandstärke von 1 ,5 mm als sehr dünnwandig angesehen werden, da für die Formstabilität / Festigkeit der Querschnitt und die Länge des Formkörpers, aber auch das Theologische Verhalten der keramischen Masse entscheidend sind.
In der Patentschrift GB 440 949 A ist eine Vorrichtung zum Extrudieren von sehr dünnwandigen Keramikrohren mit Wanddicken von wenigen 100 μιη und Längen von 0,5 m bis 1 m beschrieben. Die Keramikrohre sind an beiden Enden offen. Aus fertigungstechnischen Gründen kann vorgesehen sein, das aus der Extrusionsvorrichtung austretende offene Ende des noch plastisch formbaren Keramikrohres abzuquetschen und dadurch luftdicht zu verschließen. Während des Extrudierens wird der Innenraum des abgequetschten Keramikrohrs zunächst über eine Belüftungsöffnung im Dorn des Extrusionswerkzeuges belüftet. In das vollständig extrudierte Keramikrohr wird letztlich über die Belüftungsöffnung Druckluft zugeführt, bis das Keramikrohr außen an der Innenwand einer Form zur Anlage kommt. Das so ausgeformte Keramikrohr wird mit der Form vom Extrusionswerkzeug abgenommen und kann in der Form trocknen. Durch die bei der Trocknung einsetzende Schrumpfung löst sich das Keramikrohr aus der Form. Das Entformen erfolgt dadurch kraft- und verformungsarm, jedoch muss für jedes Keramikrohr jeweils eine Form vorgehalten werden. Aus der Patentschrift DE 501 270 C ist eine Vorrichtung bekannt, mit der einseitig geschlossene Hohlkörper durch Extrudieren hergestellt werden können. Zur Herstellung des Hohlkörperprofils wird ein Extrusionswerkzeug mit einem Dorn im Mundstück verwendet. Zur Ausbildung des den Hohlkörper einseitig verschließenden Bodens wird temporär ein Verschlussstück auf das Mundstück aufgesetzt. Dorn und Verschlussstück sind je nach gewünschter Gestalt des Bodens ausgeformt, wobei der zwischen dem Dorn und dem Verschlussstück verbleibende Hohlraum die Bodendicke bestimmt. Eine in das Extrusionswerkzeug eingepresste plastische Masse füllt zunächst diesen Hohlraum aus, wodurch der Boden gebildet wird. Dabei verdrängte Luft kann durch eine Entlüftungsöffnung im Verschlussstück entweichen. Die Entlüftungsöffnung wird mit einer Verschlussvorrichtung geschlossen, sobald plastische Masse aus der Entlüftungsöffnung austritt. Die Verschlussvorrichtung füllt das Volumen der Entlüftungsbohrung im geschlossenen Zustand vollständig aus, sodass die dort beim Extrudieren expandierte plastische Masse in den Hohlraum zurückgedrängt und verdichtet wird. Nach dem Verschließen der Entlüftungsöffnung kann das Verschlussstück vom Mundstück abgenommen und das restliche Hohlkörperprofil auf Länge extrudiert werden, wobei sich der Boden vom Dorn löst und von diesem weg bewegt wird. Um das Kollabieren des einseitig geschlossenen Hohlkörpers durch den beim Bewegen des Hohlkörpers über den Dorn entstehenden Unterdruck zu verhindern, verfügt der Dorn über eine Belüftungsöffnung. Die Belüftungsöffnung ist mit einem Rückschlagventil versehen, das bei entsprechendem Unterdruck selbsttätig öffnet und beim Einpressen der plastischen Masse ins Extrusionswerkzeug geschlossen bleibt. Über die Eigenschaften der plastischen Masse ist offenbart, dass es sich um Kohlenmassen handelt. Über Wanddicken und Stabilität der hergestellten Hohlkörper werden keine Angaben gemacht. Zum Extrudieren sehr dünnwandiger Keramikhohlkörper ist es nachteilig, dass der zum Öffnen des Rückschlagventils erforderliche Unterdruck bereits eine Verformung des Hohlprofils verursachen kann. Die im Extrusionswerkzeug auftretenden hohen Drücke können außerdem dazu führen, dass die Keramikmasse, je nach Viskosität, in das geschlossene Rückschlagventil eindringen kann, Ablagerungen bildet und die selbsttätige Funktion des Rückschlagventils beeinträchtigt. Weiterhin besteht beim Entformen eines dünnwandigen Bodens die Gefahr, dass die noch feuchte Keramikmasse durch Adhäsion am Verschlussstück anhaftet und beim Abnehmen des Verschlussstückes beschädigt wird.
