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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von zylindrischen Sand- oder Sandwerkstoff-Elementen, insbesondere zur Herstellung von Sanddübel-Elementen für mechanische Verbunddübel mit Quarzsand.
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Mit
EP 1686271 A1 sind einfache Verbunddübelkonstruktionen bekannt geworden, die im Wesentlichen aus einer porösen Sandwerkstoffkonstruktion in zylindrischer Form aus zusammengeklebten Sandkörnern mit innen angeordneter Gleitschicht bestehen. Ein großer Vorteil solcher rein mechanischer Verbunddübel liegt in ihrem temperaturunabhängigen Dauertragverhalten, ihrer hohen Festigkeit und ihrer einfachen und sicheren Anwendung.
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Zur Herstellung von Sanddübel-Elementen werden üblicherweise natürliche Grobsande mit einem Schmelzklebstoff zusammengeklebt. Der Anteil des Schmelzklebstoffs beträgt etwa 3/100 bis 1/10 am Gewicht des Sandwerkstoffs, sodass der hochporöse Sandwerkstoff als Ausgangsmaterial lediglich über einzelne Kontaktstellen der Sandkörner zusammengefügt und -gehalten ist. Die mechanischen Eigenschaften des Sandkornhaufwerks sind dabei während des Herstellungsprozesses durch quasistarren Druckkontakt und Verbund- und Reibungswiderständen zwischen den Sandkörnern und den verbleibenden Haftkräften des nicht verfestigten Klebstoffs im Wesentlichen als Partikel-Sprengwerk charakterisiert.
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Für Sanddübel-Elemente werden wegen vorteilhafter mechanischer Eigenschaften bevorzugt grobe Quarzsande mit mittleren Korndurchmessern von 0,7 mm bis 2 mm in relativ kleinen, portionsweise abgewogenen Mengen verwendet. Grobe Quarzsande haben aber erhebliche Nachteile bei der Herstellung von Sanddübel-Elementen, zum Beispiel mittels Extrusion oder Strangpressen, weil große Sandkörner zusammen mit wenig Kleber nur unter großen Schwierigkeiten durch enge Düsen gepresst werden können und nicht brechen dürfen. Zum Beispiel bestehen hohlzylinderförmige Sanddübel-Elemente mit 10 mm Außendurchmesser und 3 mm Wandstärke vorteilhaft aus im Mittel 1 mm großen Sandkörnern. Das Verhältnis von Wandstärke bzw. Sandschichtdicke zum mittleren Korndurchmesser der verwendeten Sandmischung beträgt in diesem Fall also 3/1.
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Auch bei Sanddübel-Elementen mit größerem oder kleinerem Durchmesser ist das Verhältnis von Wandstärke zu mittlerem Sandkorndurchmesser bevorzugt kleiner als 5/1.
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In derart geringen Schichtstärken verhält sich loser Sand jedoch weniger wie ein leicht verformbares Haufwerk, sondern mehr wie ein quasi-starres Partikel-Sprengwerk. Ein solches Partikel-Sprengwerk lässt sich nur noch mit großer Kraftwirkung zu einem kleineren Volumen verdichten und auch nur dann, wenn Sandkörner zerbrechen und dadurch eine dichtere Anordnung ermöglichen.
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Unter anderem mit
DE 491900 A und
DE 233044 A sind Kern- oder Rohrformmaschinen zur Herstellung von rohrförmigen Sandkernen zum Metallgießen bekannt geworden, bei der Sand in einem oder mehreren Schritten zwischen zwei Halbmatrizen und einer zentralen Spindel eingefüllt und durch Zusammenpressen der Halbmatrizen verdichtet wird. Üblicherweise bestehen Sandkerne zum Metallgießen jedoch aus relativ feinerem Sand und werden zur Erzeugung von hohlen stabilen Strukturen oder zwecks besserer Aufnahme oder Ableitung von Gasen in relativ größerer Wandstärke hergestellt. Mit vertretbarem Kraftaufwand und im Hinblick auf die abrasive Wirkung einer gepressten Sandmenge lassen sich mit bekannten Kern- oder Rohrformmaschinen keine Sanddübel-Elemente mit einem Verhältnis von Schichtstärke zu mittlerem Korndurchmesser kleiner als 5/1 wirtschaftlich herstellen.
