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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen permanenten Schalenkern zum Herstellen innerer Hohlräume von rütteldruckverpressten Betongegenständen und ein Verfahren zum Ausbilden der inneren Hohlräume der Betongegenstände.
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Platten für öffentliche Räume, für Räume für private Nutzung und für Gehwege, Bordsteine für Straßen für Fußgänger- und Fahrzeugverkehr, Stufen und Parkbordsteine werden heutzutage häufig als vorgefertigte Betonelemente hergestellt.
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Diese Elemente werden mit verschiedenen Formen, Farben und Oberflächentexturen vermarktet, was große Variabilität ermöglicht, mit Endausführungen, die rustikale oder gealterte Effekte liefern.
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Durch diese Lieferdiversität hervorgehobene Möglichkeiten haben die Qualität des Raumausbildens positiv beeinflusst.
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Hocharchitektur beabsichtigt, dass architektonischer Raum seinen Benutzern extra ästhetische Impressionen und zusätzliche Informationen über das Ermöglichen des täglichen Gebrauchs hinaus geben sollte.
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Dies wird beispielsweise erreicht durch
- – Auswählen des Orts und der Art von Lichtquellen auf eine spezielle Weise,
- – Installieren von Lauflichtern für Informationszwecke oder zum Richten von Aufmerksamkeit,
- – Anwenden von Lichtstreifen zum Separieren von Gebieten mit unterschiedlichen Funktionen,
- – klimatischen Eingriff durch Installieren von Sprühtoren oder Sprühkorridoren,
- – Installieren von Gefahranzeiger-Lichtschranken, Richtungslampen, die Fluchtwege anzeigen, Leuchtsymbole und -werbung sowie vielfältige andere Mittel der Raumausbildung.
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Um diese zusätzlichen funktionalen und ästhetischen Effekte bereitzustellen, müssen verschiedene extra Installationskomponenten eingebaut werden. Für einen gleichmäßigen ästhetischen Eindruck ist es nötig, dass die extra Komponenten im architektonischen Raum nicht als Objekte ohne Zusammenhang erscheinen.
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Dies kann nur erreicht werden, wenn die Komponenten organische Teile der Betongegenstände bilden, die die Basisfunktionalität liefern. Diese Komponenten müssen auch vollständig mit allen anderen Komponenten hinsichtlich Größe, Farbe und Oberflächenfinish übereinstimmen.
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Hieraus folgt, dass alle der Komponenten unter identischen Bedingungen hergestellt werden sollten.
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Auf Massenproduktion von Betongegenständen basierende Technologie musste sich bisher nicht auf solche Anforderungen vorbereiten. Für Zwecke von Vorführung und Designmodellierung wurden fertige massenproduzierte Gegenstände angewandt, wobei die zum Aufnehmen spezieller Komponenten erforderlichen Hohlräume nachträglich per Hand erstellt wurden.
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Die Qualität solcher Produkte ist willkürlich und das Verfahren ist wirtschaftlich nicht konkurrenzfähig.
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Es ist demnach eine derartige Lösung erforderlich, welche
- – in weithin eingesetzte Produktionssysteme integriert werden kann,
- – auch Produzieren von Gegenständen mit Sonderdesign bei geringen Stückzahlen (im Vergleich mit Massenproduktion) erlaubt,
- – die Hauptfunktionalität von für Massenproduktionszwecke eingesetzten Vorrichtungen und Maschinerie nicht modifiziert oder einschränkt.
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Bei Betonarchitektur und der Herstellung von Betonkomponenten werden permanente Schalungen zum Bereitstellen erleichterter Strukturen eingesetzt.
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Hintergrund
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Gemäß der Patentbeschreibung
US 7,540,121 werden domartige innere Hohlräume durch Ortsgießen in eine Betondeckenstruktur produziert.
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Um die geschichtete Struktur zu erleichtern, werden bodenlose domartige Schalenkomponenten mit einer regulären Geometrie angeordnet. Zusätzlich zu den Domschalen umfasst die Lösung auch stegähnliche Komponenten, die an beiden Enden eine Einschnappkonfiguration aufweisen.
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Diese Stege sind eingerichtet zum Verbinden von zwei angrenzenden permanenten Schalen in der auszubildenden Deckenebene derart, dass sie sich an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks befinden, wobei die Längsachsen der Stege mit den Seiten des Dreiecks zusammenfallen. Durch Wiederholen dieser Anordnung wird aus den Schalen und den Stegen ein Dreiecksgitter ausgebildet. Durch Koppeln einer hinreichenden Anzahl von Komponenten kann das Gesamtgebiet der Decke der gewünschten Größe ausgefüllt werden. Das System von Schalen und Stegen wird durch die zum Lasttragen erforderliche Stahlbewehrungsstruktur ergänzt und dann wird die Deckenstruktur durch Gießen von Beton in der gewünschten Dicke und Rüttelkompaktierung des Betons vervollständigt.
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Bei dieser Lösung werden die domähnlichen Schalen zum Produzieren erleichterter Stahlbetonplatten eingesetzt.