In der Offenlegungsschrift EP 1 075 916 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bodens an einem Keramikrohr durch Extrudieren beschrieben. Der Boden wird in einem Hohlraum zwischen dem Dorn des Mundstücks und einem temporär das Mundstück verschließenden Verschlussstück ausgebildet. Zum Entlüften des Hohlraums während des Extrudierens des Bodens ist eine koaxial zum Mundstück angeordnete Entlüftungsöffnung vorgesehen. Durch die Entlüftungsöffnung austretende keramische Masse kann mittels eines beweglichen Kolbens in den Hohlraum zurückgepresst werden. Dadurch wird eine gleichmäßige Dichte der keramischen Masse im Boden erreicht.
Die vorgenannte Patentschrift DE 689 03 344 T2 offenbart ein Verfahren zum Extrudieren eines einseitig geschlossenen Hohlkörpers (Hülse) aus Keramik, bei dem das Anhaften des Bodens an einer Extrusionsvorrichtung verhindert werden soll. Die Extrusionsvorrichtung weist ein Mundstück und einen hierzu koaxial angeordneten Dorn (Kernglied) auf. Zur Ausbildung des Bodens ist das Mundstück temporär mit einem Verschlussstück (Druckplatte) verschließbar. Im Dorn ist ein Kolben geführt, dessen freies Kolbenende gemeinsam mit dem Verschlussstück die Form des Bodens bestimmt. Der Kolben ist beweglich in einer Belüftungsöffnung (Durchgangsöffnung) im Dorn gelagert, wobei die Belüftungsöffnung mittels eines Kanals (Luftdurchlassöffnung) durch das Innere des Kolbens hindurch geführt ist. Während des Extrudierens des Bodens wird durch die Belüftungsöffnung Luft abgesaugt, um den beweglichen Kolben daran zu hindern, sich aus dem Dorn heraus zu bewegen. Das freie Kolbenende und das Verschlussstück sind vorteilhaft aus einem porösen Material hergestellt, sodass das Absaugen und Einleiten von Luft, insbesondere auch am Verschlussstück, flächig verteilt erfolgen kann. Nach Extrudieren des Bodens wird beim Entfernen des Verschlussstückes Luft durch die Belüftungsöffnung im Dorn abgesaugt, um den Boden am Dorn bzw. am Kolben zu halten. Gleichzeitig wird Luft durch das Verschlussstück aus porösem Material bzw. durch eine Entlüftungsöffnung (Durchgangsöffnung) im Verschlussstück geblasen, um das Verschlussstück leichter vom Boden zu lösen. Nach Entfernen des Verschlussstückes wird der Hohlkörper extrudiert, während Luft durch die Belüftungsöffnung des Dorns eingeblasen wird, die den Kolben mit dem extrudierten Hohlkörper mitbewegen soll, bis der Kolben einen Anschlag im Dorn erreicht.
Insbesondere bei sehr dünnen Wandstärken hat die Verwendung der porösen Oberflächen als Anlagefläche für den Boden jedoch auch Nachteile. Beim Extrudieren des Bodens kann, unterstützt durch das Ansaugen durch die poröse Oberfläche des Verschlussstückes, Keramikmasse in die Poren eindringen. Durch die plastische Abformung der porösen Oberfläche kann der Boden eine Oberflächenrauheit ausbilden, deren einzelne Erhebungen im Verhältnis zur Wandstärke unvorteilhaft groß sind und die, je nachdem, wie tief die keramische Masse in die Poren eindringt, zu einem Anhaften der keramischen Masse führen kann. Die Anhaftung lässt sich mit einem durch die poröse Oberflächenstruktur applizierten Überdruck wieder lösen. Der applizierte Überdruck kann aber bereits zu einer Beschädigung des noch plastisch formbaren Bodens führen. Außerdem kann sich die poröse Oberfläche bei den hohen Drücken im Extrusionswerkzeug leicht mit Keramikmasse zusetzen, sodass keine ausreichende oder nur eine ungleichmäßige Ent- oder Belüftung erreicht wird, wenn der Überdruck in den Poren als Selbstreinigungseffekt unzureichend ist. Weiterhin ist die gesteuerte Bewegung des Kolbens im Dorn nicht sichergestellt, da ein Gleiten des Kolbens im Dorn bis zu den jeweiligen Anschlägen (Stopper oder Kegelsitz) erfolgt und die Relativbewegung an den Über- oder Unterdruck im Dorn gekoppelt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine dazu geeignete Vorrichtung zu schaffen, die eine einfache und sichere Möglichkeit zum deformationsfreien Entformen von Böden sehr dünnwandiger keramischer Extrusionsprofile umsetzen.