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Es wird zur kornschonenden Herstellung von Sanddübel-Elementen deshalb vorgeschlagen, zunächst Schichtstücke aus Sandwerkstoff herzustellen und diese auf prinzipiell bekannte Weise wie Zigaretten zu rollen oder wie Gebäckstücke zu formen. Zur Herstellung von Zigaretten oder Gebäckformstücken vorgesehene Vorrichtungen sind zum Beispiel aus den Druckschriften
DE 39 02 577 A1 ,
DE 195 36 395 C1 oder
DE 865 881 B bekannt. Bei derartigen Vorrichtungen wird mittels dazu vorgesehenen Belastungsmitteln im Wesentlichen radialer Druck auf ein vorgeformtes Zylinderstück ausgeübt. Bei Vorrichtungen zum Rollen von Zigaretten besteht das Belastungsmittel zum Beispiel aus einem biegsamen Zugband, das eine vorbemessene Menge Tabak zu einem Zylinder formt und zusammendrückt. Bei Vorrichtungen zum Formen von zylindrischen Gebäckstücken besteht das Belastungsmittel zum Beispiel aus einer starren Lehre, durch die ein vorgeformtes Gebäckstück auf einer biegsamen Unterlage durchgezogen und das vorgeformte Teigstück zu einem Ring mit definiertem Außendurchmesser zwangsgeformt wird.
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Bekannte Vorrichtungen sind jedoch für die Verwendung von Schichtstücken aus Sandwerkstoff nicht ohne weiteres geeignet, weil sich der verwendete Sandwerkstoff eben nicht plastisch zusammendrückbar wie Gebäckteig oder elastisch zusammendrückbar wie Tabak verhält und eine Gewölbestütze für den Sandwerkstoff zur Herstellung von hohlzylindrischen Sanddübel-Elementen fehlt.
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Die Aufgabe besteht also darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der wenigstens ein planebenes Schichtstück aus relativ lose zusammenhängenden Sandkörnern im Wesentlichen volumentreu zu einer zylindrischen Gewölbeschale vorgeformt und zu einem festen Hohlzylinder mit möglichst großer Dichte umgeformt und verfestigt werden kann.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben und in den Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen
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1 ein abgewickeltes Sandschichtstück 1 mit der Breite B auf einer Unterlage 2 mit einer auf der Sandschicht angeordneten Gleitschicht 5 und einer angeordneten Gewölbestütze 4 in einer schematischen Querschnittdarstellung,
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2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Querschnittsdarstellung, bei der die Belastungseinrichtung 3 als den Sandzylinder 1 als umfangendes Zugband und die Gewölbestütze 4 als elastischer oder plastischer Zylinder ausgestaltet sind,
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3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Querschnittsdarstellung, bei der die Belastungseinrichtung 3 als starre Lehre den Umriss eines späteren Sand-Elementes mittelbar über eine Unterlage 2 erzwingt und die als Kernstab ausgebildete Gewölbestütze 4 den Sandzylinder mittelbar über eine elastische oder plastische Gleitschicht 5 stützt,
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4 die Anordnung eines zylindrisch vorgeformten Sandschichtstückes 1 mit Außendurchmesser D0 um eine erfindungsgemäße Gewölbestütze 4 in einer schematischen Querschnittsdarstellung,
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5 die gleiche Anordnung eines zylindrisch vorgeformten Sandschichtstückes 1 mit der Länge L0 um eine erfindungsgemäße Gewölbestütze 4 wie in 4 in einer schematischen Längsschnittdarstellung,
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6 die Anordnung eines umgeformten Sandschichtstückes 1 mit Außendurchmesser D1 um eine erfindungsgemäße Gewölbestütze 4 in einer schematischen Querschnittsdarstellung,
