-
Verfahren zur Herstellung von Betonformstücken unter Anwendung von
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von körnigen
Materialien, insbesondere von Beton.
-
In der Betonfertigteilindustrie werden sowohl an Festigkeit wie auch
Oberflächengüte hohe Anforderungen gestellt. Die Festigkeit der Bauelemente ist
im wesentlichen, neben einer selbstverständlich richtigen Dosierung von Zementleim,
abhängig von der möglichst optimalen Anordnung der Zuschlagstoffe, insbesondere
der grobkörnigen Bestandteile, zum dichtesten Kornverband. Die Oberflächengüte ist
dagegen weitgehend durch eine gute Verteilung von Feinanteilen zu einem geschlossenen
Strukturbild erreichbar.
-
Die Mischungen für die vielfältig verschiedenen Bauelemente sind in
der Wahl und der Zusammensetzung ihrer Zuschlagstoffe sowohl nach Art wie auch nach
Größe der Kornanteile extrem unterschiedlich, einmal in Abhängigkeit von den gewünschten
Eigenschaften der Bauelemente, andererseits von den ortsgegebenen Materialbeschaffunsmölichkeiten.
Man muß also in Extremfällen sowohl Z,Bmit Korngriißen von 30 mm wie auch mit Sand
von 0 - 3 mm arbeiten,
Gleichzeitig kann die Materialstruktur langfaserig,
splittig oder rund sein.
-
Eine gute Verdichtung von Betonelementen durch Vibrationsrütteln ist
vor allem von der Wahl der richtigen Frequenz abhängig, wobei sich der beste Rütteleffekt
in der Resonanzzone des Rüttelgutes ergibt, Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt,
ein Verfahren zur Herstellung von Betonformstücken unter Anwendung von Vibration
zu schaffen, bei dem diesen verschiedenen Bedingungen hinsichtlich der Vibrationseinwirkung
Rechnung getragen wird und insbesondere ein dichter Kornverband der grobkörnigen
Bestandteile, wie auch eine hohe Oberflächengüte durch eine gute Verteilung von
Feinstanteilen erreichbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung von Betonformstücken, vorzugsweise Betonsteinen unter
Einwirkung von Vibration auf die Betonmasse, vorzugsweise mit Hilfe von Unwuchtrüttlern
und besteht im wesentlichen darin daß Vibrationen ver-oder aleichzeitiRf scnleaener
frequenz nachetnander/aut die Betonmasse ausgeübt werden. Im einzelnen kann die
Erfindung vorzugsweise in der Weise verwirklicht werden, daß die Betonmasse einer
Vorverdichtung mit Nachhoher Rüttelfrequenz und einer/verdichtung mit niedriger
Rüttelfrequenz unterworfen wird, Bei der Erfindung wird dabei die Umschaltung auf
die verschiedenen Frequenzen mit bekannten elektrischen Mitteln automatisch durchgeührt
und die Erfindung kann hierbei auch in der Weise verwirklicht werden, daß während
der Rüttelperiode beispielsweise einer Vorverdichtung oder einer Endverdichtung,
auf durch Drehsinnänderung unterschiedliche Massen- und/oder Frequenzverhä.ltnisse
in den Rüttlern geschaltet wird.
-
Gegenstand der Erfindung ist fernerhin noch eine besonders bevorzugte
Ausbildung eines Rüttlers zur Durchführung des ihr zugrundeliegenden
Verfahrens.
Ein Unwuchtrüttler nach der ErSindung setzt sich vorzugsweise hinsichtlich der resultierenden
wirksamen Unwucht aus zwei odr mehr gegeneinander phasenverschiebbain ren Teilunwuchten
zusammen, die wahlweise/eine addierende oder sub-trahierende Phasenlage durch Drehrichtungsumkehr
der Antriebswelle erzielbar sinn. im einzelnen kann ein Unwuchtrüttler nachdsr rfindung
vorzugsweise derart- ausgebildet sein, daß bei Drehrichtungsumkehr der Antriebswelle
gleichzeitl- über polumschaltbaren Antriebsmotor die Antriebsdrehzahl der Cilwuchtwelle(n)
halbiert oder verdoppelbar oder entsprechend a derer wählbarer Polzahlen veränderlich
ist. Hierbei ergibt sicn unter anderem auch die Möglichkeit, den Unwuchtrüttler
derart auszubilden, daß die Verschiebeunwucht sich gegen eine in ihre Umlaufebene
hineinragende Nase der Hauptunwucht abstützt und durch diese im Drehsinn der Hauptunwucht
mitnehmbar ist.
