DE4140093A1 - Verfahren zur herstellung von lehmsteinen mit beimischung von organischem material, insbesondere stroh, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Leichtlehmsteinen unter Verwendung von organischem Material, insbesondere Stroh, sowie einer Vorrichtung, die sich u. a. zur Durchführung dieses Verfahrens eignet.

Die überwiegende Zahl der Gebäude wird durch Ver­ mauern von Ziegeln erstellt. Zur deren Herstellung wird zunächst der Ziegelrohling mit einer Strang­ presse erzeugt und anschließend einem Brennvorgang unterzogen. Anschließend werden die Ziegel vermau­ ert.

Schon seit alters her ist es bekannt, Wände in Strohlehmbauweise aufzubauen. Hierbei wird zunächst der Lehm unter Zugabe von Wasser zu einer Lehm­ schlämme aufbereitet und die Lehmschlämme über aus­ gebreitetes Stroh gegossen und Stroh und Schlämme gemischt. Anschließend ist ein mehrtägiges Mauken erforderlich, d. h. Stroh und Schlämme ruhen als Ge­ misch und wirken aufeinander ein, um eine innige Verbindung und Anhaftung der Schlämme an der ur­ sprünglich mit Wachs versehenen Oberfläche des Strohes zu erreichen. Anschließend wird in das be­ reits hergestellte und die Abmessungen der zu er­ stellenden Mauer bestimmende Gefach das durch Mau­ ken erhaltene Gemisch im nassen Zustand einge­ stampft. Nach dem Austrocknen wird die Schalung entfernt und das Mauerwerk ist fertiggestellt. Der Vorteil der Strohlehmbauweise besteht in der völli­ gen Ungiftigkeit des Materials und in der Schaffung eines optimalen Raumklimas, der der Ziegelbauweise im geringen Aufwand bei der Erstellung des Mauer­ werk.

Um die Vorteile beider Bauweisen miteinander zu vereinen, werden in jüngster Zeit Lehmsteine herge­ stellt, die nach Art von Ziegeln verarbeitet werden können. Entsprechend der DIN-Norm bestehen Lehm­ steine aus getrocknetem und nicht gebranntem Lehm mit Zusatz von Stroh, wobei u. a. als weitere Zu­ schlagstoffe Holz in Form von Spänen, Schnitzeln, Sägemehl oder dgl. beigefügt sein kann.

Entsprechend der Norm handelt es sich immer um einen Vollstein, d. h. um einen Stein ohne Löcher oder Öffnung. Entsprechend der jeweiligen Dichte, die durch den Volumenanteil des Strohes variiert wird, unterschiedet man Leichtlehmsteine, Stroh­ lehmsteine und Massivlehmsteine.

Größte Schwierigkeiten ergeben sich bei der Her­ stellung aus der Tatsache, daß ein Gemisch von der aus durch Vermischen von Lehm mit Wasser entstehen­ den Schlämme mit Stroh auch nach dem Verpressen die Neigung besitzt, seine durch den Preßvorgang er­ zeugte Form nicht beizubehalten, sondern unter Ein­ wirkung des Strohes das Volumen zu vergrößern. Nach dem Verpressen geht der Strohlehmstein "auf". Die­ ses Problem ist umso angeprägter, je höher der An­ teil des Strohes am gesamten Stein ist und mithin am stärksten ausgeprägt bei Leichtlehmsteinen.

Die von der Herstellung der Ziegel bekannten Strangpressen sind zur Herstellung derartiger Lehm­ steine völlig ungeeignet, da der Strohanteil zu ei­ nem Verstopfen und Zusetzen der Presse führen wird. Des weiteren hat es bereits Versuche gegeben, in einer Form mit mehreren Lehmsteinen das aus Gemisch und Stroh bestehende Ausgangsmaterial einzufüllen und unter Zuhilfenahme eines von oben in jedes Ge­ fach der Form eingreifenden Preßlufthammers die Verdichtung vorzunehmen. Aufgrund des hohen Stroh­ anteiles ist das Restvolumen nach dem Verpressen maximal ein Drittel des Ausgangsvolumens, so daß die Form immer wieder nachgefüllt werden muß, um die gewünschte Steinhöhe zu erhalten. Die nachtei­ lige Folge ist, daß sich innerhalb jedes Steines eine durch die Häufigkeit des Nachfüllens bestimmte Anzahl an Schichten ausbildet, die zu unterschied­ lichen Dichteverteilungen innerhalb des Steines, zum Verlust an Homogenität und zum frühzeitigen Auseinanderbrechen führen. Aufgrund der großen Vo­ lumenreduzierung ist die Verwendung entsprechend hoher, die Herstellung eines Steines in einem ein­ zigen Preßvorgang erlaubender Formen aus geometri­ schen Gründen unmöglich, da dann der Bodenbereich der Form durch das Preßwerkzeug nicht mehr ohne weiteres zugänglich ist.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Her­ stellung von Lehmsteinen aus Stroh oder dgl., ins­ besondere von Leichtlehmsteinen, d. h. solchen mit einem hohen Strohanteil zur Aufgabe gemacht.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch

