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Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von verdichteten Bauelementen
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung verdichteter
Bauelemente aus pulverförmigen Stoffen, die sich unter der Wirkung starker Drucke
zusammenballen können. Die pulverförmigen Stoffe werden in starre Formen eingebracht,
in deren Innern elastische, dichte Druckkörper angeordnet sind, die unter der Wirkung
eines in diese Körper eingeleiteten Druckfluidums aufgetrieben werden können, wodurch
die Stoffe zwischen dem elastischen Blähkörper und den starren Innenwandungen der
Form verdichtet und verfestigt werden.
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Als pulverförmige Ausgangsstoffe kommen in Betracht: Ton, Kreide,
gewöhnliche Erde usw., entweder in natürlicher feiner oder in zerkleinerter Form,
mit oder ohne Zusatz von Flüssigkeiten, um die Verdichtung und Zusammenballung unter
Druck zu erleichtern und auch zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit des Erzeugnisses
gegen atmosphärische Einflüsse.
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Die elastischen, dichten Ausdehnungs- oder Blähkörper werden .gebildet
aus Prismen, Rohren, Taschen oder Membranen aus Gummi, Leder, Kunstleder (Pegamoid)
oder Gewebe ausreichender Widerstandsfähigkeit gegen die Ausdehnungsbeanspruchungen.
Im Bedarfsfalle können die elastischen Elemente verstärkt werden durch Verkleidungen,
beispielsweise aus Leder und durch
metallischeArmaturen. Auch können
siegegebenenfalls mit starren Elementen ausgerüstet werden, die die erforderliche
Gestalt haben, um sowohl außen als auch innen die gewünschte Form der verdichteten
Stücke zu liefern.
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Im folgenden werden einige Beispiele von Ausführungsformen für solche
verdichteten Bauelemente beschrieben sowie einige zu deren Herstellung brauchbare
Vorrichtungen für die Bildung von Hohlblöcken an Hand der Zeichnungen. In diesen
stellen dar: Abb. i und 2 vertikale Mittelschnitte durch die Vorrichtung, Abb. 3
die Teildarstellung eines Stempels in vergrößertem Maßstab und Abb.4 und 5 horizontale
Schnitte längs der Linien IV-IV und V-V der Abb. i.
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Die zur Bildung der Blöcke dienende Matrize i besteht aus einem rechteckigen
Kasten ohne Deckel, dessen Boden 2 durch Löcher 3 unterbrochen ist, die etwas größer
sind als die Spitze 33 von Stempeln 34, die durch Rohre 45 an Wandungen 37 und 38
befestigt sind. Der Kasten wird von vier abnehmbaren metallischen Platten gebildet.
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Jede Matrize besitzt zwei bewegliche Seitengriffe 4, die niedergedrückt
und an die Wandungen angelegt -werden, wenn die Presse den Werkstoff verdichtet.
Die Griffe sind mit Rückzugsfedern ausgerüstet, mit deren Hilfe sie in die horizontale
Lage zurückgeführt werden, wenn die Matrize aus der Presse gezogen wird. Diese Matrizen
sind paarweise nlit ihren Griffen 4, Armen 6 lose aufgelegt, die auf jeweils zu
zweien an jeder Seite der Presse angebracht sind, also zwei zur Rechten und zwei
zur Linken. Jeder Arm ist auf einer Stütze oder Säule 7 montiert, die einen Teil
des Gestelles 9 der Presse bildet, und trägt an seinem oberen Teil ein aurf dem
betreffenden Arm verkeiltes Zahnrad io. Die beiden Zahnräder io der beiden Säulen
7, die sieh auf derselben-Seite der Presse befinden, greifen in eine Zahnstange
i i ein, die auf beiden Seiten die Verlängerung J'es Schaftes 12- eine$ Kolbens
13 bildet, der in einem Zylinder 14,15 beweglich ist. Der Zylinder sitzt an dem
oberen Querbalken 8 des Pressegestelles. Die Durchmesser -der Zahnräder io und die
Länge der Zahnstange i i sind so bemessen, daß dem Arbeitshub des Kolbens 12 eine
Umdrehung der Stütze oder Säule 7 entspricht, derart, daß beispielsweise während
des Hubes des Kolbens nach rechts die beiden Matrizen, die sich außerhalb in der
Stellung nach Abb. 5 befinden, sich bei der Verschwenkung in entgegengesetztem Sinne,
auf der beweglichen Plattform 17 der Presse gegeneinanderlegen. Die beiden Matrizen
dagegen, die sich auf dieser Plattform befinden und die bereits dem Verdichtungsvorgang
ausgesetzt wären,. werden dabei nach außen geschwenkt und. gelangen auf die andere
Seite der Presse.
