DE10232760A1

DE10232760A1 - Verfahren zur Herstellung eines Verbundsteines und Rüttelmaschine zum Einsatz in dem Verfahren

Info

Publication number: DE10232760A1
Application number: DE2002132760
Authority: DE
Inventors: Harald Winkler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-04-22
Also published as: AU2003257482A1; EP1525077A2; WO2004009308A3; WO2004009308A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsteines wie auch eine Rüttelmaschine zum Rütteln und Verdichten von verdichtbaren Materialien, insbesondere von in Betonformen für Betonformteile eingefülltem Rohbeton, vorzugsweise erdfeuchtem Rohbeton, wobei die Rüttelmaschine aus einem Maschinengrundgestell, einem Schwingungserzeuger, einem vom Schwingungserzeuger in Schwingung versetzbaren Rütteltisch besteht, auf den die Betonform für die Betonformteile setzbar ist, wobei Mittel vorgesehen sind, die die Betonform und den Rütteltisch zur Verminderung von Geräuschen miteinander verkuppeln. DOLLAR A Es ist Aufgabe der Erfindung, eine günstige Form für die Herstellung von Verbundsteinen zu schaffen und ferner eine Rüttelmaschine zu schaffen, die bei gleichbleibender bzw. erhöhter Leistung einen deutlich niedrigeren Geräuschpegel und niedrigere Vibrationsmessung auf die Umwelt aufweist. DOLLAR A Verfahren zur Herstellung eines Verbundsteines, bestehend aus einer ersten Platte, bestehend aus einem Naturstein oder einem dem Naturstein ähnlichen Steinmaterial, wobei die Platte mit einem Betonkern verbunden und wobei für die Herstellung zunächst die Platte des Steinverbundes in eine Betonform gegeben wird und im Anschluss daran auf die Platte eine Verbundmasse aufgebracht wird und dann hierauf Rohbeton, vorzugsweise erdfeuchter Rohbeton, aufgegeben wird und hieran der Rohbeton in einer Rüttelmaschine verdichtet wird, wobei die Rüttelmaschine aus einem ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsteines wie auch eine Rüttelmaschine zum Rütteln und Verdichten von verdichtbaren Materialien, insbesondere von in Betonformen für Betonformteile eingefülltem Rohbeton, vorzugsweise erdfeuchtem Rohbeton, wobei die Rüttelmaschine aus einem Maschinengrundgestell, einem Schwingungserzeuger, einem vom Schwingungserzeuger in Schwingung versetzbaren Rütteltisch besteht, auf den die Betonform für die Betonformteile setzbar ist, wobei Mittel vorgesehen sind, die die Betonform und den Rütteltisch zur Verminderung von Geräuschen miteinander verkuppeln.
Wenn bislang Verbundsteine, bestehend aus einer Platte aus Naturstein und einem darauf gesetzten Betonkern hergestellt werden, wird hierzu die Platte aus Betonstein zunächst mit ihrer Rückseite mit einem Verbundmaterial, z.B. Kleber, versehen und hierauf wird dann Betonmasse aufgebracht. Diese Betonmasse kann dann verdichtet werden, wobei die Betonmasse regelmäßig Flüssigbeton ist, der etwa einen Tag abbinden muss, bevor der vorgefertigte Betonstein aus der Betonform entnommen werden kann.
Diese sehr aufwendige Herstellung erlaubt nicht die Großfertigung von Naturverbundsteinen.
Rüttelmaschinen der eingangs genannten Art sind z. B. aus DE 199 62 083.0-25 bekannt. Zwischen dem Fundament, dem Maschinengestell und dem Rütteltisch sind Schwingungsdämpfer vorgesehen. Als Schwingungsdämpfer werden beispielsweise Stahlfedern oder Selenblöcke verwendet. Zum Herstellen und Ausformen von Betonteilen wird die leere Betonform auf den Rütteltisch gestellt und mit dem Rütteltisch zusammengeklemmt. Dazu verwendet man beispielsweise Schnellspannklemmen. Es werden Moniereisen eingelegt und in der richtigen Höhe arretiert. Nun wird der Rohbeton in die Form gefüllt. Um schnell, d.h. schon vor dem Abbinden wieder entschalen zu können, man nennt dies Frischentschalen, verwendet man bevorzugt sogenannten erdfeuchten Beton.
Ein Schwingungserzeuger überträgt auf den Rütteltisch und die Betonform Schwingungen, die Betonform wird gerüttelt. Dieser Rüttelvorgang vollzieht sich unter großer Lärmentwicklung bei einem Geräuschpegel in der Größenordnung von ca. 115 dB. Derartige Geräuschpegel sind in geschlossenen Arbeitsräumen unzulässig. Dennoch wird unter diesen Arbeitsbedingungen gearbeitet, weil kein Arbeitsverfahren mit einem niedrigeren Geräuschpegel bekannt ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine günstige Form für die Herstellung von Verbundsteinen zu schaffen und ferner eine Rüttelmaschine zu schaffen, die bei gleichbleibender bzw. erhöhter Leistung einen deutlich niedrigeren Geräuschpegel und niedrigere Vibrationsmessung auf die Umwelt aufweist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren wie in Anspruch 1 beschrieben und mit einer Rüttelmaschine wie in Anspruch 2 beschrieben gelöst. Dabei besteht insbesondere das Mittel zum Verkuppeln aus einer Vakuumkupplung, die den Rütteltisch und die Betonform während des Rüttelvorganges mittels Vakuums kraftschlüssig gegeneinander zieht.
Es konnte herausgefunden werden, dass mit dem erfindungsgemäßen Rütteltisch leicht die Verdichtungsleistung des Betons in der Betonform erheblich erhöht werden kann ohne hierbei mehr Energie als bisher zu benötigen und ohne die Lärmentwicklung erheblich zu steigern.