Diese Aufgabe wird für ein Extrusionsverfahren gemäß Anspruch 7 und für eine Extrusionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 erfüllt. Vorteilhafte Ausführungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau einer Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines mit einem Boden verschlossenen Keramikrohres im geschlossenen Zustand und
Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau der in Fig. 1 dargestellten Extrusionsvorrichtung im geöffneten Zustand und mit geöffneter Zylinderbohrung im Dorn.
Die Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines mit einem Boden 1 verschlossenen Keramikrohres 2 weist grundsätzlich ein Mundstück 3 und einen darin koaxial angeordneten Dorn 4 auf. Im Dorn 4 ist koaxial eine Zylinderbohrung 5 angeordnet. In der Zylinderbohrung 5, die mit einem oder mehreren Zugangskanälen 4.4 verbunden und durch einen Kolbenkopf 6.1 verschließbar ist, ist koaxial ein Hubzylinder 6.2 angeordnet. Der Kolbenkopf 6.1 ist mit einem Kolben 6 verbunden, der in dem Hubzylinder 6.2 geführt ist. An der Extrusionsvorrichtung ist ein das Mundstück 3 verschließendes, temporär abnehmbares Verschlussstück 7 mit einer Entlüftungsbohrung 7.1 angeordnet, wobei die innere Form des Verschlussstückes 7 und die äußere Form des Dorns 4, mit dem Kolbenkopf 6.1 , einen Spalt 8 begrenzen, welcher der Form des herzustellenden Bodens 1 entspricht.
Bei der konkret in Fig. 1 dargestellten Extrusionsvorrichtung verfügt das Mundstück 3 zum Extrudieren des Keramikrohres 2 über einen kreisförmigen Querschnitt. Im Zentrum des kreisförmigen Querschnitts ist der rotationssymmetrische Dorn 4 koaxial auf einer Mundstückachse 3.1 des Mundstückes 3 aufgenommen. Der zwischen dem Dorn 4 und dem Mundstück 3 freibleibende ringförmige Querschnitt bestimmt die Wandstärke eines extrudierten Keramikrohres 2. Der kreisförmige Querschnitt kann z. B. einen Durchmesser zwischen 10 - 60 mm aufweisen, wobei die Wandstärken günstig zwischen 200 μιη und 1 mm liegen können. Die Fertigung von größeren, aber auch kleineren Durchmessern / Abmessungen mit abweichenden Wandstärken ist möglich, z. B. ein Durchmesser von 80 mm bei einer Wandstärke von 2 mm. Andere Querschnitte, wie z. B. elliptische oder eckige Querschnittsformen oder Querschnittsformen mit gewelltem, die Oberfläche des Keramikrohres 2 vergrößerndem Querschnitt, sind denkbar. Zur Fixierung des Dorns 4 innerhalb des Mundstückes 3 ist dieser an seinem Umfang mit dem Mundstück 3 verbunden. Das kann z. B. über radial verlaufende Verbindungsstege oder über einen Verbindungsring erfolgen, in dem eine Vielzahl von zur Mundstückachse 3.1 parallelen Speisebohrungen 4.1 angeordnet sind. Ein in die Extrusionsvorrichtung hinein orientierter Kegelansatz 4.2 des Dorns 4 ist zusätzlich mit mindestens einer Ziehkreuzstrebe 4.3 mit dem Mundstück 3 verbunden und wird mit dieser gegenüber dem Mundstück 3 abgestützt.
Zum Extrudieren des Bodens 1 ist das Mundstück 3 mit dem Verschlussstück 7 verschlossen, wobei zwischen dem Mundstück 3 und dem Verschlussstück 7 ein Spalt 8 gebildet ist. Das Verschlussstück 7 ist dazu mit einer lösbaren Verbindung am Mundstück 3 befestigt und dichtet den kreisförmigen Querschnitt des Mundstücks 3, bis auf die zur Entlüftung vorgesehene Entlüftungsbohrung 7.1 , vollständig ab.
Der Dorn 4 und das Verschlussstück 7 sind entsprechend der gewünschten Form des Bodens 1 geformt, z. B., wie in Fig. 1 gezeigt, halbkugelförmig. Ein zwischen der inneren Form des Verschlussstückes 7 und der äußeren Form des Dorns 4 verbleibender Spalt 8 bestimmt mit seiner Spaltbreite die Wandstärke des Bodens 1 . Die Wandstärke des Bodens 1 entspricht vorteilhaft der Wandstärke des Keramikrohres 2.
