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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Blocks
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aus körnigem Material = = = Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung eines Blocks, insbesondere aus mit Bindemitteln vermischtem,
körnigem Material, bei welchem das Material in einer, auf einem Vibrator angeordneten
Kokille eingefüllt, mit einem-Gewicht belastet und durch, mittels eines von einem
als doppeltwirkender Schubkolbenantrieb ausgebildeten hydraulischen Schwingantriebs
erzeugte Schwingungen verdichtet wird sowie einen Vibrator zur Durchführung des
Verfahrens.
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Es ist bekannt, Blöcke durch Verdichtung von körnigem Material auf
Vibratoren herzustellen, wobei das körnige Material zusammen mit Bindemitteln in
eine Kokille eingefüllt wird, welche auf dem Schwingtisch eines Vibrators befestigt
ist. Die Verdichtung
erfolgt hierbei durch Schwingbewegungen des
Schwingtisches und durch ein Gewicht, welches auf das in die Kokille eingefüllte
körnige Material gelegt wird. Die Schwingbewegungen des Schwingtisches werden entweder
mechanisch durch an dem auf Federn abgestützten Schwingtisch gelagerte rotierende
Unwuchten oder durch am Schwingtisch befestigte hydraulische, als doppeltwirkende
Schubkolbenantriebe ausgebildete Schwingantriebe erzeugt. Die hydraulischen Schwingantriebe
weisen gegenüber den mechanischen Schwingantrieben den Vorteil auf, dass Frequenz
und Amplitude der Schwingbewegungen des Schwingtisches leicht verändert werden können.
Bei den bekannten Einrichtungen ist es schwierig, die Betriebsbedingungen des Vibrators,
d.h. der aus dem Schwingtisch und dem Schwingantrieb bestehenden Einrichtung, optimal
festzulegen, denn es ist offensichtlich, dass die Geschwindigkeit, mit welcher das
körnige Material verdichtet ist, in erster Linie von der Frequenz und der Amplitude
der an Schwingtisch erzeugten Schwingungen abhängig ist. Angenähert lassen sich
diese berechnen, doch ist zu bedenken, dass die Dämpfungskonstante des körnigen
Materials sich während des Verdichtens ändern kann.
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der
eingangs beschriebenen Art so auszubilden, dass ein optimaler Betrieb während des
gesamten Verdichtungsvorganges möglich ist.
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Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass aus dem
in den beiden Druckräumen des Schubkolbenantriebs gemessenen Betriebsdruck die Druckdifferenz
gebildet und dieser Wert durch ändern der Frequenz und/oder der Amplitude des Schwingantriebs
maximiert wird. Dadurch wird erreicht, dass in einfacher Weise das jeweilige Betriebsoptimum
eingehalten werden kann, so dass die Verdichtunyszeit pro Block ein Minimum wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird gemäss der Erfindung ein Vibrator
mit einer auf einem Schwingtisch angeordneten Kokille eingesetzt, bei welchem auf
der Unterseite des Schwingtischs eine Kolbenstange bzw. ein Zylinder eines doppeltwirkenden
Schubkolbenantriebs des hydraulischen Schwingantriebs mit dem Schwingtisch starr
verbunden ist und der Schwingtisch mit mindestens einer Führungssäule geführt ist.
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Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen
dargestellt und nachfolgend beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Vibrators mit
einem hydraulischen Schwingantrieb, Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des hydraulischen
Schwingantriebs, wobei zur besseren Uebersicht die auf dem Schwingtisch angeordnete
Kokille das Gewicht und der Ständer des Vibrators weggelassen wurden, und Fig. 3
einen Vertikalschnitt durch den Schwingtisch und den Ständer eines hydraulischen
Schwingantriebs nach Fig. 1.
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Der in Fig. 1 dargeste;lte Vibrator umfasst einen Ständer 1, an welchem
ein hydraulischer Schwingantrieb 2 angeordnet ist, einen vom Schwingantrieb 2 angetriebenen
Schwingtisch 3, eine, auf dem Schwingtisch 3 befestigte Kokille 4 und ein in der
Kokille 4 geführtes Gewicht S, welches auf das in der Kokille 4 eingefüllte körnige
Material aufgesetzt wird.
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Der hydraulische Vibrator 2 besteht aus einem doppeltwirkenden Schubkolbenantrieb
7 mit einem, im Ständer 1 gelagerten Zylinder
8, und einem, mit
beidseitiger Kolbenstange 10, 11 versehenen Kolben 9, einem elektrohydraulischen
Signalverstärler (Servovalve) 12, einem Programmgeber 13, einer Druckquelle 14 mit
einer von einem Motor M angetriebenen Hydropumpe 15 und einem Soll/Istwert-Vergleicher
16. Signalleitungen 17, 18, 19 verbinden den Programmgeber mit dem Vergleicher 16,
den Vergleicher 16 mit dem elektrohydraulishen Signalverstärker 12 und mit einem
Weggeber 20. Der Weggeber 20 ist an der Kolbenstange 10 angeordnet und misst den
Hub des Schubkolbenantriebs 7.
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Die Hydropumpe 15 liefert ihr Druckmedium über eine Leitung 21 zum
elektrohydraulischen Signalverstärker 12, von wo es über Druckleitungen 22, 23 den
beiden, durch den Kolben 9 gebildeten Druckräumen 24, 25 des Zylinders 8 gemäss
den vom Programmgeber 13 gelieferten Werten zugeführt wird.
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Von den Leitungen 22, 23 zweigen Druckleitungen 2, 27 ab zu einem
Druckmessgerät 28, welches den Druck in den beiden Druckräumen 24, 25 misst und
gleichzeitig die Druckdifferenz bildet.