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7 die gleiche Anordnung eines umgeformten Sandschichtstückes 1 mit der Länge L1 um eine erfindungsgemäße Gewölbestütze 4 wie in 6 in einer schematischen Längsschnittdarstellung,
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8 eine zu einer zylindrischen Anordnung ausgestaltete Gewölbestütze 4, deren verschiebliche Hülse 5 die Gleitschicht eines Sanddübel-Elementes bildet in einer schematischen Längsschnittdarstellung,
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9 eine zu einer Hülse ausgestalteten Gewölbestütze 4 mit Kragen 6, deren Schaft 5 die Gleitschicht eines Sanddübel-Elementes bildet und deren Kragen mit einer lichten Weite 12 voneinander beabstandet sind, in einer schematischen Längsschnitt-/Ansicht-Darstellung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sand, Sandwerkstoffschicht, Sandschichtstück,
- 2
- Unterlage,
- 3
- Belastungseinrichtung, Belastungsmittel,
- 4
- Gewölbestütze,
- 5
- Gleitschicht, Gleitschichtkonstruktion, Hülse,
- 6
- Kragen, Kragenkonstruktion,
- B
- Breite, Schichtstückbreite,
- L0
- Länge, Schichtstücklänge vor der Umformung,
- L1
- Länge, Schichtstücklänge nach der Umformung,
- L2
- Länge, lichter Kragenabstand, Länge eines umgeformten Sandschichtstückes,
- D0
- Außendurchmesser eines Schichtstückes vor der Umformung,
- D1
- Außendurchmesser eines Schichtstückes nach der Umformung.
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Es hat sich nämlich gezeigt, dass ein Schichtstück mit der Länge L0 und einer Breite B in die Vorrichtung einbringbar sein muss, das zu einem geschlossenen Zylinder gebogen zunächst einen größeren Außendurchmesser D0 aufweist als das fertig hergestellte Sand-Element mit dem endgültigen Außendurchmesser D1. Zur Umformung der Sandschicht aus einer bereits dichten Packung heraus ist es nämlich erforderlich, dass die Sandkörner zunächst Bewegungsfreiheit bekommen, um sich mit wenig Kraftaufwand umlagern zu lassen. Allerdings darf die Bewegungsfreiheit nicht so groß sein, dass sich einzelne Sandkörner aus dem Partikel-Sprengwerk herauslösen können.
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Die vorgeschlagene Vorrichtung bietet diese Bewegungsfreiheit durch einen verbleibenden Spalt zwischen der Innenseite des Sandzylinders mit dem Außendurchmesser D0 und einer inneren Gewölbestütze der Vorrichtung.
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Im Prinzip macht man sich das aus der Bautechnik bekannte Tragsystem des Gewölbes zunutze. Es ist nämlich bekannt, dass ein Gewölbe unter anderem dadurch stabil gehalten werden kann, dass man eine gewisse Verformbarkeit des Gesamttragwerks zulässt, aber das Herauslösen von Bausteinen oder Partikeln aus den Gewölbeoberflächen verhindert. Eine weitere Bedingung für die Stabilität eines Gewölbes oder einer Gewölbeschale ist die Stetigkeit von Systemkrümmung und äußerer Belastung, sodass die Wirkungslinie der Gewölbedruckkraft möglichst weitgehend im Kern der Gewölbeschale verläuft.
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Die Vorrichtung soll demzufolge nach der erfinderischen Lehre derart beschaffen sein, dass die Schichtenden beim Formen des Zylinders nicht überlappen können oder dass das belastete Sandkorngewölbe nicht seine Stabilität verliert und beispielsweise eine oder mehrere Falten wirft. Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung werden diese Bedingungen dadurch erfüllt, dass Konstruktion und Abmessungen des Belastungsmittels und der Gewölbestütze auf die Schichtdicke und die Breite B des Sandformstückes derart abgestimmt sind, dass durch im Grunde bekannte Belastungsmittel eine Umlagerung der Sandkörner zueinander erzwungen werden kann, ohne dass das Sandkorngewölbe instabil wird und nur soviel Bewegungsfreiheit für die einzelnen Sandkörner verbleibt, dass keines aus dem Partikel-Sprengwerk vollständig herausgelöst wird.