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Die Patentbeschreibung
US 6,637,464 offenbart eine Schutzkappenanordnung, die mit einer Rohrbefestigung gekoppelt ist, die während des Bauens in der Gebäudestruktur installiert wird und dann zusammen mit der Rohrbefestigung einbetoniert wird. Die Schutzkappe (Schlusskappe) kann auch temporär mit dem Rohr gekoppelt werden.
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Die zwischen den zwei Grenzebenen einer Wandplatte oder eines vorort gegossenen Bodens installierte Rohrbefestigung erstreckt sich durch den gesamten Querschnitt der Wand.
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Die oben beschriebenen Lösungen offenbaren vorort produzierte Hohlräume und Schalen, die durch einen Gießprozess produziert werden. Diese Lösungen sind nicht zum Ausbilden innerer Hohlräume in den oben beschriebenen Betongehwegplattenkomponenten geeignet.
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Daher besteht eine neue komplexe zu lösende Aufgabe darin, derartige Hohlräume in rütteldruckverpressten Gegenständen zu produzieren, welche in geschlossenen Gussformräumen hergestellt werden, die fähig sind zum Aufnehmen von Komponenten mit zusätzlicher Funktionalität.
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Die zusätzlichen Funktionalitäten können, selbst im Falle eines einzelnen gegebenen Produkts, mehrere unterschiedlich geformte innere Hohlräume erfordern. Der zum Ausbilden des Hohlraums eingerichtete Kern kann keine permanente strukturelle Komponente sein, die zur Gussform gehört, da dies die Anzahl von verschiedenen Gussformvarianten übermäßig erhöhen würde; und somit ist es vom wirtschaftlichen Standpunkt aus nicht machbar. Aufgrund ihrer Natur sind permanente Schalenkerne nur auf das Produkt selbst bezogen und können ohne Modifikationen an der Herstellungsmaschine und den Gussformen eingesetzt werden und erfüllen daher die oben beschriebenen Anforderungen.
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Permanente Schalenkerne sind bisher noch nicht für Prozesse eingesetzt worden, die einen geschlossenen Gussformraum und technologische Schritte, die Verpressen umfassen, involvieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines permanenten Schalenkerns, der zum Produzieren von Hohlräumen von Gehwegplatten oder anderen ähnlichen Komponenten eingesetzt werden kann, was eine neue Familie von Produkten schafft.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch Einsetzen eines zweckmäßig ausgelegten zweistufigen permanenten Schalenkerns ein derartiger Mehrfunktionshohlraum innerhalb eines Betongegenstands – beispielsweise ein Gehwegelement – produziert werden kann, das keinen vollen Durchstich zwischen den zwei entgegengesetzten Flächen des Produkt aufweist.
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Diese Aufgabe kann durch Einsetzen des permanenten Schalenkerns erfüllt werden, der gemäß der folgenden Beschreibung designt wurde.
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Das Design wird durch zwei Anforderungssätze angetrieben.
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Der erste Satz beinhaltet die Anforderungen, die vorgeben, dass die Gestalt des Schalenkerns derart ausgebildet werden sollte, dass der zum Aufnehmen zusätzlicher Funktionen geeignete innere Hohlraum produziert wird.
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Der zweite Satz von Anforderungen betrifft, welche zusätzlichen Merkmale der zum Produzieren des Hohlraums geeignete Schalenkern besitzen sollte, damit er in einem geschlossenen Gussformraum verwendet werden kann, unter Einbeziehung eines technologischen Prozesses, der auch einen Rütteldruckverpressschritt beinhaltet.
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Die geometrische Konfiguration des Schalenkerns wird folgendermaßen vorbereitet:
Zum Installieren von Vorrichtungen, die hinzugefügte Funktionalität bereitstellen, wird ein leicht zugänglicher „Starterraum” für jede Vorrichtung benötigt.
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Im Hinblick auf die nachfolgende Installationsposition des Betongegenstands fällt die Basisebene dieser räumlichen Region mit der Auflageroberfläche des Betongegenstands zusammen und ist aus dieser Richtung offen, um Installieren der erforderlichen Vorrichtungen zu ermöglichen.
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Diese räumliche Region wird als „Basisraum” bezeichnet, welcher die erste Stufe der Schalenkern-Gestalt ausbildet.
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Sie ist eingerichtet zum Aufnehmen der Drahtverbinder und Rohrverbindungen, die mit den hinzugefügte Funktionalität bereitstellenden Komponenten zusammenhängen, sowie kleinerer Elektronikmodule und anderer ähnlicher Vorrichtungen.
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Der Basisraum weist zweckmäßigerweise eine rechteckige Blockgestalt auf, wobei die Höhe des Blocks 1/3–1/4 der Länge von einer der Seiten von dessen Basis ist.
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Eine zweite Stufe des Schalenkern-Körpers ist ebenfalls erforderlich.
