Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hohlen Rotationskörpern Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Ro tationskörpern, zum Beispiel von Rohren ans, zementhaltigem Material, wie Beton, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens.
Dem bisher bekannten Schleuderbetonver fahren mit horizontalen Schleuderrohren haf tet der Nachteil an, dass zur Bildung der innern Rohrform der Beton in stark plasti schem oder flüssigem Zustand in die rotie rende Rohrform eingebracht werden muss. Damit beim Auftrag des Betons derselbe nicht seitwärts über die Muffenränder aus treten kann, ragen die Muffenränder über den innern Rohrdurchmesser hinaus.
Durch die Zentrifugalwirkung der rotie renden Rohrform trägt sich der Beton, so lange er noch genügend Wasser enthält, gleichmässig auf die innere Rohrformwand auf und bildet somit, die Innenwand des Rohres.
Bei diesem mit grossem Wasserzementfak tor verwendeten Beton muss das reichlich vor handene, überschüssige Anmachwasser wäh rend der Schleuderung ausgeschieden werden.
Während dem ersten Teil des Formungs vorganges, das heisst, wenn sich der Beton noch in geschmeidigem Zustande befindet, verlagern sieh bekanntlich die gröberen Beton bestandteile gegen die äussere Peripherie, wäh rend die spezifisch leichteren Teile, wie Was ser, ganz feiner Sand mit Zement sowie vom Zement ausgeschiedener Kalk nach innen abgedrängt werden. So entsteht die bekannte, stark mit Zement angereicherte innere, 5 bis 10 mm starke Rohrschicht.
Bekannt ist ferner, dass beim Beton mit verschiedenen Zementgehalten auch ungleiche Schwindspannungen beim Abbinde- und Er- härtumgsv organg auftreten.
Dadurch entstehen in dieser stark mit Ze ment. angereicherten Schicht die sogenannten Sehwindrisse, wodurch diese Schichtstärke von der vollen Rohrwandstärke bei innerer wie äusserer Druckbeanspruchung nicht mehr als tragender Teil mitgerechnet werden kann.
Ebenso reduziert sich die Betonfestigkeit bei höherem Wasserzementfaktor.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, die erwähnten Nachteile zu vermeiden.
Das erfindungsgemässe Verfahren arbeitet unter Verwendung einer liegenden, drehbaren Form, in welche das Material eingebracht wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Material in feuchtem Zustand durch eine axial in die Form bewegbare Auftrageinrieli- tung in die an mindestens einem ihrer beiden Stirnenden offene Form eingebracht und die Form mit Inhalt während der Drehung der Einwirkung mindestens einer Vibriereinrich- tung unterworfen wird, worauf schliesslich das Material auf der Innenwandfläche nachge formt wird.
Da. bei der Formung, im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, mit diesem steifen, was- serarmen Material die Einwirkung der Zentri fugalkraft allein ungenügend ist, so muss mit Vibration nachgeholfen werden.
Bei Erreichung der ganzen Wandstärke des Betonauftrages fliesst das kaum in Er scheinung tretende Überschusswasser ab. Eine Entmisehung des Betons sowie die bisher unvermeidliche innere Feinschicht fallen aus.
Die Schlussbehandlung der Innenw and- fläche kann mittels eines von Hand geführten Formers geschehen.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens schematisch dargestellt Fig. 1 ist eine Draufsicht der Rollenbank. Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Rollen bank.
Fig. 3 ist eine Vorderansicht der Rollen bank.
Fig.4 ist eine Ansieht eines Teils eines Rollenpaars mit eingeschliffenen Mantel flächen.
Fig.5 ist eine Draufsicht, Fig.6 eine Seitenansicht und Fig. 7 ein Schnitt des Rohrformers.
Fig. 8 ist eine Draufsicht der Material- besehiekungsmittel.
Fig. 9 ist eine Seitenansicht der Material beschickungsmittel.
