DE69821378T2

DE69821378T2 - Maschine zur herstellung von aus erde geformten blöcken

Info

Publication number: DE69821378T2
Application number: DE69821378T
Authority: DE
Inventors: Oscar Proni
Original assignee: EARTH BLOCK INTERNAT CORP; EARTH-BLOCK INTERNATIONAL CORP MIAMI
Current assignee: EARTH BLOCK INTERNAT CORP; EARTH-BLOCK INTERNATIONAL CORP MIAMI
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: ES2213895T3; CN1089664C; EP1023148A1; PT1023148E; BR9808841A; IL131604A; WO1998040193A1; EP1023148B1; DE69821378D1; AU6453198A; US5851567A; JP2001514590A; ATE258487T1; DK1023148T3; CN1250404A; EP1023148A4; TW376357B; IL131604A0

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur Herstellung von aus Erde geformten Blöcken mit einander gegenüberliegenden Verdichtungskammern, die jeweils ein hin- und hergehendes Verdichtungselement aufnehmen zur Herstellung fester Baublöcke durch die Verdichtung von Erde. Die Verdichtungselemente werden hin- und hergeführt durch einen hydraulisch betätigten Hebelmechanismus, der an die Verdichtungselemente angeschlossen ist zur Erzeugung einer sehr hohen Verdichtungskraft beim Einsatz eines relativ niedrigen hydraulischen Drucks. Eine Verdichtungskammer umfaßt einen vertikal beabstandeten und ausgerichteten Einlaß und einen Auslaß, welcher mit einer hydraulisch betätigten, zu öffnenden und verschließbaren Platte versehen ist, um die Zufuhr einer Menge an Erde in jede Verdichtungskammer von einem Vorratstrichter zu ermöglichen und das Freisetzen der hergestellten Erdblöcke aus den Verdichtungskammern.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Erdblöcke oder Luftziegelbaublöcke sind beim Bau verschiedener Gebäude seit vielen Jahren eingesetzt worden und stellen nach wie vor ein wichtiges Baumaterial dar. Die ursprüngliche Luftziegelherstellung umfaßte die Positionierung eines Schlammmaterials in einer Form, worauf man dieses trocknen und aushärten ließ über eine längere Zeitdauer. Im Laufe der Jahre sind verschiedene Maschinen bereitgestellt worden zum Verdichten von Erde zu Erdblöcken, die angeordnet werden können als Wände und Fußböden für jede Art von Bauten ohne den Einsatz von Mörtel oder einem anderen Typ eines Bindematerials, um die Blöcke mit einander zu verbinden. Darüber hinaus sind verschiedene Typen von Pressen entwickelt worden zum Verdichten oder Kompaktieren verschiedener Materialien.
Die folgenden amerikanischen Patente beschreiben verschiedene Entwicklungen von Erdblockmaschinen und Pressen für verschiedene Zwecke.
Eine Anzahl von Blockmaschinen sind patentiert und gebaut worden seit den 1930er-Jahren. Einige sind nach wie vor am Markt. Die ersten besaßen eine Mobilität aber sie wiederholten jeweils die Technologien der Zeit: Mischen des Materials mit Wasser und Einbringen desselben in Formen mit Blockgröße. In den meisten Fällen wurden die Blöcke von der Sonne getrocknet (siehe Patente Nr. 1 864 769, 2 224 683 und 3 142 105).
Eine der ersten Maschinen, die eine hydraulische Presse von 100 psi einsetzten., ist in der Patentschrift Nr. 2 265 771 beschrieben. Die Form besteht aus demontierbaren Platten, die es leichter machen, die Maschine zu beladen und zu entladen. Für den gleichen Erfinder wurde eine fortgeschrittene Maschine patentiert zur Herstellung verschieden geformter Blöcke (Patent-Nr. 2 388 679).
Diese Maschinen begannen normale Erde einzusetzen. Die Blockmaschine, die in der Patentschrift Nr. 3 225 409 beschrieben ist und eine Ramme einsetzt, um den Boden zu verdichten, versucht pro Zyklus mehr Blöcke herzustellen. Eine kontinuierliche Zufuhr von Erde wird beschrieben in der Patentschrift Nr. 4 153 404. Die Weiterleitung der Erde wird gesteuert durch Halteplatten, die sich zu einer entsprechenden Zeit öffnen.
Die Blockmaschine, die in der Patentschrift Nr. 4 579 706 beschrieben wird, setzt auch die direkte Kraft einer Ramme ein, um den Boden zu verdichten, welcher durch einen Vorratstrichter zugeführt wird. Um die Produktion zu erhöhen, werden zwei Formen eingesetzt, jeweils eine auf jeder Seite eines Zylinderendes. Die Stange, die aus den Zylinderenden herausragt, steuert das Verdichten der Blöcke einer jeden Form. Die Verdichtung der Erde vollzieht sich aufeinanderfolgend. Alle oben beschriebenen Rammmaschinen setzen die Ramme direkt ein an der zu verdichtenden Erde. Aus diesem Grund ist der hydraulische Druck in den Rammen sehr hoch. Dies führt zu Nachstoßproblemen.
