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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkugeln insbesondere
aus Beton Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
von Hohlkugeln insbesondere aus Beton.
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Es ist bekannt, zum Herstellen von Hohlkörpern wie bei.spielsweise
von Rohren, den Baustoff in eine Form einzugeben und diese rotieren zu lassen, um
durch ein Schleudern des Baustoffes eine gleichmiBige Verteilung desselben innerhalb
der Form zu erreichen. Derartige Formen rotieren aber nur um eine Drehachse, und
sie sind deshalb nicht geeignet für die Herstellung von Hohlkugeln, weil mit ihnen
nicht eine gleichmaßige Verteilung des Baustoffes in drei Dimensionen möglich ist.
Für die Herstellung von Hohlkugeln insbesondere aus Beton wurden deshalb bisher
regelmaßg
stehende, doppelwandige Kugel formen benutzt, in deren
freien Zwischenraum der Baustoff eingegeben wurde, um danach in diesem Zwischenraum
auszuhärten. Das aber setzt eine gründliche Mischung des Baustoffes wie beispielsweise
von Zuschlagstofien, Zement und Wasser bei der Herstellung einer Hohlkugel aus herkömmlichem
Beton oder von Kunststoff, Sand und Splitt bei der Herstellung einer Hohlkugel aus
Polyesterbeton voraus, bevor diese Mischung in die Form zur Aushärtung eingegeben
wird.
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Dafür aber sind zusätzliche Diischanlagen notwendig, die einen erheblichen
Kapitaleinsatz- erfordern. Hinzu kommt, daß sich Hohl kugeln nach den bekannten
Verfahren nicht nur sehr dünnwandig ausbilden lassen ohne einen erheblichen Aufwand
für die Vorrichtung, da eine Mindestwandungsstänke innerhalb des gesamten Kugelbereiches
nur unter der Voraussetzung sichergestellt ist, daß die Form einen freien Zwischenraum
aufweist, der eine einwandfreie Verteilung auch eines zähflüssigen oder dickflüssigen
Baustoffes innerhalb der Form gewährleistet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Herstellen von Hohlkugeln zu schaffen, die es erlauben, unter äußerst geringem Arbeits-
und Kapital aufwand unter Fortfall besonderer Mischanlagen auch verhältnismäßig
dünnwandige Hohlkugeln vorzugsweise aus Beton herzustellen.
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Gemäß der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß die Zuschlagstoffe und
das Bindemittel in eine in kardanischen Ringen aufgehängte Kugelform eingegeben
werden, und daß danach die
Ringe um senkrecht zueinander stehende
Achsen gedreht werden, so daß die Kugelform in eine Taumelbewegung versetzt wird
und die Baustoffe gemischt und an die. Wandung der Form geschleudert werden. Durch
eine Drehbewegung der Form um mehrere Drehachsen, die gleichzeitig und fortlaufend
in wechselnder Richtung erfolgt, wird sichergestellt, daß eine gleichmäßige Verteilung
des Baustoffes eintritt. Es hat sich dabei gezeigt, daß zuvor keine Mischung der
einzelnen Bestandteile des Baustoffes zu erfolgen braucht. Die Drehbewegung der
Form kann nämlich zunächst einmal unter verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit
vorgenommen werden, die jedoch noch so groß ist, daß eine vollkommene Mischung der
Bestandteile eintritt. Danach läßt sich in einem zweiten Verfahrensschritt die Drehgeschwindigkeit
erhöhen, wobei wiederum die Bewegungsrichtung fortlaufend wechselt, so daß durch
ein Schleudern der Baustoffteilchen eine gleichmäßige Verteilung derselben innerhalb
der Form eintritt. Diese beiden Arbeitsschritte reichen an sich bereits aus, um
eine Hohlkugel insbesondere aus Beton in vollkommener Gestaltung herzustellen. In
der Praxis zeigt sich aber, daß das Verfahren zeitlich noch abgekürzt werden kann,
wenn die Kugelform nach dem Schleudern zum Zwecke einer glelchmänigen Verteilung
des Baustoffes noch schneller gedreht wird, da durch diesen dritten Verfahrensschritt
eine Verdichtung des Baustoffes erzielt wird, durch welche die Festigkeit des fertigen
Erzeugnisses noch erhöht wird,
Nach dem Schleudern der Kugelform
oder auch nach dem darauf noch folgenden Verdichten des Baustoffes durch erhöhte
Drehgeschwindigkeit läßt sich die Kugelform aus ihrer Aufhängung herauslösen und
zum
Erzeugnisses in eine Wärmekammer verbringen. Die übrigen Bestandteile der Vorrichtung
können während dieser Zeit weiter benutzt werden durch den Einsatz einer weiteren
Hohlkugel als Form.
