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Die
Erfindung betrifft die Verdichtung von Frischbeton durch Vibration.
Im Spezielleren betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Komprimieren von Frischbeton durch gerichtete Vibration.
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Bei
der Herstellung von Betonelementen, wie beispielsweise Wandelementen,
durch Gießen in eine Form wird herkömmlicherweise
so vorgegangen, dass als Erstes eine Gießform auf einem
Gießbett oder Gießtisch ausgebildet wird und anschließend
erforderliche Bewehrungen in die Gießform eingebracht werden.
Nachdem die Form fertig vorbereitet und ausgerüstet ist,
wird Frischbeton in die Form eingegossen, wobei während
oder nach dem Vergießen die Form auf herkömmliche
Weise in Vibration versetzt wird, um den Beton zu verdichten. Hierauf kann
das in die Form gegossene Betonelement abbinden und nach dem Abbinden
wird das fertige Element von dem Gießtisch abgenommen und
der Gießtisch zur Vorbereitung eines neuen Gießvorgangs weiterbewegt.
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Bei
den Vibratoren, die gewöhnlich zum Einsatz kommen, um Frischbeton
in Vibration zu versetzen, handelt es sich um Vibratoren, bei denen
der Vibrationseffekt im Allgemeinen dadurch erzielt wird, dass ein
Exzentergewicht mit einer gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit
in Rotation versetzt wird, um den Vibrationseffekt mit der gewünschten Frequenz
zu erzeugen. Beim In-Vibration-versetzen einer Form erfolgt die
Vibration gewöhnlich in einer getrennten Vibrationsstation,
in der sich die Vibratoren, welche die Form in Vibration versetzen,
an der Unterseite der Tischfläche der Form befinden und dort
befestigt sind.
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In
der Veröffentlichung
US 6,321,610 B1 ist ein Vibrationstisch offenbart,
dessen Vibrator zwei Wellenpaare aufweist, welche mit Exzentergewichten
ausgerüstet sind, die so auf einer Ebene platziert sind,
dass die Positionen der Exzentergewichte des Wellenpaars in Bezug
aufeinander verändert werden können, um die Amplitude
des Vibrators zu verändern. Bei der Lösung gemäß dieser
Veröffentlichung werden die Wellen des Wellenpaars der
Exzentergewichte mit derselben Umdrehungsgeschwindigkeit in unterschiedliche
Richtungen in Rotation versetzt.
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Eine ähnliche
Lösung basierend auf der Veränderung der Phase
der Exzentergewichte und somit auf der Anpassung der Vibrationsamplitude
ist in der Veröffentlichung
US
4,830,597 offenbart.
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Mit
der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es möglich, insbesondere den Vibrationseffekt von Vibratoren
zu verstärken, die beim Gießen von Beton zum Einsatz
kommen, indem dieser Effekt auf den einer Vibration zu unterziehenden
Frischbeton oder auf die den Frischbeton in Vibration versetzende
Fläche hin gerichtet wird.
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Der
erfindungsgemäße Vibrationseffekt wird beispielsweise
dergestalt erzielt, dass ein zweiter Exzenter an dem Exzenter des
Vibrators angebracht ist, wobei sich der zweite Exzenter schneller
dreht, und zwar beispielsweise mit einer im Vergleich zu der Umdrehungsgeschwindigkeit
des ersten Exzenters doppelten Umdrehungsgeschwindigkeit. Eine solche Verwendung
eines zweiten Exzenters ermöglicht eine Verstärkung
des Vibrationseffekts und eine Richtung desselben auf den einer
Vibration zu unterziehenden Gegenstand hin, wobei es sich bei diesem beispielsweise
um eine mit Frischbeton gefüllte Gießform oder
um eine Tischfläche, auf welcher sich die Gießform
befindet, handeln kann.
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Alternativ
dazu kann die erfindungsgemäße Lösung
auch durch mehrere Exzentermassen umgesetzt werden, welche sich
vorteilhafterweise paarweise in entgegengesetzter Richtung drehen,
wobei sich jedes Paar mit seiner eigenen Geschwindigkeit dreht, welche
von der Geschwindigkeit des zweiten Paars abweicht. Auf diese Weise
können mögliche transversale Vibrationskomponenten
aus der Vibration des Vibrators beseitigt werden.
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Im
Spezielleren ist das erfindungsgemäße Verfahren
durch das in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 Offenbarte
und die erfindungsgemäße Apparatur durch das in
dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 6 Offenbarte gekennzeichnet.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen eingehender erläutert,
wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird,
in denen
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1A–1D eine
schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Exzenterlösung
für einen Vibrator sowie die Phasen von dessen Umdrehung zeigen;
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2 eine
schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Vibrators ist; und
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3 eine
schematische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen
Exzenterlösung für einen Vibrator ist.