Die Rohrform 1 mit den an den Enden befestigten Laufringen 2 ist auf die Rollen bank 3 aufgesetzt. In etwa 1/5 Abstand von den Formenden nach innen befinden sieh beidseitig zwei weitere Laufringe4, die einen Bestandteil der Form 1 bilden. Die Formen- absehlüsse werden durch die Rohrmuffen 5 gebildet, deren Innendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des zu erstellenden Rohres ist. Die Rohrform ist in bekannter Weise zweiteilig ausgebildet und mit Verschlüssen 8 und Längsnähten 7 versehen. Die Rollen bank 3 besitzt einen Fundamentrahmen 8 mit den zwei Rollenpaaren 9 und den Wellen lagern 10. Der Antrieb der Rollenwelle 12 umfasst einen Motor 13 mit einstellbarer Tou renzahl oder mit einem Variationsgetriebe und ein Kraftübertragungsmittel 11.
Die Tourenregelung sowie die Ein- und Ausschaltung des Motors kann vom Führer standort 14 durch an sieh bekannte, nicht gezeichnete Mittel, wie zum Beispiel durch ein Rad und einen Druckknopf, vorgenommen werden. Das zusätzliche Rollenpaar 15 über dem zweiten Paar Laufringe 4 ist in Stahl guss mit schmalen eingeschliffenen Flächen 16 (Fig.4j ausgeführt. Auf der Querverstei fung 17 befindet sich ein Vibrator 18 mit sehr hoher Schwingungszahl, dessen Ein- und Ausschaltung vom Führerstandort 14 aus betätigt wird. Das Rollenpaar 15 mit dem Vibrator 18 ist mit seinem Rahmen 19 und den Gegengewichten 20 am Ständer 21 schwenkbar gelagert.
Das Aufsetzen und Abheben sowie das stärkere oder schwächere Andrücken des Rol lenpaares 15 erfolgt durch die Gestänge 2' bei Betätigung des Hebels 23, was vom Füh rerstandort aus geschehen kann. In den Fig. 8 und 9 ist die Beschickungsmaschine darge stellt. Auf dem Rollbahngeleise 24 befindet sich der Rollwagen 25 mit den zwei Trägern 96, die zu Quergeleisen ausgebildet sind. Die Verschiebung des Rollwagens 25 zur Bedie nung mehrerer Schleuderrolrmaschinen er folgt durch Betätigung der Kurbel 27, deren Getriebeteil 28 mit der einen Rollenachse 29) in Verbindung steht.
Auf dem Trägergeleise 26 ist der Material beschickungsdorn 30 mit der Fördersehnecke 31 und dem Materialbehälter 32 mittels zweier Rollenpaare 34 fahrbar gelagert. Zur Bewe gung dieses A;gzegates 30, 31, 32 auf dem Geleise 2ö ist. ein Mechanismus 33 torgesehen. In Verlängerung der Fördersehneckenwelle 35 nach hinten ist. der Antriebsmotor mit va riabler Drehzahl 36 gelagert, der wiederum vom Führerstandort aus betätigt wird.
In F--. 5 bis 7 ist ein flacher Dorn<B>37,</B> der sogenannte Former, dargestellt, dessen Breite annähernd dem innern Rohrradius ent spricht, und der etwas länger ist.
als die Rohrform. Eine 'Seite hat schräg zur Längs achse des Formers verlaufende Rippen 33, w z ährend die Ge- e nseite 39 glatt ist. An den beiden Enden befinden sich zur Führung des Formers zwei Handgriffe 40.
Ein Beispiel des Arbeitsvorganges: Für das zu erstellende Rohr wird die be treffende Rohrform auf die Rollenbank der Schleuderrohrmaschine aufgelegt und vom Mlaschinisten vom Führerstandort aus mit der vorgeschriebenen Drehzahl in Betrieb gesetzt.
Der Materialbeschickungsdorn 30, der sieh mit Material vom Betonbehälter 32, der vom Betonmischer durch Rollwagen gespiesen wird, gefüllt hat, wird in die Formenöffnung eingeführt.