-
In den meisten Fällen kann es vorteilhaft sein, den Unwuchtrüttler
nach der Erfindung derart auszugestalten, daß die Hauptunwucht mit der Unwuchtwelle
fest verbunden ist und dieser Hauptunwucht Verschiebeunwuchten zugeordnet sind,
welche vorzugsweise auf einer Büchse der Unwuchtwelle drehbar sind.
-
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform kann die Erfindung in der
Weise erfahren, daß die Unwuchtwellen durch Zahnräder zu einem Unwuchtrüttler mit
gerichteten Schwingungen synchronisiert sind. In dieseSind ähnlicher Weise ist ein
Zwillingsunwuchtrüttler nach der Erfindung mit besonders guten Eigenschaften erzielbar.
-
Die Erfindung bietet die Lösung eines technisch und wirtschaftlich
problemlos zu realisierenden Rüttlers, der die Möglichkeit einer Zweifrequenzenwahl
bei gleicher Fliehkrafteinstellung hat.
-
Wesentlich bei der Erfindung ist unter anderem, daß dies nicht durch
irgendwelche Montagemanipulationen am Rüttler erfolgen muß,
sondern
durch elektrische Reaktion, die entweder am Schaltpult oder automatisch über Zeitrelaisschaltung
durchgeführt wird.Hierbei wird unter gleichzeitiger Drehrichtungsumkehr der elektrische
Antrieb polumgeschaltet, so daß die halbe bzw. die doppelte Drehzahl zur Wirkung
kommt.Diese elektrischen Steuerungsmöglichkeiten und Elemente sind bekannter Stand
der Technik. Auf sie wird aus diesem Grunde in der Figurenbeschreibung nicht eingegangen.
-
Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist es, aufzuzeigen,wie
man ein Zwei-Frequenzen-Wahlsystem bei gleichen oder ähnlichen Fliehkräften realisieren
kann, mit anderen Worten,wie man nicht an die quadratische Abhängigkeit nach Gesetz
C - m x r x t 2 gebunden ist.
-
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der
nachfolgenden Beschreibung eines Beispiels eine Rüttlers nach aer Erfindung erläutert.
-
Die Beschreibung erfolgt anhand eines Zwillings-Rüttlers,der über
Zahnradsynchronisation zwei gegenläufige Unwuchten zu einer gerichteten Schwingung
koppeltDie folgende Beschreibung gilt aber auch in gleichem Maße für einen einrotorigen
Kreisrüttler.
-
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Rüttelkammer eines
erfindungsgemäßen Zwillingsrüttlers; Fig. 2 einen Querschnitt durch den Swillingsrüttler,
wobei Haupt- und Verschiebeunwucht sich in addierender Stellung befinden; und Fig.
3 einen Querschnitt durch den Zwilllngsrüttler, wobei Haupt- und Verschiebeunwucht
sich in subtrahierender Stellung befinden.
-
Die in Figur 1 dargestellten Teile wiederholen sich in symmetrischer
An-ordnung in der zweiten Kammer des Zwillingsrüttlers.
-
Im Rüttlergehäuse 1 ist über das Flanschlagerehuse 2 sowie
die
Lager 3 und 4 die Unwuchtwelle 5 drehbar gelagert. Das radial von Unwuchtwelle 5
frei gedrehte Kugellager 6 nimmt die axialen Kräfte auf. Der Lagerdeckel 7 ist der
vorderseitige Rüttlerverschluß. Über eine Keilriemenscheibe 8 wird die Unwuchtwelle
5 des Rüttlers von einem in der Figur nicht gezeigten E - Motor angetrieben. Ein
Deckel 9 sichert das hintere Lager 4. Die Unwuchtwelle 5 ist an ihrem hinteren Ende
fest mit einem Zahnrad 10, das mit einem gleich großen Rad der zweiten Kammer in
Eingriff steht, verbunden.
-
Der hintere Synchronisationsraum wird durch den Deckel 11 verschlossen.
Mit der Unwuchtwelle 5 ist die Hauptunwucht 12 über die Schraube 13 fest verbunden.
Die Hauptunwucht 12 weist eine in die Ebene der Verschiebeunwucht 15 ragende Nase
14 auf. Die Verschiebeunwucht 15 ist auf der Büchse 16 drehbar gelagert und gestattet
infolge ihrer halbkreisförmigen Unwuchtausbildung eine Phasenverschiebung von 1800
gegenüber der Hauptunwucht 12, wobei sie durch deren Nase 14 begrenzt wird.