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In 1A–1D ist
das Funktionsprinzip einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung schematisch veranschaulicht, bei welcher ein ers tes
Exzentergewicht 1 auf der Rotationsachse 3 und
ein zweites Exzentergewicht 2 auf der Rotationsachse 4 in
Rotation versetzt sind. Die Rotationsachse 4 des zweiten
Exzentergewichts 2 befindet sich gemäß den
Figuren im Wesentlichen in der Nähe des Außenrandes
des ersten Exzentergewichts 1, und zwar im Wesentlichen
auf der Querschnittsebene, die das erste Exzentergewicht halbiert.
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Wie
in 1A ersichtlich, kommen die Exzentergewichte 1 und 2 in
der in 1A abgebildeten Lage in der
oberen Maximalposition zu liegen, so dass das zweite Exzentergewicht 2 die
von dem ersten Exzentergewicht 1 erzeugte Vibration verstärkt.
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Die
Pfeile, welche die Drehrichtung der in 1A gezeigten
Exzentergewichte 1 und 2 veranschaulichen, zeigen,
dass sich bei der Lösung gemäß 1A–1D das
erste Exzentergewicht 1 im Uhrzeigersinn dreht und sich
das zweite Exzentergewicht 2 im Gegenuhrzeigersinn dreht.
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In
der in 1B veranschaulichten Lage hat sich
das erste Exzentergewicht 1 auf seiner Rotationsachse 3 von
der Lage in 1A dergestalt um 90° im
Uhrzeigersinn gedreht, dass sich das zweite Exzentergewicht 2 gleichzeitig
auf seiner Rotationsachse 4 um 180° im Gegenuhrzeigersinn
gedreht hat.
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In
der in 1C veranschaulichten Lage hat sich
das erste Exzentergewicht verglichen mit 1B dergestalt
um weitere 90° auf seiner Rotationsachse 3 gedreht
und eine in Bezug auf seine Rotationsachse untere Lage eingenommen,
dass sich das zweite Exzentergewicht 2 gleichzeitig um
180° auf seiner Rotationsachse 4 gedreht hat.
Verglichen mit der Lage in 1A, hat
das erste Exzentergewicht 1 in diesem Stadium eine halbe
Drehung um seine eigene Rotationsachse 3 vollzogen und
hat das zweite Exzentergewicht 2 eine ganze Drehung um seine
Rotationsachse 4 vollzogen.
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In
der Lage in 1D hat sich das erste Exzentergewicht 1 auf
seiner Rotationsachse 3 verglichen mit der Lage in 1C erneut
dergestalt um 90° gedreht, dass sich das zweite Exzentergewicht 2 gleichzeitig
auf seiner Rotationsachse 4 abermals um 180° gedreht
hat.
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Während
sich das erste Exzentergewicht 1 die nächsten
90° im Uhrzeigersinn auf seiner Rotationsachse 3 dreht,
dreht sich das zweite Exzentergewicht 2 um 180° im
Gegenuhrzeigersinn auf seiner Rotationsachse 4, so dass
wiederum die in 1A abgebildete Lage erreicht
ist.
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In
dem in 1A–1D gezeigten
Beispiel beträgt die Umdrehungsgeschwindigkeit des zweiten Exzentergewichts 2 somit
das Doppelte der Umdrehungsgeschwindigkeit des ersten Exzentergewichts 1,
so dass die Bewegung des zweiten Exzentergewichts in der Lage in 1A die
Exzentrizität der gezeigten gesamten Exzenterstruktur und
somit die von ihr erzeugte Vibration erhöht, und zugleich
in der Lage in 1C den Exzentrizitätszuwachs
aufhebt. Somit verstärkt eine solche Lösung in
dem Beispiel in 1A–1D die
Vibration und richtet sie nach oben, d. h. in Richtung zu dem oberen
Rand der Seite hin.
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2 stellt
eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Vibratorstruktur
dar, mit welcher die in 1A–1D gezeigte
Wirkungsweise erzielt wird. Bei der Lösung in 2 besteht
das erste Exzentergewicht 1 aus zwei Gewichten, die außermittig auf
der Rotationsachse 3 angeordnet sind und zwischen denen
das zweite Exzentergewicht 2 über dessen Rotationsachse 4 angebracht
worden ist. Die Rotationsachse 4 durchdringt die Teile
des ersten Exzentergewichts 1 in Beziehung zu der Rotationsachse 3 jeweils
im Wesentlichen in der Nähe ihrer Außenfläche.