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Diese Stufe besteht aus einer zylindrischen oder blockförmigen räumlichen Region oder Regionen, die eine geringere Querschnittsfläche als der Boden des Basisraums aufweist/aufweisen, und ist/sind vom Basisraum durch das Innere des Betongegenstands zur flachen Fläche davon ausgerichtet, die dem Basisraum gegenüber angesiedelt ist. Diese räumliche Region wird als „Stapel” bezeichnet.
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Die Stapel nehmen die Komponenten der Anordnung auf, welche eingerichtet sind zum Übertragen/Transportieren der physischen Entitäten und/oder Wirkmittel, die mit den hinzugefügten Funktionalitäten zusammenhängen.
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Diese können Lichtquellen oder Glas- oder Kunststoffkörper sein, die eingerichtet sind zum Lichtübertragen, sowie Wassersprüh- oder -Strahldüsen, Ausgangsöffnungen von Generatoren von farbigem Rauch/Nebel oder andere Komponenten.
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Aufgrund der Rütteldruckverpresstechnologie kann/können der/die Stapel oben nicht offen sein, da ansonsten Beton in den Basisraum eintreten könnte, wenn der Gussformraum aufgefüllt wird. Zusätzlich dazu muss sichergestellt werden, dass die Hauptfläche des Betongegenstands eine gleichmäßige Oberfläche aufweist (d. h. gepresst, farbig, aufgeraut).
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Dies kann durch Vorsehen erreicht werden, dass sich die Komponenten der zweiten Stufe, d. h. der/die Stapel des permanenten Schalenkerns, nicht so weit wie bis zur oberen Fläche des Betongegenstands erstrecken, sondern durch eine jeweilige Endplatte bei 70%–90% der kombinierten Höhe des Produkts abgeschlossen werden.
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Während der Herstellung wird die Betonüberbrückung über der Endplatte ebenso wie andere Teile des Produkts einer Verdichtung unterzogen und somit bleibt das äußere Erscheinungsbild der Oberfläche gleichmäßig.
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Aufgrund der Charakteristik des Produkts ist nur eine Kleinserienproduktion vorgesehen.
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Die über der Endplatte angesiedelte Betonüberbrückung kann mit geringen Kosten zusammen mit der Endplatte entfernt werden, indem bekannte Verfahren, wie etwa starre Diamantkomwerkzeuge, diamantbeschichtete Schneiddrähte oder Wasserstrahlschneiden angewandt werden.
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Durch Entfernen der Betonüberbrückung und der Endplatte wird eine freie Verbindung zwischen den Bodenflächen und den oberen Flächen des Betongegenstands zum Installieren zusätzlicher Komponenten geschaffen.
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Während des Herstellungsprozesses wird der zweistufige Schalenkern in einem geschlossenen Gussformraum platziert.
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Die einfachste und generischste Gestalt des Gussformraums ist eine Kastengestalt mit einer rechteckigen Basis.
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Der Gussformraum wird zunächst durch die Herstellungsplatte begrenzt, wobei mehrere Herstellungsplatten kontinuierlich unter den Stationen des Herstellungssystems zirkulieren.
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Eine vorgegebene Herstellungsplatte verbleibt nur für die Dauer, während der die Gestalt des Produkts ausgebildet wird, im Arbeitsraum der Herstellungsmaschine. Dann wird das gestaltete „nasse” Produkt auf der flachen Herstellungsplatte getragen.
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Die Basis des Gussformraums ist durch die Ebene der Herstellungsplatte definiert. Diese Ebene fällt mit der Auflageroberfläche des Produkts und auch mit dem Boden des Basisraums zusammen.
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Die Seitenflächen der Kastengestalt werden durch die Gussform selbst erstellt. In diesem einfachen Fall wird die Gussform durch vier Platten einer zweckmäßig ausgewählten Dicke erstellt, die senkrecht zur Ebene der Herstellungsplatte eingestellt und entlang ihrer angrenzenden Kanten fest verbunden werden.
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Dadurch werden fünf der Begrenzungsflächen des Gussformraums ausgebildet, wobei der Raum oben weiter offen und bereit zum Aufnehmen des Betonmaterials ist, das den Betongegenstand ausbildet.
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Der geschlossene Gussformraum wird durch Bewegen des Druckstempels, der die sechste Fläche der Kastengestalt bildet, aus einer zur Ebene der Herstellungsplatte senkrechten Richtung in den durch die Gussformflächen begrenzten Raum ausgebildet.
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Der permanente Schalenkern muss in der Stufe in den Gussformraum eingeführt werden, bei der der Raum oben noch offen ist und das Gießen des Betons noch nicht begonnen hat.
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Der Schalenkern kann in dem Gussformraum keine beliebige Position aufweisen.
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Der Boden des Basisraums muss auf der Ebene der Herstellungsplatte abgelegt werden und muss auch bezüglich den Seitenwänden in einer bestimmten Position eingestellt werden.