Die Vakuumkupplung (Vakuumhalterung) besteht dabei vorzugsweise aus dem Rütteltisch, der Unterseite der Betonform, einem Hohlraum zwischen dem Rütteltisch und der Unterseite der Betonform sowie einer den Hohlraum umschließenden Vakuumdichtung.
Das durch Vakuum kraftschlüssige Zusammenziehen von Rütteltisch und Betonform vermindert den Geräuschpegel ganz erheblich auf die zulässigen Werte von etwa 85dB. Das Prinzip beruht darauf, dass der Boden der Betonform und der Rütteltisch beim Rütteln sich nicht ständig voneinander abheben und wieder zusammenschlagen, was bei den bekannten Konstruktionen der Fall ist. Die Vakuumkupplung verbindet die Teile wesentlich fester miteinander und unterbindet deshalb das Abheben und wieder zusammenschlagen (sog. Prallschläge) . Die starke Absenkung des Geräuschpegels ist deshalb so groß, weil die eingangs erwähnten 115 dB gar nicht erst entstehen, da infolge der kraftschlüssigen Verbindung kein Luftspalt und somit kein Gegeneinanderschlagen bzw. keine Prallschläge der Teile entstehen kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Endung ist vorgesehen, dass der Rütteltisch mit einem an der Auflageseite der Betonform vorgesehenen, aus dieser herausragenden Vakuumdichtung und einer Saugleitung versehen ist, die von einer Vakuumpumpvorrichtung zur Auflageseite geführt ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vakuumdichtung in eine, in die Auflageseite eingebrachte Nut eingelegt ist und mit einer Dichtungslippe aus der Auflageseite hervorsteht. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass sich die Vakuumdichtung in der Auflagefläche längs deren Rand erstreckt. Eine solche Dichtungsausbildung erfüllt alle Voraussetzungen für eine satte Dichtungsverbindung zwischen dem Rütteltisch und der Betonform.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rütteltisch mittels gummielastischer, flexibler Luftfedern am Maschinengestell äbgestützt ist. Das Material dieser gummielastischen Luftfedern muss nicht Gummi sein. Es muss nur etwa die elastischen Eigenschaften des Gummis haben. Mittels der Luftfedern wird der Geräuschpegel nochmals um etwa 5 dB herabgesetzt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rütteltisch mittels mehrerer geometrisch geeignet angeordneter Luftbälge abgestützt ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwingungserzeuger an der Unterseite des Rütteltisches angeordnet ist. Er kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Elektromotor mit Umwucht sein. Es ist aber auch möglich, die Schwingungen pneumatisch, hydraulisch, elektromagnetisch oder mittels Verbrennungsmotoren zu erzeugen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Rüttel- oder Vibrationsmaschine mit einem Vakuumanschluss, der zur Auflageseite eines Rütteltisches geführt ist, und Luftfedern, die den Rütteltisch tragen;
2 die Rüttel- oder Vibrationsmaschine in Draufsicht, wobei der Rütteltisch teilweise aufgebrochen dargestellt ist, um die Anordnung eines Teiles der Luftfedern und des Schwingungserzeugers deutlicher zu machen;
3 einen vergrößerten Teilschnitt durch den Rütteltisch, wobei die Vakuumdichtung und der Vakuumanschluss zu erkennen sind;
4 eine Oberaufsicht auf eine mehrteilige Betonform;
5 einen Querschnitt durch eine Betonform;
6 einen Querschnitt durch einen Naturverbundstein;
7 einen Querschnitt durch eine alternative Ausführungsform des Rütteltisches;
8 eine Darstellung eines Schwingungserzeugers;
9 eine Darstellung eines alternativen Exzenterantriebs für den Schwingungserzeuger;
10 eine Darstellung eines alternativen Exzenterantriebs für den Schwingungserzeuger.
In 1 und 2 ist eine Rüttel- oder Vibrationsmaschine zum Rütteln und Verdichten von in Betonformen für Betonformteile eingefülltem Rohbeton, insbesondere erdfeuchtem Rohbeton, in Seitenansicht dargestellt. Die Rüttelmaschine ist aber in gleicher Weise auch geeignet für alle Materialien, die durch Rütteln verdichtbar sind. Die Rüttelmaschine hat ein auf einem nicht dargestellten Fundament angeordnetes Maschinengrundgestell 1. Auf diesem Grundgestell 1 befindet sich eine Rütteltischgrundplatte 2, auf der sich drei etwa im Dreieck angeordnete Luftfedern 3 abstützen. Die Anzahl der Luftfedern und deren Anordnung ist allerdings beliebig und wird in geometrisch geeigneter Weise getroffen. Sie wird in statistischen Bedingungen der zu tragenden Form angepasst. Die Luftfedern 3 können zur seitlichen Stützung in nicht dargestellten Führungszylindern vertikal geführt sein. Die Luftfedern bestehen aus gummielastischen, in der Höhe flexiblen Luftbälgen, die aufblasbar sind. Die Luftbälge bestehen aus einem gummiartigen, mit Gewebe durchsetzten Material, können aber auch aus anderen geeigneten Materialien bestehen.
Von den Luftfedern 3 wird ein Rütteltisch 4 getragen, der als Vakuumspannplatte ausgebildet ist. Die Größe und die Geometrie des Rütteltisches, wie später erläutert wird, richtet sich nach den Gegebenheiten der aufzusetzenden Form 16. Diese Form kann beispielsweise auch rund oder eckig sein. An der Unterseite 5 des Rütteltisches 4 befindet sich ein Schwingungserzeuger 6. Dieser Schwingungserzeuger 6 kann aus einem Motor mit einer Umwucht bestehen. Es ist aber ebenso möglich, den Schwingungserzeuger pneumatisch, hydraulisch, elektromagnetisch oder verbrennungsmotorisch auszubilden. Zur Oberseite des Rütteltisches 4 ist eine Vakuumleitung 7 geführt. Diese Vakuumleitung 7 verläuft von einem Vakuumerzeuger 8 zum Rütteltisch 4 und im Rütteltisch 4 durch einen Durchbruch 9 zu dessen oberer Auflageseite 10.
