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Die
Erfindung betrifft eine Form zur Herstellung von Betonformsteinen
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Zur
rationellen maschinellen Herstellung von Betonformkörpern,
wie z. B. Hohlblocksteinen, Böschungssteinen, Pflanztrögen,
sind Formen gebräuchlich, welche wenigstens ein unten und
oben offenes Formnest aufweisen, dessen Wände die Außengestalt
des herzustellenden Betonformkörpers bestimmen. Zur Ausbildung
eines freien Innenraums in dem Formkörper sind Formkernanordnungen
gebräuchlich, welche wenigstens einen das wenigstens eine
Formnest überspannenden leistenförmigen Kernhalter
und wenigstens einen an diesem gehaltenen Formkern umfasst. Durch
die Funktionsweise der Form bestimmt, verläuft der Kernhalter
horizontal und die untere Begrenzungsebene der Form bildet eine
horizontale Ebene.
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Die
Form wird auf eine die unteren Öffnungen verschließende
Unterlage aufgesetzt und der Raum zwischen den Formnestwänden
und dem Formkern bzw. den Formkernen wird durch die oberen Öffnungen
mit feuchtem Betongemenge gefüllt. Druckplatten, welche
in die freien oberen Öffnungen zwischen Formnestwänden,
Formkernen und Kernhalter eingepasst sind, werden von oben in die
oberen Formnestöffnungen eingeführt und drücken
auf das Betongemenge. Die Unterlage wird während eines
Rüttelvorgangs zu vertikalen Schwingungen angeregt, welche
auf das Betongemenge übertragen werden, so dass sich dieses
innerhalb weniger Sekunden zu einem noch feuchten, aber formstabilen Betonformkörper
verdichtet, welcher durch relative vertikale Verschiebung zwischen
Form und Unterlage aus der Form entformt und auf der Unterlage abgelegt
und aus der Formmaschine abtransportiert wird. Die Formkernanordnung
bleibt über aufeinanderfolgende solche Fertigungszyklen
fest mit der Form verbunden. Insbesondere während des Rüttelvorgangs
ist die Formkernanordnung starken dynamischen Belastungen ausgesetzt.
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Aus
der
DE 10 2004
005 045 A1 ist ein Kernelement für eine derartige
Form bekannt, bei welchem ein Blechhohlkörper als Formkern
in der Weise mit dem Kernhalter verbunden ist, dass zwischen Kernblech
und Kernhalter horizontal liegende Trägerplatten eingefügt
sind, welche mit in Längsrichtung des Kernhalters verlaufenden
Schweißnähten mit dem Kernhalter und mit dem Kernblech
in bezüglich des Entstehens von Verzugsspannungen neutralen Zonen
verschweißt sind. In anderer Ausführung kann ein
Kernelement einen Außenkern aus Kunststoff und einen Innenkern
aufweisen, wobei der Innenkern durch einstückig mit dem
Kernhalter hergestellte oder mit diesem verschweißte oder
vernietete sich nach unten verjüngende Hängeträger
gebildet ist, mit welchen der Kunststoff in einer Gießform
vergossen wird. Die Hängeträger reichen bis in
den Fußbereich des Formkerns und können Durchbrüche
oder Verstrebungen aufweisen oder Hohlkörper bilden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte
Form zur Herstellung von Betonformsteinen anzugeben.
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Die
Erfindung zeichnet sich durch eine einfache Herstellbarkeit bei
hoher Stabilität insbesondere der Kernhalterleiste aus.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass während
des zur Verfestigung des Betongemenges im Formnest typischen Rüttelbetrieb
die Kernhalterleiste eine wechselnde dynamische vertikale Durchbiegung
erfährt. Durch die Anordnung der Halteelemente im Bereich der
bezüglich vertikaler Durchbiegung neutralen Faser der Kernhalterleiste
wird die Biegesteifigkeit nur minimal beeinflusst. Insbesondere
wird die Biegesteifigkeit der Kernhalterleiste auch nicht stark
erhöht, wie dies bei einem Fortsatz der Kernhalterleiste
nach unten auftritt. Auf diese Weise werden starke Veränderungen
in der Biegesteifigkeit, welche zu hohen lokalen Materialspannungen
bei der dynamischen Verformung im Rüttelbetrieb führen,
vermieden. Zugleich bleibt in bevorzugter Ausführung die
einfache Herstellbarkeit der Formkernanordnung mit Angießen
eines Kunststoffkerns an die Haltestrukturen erhalten. Insbesondere
ist vorteilhaft, dass der Kunststoffkörper den bei der
dynamischen Belastung der Kernhalterleiste auftretenden Verformungen
der Kernhalterleiste durch eigene elastische Verformung ohne Zerstörung
des Kunststoffkörpers oder der Verbindung zu den Haltestrukturen
folgen kann.