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Durch Aufbringen einer im Wesentlichen rotationssymmetrischen radialen Belastung durch das Belastungsmittel entstehen im Ringdruckgewölbe des Sandformstückes tangentiale Druckkräfte, die mit den Kontakt- und Reibungskräften der einzelnen Sandkörner wechselwirken. Für die Sandkornpartikel, die sich dabei nicht im Kräftegleichgewicht befinden, bleiben im Wesentlichen zwei kinematische Translationsfreiheitsgrade, um den einwirkenden Kräften auszuweichen: die radiale Richtung ins Zylinderinnere und die axiale Richtung entlang der Zylinderachse.
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In Versuchen hat sich nämlich gezeigt, dass mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine Längenänderung des hergestellten Sand-Elementes erzielt werden kann, sofern eine solche nicht durch eine Bewegungsbegrenzung in Axialrichtung behindert oder verhindert wird.
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Andererseits kann bei behinderter Beweglichkeit in Achsrichtung und vollkommener Symmetrie von Geometrie und Belastung nur wenig wirksame und schonende Verdichtungsarbeit geleistet werden, weil dann der Impuls zur erforderlichen Umlagerung der Sandkörner in Radialrichtung fehlt. Um die Wirksamkeit der Vorrichtung zur Sandkornumlagerung zu verbessern wird deshalb vorgeschlagen, Belastungsmittel oder Gewölbestütze so auszubilden, dass eine gewisse radiale Beweglichkeit der Sandkörner in der Gewölbeschale gewahrt bleibt und durch asymmetrische Ausgestaltung der Belastungseinrichtung ein gezielter Bewegungsimpuls, zum Beispiel infolge einer Krümmungsänderung der Gewölbeschale, auf wenigstens einige der Sandkörner ausgeübt wird.
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Die radiale Beweglichkeit von Sandkörnern in einem Partikel-Sprengwerk kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch verbessert werden, dass das Belastungsmittel örtlich radial dehn- oder zusammendrückbar oder die Gewölbestütze radial verformbar ausgestaltet ist.
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Ein Bewegungsimpuls auf eine örtlich begrenzte Menge von Sandkörnern wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, dass durch örtliche Veränderung der Lagerungsbedingungen das Gleichgewicht der Kontaktkräfte zwischen den Sandkörnern und mit dem Belastungsmittel aufgehoben wird und sich durch Lageänderung der Sandkörner neu einstellt. Ein neues Kräftegleichgewicht oder eine stabilere Lage wird offenbar dann leichter gefunden, wenn einzelne Sandkörner die Anzahl der Kontakte zu anderen Sandkörnern vergrößern können. Dies entspricht in seiner Wirkung der beabsichtigten Umformung oder Verdichtung der Sandschicht.
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Eine weitere Bedingung für ein neues Kräftegleichgewicht ist, dass die Gewölbestütze die Reduktion der Stützkräfte durch das Belastungsmittel kompensieren kann, sodass das Gewölbe des Sand-Zylinders auch bei örtlicher überkritischer Schalenkrümmung insgesamt stabil bleibt. Es wird deshalb vorgeschlagen, die Gewölbestütze derart steif auszubilden, dass sie das Sandgewölbe durch örtliche Übernahme von Tangentialkräften oder Aufnahme von Versatzmomenten stabilisiert. Vorteilhaft ist sie gleichwohl derart radial verformbar, dass sie eine gewisse radiale Beweglichkeit von Sandkörnern zulässt, aber ein Heraussprengen der Sandkörner aus dem Sandkorn-Tragwerk verhindert.
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Ausgangspunkt für eine erfindungsgemäße Herstellung von Sand-Elementen ist eine mit polymerem Kleber versetzte Sandschicht, bei der der Kleber zumindest zeitweise nicht verfestigt ist. Aus diesem Grund wird die Sandwerkstoffschicht 1 vorteilhaft auf einer beweglichen Unterlage 2 angeordnet, die den gegen Zerfall des Schichtstückes geschützten Transport ermöglicht. Eine solche Unterlage kann zum Beispiel aus einem Metallband, einer gummielastischen Folie, aus bekanntem Backpapier, einer bekannten PTFE beschichteten Dauerbackfolie oder einer beliebigen Kombination daraus bestehen.