Der Rütteltisch 4 ist, wie 3 zeigt, mit einer Nut 11 versehen, die von der Auflageseite 10 her in ihn eingegraben ist. Die Nut erstreckt sich in einem gewissen Abstand vom Rand 12 der Rüttelplatte 4 längs des Randes 12. In diese Nut 11 ist eine Vakuumdichtung 13 mit einem Dichtungsfuß 14 eingelegt. Über die Oberseite der Auflagefläche 10 erhebt sich eine an den Dichtungsfuß 14 anschließende Dichtungslippe 15.
Auf den Rütteltisch 4 wird zum Herstellen und Ausformen von Betonteilen eine leere Betonform 16 mit ihrer Unterseite 19 aufgesetzt. Danach wird aus dem oberhalb der Auflagefläche 10 verbliebenen Hohlraum 17 die Luft abgesaugt. Dadurch wird in ganz kurzer Zeit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Betonform 16 und dem Rütteltisch 4 hergestellt.
Nun wird Frischbeton, vorzugsweise erdfeuchter Beton, in die Betonform gefüllt. Die Luftfedern 3 werden aufgeblasen. Der Rütteltisch 4 und die Betonform 16 heben sich. Durch das In-Betrieb-Setzen des Schwingungserzeugers 6 wird die Betonform 16 in Vibrationsschwingungen gebracht, die zu einer Verdichtung des Betons führen. Der Beton kann natürlich auch flüssiger Frischbeton sein. Der Verdichtungseffekt ist derselbe. Der Vorteil des erdfeuchten Betons besteht nur darin, dass unmittelbar nach dem Verdichten schon entschalt werden kann, während man bei flüssigerem Beton bis zum Abbinden einen Tag warten muss.
In der Auflagefläche 10 des Rütteltisches 4 sind tragende Unterlagen 18 eingelegt.
In der Zeichnung ist nur eine Maschineneinheit dargestellt. Man kann aber an den Abbruchkanten auf der rechten Seite der 1 und 2 erkennen, dass sich noch weitere Maschineneinheiten anschließen können. Dies wäre der Fall, wenn die Betonformen 16 sehr groß sind und sich weitere Abstützungen empfehlen.
Der besondere Vorteil dieses Aufbaues besteht in der deutlichen Herabsetzung des Geräuschpegels. Der Geräuschpegel sinkt beim Einsatz der Vakuumkupplung von ca. 115 dB auf ca. 85 dB. Die Luftfedern bringen eine weitere Herabsetzung auf ca. 80 dB.
Die erfindungsgemäße Rüttelmaschine eignet sich in besonderer Weise auch dazu, nicht nur Betonblöcke oder Betonsteine zu formen, sondern auch sogenannte Verbundsteine 21 herzustellen. Solche Verbundsteine – siehe 6 – sind insbesondere solche, bei welchen eine Oberplatte 22 aus einem Naturstein oder anderem Steinzeug ausgebildet ist, und diese Oberplatte von einem Betonkern 24 getragen wird, wobei der Betonkern (z. B. 4 bis 8 cm) deutlich dicker ist als die Dicke (z. B. 0,5 bis 3 cm) der Oberplatte. Die Oberplatte und der Betonkern sind über eine Schicht 29 (z. B. 0,1 bis 0,8 cm) aus einer Verbundmasse, z.B. einen Kleber miteinander verbunden.
Mit dem erfindungsgemäßen Rütteltisch lassen sich hierbei innerhalb von sehr kurzer Zeit Verbundsteine herstellen. Hierzu wird in die Betonform zunächst die Oberplatte gelegt (mit der Oberseite der Platte nach unten) und hierbei wird dann auf die Rückseite der Platte die Verbundmasse, also der Kleber aufgetragen (oder der Kleberauftrag erfolgt vor dem Einlegen der Platte in die Betonform). Hiernach wird die Betonform mit Rohbeton aufgefüllt und mit dem Rüttelvorgang der erfindungsgemäßen Rüttelmaschine ist es dann möglich, für eine hochdichte Verdichtung des Betons zu sorgen, so dass nach der Verdichtung, die einige wenige Sekunden (2 bis 20 Sekunden) oder Minuten betragen kann, bereits ein vorgefertigter Betonstein hergestellt ist, welcher nach Auslösung aus der Form weiterverarbeitet werden kann. Dabei kann die Verdichtung so hoch sein, dass lediglich ein Abbinden des Betons für die Weiterverarbeitung noch notwendig ist, im Übrigen der Verbundstein weitestgehend fertiggestellt ist..
Somit ist es erheblich schneller als bisher möglich Verbundsteine herzustellen, wobei bei bisherigen Herstellverfahren die Verdichterleistung der Rütteltische regelmäßig nicht ausreicht, um für eine ausreichende Verdichtung zu sorgen, sondern entweder die Abbindung des Betons abgewartet werden muss, bis der vorgefertigte Verbundstein aus der Betonform herausgenommen werden kann – dies kann aber oftmals mehrere Stunden dauern – oder über eine andere Art und Weise für eine noch höhere Verdichtung des Betons gesorgt werden muss.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt auch darin, dass bei gleichbleibender Antriebsleistung gegenüber bisher aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen eine erheblich höhere Verdichtungsleistung erzielt wird.