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Vorteilhafterweise
enthalten die Haltestrukturen innerhalb der Erstreckung des Kunststoffkörpers des
Formkerns in Längsrichtung wenigstens zwei in Längsrichtung
beabstandete diskrete Halteelemente.
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In
einer ersten Ausführungsform enthalten die Haltestrukturen
Durchbrüche durch die Kernhalterleiste in horizontaler
Richtung, quer zur Längsrichtung der Kernhalterleiste,
wobei die Durchbrüche mit dem Kunststoffmaterial des Kunststoffkörpers
ausgefüllt sind. Die Durchbrüche sind vorzugsweise
als Bohrungen ausgeführt. Zusätzlich kann die
Kernhalterleiste weitere Vertiefungen als Teil der Haltestrukturen
aufweisen.
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In
bevorzugter Ausführung enthalten die Haltestrukturen Halteelemente,
welche zumindest in einem Anfangsabschnitt seitlich von der Kernhalterleiste
weg führen und an der Kernhalterleiste im Bereich von deren
bezüglich vertikaler Durchbiegung neutraler Faser befestigt
sind. Die Halteelemente können insbesondere durch Verschrauben
oder Einpressen in Öffnungen der Kernhalterleiste oder
durch Verschweißen mit der Kernhalterleiste an dieser befestigt
sein. Die Längserstreckung der Befestigung der Halteelemente
mit der Kernhalterleiste, gemessen als Durchmesser einer Öffnung
in der Kernhalterleiste oder der Länge einer Schweißnaht
in Längsrichtung ist vorteilhafterweise geringer als die
Höhe der Kernhalterleiste. Bei Bohrungen als Öffnungen
in der Kernhalterleiste ist deren Durchmesser vorteilhafterweise
geringer als ein Drittel, der Höhe der Kernhalterleiste.
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Die
von der Kernhalterleiste seitlich quer zur Längsrichtung
der Kernhalterleiste weg führenden Halteelemente verlaufen
vorzugsweise zumindest in einem Abschnitt, insbesondere einem anfänglichen Abschnitt
bei der Kernhalterleiste im wesentlichen horizontal von der Befestigung
an der Kernhalterleiste von dieser weg, wobei ein solcher im wesentlichen horizontaler
Abschnitt größer ist als die Dicke der Kernhalterleiste,
vorzugsweise wenigstens doppelt so groß.
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In
einer ersten vorteilhaften Ausführung sind die Halteelemente
stabförmig ausgebildet und beispielsweise als Gewindestäbe,
welche mit der Kernhalterleiste verschraubt sind, oder als Bolzen,
welche in die Kernhalterleiste eingepresst sind, ausgeführt.
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Die
Halteelemente können eine in sich nicht lineare Form besitzen
und insbesondere von einem anfänglich horizontalen Abschnitt
bei der Befestigung an der Kernhalterleiste nach unten fortgesetzt
sein oder Durchbrüche, Vertiefungen oder Vorsprünge aufweisen,
um eine stärkere formschlüssige Verankerung im
Kunststoffkörper des Formkerns zu erzielen. Insbesondere
können nach unten fortgesetzte Halteelemente einen tieferliegenden
horizontalen Abschnitt aufweisen, welcher auch unterhalb der Kernhalterleiste
verlaufen kann.
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Zur
Herstellung der Formkernanordnung werden vorteilhafterweise die
Halteelemente an der Kernhalterleiste befestigt und mit dieser in
eine die Außenform des Formkerns bestimmende Gießform eingesetzt.