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In 1 ist eine für die Herstellung von Sanddübel-Elementen vorgesehene Anordnung mit einer Gleitschicht 5 dargestellt. Eine solche Gleitschicht kann zum Beispiel aus einer aufgeklebten Kunststofffolie oder aus einer im Streuverfahren aufgebrachten Kunststoffpulverschicht bestehen. Ebenfalls dargestellt ist die Anordnung der Gewölbestütze 4, die zum Beispiel aus einem Trinkhalm ähnlichen Kunststofffolienschlauch oder -röhrchen, einer Faserstruktur oder einem geschäumten Stab, zum Beispiel aus EPS, bestehen kann.
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Im folgenden Herstellungsverfahren wird die Sandschicht 1 mit oder ohne Unterlage 2 mit im Grunde bekannten Mitteln um die Gewölbestütze 4 geformt und zu einem Zylinderring geschlossen. Es versteht sich von selbst, dass Umfangslänge und Schichtdicke der Sandwerkstoffschicht für einen passgenauen Ringschluss auf den Außendurchmesser der Gewölbestütze 4 abgestimmt sein müssen. Durchgeführte Versuche haben gezeigt, dass die Steifigkeit der Schale von bekannten Trinkhalmen mit 5 mm Außendurchmesser zur vorteilhaften Stützung eines Sandzylinders aus im Mittel 1 mm großen Sandkörnern und einer Wandstärke von etwa 3 mm geeignet ist.
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Man kann vorteilhaft auf die zusätzliche Anordnung einer Gleitschicht 5 verzichten, wenn die Gewölbestütze 4 im späteren Sanddübel-Element verbleibt und zusätzlich die gewünschten Bauteileigenschaften aufweist. Somit wird die Gewölbestütze 4 als Teil der Vorrichtung in ein Konstruktionsteil des späteren Produktes transformiert und muss nicht nachträglich aus dem fertiggestellten Produkt entfernt werden. Vorteilhaft kann statt einer Gleitschicht lediglich eine Klebschicht 5 auf der Sandschicht 1 angeordnet sein, um einen späteren festen Haftverbund mit der zum Konstruktionsteil transformierten Gewölbestütze 4 zu erzielen.
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2 zeigt ein zum Zylinder geformtes Sandschichtstück 1 aus der in 1 dargestellten Anordnung nach der Umformung. Das Belastungsmittel 3 kann dazu aus der Unterlage 2 der in 1 dargestellten Anordnung bestehen. Es ist ebenso möglich, das Belastungsmittel 3 aus einem zugfesten Gewebe- oder Metallband zu bilden und zusätzlich eine Unterlage anzuordnen. Ebenso kann es je nach Herstellungsverfahren vorteilhaft sein, eine Transportunterlage durch ein Belastungsmittel mit gleichen oder anderen Eigenschaften zu ersetzen.
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Das Belastungsmittel 3 in 2 bewirkt als tangentiales Zugband durch die Umlenkkräfte radiale Normaldruckkräfte auf das zylindrische Sanddruckgewölbe. Die Zylinderschale wird dabei durch die Gewölbestütze 4 stabilisiert. Die Gewölbestütze kann auch wenigstens teilweise aus der in 1 dargestellten Gleitschicht 5 gebildet sein.