Damit einher geht auch ein geringerer Energieverbrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung, falls nur eine relativ geringe Verdichtungsleistung benötigt wird.
In 4 ist die Betonform von oben gezeigt. Hierbei ist zu sehen, dass die Betonform 16 aus acht nebeneinander liegenden Aufnahmen 20 besteht, die jeweils mit Beton gefüllt werden können. Die Zahl und die Form der Aufnahme ist variabel.
Durch die hohe Verdichtung des erdfeuchten Betons ist der Naturstein-/Beton-Verbundstein nach der Verdichtung, aber noch vor dem Abbinden des Betons, ausreichend fest und kann auch außerhalb der Form abbinden, so dass also direkt nach der Verdichtung des Betons die Form gleich für die weitere Vorfertigung von weiteren Naturstein-/Beton-Verbundsteinen verwendet werden kann.
Als Kleber zwischen der Steinplatte und dem Beton kann ein Einkomponenten- oder Zweikomponentenkleber verwendet werden. Besonders geeignet ist auch ein Kleber, wie er unter dem Namen "Q-Bond" von der Firma Renosa GmbH eingesetzt wird.
5a und b zeigt eine weitere Ausführungsform der Betonform 16 im Querschnitt. Bei dieser weist die Betonform einen Boden 25 und Seitenwände 26 auf. In dem Boden ist ein Durchlass 27 ausgebildet. Eine Betonform dieser Struktur ist in ganz besonderer Weise für die Herstellung der Naturstein-/Beton-Verbundsteine geeignet. Neben dem Durchlass 27 weist die Form eine ringförmig ausgebildete (Vakuum-) Dichtung 28 im Bodenbereich und eine umlaufende Dichtung 29 im Wandbereich auf. Wird eine Steinplatte 22 in die Form 16, 20 hineingelegt, so kann diese mittels des Vakuums, mittels welchem ohnehin die Betonform schon in den Rütteltisch gezogen wird (2, 3), auch an den Boden 25 der Betonform 16 gezogen und festgehalten werden. Somit ist in jedem Fall gewährleistet, dass die Platte beim Rüttelvorgang absolut fest in der Betonform 16 auf dem Boden 25 der Betonform liegt.
Durch die umlaufende Wanddichtung 29, welche bevorzugt als Druckdichtung ausgebildet ist, kann darüber hinaus der Randbereich der Platte so abgedichtet werden, dass keine Klebemasse und kein Beton am Rand der Platte vorbei auf die Oberseite der Platte (die Oberseite der Platte liegt auf der Oberseite des Betonformbodens) gelangen kann.
Damit der vorgefertigte Naturstein-/Beton-Verbundstein von der Betonform gelöst werden kann, wird dann zunächst einmal der Druck in der umlaufenden Wanddichtung abgebaut (z. B. auch Vakuum), die Dichtung geht damit in die Wandung 26 zurück und darüber hinaus kann dann über den Durchlass 27 das dort vorherrschende Vakuum abgebaut und ein Druck, vorzugsweise Luftdruck oder Überdruck, aufgebaut werden, so dass der gesamte Verbundstein kontrolliert aus der Form herausgeschoben werden kann.
Die ringförmige Dichtung 28 im Boden der Betonform sorgt dafür, dass sich zum Festhalten der Platte zwischen der Platte und dem Boden der Betonform sich ein Vakuum ausbilden kann.
Wenn eine wie in 5 dargestellte Betonform für die Herstellung eines Beton-Verbundsteines eingesetzt wird, kann dies mit folgenden Schritten erfolgen, wobei die Reihenfolge noch vertauschbar ist:

a) Einlegen der Platte in die Betonform;
b) Beaufschlagung der Öffnung, die der Stirnseite der Platte gegenüberliegt, mit einem Druck, der deutlich geringer ist, als der Luftdruck (bevorzugt Vakuum);
c) Beaufschlagung der Druckleitung. an der elastischen Dichtung, die den Plattenrand einfasst, mit einem Überdruck;
d) wenn die Verbundmasse noch nicht auf der Rückseite der Steinplatte aufgetragen ist, Auftrag der Verbundmasse auf der Rückseite der Steinplatte;
e) Befüllung der Betonform mit Rohbeton, vorzugsweise erdfeuchtem Rohbeton; f) Verschwenken der Betonform in horizontaler Richtung und/oder Verdichtung des Rohbetons durch vertikale Auf- und Abbewegung der Betonform;
g) Drehung der Betonform in der Weise, dass die Oberseite nach unten und die Unterseite nach oben gelangt;
h) Abbau des Überdrucks an der Druckleitung und der Dichtung, die den Plattenrand einfasst, wobei der Abbau bis zu einem Unterdruck, ggf. einem Vakuum durchgeführt wird;
i) Abbau des Unterdrucks in der Öffnung, die der Platte gegenüberliegt;
j) evtl. Beaufschlagung der Stirnseite, die der Platte gegenüberliegt, mit einem Druck, so dass der vorgefertigte Steinverbund aus der Betonform herausgelöst wird.

In den dargestellten Figuren ist eine Vorrichtung zum Schwenken der Betonform um 180°, so dass die Oberseite nach unten und die Unterseite nach oben kommt, nicht dargestellt. Es liegt aber auf der Hand, dass eine solche Schwenkvorrichtung in einfacher Form ausgeführt werden kann, wobei dann gleichzeitig u.U. ein Teil der Rüttelvorrichtung mit geschwenkt wird.