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Erfindungsgemäß wird dies während des Herstellens durch Versehen des Schalenkerns mit Positionierungselementen erzielt. Die geometrische Position der Positionierungselemente liegt an der Basisebene des Basisraums, von deren Kanten zu den Seiten des Gussformraums hin ausgerichtet. Diese Komponenten – welche hier im Folgenden aufgrund ihrer Gestalt als „Positionierungsansätze” bezeichnet werden – werden so hergestellt, dass sie die passende Länge aufweisen, und werden auf dem Umfang des Schalenkerns in einer erforderlichen Anzahl und den erforderlichen Ausrichtungen angeordnet.
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Dadurch wird sichergestellt, dass der Schalenkern innerhalb des Gussformraums und, folglich, innerhalb des Betongegenstands die gewünschte Position aufweist.
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Aus Gründen leichter Gestaltung und geringer Kosten werden Schalenkerne üblicherweise aus Kunststoff mit geringer Wandstärke hergestellt. Dies kann auch als zweckmäßig angesehen werden, weil dadurch das Verhältnis von nützlichem inneren Volumen relativ zur Kontur des Schalenkerns hoch ist.
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Allerdings können leichtgewichtige Kunststoffschalen nur beschränkten äußeren Lasten standhalten. Die Deckplatte der Schale (parallel zur Basisebene des Basisraums) tendiert dazu, unter der Wirkung von Rütteln zu schwingen, und kann durch die Druckkraft (durch die Betonteilchen gedämpft übertragen) deformiert werden, wobei sie nach Verschwinden der Druckkraft zurückfedert.
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Die Erkenntnis, die zur erfindungsgemäßen Lösung führte, war, dass es ausreichend ist, die lasttragende Kapazität des Schalenkerns nur für die Dauer, während welcher die zusätzlichen Lasten (d. h. die Wirkungen des Rütteldruckverpressens) vorhanden sind, zu erhöhen.
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Dies kann durch Platzieren eines solchen lasttragenden Einsatzes in den Basisraum des Schalenkerns erreicht werden, der den Basisraum vollständig ausfüllt und eine Dicke aufweist, die dem Abstand zwischen dem Boden des Basisraums und der Deckplatte davon entspricht.
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Der Einsatz wird in dem Basisraum des Schalenkerns platziert, gefolgt von gemeinsamem Einsetzen der zwei Gegenstände in den Gussformraum. Der Gussformraum wird dann mit Beton aufgefüllt und der Betonkörper wird auf allgemein bekannte Weise durch Anwenden von Rütteldruckverpressen produziert.
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Durch Rütteldruckverpressen stellt der Einsatz – der an der Herstellungsplatte aufliegt – sichere Unterstützung für die Deckplatte des Basisraums bereit und der Betongegenstand kann die erforderliche Menge an Verdichtung erhalten.
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Am Ende der Operation verlässt der fertige Betongegenstand – den Schalenkern und den Einsatz einschließend – die Herstellungsmaschine und durchläuft die verbleibenden Schritte des technologischen Prozesses. Sobald der Betongegenstand starr genug zum Handhaben ist, wird er von der Herstellungsplatte entfernt und der temporäre lasttragende Einsatz wird entfernt. Der lasttragende Einsatz kann für einen anderen Schalenkern wiederverwendet werden.
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Vom Aspekt einer praktischen Anwendung her wird daher ein Bausatz eingesetzt, der aus einem zweistufigen Schalenkern und einem geometrisch entsprechenden lasttragenden Einsatz besteht.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch Bereitstellen eines permanenten Schalenkerns zum Produzieren der inneren Hohlräume von rütteldruckverpressten Betongegenständen erfüllt, der eine dreidimensionale räumliche Region definiert, wobei die Basisebene der räumlichen Region mit einer Begrenzungsebene des Betongegenstands zusammenfällt, von dieser Richtung her offen ist und dadurch gekennzeichnet ist, dass die dreidimensionale räumliche Region des Schalenkerns zwei verbundene aufeinander aufgebaute Stufen aufweist, wobei die erste Stufe der räumlichen Region durch einen Basisraum mit geringer Höhe ausgebildet ist und die zweite Stufe davon durch einen aufrechten Stapel ausgebildet ist, der an mindestens einem in der Deckplatte des Basisraums ausgebildeten Durchstich angeordnet ist, wobei die Deckplatte parallel zum Boden des Basisraums ist, wobei der Stapel durch eine Endplatte abgeschlossen ist, die parallel zum Boden des Basisraums bei einer Höhe von 70–90% der gesamten Höhenabmessung des Betongegenstands angeordnet ist, wobei der Boden des Basisraums mindestens einen jeweiligen Positionierungsansatz aufweist, der in der Ebene davon in mindestens zwei Richtungen eingerichtet ist und wobei ein optionaler lasttragender Einsatz auch in dem Basisraum aufnehmbar ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns ist der vertikale Ansatz des Basisraums eine reguläre ebene Figur (Quadrat, Rechteck, Vieleck, Kreis, Ellipse) und der in der Deckplatte des Basisraums ausgebildete Durchstich ist eine reguläre ebene Figur (Quadrat, Rechteck, Vieleck, Kreis, Ellipse) oder ein graphisches Muster, das als eine kontinuierliche geschlossene Kurve gezeichnet werden kann.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns sind die inneren Oberflächen der Stapel durch zur Deckplatte des Basisraums senkrechte Wände erstellt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns ist mehr als ein Durchstich von identischer oder unterschiedlicher geometrischer Gestalt in der Deckplatte des Basisraums angeordnet.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns sind die Stapel im Innern des Betongegenstands entlang eines Gitters mit senkrechten Gitterlinien eingerichtet, wobei die Wände der Stapel auf der Deckplatte des Basisraums angesiedelt sind, eine längliche senkrechte trapezförmige Querschnittsgestalt aufweisend oder eine aus Rechtecken mit graduell abnehmender Breite bestehende Gestalt aufweisend.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns weist der Positionierungsabstandshalter einen stegartigen Verbindungsabschnitt und eine an dem Ende des Verbindungsabschnitts angeordnete Einsteckzunge auf, wobei die Einsteckzunge unter einem Winkel von 70–85° relativ zum Boden des Basisraums liegt, wobei der Verbindungsabschnitt an verschiedenen Seiten des Basisraums eine verschiedene Länge aufweist und aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt ist.