Das zweite Rollenpaar 15 mit den in Be trieb gesetzten Vibrator 18 wird nun auf die innern Laufringe 4 der Rohrform aufgesetzt. Die Vibrationswirkung dieses Stahlrollenpaares 15 mit den eingeschliffenen schmalen Flächen 16 auf dem Mantel der Rollen 15 wird bei loher Tourenzahl der Laufringe an sich sehr intensiv.
Der zusätzlich angebrachte Vibrator er zeugt etwa 2000 bis 3000 Schwingungen, die den durch die Flächen 16 erzeugten Schwin gungen überlagert werden, wodurch die Vi- brationswirkung noch intensiver wird.
Es wird nun durch, die in Betrieb gesetzte Materialschnecke 31 Beton in die Rohrform gebracht, und zwar durch Regulierung der Menge wie auch durch Veränderung der Vor- und Rückschubgeschwindigkeit des Aufgabe- dorns im Innern der Rohrform band- und schichtartig aufgetragen.
Der sieh so bildende Rohrwandbeton, der einen sehr niederen Wasserzementfaktor be sitzt, wird durch die sehr hohe Drehzahl und durch die Vibration verdichtet.
In Gegensatz zu den Verfahren, die Beton mit hohem Wasserzementfaktor verwenden, brauchen Verfahren, die Beton mit einem nögliclst niederen Wasserzementfaktor ver wenden, eine sehr intensive Einwirkung durch eine hohe Fliehkraft und eine intensive, mit sehr hoher Schwingungszahl wirkende Vibra- tion. Das nur stark feuchte Betongemisch bettet sieh in dünn schraubenlinienförmig aufgetragenen Schichten fast porenlos inein ander. Durch das geringe Überschusswasser ent steht keine Kalkausscheidung, und es wan dern bei der Betonverdichtung keine feinen Bestandteile aus dem Innern des Wandquer schnittes nach der innern Rohrperipherie.
Die Betonzusammensetzung verbleibt somit im ganzen Rohrwandquerschnitt praktisch umver ändert, was ein Hauptzweck des beschriebenen Verfahrens ist.
Der kaum sichtbare Wasserüberschuss übt keine nachhaltige Wirkung aus, wenn er durch die folgenden aufzutragenden Schich ten nach innen abgedrängt wird. Durch den ungehinderten Einblick in das Innere des sich bildenden Rohres ist es auch möglich, den Auftrag ausgeglichen und ganz schwach über die Muffenränder auszuführen.
Dieser schwach über die Muffenränder aufgeführte Beton hat den Zweck, eventuell überschüssiges Anmach wasser nicht in dem Rohrkörper zurückzu halten, sondern seitlich über die Muffenräu- der abfliessen zu lassen, Nach dem vollständigen Auftrag, der nur kurze Zeit dauert, wird die Rohrform auf der vorgeschriebenen Tourenzahl und unter teil weiser Einwirkung einer oder beider Vibrier- einrichtungen fertig geschleudert.
Unterdessen ist die Betonverdichtungvoll- ständig erfolgt und die Drehzahl wird herab gesetzt.. Hierauf wird der Innenwandformer (Fug. 5 bis 7) mit den vorstehenden Rippen 38 in das Rohr eingeführt. Diese schräg zur Rohrachse verlaufenden Rippen 38 schieben den noch schwach über die Muffenränder ra genden Rohrwandbeton über die .Seiten der eisernen Muffenränder aus. Der Former wird hierauf gewendet und durch die glatte Seite die Innenrohrfläche geglättet.
Schliesslich wird die Rotation eingestellt, das fertige Rohr in der Form von der Maschine abgehoben und die äussern Laufringe 4 entfernt. Das Rohr in der Form wird alsdann senkrecht gestellt.
Der Beton hat. eine solche Festigkeit, dass nach kurzer Zeit. ent.sehalt werden kann, wo durch die Anzahl der erforderlichen Rohr formen verhältnismässig niedrig gehalten wer den kann. Die Entsehalung des gestellten Rohres kann durch einen zweckentspreehenden Silikon anstrich der Forminnenfläehen gefördert wer den.