Auch ist es möglich zur Auslösung der vorgefertigten Verbundform aus der Betonform zunächst einmal das Vakuum abzubauen und dann die gesamte Betonform mit einem Greifer (nicht dargestellt) zu erfassen, um dann die Betonform entsprechend so zu schwenken, dass die Oberseite nach unten und die Unterseite der Betonform nach oben gelangt. Dabei kann der Druck in der Dichtung 29 aufrechterhalten werden, so dass während des Schwenkvorgangs der vorgefertigte Verbundstein in der Betonform gehalten wird. Nach dem Schwenkvorgang kann der Druck dann abgebaut werden und durch entsprechende Beaufschlagung des Druckdurchlasses 27 (mit Pressluft) würde dann in den Bereich zwischen der Oberplatte 22 und dem Boden der Betonform Luft gedrückt, so dass sich die Betonform automatisch nach oben hin abhebt und dann für den nächsten Einsatz präpariert werden kann.
Es ist auch durchaus möglich, innerhalb des Durchlasses 27 der Betonform ein einseitig durchlassendes Ventil anzuordnen, so dass nur bei Druckbeaufschlagung im Durchlass 27 (von unten her) Luft in das Innere der Betonform gelangen kann, so dass der dort verdichtete Formkörper aus der Betonform herausgedrückt wird. Wenn hingegen ein Vakuum innerhalb des Durchlasses herrscht, so schließt das Ventil. Bei einer Ausbildung eines solchen Ventils lässt sich die beschriebene Betonform auch für die Herstellung von normalen Betonsteinen verwenden, die keine Platte aus Naturstein als Oberplatte aufweisen. Für die Herstellung solcher Betonsteine ist dann die Dichtung 28 am Boden der Betonform nicht notwendig, wobei die Dichtung 29 in der Seitenwandung der Betonform in abgeänderter Form durchaus nützlich sein kann, wenn für den Verschwenkvorgang der gesamte verdichtete Betonkern in der Betonform gehalten werden soll.
In 7 ist eine Erweiterung der erfindungsgemäßen Rüttelvorrichtung dargestellt. Hierbei ist auf der Rückseite des Rütteltisches 4 eine Exzentereinrichtung ausgebildet, welche dazu dient, den Rütteltisch nicht wie die Rütteleinrichtung vertikal, sondern etwa senkrecht dazu (horizontal) zu bewegen. Diese Verschwenkeinrichtung (Shaker) besteht aus einem Antrieb, welcher über eine erste Welle mit einem exzentrisch angeordneten Lagerblock (Exzenterkörper) verbunden ist. Dieser Lagerblock ist innerhalb eines Zylinders gelagert, so dass bei Betrieb des Antriebs (Drehantrieb) der gesamte Lagerblock sich auf einem vorbestimmten Weg (Hin-, Her-, Kreis- oder Ovalbahn) bewegt und den gesamten Tisch in seiner Tischebene hin und her bewegt. Ist der Exzenterantrieb nicht in Betrieb, so liegt der Lagerblock so innerhalb des Zylinders, dass der Zylinder sich unbeeinträchtigt vom Exzenterlagerblock hoch und runter bewegen kann.
Wie auch in der Zeichnung dargestellt, ist der Exzenterantrieb über einen Zahnriemen (jeder andere Kraftübertragung wäre denkbar) mit einem Lagergehäuse verbunden, welches eine Welle aufnimmt, an deren Ende wiederum ein Lagerblock (Exzenterblock) exzentrisch aufgenommen wird, welcher ebenfalls in einem Zylinder liegt. Durch die dargestellte Ausführung wird gewährleistet, das der Exzenterantrieb nicht nur an einen, sondern an zwei Punkten am Rütteltisch angreift. Der Exzenterantrieb wie auch das Lagergehäuse sind an einer Schiene befestigt.
Ist auf dem Rütteltisch eine Betonform angeordnet und wird diese bereits mittels Vakuum gegen den Rütteltisch gezogen, so wird bei Betrieb des Exzenterantriebs nicht nur der Tisch, sondern auch die Betonform hin und her geschwenkt. Dies führt dazu, dass die in der Betonform befindliche Betonmasse durch das Verschwenken innerhalb der Betonform gleich verteilt wird, so dass im Anschluss an das Verschwenken der Verdichtvorgang eingeleitet werden kann, welcher dann zur Verdichtung des Rohbetons und somit auch zur gleichbleibenden Verdichtung innerhalb der Betonform führen kann.
Um die Reibung zwischen dem Exzenterblock und dem Aufnahmezylinder für den Exzenterblock auf der Rückseite des Rütteltisches so gering wie möglich zu halten, liegt es auf der Hand, dass der Exzenterblock möglichst berührungslos innerhalb des Zylinders liegen sollte. Natürlich ist es möglich, dass zwischen dem Exzenterla gerblock und dem umfassenden Zylinder entsprechende Schmiermittel ausgebildet sind. Mittels der Schiene 6 wird zum Verschwenken des Rütteltisches der Exzenterantrieb so verschoben (siehe Pfeile), dass dann unmittelbar der Exzenterantrieb das Verschwenken bewirken kann. Nach den Verschwenken wird mittels der Schiene der Antrieb wieder so zurückgestellt, dass der Exzenter berührungslos innerhalb des Zylinders liegt.
8 zeigt in einer Ausbildung eine erfindungsgemäßen Ausführung eines Schwingungserzeugers. Ein solcher Schwingungserzeuger ist bislang häufig ein Motor, welcher mit einer Unwucht versehen wird. Der in 8 dargestellte Schwingungserzeuger besteht im Wesentlichen aus einem Block 40 mit einem Hohlraum 41. Der Hohlraum 41 ist durch eine schwingbare Trennwand oder Platte 42 in zwei Räume 43 und 44 aufgeteilt. Auf der schwingbaren Platte kann eine weitere Masse aufgebracht sein.
