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Gieß- oder Umkleidungsvorrichtung für Rohre und ähnliche Werkstücke
Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um eine zylinderförmige Schicht
aus Beton oder ähnlichem Material zu erzeugen, die ein Rohr oder ähnliches Werkstück
bildet oder umkleidet.
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Diese Vorrichtung gestattet, eine Umkleidung von gleichbleibendem
Querschnitt und beliebiger Erzeugenden aufzubringen, die insbesondere dazu dient,
mit -oder ohne Spannung auf ein primäres Rohr aus Beton oder irgendeinem Material
oder auf einen als Innenverschalung dienenden Zylinder aufgebrachte schraubenförmige
Bewehrungen zu schützen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet,
daß sie in Verbindung folgende Teile aufweist: einen um seine Längsachse drehbaren
Träger, auf dessen Außenfläche das genannte Material aufgebracht ist, und eine mit
dienern Material gespeiste Rinne, die an ihrem unteren Ende in eine Schablone übergeht,
deren der Erzeugenden des Trägers parallele Kante von der Außenfläche des genannten
Trägers um ein Maß absteht, das der gewünschten Stärke der Materialschicht entspricht,
so daß letztere durch einfache Schablonenformung auf ihrem Träger aufgebracht wird.
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Weitere Kennzeichen der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
hervor: In den nur als Beispiel gebrachten Zeichnungen stellen dar Abb, i eine Seitenansicht
eines der Enden des aus einem zu umkleidenden Rohr bestehenden Trägers und des Bandes,
welches die Bekleidung während ihrer Bildung halten soll, Abb. 2 einen Querschnitt
der gesamten Vorrichtung
durch eine zur Achse des zu umkleidenden
bzw. des zu formenden Rohres senkrechten Ebene, d. h. längs der Linie 2-2 der Abb.
i, Abb. 3 einen lotrechten Längsschnitt der Linie 3-3 der Abb. 4 durch eine andere
erfindungsgemäße Vorrichtung, Abb. 4 einen Querschnitt derselben längs der Linie
4-4 der Abb. 3, Abb. 5 eine Vorderansicht einer Scheibe in größerem Maßstabe und
ihrer Befestigung auf der schwingenden Stange bzw. Röhre, Abb. 6 eine entsprechende
Seitenansicht, Abb. 7 einen Querschnitt des unteren Teiles des Trichters etwas vor
der Beendigung der Umkleidung eines Rohres, Abb. 8 eine schematische Aufsicht auf
eine Anordnung mit mehreren Trichtern und Vibratoren, Abb. 9 einen Teilschnitt durch
eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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Bei der in Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung
ist das mit Beton oder irgendeinem anderen Material zu umkleidende Rohr i außen
mit einer Bewehrung 2 versehen, die aus unter Spannung um das Rohr i gewickelten
Stahldrähten besteht.
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Dieses Rohr ist in zwei Haltescheiben 3 (Abb. i) eingesetzt, von denen
zumindest eine angetrieben wird und zumindest eine längs der für beide Haltescheiben
gemeinsamen Drehachse X-X verschiebbar ist. Jede Scheibe trägt eine Zentrierfläche
4 von etwas kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser des Rohres i und einen
Flansch 5, dessen Außendurchmesser gleich dem für die Umkleidung des Rohres i gewünschten
Außendurchmesser ist. An ihrem nach außen weisenden Ende ist an der Haltescheibe
3 ein Kettenkranz 6 angebracht, dessen Außendurchmesser gleich demjenigen des Flansches
5 ist.
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Die Maschine besitzt andererseits (Abb.2) eine geneigte Rinne 7, deren
oberes Ende 7a sich unter einem Schaufelverteiler 8 befindet, der an dem unteren
Ende des Entleerungstrichters g eines mit Beton gefüllten Silos angebracht ist.
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Das untere Ende der Rinne ist in 7b zu einer Schablone derart rund
abgebogen, daß ihre tangierende Ebene x-y parallel der ihr gegenüberliegenden, die
Außenfläche io des Rohres längs deren Erzeugender tangierenden Ebene x'-y' ist,
wobei der Abstand z zwischen der Schablone 7b und der genannten Außenwand genau
gleich der für die Umkleidung des Rohres i gewünschten Stärke ist.
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Auf dem Boden der Rinne 7, der sich über die ganze Umkleidungslänge
des Rohres i erstreckt, sind Vibratoren lja und 11b angebracht; weitere Vibratoren
12 sind an Stahlseilen 13 aufgehängt und tragen Stäbe 14, die in den von der Außenfläche
io des Rohres und der die Rinne 7 verlängernden Schablone 7b gebildeten Raum hineinragen.