Die Nachbehandlung der frischen Rohre erfolgt wie üblich durch Feuehthaltung oder auch durch Dampferhärtung.
Method and device for the production of hollow rotational bodies The present invention is a method for the production of hollow rotational bodies, for example pipes and cementitious material such as concrete, and a device for carrying out the method.
The previously known Schleuderbetonver drive with horizontal centrifugal tubes adheres to the disadvantage that the concrete must be introduced into the rotating tube shape in a strongly plastic or liquid state to form the inner tube shape. So that the concrete cannot escape sideways over the socket edges when the concrete is applied, the socket edges protrude beyond the inner pipe diameter.
Due to the centrifugal effect of the rotating pipe form, the concrete is evenly applied to the inner pipe form wall as long as it still contains sufficient water and thus forms the inner wall of the pipe.
With this concrete, which is used with a high water cement factor, the abundant excess mixing water must be eliminated during the centrifugation.
During the first part of the forming process, i.e. when the concrete is still in a supple state, it is well known that the coarser concrete components move towards the outer periphery, while the specifically lighter parts, such as water, very fine sand with cement as well The lime precipitated by the cement is pushed inwards. This creates the well-known, 5 to 10 mm thick inner pipe layer, which is heavily fortified with cement.
It is also known that unequal shrinkage stresses occur in concrete with different cement contents during the setting and hardening process.
This creates strong cement in this. enriched layer the so-called wind cracks, whereby this layer thickness of the full pipe wall thickness can no longer be counted as a load-bearing part in the case of internal and external pressure loads.
Concrete strength is also reduced with a higher water-cement factor.
The present invention enables the disadvantages mentioned to be avoided.
The method according to the invention works using a horizontal, rotatable mold into which the material is introduced, and is characterized in that the material in the moist state is fed into the mold open at at least one of its two ends through an application device that can be moved axially into the mold introduced and the form with its contents is subjected to the action of at least one vibrating device during the rotation, whereupon the material on the inner wall surface is finally reshaped.
There. In the case of forming, in contrast to the known processes, with this stiff, water-poor material, the effect of the centrifugal force alone is insufficient, so vibration must be used.
When the entire wall thickness of the concrete layer has been reached, the hardly visible excess water flows off. A demiseing of the concrete and the previously unavoidable inner fine layer are eliminated.
The final treatment of the inner wall surface can be done by means of a hand-operated former.
In the accompanying drawing, an embodiment of a device for performing the inventive method is shown schematically. Fig. 1 is a plan view of the roller bench. Fig. 2 is a side view of the roller bank.
Fig. 3 is a front view of the roller bank.
Fig.4 is a view of a part of a pair of rollers with ground shell surfaces.
Fig. 5 is a plan view, Fig. 6 is a side view and Fig. 7 is a section of the pipe former.
Figure 8 is a top plan view of the material containment means.
Figure 9 is a side view of the material loading means.
The tubular shape 1 with the races 2 attached at the ends is placed on the roll bank 3. At about 1/5 distance from the mold ends inwards, there are two further races 4 on both sides, which form part of the mold 1. The mold ends are formed by the pipe sleeves 5, the inside diameter of which is equal to the inside diameter of the pipe to be produced. The tubular shape is made in two parts in a known manner and is provided with fasteners 8 and longitudinal seams 7. The roller bank 3 has a foundation frame 8 with the two pairs of rollers 9 and the shafts 10. The drive of the roller shaft 12 comprises a motor 13 with an adjustable number of gears or with a variable transmission and a power transmission means 11.
The tour control as well as the switching on and off of the motor can be carried out by the driver location 14 by means not shown, such as a wheel and a push button. The additional pair of rollers 15 above the second pair of races 4 is made of cast steel with narrow ground surfaces 16 (Fig.4j. On the transverse reinforcement 17 there is a vibrator 18 with a very high number of vibrations, which is switched on and off from the driver's position 14 The pair of rollers 15 with the vibrator 18 is mounted pivotably on the stand 21 with its frame 19 and the counterweights 20.
