BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Fertigungsstrasse zur kontinuierlichen Herstellung von Bauelementen gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bauelemente werden durch Einbringen einer oder mehrerer aufeinanderfolgender Schichten in eine Form hergestellt.
Um die Wirtschaftlichkeit, die eines der Hauptanliegen bei der Herstellung von Bauelementen darstellt, zu verbessern, wurde bereits in der CH-PS 453 998, anstelle der üblichen aufwendigen manuellen Herstellung, ein kontinuierliches Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen. Dabei wird ein, ein Bindemittel und einen Zuschlagstoff enthaltendes, Mischgut gleichmässig in Formen eingefüllt, die sich unter der Abgabevorrichtung fortbewegen. Anschliessend an die Abgabevorrichtung ist eine abstreifende Vibriervorrichtung angeordnet, welche die Oberfläche der eingebrachten Schicht glättet, die gewünschte Schichtdicke einstellt und die Schicht verdichtet.
Die Arbeitsweise der Vibriervorrichtung muss jeweils mit der pro Zeiteinheit abgegebenen Menge des Mischgutes und mit der gewünschten Schichtdicke abgestimmt werden. Trotz Abstimmung bildet überschüssiges Material, in Bewegungsrichtung gesehen, vor der Vibriervorrichtung einen Wulst, der die Bewegung von letzterer behindert und zu häufigen Betriebsunterbrüchen führt. Ausserdem müssen bewegliche Teile und Gelenke der Vibriervorrichtung öfter gewartet werden, insbesondere dann, wenn ein agressives Bindemittel, z. B. Zement, verwendet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Fertigungsstrasse der eingangs genannten Art zu schaffen, in der das Abstreifen und die Einstellung der Schichtdicke innerhalb desselben Produktionsprogrammes ohne Betriebsunterbrüche und weitgehend wartungsfrei erfolgt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
Durch ihre erfindungsgemässe Ausbildung übernimmt die Auslassöffnung, ausser iher herkömmlichen Funktion, noch mindestens einen Teil jener Funktionen, die gemäss dem Stand der Technik von der Vibriervorrichtung erfüllt worden sind ohne dass dafür eine aufwendige mechanische Konstruktion mit beweglichen Teilen, Gelenken und einem Antriebsmittel erforderlich wäre. Mit anderen Worten erfolgt in der erfindungsgemässen Fertigungsstrasse das Glattstreichen und die Einstellung der Schichtdicke des Mischgutes durch Zusammenwirken der fortbewegten Form mit der stationären Auslassöffnung der Abgabevorrichtung auf einfache nicht pannenanfällige Weise einerseits, weil während des Glattstreichens durch die Auslassöffnung die bekannte Wulstbildung nicht möglich ist und andererseits, weil an der Streicheinrichtung der Auslassöffnung keine, während des Betriebes beweglichen, Teile angeordnet sind.
Sofern noch ein Vibrator zum Verdichten des Mischgutes erforderlich ist, kann er im Abstand zur Auslassöffnung angeordnet werden, so dass er nur noch mit einer regelmässigen, ebenen Schichtoberfläche in Berührung kommt und praktisch unterbruchfrei betrieben werden kann.
Die Einfachheit und Wirtschaftlichkeit des Betriebes der erfindungsgemässen Fertigungsstrasse kann zusätzlich dadurch verbessert werden, dass die Querwände der Form in der Höhe verstellbar und der jeweils herzustellenden Schichtdicke anpassbar sind. Damit kann die Höhe jener Querwände, die unter der Auslassöffnung der Abgabevorrichtung durchlaufen, in Übereinstimmung mit der gewünschten Schichtdicke eingestellt werden, derart, dass am Formende angelangt weder ein Unterbruch der Dosierung noch eine Positionsänderung der Form oder der Abgabevorrichtung erforderlich ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bilden den Gegenstand der Ansprüche 3 bis 16, wobei die Merkmale eines abhängigen Anspruchs allein oder in Kombination mit Merkmalen anderer abhängiger Ansprüche den Gegenstand der Erfindung bilden können.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren weiter erläutert. Es zeigen rein schematisch:
Fig. 1 die Draufsicht einer Fertigungsstrasse gemäss der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Bauelement, das in der Fertigungsstrasse gemäss Fig. 1 hergestellt wurde,
Fig. 3 die Vorderansicht einer Abgabevorrichtung für das Mischgut gemäss der Erfindung,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Abgabevorrichtung gemäss Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Zementmixer gemäss der Erfindung,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Form gemäss der Erfindung,
Fig. 7 einen Querschnitt durch die Form gemäss Fig. 6,
Fig. 8 die Draufsicht eines Teiles der Form gemäss Fig. 6,
Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX - IX durch den Teil der Form gemäss Fig. 8,
Fig. 10 die Seitenansicht einer Anordnung gemäss der Erfindung zum Verstellen der Höhe der Querwände der Form,
Fig.