Eine beim Extrudieren des Bodens 1 in die Extrusionsvorrichtung eingepresste Keramikmasse verdrängt die sich in dem Spalt 8 befindende Luft, die über eine im Verschlussstück 7 vorgesehene geöffnete Entlüftungsbohrung 7.1 entweicht.
Die Entlüftungsbohrung 7.1 besteht aus einer koaxial zum Mundstück 3 verlaufenden Zentralbohrung 7.2 und einer in einem spitzen Winkel zur Zentralbohrung 7.2 hin und vom Mundstück 3 weg weisenden Kanalbohrung 7.3. Wie aus dem Stand der Technik vorbekannt, kann die Entlüftungsbohrung 7.1 mit einem axial beweglichen Zapfen 7.4 verschlossen werden, der die Zentralbohrung 7.2 so weit ausfüllt, dass die Keramikmasse, die durch die Zentralbohrung 7.2 ausgetreten ist, mittels des Zapfens 7.4 in den Spalt 8 des Mundstücks 3 zurückverdichtet wird und die durch die Kanalbohrung 7.3 ausgetretene Keramikmasse abgeschert wird.
Gemäß den vorgenannten Schriften EP 1 075 916 A2 und DE 501 270 C erfolgt die Rückverdichtung, indem die extrudierte Masse über eine axial angeordnete Bohrung im Verschlussstück in einen weiteren Hohlraum gepresst wird, durch die dann ein Zapfen die Masse zurückdrückt. Nachteilig ist, dass die Masse nicht rückstandslos aus dem Hohlraum entfernt wird und somit schon angetrocknete Masse beim Verschließen eines weiteren Rohres eingebracht werden kann und keine ungehinderte Bewegung des Zapfens in der Führung stattfindet. Die gemäß der vorgenannten Schrift EP 1 075 916 A2 senkrecht zur Ausströmöffnung angeordnete Entlüftungsbohrung führt zudem zu einem nicht unwesentlichen Druckanstieg in der Extrusionsvorrichtung. Wird im Winkel zur Extrusionsrichtung eine zweite Kanalbohrung 7.3 angeordnet, die mindestens den Durchmesser der axialen Zentralbohrung 7.2 aufweist, so wird bedingt durch den Selbstreinigungseffekt keine schon angetrocknete Keramikmasse in den Bodenbereich zurückverdichtet. Der Zapfen 7.4 wird im Verschlussstück 7 sauber geführt und der Druckanstieg in der Extrusionsvorrichtung ist gering. Zudem können der Zustellweg und die Länge der Zentralbohrung 7.2 des Zapfens 7.4 so eingestellt werden, dass der Zapfen 7.4 bündig mit der Innenkontur des Verschlussstückes 7 abschließt und somit keine Formabweichung im Bodenbereich zu verzeichnen ist.
Nach dem Extrudieren des Bodens 1 wird das sich daran anschließende Keramikrohr 2 extrudiert. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird dazu das Verschlussstück 7 vom Mundstück 3 entfernt. Um den Boden 1 beim Entfernen des Verschlussstückes 7 leicht vom Verschlussstück 7 lösen zu können, ist das Verschlussstück 7 vorteilhaft beheizbar. Durch die Erwärmung des Verschlussstückes 7 nach Fertigstellung des Bodens 1 wird die Keramikmasse an das Verschlussstück 7 angrenzend erwärmt. Die sich in der Keramikmasse befindende Restfeuchte wird zumindest teilweise verdampft und bildet zwischen der Keramikmasse und dem Verschlussstück 7 ein sich ausdehnendes Luftpolster, durch das sich das Verschlussstück 7 vom Boden 1 löst.