• a) Stroh und Lehm werden mit Wasser vermischt, wobei die Wasserzugabe wesentlich unter der bei der Herstellung einer Lehmschlämme liegt.
• b) Das Gemisch wird in kleine Partikel (Pellets) zerkleinert.
• c) Die Oberfläche wird mit Wasser befeuchtet.
• d) Das auf diese Weise gewonnene Preßgut wird in die Form eingefüllt.
• e) In einer einzigen durchgehenden Bewegung des Stempels wird das Preßgut auf die endgültige Größe des Lehmsteines zusammengepreßt.
• f) Entnahme aus der Form.
• g) Das Trocknen.

Einer der Grundgedanken vorliegender Erfindung be­ steht darin, daß das zu verpressende Material in geeigneter Weise beschaffen, d. h. für den Preßvor­ gang geeignet und entsprechend vorbereitet sein muß.

Der erste Arbeitsschritt besteht darin, Stroh und Lehm unter Beigabe von Wasser zu vermischen, wobei der Anteil des letzteren wesentlich geringer als bei Herstellung einer Schlämme gemäß dem Stande der Technik ist. Der Wasseranteil ist so gering, daß man von einem trockenen Mischen sprechen kann und ein rieselfähiges Gemisch den Mischer verläßt (trockenes Vermischen).

Ein Zwangsmischer üblicher Art kann hierfür einge­ setzt werden.

Ohne Wartezeit wird anschließend das Gemisch einem Wirbler zugeführt, der kleine und etwa gleichmäßige und schüttfähige Partikel, sogenannte Pellets, her­ stellt. Nunmehr wird dem aus Pellets bestehenden Preßgut Wasser zugeführt und das Gemisch, das im Hinblick auf seinen Wassergehalt aber nach wie vor wesentlich unter dem einer Schlämme liegt, in die Form eingefüllt. Anschließend wird mit Hilfe einer Presse in einer einzigen und durchgehenden Preßbe­ wegung das Ausgangsmaterial zur Endgröße des Stei­ nes verpreßt. Die Preßkraft muß hierbei in einer solchen Richtung auf den Stein wirken, daß der Kraftvektor im vermauerten Zustand des Steines in vertikale Richtung weist. Anschließend wird der Stein aus der Form genommen und in an sich üblicher Weise an der Luft oder in einem Trockenraum ge­ trocknet.

Für das Gelingen des erfindungsgemäßen Herstel­ lungsverfahrens ist insbesondere im Hinblick auf den bisherigen Stand der Technik auffolgendes zu achten: Die Vermengung von Stroh und Lehm erfolgt mit Hilfe eines Zwangsmischers in Gegenwart einer vergleichsweise geringen Menge an Wasser. Die Her­ stellung der Pellets ist zur Gewinnung eines homo­ genen Steines von entscheidender Wichtigkeit. Die anschließende Befeuchtung trägt dazu bei, daß die Pellets während des Preßvorganges miteinander eine intensive Verbindung eingehen können. Ebenfalls zur Erzeugung eines homogenen Steines muß der Preßvor­ gang in einer einzigen Bewegung erfolgen, d. h. das in der Form befindliche Preßgut wird in einer Bewe­ gung vom Ausgangsvolumen auf die Größe des Steines verkleinert.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile sind in mehrerer Hinsicht entscheidend. Durch das Entfallen von Wartezeiten und die Verwendung geringer Wasser­ mengen wird der Einsatz von Pressen möglich und so­ mit die industrielle Herstellung der Lehmsteine. Darüber hinaus erhält man eine im Hinblick auf die Homogenität unübertreffbare Qualität des Steines. Durch Zuführung vergleichsweise geringer Flüssig­ keitsmengen wird die Trockenzeit entsprechend er­ niedrigt. Gleichzeitig bleiben die ökologischen Vorteile wie Umweltneutralität, Ungiftigkeit usw. erhalten. Die Verwendung von Lehmsteinen bietet darüber hinaus entscheidende Vorteile, da nunmehr der Bau einer Lehmwand auf trockenem Wege durch je­ den Maurer möglich ist. Die Nachteile bisherigen Lehmbaues, zu denen Schwundrisse durch Trocknung, Schimmelbildung und hohe Arbeitsintensität bei der Herstellung, sowie die Möglichkeit des Baues nur in den Sommermonaten zählen, entfallen.