11 die Vorderansicht einer Einrichtung gemäss der Erfindung, zum Einlegen eines Flächengebildes in die Form,
Fig. 12 und 13 je eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, zweier Einrichtungen gemäss Fig. 11,
Fig. 14 die Draufsicht auf eine Positionierungseinrichtung für Armierungsnetze gemäss der Erfindung,
Fig. 15 die Vorderansicht der Positionierungseinrichtung gemäss Fig. 14,
Fig. 16 in Draufsicht einen Greifer der Positionierungseinrichtung gemäss Fig. 14 in vergrössertem Massstab,
Fig. 17 den Greifer gemäss Fig. 16 in Seitenansicht in vergrössertem Massstab,
Fig. 18 einen Querschnitt durch einen Mikrowellen Tunnelofen gemäss der Erfindung, und
Fig. 19 einen Längsschnitt durch den Mikrowellen Tunnelofen gemäss Fig. 18.
In der Fertigungsstrasse 1 in Fig. 1 sind mit an ihren Längsenden 2, 3 aneinander anschliessende rechteckige Formen 4 angeordnet. Die Fertigungsstrasse 1 weist eine erste Einrichtung 5 zum Einlegen eines Flächengebildes in die Form 4, eine erste Abgabevorrichtung 6 zur Abgabe eines Mischgutes, eine erste Positonierungseinrichtung 7 für Armierungsnetze 8, eine zweite oder mittlere Abgabevorrichtung 9 zur Abgabe eines weiteren Mischgutes, eine zweite Positionierungseinrichtung 11 für weitere Armierungsnetze 8, eine dritte Abgabevorrichtung 12 zur Abgabe eines weiteren Mischgutes, eine zweite Einrichtung 13 zum Einlegen eines weiteren Flächengebildes in die Form 4 und eine Glätteinrichtung 14 auf. Weiterhin sind entlang und beidseitig der Fertigungsstrasse 1 Führungsbahnen 82 angeordnet, die die Höhenverstellung der Querwänden der Form 4 bewirken.
Jede der drei Abgabevorrichtungen 6, 9, 12 ist, wie weiter unten beschrieben werden wird, als Beschickungstrog ausgebildet.
Jede der drei Abgabevorrichtungen 6, 9, 12 ist mit einer nicht näher dargestellten Betonaufbereitungsanlage verbunden, die ihrerseits aus je einem weiter unten beschriebenen Zementmixer mit einer Zement/Wasser-Mischung und aus einem Silo 18 mit Vorratsbehältern für Zuschlagstoffe verschiedener Korngrösse von je einem Transportband 15, 16, 17 beliefert wird.
Am Ende der ersten Teilstrecke 19 der Fertigungsstrasse 1 ist ein Querlaufwagen 21 angeordnet, der die Verbindung zur zweiten Teilstrecke 22 der Fertigungsstrasse bildet, die zusammen mit einer dritten Teilstrecke 23 als Mikrowellen Tunnelofen 24 ausgebildet ist. Am jeweiligen Ende der Mikrowellen-Tunnelöfen 24 ist wiederum ein Querlaufwagen 25 angeordnet, welcher die Verbindung zu einer Entnahmestation 26 bildet. Zwischen der Entnahmestation 26 und dem Anfang der Fertigungsstrasse 1 befindet sich eine Reinigungseinrichtung 27 für die Formen 4.