Die Erwärmung des Verschlussstückes 7 sollte vorzugsweise in weniger als 30 s auf eine für die Verdampfung von Wasser (Flüssigkeiten) notwendige Temperatur erfolgen, um die Fertigungszeit zur Herstellung eines einseitig verschlossenen Hohlkörpers nicht unnötig zu verlängern. Je nach Heizleistung können Widerstandsheizelemente (z. B. Heizmanschetten, -bänder, -patronen) zum Einsatz kommen, die gegebenenfalls schon vor dem Verschließen des Mundstückes 3 mit dem Verschlussstück 7 dieses beheizen, wobei während des Prozesses der Formgebung des Bodens 1 in der Innenseite des Verschlussstückes 7 keine wesentliche Temperaturerhöhung verzeichnet werden sollte, da diese durch einen frühzeitigen Trocknungsbeginn zur Rissbildung im Boden 2 führen könnte. Zur Reduzierung der Aufheizzeiten des Verschlussstückes 7 können auch induktive Heizelemente zum Einsatz kommen. Damit das Mundstück 3 nicht mit erwärmt wird, ist das Verschlussstück 7 vorteilhaft über ein wärmeisolierendes Bauteil, und im Falle der Verwendung induktiver Heizelemente auch elektrisch isolierendes Bauteil, z. B. aus Teflon, welches zwischen dem Mundstück 3 und dem Verschlussstück 7 angeordnet ist, gegenüber dem Mundstück 3 isoliert. Im Anschluss an den Beheizungsprozess des Verschlussstückes 7, der für eine schonende Entformung des Bodens 1 von Vorteil ist, sollte für die rissfreie Herstellung des darauf folgenden einseitig verschlossenen Hohlkörpers eine rasche Abkühlung der dem Boden 1 zugewandten und dessen Form bestimmenden Innenseite stattfinden. Damit das Verschlussstück 7 in sehr kurzer Zeit abgekühlt werden kann, ist es vorteilhaft gekühlt, z. B. indem Kühlflüssigkeit durch entsprechend ausgelegte Kanäle (nicht in den Zeichnungen ersichtlich) im Verschlussstück 7 geführt wird.
Die in den Dorn 4 eingebrachte Zylinderbohrung 5 ist eine Sackbohrung. Sie beginnt an der den Boden 1 ausbildenden Oberfläche des Dorns 4 und ist bis in den Kegelansatz 4.2 des Dorns 4 fortgesetzt, wo sie im Bereich der mindestens einen den Kegelansatz 4.2 stützenden Ziehkreuzstrebe 4.3 endet. Dort ist die Zylinderbohrung 5 mit mindestens einem Zugangskanal 4.4 verbunden, der aus der Extrusionsvorrichtung herausgeführt ist und mit einer Gaszufuhr verbunden ist. Der mindestens eine Zugangskanal 4.4 ist durch das Innere der Ziehkreuzstrebe 4.3 geführt. Die Gaszufuhr kann zum einen aus der Umgebungsluft erfolgen, so dass die Zylinderbohrung 5 mit Umgebungsluft (Gas) mit Normaldruck befüllbar ist.
Zum anderen kann der mindestens eine Zugangskanal 4.4 mit einer Gaszufuhr in Form eines Gasreservoirs verbunden sein, so dass die geschlossene Zylinderbohrung 5 mit einem Gas mit Überdruck befüllbar ist.
Das durch die Zylinderbohrung 5 zugeführte Gas wird ausschließlich zur Belüftung des Innenraums des Keramikrohres 2 verwendet. In keinem Fall wird bei einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung das Gas dazu verwendet, die beim Extrudieren des Bodens 1 mit dem Kolbenkopf 6.1 verschlossene Zylinderbohrung 5 zu öffnen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Wird die Zylinderbohrung 5 geöffnet, indem der Kolbenkopf 6.1 und damit auch der Boden 1 vom Dorn 4 abgehoben wird, strömt das in der Zylinderbohrung 5 befindliche Gas nach und verhindert so einen Unterdruck in dem entstehenden Innenraum zwischen dem Dorn 4 und dem gebildeten Boden 1 des herzustellenden Keramikrohres 2. Im Falle, dass in der geschlossenen Zylinderbohrung 5 ein Überdruck herrscht, ist dieser nur geringfügig größer als der Umgebungsdruck, welcher außerhalb des einseitig verschlossenen Hohlkörpers vorherrscht (Normaldruck), um ein Explodieren des Bodens 1 zu vermeiden. Es reicht grundsätzlich aus, wenn ein unter Normaldruck in der Zylinderbohrung 5 stehendes Gas beim Extrudieren mit Umgebungsluft in den Innenraum des mit dem Boden 1 verschlossenen Keramikrohres 2 eintritt. Ein dadurch geschaffener Druckausgleich zwischen dem Innenraum des verschlossenen Keramikrohres 2 und dem Normaldruck der Umgebungsluft verhindert das Kollabieren des Keramikrohres 2 durch einen beim Extrudieren über dem Dorn 4 entstehenden Unterdruck.