Die vorerwähnten Patente beschreiben verschiedene Typen von Pressen einschließlich der Maschinen zur Herstellung von Erdblöcken oder Luftziegeln mit Rammen, die direkt betätigt werden durch eine Kolbenstange, die auf einen druckbetätigten Zylinder ausgerichtet ist, wobei die Ramme in einer hin- und hergehenden Bewegung von einer Verdichtungskammer oder Form aufgenommen wird. Eine solche direkte Anwendung einer Kraft durch einen druckbetätigten Zylinder erfordert einen extrem hohen Fluiddruck, um eine adäquate Verdichtungs- oder Kompressionskraft an der Ramme zu erhalten. Der vorerwähnte Stand der Technik beschreibt keine Anordnung, bei welcher einander gegenüberliegende Rammen betätigt werden über einen fluiddruckbetätigten Hebelmechanismus, welcher eine einheitliche, krafterhöhende Beziehung besitzt mit den Rammen und einer Anordnung, die eine hydraulisch betätigte Kraft an den Hebelmechanismus anlegt.
In der US-PS 3 517 411 wird eine Maschine beschrieben zur Herstellung verdichteter Abriebartikel aus einer losen Mischung aus Split und Bindematerial, welches verdichtet wird unter einem hohen Druck in vertikale Formen oder Farbstoffe.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine energieeinsparende mobile Maschine, die eine hohe Volumenproduktion von verdichteter Erde in Blöcke gestattet, die es ermöglichen Häuser zu bauen, die man sich wirklich erlauben kann. Die vorliegende Erfindung spart durch die Herstellung der Blöcke vor Ort nicht nur Energie beim Herstellungsverfahren, sondern bei der gesamten Verwendung der Blöcke. Die vorliegende Erfindung eliminiert die Notwendigkeit eines Fabrikaufbaues, der LkW-Beladung mit den Blöcken, den Transport zur Baustelle und das Entladen der Blöcke, wobei all dies in starkem Maße zur Einsparung von Energie beiträgt. Mittels der vorliegenden Erfindung werden Blöcke hergestellt, die keinen Mörtel oder einen anderen Typ eines Binders benötigen, um die Blöcke miteinander zu verbinden. Die vorliegende Erfindung spricht das Erfordernis eines weltweiten kostengünstigen Hausbaues, Militärlager und anderen kostengünstigen Bauten an. Die vorliegende Erfindung benötigt weniger Energie zur Herstellung der Produkte als jede andere Form von Blocktechnologie und stellt den raschesten und kostengünstigsten Typ eines Baues dar. Baumaterialien wie Holz, die in Entwicklungsländern einen Kahlschlag erfordern, beeinflussen die Umgebung nachteilig und erfordern große Mengen von Energie für die Wiederaufforstung. Durch die vorliegende Erfindung werden Blöcke hergestellt mit einer möglichen Lebensdauer, die allen bestehenden Baumaterialien gleich kommt oder diese überschreitet, wobei sie darüber hinaus noch zu 100% in Kreislauf führbar sind und einen geringeren Einfluß auf die Umgebung haben als andere Baumaterialien, die aus Erde gewonnen werden. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale, wie sie in den beigefügten Ansprüchen identifiziert sind.
Ein Vorteil dieser Erdblockmaschine gegenüber anderen Erdverdichtungsmaschinen die am Markt sind, liegt in der Fähigkeit, eine hohe Verdichtung zu erzielen mit einem geringen hydraulischen Druck. Die gegenwärtig verfügbaren Maschinen erfordern einen hydraulischen Druck von 27,6 bis 34,5 MPa (4000–5000 psi), um ihre Rammsysteme anzutreiben, wodurch dauernde Störungen innerhalb des hydraulischen Mechanismus verursacht werden. Im Gegensatz hierzu arbeitet das hydraulische System gemäß der vorliegenden Erfindung bei 5,2 MPa (750 psi). Dieser niedrige hydraulische Druck treibt wiederum ein Hebelrammsystem an, welches die Blöcke verdichtet mit etwa 20,7 MPa (3000 psi). Das Hebelrammsystem steht im Gegensatz zu den direkten hydraulischen Krafteinsätzen, die durch die gegenwärtigen Maschinen eingesetzt wird, um das Rammsystem anzutreiben. Die vorliegende Erfindung wird durch den Einsatz des Hebelsystems nicht belastet durch den dauernden Druck, der bei anderen Blockmaschinen auftritt, die ein direktes hydraulisches Rammen einsetzen. Die gegenwärtig am Markt befindlichen Blockmaschinen erzeugen zwischen 300 bis 400 Blöcke pro Stunde mit einer Bemessung von 300 × 250 × 100 mm (12'' × 10'' × 4''). Gemäß der vorliegenden Erfindung werden 1.200 oder mehr Blöcke pro Stunde mit einer Bemessung von 300 × 250 × 100 mm (12'' × 10'' × 4'') hergestellt unter Erzielung eines Verdichtungswi derstandes, der ebenso hoch oder höher ist als derjenige der herkömmlichen Maschinen.
Der positive Energieeinfluß gemäß der vorliegenden Erfindung ist zweifach. Als erstes erfordert die Herstellung der zu produzierenden Blöcke gemäß der vorliegenden Erfindung eine geringere Energie als gegenwärtige Blockmaschinen. Zum zweiten besitzt die vorliegende Erfindung ein duales Rammsystem, welches die gleiche Energiemenge zum Einsatz bringt wie das einfache Rammsystem anderer Maschinen, während die Herstellung der anderen Maschinen verdreifacht wird, wodurch die Energie zur Herstellung eines Blockes um 66% reduziert wird. Zusätzlich zu diesen zweifach energieeinsparenden Herstellungsverfahren ergeben sich wesentliche Einsparungen aus der Eliminierung des Transportes der Blöcke von der Fabrik zur Baustelle. Viele Gegenden, die geeignet sind für kostengünstige Bauprojekte in großem Rahmen und Gegenden, in welchen Militärlager erforderlich sind, befinden sich in einem großen Abstand von einer Fabrik. Dies macht es oft erforderlich, hohe Volumina von Baumaterialien über hunderte von Kilometern zu transportieren. Die vorliegende Erfindung eliminiert diese Notwendigkeit des Transportes der Blöcke, was zu wesentlichen Energieeinsparungen führt. Eine weitere Energieeinsparung ergibt sich aus den exzeptionellen Isolationsqualitäten, die durch die Erdblöcke bereitgestellt wird.