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In 2, oben, ist die Umlenkung des Belastungsmittels 3 und die Herausführung aus der Vorrichtung zur Kraftquelle dargestellt. An dieser Stelle ist die radiale Druckbelastung auf den Sand-Zylinder wie vorgeschlagen unterbrochen und es fehlt örtlich die äußere radiale Lagerreaktion der unter Ringdruck stehenden Sandkörner. Das bewirkt bei Anziehen des Zugbandes wie vor beschrieben einen Umlagerungsimpuls auf die Sandkörner zu einem neuen Kräftegleichgewicht in den Kontaktstellen. Sofern die Fehlstelle der Lagerung nicht zu groß ist, stellt sich ein Kräftegleichgewicht ein, das entsprechend der Steifigkeit der Gewölbestütze 4 mit einer Krümmungsänderung der Zylinder- bzw. Gewölbeschale verbunden ist. Steht das Belastungsmittel 3 nicht nur statisch unter Zug, sondern wird in Quer- bzw. Tangentialrichtung bewegt, dreht sich der Sand-Zylinder um seine Längsachse. Dazu analog bewegt sich die Krümmungsänderung an der ortsfesten Fehlstelle als Welle durch die Zylinderschale und bewirkt einen fließenden Umlagerungsimpuls auf alle Sandkörner entlang des Wellenfortschritts. Versuche mit einer Dauerbackfolie als Belastungsmittel haben gezeigt, dass so eine sehr gute Verdichtung des Sandes und ein im Wesentlichen nahtloser Ringschluss des umgeformten Sand-Zylinders erzielt werden kann.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der das Belastungsmittel 3 durch eine starre Lehre gebildet wird, durch das ein vorgeformter Sand-Zylinder, durch eine Unterlage 2 geschützt oder bewegt, axial hindurchgezwängt wird. Das starre Belastungsmittel 3 kann vorteilhaft aus einem sich verjüngenden geschlitzten Metallrohr oder beispielsweise aus einer Anordnung mehrerer in Serie angeordneter massiver Blöcke bestehen. Die Gewölbestütze 4 ist als fliegender Kern massiv ausgebildet dargestellt und bewirkt seine Stützfunktion mittelbar über eine angeordnete elasto-plastische Gleitschicht 5.
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Wie zu 2 beschrieben ist es ebenso möglich, die Gewölbestütze als verlorenen Kern und damit wenigstens teilweise in Gestalt der – zum Bauteil transformierten – späteren Gleitschichtkonstruktion auszubilden.
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Entgegen dem als flexibles und elastisches Zugband ausgestalteten Belastungsmittel 3 entsprechend 2 ist ein Belastungsmittel 3 in 3 als quasistarre oder feste bewegliche Lehre ausgestaltet und erzwingt so stärker eine vorgegebene Umrissform oder den Außendurchmesser des späteren Produktes. Für die erforderliche Umform- oder Verdichtungsarbeit sind Unterlage 2, Gewölbestützung 4 oder Gleitschicht 5 derart nachgiebig ausgebildet, dass die Sandkörner eine gewisse radiale Bewegungsfreiheit behalten, wenn sie in die gewünschte Zylinderform gezwängt oder zwischen Belastungsmittel und Gewölbestütze bewegt werden.
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Für eine bessere Verdichtung des Sandes wird vorgeschlagen, das starre Belastungsmittel 3 mit einer ortsfesten Fehlstelle auszubilden und den Sand-Zylinder durch eine relative Rotationsbewegung – ähnlich wie zu 2 beschrieben – umzuformen.
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In vorteilhafter Weise erzielt man eine Umformung oder Verdichtung des Sand-Zylinders auch mit einer in Axialrichtung veränderlichen Querschnittsform eines ein- oder mehrteiligen Belastungsmittels 3 mit festen Öffnungsquerschnitten, insbesondere mit aufgezwungenen Krümmungsänderungen der Zylinderschale, wenn der Sand-Zylinder ausschließlich translatorisch durch das Belastungsmittel geführt wird. Zum Beispiel kann der Öffnungsquerschnitt eines oder weiterer Belastungsmittel 3 oval ausgebildet sein, wobei die Hauptachsen des jeweiligen Querschnittovals in fortschreitender Bewegungsrichtung um die Bewegungslängsachse gegeneinander verdreht sind. Voraussetzung dazu ist, dass die Gewölbestütze 4 die wechselnde Ovalisierung unter kontinuierlicher Stabilisierung des Sand-Zylinders durch, wie vor beschrieben, entsprechende Querschnittsform, Durchmesser, Elastizität oder Verformbarkeit unterstützt.