In der Fertigungsstrasse 1 gemäss Fig. 1 werden Bauelemente 31 (Fig. 2), bestehend aus einem ersten Aussenbelag 32, einer ersten Aussenschicht 33, einer ersten Armierung 8, einer Mittelschicht 34, einer zweiten Armierung 8, einer zweiten Aussenschicht 35 und einem zweiten Aussenbelag 36, hergestellt.
Die Aussenbeläge 32, 36 bestehen aus einem an ihrer den Aussenschichten 33, 35 zugewandten Seite mit einem Bindemittel, wie Zementaufschlämmung und/oder einem organischen Bindemittel, versehenen Flächengebilde, z. B. einem Vlies aus Glasfaser oder Polymerfaser, das an seiner freien Fläche durch eine (nicht dargestellte) Folie geschützt sein kann. Die Aussenschichten 33, 35 und die Mittelschicht 34 bestehen im wesentlichen aus einer Bindemittel/Zuschlagstoffmischung, die noch weitere Additive enthalten kann. Es können sowohl organische als auch anorganische hydraulische Bindemittel, wie Zement, eingesetzt werden. Als Zuschlagstoffe kommen vor allem Blähton und andere anorganische Schaumstoffe in Frage, obwohl auch organische Zuschlagstoffe eingesetzt werden können. Die Mittelschicht 34 weist einen gröberen Zuschlagstoff 37 als die beiden Aussenschichten 33, 35 auf.
Selbstverständlich können in allen drei Schichten 33, 34, 35 gleiche oder verschiedene Zuschlagstoffe eingesetzt werden. Die Armierung 8 wird von Stahlnetzen gebildet, die jedoch auch durch andere geeignete Mittel ersetzt werden können. Die Dicke der Aussenschichten 33, 35 beträgt vorzugsweise 25 mm, die Dicke der Mittelschicht 34 vorzugsweise 50 bis 300 mm.
Nachfolgend werden die an der Fertigungsstrasse 1 angeordneten einzelnen Einrichtungen anhand der Figuren 3 bis
19 näher beschrieben, wobei jede dieser Einrichtungen für sich allein oder in Kombination mit einer oder mehreren Einrichtungen den Gegenstand dieser Erfindung bilden kann.
Eine als Beschickungstrog 41 ausgebildete Abgabevorrichtung (Fig. 3 und 4) ist mittels zweier beidseitig des Beschickungstrogs 41 angeordneten, über Rollen 42, 43 laufenden Seile 44 an einem feststehenden Gestell 45 derart aufgehängt. dass er durch Anderung eines, zwischen einer unteren Plattform 46 am Gestell 45 und einer oberen Plattform 47 am Trog 41 angeordneten Zwischenelementes 48 in seiner Höhe verstellbar ist. Die Änderung des Zwischenelementes 48 kann durch Hinzufügen weiterer Elemente zum bestehenden Zwischenelement 48 oder durch Austauschen dieses Elementes gegen ein solches mit anderen Massen erfolgen.
Oberhalb des Beschickungstroges 41 sind die Ausläufe des Behälters 51 für Mischgut, über welchem ein Zementmixer 49 (Fig. 5) sitzt, angeordnet. Der Inhalt des Behälters 51 kann auf nicht dargestellte Weise in den Beschickungstrog (41) entleert werden. Die Breite des Beschickungstroges 41 entspricht der Innenbreite der unter ihr auf Rollen 52 durchlaufenden Form 4. Die Auslassöffnung 53 des sich nach unten verjüngenden Beschickungstroges 41 ragt in die Form 4 hinein und reicht von der einen Längswand 54 bis zur anderen Längswand 55 der Form 4. Die Auslassöffnung 53 ist durch zwei zur mit einem Pfeil 56 angegebenen Bewegungsrichtung querstehende Wände 57, 58 begrenzt.
Die erste Wand 57 ist feststehend, die zweite in Bewegungsrichtung nachfolgend angeordnete Wand 58 ist durch einen Hebel 59 in ihrer Neigung verstellbar, wodurch die Breite des Öffnungsspaltes 61 von geschlossen bis offen regulierbar ist.