Luftziegelbaublöcke sind im Hausbau tausende von Jahren eingesetzt worden. In Nord- und Südamerika, Afrika, dem mittleren Osten und anderen Teilen der Welt bilden Luftziegelblöcke nach wie vor ein wichtiges Baumaterial. Die vorliegende Erfindung nimmt das alte Luftziegelverfahren zur Herstellung der Blöcke als Stand der Technik. Die Erfindung eliminiert die Wochen und Monate der Aushärtungszeit, die bei herkömmlichen Luftziegelblöcken erforderlich war. So rasch wie gemäß der Erfindung die Blöcke hergestellt werden, können diese Blöcke als Wände und Böden für jeden Bautyp eingesetzt werden.
Blockherstellungseinrichtungen befinden sich normalerweise an Plätzen, an welchen das Ausgangsmaterial reichlich vorhanden und leicht zu erhalten ist. Die Blöcke werden dann an den Ort des Einsatzes transportiert, wobei es sich in vielen Fällen um hunderte von Kilometern handelt. Die vorliegende Erfindung elimi niert die Kosten des Transports, wodurch riesige Mengen von Kraftstoff eingespart wird, indem die Blöcke am Ort des Einsatzes hergestellt werden. Somit wird jede Baustelle augenblicklich zur Blockfabrik.
Es gibt verschiedene Blockmaschinen am Markt, die die Blöcke am Ort des Einsatzes herstellen. Diese Maschinen besitzen jedoch große Probleme, die verursacht werden durch den konstanten hohen Druck des Fluids, welches in deren hydraulischem System eingesetzt wird. Darüber hinaus ist der Nachstoß, der durch die Freisetzung des hohen Druckes während des Arbeitszyklus verursacht wird, sehr schädlich. Diese nachteiligen Effekte reduzieren die effektive Arbeitszeit der Maschinen um über 60%. Der mittlere Druck, der bei diesen Maschinen zum Einsatz kommt, liegt bei 34,5 MPa (5000 psi). Die Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung setzt einen Druck von lediglich 5,2 MPa (750 psi) ein und verdichtet die Erde bei einem höheren Druck. Dies wird möglich gemacht durch den Einsatz eines mechanischen Hebelsystems, welches durch ein hydraulisches System mit niedrigem Druck angetrieben wird. Die vorliegende Maschine verdichtet Erde bis zu 20,7 MPa (3000 psi) und erreicht damit einen festen Block, der eine bessere Qualität besitzt als die Blöcke, die man mittels des herkömmlichen Verfahrens erhielt.
Dementsprechend liegt ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Erdblockmaschine bereitzustellen, die einander gegenüberliegende Verdichtungskammern oder Formen sowie einander gegenüberliegende Verdichtungselemente oder Rammen einsetzt, die hin und her gehen in bezug auf die Verdichtungskammern, wobei ein hydraulisch betätigter Kraftmechanismus an die Verdichtungselemente angeschlossen ist über ein mechanisches Hebelsystem, welches einen extrem hohen Verdichtungs- oder Kompressionsdruck ermöglicht, die auf die Erde in den Verdichtungskammern ausgeübt wird, während ein reduzierter hydraulischer Druck zum Einsatz kommt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Erdblockmaschine bereitzustellen, welche unter Lösung der vorgenannten Aufgabe einen Hydraulikmechanismus zum Einsatz bringt mit einem Paar einander gegenüberliegender, im wesentlichen aufeinander ausgerichteter hydraulischer Kolben und Zylinderanordnungen, wobei der Kolben einer jeden Anordnung an ein Paar von Hebeln angeschlossen ist, welche die einander gegenüberliegenden Verdichtungselemente in einer hin- und hergehenden Weise bewegen in bezug auf die Verdichtungskammern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Erdblockmaschine bereitzustellen, bei welcher unter Lösung der gestellten Aufgabe jede der Verdichtungskammern eine vertikal beabstandete Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist, wobei die Einlaßöffnung in Verbindung steht mit einem Vorratstrichter für die Erde, die zu einem festen Baublock verdichtet werden soll.
Gemäß noch einem weiteren Ziel der Erfindung wird eine Erdblockmaschine bereitgestellt unter Lösung der gestellten Aufgabe, bei welcher die Einlässe und Auslässe geöffnet bzw. geschlossen werden durch Gleitplatten, welche durch hydraulisch betriebene Kolben- und Zylinderanordnungen betätigt werden, unabhängig von den Kolben- und Zylinderanordnungen für die hin- und hergehende Bewegung der Verdichtungselemente.