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4 bis 7 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer relativ glatten Gewölbestütze 4, bei der das Sandschichtstück 1 zunächst mit einem größeren Außendurchmesser D0 um die Gewölbestütze zu einem stabilen Ringgewölbe vorgeformt wird. Die Breite B und die Menge oder Schichtdicke des Sandes des ursprünglich planebenen Sandschichtstückes ist so gewählt, dass bei vollständigem Ringschluss ein geringer Spalt zwischen Sand und Gewölbestütze verbleibt. Das Aufbringen einer radialen Spannung mittels bekannten Zugbandes als Belastungsmittel bewirkt zum Einen eine Umlagerung oder Verschiebung von Sandkörnern in radialer Richtung, die jedoch durch die Gewölbestütze eng begrenzt ist. Zum Anderen haben Versuche gezeigt, dass infolge der tangentialen Gewölbekräfte Verschiebungen oder Umlagerungen von Sandkörnern in Längsrichtung der Zylinderachse bewirkt werden, die sich zu einer Verlängerung des umgeformten Sandschichtzylinders aufsummieren. Beträgt der ursprüngliche Außendurchmesser des vorgeformten Sandschichtzylinders D0 und seine axiale Länge L0, so entsteht durch den Umformprozess ein erzieltes Sand-Element mit dem kleineren Außendurchmesser D1 und der größeren axialen Länge L1.
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8 zeigt eine zweiteilige Gewölbestütze 4, insbesondere zur Herstellung von Sanddübel-Elementen, bei der um einen im Prinzip starren und glatten inneren Kernzylinder eine verschiebliche Hülse 5 angeordnet ist. In vorteilhafter Weise ist die Hülse derart elastisch oder plastisch ausgestaltet, dass Sandkörner radial in die Hülse eindringen können. Damit lässt sich die radiale Beweglichkeit von Sandkörnern vorteilhaft so steuern, dass das Druckgewölbe des Sandzylinders stabil bleibt, aber relativ wenig Verformungsarbeit über das Belastungsmittel geleistet werden muss. Optional ist die Oberfläche der Hülse so beschaffen, dass beim Umformen des Sandzylinders die Verschieblichkeit der Sandkörner in Längsrichtung der Zylinderachse behindert oder gar verhindert und somit keine Längenänderung des umgeformten Sandschichtstückes bewirkt wird. Das bedeutet, dass ein vorgeformter Sandschichtzylinder mit dem Außendurchmesser D0 und der axialen Länge L0 nach der Umformung einen kleineren Außendurchmesser D1 aufweist, aber die axiale Länge L0 beibehält. Auf diese Weise entsteht aus dem umgeformten Sandschichtstück 1 und der Hülse 5 eine feste Verbundkonstruktion mit definierter Länge, die vom verbleibenden Kern der Gewölbestütze abgezogen werden kann und bei der die Hülse die Gleitschicht 5 als Konstruktionsteil eines Sanddübel-Elementes bildet.
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9 zeigt eine Gewölbestütze 4 in einer weiterentwickelten Form der Erfindung, ebenfalls zur Herstellung von Sanddübel-Elementen, bei der eine als Hülse 4 ausgebildete Gewölbestütze die spätere Gleitschichtkonstruktion 5 des Sanddübel-Elementes bildet. An den Enden des im Prinzip glatten Hülsenschaftes 5 sind Kragen 6 angeordnet, die als Anschlagflächen die Längenänderung eines umgeformten Sandschichtzylinders mit der ursprünglichen Länge L0 auf die größere Länge L2 begrenzen. Das bedeutet, dass ein um die Gewölbestütze 4 vorgeformter Sandschichtzylinder mit dem ursprünglichen Außendurchmesser D0 und der axialen Länge L0 nach der Umformung den kleineren Außendurchmesser D1 und die etwas größere axiale Länge L2 aufweist. Auf diese Weise entsteht aus dem umgeformten Sandschichtstück 1 und der Hülse 5 eine feste Verbundkonstruktion mit definierter Länge, bei der die Gewölbestütze 4 die Gleitschichtkonstruktion 5 des Sanddübel-Elementes bildet. Ein großer Vorteil dieser Form der Erfindung besteht darin, dass die bewirkte Längenänderung von L0 auf L2 bei der Herstellung von Sanddübel-Elementen das Zusammenfügen von Sandschichtstück und Gewölbestütze durch die kleinere Länge L0 erleichtert und durch den erzielten Längenausgleich unvermeidbare Toleranzen in der Passgenauigkeit der Konstruktionsteile einfach und effektiv kompensiert.
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Nach vorgeschlagenem Umformen und Verdichten der Sandwerkstoffschicht kann die Sand-Element-Herstellung mittels im Grunde bekannter Vorrichtungen und Verfahren, zum Beispiel mit Aushärten des Klebers, fortgeführt werden.
