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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zementrohren Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Zementröhren
durch Verformung, wobei eine dickflüssige Betonmischung von oben dem Kopf eines
sich in einer Form auf und nieder bewegenden und rotierenden Kolbens zugeführt wird,
der mit Verdichtungsorganen versehen ist, mittels welcher die Betonmischung durch
die Zentrifugalkraft gegen die 1nnenwand der Form geschleudert wird, um anschließend
durch den sich aufwärts bewegenden Kolben verdichtet zu werden.
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Bei Röhren, die auf diese Weise hergestellt werden, bildet sich nach
Entfernung aus dem Rohr infolge der Verdichtungsarbeit des Kolbens an der Innenwand
des Rohres eine Flüssigkeit oder ein Fett, und dadurch sowie infolge der schraubenartigen
Bewegungen des Kolbens entstehen an der Innenwand Grate oder Unebenheiten. Die Ausbohrung
wird gewöhnlich von Hand aus mittels eines Spatels geglättet, aber selbst dadurch
ist es schwierig, eine ebene oder glatte Innenfläche zu erreichen.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird vor allem bezweckt, Zementrohre
mit genügend glatter Innenwand herzustellen, wobei die Bohrung geglättet wird, während
sich das Rohr noch in der Maschine befindet. Ein weiterer ' wichtiger Zweck
der Erfindung liegt in der Herstellung von Rohren, deren Innenwand mit einem Futter
aus zweckentsprechendem Material versehen ist. Auf diese Weise entstehen Rohre,
die im Vergleich zu den bekannten
Zementrohren einem hohen Druck
widerstehen können, ohne undicht zu werden.
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Gemäß dieser Erfindung verwendet man zur Herstellung der Rohre eine
Form sowie einen sich senkrecht in axialer Richtung bewegenden und gleichzeitig
um teine Achse rotierenden Kolben, welcher an seinem Kopf Mit Verdichtungsorganen
versehen ist. Das Verfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kolben
zur Herstellung des Rohres oder der Schale in der Form von unten nach oben bewegt,
während die Betonmischung darauf ,gegossen wird, und daß die Verdichtungsorgane
nach Formung des Rohres auf den Durchmesser des Kolben-- eingezogen werden, welcher
sodann, ständig rotierend, auf den Boden der Form zurückgeführt wird, wobei die
Geschwindigkeit der axialen NN ie der Rotationsbewegung so gewählt ist, daß
der Kolben die Innenwand des Rohres glättet und putzt, ohne sich festzufressen.
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Die Erfindung ist ferner gekennzeichnet durch ein an die Rückbewegung
des Kolbens anschließendes Verfahren, in dem sich der Kolben unter fortgesetzter
Drehbewegung durch das Zementrohr wieder aufwärts bewegt, während das Material durch
die Verdichtungsorgane nach außen geschleudert und durch den Kolben an die Innenwand
des Rohres gepreßt wird und sodann durch das Zurückführen des Kolbens mit eingezogenen
Verdichtungsorganen und zum Glätten der Innenwand geeigneter Geschwindigkeit.
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In der Zeichnung ist eine vorzugsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit dem Kolben in seiner untersten Lage und Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. i;
Fig. 3 ist ein Grundriß, aus dem die Vorrichtung zum Antrieb der axialen
Bewegung des Kolbens zu ersehen ist; Fig. 4 ist ein Grundriß des Kolbens in größerem
Maßstab; Fig. 5 stellt eine Seitenansicht des Kolbens, teilweise im Schnitt,
und Fig. 6 einen Grundriß der Drehscheibe mit dem Trog, auf dem die Scheibe
ruht, dar.