Im folgenden wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit deren Hilfe das Verarbeiten der bereits vorbe­ reiteten und aus einem Gemisch von Stroh und Lehm bestehenden Pellets durchführbar ist. Darüber hin­ aus lassen sich unabhängig von oben geschildertem Herstellungsverfahren mit dieser Vorrichtung auch alle anderen Arten von Schüttgütern mit hinreichen­ der Haftfähigkeit zu einem kompakten Klotz verpres­ sen.

Die Vorrichtung besteht aus einer ein oder mehrere Gefache aufweisenden Form, bei der an einer der Stirnseiten des Gefaches innenseitig ein Stempel angeordnet ist, der sich in horizontaler Bewegung auf die gegenüberliegende Stirnseite zu bewegt, dessen Bewegungsweg über eine Steuerung einstellbar ist, daß die dem Stempel gegenüberliegende Stirn­ seite öffenbar ist und die Form an ihrer Oberseite mit einem verschließbaren Deckel versehen ist.

Die das Preßgut aufnehmende und aus einem oder meh­ reren Gefachen bestehende Form ist nach oben zu offen und kann problemlos, d. h. weitgehend selbst­ tätig unter Nutzung der Schwerkraft gefüllt werden. Durch anschließendes Aufbringen und Fixieren des Deckels erhält man eine geschlossene Form.

Dann wird der Stempel, ausgehend von der einen Stirnseite und beidenends an den Seiten anliegend in horizontaler Richtung bewegt, so daß das Preßgut zu der dem Stempel gegenüber liegende Stirnfläche gelangt und das zur Verfügung stehende Volumen be­ grenzt. Das Schüttgut erfährt eine Kompression, die im Endpunkt der Stempelbewegung den Lehmstein er­ gibt. Der Weg des Stempels ist von außen einstell- und veränderbar und somit an die jeweiligen Ver­ hältnisse, d. h. an das jeweilige Schüttgut anpaß­ bar. Der Umkehrpunkt des Stempels bestimmt die ma­ ximale Kompression des Preßgutes. Mit Beendigung des Preßvorganges führt der Stempel eine geringfü­ gige Bewegung in Richtung auf seine Ausgangsposi­ tion durch, dann wird die dem Stempel gegenüberlie­ gende Stirnseite der Form geöffnet und der Stein wird durch erneutes Betätigen des Stempels in der ursprünglichen, auf ein Verpressen abzielenden Richtung aus der Form ausgeworfen. Anschließend verbleibt nur noch das Trocknen in an sich bekann­ ter Weise. Die Vorrichtung kann eine Form mit einem oder mehreren Gefachen, denen jeweils ein Stempel zugeordnet ist, aufweisen. Im Hinblick auf die Mög­ lichkeit der gleichzeitigen Füllung wird man die Stempelbewegung synchron vornehmen.

Im Rahmen der Erfindung steht grundsätzlich frei, auf welche Art und Weise der Deckel an der Vorrich­ tung befestigt ist. Es besteht die Möglichkeit der Befestigung über Scharniere an der Randseite der Form. Der Nachteil besteht darin, daß für das Auf­ klappen oberhalb der Form ein hinreichender Raum zur Verfügung stehen muß, der die Anbringung eines Fülltrichters verbietet. Zwar gibt es noch andere Möglichkeiten, z. B. die Beschickung mit Hilfe eines Förderbandes, die jedoch zusätzlichen Aufwand be­ deutet. Aus diesem Grunde bevorzugt ist, den Deckel auf der Oberseite verschiebbar anzuordnen, d. h. vor dem Befüllen in horizontaler Richtung den Deckel abzuziehen. Diese Lösung erlaubt die Verwendung ei­ nes oberhalb der Form anzubringenden Fülltrichters.

Die dem Stempel gegenüber liegende Stirnseite, über die das Auswerfen des Lehmsteines erfolgt, wird be­ vorzugt dadurch verwirklicht, daß die Stirnfläche seitlich in Schienen geführt und in vertikaler Richtung bewegbar ist. Die Stirnfläche wird entlang der Schiene bewegt und gibt die zum Auswerfen des Steines erforderliche Öffnung frei. Nach dem Aus­ werfen wird über ein beispielsweise als Zylinder ausgebildetes Betätigungsorgan die Stirnseite für den nächsten Arbeitstakt verschlossen.

Schließlich ist noch vorgesehen, die Form bzw. de­ ren Gefache und folglich auch die der jeweiligen Größe zugeordneten Stempel auswechselbar zu machen. Diese Ausführungsform erlaubt die Erstellung von Lehmsteinen in unterschiedlichen Abmessungen und Grundflächen durch Auswechseln von Form und Stem­ pel. Die Höhe des Steines wird über den Bewegungs­ weg des Stempels eingestellt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert wird. Sie zeigt in perspektivischer Darstel­ lung eine Vorrichtung zum Verpressen von Lehmstei­ nen.

Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Form (1), die über eine Zwischenwand (2) in zwei etwa gleich große Gefache (3) unterteilt ist. Die Form (1) ist über die Beine (4) in horizontaler Ausrich­ tung am Boden abgestützt.

An der linken Stirnseite (5) jedes Gefaches (3) be­ findet sich jeweils ein Stempel (6), die gemeinsam über ein Gestänge (7) mit dem der Betätigung die­ nenden hydraulischen Zylinder (8) verbunden sind. Durch diese Anordnung wird die Möglichkeit der ho­ rizontalen Verschiebung der beiden Stempel (6) in synchroner Weise in horizontaler Richtung parallel zur Zwischenwand (2) auf die gegenüberliegende Stirnseite (9) zu möglich.

Die Form (1) wird über einen aufklappbaren Deckel (10) verschlossen.

Die rechte Stirnseite (9), auf die die Bewegung des Stempels (6) zu erfolgt, ist an ihren Schmalseiten vertikal geführt und läßt sich über ein Betäti­ gungsorgan (11) in vertikaler Richtung verschieben.

Die Wirkungsweise ist wie folgt:

Zunächst wird der Deckel (10) geöffnet und von oben her bei zurückgefahrenem Stempel (6), die sich dem­ nach im Bereich der linken Stirnseite (5) befinden, mit dem Preßgut gefüllt und anschließend die Form (1) über den Deckel (10) verschlossen. Bei dem nun beginnenden Preßvorgang bewegen sich die Stempel (6) auf die rechte Stirnseite (9) zu und zwar so­ weit, bis ein Lehmstein ausreichender Dichte ent­ steht. Dann fahren die Stempel (6) etwas zurück, so daß die Stirnseite (9) entlastet wird und in verti­ kaler Richtung mit Hilfe des Betätigungsorganes (11) nach unten verschoben werden kann. Durch er­ neutes Betätigen der Stempel (6) können die Steine, die noch einem Trocknungsvorgang zu unterziehen sind, ausgeworfen werden.

Anschließend fahren die Stempel (6) in ihre im Be­ reich der Stirnseite (5) befindliche Ausgangsposi­ tion zurück, die rechte Stirnseite (9) wird zum Schließen der Gefache (3) nach oben geformt und der Deckel (10) zum erneuten Füllen der Form (1) geöff­ net. Damit beginnt der nächste Arbeitstakt.

Im Ergebnis erhält man eine Vorrichtung, die sich in besonderer Weise zur Herstellung von Rohlingen für Leichtlehmsteine eignet.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Leichtlehmsteinen unter Verwendung von organischem Material, insbe­ sondere Stroh, mit folgenden in chronologischer Folge geordneten Schritten:

• a) Stroh und Lehm werden mit Wasser vermischt, wobei die Wasserzugabe wesentlich unter der bei der Herstellung einer Lehmschlämme liegt.
• b) Das Gemisch wird in kleine Partikel (Pellets) zerkleinert.
• c) Die Oberfläche wird mit Wasser befeuchtet.
• d) Das auf diese Weise gewonnene Preßgut wird in die Form eingefüllt.
• e) In einer einzigen durchgehenden Bewegung des Stils wird das Preßgut auf die endgültige Größe des Lehmsteines zusammengepreßt.
• f) Entnahme aus der Form.
• g) Das Trocknen.

2. Vorrichtung zum Verpressen schüttfähiger, jedoch miteinander unter Druck verklebbarer Partikel mit einer der Aufnahme des Schüttgutes dienenden Form, die aus einem oder mehreren Gefachen besteht, da­ durch gekennzeichnet, daß an einer der Stirnseiten (5) des Gefaches (3) innenseitig ein Stempel (6) angeordnet ist, der sich in horizontaler Bewegung auf die gegenüberliegende Stirnseite (9) zu bewegt, dessen Bewegungsweg über eine Steuerung einstellbar ist, daß die dem Stempel (6) gegenüberliegende Stirn­ seite (9) öffenbar ist und die Form (1) an ihrer Oberseite mit einem ver­ schließbaren Deckel (10) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Deckel (10) über Scharniere an der Stirnseite öffenbar ist oder in horizontaler Richtung in der Form verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ zeichnet, daß die Stirnfläche (9) an ihren Schmalseiten in Schienen geführt und über einen An­ trieb vertikal verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, durch einen oberhalb des Deckels (10) angeordneten Fülltrichter.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, durch Auswechselbarkeit von Stempel (6) und/oder Form (1) und/oder Gefache (3).