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Die Vorrichtung besitzt weiter eine Reihe von Zylindern 15, 16, 17,
18, ig und 20, deren Achsen der Rohrachse X-X parallel sind. Die Zylinder 15, 16
und 17 bis ig sind auf in festen Lagern 21a gelagerten Wellen 21 (Abb. i) aufgekeilt.
Jede Welle 21 trägt außerdem in der Ebene des Kettenkranzes 6 ein Kettenrad 22.
Eine den unteren Teil des genannten Kettenkranzes 6 umschließende endlose Kette
23 läuft nacheinander über die mit den Zylindern 16, 17, 18 und 15 fest verbundenen
Kettenräder 22, welche Zylinder sich also gemeinsam drehen.
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Die Maschine besitzt außerdem ein endloses Band 24 aus Gummi, wasserdichtem
Gewebe, dünnem Metallblech oder sonstigem Material von etwas größerer Breite als
die gewünschte Länge der Umkleidung. Dieses Band folgt in a-b der unteren Rohrfläche
und rollt weiter in c, d, e, f, g, h, i, j, k, 1, m, n, a auf den
Zylindern 16, 17, 18, 19, 20 und 15 ab, um sich in a zu schließen. Das Band 24 kann
aus einem Stück oder auch aus mehreren nebeneinander oder hintereinander angeordneten
und in geeigneter Weise dicht miteinander verbundenen Teilen bestehen.
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Die Welle 25 des Zylinders 2o trägt eine Gabel 26, an der unten ein
Spanngewicht 27 befestigt ist. Die Vorrichtung wird durch Heizmittel für das endlose
Band ergänzt. Außen um die Strecke a, b, c, d des Bandes herum angeordnete
Rohre 28 sind mit einer Zuleitung für Niederdruckdampf oder ein anderes heißes Medium
verbunden und besitzen seitliche Öffnungen, aus denen Dampfstrahlen 29 entweichen,
die auf die Außenfläche des genannten Bandes auftreffen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Bei Stillstand
der Maschine hebt man zunächst das Bandgewicht 27 an, um das Band 24 zu entspannen,
und nachdem das Rohr zwischen die Haltescheiben 3 eingesetzt ist, steckt man zwischen
die Außenfläche io des genannten Rohres und die Strecke a, b, c, d des Bandes
Dauben 3o. Die letzte dieser Dauben 31, die sich dann in a befindet, ist entsprechend
der Fläche 32 schräg abgeschnitten, so daß sie einen spitzen Winkel mit der Außenfläche
io des Rohres i bildet.
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Darauf läßt man das Spanngewicht 27 los und spannt damit das Band
24 an. An diesem Zeitpunkt füllt man den Trichter 9 mit Beton 33 und setzt den Verteiler
8 in Tätigkeit, der sich in Richtung des Pfeiles f 1 dreht.
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Der Beton fließt in 34 auf die Rinne 7, und in diesem Augenblick setzt
man die Vibratoren iia und 1,b in Tätigkeit, die den Beton 34 vollkommen entlüften
und ihn in Richtung des Pfeiles f2 gegen das zu umkleidende Rohr hin befördern.
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Der Beton sammelt sich in 35 zwischen der Außenfläche io des Rohres
und dem die Schablone bildenden, abgerundeten unteren Ende 7b der Rinne an. Nun
setzt man die Vibratoren 12 in Tätigkeit, deren Stäbe 14 in den Beton tauchen und
die Ausfüllung der Form durch letzteren erleichtern.
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Nun setzt man die das Rohr mitnehmende Haltescheibe 3 in langsame
Drehung. Der Kettenkranz 6 wird ebenfalls in diese Drehbewegung einbezogen und nimmt
die Kette 23 mit, welche die Zylinder 15, 16, 17 und 18 dreht. Das Band 24 wird
damit in Bewegung gesetzt, und dank der Gleichheit der Außendurchmesser des Kettenkranzes
6 und des Flansches 5 einerseits, der Kettenräder 22 und der Zylinder 15, 16, 17
und 18 andererseits, ist die Umlaufgeschwindigkeit des Bandes gleich derjenigen
der für das Rohr beabsichtigten Außenfläche.
Der Beton 35 dringt
auf diese Weise in den Raum 36
zwischen der Innenfläche der Strecke
a, b, c, d des Bandes und der Außenfläche io des Rohres i ein.
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In dem Maß, wie sich das Rohr dreht, werden die Dauben 30 in
d eine nach der anderen in dem Augenblick frei, wo das Band 24 sich um den Zylinder
16 wickelt, während die Rohrumkleidung 36 über die ganze Oberfläche des Rohres weiter
fortschreitet.