Dieser Verschluss kann auch auf der Wand 57 angeordnet sein.
Beim Bewegen der Form entlang der Fertigungsstrasse 1 wirkt die Kante 62 der zweiten Wand 58 als Streicheinrichtung, indem sie eine unter ihr durchlaufende Schicht 63 in von der Höhe des Beschickungstroges 41 und der Neigung der Wand 58 vorbestimmten Dicke begrenzt und glattstreicht. Die durch das Streichen zurückgedrängte Masse des Mischgutes bzw. die entstehende Schicht 63 erfährt durch die im Beschickungstrog 41 befindliche Masse eine Druckeinwirkung, was in einer Verdichtungswirkung auf das bereits in der Form 4 befindliche Mischgut resultiert. In manchen Fällen genügt diese Verdichtungswirkung, so dass auch auf das nachschalten eines Vibrators verzichtet werden kann. Es können aber auch Vibratoren entlang der unteren Kante der Seitenwände 57, 58 angebracht werden, welche die sich unter dem Trog bildende Schicht zusätzlich verdichten.
Der Spalt 61 der Auslassöffnung 53 wirkt mit der Höheneinstellung der Kante 62 als Dosiereinrichtung derart, dass den Beschickungstrog 41 nur eine durch Regulierung der Spaltbreite vorbestimmte Menge an Mischgut verlassen kann.
Die Ausbildung der Abgabevorrichtung als Beschikkungstrog 41 hat den weiteren Vorteil, dass das Mischgut chargenweise nach dem jeweiligen Bedarf aus Zementsuspension und Zuschlagstoff gemischt wird, so dass vor dem Verarbeiten keine lagerungsbedingten Veränderungen erfolgen können.
Der beim Betonmischer übergeordnete Zementmixer 49 (Fig. 5) weist eine Ringdüse 64 für die Wasserzuführung und eine über die Ringdüse 64 angeordnete Öffnung 65 für die Zementzuführung auf. Unterhalb der Ringdüse 64 ist ein von einem Motor 66 über eine Welle 67 angetriebenes Flügelrad 68 angeordnet, dessen Achse mit der Lotrechten, d.h.
der Fallrichtung des Zement/Wasser-Gemisches, einen spitzen Winkel bildet. Der Zement, der durch den von der Ringdüse 64 umschlossenen Raum fällt. wird durch das aus der Ringdüse 64 austretende Wasser befeuchtet und gelangt zum Flügelrad 68, das das Zement/Wasser-Gemisch gegen eine feststehende zylindrische Wand 69 schleudert, die gleichzeitig das Zuführungsrohr zum Betonmischer bilden kann, wobei eine thixotrope Wirkung erzielt, d. h. die Viskosität stark vermindert wird. Die niedrige Viskosität der Zementsuspension erlaubt es, das Verhältnis Wasser/Zement klein zu halten, was eine erhöhte Festigkeit des Endproduktes bei kleinerem Zementverbrauch und eine höhere Frühfestigkeit bewirkt. Die Mischzone für Zement und Wasser kann sich auch ausserhalb des Mixers 49 befinden, so dass letzterer nur zur Erzeugung der thixotropen Wirkung dient.
Die Form 4 in den Figure 6 bis 9 weist zwei vorzugsweise aus einem Kunststoff, z. B. auf Epoxydbasis, bestehende Platten 71 mit dazwischen wabenförmig angeordneten Versteifungselementen 72 auf. Die Unterseite 73 der unteren Platte 71, insbesondere jener Teil der auf die Laufrollen 52 zu liegen kommt, kann zusätzlich plangeschliffen sein, um eine grosse Laufruhe der Form 4 und damit eine gleichmässige Qualität des Endproduktes zu sichern. Die beiden Längswände 54, 55 sind hinunterklappbar, wie es in Fig. 7 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Die Querwände 74, 75 der Form 4 sind in ihrer Höhe verstellbar und der jeweiligen Schichtdicke des Bauelementes 31 während der Fertigung anpassbar.
Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, ist am Ende der Längswand 54 eine Zahnstange 76 angeordnet, in die auf der gewünschten Höhe der Zahn 77 einer Feder 78 der Querwand 75 eingreift und sie auf der entsprechenden Höhe festhält. Eine solche Anordnung befindet sich an jedem Ende der Längswände 54, 55. Durch Herausdrücken der Feder 78 wird der Eingriff zwischen der Zahnstange 76 und des Zahnes 77 aufgehoben, so dass die Querwand 75 in die unterste Position zurückfällt und die Längswände 54, 55 zum Hinunterklappen freigibt.
Die Anpassung der Höhe der Querwände 74, 75 an die jeweilige Schichtdicke während der Fertigung erfolgt durch einen Führungswagen 81 (Fig. 10), der an je einer beidseitig der Fertigungsstrasse 1 angeordneten, in Bewegungsrichtung 56 der Form 4 ansteigenden Schiene 82 geführt ist. Der Führungswagen 81 weist eine waagrechte Tragfläche 83a auf, die zur Aufnahme der (hier nur einseitig dargestellten beidseitigen) Verlängerung 75a der Querwand 75 (Fig. 8) bestimmt ist und die in einer Nocke 83 endet, die als Anschlag für die Verlängerung 75a dient. Während der Vorwärtsbewegung der Form 4 kommt die Verlängerung 75a auf die Tragfläche 83a zu liegen und wird infolge der Aufwärtsbewegung des von der Form entlang der Schiene vorwärts gestossenen Führungswagens nach oben geschoben.
Der Führungswagen 81 wird von der Schiene 82 an ihrem Ende nach unten gelenkt, so dass er die Verlängerung 75a der Querwand 75 freigibt und mit geeigneten Mitteln in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird. Die Höhe der Schiene 82 ist verstellbar, ebenso die Länge der Strecke auf der der Führungswagen 81 wirksam ist. Für letzteres sind an der Schiene 82 Löcher 84 angeordnet, in die zur Begrenzung des Rückrollweges des Führungswagens 81 Einstellbolzen gesteckt werden. So kann die Mitnehmerstrecke und damit die dieser Strecke entsprechende Höhenverstellung der Querwände eingestellt werden.
Die erste und die zweite Einrichtung (Figuren 11 bis 13) zum Einlegen eines Flächengebildes 85, 86, die den Aussenbelag 32, 36 des Bauelementes 31 bilden, in die Form 4 weisen je eine Vorratsrolle 87, 88 für das Flächengebilde 85, 86 auf, unter der zwei achsenparallele Walzen 89, 91, 92, 93 angeordnet sind, in deren Zwickel 94, 95 aus einem Zementmixer 49 der in Fig. 5 beschriebenen Art, eine Zementsuspension gegeben wird. Ausser Zement können auch andere flüssige Bindemittel eingesetzt werden. Das von der Vorratsrolle 87, 88 abgezogene Flächengebilde 85, 86 wird derart an die Walze 89, 93 anliegend in den Zwickel 94, 95 geführt, dass nur seine mit dem Bauelement 31 zu verbindende Fläche benetzt wird. Nach Passieren des Walzenspaltes 96, 97 wird es von der Walze 91, 93 mit dem grösseren Durchmesser in die Form 4 eingelegt.
Die Positionierungseinrichtung 7, 11 für die Armierungsnetze 8 (Figuren 14 bis 17) weist drei drehbare Zylinder 101, 102, 103 auf, an deren unteren Enden Tragarme 104, 105, 106 für einen Tragrahmen 107 mit drei Tragkreuzen 108, 109, 111 angeordnet sind, an deren Enden sich je ein Zylinder 112 mit hydraulisch ausfahrbaren Fingern 113, 114 befinden. Durch Drehen der Zylinder 101, 102, 103 werden die Tragarme 104, 105,106 mit den Tragkreuzen 108,109,111 in Position über einen Vorratsstapel 115 von Armierungsnetzen 8 geschwenkt und aufgelegt. Beidseitig des Zylinders 112 angeordnete Aufleger 116, 117 kommen dabei derart auf zwei Längsdrähte 118, 119 zu liegen, dass die ausgefahrenen Finger 113, 114 je einen Querdraht 121, 122 untergreifen.