Ein weiteres signifikantes Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Erdblockmaschine bereitzustellen, die hydraulisch betrieben wird, um Erde unter einem sehr hohen Druck zu komprimieren bis die Erde zu einem festen Baublock wird, wobei die zu verdichtende Erde zugeführt wird von einem Vorratstrichter in ein Paar einander gegenüberliegender, aufeinander ausgerichteter und im Abstand voneinander angeordneter Verdichtungskammern, die jeweils ein hin- und hergehendes Verdichtungselement aufnehmen, wobei die Verdichtungselemente einander gegenüberliegen und aufeinander ausgerichtet sind und in Verbindung stehen mit einem Paar von Hebeln an ihren proximalen Enden, wobei die Hebel zusammenlaufen und schwenkbar an den Kolben eines jeden Paares einander gegenüberliegender hydraulisch betätigter Kolben- und Zylinderanordnungen angeschlossen sind, derart, daß die Hebel bewegt werden von einer Position in einer spitzen Winkelbeziehung zueinander zu einer Position im wesentlichen aufeinander ausgerichtet, um die Verdichtungselemente in einer hin- und hergehenden Weise zu bewegen, wobei die Schwenkbewegung der Hebel eine verstärkte Kraft auf die Verdichtungselemente überträgt, während diese sich von der spitzwinkli gen zusammenlaufenden Beziehung zu einer im wesentlichen aufeinander ausgerichteten Beziehung bewegen.
Diese und weitere Ziele und Vorteile werden deutlich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung des Aufbaues und Betriebes unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die als Bestandteil der Beschreibung eingeschlossen sind, wobei gleiche Bezugsziffern durchgängig gleiche Teile bezeichnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Vertikalschnitt der Erdblockmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zur Erläuterung der Beziehung der Komponenten der Maschine.
2 ist die Draufsicht auf die Maschine, wobei der Vorratstrichter entfernt ist, zur Erläuterung der Aufbaudetails der Komponenten.
3 ist eine schematische Schnittansicht ähnlich der 1, wobei der Vorratstrichter und die Kolben- und Zylinderanordnungen, die die Hebel betätigen, entfernt sind und sich die Rammen in einer gestreckten Position befinden.
4 ist eine Querschnittsansicht in vergrößertem Maßstab einer Seitenwand der Verdichtungskammer und der Verschlußplatten für den Einlaß und den Auslaß.
5 ist ein Querschnitt in einem vergrößerten Maßstab entlang der Schnittlinie 5-5 unter Erläuterung weiterer Aufbaudetails des hydraulisch betätigten Mechanismus zur Bewegung der Verdichtungselemente und zur Betätigung der Verschlußplatten für den Einlaß und den Auslaß der Verdichtungskammern.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, wird eine spezielle Terminologie zum Zwecke der Klarheit eingesetzt. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die spe zielle Ausführungsform beschränkt sein, wie sie erläutert und durch die ausgewählten Begriffe beschrieben wird. Es leuchtet ein, daß jede spezielle Term alle technischen Äquivalente einschließt, die in einer ähnlichen Weise arbeiten, um einen entsprechenden Zweck zu erfüllen.
Unter Bezugnahme, insbesondere auf die Zeichnungen, umfaßt die Erdblockmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, die allgemein mit der Bezugsziffer 10 identifiziert ist, einen vertikal angeordneten Vorratstrichter 12 zur Aufnahme einer Menge an Erde, die verdichtet werden soll in feste Erdblöcke für den Einsatz als Baumaterialblock für den Bau irgendeines geeigneten Typs eines Gebäudes, eines Hauses oder ähnlichem. Die Erdblockmaschine schließt ein Paar einander gegenüberliegender, horizontal angeordneten, aufeinander ausgerichteter Verdichtungskammern ein, die allgemein mit der Bezugsziffer 14 identifiziert sind, von denen jede ein Verdichtungselement oder eine Ramme, die sich hin- und herbewegt, aufnimmt, welche allgemein mit der Bezugsziffer 16 versehen ist, die hin- und hergeführt wird durch eine hydraulisch betätigte Anordnung, welche allgemein die Bezugsziffer 18 trägt über ein mechanisches Hebelsystem, welches allgemein mit der Bezugsziffer 20 versehen ist und die hydraulisch betriebene Anordnung 18 mit den Verdichtungselementen 16 verbindet.
Der Vorratstrichter 12 umfaßt eine periphere Wandung 22, die vertikal ausgerichtet ist und eine Prallplatte 24 in der Form eines umgekehrten V einschließt, die mit der im wesentlichen rechteckförmigen peripheren Wandung 22 in Verbindung steht, und ein Paar horizontal beabstandeter vertikal angeordneter Erdefreigabebereiche 26 definiert. Jede der Verdichtungskammern 14 umfaßt ein Paar von parallelen Seitenwandungen 28, die vertikal ausgerichtet sind und sich horizontal in beabstandeter Beziehung zueinander erstrecken, entsprechend der Darstellung in 2. Die Seitenwandungen 28 stehen in Verbindung über eine Endwandung 30, senkrecht zu den Seitenwandungen 28 und starr hieran befestigt, entsprechend der Darstellung in den 1–3. Die Oberseite der Verdichtungskammer 14 umfaßt eine Einlaßöffnung 32, während die Unterseite der Verdichtungskammer 14 eine Auslaßöffnung 34 aufweist. Die Öffnungen 32 und 34 sind vertikal aufeinander ausgerichtet, wobei die Einlaßöffnung 32 in Verbindung mit dem Freigabebereich 26 steht zur Zuführung von Erde 36, die verdichtet werden soll in die Ver dichtungskammer 14 hinein, so daß das Verdichtungselement 16 die Erde zu einem festen Block verdichten kann, der freigesetzt wird aus dem Auslaß 34, nachdem er komprimiert worden ist. Die vertikale Ausrichtung des Einlasses und des Auslasses ermöglicht einen Weitertransport der Erde durch die Schwerkraft in die Verdichtungskammer 14 hinein und eine Schwerkraftbeförderung der Blöcke aus dem Auslaß 34 der Verdichtungskammer heraus auf ein Transportband oder einen anderen Aufbau zum Sammeln der Blöcke für deren Verwendung.