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Der Vorteil des Verfahrens liegt u.a. auch darin, daß eine Drehbewegung
um eine beliebige Anzahl von Drehachsen vorgenommen werden kann, die jeweils im
rechten Winkel zueinander stehen. Bei Verwendung von drei kardanisch aufgehängten
Ringen ist es also möglich, eine Rotation um drei Achsen gleichzeitig, d.h. eine
Bewegung der Form unter fortlaufendem Wechsel der Bewegungsrichtung innerhalb von
drei Rotationsachsen zu erzielen und damit eine vollkommene Verteilung des Baustoffes
zu erreichen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Durchführung des Verfahrens
ist demgemäß gekennzeichnet durch eine Kugelform, die in der Mitte mehrerer kardanisch
aufgehängter rahmenförmiger Ringe angeordnet ist, die ihrerseits mit einem und zwar
vorzugsweise einem gemeinsamen Antrieb versehen sind, durch den mindestens zwei
Ringe um senkrecht zueinander stehende Achsen zu drehen sind. Die Vorrichtung gemäß
der Erfindung weist dafür einen äußeren, einen mittleren und
einen
inneren Ring auf, deren Drehachsen rechtwinklig zueinander stehen, und die über
Getriebe von einem Motor anzutreiben sind, wobei die Kugelform im inneren Ring liegt
und mit diesem lösbar und zwar durch herkömmliche Klemmittel verbunden ist, so daß
sie nach einem Schleudern der Vorrichtung entnommen werden kann und durch eine andere
Form ersetzt werden kann. Von großem Nutzen ist hierbei, daß Formen verschiedener
Größe verwendet werden können, so daß Hohlkugeln unterschiedlichstem Durchmessers
und auch von verschiedener Form mittels ein und derselben Vorrichtung herzustellen
sind.
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Selbst wenn die Vorrichtung mit drei Ringen - nachstehend auch Rahmen
- versehen ist, so braucht nicht unbedingt in jedem Fall eine Taumelbewegung hervorgerufen
zu werden, die sich nach drei Rotationsachsen richtet. Gemäß einer Ausgestaltung
der Erfindung ist vielmehr vorgesehen, daß die drei Rahmen auch durch Blockiermittel
gegen eine Relativbewegung zu sperren sind, wobei die Antriebsmittel zwischen zwei
gegeneinander gesperrte Ringe zu unterbrechen sind,. damit diese zwei Ringe gemeinsame
Bewegung vollführen und gemeinsam sich zu dem dritten, nicht gesperrten Ring bewegen.
Hierdurch läßt sich das Ausmaß von Beschleunigungen der Kugelform während ihrer
Taumelbwegung vermindern.
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Hinsichtlich der Gestaltung der Antriebsmittel ist es grundsätzlich
von Vorteil, wenn die einzelnen Ringe oder Rahmen
um ihre jeweiligen
verschiedenen Drehachsen über einen gemeinsamen Antriebsmotor gedreht werden. Dies
ist beispielsweise dadurch möglich, daß als Antriebsmittel bzw. als Verbindunmittel
zwischen den einzelnen Ringen Gelenkwellen mit Zahnrädern vorgesehen werden. Stattdessen
können aber auch beispielsweise endlose Bänder oder Ketten oder dergl.
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für den Antrieb eines Ringes über'den anderen angeordnet sein.
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Da die Antriebsmittel eines Ringes unterbrochen sein sollten, wenn
dieser gegenüber dem nächsten Ring in seiner Bewegung gesperrt sein soll, bzw. mit
diesem nächsten Ring gemeinsam drehen soll, ist es weiterhin von Vorteil, wenn die
Antriebsmittel mit Kupplungen versenen sind, durch welche die Antriebsmittel zu
unterbrechen sind, wenn zwei Ringe miteinander gegen eine Relativbewegung gesperrt
werden. Außerdem können die Antriebsmittel Kraftbegrenzer wie beispielsweise Abscherstifte
aufweisen, durch die eine Uberbelastung der Gelenkwellen und ein Bruch derselben
verhindert wird. Darüber hinaus können an den Ringen Massenausgleichgewichte angeordnet
sein, die das Auftreten unerwünschter Schwingungen verhindern. Das Arbeiten mit
derartigen Vorrichtungen läßt sich weiterhin zeitlich dadurch verkürzen, daß die
Antriebsmittel mit Bremsen versehen sind, die vorzugsweise gemeinsam zu betätigen
sind, d.h. daß durch Betätigung eines Bremshebels die Drehachsen aller rotierenden
Ringe in dem jeweils erforderlichen Ausmaß gleichzeitig abgebremst werden.