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Der erfindungsgemäße permanente Schalenkern umfasst auch einen lasttragenden Einsatz, der temporär in dem Basisraum platziert werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Der erfindungsgemäße permanente Schalenkern wird ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei gilt:
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1 zeigt die Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns,
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2 ist ein Schnitt des permanenten Schalenkerns von 1, vorgenommen entlang einer Ebene X-X,
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3 zeigt eine gedrehte Ansicht eines Schnitts des permanenten Schalenkerns von 1 vorgenommen entlang einer Ebene Y-Y,
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4 zeigt den auf der Deckplatte des Basisraums des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns angesiedelten Durchstich,
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5 ist ein Schnitt des permanenten Schalenkerns von 1, vorgenommen entlang einer Ebene Z-Z,
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6 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Details P von 3,
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7 veranschaulicht eine alternative Implementation des in 6 gezeigten Details,
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8 zeigt die Draufsicht eines erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns, der in einen Gussformraum eingesetzt ist,
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9 zeigt eine Querschnittsansicht von 8, vorgenommen entlang der Ebene Q-Q,
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10 zeigt die Draufsicht eines hohlen Betongegenstands,
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11 ist eine Querschnittsansicht von 10, vorgenommen entlang der Ebene R-R,
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12 zeigt die Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns, der einen Stapel mit einem „H”-Symbol beinhaltet,
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13 zeigt die Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns mit einem für eine Solarzelle konfigurierten Stapel,
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14 zeigt eine Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns mit einem Stapel, der Querschnittsgestalten aufweist, die auf eine Digitalanzeige hindeuten,
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15 zeigt die Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns, der einen Stapel mit einem „+”-Symbol beinhaltet,
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16 zeigt die Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns, der ein „C°”-Symbol aufweist,
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17 zeigt die Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns, der in einem Gussformsatz mit einem Basismodulabmessungen L × B aufweisenden Gussformraum enthalten ist,
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18 zeigt die Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns, der in einem Gussformsatz mit verdoppelten Basismodulabmessungen L × 2B enthalten ist, mit einer zentralen Anordnung in dem Basismodul,
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19 zeigt die Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns, der in einem Gussformsatz mit verdoppelten Basismodulabmessungen L × 2B enthalten ist, mit einer seitenausgerichteten Anordnung in dem Basismodul,
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20 zeigt die Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns, der in einem Gussformsatz mit vervierfachten Basismodulabmessungen 2L × 2B enthalten ist, mit einer zentralen Anordnung in dem Basismodul,
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21 zeigt die Durchstichkontur mit einem „Blatt”-Symbol, die auf der Deckplatte des Basisraums des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns angesiedelt ist, und
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22 zeigt die Draufsicht des erfindungsgemäßen permanenten Schalenkerns, der in einem Gussformsatz mit vervierfachten Basismodulabmessungen 2L × 2B enthalten ist, mit einer seitenausgerichteten Anordnung in dem Basismodul, welche bei Ansicht von oben ein Verbundsymbol zeigt.
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Bester Ausführungsmodus der Erfindung
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1 zeigt die Draufsicht eines permanenten Schalenkerns. Weitere Detailansichten des permanenten Schalenkerns sind in 2, 3 und 5 gezeigt.
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In 1, 2 und 3 ist eine denkbare Konfiguration des zweistufigen Schalenkerns 5 dargestellt. Bei der ersten Stufe 5a umfasst der Schalenkern einen rechteckigen blockgestaltigen Basisraum 1, der aus der Richtung von dessen Boden 1a her offen ist und durch eine gegenüber dem Basisraumboden 1a angesiedelte Deckplatte 1b begrenzt ist. Die Deckplatte 1b weist einen Durchstich 1c mit einer Kontur einer zweckmäßig gewählten Geometrie auf.