Die beiden Hohlräume werden nachfolgend auch Druckräume genannt. Der erste Hohlraum 43 ist über eine Leitung 46 mit einem Pumpvolumen 47 verbunden, während der zweite Hohlraum 44 über eine Leitung 48 mit einem zweiten Pumpvolumen 49 verbunden ist. Die beiden Pumpvolumina bilden den Teil einer Pumpe 50, mittels welcher wechselweise ein Druckmedium, z. B. Öl, in die Hohlräume 43, 44 gedrückt wird, wobei dann, wenn Druck in die eine Kammer (Raum) gedrückt wird, gleichzeitig aus der anderen Kammer (Raum) das entsprechende Druckmedium herausgedrückt (abgesaugt) wird. Das Einströmen des Druckmediums in die eine Kammer und das Ausströmen des Druckmediums aus der anderen Kammer führt automatisch zum auf- und Abschwingen der schwingbaren Platte 42 und die daran angebrachte Schwingmasse, so dass dies automatisch zu einer Auf- und Abbewegung des gesamten Schwingblocks 41 führt.
Wie dargestellt, besteht die Pumpe aus einem ersten und einem zweiten Pumpvolumina 47, 49, welche jeweils über eine biegsame Pumpplatte 51, 52 gesteuert werden. An der Pumpplatte sind jeweils Stangen 53, 54 oder Nocken befestigt, die ihrerseits mit einer Kurbelwelle oder einem Exzenter 55 in Verbindung stehen, so dass sich bei Drehung des Exzenters bzw. der Kurbelwelle dann, wenn das erste Pumpvolumina verringert wird, das zweite entsprechend vergrößert wird und umgekehrt.
Besonders vorteilhaft ist es auch, die beiden Pumpvolumina über eine Bypassleitung 56 miteinander zu verbinden, wobei in die Bypassleitung ein Steuerventil 57 geschaltet ist. Ist das Steuerventil 57 auf Durchlass geschaltet, so bedeutet dies gleichzeitig eine Abschaltung des Vibrationsantriebs, also des Rütteltisches, wobei der gesamte Volumenaustausch zwischen den beiden Pumpvolumina stattfindet. Befindet sich das Steuerventil in Sperrstellung, so ist gleichzeitig der Rüttelantrieb eingeschaltet. Die vorgenannte Lösung hat den besonderen Vorteil, dass der Kurbelwellen- bzw. Exzenterantrieb somit sich ständig in Drehung befinden kann und nicht etwa für den Anlauf des Rütteltisches extra angefahren werden muss, sondern dass lediglich das Ventil 57 für das Anfahren des Rütteltisches in Verschlussstellung gebracht werden muss.
Wenn das in 8 ausgeführte Ventil als Drossel (bzw. Drosselventil) ausgeführt ist, so kann über die Einstellung dieses Drosselventils bei geringer Öffnung auch die Hubamplitude der Membran 42 (und der daran angebrachten Masse) eingestellt werden. Auch bietet es sich an, das Ventil so auszugestalten, dass zwischen dem "offen" und "geschlossen" Zustand bevorzugt stufenlos verschiedene Zwischenzustände eingenommen werden können, um ein möglichst zügiges, aber noch "sanftes" Anfahren der Vibrationseinrichtung zu ermöglichen.
Der in 8 dargestellte Exzenter 55 kann durch einen Elektromotor angetrieben werden, welche bevorzugt auch mit einer Schwungscheibe (Schwungmasse) ausgestattet ist, so dass beim Anfahren zumindest ein Teil der in der Schwungscheibe gespeicherten Energie direkt in Pumpenergie umgesetzt werden kann. Dadurch wird eine zu starke Anfangsbelastung des Elektromotors vermieden. Die Schwungscheibe ist bevorzugt (wenn auch nicht dargestellt) auf der Welle angebracht, die auch den Exzenter 55 antreibt.
Die in 8 dargestellte Vibrationseinrichtung hat auch den besonderen Vorteil, dass praktisch keinerlei dynamische Dichtungen eingesetzt werden müssen. Sowohl die Dichtungen, die für die Pumpvolumina 49 und 47 wie auch für die Abdichtung der Membran 42 zum Block 40 benötigt werden, sind lediglich statischer Natur. Solche statischen Dichtungen haben erhebliche Vorteile gegenüber dynamische Dich tungen (dynamische Dichtungen werden beispielsweise in Zylinderköpfen (Abdichtung von Kolben und Zylinder) eingesetzt).
Die in 8 dargestellt Luftfederung 10 kann auch durch andere Federelemente ersetzt werden. Bei einer Luftfederung bietet sich auch an, dass über die Einstellung des Luftdrucks innerhalb der Luftfeder die Federkonstante auf einen vorgewünschten Wert eingestellt wird. Dies ist insbesondere auch dann sinnvoll, wenn unterschiedliche Gewichte auf dem Rütteltisch lagern und somit über die Einstellung des Luftdrucks in der Luftfeder 10 für eine angepasste Federkonstante gesorgt werden kann. Die Anpassung des Luftdrucks der Luftfeder 10 kann manuell als auch automatisch eingestellt werden.
Es liegt auf der Hand, dass die vorbeschriebene Ausführung des Schwingungserzeugers, der Verschwenkeinrichtung und an deren Elemente für den Rütteltisch bei jedem anderen Rütteltisch ebenfalls in hervorragender Weise eingesetzt werden kann, ohne dass diese Ausführung des Schwingungserzeugers auf die beschriebene Ausführung für die Herstellung von Naturstein-/Beton-Verbundsteinen beschränkt wäre.
Zur Schwingungsentkopplung ist der Vibrationstisch luftgefedert und auf einer Masse, wie in der Zeichnung dargestellt, aufgebracht.