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Die Kugelform selber sollte vorteilhafterweise aus zwei lösbar miteinander
verbundenen Kugelhalbschalen bestehen, die es erlauben, nach Fertigstellung einer
Hohlkugel diese schnell ausschalen zu können.
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Von den Kugelhalbschalen sollte zumindest eine Halbschale eine Abflachung
aufweisen, die es erlaubt, nach dem Herausnehmen der Form aus der Vorrichtung die
Form auf dem Boden oder beispielsweise einem Transportband standsicher abzusetzen,
so daß sie sich bei einer nachträglichen Aushärtung des Baustoffes in ihrer Lage
nicht verändert.
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Wird die Kugelform benutzt beispielsweise für die Herstellung von
Öltanks aus Beton, welche mit einer Einstiegöffnung versehen sein müssen, so ist
es zweckmäßig, wenn auch die zweite Kugelhalbschale mit einer Abflachung versehen
ist, durch die zwangsläufig eine Abflachung des herzustellenden Erzeugnisses bzw.
an der fertigen Hohlkugel hervorgerufen wird, welche danach geeignet ist für die
Anordnung einer Einstiegsöffnung.
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In diesem Sinne wurde es auch für nützlich erkannt, wenn die eine
Kugelhalbschale auf ihrer Innenseite einen konischen Stahlring trägt, durch den
bei Verwendung von Beton für die Herstellung einer Hohlkugel, die als Heizölbehälter
benutzt werden soll, ein in dem Stahlring liegender Deckel geschaffen wird, der
nach dem Ausformen der Hohlkugel aus dieser herauszuheben
ist,
um ebe Einstiegsöffnung zu schaffen. Der dafür zuvor benutzte Stahlring kann danach
beispielsweise durch eine Gummimanschette ausgetauscht werden, mit der eine Abdichtung
erzielt werden soll.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen somit allyaemein in
der hohen zu-erzielenden Arbeitsgeschwindigeit bei der Herstellung von Hohlkugeln
aus einem einzigen Stüc]c, wobei diese äußerst dünnwandig sein können infolge einer
besonders hohen Verdichtung lurch hohe ArbeitsgeschwindigReiten, und in dem Umstand,
daß für die Herstellung der Hohlkugeln das Mischen und Schleudern in einem Arbeitsablauf
unter Verwendung ein und derselben Vorrichtung, d.h. unter Fortfall besonderer Mischanlagen
durchzuführen ist. Hinzu kommt die Möglichkeit der Verwendung auswechselbarer Formen
für ein und dieselbe Misch- und Schleudervorrichtung und damit die Herstellung verschieden
großer Hohlkugeln. Schließlich ist es von großem Nutzen, daß die Vorrichtung ohne
weiteres transportabel ist und demzufolge jeweils am Ort ihres Bedarfs aufgestellt
und benutzt werden kann, das regelmäßig nicht möglich ist, wenn zusätzliche Mischanlagen
er-orderlich sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung erläutert. In der Zeichnung ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum
Herstellen von Hohlkugeln in der Draufsicht und Fig. 2 die Vorrichtung mit der Form
für die Herstellung der Hohlkugeln im Querschnitt.
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Die in der Zeichnung wiedergegeb-ene Misch- und Schleudervorrichtung
zum Herstellen von Hohlkugeln besitzt drei konzentrisch angeordnete Ringe 1, 2 und
3. Der äußere Ring 1 ist mittels zweier Tragzapfen 4 und 4' in zwei Lagerböcken
5 und 5' drehbar gelagert. Der mittlere Ring 2 ist mittels zweier Tragzapfen 6 und
6' drehbar in dem äußeren Ring 1 gelagert, wobei zu beachten ist, daß diese Tragzapfen
6 und 6' senkrecht stehen zu den Tragzapfen 4 und 4' des äußeren Ringes 1. Der innere
Ring 3 ist mittels zweier Tragzapfen 7 und 7' drehbar in dem mittleren Ring 2 gelagert,
r wobei wiederum diese ragzapfen 7 und 7' senkrecht stehen zu den Drehachsen des
mittleren Ringes 2.
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Konzentrisch innerhalb des mittleren Ringes 3 ist eine Kugelform 15
lösbar unter Verwendung herkömmlicher Klemmittel angeordnet, die aus zwei Halbkugel
schalen besteht. Beide Halbkugel schalen sind in ihrem äußeren Mittelabschnitt konisch
erweitert und in diesem Bereich mit einer Abflachung 16 bzw.