Die Oberseite der Verdichtungskammer ist durch eine Gleitplatte 38 verschlossen und der Auslaß 34 ist mittels einer Gleitplatte 40 verschlossen, die horizontal aufgenommen und geführt werden durch Nuten 42 in den Seitenplatten 28, wobei das distale Ende der Platten aufgenommen wird in Nuten 50 in der Endwandung 20, entsprechend der Darstellung in den 2 und 3.
Jedes der Verdichtungselemente 16 umfaßt einen Kolben oder eine Ramme 52, die verschiebbar in der Verdichtungskammer aufgenommen ist zwischen den Seitenplatten 28 und zwischen den Verschlußplatten 38 und 40, entsprechend der Darstellung in den 1–4. Der Kolben 52 ist angeschlossen an eine längliche Stange oder einen Stab 54, welcher sich in Längsrichtung des Aufbaues erstreckt, welcher die Verdichtungskammern 14 definiert und zentral zwischen den Längsrahmenelementen 44, die die Verdichtungskammern 14 verbinden und den Vorratstrichter 12 abstützen. Die Stäbe 54 stehen mit den entsprechenden Kolben 52 über einen Querstift oder einen Bolzen 56 in Verbindung. Das Ende der Stange 54, entfernt von dem Kolben 52, ist mit einem Paar einander gegenüberliegender Laschen oder Klammern 58 versehen, starr verbunden mit den Klammern, die sich vertikal von der Oberseite und der Unterseite der Stange 54 ausgehend erstrecken, entsprechend der Darstellung in 1. Die Klammern 58 sind dem Hebelsystem 20 in einer solchen Weise zugeordnet, daß der Kolben 52 sich hin- und herbewegt auf die Betätigung der hydraulischen Anordnung 18 hin. Das Hebelsystem 20 ist symmetrisch orientiert oberhalb und unterhalb der Längsmitte der Erdblockmaschine in einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung.
Jedes Hebelsystem schließt ein Paar von Hebeln 60 und 62 ein. Jeder der Hebel 60 und 62 besitzt ein gegabeltes Ende 63, welches schwenkbar verbunden ist mit den Klammern oder Laschen 58 über einen Schwenkstift 64. Die Enden der Hebel 60 und 62, entfernt von den Laschen 58, sind in einer übereinander liegenden Beziehung zueinander positioniert und stehen in Verbindung mit einer Kolbenstange 66, die sich von einem hydraulischen Zylinder 68 ausgehend erstreckt, über einen Schwenkstift 70. Die dargestellte Hydraulikanordnung umfaßt ein Paar hydraulisch betätigter Kolben und Zylinder, orientiert quer und im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Verdichtungskammern 14 sowie der Verdichtungselemente 16. Wenn die Kolbenstangen 66 ausgefahren und eingezogen werden, bewegen sich die Hebel 60 und 62 eines jeden Hebelsystems 20 von einer äußeren spitzwinklig zusammenlaufenden Beziehung, entsprechend der Darstellung in 1, in eine im wesentlichen aufeinander ausgerichtete Beziehung, entsprechend der Darstellung in 3, wodurch der Kolben oder die Ramme 52 sich nach außen in Richtung auf die Endwand 30 der Verdichtungskammer 14 bewegt, um die Erde 36 zu verdichten, entsprechend der Darstellung in 1, zu einem festen Erdblock 72, entsprechend der Darstellung in 3.
Jede der Kompressionsstangen oder -schienen 54, die an die Kolben oder Rammen 52 angeschlossen ist, wird an ihrem inneren Ende geführt durch ein Paar einander gegenüberliegender Führungsflächen 74, welche abgestützt von dem Rahmen 44 sind und in Eingriff stehen mit Rollen 76, die an einem Ende einer Achse oder einer Welle 55 gelagert sind, fest verbunden mit der Stange oder Schiene 54. Die Rollen 76 stehen in Anlage mit den Führungsoberflächen 74 zur Führung und Stabilisierung des Endes der Stange 54, entfernt von dem Kolben 52 während dessen Hin- und Herbewegung zwischen den Positionen, wie sie in den 1 und 3 dargestellt sind, um somit die Längsbewegung der Schiene 54 zu stabilisieren und den Kolben 52 in entsprechender Ausrichtung auf die Seitenwände 28 und die Platten 38 und 40 zu halten für die relative Gleitbewegung des Kolbens 52 in der Verdichtungskammer 14.
Die Hydraulikzylinder 68 werden für eine schwenkbare Bewegung von Bolzen 78 gehalten, die sich nach außen hin erstrecken und in Hülsen 80 in einer Seitenrahmenstruktur 46 drehbar gehalten sind, welche sich von dem Rahmen 44 ausgehend erstrecken, wodurch die Kolben- und Zylinderanordnungen leicht schwingen oder leicht schwenken können, wenn die Menge an Erde 36 in einer der Ver dichtungskammern oder -formen 14 größer ist als in der anderen, um es somit möglich zu machen, daß die Erde in den gegenüberliegenden Verdichtungskammern in einer gleichen Weise verdichtet wird, wobei die Kolben- und Zylinderanordnungen die unterschiedlichen Volumina der Erde in den Verdichtungskammern kompensieren können.
Wenn es angestrebt wird, den Abstand des Kolbens 16 in Beziehung zur Endwandung 30 einzustellen, ist ein einstellbarer Anschlag 82 vorgesehen, um die effektive Länge der Ausdehnung der Kolbenstange 66 zu regulieren, wenn die Kolben- und Zylinderanordnung unter Druck gesetzt wird.