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Die Plattform 17 der Presse wird durch einen massiven Kolben 21 getragen,
der in dem vertikalen Zylinder 22 beweglich ist, durch den das Druckwasser zugeleitet
wird, und wird an Führungen 18 geführt, die mit Schellen i9, 2o um die Säulen 7
greifen. Das Gestell der Presse trägt außerdem an seinem oberen Teil einen Kasten
24 sowie Stempel 34. In diesen Kasten können , die Matrizen i eingesetzt werden,
die dem Druck unterworfen werden sollen.
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Dieser Kasten 24 wird gebildet aus vier zusammengesetzten Stahlplatten,
die an -zwei diagonal gegenüberliegenden Ecken 26 ständig miteinander verbunden
sind, während an den beiden arideren Ecken 27 die Verbindung durch verschiebbare
Bolzen 28 hergestellt ist, durch die die einander berührenden Ränder urn i oder
2 cm auseinandergerückt werden können.
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Wenn der Kasten 24 mit seinen abgeschrägten Kanten 31 von unten nach
oben gegen den Deckel 2-3, der einen konischen Randwulst 32 aufweist, geschoben
wird, so vereinigen ;sich die ihn bildenden beiden Plattenpaare, wobei sich diese
Platten längs der einander diagonal gegenüberliegenden Kanten genau aneinanderlegen
und so während der ganzen Dauer des Zusammendrückens zusammengehalten werden, d.
h. -während Wasser unter Druck in das Innere der Stempel 34 geschickt wird. In ihrem
Mittelteil sind diese Stempel mit Gewindemuffen 44 über Rohre 45 mit Gummirohren
bekleidet und stehen an ihrem Oberteil mit Stahlrohren 5o in Verbindung, die an
eine Rückstaupumpe angeschlossen sind. Wie am besten aus Abb. 3 er.sIchtlich, ist
der Gummirohrteilder Stempel 34 durch eine Spitze 33 und: eine Lederscheibe 49 geschützt.
Das Wasser tritt unter Druck in die im Innern der Stempelkerne angebrachten Kanäle
40, 41 ein. und gelangt in den Zwischenraum zwischen diesen Kernen und den sie nach
außen. umgebenden Gummirohren. Zur größeren Sicherheit sind diese Grrummiverkleidungen.
nicht nur als einfache Rohre ausgebildet, sondern als Doppelrohre, die mit ihren
umgebogenen äußersten Rändern dicht an den mit Gewinde versehenen Schäften 42 der
Stempel 39 mittels Hohlmuttern 43, 46 und Gegenmuttern 47, 48 befestigt sind.
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Die Rohrleitungen, die in die Stempel 34 in den vertikalen Zylinder
22 der Presse und .in den horizontalen Zylinder 15 zum Einführen und Herausziehen
der Matrizen einmünden, laufen über ein Verteilerbrett 51, das an einer für die
Bedieriungsperison zugänglichen Stelle angebracht ist und mit vier Bedienungsgriffen
52 bis 55 ausgerüstet ist. Durch Drehen dieser Bedienungsgriffe wird nun, wie im
folgenden beschrieben wird, das Arbeiten der Maschine gesteuert.
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Es sei angenommen, daß bereits zwei Matrizen i mit Material gefüllt
zwischen .den Armen 6 angebracht sind, wie Abb. 5 zeigt. Durch Verschwenken des
Handgriffes 52, beispielsweise im Sinne des Uhrzeigers, läßt die Bedienungsperson
nun Druckwasser hinter den Kolben 13 von rechts eintreten, und es wird die hinter
dem Kolben 13 links befindliche Öffnung aufgemacht. Die Zahnstange ii von rechts
geht vor, und die beiden Matrizen werden auf die Plattform 17 der Presse gebracht,
während gleichzeitig die bereits verdichteten beiden Matrizen, die sich bis jetzt
auf dieser Plattform 17
befanden, nach links aus der Presse herausgeführt
werden.
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Nun wird der Handgriff 53 verschwenkt, beispielsweise im Uhrzeigersinne,
und die Bedienungsperson läßt Druckwasser in den vertikalen Zylinder 22 eintreten.