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Bei der zweiten Stufe 5b ist eine räumliche Region (ein Stapel 2), die eine geringere Fläche aber proportional größere Höhe im Vergleich mit dem Basisraum 1 aufweist, mit dem Durchstich 1c verbunden (siehe 2). Die innere Oberfläche 2a des Stapels 2 ist durch gerade Linien erstellt, die auf die Konturlinie des Durchstichs 2c, welcher auf der Deckplatte 1b des Basisraums angesiedelt ist, senkrecht zum Boden 1a davon gesetzt sind. Der Stapel 2 ist durch eine Endplatte 3 abgeschlossen. Die Endplatte 3 ist parallel zum Boden 1a des Basisraums.
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In 2 kann man auch den lasttragenden Einsatz 9 sehen, welcher eine feste Struktur aufweist und so dimensioniert ist, dass er in den Basisraum 1 passt, wo er in der durch den Pfeil angegebenen Richtung eingesetzt werden kann.
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In 4 kann man eine mögliche Konfiguration des Durchstichs 1c der Deckplatte 1b sehen, welcher in diesem Fall ein „Pfeil”-Symbol ist, das als eine kontinuierliche geschlossene Kurve gezeichnet werden kann. Man kann in 1, 2 auch sehen, wie der erfindungsgemäße Schalenkern innerhalb eines durch die generischen Parameter L × B × H (Länge × Breite × Höhe) spezifizierten rütteldruckverpressten Betongegenstands angesiedelt ist.
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In denselben Zeichnungen sind auch ein Gussformraum 6 und eine Gussform 7 schematisch gezeigt, welche durch die für einen Betongegenstand charakteristischen Basismodulabmessungen L × B definiert sind. Die Position des permanenten Schalenkerns in dem Gussformraum 6 ist durch Bereitstellung von Positionierungsansätzen 4 bestimmt.
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Wie man in 2 sieht, ist die zum Schließen des Stapels 2 ausgelegte Endplatte 3 des permanenten Schalenkerns in einem Höhenbereich von 0,7–0,9H vom Boden 1a des Basisraums angeordnet (H ist die Höhe des Betongegenstands). Die Konfiguration der Positionierungsansätze 4 ist in 5 gezeigt, welche eine Schnittansicht von 1 vorgenommen entlang der Ebene Z-Z ist, gemäß welcher die Positionierungsansätze 4 einen jeweiligen Verbindungsabschnitt 4a aufweisen, welcher sich entlang dem Boden 1a erstreckt und in einer Zunge 4b abschließt, die zweckmäßigerweise unter einem Winkel α von 70–85° bezüglich der Ebene 1a liegt. Wie nachstehend beschrieben ist, erleichtert Einstellen der Zunge 4b unter einem solchen Winkel das Einsetzen des permanenten Schalenkerns in den Gussformraum 6.
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In 6 und 7 ist ein Detail P von 3 dargestellt, welches den Abschnitt der Stapelwand 2b des Stapels 2 veranschaulicht, wobei die Dicke der Stapelwand – der getragenen Last entsprechend – entweder in Schritten oder kontinuierlich von der Endplatte 3 zur Deckplatte 1b des Basisraums hin zunimmt.
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8 zeigt den oben beschriebenen permanenten Schalenkern 15, der mittig in dem Basismodulabmessungen L × B aufweisenden Gussformraum 6 einer Gussform 7 platziert ist. Der veranschaulichte permanente Schalenkern 15 weist mehrere (beispielsweise neun) Stapel 2 mit zylindrischem Querschnitt auf. Diese Stapel 2 sind an den Knoten eines orthogonalen Gitters mit einer Gitterkonstanten t angesiedelt.
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9 ist eine Schnittansicht von 8, vorgenommen entlang der Ebene Q-Q, die den permanenten Schalenkern 15 veranschaulicht, der in dem Gussformraum 6 der auf der Herstellungsplatte 8 angesiedelten Gussform 7 platziert ist. Bei dieser Anordnung kann man auch sehen, dass der Basisraum 1 des permanenten Schalenkerns 15 vollständig durch den darin eingesetzten lasttragenden Einsatz 9 ausgefüllt ist.
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Der Gussformraum 6 wird bis zum Füllstand F mit Beton aufgefüllt, gefolgt durch Rütteldruckverpressen des Betons in der Pressrichtung 11, bis der Endstand 6b des Gussformraums erreicht ist (welcher der Höhe H des fertigen Produkts entspricht). Die Endplatte 3 des zuvor beschriebenen Stapels 2 hindert den rütteldruckverpressten Beton am Eintreten in den Innenraum des permanenten Schalenkerns 15. Während der Verpressoperation werden eine oder mehrere Betonüberbrückungen 12 zwischen der Endplatte 3 und dem Endstand 6b ausgebildet. Die Betonüberbrückung 12 und die Endplatte 3 können nachfolgend unter geringen zusätzlichen Kosten entfernt werden, wodurch eine freie Verbindung zwischen den Bodenflächen und den oberen Flächen des Betongegenstands zum Installieren zusätzlicher Komponenten geschaffen wird.