Die obere Platte 38 einer jeden Verdichtungskammer 14 ist mit ihrem inneren Ende an eine Kolbenstange 84 angeschlossen. Die Kolbenstangen 84 erstrecken sich in einen hydraulischen Zylinder 86 hinein mit einem Kolben am inneren Ende einer jeden Kolbenstange in einer herkömmlichen Weise, so daß dann, wenn der Zylinder 86 unter Druck gesetzt oder von Druck freigesetzt wird, die Platten sich gleichzeitig nach außen bewegen in die geschlossene Position oder nach innen in die geöffnete Position, indem sie nach innen aufeinander zubewegt werden. In einer gleichen Weise sind die Bodenplatten 40, die den Auslaß 34 verschließen, an Kolbenstangen 88 angeschlossen, die von einem Zylinder 90 aufgenommen werden, wobei die Kolben im Zylinder 90 ausfahren oder zurückgezogen werden, wenn der hydraulische Druck an den Zylinder 90 angelegt oder von diesem abgezogen wird in einer herkömmlichen Weise. Dieser Aufbau macht es möglich, daß die Verschlußplatten 38 und 40 in einer Weise betrieben werden können, daß die oberen Platten 38 geöffnet werden, nachdem die verdichteten Blöcke freigesetzt worden sind und die Bodenplatten 40 verschlossen sind. Hierdurch kann Erde 36 in die Verdichtungskammern eintreten, worauf die oberen Platten 38 verschlossen werden und die Kolben oder Rammen 52 nach außen gedrückt werden, um den Block 72 zu komprimieren und kompaktieren. Nach dem Verdichten werden die Bodenplatten 40 zusammen mit dem Kolben oder der Ramme 52 zurückgezogen, so daß der verdichtete Block 42 durch die Schwerkraft freigesetzt wird auf ein Transportband, um den gefertigten Block in eine Benutzungsposition oder einen Speicher zu transportieren. Die Bodenplatten 40 werden dann geschlossen und die oberen Platten 38 geöffnet, während der Kolben 52 zurückgezogen verbleibt, so daß Erde die Verdichtungskammer durch die Schwerkraft ausfüllen kann, worauf die oberen Platten 38 geschlossen werden und die Kolben 52 ausgefahren und in Richtung auf die Endplatten 30 bewegt werden zur Verdichtung der Blöcke.
In dieser Maschine, die hydraulisch betätigt wird, läßt sich die Erde mit einem sehr hohen Druck komprimieren bis sie zu einem festen Block wird. Die Maschine ist symmetrisch aufgebaut, ausschließlich des Vorratstrichters 12, in bezug auf die gemeinsame Achse der vertikal orientierten Zylinder 68 und um die Längsachse der Verdichtungskammern 14 und den Bewegungsablauf der Verdichtungselemente 16. In 1 befindet sich die Erdblockfertigungsmaschine am Beginn des Zyklus, wobei der Zylinder 86 die Platten 38 zurückzieht und dementsprechend gestattet, daß Erde aus dem Trichter auf die Bodenplatten 40 auffällt, die sich in einer geschlossenen Position befinden. Wenn die Verdichtungskammer oder Form mit Erde gefüllt ist, werden die oberen Platten 38 in ihre geschlossene Position zurückgeführt und die Kolbenstangen 66 werden aufeinander zubewegt, wobei sich die Stifte 70 ebenfalls aufeinander zubewegen. Die Enden der Hebel 60 und 62, die an die Laschen 58 angeschlossen sind, werden voneinander wegbewegt in einer horizontalen Richtung mit den Kolben 52, so daß sie nach außen bewegt werden durch die Kolbenstangen oder Schienen 54. Die Illustration in 3 zeigt die Endposition der Komponenten, wenn die Erde verdichtet ist zu Erdblöcken 72. Nachdem die Erdblöcke verdichtet worden sind, werden die Platten 40 und die Kolben oder Rammen 52 mit geringem Zeitverzug zurückgezogen, und wenn die Platten 40 völlig zurückgezogen sind, fallen die Blöcke auf ein Transportband und werden abtransportiert. Da es insoweit schwierig ist, genau die gleiche Menge an Erde in jede der Verdichtungskammern oder -formen einzufüllen und genau den gleichen hydraulischen Druck auf jeden der vertikalen Zylinder auszuüben, sind die vertikalen Zylinder 68 drehzapfengelagert auf Stiften 78. Dies macht es möglich, daß die Zylinder 68 schwingen können und die Stifte 70 sich in einer horizontalen Krümmung bewegen, um die unterschiedlichen Volumina an Erde in den Verdichtungskammern zu kompensieren, in Abhängigkeit von der Erdmenge. Auch kann in Abhängigkeit von der Qualität der Erde der Abstand des Kolbens 52 und dessen Nähe zur Endplatte 30 der Verdichtungskammer geändert werden durch den Einsatz eines einstellbaren Anschlages 82, der die Stabreaktion der vertikalen hydraulischen Zylinder 68 reguliert.