Der Zugang der Zylinderbohrung 5 wird an der Oberfläche des Dorns 4 mit dem Kolbenkopf 6.1 verschlossen und geöffnet. Der Kolbenkopf 6.1 ist genau in den Zugang der Zylinderbohrung 5 eingepasst, sodass er die Zylinderbohrung 5 sicher gegen eindringende Keramikmasse und bevorzugt auch gasdicht abdichtet. Der Kolbenkopf 6.1 bildet im verschlossenen Zustand der Zylinderbohrung 5 einen Teil der äußeren Form des Dorns 4 und ist in seiner äußeren Form an die Form des Bodens 1 angepasst.
Der Kolbenkopf 6.1 ist fest mit dem Kolben 6 verbunden, der in einem Hubzylinder 6.2 läuft, welcher innerhalb der Zylinderbohrung 5 entlang der Mundstückachse 3.1 angeordnet ist. Der Hubzylinder 6.2 ist zentrisch und fest innerhalb der Zylinderbohrung 5 verankert, wobei zwischen dem Hubzylinder 6.2 und der Zylinderbohrung 5 ein Zwischenraum zum Passieren des durch den Zugangskanal 4.4 zugeführten Gases verbleibt. Vorteilhaft ist der Hubzylinder 6.2 ein Pneumatikzylinder. Die Bewegung des Kolbens 6 erfolgt durch eine gesteuerte Zuführung von Druckluft in den Pneumatikzylinder. Üblicherweise wird der Pneumatikzylinder über eine Anschlussleitung 6.3 mit einem Kompressor 9 verbunden und die gesteuerte Zuführung von Druckluft erfolgt über die Stellung von mit einer Steuereinheit 6.4 verbundenen Ventilen, die den Durchlass der Anschlussleitung 6.3 differenziert verändern. Die Anschlussleitung 6.3 ist bevorzugt durch den Zugangskanal 4.4 verlegt. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik erfolgt die Bewegung des Kolbens 6 und damit des Kolbenkopfes 6.1 durch den Pneumatikzylinder, dessen getrennte Versorgung über die Anschlussleitung 6.3 völlig unabhängig von den über den Zugangskanal 4.4 zu- oder abgeführten Gasen erfolgt. Die Bewegung des Kolbens 6 ist mittels der Steuereinheit 6.4 differenziert steuerbar, sodass zwischen der geschlossenen oder der vollständig geöffneten Stellung des Dorns 4 der Kolbenkopf 6.1 stufenlos alle Zwischenpositionen einnehmen kann. Im Unterschied zum Stand der Technik, wo die auf den Kolben 6 wirkende Druckluft zum Öffnen des Dorns 4 und damit der Zylinderbohrung 5 den gerade gefertigten Boden 1 beaufschlagt, strömt hier völlig unabhängig vom Druck, der nötig ist, um den Kolbenkopf 6.1 abzuheben, nur ein Gas vorzugsweise unter Normaldruck oder gegebenenfalls ein Gas mit einem nur geringen Überdruck in den sich bildenden Innenraum des Keramikrohres 2 nach. Vorteilhaft wird ein einseitiger Pneumatikzylinder verwendet. Im Vergleich zu einem zweiseitigen Pneumatikzylinder bedarf es für dessen Versorgung nur einer Druckluftleitung. Die Federkraft der im einseitigen Pneumatikzylinder angeordneten Druckfeder erzeugt eine ausreichende Rückstellkraft, um den Kolbenkopf 6.1 wieder an den Dorn 4 zurückzuziehen, so dass dieser verschlossen wird. Es kann auch ein zweiseitiger Pneumatikzylinder verwendet werden oder auch ein Hubzylinder, der hydraulisch oder elektromechanisch angetrieben wird.
Bei einem Extrusionsverfahren zur Herstellung eines mit einem Boden 1 verschlossenen Keramikrohres 2 wird eine Keramikmasse durch das Mundstück 3 hindurch in die mit dem Verschlussstück 7 verschlossene Extrusionsvorrichtung gepresst, sodass die Keramikmasse den Spalt 8 zwischen dem Dorn 4 und dem Verschlussstück 7 befüllt, wodurch der Boden 1 des Keramikrohres 2 in einer Wandstärke entsprechend der Spaltbreite ausgebildet wird. Die den Spalt 8 zuvor ausfüllende Luft wird beim Einpressen der Keramikmasse verdrängt und kann durch die Entlüftungsbohrung 7.1 im Verschlussstück 7 entweichen.
Das Einpressen wird beendet, wenn die Keramikmasse durch die Entlüftungsbohrung 7.1 austritt. Die Entlüftungsbohrung 7.1 wird dann dicht verschlossen, wobei die sich in der Entlüftungsbohrung 7.1 befindende Keramikmasse durch den Zapfen 7.4 bis zur Oberfläche des am Boden 1 anliegenden Verschlussstückes 7 zurückverdichtet wird. Der Boden 1 ist danach fertig gestellt.