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In 10 ist eine Draufsicht eines hohlen Betongegenstands 10 gezeigt, wobei der Hohlraum entlang der Schnittebene R-R durch Anwenden des permanenten Schalenkerns 15 ausgebildet ist.
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11 zeigt den gesamten Querschnitt (entlang der Ebene R-R) des hohlen Betongegenstands 10 in einem Zustand, in welchem die Betonüberbrückungen 13 und die Endplatten 3 der Stapel bereits entfernt wurden. Der temporär in dem Basisraum 1 platzierte lasttragende Einsatz 9 wird dann in der Richtung des in der Zeichnung gezeigten Pfeils entfernt. Der Einsatz kann wiederverwendet werden.
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Der in 10–11 gezeigte hohle Betongegenstand 10 weist eine Basismodulgröße von L × B und eine Höhe H auf, welche durch den Basisstand des Gussformraums 6a und den Endstand des fertigen Produkts bestimmt wird.
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Man kann in 10 auch beobachten, dass nur die in der Z-Z-Ebene liegenden Betonüberbrückungen 13 oberhalb der neun Stapel des permanenten Schalenkerns entfernt werden, wobei die anderen Betonüberbrückungen 14 permanent sind.
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Der permanente Schalenkern ist zweckmäßigerweise auf eine Weise konfiguriert, dass eine solche Anzahl von Stapeln 2 mit dem Basisraum 1 verbunden ist, welche es ermöglichen, verschiedene graphische Symbole (Buchstaben, Zahlen usw.) zu erkennen. Durch Variieren der Anzahl und der Platzierung der entfernbaren und der permanenten Betonüberbrückungen 13, 14 können unter Verwendung desselben permanenten Schalenkerns mehrere verschiedene Symbole anzeigende Betongegenstände produziert werden. Diese Lösung kann zum Produzieren von zum Durchführen von ähnlichen Funktionen ausgelegten hohlen Betongegenständen in großen Stückzahlen angewandt werden.
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Abhängig von der Anzahl und der Anordnung des Stapels/der Stapel 2 und der Geometrie des Durchstichs 1c, der die Basis des Stapels/der Stapel 2 erstellt, können zum Anzeigen einer weitgefächerten Bandbreite von Symbolen und zum Durchführen verschiedener Funktion ausgelegte hohle Betongegenstände produziert werden.
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Einige von diesen sind in 12–16 veranschaulicht, zeigend
einen permanenten Schalenkern 16 mit einem „H”-Symbol,
einen permanenten Schalenkern 17, der zum Verwenden mit einer Solarzelle ausgelegt ist,
einen permanenten Schalenkern 18 mit Stapeln, die eine als Digitalanzeigensegmente gestaltete Basis aufweisen,
einen permanenten Schalenkern 19 mit einem „+”-Symbol (d. h. ein rotes Kreuz, eine Erste-Hilfe-Örtlichkeit),
einen permanenten Schalenkern 20 mit einem „C°”-Symbol,
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In 1 und 8–9 sind die permanenten Schalenkerne in dem Gussformraum 6 (mit Basismodulabmessungen L × B) einer schematisch gezeigten Gussform 7 platziert.
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Aus Gründen der Produktivität werden Gussformsätze in der tatsächlichen Praxis zum Herstellen mehrerer Produkte in einem einzigen Lauf angewandt.
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Ein Detail einer Gussform mit einer derartigen Konfiguration kann man in 17 in einer Draufsicht sehen. Der Gussformsatz 21 wird durch Vervielfältigen des Basismodulabmessungen L × B aufweisenden Gussformraums 6 produziert.
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Zusätzlich zu der durch Gussformsätze bereitgestellten offensichtlich höheren Produktivität veranschaulicht 17 auch die Anwendungsflexibilität der permanenten Schalenkerne.
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Durch Anwenden von Gussformräumen 6 mit identischen Basismodulabmessungen mit den Schalenkernen 15, 16, 17 können drei verschiedene Produkte gleichzeitig hergestellt werden.
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Unter Anwendung von Gussformsätzen produzierte Betongegenstände werden häufig gemäß einer Abmessungsfolge hergestellt.
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Die Basis der Folge ist ein Basismodul mit Abmessungen L × B (Länge × Breite), wobei die Elemente verdoppelte oder vervierfachte Abmessungen (L × 2B oder 2L × 2B) aufweisen, was verschiedene mögliche Anwendungen erlaubt.
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Wie in 18, 19, 20, 22 veranschaulicht ist, können durch Einsetzen der permanenten Schalenkerne in durch Verdoppeln oder Vervierfachen der Basismodule mit Abmessungen L × B produzierte Gussformräume weitere Produktvarianten bereitgestellt werden.
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In 18 kann man ein Detail eines Gussformsatzes 23 mit doppelte Basismodulabmessungen L × 2B aufweisenden Gussformräumen 22 in Draufsicht sehen. Mit den Bezugszeichen 5 und 17 versehene permanente Schalenkerne wurden in diesen Gussformräumen 22 platziert, so dass die Mittelpunkte der Kerne mit den Mittelpunkten der L × B-Basismodule zusammenfallen.