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Am Arbeitsende kommt die abgeschrägte Vorderfläche der Umkleidung
in 38 senkrecht auf den Beton 35 zu, der gerade in die Schablonenform eintreten
will. In diesem Augenblick hebt man die Vibratoren i2 etwas an, um der Umkleidung
zu gestatten, sich vollständig zu schließen, während man die Tätigkeit des Verteilers
8 und damit den Zufluß des Betons unterbricht.
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Nun muß man nur noch das Gewicht 27 abnehmen oder anheben, um das
Band 24 zu entspannen, und, nachdem man die beiden Haltescheiben 3 auseinandergerückt
hat, das mit seiner Umkleidung versehene Rohr i herausziehen. Das zu umkleidende
Rohr wird gestapelt, damit die Härtung der Betonschicht 36 sich vollende.
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Dank dem Vibrator 12 in einem Abschnitt, wo die Außenfläche io des
Rohres und die der Bewehrung ungefähr lotrecht sind, kann die zwischen dem Beton
und dem Rohr bzw. der genannten Bewehrung befindliche Luft frei entweichen und wird
die erhaltene Umkleidung äußerst dicht. Man kann erfindungsgemäß das Band von außen
mittels der den durchlöcherten Röhren 28 entweichenden Niederdruckdampfstrahlen
29 heizen, um die Absetzung des Betons 36 gleichmäßiger zu gestalten bzw. zu beschleunigen,
unter Vermeidung jeder Entfeuchtung, die die Güte des Betons herabsetzen könnte.
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Es ist festgestellt worden, daß es vorteilhaft war, die Vibratoren
i i a, i i b und 12 in verschiedenen Richtungen anzuordnen, indem z. B. der Vibrator
ija in Richtung der Geraden steilster Neigung des Bodens der Rinne 7, der Vibrator
i i ° parallel zur Achse X-X des Rohres und der Vibrator 12 in lotrechter Richtung
wirkt.
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Selbstverständlich kann je nach der Länge des Rohres die Umkleidung
gleichzeitig über seine ganze Länge weg oder in zylinderförmigen Abschnitten geringerer
Länge erfolgen, in welchem Falle das Rohr gegenüber der Rinne 7 versetzt werden
kann, bzw. umgekehrt, so daß die gesamte Rohrlänge in mehreren Umläufen umkleidet
wird.
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Bei den in Abb. 3 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen besteht
das zu umkleidende Rohr wie im ersten Beispiel aus einer Seele 41 aus Eisen- oder
gewöhnlichem Beton, die an beiden Enden durch Endringe 42 aus Metall und über ihre
Länge hinweg durch eine auf der Außenfläche 44 der Seele 41 unter Spannung aufgewickelte
Bewehrung 43 verstärkt ist. Das Rohr 41 ruht mit seinen beiden Endringen 42 auf
zwei Rollen 45 mit Wangen 46. Diese Rollen werden von sich in Lagern 48 drehenden
Wellen 47 getragen. Ein nicht dargestellter Motor und Untersetzungsgetriebe bekannter
Bauart gestatten, eine der Rollen in Richtung des Pfeiles f 3 (Abb. ¢) in Umdrehung
zu versetzen und damit das Rohr in Richtung des Pfeiles f 4 um die Achse
X-X zu
drehen.
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Über der oberen Erzeugenden des Rohres 41 ist ein Trichter aus Metall
angeordnet, der aus zwei miteinanüer einen Winkel von ungefähr 9o° bildenden Längswänden
49 und 50 und zwei lotrechten Abschlußwänden 5i besteht.
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Der Trichter setzt sich unten in einem Ansatz mit lotrechten Seitenwänden
52 und 53 (Abb. 4) fort, der sich über dem Rohr öffnet. Die Wand 52 des Ansatzes
geht an ihrer Unterkante in eine in 55 an dieser Wand angelenkte Klappe 54 über,
die auf den Drähten der Bewehrung 43 aufruht, wenn letztere in zum Pfeil f4 entgegengesetzter
Richtung gedreht wird.
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Die Wand 53 des Ansatzes geht entsprechend in einen eipe Schablone
und einen Glätter bildenden Fortsatz 56 über, der in Richtung des Pfeiles f 4 weist.
Dieser Fortsatz 56 steht von der Außenwand 44 der Rohrseele 41 um ein Maß gleich
der gewünschten Stärke der herzustellenden Umkleidung 57 ab.
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Der Trichter trägt an beiden Enden Achsstümpfe 58,. die auf in 6o
um Lager 61 schwenkbaren Tragebalken 59 aufruhen. Gegengewichte 62 gleichen das
Gewicht des ganzen Trichters aus, um die Reibung des letzteren auf dem Rohr zu vermindern.