Wenn die Kolbenstangen 66 der Hydraulikzylinder 68 ihre maximale Streckung erreichen, ist die Position der Hebel 60, 62 nahezu horizontal etwa 5° von der horizontalen Ausrichtung, wie dies in 3 dargestellt ist. Die Kraft P der Hydraulikzylinder besitzt zwei gleiche Komponenten: T wird auf die Kolbenstangen oder Schienen 54 mit Hilfe der Stifte 64 übertragen. Die horizontale Komponente der Kraftkomponente T ist H. H drückt die Erde in die Form. Es ist herauszustellen, daß die gesamte Kraft, die die Erde in der Verdichtungskammer 14 komprimiert, 2H beträgt. Die vertikale Komponente der Kraftkomponente T ist V, die auf den Stift 64 der oberen Hebel wirkt, wird elidiert durch die vertikale Komponente V der Kraftkomponente T, die auf die unteren Hebel wirkt.
Die Bewegung der Kolbenstange oder Schiene 54 wird begrenzt entlang einer horizontalen Achse durch Führungsrollen 76.
V = T × sin α wobei α der Winkel ist gebildet durch den Hebel mit der Horizontalen.
Außerdem gilt P/2 = H × tan α.
Wenn man einen Block oder Ziegel herstellt mit den Maßen 300 × 250 × 100 mm (12'' × 10'' × 4'') ist die erforderliche Kraft 2H zur Bildung eines Drucks von 20,69 MPa (3000 psi), 640.542N (144.000 Pfund). Dementsprechend ist H 320.271N (72.000 Pfund). P = 2 × 320.271 × tan α = 640.542 tan 5° = 56.039N). (P = 2 × 72.000 × tan α = 144.000 tan 5° = 12.598 Pfund).
Eine 150 mm (6'')-Bohrung eines hydraulischen Zylinders besitzt eine Querschnittsfläche von 0,0182 m² (28,26 in²). Der Druck, um die obige Last zu erzeugen, beträgt: P = 56.039/0,0182 = 3,08 MPa (P = 12.598/28,26 = 446 psi).
Eine 125 mm (5'')-Bohrung eines hydraulischen Zylinders besitzt eine Querschnittsfläche von 0,0127 m² (19,625 in²) und P = 56.039/0,0127 = 4,788 MPa (P = 12.598/19,625 = 692 psi).
Eine 100 mm (4'')-Bohrung eines hydraulischen Zylinders besitzt eine Querschnittsfläche von 0,0081 m² (12,56 in²) und P = 56.039/0,0081 = 6,911 MPa (P = 12.598/12,56 = 1002,3 psi).
Theoretisch gibt es keine vertikale Kraft auf dem Kolben oder der Schiene 54, die dessen Bewegung leicht macht. Die Größe des ausgewählten hydraulischen Zylinders ist eine 12,5 cm (5'')-Bohrung. Da ein 5,17 MPa (750 psi) hydraulischer Fluiddruck eingesetzt wird, läßt sich die erforderliche Last leicht erhalten.
Die Maschine ist perfekt symmetrisch in bezug auf die hydraulischen Zylinderachsen und umfaßt eine linksseitige Form und eine rechtsseitige Form. Die Erde tritt in die Form oder die Erdkammern über die Schwerkraft ein durch die Freigabebereiche 26 des Trichters 12. Die Verdichtung wird vollzogen durch Rammen oder Kolben 52, die an die Verdichtungsschienen 54 angeschlossen sind. Wenn die Hydraulikzylinder 68 ausgefahren werden, bewegen sich die Kolbenstangen 66 und die Hebelenden 63 nach außen in entgegengesetzte Richtungen, wobei sich die beiden Erdverdichtungsrammen oder -kolben 52 in die gleiche Richtung bewegen. Die Erde wird verdichtet bis zu 20,69 MPa (3.000 psi) und wird fest, wenn die Rammen oder Kolben 52 das Ende ihres Weges erreichen.
Um die Blöcke 72 herauszunehmen, werden die Bodenplatten 40 nach innen geschoben, so daß der Block auf ein (nicht dargestelltes) Transportband fallen kann. Die Kolben 52 werden zur gleichen Zeit nach innen geführt. Wenn die unteren Platten 40 den Auslaß schließen und die hydraulischen Zylinder 86 und die Kolbenstangen 84 zurückgezogen werden, während die oberen Platten 38 sich nach innen zurückziehen, verbleibt eine Öffnung, so daß die Erde auf die unteren Plat ten 40 fallen kann. Die Position der oberen Platte steuert die Menge an Erde, die erforderlich ist für die richtige Größe des Blockes.
Die Verdichtungsschiene 54 wird in ihrer Bewegung geführt durch zwei einander gegenüberliegende Führungsflächen 74 und zwei Rollen 76. Die hohe Verdichtungslast auf die Erde wird erreicht, wenn die Hebel 60 und 62 nahezu ihre horizontale Position erreichen, entsprechend der Darstellung in 3.