Die Schwingung der schwingbaren Platte wird durch die Drehzahl des Exzenters vorgegeben, wobei die Vibration (Schwingung) des Vibrationstisches im Wesentlichen bestimmt wird durch die Massenträgheit der Schwingungsplatte aus der Geschwindigkeit der sich bewegenden Schwingplatte bzw. deren Richtungsumkehr und dem daraus resultierenden Rückstoß.
In den weiteren 9 und 10 sind alternative Ausführungen für den exzentrischen Antrieb dargestellt.
Bei der vorliegenden Anmeldung wurde insbesondere die Verdichtung von verdichtbaren Materialien wie Beton beschrieben. Es sei aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass dieser Einsatz nur beispielhaft aufgeführt ist und dass jedwede andere Verdichtung von anderen verdichtbaren Materialien z.B. auch Medikamenten, Nah rungsmittel, Sand, Zement, chemische Werkstoffe, Sinterwerkstoffe und aller Werkstoffe die aus gekörnten Partikeln bestehen, wobei die Korngröße im wesentlich im Bereich von wenigen Nanometern, Mikrometern oder Millimetern bis zu 1 Zentimeter betraten kann. Der Einsatz der beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Verdichten von Beton ist also nur eine vorteilhafte und bevorzugte Variante. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dichtung sämtlich anderer verdichtbarer Materialen ist genauso möglich und ebenso vorteilhaft durchführbar.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Verbundsteines, bestehend aus einer ersten Platte, bestehend aus einem Naturstein oder einem dem Naturstein ähnlichen Steinmaterial, wobei die Platte mit einem Betonkern verbunden und wobei für die Herstellung zunächst die Platte des Steinverbundes in eine Betonform gegeben wird und im Anschluss daran auf die Platte eine Verbundmasse aufgebracht wird und dann hierauf Rohbeton, vorzugsweise erdfeuchter Rohbeton aufgegeben wird und hieran der Rohbeton in einer Rüttelmaschine verdichtet wird, wobei die Rüttelmaschine aus einem Maschinengrundgestell, einem Schwingungserzeuger, einem vom Schwingungserzeuger in Schwingung versetzbaren Rütteltisch besteht, auf dem die Betonform für den Verbundstein setzbar ist, und Mittel vorgesehen sind, die die Betonform und den Rütteltisch zur Verminderung von Geräuschen miteinander verkuppeln, wobei das Mittel zum Verkuppeln aus einer Vakuumkupplung besteht, die den Rütteltisch und die Betonform während des Rüttelvorganges mittels Vakuums kraftschlüssig gegeneinander zieht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttelmaschine Mittel zum horizontalen Schwenken der Betonform aufweist und dass vor dem Verdichten des Rohbetons die Betonform in horizontaler Richtung mehrfach hin und her geschwenkt wird .
Verfahren zur Herstellung eines Verbundsteines, bestehend aus einer Steinplatte mit auf der Rückseite der Platte aufgebrachter Verbundmasse und einer auf der Verbundmasse aufgebrachten Betonmasse, vorzugsweise aus erdfeuchtem Rohbeton, wobei für die Herstellung zunächst die Platte in eine Betonform gegeben wird und im Anschluss hieran die Rohbetonmasse in die Form gegeben wird und dann der Rohbeton mittels einer Rüttelmaschine, die die Betonform aufnimmt, verdichtet wird, wobei die Betonform eine der Steinplatte zugewandte Öffnung sowie erste Dichtungsmittel, auf die Platte mit ihrer Oberseite zum Anliegen kommt und zweite Dichtungsmittel aufweist, die die Platte innerhalb der Form am Plattenrand einfassen, wobei durch einen in der Öffnung ausgebildeten Unterdruck die Platte am Boden der Betonform festgehalten.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die am Plattenumfang bzw. Plattenrand anliegende Dichtung wenigstens teilweise in der Wandung der Betonform liegt und diese Dichtung eine elastische Dichtung ist, welche durch Aufbringen eines Druckmediums auf die Dichtung an den Plattenrand gedrückt wird und dass die Dichtung bei Auslösen des vorgefertigten Verbundsteines vom Plattenrand gelöst wird, während ggf. die an der Stirnseite der Platte anliegende Öffnung der Betonform mit einem Überdruck beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung des Verbundsteins wenigstens folgende Schritte ausgeführt werden, wobei die Reihenfolge einiger Schritte vertauschbar ist: a) Einlegen der Platte in die Betonform; b) Beaufschlagung der Öffnung, die der Stirnseite der Platte gegenüberliegt, mit einem Druck, der deutlich geringer ist, als der Luftdruck (bevorzugt Vakuum); c) Beaufschlagung der Druckleitung an der elastischen Dichtung, die den Plattenrand einfasst, mit einem Überdruck; d) wenn die Verbundmasse noch nicht auf der Rückseite der Steinplatte aufgetragen ist, Auftrag der Verbundmasse auf der Rückseite der Steinplatte; e) Befüllung der Betonform mit Rohbeton, vorzugsweise erdfeuchtem Rohbeton; f) Verschwenken der Betonform in horizontaler Richtung und/oder Verdichtung des Rohbetons durch vertikale Auf- und Abbewegung der Betonform; g) Drehung der Betonform in der Weise, dass die Oberseite nach unten und die Unterseite nach oben gelangt; h) Abbau des Überdrucks an der Druckleitung und der Dichtung, die den Plattenrand einfasst, wobei der Abbau bis zu einem Unterdruck, ggf. einem Vakuum durchgeführt wird; i) Abbau des Unterdrucks in der Öffnung, die der Platte gegenüberliegt; j) evtl. Beaufschlagung der Stirnseite, die der Platte gegenüberliegt, mit einem Druck, so dass der vorgefertigte Steinverbund aus der Betonform herausgelöst wird.