In die Gießform wird Kunststoffmaterial in fließfähiger
Form eingebracht, welches die Halteelemente mehrseitig kontaktiert
und vorteilhafterweise an der Kernhalterleiste befestigte Halteelemente
allseitig umschließt. Nach Verfestigung des Kunststoffmaterials,
insbesondere durch Polymerisation, ist der durch das Kunststoffmaterial
gebildete Kunststoffkörper des Formkerns formschlüssig
mit den Haltestrukturen verbunden. Als Kunststoffmaterial kann insbesondere
Polyurethan zur Anwendung kommen.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei
zeigt:
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1 eine Ausführung mit Durchbrüchen
in der Kernhalterleiste als Halteelemente,
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2 in Bohrungen der Kernhalterleiste eingepresste
Bolzen als Halteelemente,
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3 eine Variante zu 2,
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4 mit der Kernhalterleiste verschraubte Halteelemente,
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5 an die Kernhalterleiste angeschweißte Halteelemente.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher Haltestrukturen in Form von Durchbrüchen
und Vertiefungen einer Kernhalterleiste ausgeführt sind.
Die in 1A in Schrägansicht mit
einem Abschnitt dargestellte Kernhalterleiste KH1 verläuft
mit ihrer in Betriebsstellung horizontalen Längsrichtung
in x-Richtung eines mit eingezeichneten xyz-Koordinatensystems.
Die Breite BL der Kernhalterleiste in horizontaler y-Richtung ist
typischerweise we sentlich geringer als die Höhe HL der
Kernhalterleiste in vertikaler z-Richtung. Die Koordinaten x, y
und z beziehen sich dabei jeweils auf die Betriebsstellung der Kernhalterleiste
bzw. einer Form zur Herstellung von Betonformsteinen in einer Formmaschine.
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Die
Kernhalterleiste besitzt eine durch ihre Form und Material gegebene
Biegesteifigkeit gegen im Rüttelbetrieb auftretende dynamische
wechselnde vertikale Durchbiegungen. Bezüglich der bei
den dynamischen Durchbiegungen auftretenden Spannungen im Material
der Kernhalterleiste existiert eine zumindest annähernd
in der Mitte der Kernhalterleiste KH1 in z-Richtung liegende neutrale
Faser NF, welche eine neutrale Faserfläche innerhalb der
Kernhalterleiste bildet.
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Bei
dem Beispiel nach 1 enthalten die Haltestrukturen
zur Verankerung eines Kunststoffkerns an der Kernhalterleiste als
Halteelemente Bohrungen HB1 in y-Richtung quer zur Längsrichtung
x der Kernhalterleiste. Die Bohrungen HB1 liegen im Bereich der
genannten neutralen Faser NF und schließen diese innerhalb
ihres Durchmessers vorteilhafterweise mit ein. Der Durchmesser der
Bohrungen ist klein gegen die Höhe der Kernhalterleiste
in z-Richtung und beträgt vorteilhafterweise weniger als ein
Drittel der Höhe der Kernhalterleiste. Vorteilhafterweise
sind mehrere solcher Durchbrüche durch die Kernhalterleiste
in Längsrichtung beabstandet gruppenweise zusammengefasst,
wobei insbesondere eine solche Gruppe G11 bzw. G12, welche im Beispielsfall
je fünf Elemente enthält, je Formkern vorgesehen
ist. Der Abstand LG solcher benachbarten Formkernen zugeordneter
Gruppen von Halteelementen in Längsrichtung x der Kernhalterleiste
KH1 ist größer als der Abstand LE der Halteelemente
HB1 innerhalb einer Gruppe und beträgt vorteilhafterweise
wenigstens das Doppelte von LE.