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Durch Modifizieren der Länge der Verbindungsabschnitte 4a der Abstandshalter (Positionierungsansätze) 4 der permanenten Schalenkerne 5, 15, 16–20 auf einer Seite und/oder Entfernen der Abstandshalter 4 auf einigen der Seiten, kann die Position der permanenten Schalenkerne innerhalb eines gegebenen Gussformraums leicht modifiziert werden.
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19 zeigt auch einen Gussformsatz 23, der Gussformräume 22 mit doppelten Basismodulabmessungen umfasst. Die Abstandshalter (Positionierungsansätze) 4 wurden an einer Seite von jedem in dem Gussformraum 22 platzierten permanenten Schalenkern 17, 18 entfernt, wobei die Verbindungsabschnitte 4a an den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten verlängert wurden. Diese Konfiguration erlaubt es, dass die zwei permanenten Basismodulabmessungen aufweisenden Schalenkerne an einer Seite in direktem Kontakt stehen und daher in demselben Betongegenstand ein Verbundsymbol anzeigen können, beispielsweise eine Zahl und eine Maßeinheit (C°).
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In 20 kann man ein Detail eines Gussformsatzes 25 mit vierfache Basismodulabmessungen 2L × 2B aufweisenden Gussformräumen 24 in Draufsicht sehen. Die Basismodulabmessungen aufweisenden permanenten Schalenkerne 15, 16 und 19 wurden ohne jede Modifikation in den Gussformräumen 24 platziert. Diese Konfiguration anwendende Basismodulabmessungen L × B aufweisende Schalenkerne, die mit geringeren Kosten in höheren Stückzahlen produziert werden können, waren in einem größeren Betongegenstand enthalten.
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21 zeigt einen permanenten Schalenkern 26 mit (einfachen) Basismodulabmessungen, deren Positionierungsansätze 4 von zwei angrenzenden Seiten entfernt wurden und deren Verbindungsabschnitte 4a an den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten verlängert wurden.
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In 22 kann man sehen, wie der permanente Schalenkern 26 zum Ausbilden eines Verbundsymbols mit größerem Oberflächengebiet in einem Gussformsatz 25 mit Gussformräumen 24 mit vervierfachten Basismodulabmessungen (2L × 2B) angewandt werden kann. In diesem Fall sind zwei Seiten von jedem permanenten Schalenkern 26 gegen die angrenzenden Schalenkerne ausgerichtet. Die Möglichkeit zum Platzieren verschieden konfigurierter Schalenkerne (wie die mit den Bezugszeichen 26 und 15 versehenen) in angrenzenden Gussformräumen 24 ist auch hier gegeben.
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Unter Anwendung der mit Bezug auf 17, 18, 19, 20 und 22 beschriebenen permanenten Schalenkerne kann die weithin bekannte Rütteldruckverpresstechnologie angewandt werden (zusätzlich zum Produzieren massiver Betongegenstände), um hohle Betongegenstände zu produzieren, die zum Durchführen spezieller zusätzlicher Funktionen ausgelegt sind, ohne jegliche Modifikationen an den für Massenproduktion ausgelegten Gussformsätzen 21–23–25 oder den die Gussformen verwendenden Herstellungsmaschinen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Basisraum
- 1a
- Boden des Basisraums
- 1b
- Basisraumdeckplatte
- 1c
- Durchstich
- 2
- Stapel
- 2a
- innere Stapeloberfläche
- 2b
- Stapelwand
- 3
- Endplatte
- 4
- Positionierungsansatz
- 4a
- Verbindungsabschnitt
- 4b
- Zunge
- 5
- permanenter Schalenkern
- 5a
- erste Stufe des permanenten Schalenkerns
- 5b
- zweite Stufe des permanenten Schalenkerns
- 6
- Gussformraum mit Modulgröße L × B
- 6a
- Basisstand des Gussformraums
- 6b
- Endstand des Gussformraums
- 7
- Gussform
- 8
- Herstellungsplatte
- 9
- lasttragender Einsatz
- 10
- hohler Betonkörper
- 11
- Pressrichtung
- 12
- Betonüberbrückung
- 13
- entfernte Betonüberbrückung
- 14
- permanente Betonüberbrückung
- 15
- permanenter Schalenkern mit zylindrischen Stapeln
- 16
- permanenter Schalenkern
- 17
- permanenter Schalenkern
- 18
- permanenter Schalenkern
- 19
- permanenter Schalenkern
- 20
- permanenter Schalenkern
- 21
- Gussformsatz
- 22
- Gussformraum L × 2B
- 23
- Gussformsatz
- 24
- Gussformraum 2L × 2B
- 25
- Gussformsatz
- 26
- permanenter Schalenkern mit beidseitigen Positionierungsansätzen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7540121 [0014]
- US 6637464 [0018]