Nach Fertigstellung des Bodens 1 kann die Extrusion des sich an den Boden 1 anschließenden Keramikrohres 2 erfolgen. Dazu wird die Extrusionsvorrichtung geöffnet, indem das Verschlussstück 7 vom Mundstück 3 entfernt wird. Je nach Komplexität der Form und / oder Wandstärke des Bodens 1 besteht naturgemäß ein hohes Risiko, den Boden 1 beim Entfernen des Verschlussstückes 7 zu beschädigen. Das Risiko wird durch die Eigenschaften der Keramikmasse, die zu diesem Zeitpunkt noch sehr leicht plastisch formbar ist und die durch die in der Keramikmasse vorhandene Feuchtigkeit hohe Adhäsionskräfte zum Verschlussstück 7 aufweisen kann, begünstigt. Aus diesen Gründen ist das Verschlussstück 7 beheizt.
Durch das Heizen wird die in der Keramikmasse vorhandene Restfeuchte zum Verdampfen gebracht, sodass sich zwischen dem Verschlussstück 7 und der am Verschlussstück 7 anliegenden Keramikmasse des Bodens 1 ein sich ausdehnendes Luftpolster bildet. Durch das sich ausbildende Luftpolster löst sich der Boden 1 sehr schonend vom Verschlussstück 7. Da das Lösen bei geschlossenem Mundstück 3 erfolgt, wird jede mechanische Beanspruchung des Bodens 1 vermieden. Nach dem vollständigen Lösen des Bodens 1 vom Verschlussstück 7 kann dieses ohne eine Beschädigungsgefahr für den Boden 1 vom Mundstück 3 abgehoben werden. Die durch das Heizen teilweise verdampfte Restfeuchte der Keramikmasse trägt außerdem dazu bei, dass der Boden 1 nach dem Heizen in sich stabiler ist als zuvor und sich nicht mehr so leicht plastisch verformen kann. Das Beheizen der Werkzeugteile sollte im Wesentlichen flächig an der Innenseite des Verschlussstückes 7 und der Stirnseite des Doms 4 erfolgen. Dabei können je nach Feuchtigkeit und Sättigungsdampfdruck der Umgebungsluft kurzzeitig über wenige Sekunden Temperaturen von > 100 QC erforderlich sein, aber auch deutlich geringere Temperaturen führen zu einem Verdunstungseffekt der Keramikmasse, die eine Entformung begünstigen.
Bei dem sich anschließenden Extrudieren des Keramikrohres 2 muss der Boden 1 auch mit seiner Innenseite vom Dorn 4 gelöst werden. Außerdem muss der beim Extrudieren des Keramikrohres 2 über den Dorn 4 entstehende und sich vergrößernde Innenraum des Keramikrohres 2 belüftet werden, um einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der Umgebung zu erreichen und das Kollabieren des Keramikrohres 2 zu verhindern.
Das Lösen des Bodens 1 vom Dorn 4 wird gegebenenfalls durch die zuvor beim Heizen reduzierte Restfeuchte der Keramikmasse begünstigt.
Die Bewegung des Kolbenkopfes 6.1 erfolgt gesteuert, mittels einer Steuereinheit 6.4. Die Steuereinheit 6.4 treibt einen Hubzylinder 6.2, bevorzugt einen Pneumatikzylinder an, mit dem der Kolbenkopf 6.1 unabhängig von der Belüftung des Innenraums bewegt wird. Unmittelbar mit Beginn der Extrusion wird der Pneumatikzylinder mit Druckluft versorgt, sodass die Zylinderbohrung 5 geöffnet wird und das Belüften des Innenraums von Beginn an sichergestellt ist.
Über eine reproduzierbar einstellbare Steuerung des Pneumatikzylinders und damit des Pneumatikdrucks wird der Kolbenkopf 6.1 von dem Dorn 4 abgehoben und das sich in der Zylinderbohrung 5 befindende Gas, dessen Gasdruck unabhängig vom Pneumatikdruck ist, kann in den Innenraum des einseitig verschlossenen Keramikrohres 2 einströmen, womit dieser belüftet wird.