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Zusätzlich
können die Haltestrukturen in dem Beispiel nach 1 noch Vertiefungen in der Kernhalterleiste
gegen deren in y-Richtung gegenüber liegende Seitenflächen
aufweisen, wobei im skizzierten bevorzugten Beispiel solche Vertiefungen wiederum
im Bereich der neutralen Faser NF liegen und in y-Richtung eine
Ausdehnung haben, welche höchstens 50% der Höhe
der Kernhalterleiste selbst beträgt. Eine solche Vertiefung
HA1 in einer Seitenfläche der Kernhalterleiste KH1 ist
vorteilhafterweise in Längsrichtung x über eine
Gruppe von Durchbrüchen HB1 durchgehend. Die Haltestrukturen
sind vorzugsweise bezüglich einer vertikalen x-z-Mittelebene
durch die Kernhalterleiste symmetrisch ausgeführt.
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Die
Kernhalterleiste der in 1A skizzierten
Art wird in eine Gießform für einen Formkern eingelegt
und die Gießform wird mit fließfähigem
Kunststoffmaterial gefüllt, welches die Vertiefungen HA1 und
die Durchbrüche HB1 ausfüllt und Kunststoffbrücken
zwischen auf gegenüber liegenden Seiten der Kernhalterleiste
KH1 liegenden Teilen eines Kunststoffkörpers KK1 eines
Formkerns K1 bildet, wie in dem auszugsweisen Schnittbild nach 1B mit
einer y-z-Schnittebene durch einen Durchbruch HB1 zeigt. Der Kunststoffkörper
KK1, welcher insbesondere aus Polyurethan bestehen kann, ist formschlüssig
fest mit der Kernhalterleiste KH1 über die Durchbrüche
HB1 und die Vertiefungen HA1 verbunden.
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In
anderer Ausführung können die Haltestrukturen,
welche mit der Kernhalterleiste verbunden sind, quer zu dieser seitlich
abstehen, wie in 2A in einer vorteilhaften Ausführung
skizziert. In Längsrichtung der Kernhalterleiste KH2 sind
in Bohrungen HB2 durch die Kernhalterleiste stabförmige Halteelemente
V2 befestigt, insbesondere eingepresst oder, beispielsweise bei
Verwendung von Gewindestangen als Halteelementen eingeschraubt. Die
Halteelemente können auch mit der Kernhalterleiste verklebt
oder verschweißt sein.
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Es
sind, ähnlich wie im Beispiel nach 1, mehrere
Halteelemente V2 in Längsrichtung der Kernhalterleiste
KH2 gruppenweise zusammengefasst, wobei der Abstand von in Längsrichtung
aufeinander folgenden Gruppen wiederum deutlich größer
ist als der Abstand einzelner Elemente innerhalb einer Gruppe.
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Die
Halteelemente V2 liegen vorzugsweise im wesentlichen symmetrisch
bezüglich der Kernhalterleiste.
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Die
Kernhalterleiste KH2 wird, analog zur Vorgehensweise bei dem Beispiel
nach 1A, in eine Gießform zur Herstellung
eines Formkerns in definierter Position eingelegt und die Gießform
wird mit fließfähigem Kunststoffmaterial ausgefüllt,
welches die Halteelemente allseitig umschließt und zu einem
formstabilen Kunststoffkörper KK2 eines Formkerns K2 aushärtet.
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In 2B ist
analog zur Darstellung nach 1B ein
Schnitt durch einen nur mit einem oberen Abschnitt ausschnittsweise
dargestellten Formkern K2 skizziert. Dabei ist ersichtlich, dass
bei diesem Beispiel die Halteelemente V2 im wesentlichen horizontal
von der Kernhalterleiste seitlich abstehen und in ihrer seitlichen
Erstreckung innerhalb des Kunststoffkörpers KK2 enden.
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In 3 ist eine Variante zu 2 dargestellt,
bei welcher an einer Kernhalterleiste KH3 Halteelemente HE3 befestigt
sind, welche wiederum analog zur Ausführungsform nach 2 vorzugsweise durch Bohrungen der Kernhalterleiste
KH3 hindurchgeführt und an der Kernhalterleiste befestigt sind.