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16' versehen. Unterhalb der oberen Abflachung 16 trägt die obere Halbkugel
schale 15 einen konisch ausgerichteten Stahlring 20, welcher der Herstellung eines
Deckels 21 dient, durch den
die Hohlkugel nach ihrer Fertigung
bestiegen werden kann, um beispielsweise als Heizölbehälter benutzt werden zu können.
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Die untere Abflachung 16' dient dazu, die Kugelform zum Zwecke der
Aushärtung des gemischten und geschleuderten Baustoffes und danach die fertiggestellte
Hohlkugel standsicher absetzen zu können auf dem Boden.
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Für den Antrieb der Kugelform 15 ist ein Elektromotor 9 vorgesehen,
der über einen Treibriemen 8 eine Riemenscheibe 22 antreibt, die auf dem freien
Ende des Tragzapfens 4 sitzt.
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Beim Umlauf des äußeren Ringes 1 um die Achsen der Lagerzapfen 4 und
4' werden zwei Gelenkwellen 10 und 10 mitgenommen, die an der Außenseite des Ringes
1 drehbeweglich gelagert sind und durch eine Kupplung 14 miteinander verbunden sind.
Dabei läuft das Kegelrad am Ende der Gelenkwelle 10 auf dem feststehenden Kegelrad
11 an der Innenseite des Lagerbockes 5 ab und wird in Rotation versetzt Diese Drehbewegung
der Gelenkwellen 10 bzw. 10' wird übertragen auf ein weiteres Kegelrad 11' an der
Außenseite des Tragzapfens 6 des mittleren Ringes 2, so daß dieser ebenfalls in
Rotation versetzt wird. Diese Rotation erfolgt um die Achsen der beiden Tragzapfen
6 und 6'.
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Dabei werden die beiden mittleren Gelenkwellen 12 und 12' mit genommen,
die ihrerseits wiederum die Tragzapfen 7 und 7' in Rotation und damit auch den Innenring
3 versetzen. Dies erfolgt durch den Eingriff der Gelenkwelle 12' mit dem Kegelrad
13
auf dem Tragzapfen 60 Es ist erkennbar, daß damit die Kugelform
15 um drei in ihrer Richtung fortlaufend sich ändernde Achsen bewegt wird und in
eine taumenlnde Schleuderbewegung versetzt wird, die sich auf das Mischgut in der
Form 15 überträgt, so daß dieses bei geringer Arbeitsgeschwindig1eit zunächst vollständig
gemischt wird und bei höherer Arbeitsgeschwindigkeit unter gleich--naßiger Verteilung
an die Innenwandung der Kugelform 15 geschleudert wird und bei noch höherer Arbeitsgeschwindig]-eit
stark verdichtet wird.
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Der Figur 1 ist weiterhin zu entnehmen, daß einfache z.B.
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schellenförmige Blockiermittel vorgesehen werden können, durch welche
die Bewegung des Innenringes 3 zum Nittelring 2 bei Verwendung des Sperrmittels
17 zu blockieren ist und eine Relativbewegung des mittleren Ringes 2 zu dem äußeren
Ring 1 durch Verwendung des Sperrmittels 18 zu verhindern ist. Wird eines solcher
Sperrmittel angewandt, um starke Beschleunigungen der Kugelform 15 zu vermindern,
so ist es zweckmäßig, eine der beiden Kupplungen 14 zwischen den Gelenkwellenpaaren
10 und 10' bzw. 12 und 12' auszukuppeln, um gleichzeitig auch den Antrieb zwischen
den jeweiligen Ringen zu sparren. Weiterhin ist der Figur 1 die Anordnung von Ausgleichsgewichten
19 an den Außenseiten der Ringe zu entnehllen, durch welche Schwingungserscheinungen
unterbunden werden können.
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Zu der Vorrichtung gehören weiterhin in der Zeichnung nicht dargestellte
Bremsvorrichtungen, die vorzugsweise allen vorbeschriebenen
Tragzapfen
4, 6 und 7 angeordnet sein sollLen und gleichzeitig zu betätigen sein sollten, urn
die Arbeitszeiten noch verkürzen zu können.
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Eine besonders hohe VerdicheunS des Iviischgutes wird- erreicht, wenn
die kugelförmige Schalung unter Vakuum gesetzt wird und das Frischgut unter Vakuum
in der Form geschleudert wird.
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Weiterhin kann es zur Verdichtung beitragen, wenn stattdessen oder
zusätzlich in die Form eine Kugel beispielsweise aus Gummi mit eingelegt wird, durch
die das an der Wandung verteilte Mischgut beim Schleudern noch zusätzlich verdichtet
wird.