Nach dem Öffnen der Zylinderbohrung 5 des Dorns 4 wird der Kolbenkopf 6.1 , den Boden 1 stützend, mit dem sich fortschreitend bildenden Keramikrohr 2 ein Stück mitgeführt. Die Bewegung wird von der Steuereinheit 6.4 entsprechend der Extrusionsrichtung und der Extrusionsgeschwindigkeit gesteuert. Ist ein maximaler Stellweg des Kolbenkopfes 6.1 erreicht, so kann der Druck des Pneumatikzylinders verringert werden, woraufhin sich der Abstand von Kolbenkopf 6.1 zu Zylinderbohrung 5 wieder verringert und sich der Kolbenkopf 6.1 vom Boden 1 löst. Die Zylinderbohrung 5 wird jedoch nicht vollständig verschlossen, damit nach wie vor Gas in den sich weiter vergrößernden Innenraum strömen kann. Bezugszeichenliste
1 Boden
2 Keramikrohr
3 Mundstück
3.1 Mundstückachse
4 Dorn
4.1 Speisebohrungen
4.2 Kegelansatz
4.3 Ziehkreuzstrebe
4.4 Zugangskanal
5 Zylinderbohrung
6 Kolben
6.1 Kolbenkopf
6.2 Hubzylinder
6.3 Anschlussleitung
6.4 Steuereinheit
7 Verschlussstück
7.1 Entlüftungsbohrung
7.2 Zentralbohrung
7.3 Kanalbohrung
7.4 Zapfen
8 Spalt
9 Kompressor
Winkel (der Entlüftungsbohrung 7.1 )

Claims

Patentansprüche
1 . Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines mit einem Boden (1 ) verschlossenen Keramikrohres (2), aufweisend ein Mundstück (3), einen darin koaxial angeordneten Dorn (4), in dem in einer Zylinderbohrung (5) ein Kolben (6) mit einem die Zylinderbohrung (5) verschließenden Kolbenkopf (6.1 ) koaxial bewegbar ist, und ein das Mundstück (3) verschließendes, temporär abnehmbares Verschlussstück (7) mit einer Entlüftungsbohrung (7.1 ), wobei die innere Form des Verschlussstückes (7) und die äußere Form des Dorns (4) einen Spalt (8) begrenzen, welcher der Form des herzustellenden Bodens (1 ) entspricht, wobei die Zylinderbohrung (5) über einen Zugangskanal (4.4) mit einer Gaszufuhr in Verbindung steht, um in der Zylinderbohrung (5) einen Gasdruck zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hubzylinder (6.2) koaxial in der Zylinderbohrung (5) angeordnet ist, in dem der Kolben (6) geführt ist, so dass der Kolben (6) unabhängig von dem in der Zylinderbohrung (5) herrschenden Gasdruck bewegbar ist.
2. Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines mit einem Boden (1 ) verschlossenen Keramikrohres (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hubzylinder (6.2) ein einseitiger Pneumatikzylinder ist.
3. Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines mit einem Boden (1 ) verschlossenen Keramikrohres (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussstück (7) beheizbar ist.
4. Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines mit einem Boden (1 ) verschlossenen Keramikrohres (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussstück (7) kühlbar ist.
5. Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines mit einem Boden (1 ) verschlossenen Keramikrohres (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussstück (7) gegenüber dem Mundstück (3) thermisch isoliert ist.
6. Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines mit einem Boden (1 ) verschlossenen Keramikrohres (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsbohrung (7.1 ) aus einer koaxial zum Mundstück (3) verlaufenden Zentralbohrung (7.2) und einer in einem spitzen Winkel (cc) zur Zentralbohrung (7.2) hin und vom Mundstück (3) weg weisenden Kanalbohrung (7.3) besteht.
7. Extrusionsverfahren zur Herstellung eines mit einem Boden (1 ) verschlossenen Keramikrohres (2), bei dem durch ein Mundstück (3) hindurch zwischen ein das Mundstück (3) verschließendes Verschlussstück (7) und einen im Mundstück (3) koaxial angeordneten Dorn (4), in dem in einer Zylinderbohrung (5) ein Kolben (6) mit einem die Zylinderbohrung (5) verschließenden Kolbenkopf (6.1 ) koaxial bewegbar ist, eine Keramikmasse gepresst wird, sodass diese einen an die innere Form des Verschlussstückes (7) und die äu ßere Form des Dorns (4) angepassten Boden (1 ) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass vor Entfernung des Verschlussstückes (7) das Verschlussstück (7) beheizt wird, sodass Restfeuchte der Keramikmasse des Bodens (1 ) zumindest teilweise verdampft und ein Luftpolster bildet, sodass sich das Verschlussstück (7) vom Boden (1 ) löst.
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