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Der Rahmen io der Vorrichtung besteht aus vertikalen Stützen und horizontalen
Verstrebungen ans I-Eisen, Winkeln und Flacheisen. Die Hauptstütze für den Kolben
ii, dessen Welle 12 und den Motor 13 besteht aus einem senkrechten Pfeiler 14 in
der Mitte des Rahmens und setzt sich aus 1-Profileisen zusammen. Der Mechanismus
des Kolbens ist in senkrechter Richtung verschiebbar gelagert und enthält, an einer
Grundplatte 16 gelagert, den Elektromotor 13, der hinter dem genannten Pfeiler,
und ein Lager 15 für das untere Ende der Kolbenwelle 12 und deren Mantel i2a, das
vor dem Pfeiler angeordnet ist, wobei der Motor die Kolbenwelle mittels Riemen und
Scheiben treibt, welche in ihrer Gesamtheit mit 17 bezeichnet sind. Die Grundplatte
16 ist mit Rollen 18 versehen, welche auf den entsprechenden senkrechten Schienen
des Rahmens laufen, so daß eine seitliche Bewegung ausgeschlo ssen oder auf ein
Mindestmaß beschränkt wird.
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Der Kolben i i ist am oberen Ende der Welle befestigt, deren Länge
so bemessen ist, daß sie die je-
weils verwendete Form vollständig durchdringt.
Es ist besonders darauf hinzuweisen, daß der Kolben am oberen Ende der Welle 12
angebracht ist, im Gegensatz zu der üblichen Anordnung, bei welcher er unten befestigt
ist, und es ist ferner ein Merkmal der Erfindung, daß der Kolben starr an der Welle
befestigt ist. So wird die Koll)en%#,-elle in der äußeren Hülse i2a geführt. deren
äußerer Durchmesser nur wenig kleiner als der Durchmesser des Kolbens zu sein braucht.
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Der Antrieb für die axiale Bewegung des ganzen Koll)enmechanismus
befindet sich oben am Rahmen und besteht in der Hauptsache aus einem Elektro-Motor
ig, dessen Drehrichtung mittels eines passenden Schalters umgekehrt werden kann
und der über ein Getriebe zum Einstellen verschiedener Geschwindigkeiten eine Querwelle
antreibt, die an je-
dem Ende eine TroMMCI 21 mit Flanschen trägt. Ein über
jede Trommel laufendes Kabel 22 ist Mit dem Mechanismus verbunden. Ein Gegengewicht
23
bewegt sich an jeder Seite des Rahmens in einer senkrechten FührUng
23 a. An jedem der Gegengewichte ist ein Kabel 22 befestigt, das über die
entsprechende Trommel läuft und am anderen Ende mit einem passenden Teil des Mechanismus
verbunden ist, wie aus der Fig. 2 klar ersichtlich ist. Ein Überdrehen ist bei dieser
Vorrichtung nicht möglich, da entweder das Gegengewicht oder aber der Kolbenmechanismus
auf den Boden bzw. auf einen Teil des Rahmens auftreffen würde, wenn die Grenze
der Bewegung erreicht ist, was ein Lockern der Kabel um die Trommeln zur Folge hätte.
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Der Motor ig treibt über die Kettenräder 24, 25
und die Kette
26 eine quer liegende Zwischenwelle 27, die in entsprechenden Lagern
vorn auf dem Rahmen angebracht ist. Die Welle 27 treibt über die Kettenräder
28, 29 und die Ketten 30, 31 die Kettenräder 32, 33 an, welche
lose auf der Querwelle 20 sitzen. Ein auf einem Keil gleitendes Klauenfkupplungselement
3,4 (s. Fig. 3) ist zwischen den beiden Kettenrädern auf der Welle 2o angeordnet,
das in die mit entsprechenden Klauen versehenen XTaben 3,5, 36 dieser Kettenräder
eingreifen kann. Durch Bewegung des Kupplungselernentts 3,4 nach der einen oder
anderen Seite, wodurch entweder das eine oder das andere der beiden Kettenräder
32, 33 eingekuppelt wird, ändert sich das Übersetzungsverhältnis zwischen
dem Motor ig und der Welle 20.
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Das Übersetzungsverhältnis wird beim Umschalten der Drehvorrichtung
des Moto - rs automatisch geändert. Am Ende der Zwischenwelle27 ist ein Element37
einer Reibungs(kupplung befestigt. Das zweite Element 38, das, in axialer
Richtung verschiebbar, auf der gleichen Welle befestigt ist, wird durch die Feder
39 an das Element 37 angedrückt. Das zweite Elernent38 ist durch einen
Arm40, dessen Kopf als Rin941 ausgebildet ist, und ferner durch ein Hebelsystem42
mit der Klauenkupplung auf der Welle 20 verbunden, so daß beim Umschalten der Drehrichtung
des Motors ig, infolge der Reibung zwischen den beiden Elementen, der Ring 41 etwas
gedreht und der Arm 4o geschwenkt wird,
wodurch das Kupplungselernent
auf der Welle 20 verschoben wird und in das andere Kettenrad eingreift. Das Übersetzungsverhältnis
zwischen der Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbenmechanisnitis ist vorzugsweise wie
1 :3 zu wählen, so daß der Kolben sich dreimal schneller abwärts als aufwärts
bewegt.