The putting on and taking off as well as the stronger or weaker pressing of the Rol lenpaares 15 takes place through the linkage 2 'upon actuation of the lever 23, which can be done from the leader location. In Figs. 8 and 9, the loading machine is Darge provides. On the runway track 24 there is the trolley 25 with the two supports 96, which are designed to form cross tracks. The displacement of the trolley 25 to Operate several Schleuderrolrmaschinen he follows by actuating the crank 27, the gear part 28 of which is connected to a roller axis 29).
The material loading mandrel 30 with the conveyor chord 31 and the material container 32 is movably supported on the carrier track 26 by means of two pairs of rollers 34. To move this gate 30, 31, 32 is on track 2ö. a mechanism 33 is seen. In extension of the conveyor belt shaft 35 is to the rear. the drive motor is stored at variable speed 36, which in turn is operated from the driver's position.
In F--. 5 to 7 a flat mandrel 37, the so-called former, is shown, the width of which corresponds approximately to the inner tube radius and which is somewhat longer.
than the tube shape. One side has ribs 33 running obliquely to the longitudinal axis of the former, while the other side 39 is smooth. Two handles 40 are located at the two ends for guiding the former.
An example of the work process: For the pipe to be created, the pipe shape in question is placed on the roller bench of the centrifugal tube machine and put into operation by the machinist from the driver's position at the prescribed speed.
The material charging mandrel 30, which has been filled with material from the concrete container 32, which is fed from the concrete mixer by trolleys, is inserted into the mold opening.
The second pair of rollers 15 with the vibrator 18 in operation is now placed on the inner races 4 of the tubular shape. The vibration effect of this pair of steel rollers 15 with the ground-in narrow surfaces 16 on the jacket of the rollers 15 is very intense in itself with a low number of revolutions of the races.
The additionally attached vibrator it generates about 2000 to 3000 vibrations, which are superimposed on the vibrations generated by the surfaces 16, whereby the vibration effect is even more intense.
Concrete is now put into the pipe form by the material screw 31 which is put into operation, namely by regulating the amount as well as by changing the forward and backward speed of the feed mandrel in the interior of the pipe form in strips and layers.
The pipe wall concrete thus formed, which has a very low water cement factor, is compacted by the very high speed and by the vibration.
In contrast to the processes that use concrete with a high water-cement factor, processes that use concrete with a water-cement factor that is as low as possible require a very intensive action through a high centrifugal force and an intensive vibration with a very high number of vibrations. The concrete mix, which is only very moist, is embedded in one another, almost pore-free, in thin, helical layers. Due to the small excess water, there is no lime deposit and no fine components migrate from the inside of the wall cross-section to the inner pipe periphery during concrete compaction.
The concrete composition thus remains practically umver in the entire pipe wall cross-section, which is a main purpose of the method described.
The barely visible excess of water has no lasting effect if it is pushed inwards by the subsequent layers to be applied. Due to the unimpeded view into the inside of the pipe being formed, it is also possible to carry out the order in a balanced and very weak manner over the socket edges.
The purpose of this weakly placed concrete over the socket edges is not to hold back any excess mixing water in the pipe body, but to allow it to flow off laterally over the socket ridge Number of revolutions and under partial influence of one or both vibrating devices completely centrifuged.
In the meantime, the concrete has been compacted completely and the speed is reduced. The inner wall former (Fug. 5 to 7) with the protruding ribs 38 is then inserted into the pipe. These ribs 38, which run obliquely to the pipe axis, push the pipe wall concrete, which is still slightly above the socket edges, over the sides of the iron socket edges. The former is then turned and the inner tube surface is smoothed through the smooth side.
Finally the rotation is stopped, the finished pipe is lifted off the machine and the outer races 4 are removed. The tube in the mold is then placed vertically.
The concrete has. such strength that after a short time. can be ent.sehalt where the number of pipe shapes required can be kept relatively low. The demoulding of the provided pipe can be promoted by painting the inner surface of the mold with an appropriate silicone coating.
The post-treatment of the fresh pipes is carried out as usual by keeping fire or by steam hardening.