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Jede Stirnwand 51 des Trichters trägt außerdem eine abgesetzte Öffnung
63 mit einer zur Achse X-X parallelen Achse Y-Y, durch welche mit Spiel 64 eine
Stange (oder Röhre) 65 hindurchtritt, die an ihren Durchtrittsstellen durch jede
Trichterwand 51 durch mittels Druckflanschen 67 zusammengepreßte Gummistücke 66
elastisch zentriert ist. Diese Stange 65 trägt an ihrem Ende außerhalb des Trichters
einen Luftdruckvibrator 68. Außerdem sind innerhalb des Trichters auf dieser Stange
65 parallel zueinander angeordnete Scheiben 69 befestigt.
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Die Scheiben 69 sind auf der Stange (oder Röhre) 65 durch Löten, Schrauben
oder irgend sonstwie befestigt, z. B. wie in Abb. 5 und 6 dargestellt, durch konische
Splinte 70 und 71, die beiderseits jeder Scheibe 69 und senkrecht zueinander
eingeschlagen sind.
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Diese rechteckigen, wie dargestellt, oder sonstwie (kreisförmig, dreieckig
usw.) gestalteten Scheiben bewegen sich mit geringem Spiel zwischen den Wänden 52
und 53 des Trichterfortsatzes; sie tragen unten Ansätze 72, die in den Raum zwischen
dem Fortsatz bzw. der Schablone 56 (Abb. 4) und der Außenwand 44 des Rohres hineinragen.
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Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zuerst wird die zu umkleidende
Rohrseele 41 auf die Rollen 45 gesetzt und dann der Trichter und seine Vibrationsvorrichtung
65, 68, 69 auf die Tiagebalken 59 herabgelassen und die Klappe 54 heruntergeklappt,
so daß sie auf der Bewehrung 43 aufsetzt.
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Nun füllt man den Trichter mit feinem und sehr trockenem Beton von
z: B. folgender Zusammensetzung Sand und Kies von o bis 12 mm ... ungefähr 69% Zement
......................... ungefähr 23°/o Wasser ......................... ungefähr
80/0.
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Hierauf setzt man den Vibrator 68 in Tätigkeit und gleichzeitig den
Motor in Umdrehung, der über
das Untersetzungsgetriebe die eine
der Rollen 45 antreibt, wodurch das Rohr in Richtung des Pfeiles f c gedreht wird.
Diese Drehbewegungen sind derart geregelt, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Rohres
z. B. ungefähr io cm pro Minute beträgt.
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Dank der Wirkung des Hochfrequenzvibrators 68, der über die Welle
65 sämtliche Scheiben 69 gleichzeitig in Bewegung setzt, wird die ganze im Trichter
befindliche Betonmasse der Vibration unterworfen. Trotz seiner anfänglich. schlechten
Verarbeitbarkeit fließt der Beton zwischen der Außenwand .4 des Rohres 41 und der
Schablone 56 in Form eines breiten, sehr dichten Bandes 57 aus und umhüllt die um
das Rohr 41 gewickelte Metallbewehrung 43 in vollkommener Weise.
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Die Wirksamkeit dieser Vibration wird durch die unmittelbare Verbindung
der Welle 65 mit dem Vibrator 68, durch die elastische Aufhängung dieser Welle in
den Gummistopfen 66 und durch die Form der Scheiben 69, insbesondere durch ihre
Ansätze 72, erhöht, die das ganze im Trichter und in dem Raum zwischen der Schablone
56 und dem Rohr 41 enthaltene Betonvolumen in Vibration versetzen. Es ist besonders
vorteilhaft, einen Hochfrequenzvibrator mit z. B. ioooo bis 2oooo Vibrationen pro
Minute zu verwenden.
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Die Umkleidungsarbeit vollzieht sich in regelmäßiger Weise, da der
sekundäre Beton 57 schon beim Verlassen des Trichters genügend zusammenhängend und
fest ist, daß er nicht unter der Wirkung der Schwere vom Rohr 41 abgeht.
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Wenn mit Beendigung der Umkleidung dieses Betonband in 74 (Abb. 7)
in die Nähe des Trichters gelangt, hebt man in 54° die vordere Klappe 54 an, so
daß die Umkleidung sich in 75 mit dem noch im Trichter befindlichen Beton verbinden
kann. In diesem Augenblick hält man den Vibrator 68 und die Drehungdes Rohres 41
an. Es genügt, den obersten Teil der Umkleidung, der der Vibration unterworfen war
und darum ebenso dicht ist wie die anderen Teile derselben, leicht zu glätten. Das
umkleidete Rohr wird darauf von seinen Rollen abgehoben, und das nächste zu umkleidende
Rohr tritt an seine Stelle.