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Das untere Ende der Form ruht auf einer Grundplatte 43; diese ist
mit Dornen 44 versehen, welche in die entsprechenden Löcher des unteren Ringes einer
üblichen zweischaltigen Form eingreifen, #\ ährend diese oben durch einen Trog 45
festgehalten wird, der auf der unteren Seite mit einem Haltering 46 versehen ist.
Der Trog 45 ist in vertikaler Riclitiltig verschiebbar, so daß die Form herausgenommen
und aus-ewechselt werden kann; diese Vorri,Iitung gestattet die Verwendung von Formen
verschiedener Länge. Eine runde Platte,47 ist drehbar -in dem genannten Trog angebracht
und dient zur Aufnalitne einer weiter unten beschriebenen, zuatzlichcti l#orni.
Der Trog.4_s gleitet an senkrechten Führungen 48, welche auf beiden Seiten an senkrechten
-#tiit7eii an der Vorderseite des Raffirnens in entspreclienden Führtingen gleitend
g' elagert sind. Zwel (hirch Gewichte atishalancierte Hebel 59 sind auf der
Querwelle 49 angebracht und durch Verbindviigsstangen .3o mit dem unteren Teil des
Troges verbunden. Der gebogene Hebel 51 ragt vorn aus der Maschiiie und ist mit
der Welle 49 starr verbunden, so daß beim Heben bzw. Senken dies-,s flehels der
Trog durch die Hebel 59 und die Stan-_5o gehoben und gesenkt wird, wobei
der Trog die Teil' denz hat, sich aufwärts zu bewegen. Der Trog an seiner unteren
Seite ein zentrales LOCII 52 iiiit Befestigtingsmitteln für die Form auf.
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Es sind zweckentsprechende Arretierungsvorriclitungen vorgesehen,
um eine Aufwärtsbewegung des Trogtisches während der Formung des Rohres züi verhindern.
!)le Vorriclitung besteht aus zwei Stange" 53 in heiden Seiten des Rahmens,
die durch einen mit Handgriff verschenen Hebel 54 an iler \-orderen Seite der Maschine
betätigt werden. 1)er Hebel 5-# ist init einer durch Gegengewicht ausgegliclienen
Stange _s verbunden, die auf einer Querwelle .56 sitzt. Diese Welle trägt
an jedem E'nde ein Verbindtingsglied 57 zu einem Hebel 58,
von denen
jeder an einer der Stangen 53 schwenkbar gelagert ist. Wenn der Handhebel
54 nach innen 1
Cleschoben wird, \verden-die Anschläge 53 um ihre oberen
Drehptinkte rückwärts geschwenkt, so daß der Tisch gehoben Nverden kann, was das
Auswechseln der Form gestattet. Die Anschläge 53 können vorzugsweise aus
zwei Teilen zusammengesetzt sein, die mit Schlitz und Bolzen und mit einem Riegel
verselien sind, so daß die Länge dieser Teile ein--estellt \%-erden kann.