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Die
Rotation des zweiten Exzentergewichts 2 in Beziehung zu
dem ersten Exzentergewicht 1 wird mittels eines ersten
Zahnrads 5, das beispielsweise in feststehender, d. h.
nicht-rotierender Weise an dem Vibratorrahmen angebracht ist, und
mittels eines zweiten Zahnrads 6, das mit der Rotationsachse 4 des
zweiten Exzentergewichts verbunden ist, erzielt. In diesem Fall
zwingt das Rotieren der Rotationsachse 3 das Zahnrad 6 dazu,
sich entlang dem Außenumfang des Zahnrads 5 zu
drehen und dadurch die Rotation des zweiten Exzentergewichts 2 zu
bewirken. Das wechselseitige Übersetzungsverhältnis
dieser Zahnräder 5 und 6 ist so angepasst, dass
die Umdrehungsgeschwindigkeit des zweiten Exzentergewichts 2 in
Bezug auf die Umdrehungsgeschwindigkeit des ersten Exzentergewichts 1 das Doppelte
von dieser beträgt. Mit einer solchen Zahnradlösung
ist es auch möglich, in vorteilhafter Weise die umgekehrte
Drehrichtung des zweiten Exzenterrades 2 in Bezug auf die
Drehrichtung des ersten Exzenterrades 1 zu realisieren.
Zur Nutzung der in 2 abgebildeten Lösung
wird die Rotationsachse 3 mit einem geeigneten Mittel in
Rotation versetzt.
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In 3 ist
eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform
für die Anwendungslösung gemäß der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Die wesentlichen Teile der Lösung
in 3 sind der Vibratorrahmen 8, die ersten
Exzentergewichte 9 und 10, die Rotationsachsen 11 und 12 der
ersten Exzentergewichte, die zweiten Exzentergewichte 13 und 14, sowie
die Rotationsachsen 15 und 16 der zweiten Exzentergewichte.
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Bei
der Lösung in 3 werden die ersten Exzentergewichte 9 und 10 mittels
der Rotationsachsen 11 und 12 in relativ zueinander
entgegengesetzte Richtungen in Rotation versetzt, und zwar gemäß den
Pfeilen, wel che die Drehrichtung in der Figur veranschaulichen.
Dem entsprechend werden die zweiten Exzentergewichte 13 und 14 mittels
der Rotationsachsen 15 und 16 in relativ zueinander
entgegengesetzte Richtungen in Rotation versetzt, und zwar gemäß den
Pfeilen, welche die Drehrichtung in der Figur veranschaulichen.
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Die
ersten Exzentergewichte 9 und 10 drehen sich,
ebenso wie die zweiten Exzentergewichte 13 und 14,
relativ zueinander mit derselben Umdrehungsgeschwindigkeit. Die
Umdrehungsgeschwindigkeit der zweiten Exzentergewichte 13 und 14 beträgt
im Verhältnis zu der Umdrehungsgeschwindigkeit der ersten
Exzentergewichte 9 und 10 das Doppelte, wobei
durch die unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten ein gerichteter
Vibrationseffekt gemäß dem Grundprinzip aus 1A–1D erzielt
wird.
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Durch
die voneinander abweichenden Drehrichtungen der Elemente bei den
Exzentergewicht-Paaren 9, 10 und 13, 14 ist
es vorteilhafterweise möglich, die horizontalen Vibrationskomponenten des
Vibrators zu beseitigen. In diesem Fall wird die Kompressionsbewegung
nur in der vertikalen Richtung erzielt. Erforderlichenfalls kann
auch eine Rotation aller Exzentergewichte in dieselbe Drehrichtung erfolgen,
so dass für die Vibration auch eine horizontale Komponente
geschaffen werden kann, was in manchen Situationen zur Vibrationsverstärkung
erwünscht sein kann. Die mögliche Hinzunahme einer horizontalen
Komponente hat keinerlei Auswirkung auf die vertikale Komponente.
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Bei
der Lösung in 3 kann die Synchronisation der
wechselseitigen Umdrehungsgeschwindigkeiten der ersten Exzentergewichte 9 und 10 und der
zweiten Exzentergewichte 13 und 14 beispielsweise
mit einer auf Ketten, Riemen oder Zahnrädern basierenden
Lösung erfolgen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung weisen die
zweiten Exzentergewichte vorzugsweise eine geringere Masse als die
ersten Exzentergewichte auf. Auf diese Weise ist es möglich,
eine in eine gewünschte Richtung ausgeübte Auswirkung
und deren Stärke im Verhältnis zu einer in eine
entgegengesetzte Richtung ausgeübten Auswirkung zu maximieren.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung kann durch
Verändern der Massen der Exzentergewichte oder der Außermittigkeit
der Exzentergewichte oder beider Faktoren zusammen die Vibrationsstärke
verändert werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung handelt es
sich bei dem in Vibration zu versetzenden Gegenstand vorzugsweise
um eine Tischfläche einer Vibrationsstation, auf welche
eine mit Frischbeton befüllte Form übertragen
wird, um den in die Form gegossenen Beton durch Vibration zu verdichten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6321610
B1 [0004]
- - US 4830597 [0005]