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Es ist festgestellt worden, daß es besonders vorteilhaft ist, vibrierende
Stangen oder Wellen von begrenzter Länge zu verwenden, die sich nicht über die ganze
Rohrlänge erstrecken, damit die Vibration am wirksamsten ist.
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Man kann jedoch das Rohr über seine ganze Länge durch eine einzige
Operation umkleiden. Bei dem in Abb. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
ordnet man über dem Rohr vier getrennte Trichter 76, 77, 78 und 79 an, die in Drehrichtung
des Rohres derart gegeneinander versetzt sind, daß am Ende eines jeden derselben
der für die Vibratoren 8o, 81, 82 und 83 erforderliche Platz frei bleibt.
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In Abb. 9 ist noch eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei welcher am Ende der Schablone 56 in 84 ein Hilfsglätter 85 angelenkt ist, der
einen vorzugsweise hochfrequenten Vibrator 86 trägt, dessen Vibrierrichtung ungefähr
senkrecht zur Wand des Glätters 85 verläuft.
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Dieser Glätter treibt den Zementbrei aus der Außenfläche 87 der Umkleidung
57 aus, so daß der Zement vollkommen geglättet wird, wie wenn er mittels Spatel
von Hand geglättet worden wäre. Das Aussehen der Umkleidung wird dadurch erheblich
verbessert.
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Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die dargestellten
und beschriebenen Ausführungsarten beschränkt, die nur beispielsweise ausgewählt
wurden.
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So kann das zu umkleidende Rohr aus Eisen- oder gewöhnlichem Beton,
aus Metall oder aus irgendeinem anderen Material bestehen, kann es eine Außenbewehrung
aus Drähten, Drahtseilen oder irgendwelchen anderen Elementen besitzen, kann die
Wandstärke des Rohres veränderlich sein. Die Erfindung umfaßt ebenso Umkleidungen
voller Werkstücke irgendwelcher Abmessungen und die Herstellung von rohrförmigen
Werkstücken aus Rüttelbeton um einen Kern.
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Die Drehung der genannten Rohre bzw. Werkstücke kann auf irgendeine
Weise erfolgen, z. B. durch Rollen, mittels einer Drehbank mit zwei Haltescheiben,
von denen zumindest eine angetrieben wird, oder auch mittels eines Dornes, auf welchem
das zu umkleidende Rohr aufgezogen wird.
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Die Vibratoren können pneumatisch, elektrisch oder von irgendeinem
anderen System sein, ihre Anzahl und ihre Ausrichtung können entsprechend den Ausmaßen
des Rohres und der Natur des verwendeten Betons schwanken.
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Bei den in Abb. i und 2 dargestellten Beispielen kann die die Zylinder
mit der Haltescheibe der Drehbank verbindende Kette durch einen Riemen oder ein
Stahlseil ersetzt sein oder auch fehlen, indem der Bandantrieb einfach durch die
Reibung gegen die Außenfläche der Bekleidung erfolgt.
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Die Heizung des Bandes kann durch Flammen, elektrisch oder sonstwie
erzeugt weiden.
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Bei den in Abb. 3 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen können
die Form und die Abmessungen des Trichters bzw. der Trichter je nach den Werkstücksabmessungen
und der gewünschten Umkleidungsstärke wechseln; diese Trichter können den für die
Ausführung einer einzigen Umkleidung benötigten Beton enthalten oder auch ein ausreichendes
Fassungsvermögen besitzen, um inelirere Rohre hintereinander zu umkleiden, oder
umgekehrt von kleinen Abmessungen sein und mit fortschreitender Umkleidungsarbeit
wiederholt oder fortlaufend von Hand oder maschinell nachgefüllt werden.
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Weiter kann die aus dem bzw. den Trichtern und der bzw. den Vibrationsvorrichtungen
bestehende Gesamtkonstruktion über dem Rohr, wie dargestellt, oder neben ihm angeordnet
sein; diese Gesamtkonstruktion kann in ihrer Arbeitsstellung entweder durch feste
Anschläge oder durch Auflagen auf dem Rohr selbst gehalten werden, in welch letzterem
Falle die Trichter Anschläge tragen können, die sich auf außerhalb des Rohres umlaufende
Rollen aufsetzen, z. B. auf Endzapfen aus 'Metall.
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Schließlich kann der vibrierende Glätter 85 anders als dargestellt,
z. B. vollkommen unabhängig von der Schablone, montiert sein.