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Der in den Fig. 4 und q dargestellte Kolben besteht in der
Hatiptsache aus dem Körper i i, dessen unterer Teil bei 61 abgeschrigt ist, mit
einer zentraleii hohlen Nahe 6o, Die Außenwand 62 besteht #-#)rztigsN"-cise
aus einem Mantel aus widerstandsf:iiiii,(#ni iind zähein Metallblech. An der oberen
Stirnseite des sind zwei Verdichtungsorgane angebracht. jedes von ihnen besteht
aus einem Flügel oder schaufelartigen Blatt63, das an einer vertikalen Achse
oder Spindel 6,4 drehbar befestigt ist, wobei das untere Ende der Spindel bei 64a
am Kolben und das obere bei 64 b in einer Lasche 86 gelagert
ist, weiche parallel über die Stirnfläche des Kolbens mittels zweier Distanzschrauben
87 befestigt ist. Die äußeren Flächen der genannten Flügel sind senkrecht,
während die oberen Kanten von vorn nach hinten (im Drehsinn, wie in Fig. 4 angegeben)
abwärts geneigt sind. Die beiden Flügel sind mittels eines Kniehebelsystems verbunden
und werden durch eine senkrechte Stange betätigt, 65,
welc,he im Innern der
Kolbenwelle frei drehbar gelagert ist. Der Kopf dieser Stange.ist als Platte
66
ausgebildet, an deren jeder Seite ein Hebel 67 angelenkt ist, der
je mittels eines starren, gekrümmten Armes 68 mit dem entsprechenden
Flügel nahe der betreffenden Spindel verbunden ist.
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Wie aus Fig. i ersichtlich ist, ragt die Betätigungsstange
65 an ihrem unteren Ende über die Kolbenwelle 12 hinaus und wird hier zweckdienlich
gelagert. Ein Bügel 69 verbindet einen Ring 7o am Ende der Stange mit einem
Hebel 71, der bei 72
schwenkbar gelagert ist, so daß beim Herabdrücken
des Hebels die Stange65 gehoben und umgekehrt beim Heben des Hebels die Stange gesenkt
wird. Das Ende des Hebels71 kommt mit verstellbaren Anschlägen 73 und "4
in Berührung, welche seine Auf- und Abwärtsbewegungen begrenzen.
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Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens stehen die Flügel63 der Verdichtungsorgane
mit ihren hinteren Kanten an der Wand des Kolbens um ein gewisses Maß, nämlich 1/,",
hervor. Die beiden Hebel 67 stehen in dieser Stellung in Kniehehelforrn in
einer Flucht durchs Zentrum. Wenn aber der Kolben die Grenze seiner Aufwärtsbewegung
erreicht und das Ende des Hebels 71 den Anschlag 74 erreicht hat. so wird die Stange
65 gehoben. Infolge der Kniehebelwirkung der Hebel 67 und der Arme
68 dreht sich diese Stange dabei um einen kleinen Winkel, und die Verdichtungsflügel
werden durch das genannte Hebelsystem in ihrer Spindellagerung so weit gedreht,
daß die hinteren Kanten der Flügel auf den Durchmesser des Kolbens eingezogen werden.
Wenn der Kolben die untere Grenze seiner Bewegung und der Hebel 71 den unteren Anschlag
erreicht hat, wird die Stange 65 gesenkt und dreht in analoger Weise die
Flügel in ihre hervorstehende Stellung.
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Das Muffenende des Zementrohres wird oben gebildet, während das untere
Ende der Form mit einem Ring oder einem anderen geeigneten Element versehen ist,
um das einzuschiebende Ende des Rohres züi formen. Die Platte 47 )kann, wenn nötig,
zur Aufnahme einer zylindrischen Zusatzforin ausgebildet werden, deren äußere Form
das Profil der Innenwand der Rohrmündung bestimmt. Dabei wird die Betonmischung
zwischen die Haupt- und die Zusatzform gepreßt, während sich der Kolben seiner obersten
Lage nähert. Es kann jede beliebige Form des ',\luffenendes hergestellt werden,
und die Zusatzform ist in den Zeichnungen nicht dargestellt. t'
Es
ist indessen zu empfehlen, der Zusatzforrn eine Drehbewegung entgegen derjenigen
des Kolbens zu erteilen, und zu diesem Zweck ist die Platte47 als Drehscheibe ausgebildet
und mit einer in ihrem Pro-fil U-förmigen Außenkantt 75 (Fig.