Die Plattform 17 hebt sich und drückt die beiden von ihr getragenen Matrizen
in den Kasten 24. Dabei setzt sich Kasten 24 mit seinen abgeschrägten Kanten 56
in Randwülste 57 der Plattform 17. Die Stempel 34 dringen in die in den Matrizen
befindliche Materie 36 ein, indem sie jeweils bis in die Löcher 3 vordringen, die
an den entsprechenden Stellen im Boden der Matrize angebracht sind.
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Sobald die Plattform bei diesem Bewegungsvorgang in ihrer oberen Stellung
angelangt ist und die spitzen Enden der Stempel in die entsprechenden Löcher der
Plattform eingetreten sind, dreht die Bedienungsperson den Griff 54 im selben Sinne
wie die beiden vorher erwähnten Griffe und beendet auf diese Weise den Wasserzulauf
in den Pressenzylinder 22.
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Nun wird der Bedienungshebel 55 umgelegt, immer in demselben
Sinne, und auf diese Weise Druckwasser in die Gummirohre des .Stempels 34 eingelassen.
Die Rohre suchen sich auszudehnen und verdichten dabei das Material, in das sie
eingetaucht sind. Der Kasten 24 kann jedoch nicht nach außen nachgeben, da er auf
beiden Seiten oben und unten festgelegt ist. Wenn der gewünschte Druck in den Gummirohren
erreicht ist, so legt die Bedienungsperson den Hebel 55 nach der anderen
Seite um. Die Rohre entspannen sich, und das in ihnen enthaltene Wasser kehrt in
den Pumpenbehälter zurück. Indem man nun in derselben Weise verfährt, d. h. indem
die Bedienungsgriffe nach der entgegengesetzten Seite wie vorher umgelegt werden,
erreicht man durch Betätigung des Griffes 54 das Deblockieren des Kolbens 21 und
durch Betätigen des Griffes 53 die Entleerung des Zylinders 22. Dadurch geht die
Plattform 17 herab, zusammen mit dem Kasten 24, welcher der Plattform mit den beiden,
die verdichteten Blöcke enthaltenden Matrizen folgt, und zwar um etwa 3 cm. Wenn
der Kasten nun an den erweiterten Teilen 29 und 3o der vertikalen Stangen a5 angelangt
ist, so öffnet sich dieser Kasten an den Diagonalen beim Vorbeigehen der Stoßkanten
27, und die Matrizen mit den verdichteten Blöcken werden freigegeben, die nun vollkommen
herabgehen und sich auf die darunter befindlichen Arme 6 aufsetzen.
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Indem schließlich der Handgriff 52 betätigt wird, wird Druckwasser
in den Zylinder 15 hinter dem Kolben 13 links eingelassen, welcher vorgeht
und die Zahnstange i i zur Rechten wieder hinausgehen läßt. Dadurch gelangen die
beiden Matrizen i wieder in die Stellung nach Abb. 5 und werden auf die Plattform
17 geführt, die sich auf der Sinken Seite befindet, schon in Bereitschaft auf den
entsprechenden Armen.
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Wenn man die inneren Oberflächen der Matrizen mit zwei oder mehr metallischen
Netzen 5 bedeckt, die überzogen sind mit engmaschigem Geiwebe 58 eines dichten und
kräftigen Stoffes, wie beispielisweise eines Kunstfasergewebes, so erreicht man,
daß in dem Augenblick, wo der Druck am stärksten ist, ein guter Teil des in den
Blöcken enthaltenen Wassers ausgetrieben wird, wodurch die für gewöhnlich erforderliche
Trockenzeit der Blöcke erheblich abgekürzt wird.
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Wenn man rauhe Oberflächen erhalten will, so kann man die inneren
Flächen der Matrizen mit Kohlepulv er einstreuen, das an der Oberfläche der Blöcke
haftenbleibt und das beim Brennen oder Erhitzen der Blöcke verbrennt und seinen
Abdruck in Form kleiner oberflächlicher Vertiefungen hinterläßt.
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Wenn man ein dünnes Gewebe in die Matrize einlegt, das als mittlere
Scheidewand dient, so kann man an Stelle eines einzigen Blockes in jeder Matrize
gleichzeitig zwei- Blöcke entsprechend verminderter Dicke herstellen.
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Wenn man dem Innern.des Kastens eine entsprechende Form gibt, so kann
man zu Blöcken gelangen, die auf ihren sechs Flächen so gestaltet sind, daß zwischen
den Berührumgsflächen dieser Blöcke, wenn sie im Mauerwerk zusammengefügt sind,
Kanäle und nach außen abgeschlossene Hohlräume verbleiben, die man gegebenenfalls
mittels eines Trichters mit flüssigem Mörtel (ohne Sand) ausfüllen kann, der dann
die Blöcke untereinander verbindet. Die beschriebene Vorrichtung kann durch Verwendung
geeigneter Matrizen im Kasten z4 für die verschiedensten Formen verdichteter Bauelemente
dienen, z. B. von verzierten Blöcken oder von Blöcken in Form kleiner Statuen.