Vorrichtung zum Rütteln und Verdichten von verdichtbaren Materialien, insbesondere von in Betonformen für Betonformteile eingefülltem Rohbeton, vorzugsweise erdfeuchtem Rohbeton, wobei die Rüttelmaschine aus einem Maschinengrundgestell, einem Schwingungserzeuger, einem vom Schwingungserzeuger in Schwingung versetzbaren Rütteltisch besteht, auf den die Betonform für die Betonformteile setzbar ist, wobei Mittel vorgesehen sind, die die Betonform und den Rütteltisch zur Verminderung von Geräuschen miteinander verkuppeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Verkuppeln aus einer Vakuumkupplung besteht, die den Rütteltisch und die Betonform während des Rüttelvorganges mittels Vakuums kraftschlüssig gegeneinander zieht und wobei die Betonform so ausgebildet ist, um eine Platte aus Naturstein aufzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkupplung aus dem Rütteltisch, der Unterseite (19) der Betonform (16), einem Hohlraum (17) zwischen dem Rütteltisch und der Unterseite der Betonform (16) sowie einer den Hohlraum umschließenden Vakuumdichtung (15) besteht.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rütteltisch (4) mit einem an der Auflageseite (10) für die Betonform (16) vorgesehenen, aus dieser herausragenden Vakuumdichtung (15) und einer Saugleitung (7) versehen ist, die von einer Vakuumpumpvorrichtung (8) zur Auflageseite (10) geführt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumdichtung (15) in eine, in die Auflageseite (10) eingebrachte Nut 811) eingelegt ist und mit einer Dichtungslippe (15) aus der Auflageseite (10) hervorsteht.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vakuumdichtung (15) in der Auflagefläche (10) längs deren Rand (12) erstreckt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rütteltisch (4) mittels gummielastischer, flexibler Luftfedern (3) am Maschinengestell (1) abgestützt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rütteltisch (4) mittels mehrerer geometrisch geeignet angeordneten Luftfedern (3) abgestützt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rütteltisch (4) mittels dreier, etwa im Dreieck angeordneter Luftfedern (3) abgestützt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger (6) an der Unterseite (5) des Rütteltisches (4) angeordnet ist. 15 Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger (6) ein Elektromotor mit einer Unwucht ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger (6) die Schwingungen pneumatisch, hydraulisch oder verbrennungsmotorisch erzeugt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger (6) die Schwingungen elektromagnetisch erzeugt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonform im Boden eine durchgehende Öffnung aufweist, die mit dem Vakuum zwischen der Betonform und dem Rütteltisch in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonform im Boden Dichtungsmittel aufweist, die dem Innenraum der Betonform zugewandt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonform einen Bodenbereich und dazu im Wesentlichen senkrechte Seitenwände aufweist und dass im unteren Teil der Seitenwände eine umlaufende Nut vorgesehen ist, welche eine elastische Dichtung aufnimmt und welche mit einer Druckleitung in Verbindung steht.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme von Dichtungsmitteln im Bodenbereich der Betonform eine Ringnut ausgebildet ist, welche eine Dichtung aus vorzugsweise elastischem Material aufnimmt, wobei die durchgehende Öffnung im Boden der Betonform von der Ringnut eingefasst ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Verschwenken des Rütteltisches und der darauf aufgestellten Betonform in eine Richtung aufweist, die im Wesentlichen senkrecht ist, zur Bewegung des Rütteltisches bei Verdichtung des Betons, wobei eine Exzenterantrieb vorgesehen ist, welcher an wenigstens einer Stelle, bevorzugt zwei Stellen, auf der Rückseite des Rütteltisches angreift, wobei die Exzentereinrichtung aus einem Exzenterantrieb und einem damit verbundenen Exzenter besteht, welche innerhalb eines Zylinders angeordnet ist, welcher auf der Rückseite des Rütteltisches befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bewegung des Rütteltisches während des Verdichtens der Exzenterkörper so innerhalb des Zylinders liegt, dass er dessen Innenwandung nicht berührt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungserzeuger durch einen Vibrationsblock gebildet ist, welcher eine erste und eine zweite Druckkammer aufweist, wobei beide Druckkammern durch eine mit einer Masse behaftete schwingbare Platte (5) voneinander getrennt sind und wobei sich in den Druckkammern ein Druckmedium befindet, welches durch eine Pumpeneinrichtung so in die Druckkammern gebracht werden kann, dass bei Füllung der ersten Kammer mit Druckmedium das Druckmedium aus der zweiten Kammer in gleichem Maße herausgedrückt bzw. abgesaugt wird und umgekehrt, so dass durch den ständigen Druckmedien Stromwechsel in beiden Kammern die schwingbare Platte in Schwingung versetzt wird, was zum Schwingen des Rütteltisches führt.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttelfrequenz durch die Pumpensteuerung gesteuert wird.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe zur Beaufschlagung des Über- bzw. Unterdrucks der beiden Druckkammern aus zwei Pumpenkammern besteht, wobei jede Pumpenkammer eine biegsame Pumpenplatte oder Membran aufweist, wobei die Platte bzw. Membran mit einer Stange bzw. einem Nocken (2) in Verbindung steht und die Stange bzw. Nocken der Pumpenplatten eine entgegengesetzte Steuerung aufweisen, so dass dann, wenn mit der ersten Platte ein Druck auf das Druckmedium ausgeübt wird, gleichzeitig auf das Druckmedium, das der zweiten Pumpenleitung gegenüberliegt, ein Unterdruck ausgeübt wird und umgekehrt.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpenkammer und die zweite Pumpenkammer durch eine Leitung miteinander verbunden sind, innerhalb welcher ein Verschlussventil angeordnet ist, welches bei Verschlussstellung einen Austausch von Druckmedium zwischen den beiden Pumpvolumina verhindert, jedoch bei Öffnung zulässt.