-
Figur 2 zeigt die Unwuchten in addierenderStellung. Hierbei erfolgt
die Mitnahme der Verschiebeunwuchten 15 und 15' über die Nasen 14 und 14t der Hauptunwuchten
12 und 12' so,daß die Massen vich in der gleichen Ebene decken, Auf beiden Kopfseiten
der Verschiebeunwucht 15 sind über Tellerfedern 17 angedrückte Anschlagbolzen 18
eingelassen. Diese haben die Aufgabe, den Umschlagstoß der Verschiebeunwucht elastisch
aufzufangen und Prellschläge zu dämpfen.
-
Figur 3 zeigt die Unwuchten in subtrahierender Stellung, Hierbei wird
die kleinere Masse der Verschiebeunwucht durch die Nase 14 infolge Drehrichtungsumkehr
so mitgenommen, daß sie sich gegenüber der Hauptunwucht um 1800 in der Phase verschiebt
und somit der wirksame Fliehkraftbetrag Cres = C1 - C2 ist. An einem praktischen
Beispiel verdeutlicht, können also durch Polumschaltung und Drehrichtungsumkehr
z.B. folgende Verhältnisse bei gleicher wirksamer Fliehkraft hergestellt werden.
-
2 I Stellung: n = 3000 U/min.; w1 = 98 500 1/s² 5 3 4000 kg; ( m
x r ) = 8 ( m x r ) + 8 ( m x r ) d,h" die Gesamtmasse ist in zwei sich addierende
2 Teilmassen aufgespalten. Also C = m x r x w1 bei einer Frequenz von 3000 U/min.
-
II Stellung: n = 6000 U/min.; w2 = 394 000 1/s2 = 4 w2 2 1 C = 4000
kg; ( m x r ) eff = E ( m x r )-2 ( m x r ) = 8 ( mx r ) = 1/4 ( m x r ) bei entgegengesetzt
laufenden Unwuchtwellen subtrahieren sich nunmehr die Unwuchtmassen.
-
Die wirksame Fliehkraft beträgt in diesem Fal-2 2 le C = 1/4 m x
r x 4 x w1 = m x r x w2 Dieses Ergebnis aigt, daß durch die Erfindung mit Hilfe
einfacher Mittel eine Frequenzänderung erhalten wird, ohne die wirksame Fliehkraft
im quadratischem Verhältnis mitwa-chsen zu lassen.
-
Selbstverständlich kann es auch interessant sein, mit oder ohne DrehzahlverEnderung,
das wirksame Arbeitsmoment und damit die Schwingungsamplitude durch Drehrichtungsumkehr
des Rüttlers zu verändern. Das ist genauso mit der vorgehend beschriebenen Einrichtung
möglich.
-
Im weiteren sollen noch die Anwendungsmöglichkeiten beschrieben werden,
die sich im speziellen bei der Anwendung solcher Rüttler in Betonsteinmaschinen
ergeben.
-
Der verdichtungstechnische Ablauf in Betonsteinmaschinen spielt sich
meistens so abs daß das in die Form eingefüllte Material zuerst vorverdichtet wird
und nach Einfüllung eines weiteren Materialkontingentes die Endverdichtung erfolgt.
Nun kann man mit Hilfe der erfindungsgemässen Einrichtung, die Vorverdichtung mit
hoher
Frequenz und die Endverdichtung mit niedriger Frequenz durchführen. Das hat den
Vorteil, daß bei hoher Frequenz die Amplituden entsprechend geringer sind, und da
zu diesem Zeitpunkt der Auflastdruck des Stempels fehlt, eine bei hohen Amplituden
mögliche Entmischung des Materials vermieden wird. Andererseits kann bei der Endverdichtung
der dann auf Niederfrequenz und hohe Amplitude umzuschaltende Rüttler eine optimale
Verdichtung der Grobanteile in den Zuschlagstoffen bewirken. Diese Umschaltung kann
über bekannte elektrische Hilfsmittel automatisch erfolgen.
-
Die Umschaltung von einer Frequenz auf die andere karn aber auch während
eher Verdichtungsperiode, also während der Vorverdichtung oder während der Endverdichtung
erfolgen. In diesem Falle werden die zeitlichen Frequenzanteile über Zeitrelais
vorgewählt.
-
Die vorbeschriebenen Möglichkeiten gelten selbstverständlich auch
für den Fall, wenn der größere ert auf die Veränderung der Massenverhältnisse und
der Amplituden gelegt wird. Das läßt sich dann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung
genau so gut realisieren, wobei die TeilmassenverhStnisse bei Verzicht auf Frequenzänderung
infolge Polunabhängigkeit beliebig gestaltet werden können.
-
Die Vorschläge der Erfindung sind insbesondere auf Betonsteinmaschinken,
vorzugsweise Bodenfertiger, anwendbar.
-
Sämtliche in der Beschreibung erläuterten und in der Zeichnung dargestellten
technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.