6) versehen, die auf entsprechenden Rollen 76 ruht. Die Verbindung
zwischen der Zusatzform und der Drehplatte 47 kann dadurch hergestellt werden, daß
man beispielsweise die Zusatzform mit vorstehenden Ansätzen versieht, die in entsprechende
Ansätze der Platte 47 eingreifen, welch letztere mit den Knaggen 83 angedeutet
sind. Die Platte 47 wird von einem unter dem Trog 45 befindlichen Elektromotor
77 über eine ausziehbare Welle 78 und eine exzentrisch gelagerte Rolle
79 angetrieben. Diese Rolle 79 wird mittels eines Handhebels 8o und
eines Hebelsystems 81, welche unter dem Tisch angebracht sind, an die Außenikante
75 der Platte 47 angedrückt oder von ihr abgehoben, wobei eine Gegendruckrolle
82 vorgesehen ist. Selbstverständlich ist eine Rotation der Zusatzform,
d. h. der Platte 47, nur notwendig, wenn der Kolben sich der Platte,
d. h. seiner obersten Stellung, nähert. Ein Mitdrehen der Platte 47 im Drehsinn
des Kolbens wird durch die radialen Querstreben 84 und eine Klinkensperre
85 verhindert.
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Wie oben erwähnt, ist die Gestalt der Zusatzform abhängig von der
gewünschten Ausbildung der Rohrmündung und kann insbesondere eine für die Herstellung
von Rohren mit Kupplungsmuffe geeignete Form aufweisen.
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Zur Herstellung eines Zementrohres mit dieser beschriebenen Vorrichtung
wird die Form bei tiefster Stellung des Kolbens in ihre richtige Lage gebracht,
der Motor für die Kolbenrotation eingeschaltet (die geeignete Geschwindigkeit ist
2oo bis 3oo Touren/min) und die Betonmischung der Form zugeführt, worauf der Motor
für die vertikale Bewegung des Kolbenmechanismus eingeschaltet wird. Durch die Zentrifugalkraft
wird die Betonmischung nach außen gegen die Form geschleudert. Die Verdichtungsschaufeln
ragen mit ihren Hinterkanten etwas über die Kolbenwand vor, und ihre Höhe ist so
bemessen, daß die Betonmischung in der Form zu einer Rohrschale aufgebaut wird,
um durch den nachfolgenden Kolben verdichtet zu werden. Sobald sich der Kolben der
oberen Zusatzform nähert, wird dieselbe, entgegen dem Drehsinn des Kolbens, in Drehung
versetzt. Der Kolben durchdringt schließlich die Form und die Zusatzform, und wenn
sein Kopf diese verlassen hat, werden die Verdichtungsorgane automatisch ein-gezogen.
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Die Drehrichtung des Motors für die Hubvorrichtung wird jetzt umgeschaltet,
und der Kolben kehrt mit größerer Geschwindigkeit wieder in die Ausgangslage zurück.
Dadurch wird mit Hilfe des abgeschrägten unteren Randes &s Kolbens ein Glätten
der Innenwand des Rohres erreicht.
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Soll an dem Rohr ein Innenfutter angebracht werden, so wiederholt
sich der Vorgang, nachdem der Kolben seine Ausgangslage erreicht hat, während dem
Kolbenkopf ein geeignetes Futtermaterial von oben zugeführt wird. Dieses Material
kann aus Sand und Zement, mit und ohne andere Füllmaterialien, wie z. B. pulverisiertes
Glas, Kohle usw., bestehen. Auch nach diesem Vorgang kehrt der Kolben in seine Ausgangslage
zurück, wobei er das Futter glättet und ausschleift.
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Bei diesem Ausfütterungsvorgang wird das Futtermaterial durch die
Verdichtungsschaufeln in die Innenwand des Rohres hineingestrichen, was die Betonstruktur
weiter verdichtet. Auf diese Weise wird eine außerordentlich harte innere Oberfläche
erreicht. Die verwendete Betonmischung setzt sich aus recht grobkörnigem Steinmaterial
zusammen, was eine rauhe und durchlöcherte innere Oberfläche ergeben würde. Durch
das Ausfüttern insbesondere wird eine Innenwand erzielt, die keine größeren Vertiefungen
aufweist; außerdem kann das Futtermaterial so gewählt werden, daß eine für
jede normale Verwendung wasserdichte Röhre entsteht.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Rohrwand
durch die Metalleinlagen, die in der Form angebracht werden, verstärkt werden kann,
da die Flügel am Kolben nicht so weit hervorstehen, um diese zu berühren.