Durch Anheben und Schwenken des Tragrahmens 107 wird das Armierungsnetz 8 genau über die Fertigungsstrasse 1 positioniert und in die Form 4 gelegt, wo es durch Einfahren der Finger 113, 114 losgelassen wird.
Der Mikrowellen-Tunnelofen 24 (Figuren 18, 19) weist eine Anzahl von, mit zwei Parabolspiegeln 123 bestückten Zellen 124 auf durch die sich in Längsrichtung eine Speiseleitung 125 in Form eines Hohlleiters 127 erstreckt, derart, dass die Einspeisung 125 etwa im Brennpunkt der Parabolspiegel zu liegen kommt. Als Strahlungsquelle wirken ein oder mehrere Magnetrone 126.
Der Mikrowellen-Tunnelofen 24 ermöglicht überraschenderweise eine beschleunigte Fertigung von Bauelementen, da infolge der im elektrischen Feld entstehenden Polarisation der elektrischen Ladungsträger (H20, Zement) die Kristallisation von Calciumsilikaten, Calciumhydroxyd und Aluminiumhydroxyd bzw. die Hydration (Hydratation) und damit das Abbinden von Zement derart beschleunigt wird, dass in Abhängigkeit von der Schichtkdicke bis zum Erreichen von 50% der Endfestigkeit Abbindezeiten von nur 15 bis 60 min erforderlich sind. Dadurch wird die Aufenthaltsdauer der einzelnen Formen in der Fertigungsstrasse verkürzt, d. h. es werden pro Form- und pro Zeiteinheit mehr Bauelemente hergestellt. Bei Bauelementen, welche andere geeignete Bindemittel enthalten, wird mit dem Mikrowellen Tunnelofen eine ähnliche Beschleunigung erzielt.
Im Betrieb der Fertigungsstrasse 1 kann die Fortbewegung der Formen 4 auf den Laufrollen 52 mit bekannten Mitteln bewirkt werden. Die einzelnen Schichten werden entlang der Fertigungsstrasse 1 in der oben beschriebenen Weise in die Form 4 eingebracht, wonach die Oberfläche der letzten Schicht, d. h. des zweiten Aussenbelages 36, von der Glätteinrichtung 14, die vorzugsweise eine Glättwalze ist, geebnet und egalisiert wird, worauf die Form 4 vom ersten Querlaufwagen 21 dem Mikrowellen-Tunnelofen 24 zugeführt wird. Nach Verlassen des Mikrowellen-Tunnelofens 24 gelangt die Form 4 über den zweiten Querlaufwagen 25 zur Entnahmestation 26, wo nach Abklappen der Längswände 54, 55 das Bauelement 31, das bereits eine hohe Festigkeit besitzt (auf nicht dargestellte Weise) seitlich festgehalten und durch Hochstellen der Form 4 entnommen wird.
Die leere Form 4 wied dann der Reinigungseinrichtung 27 zugeführt, wo sie von zurückgebliebenem Material befreit wird. Der Reinigungsvorgang kann auf ein Minimum eingeschränkt werden, wenn der erste Aussenbelag an seiner Aussenseite eine Folienbeschichtung aufweist, so dass kein Material durch den ersten Aussenbelag auf den Boden der Form 4 gelangen kann.
Die erfindungsgemässe Fertigungsstrasse wird anhand eines bestimmten mehrschichtigen Bauelementes beschrieben. Selbstverständlich kann die erfindungsgemässe Fertigungsstrasse sowohl zur Herstellung von Bauelementen mit einer anderen Anzahl von Schichten, z.B. mit einer Schicht als auch für eine andere Reihenfolge der Schichten eingerichtet werden. In jedem Fall gestattet die erfindungsgemässe Fertigungsstrasse die wirtschaftliche automatische Herstellung von qualitativ hochwertigen ein- oder mehrschichtigen Bauelementen. Der Wartungsaufwand und der Aufwand für Änderung des Fertigungsprogrammes sind minimal, wobei letzteres mit einfachen Mitteln vorgenommen werden kann.