Im Beispielsfall der 3 sind die Halteelemente
HE3 länger ausgeführt und reichen, wie aus der Schnittdarstellung
nach 3B entnehmbar, bis zur seitlichen Begrenzung des
Formkerns U3 bzw. der Innenwand der Gießform zur Herstellung eines
solchen Formkerns. Der Kunststoffkörper KK3 des Formkerns
K3 umgibt die Halteelemente HE3 radial umlaufend, wobei die Halteelemente
vorteilhafterweise, ebenso wie die Halteelemente im Beispiel nach 2, Schrumpfzentren bei der Verfestigung
des in fließfähigem Zustand eingefüllten
Kunststoffmaterials bilden können, wenn dieses bei der
Verfestigung ein Schrumpfverhalten zeigt.
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4 zeigt eine Ausführungsform
mit anderer Befestigung von Halteelemente H4 an einer Kernhalterleiste
KH4. Die Kernhalterleiste weist mehrere, vorzugsweise wieder zu
mehreren in Gruppen zusammen gefasste Durchbrüche KO auf,
welche sich zu den Seitenflächen der Kernhalterleiste hin
vorteilhafterweise konisch erweitern. Die Halteelemente H4 enthalten
Gewinde und können insbesondere auch über ihre
volle Länge als Gewindestangen ausgeführt sein.
Der Durchmesser der Halteelemente ist geringer als der der Durchbrüche
KO durch die Kernhalterleiste. Die Halteelemente werden durch die Öffnungen
der Kernhalterleiste hindurch geführt und von beiden Seiten
werden auf den Halteelementen H4 Haltekörper SH angeordnet,
welche eine zu der konischen Erweiterung OK der Durchbrüche
durch die Kernhalterleiste korrespondierende konische Fläche OH
aufweisen. Die Haltekörper SH werden mittels auf die Gewinde
der Halteelemente H4 aufgeschraubter Muttern MH4 gegen die Kernhalterleiste KH4
verspannt, so dass die Halteelemente H4 stabil an der Kernhalterleiste
KH4 befestigt sind. Ein Lösen der Muttern MH4 im Rüttelbetrieb
ist durch die Einbettung der Muttern in den analog zu den vorangegangenen
Beispielen hergestellten Kunststoffkörper KK4 verhindert.
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Bei
der Ausführungsform nach 5 sind Halteelemente
AE5 an die Seitenflächen der Kernhalterleiste KH5, vorzugsweise
wiederum im Bereich von deren neutraler Faser, angeschweißt.
Die Länge der Schweißnähte in Längsrichtung
x ist vorteilhafterweise nicht größer als die
Höhe der Kernhalterleiste in z- Richtung. Im skizzierten
Beispiel sind zwei in Längsrichtung x nahe beieinander
angeordnete Halteelemente zu einer Gruppe für einen Formkern
zusammen gefasst und eine im Vergleich zum gegenseitigen Abstand
der beiden einem Formkern zugeordneten Halteelemente weiter beabstandete
weitere Gruppe ist einem benachbarten Formkern zugeordnet.
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Die
Halteelemente AE5 sind im Unterschied zu den Halteelementen der
zuvor besprochenen Ausführungsformen in sich nicht linear
und zeigen auf die Schweißnähte SN folgend einen
anfänglichen Abschnitt AY1 mit im wesentlichen horizontalem
Verlauf seitlich von der Kernhalterleiste weg. Der Verlauf der Halteelemente
AE5 ist dann nach unten in einen im wesentlichen vertikalen Abschnitt
AZ umgelenkt und führt zu einem wieder im wesentlichen
horizontalen unteren Abschnitt AY2. Die nicht lineare Ausführung
der Halteelemente begünstigt eine stärkere kraftschlüssige
Verankerung der Halteelemente in dem Kunststoffkörper KK5
des Formkerns K5. Für die Ausgestaltungen der nicht linearen
Halteelemente sind eine Vielzahl verschiedener Formen denkbar. Die
Halteelemente können insbesondere auch in sich noch Durchbrüche
aufweisen, welche mit Kunststoffmaterial des Kunststoffkörpers
des Formkerns ausgefüllt sind.
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Die
vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie
die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als
auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung
ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt,
sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei
Weise abwandelbar. Insbesondere können die Formen der Halteelemente
im einzelnen von den in den Beispielen dargestellten Ausführungsformen
abweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004005045
A1 [0004]