Die vorangehende Ausführungsform wird lediglich präsentiert zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Da darüber hinaus zahlreiche Modifikationen und Änderungen dem Sachverständigen auf diesem Gebiet einleuchten, ist herauszustellen, daß die Erfindung nicht begrenzt ist auf dem exakten Aufbau und Betrieb, wie er dargestellt und in dem Beispiel beschrieben ist, sondern umfaßt alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente, die in den Rahmen der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Eine Maschine zur Herstellung von aus Erde geformten Blöcken (10) umfassend ein Paar gefluchteter, entgegengesetzter Verdichtungskammern (14), die in Abstandsbeziehung orientiert sind, wobei jede der besagten Verdichtungskammern (14) ein inneres offenes End und ein äußeres geschlossenes Ende (30) aufweist; Verdichtungsbauteile (16, 52, 54), die wechselseitig in besagten Verdichtungskammern (14) montiert sind, wobei jede der besagten Verdichtungskammern (14) einen Einlass (32) für Erde (36) und einen Auslass (34) für einen Block (72) aus verdichteter Erde einschließt, wobei sich besagter Einlass und Auslass in gefluchteter vertikaler Abstandsbeziehung für Schwerkraftfluss von Erde in die Verdichtungskammern (14) und Schwerkraftaustrag von Blöcken aus verdichteter Erde befinden, ein öffnungsfähiger Verschluss (38) für besagten Einlass (39), ein öffnungsfähiger Verschluss (40) für besagten Auslass (34), eine Kraftstruktur (18), die im Allgemeinen zwischen besagten Verdichtungskammern (14) orientiert ist, wobei besagte Kraftstruktur mit jedem der besagten Verdichtungsbauteile (16) durch besagtes inneres offenes Ende mit einem Kraft erhöhenden Hebelsystem (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Kraft erhöhende Hebelsystem ein Paar auseinander gehende Verbindungen (60, 62) einschließt, die an jedes Verdichtungsbauteil (16) angeschlossen sind und Verdichtungskraft zu besagten Verdichtungsbauteilen (16) bereitstellen, wobei besagte Kraftstruktur (18) ein Paar durch Hydraulikdruck betätigte Kolben-(66) und Zylinderbaugruppen (68) einschließt, die in entgegengesetzter im Allgemeinen gefluchteter Beziehung orientiert sind, wobei jede der besagten Kolben- und Zylinderbaugruppen eine Kolbenstange (66) aufweisen, die gelenkig (70) mit dem proximalen Ende des besagten Paars auseinander gehender Verbindungen (60, 62) verbunden sind, wobei Ausfahren und Einfahren der Kolbenstangen (66) Hin- und Herbewegung der Verdichtungsbauteile (16) bewirken, wobei besagte Kolben- und Zylinderbaugruppen für gelenkige Bewegung (78) um eine Achse transversal von den Kolben- und Zylinderbaugruppen gefluchtet und orientiert sind, um kreisbogenförmige Bewegung zwischen den Kolbenstangen und Verbindungen zu ermöglichen.
Die Maschine zur Herstellung von aus Erde geformten Blöcken wie in Anspruch 1 beansprucht, worin besagtes Paar auseinander gehender Verbindungen (60, 62) ihre distalen Enden (63) mit Abstand angeordnet und mit besagten Verdichtungsbauteilen (16) gelenkig verbunden (54) haben, wobei besagte Kraftstruktur (18) besagte proximalen Enden besagter Verbindungen in Richtung einer Position bewegt, die mit den distalen Enden fluchtet, wenn die Kraftstruktur Kraft auf besagte Verbindungen (60, 62) ausübt, um die Verdichtungsbauteile (16) in Richtung der geschlossenen Enden (38) der Verdichtungskammern (14) zu bewegen, um Erde (26) zu komprimierten Blöcken zu verdichten.
Die Maschine zur Herstellung von aus Erde geformten Blöcken wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 definiert, worin jede der besagten druckbetätigten Kolben- und Zylinderbaugruppen durch Hydraulikdruck betätigt wird.
Die Maschine zur Herstellung von aus Erde geformten Blöcken wie in Anspruch 1 bis 3 definiert, worin besagter öffnungsfähiger Verschluss für den Einlass (32) und den Auslass (34) für jede der Verdichtungskammern (14) eine hin- und herschiebbare Platte (38, 40) ist, wobei besagte Platten zwischen geöffneter und geschlossener Position durch lineare Bewegung im Allgemeinen parallel zur Bewegung der Verdichtungsbauteile (16) bewegbar sind.
Die Maschine zur Herstellung von aus Erde geformten Blöcken wie in Anspruch 4 definiert, worin jede der Schiebeplatten (38, 40) mit einem Kolben (84, 88) und Zylinder (86, 90) für Bewegung zwischen geöffneten und geschlossenen Positionen verbunden ist.
Die Maschine zur Herstellung von aus Erde geformten Blöcken wie in einem beliebigen vorhergehenden Anspruch definiert, worin ein die Verdichtungskammern (14) miteinander verbindender Stützrahmen (44) weiter Führungsflächen (74) einschließt, die jedes Verdichtungsbauteil (16) und seine Verbindung (58, 60) mit den Verbindungen (60, 62), während der Bewegung besagter Verbindungen zwischen einer Position in einer spitzwinkligen Beziehung zur Bewegungsbahn des Verdichtungsbauteils (16) und einer Position, die im Wesentlichen mit dem Verdichtungsbauteil (16) fluchtet, in einer geraden Linie in Eingriff bringen und führen, wenn sich die Kolbenstange (66) hin- und herbewegt, um zunehmende Druckkraft auf besagtes Verdichtungsbauteil (16) auszuüben sowie sich besagte Verbindungen der Fluchtung mit besagtem Verdichtungsbauteil (16) nähern.
Die Maschine zur Herstellung von aus Erde geformten Blöcken wie in Anspruch 6 definiert, worin besagtes Verdichtungsbauteil (16, 52, 54) zwei Rollen (76) einschließt, die daran gelagert sind und eine Drehachse (55) in Fluchtung mit der Gelenkverbindung (64) zwischen den Verbindungen und dem Verdichtungsbauteil (16, 52, 54) aufweisen, wobei die Führungsflächen (74) an besagtem Rahmen (44) besagte Rollen (76) führend in Eingriff bringen, um geradlinige Bewegung des Verdichtungsbauteils (16, 52, 54) und der Gelenkverbindung (58, 64) zwischen den Verbindungen und dem Verdichtungsbauteil (16, 52, 54) beizubehalten.