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Dieser Wert wird beispielsweise In eIn Wegslgnal umgewandelt, mit
dem über ein Gestänge 29 der Programmgeber 13, bzw. dessen Rechner in dem Sinne
beeinflusst wird, dass die Sollwerte der Amplitude A und der Frequenz F des hydraulischen
Schwingantriebs 2 so beeinflusst wird, dass die Druckdiffenz A p der Drücke in den
beiden Druckräumen 24, 25 ein Maximum wird. Durch den Programmgeber 13 kann auch
die Schwingungsform beeinflusst werden, welche sinus-, rechteck-, dreieck- und sägezahnförmig
sein kann. Gegebenenfalls kann auch die Optimierung der Druckdifferenz der Drücke
in den beiden Druckräumen 24, 25 von Hand durchgeführt werden, wobei es in diesem
Falle zweckmässig ist, die Druckdifferenz auf einem Bildschirm sichtbar zu machen.
Die Bedienungsperson kann dann unter Beobachtung des Bildschirms die Frequenz und
die Amplitude und gegebenenfalls die Schwingungsform des hydraulischen Schwingantriebs
2 einstellen. Unabhängig
davon, ob automatisch, d.h. mittels Programmgeber
13 und Druckdifferenzgeber 28, oder von Hand der hydraulische Schwingantrieb 2 auf
die maximale Druckdifferenz zwischen den Druckräumen 24, 25 eingestellt bzw. während
eines Verdichtungsvorgangs gehalten wird, wird die Verdichtung des körnigen Materials
6 in der Kokille 4 am schnellsten erreicht. Hierbei ist es weniger wichtig, die
Schwingungsform stark zu variieren. Es ist zweckmässig, eine Schwingungsform zu
wählen, die die geringsten Beanspruchungen auf den Vibrator ergeben.
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Die Leitungen 26, 27 können auch an anderer Stelle, z.B. direkt an
den Druckräumen 24, 25 angeschlossen werden.
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Weiter ist es möglich, den Schubkolbenantrieb 7 umgekehrt anzuordnen,
d.h. die Kolbenstange 10, 11 fest im Ständer 1 zu lagern und den Zylinder 8 mit
dem Schwingtisch 3 zu verbinden. In diesem Falle sind die Leitungen 22, 23 über
die Kolbenstange 10, 11 ins Innere des beweglichen Zylinders 8 zu führen und der
Weggeber 20 mit dem Zylinder 8 zu verbinden.
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In Fig. 2 ist eine Variante des hydraulischen Schwingantriebs 2 dargestellt,
Teile, die Teilen in Fig. 1 entsprechen, sind mit der gleichen Bezugsziffer gekennzeichnet.
Der Unterschied gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 besteht darin, dass die Beaufschlagung
der Druckräume 24, 25 des Schubkolbenantriebs 7 nicht über einen elektrohydraulischen
Signalverstärker erfolgt, sondern durch eine regelbare Reversier-Hydropumpe 30,
die durch einen entsprechenden Motor M angetriebern wird und deren Druckseiten über
Leitungen 22', 23' mit den Druckräumen 24, 25 des Schubkolbenantriebs 7 verbunden
sind.
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Der elektrohydraulische Signalverstärker 12 wirkt in diesem Falle
über die Leitungen 22, 23 auf einen hydraulischen Schubkolbenantrieb 7', mit dem
die Hydropumpe 30 entsprechend dem Programm in ihrem Hubvolumen verstellt wird.
Der Schubkolbenantrieb 7' weist ebenfalls einen Weggeber 20' auf, der über
eine
Leitung 19' mit dem Vergleicher 16 verbunden ist.
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Die Anordnung des hydraulischen Schwingantriebs 2 nach Fig. 2 kommt
vor allem für grössere Leistungen in Frage, da der Wirkungsgrad der Hydropumpe 30
für den Antrieb des Schubkolbenantriebs 7 grösser ist als derjenige des elektrohydraulischen
Signalverstärkers 12.
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In Fig. 3 ist der Schwingtisch 3 eines Vibrators dargestellt, an dem
zentrisch eine Führungssäule 31 befestigt ist. Die Führungssäule 31 ist in einem
Führungszylinder 32 längsbeweglich geführt und mittels einer Keil-Nut-Verbindung
33, 34 am Drehen verhindert. Der Führungszylinder 32 ist mittels Schrauben 35 am
Ständer 1 befestigt, welcher seinerseits mittels Schrauben 36 auf einem im Boden
37 eingelassenen Fundament 38 befestigt ist.
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Der Ständer 1 weist einen Trägerflansch 39 auf, an dem der Schubkolbenantrieb
7 mit dem elektrohydraulischen Signalverstärker 12 befestigt ist. Die Kolbenstange
11 ragt durch den Trägerflansch 39 und ist mittels zweier aufgeschraubter Flanschen
40, 41 und den Schrauben 42 am unteren Ende der Führungssäule 31 befestigt. Die
Verbindung der Kolbenstange 11 mit der Führungssäule 31 ist hochbeansprucht, weshalb
die beiden Flanschen 40, 41 gegeneinander verspannt werden und die Befestigung an
der Führungssäule 31 mittels hochbeanspruchbarer Dehnschrauben 42 erfolgt. Auf der
Unterseite des Tisches 3 ist eine Abdeckung 43 vorgesehen, welche den im Betrieb
entstehenden Spalt zwischen dem Tisch 3 und dem Führungszylinder 32 abdeckt. Auf
dem Tisch 3 sind Befestigungsnuten 44 für die Befestigung der nicht dargestellten
Kokille 4 angeordnet.