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Weiter kann das Gerät auch zur Herstellung massiver Fliesen dienen.
Zu diesem Zweck wird der Kasten durch eine Gummimembrantasche in zwei Abteilungen
unterteilt. In die Ecken des Kastens können oben und unten Winkelstücke aus Leder
zum Schutze des Membrangummis gegen Abnutzung an den Ecken des Kastens und der Matrizen
eingelegt werden. Indern man beide Abteilungen mit fein gesiebter Erde ausfüllt,
dann den Deckel schließt und nun -den Druckvorgang folgern läßt, kann man zwei massive
Fliesen erhalten, die gegebenenfalls nachbearbeitet werden können.
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Eine weitere, nicht durch besondere Zeichnungen veranschaulichte Anwendungsform
des Verfahrens ist die Herstellung vollständiger größerer Bauteile, wie Wände u.
dgl., die im folgenden beschrieben wird: Es wird eine starre Form vorbereitet mittels
horizontal und vertikal angeordneter Bleche, die durch quer laufende Gewindebolzen
in dem gewünschten Abstand gehalten und in geeigneter Weise untereinander verbunden
sind.
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Wenn der untere Teil der Form fertig ist, ,so wird die zu verdichtende
Erde eingefüllt, indem man zunächst mit einer Schicht von 15 cm beginnt. In diese
Schicht isetzt man ein Ausdehnungsrohr, z. B. aus Gummi, von der Länge des Wandelementes.
An dem einen Ende wird ein starres Rohr angebracht, das dicht an einer der Querwandungen
angesetzt wird. Auf das erste Rohr
kommt eine neue Schicht von Erde,
von beispielswelse 30 cm, auf die ein zweites Dehnungsrohr gesetzt wird und
so fort, bis -der Rand der vorbereiteten Form erreicht ist. Nun erfolgt die letzte
Vorbereitung der Farm, die, wie beim ersten Teil, mit Schichten von Erde, von beispielsweise
30 cm Stärke, ausgefüllt wird, die voneinander durch ein Verbindungsrohr
getrennt sind. Die Verbindungsrohre sind miteinander verbunden und an die Rohrleitung
einer Rückstaupumpe angeschlossen. Wenn man die Pumpe betätigt, so dehnen sich die
elastischen Rohre aus und verdichten das zwischen den starren Formen befindliche
erdige Material, wodurch die gewünschten Formen und M:auerahmessungen begrenzt und
festgelegt werden. Wenn die Verdichtung beendet ist und die elastischen Rohre ihre
endgültige Gestalt angenommen haben, so wird der Druck aus den Rohren ausgelassen,
und es werden die Querelemente auseinandergenommen, die als Kästen zur Aufnahme
der Wand- oder Mauerteile dienten. Nun können auch die elastischen Rohre aus der.
Wandung herausgenommen werden. Man kann die starre Armatur aus -den Formen herausnehmen
und alle Teile zur Herstellung eines anderen Wandelementes wieder verwenden. Wenn
diese Konstruktionselemente aus Ton oder Erde hergestellt sind, so werden sie anschließend
gebrannt; oder man fügt vorher der zu verwendenden Erde 3 bis 6% Phosphorsäure hinzu.
Wenn die Druckbehandlung einmal beendet ist, so kann man die in dem verdichteten
Bauelemente verbliebenen Kanäle benutzen, um Wasserdampf einwirken zu lassen. und
auf diese Weise dem verdichteten Ton eine erhebliche Widerstandsfähigkeit gegen
Witterungiseinflüsse erteilen, ohne daß ein Brennen notwendig wäre.
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Zur Herstellung von Tür- oder Fensterrahmen führt man in die Kästen
dünne Schichten toten Materials, wie Asche, Sägemehl u. dgl., ein, wodurch der nach
dem Brennen herauszuziehende Werkstoff von dem übrigen Teil, der die Mauer .bildet,
getrennt wird. Das erleichtert das gleichmäßige Herausziehen der hergestellten Stücke
und bei der provisorischen Anwendung das Schließen der Türen und Fenster.
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Ein entsprechendes Verfahren, wie es im Vorstehenden zur Bildung von
Wandelementen beschrieben wird, kann auch angewendet werden zur fabrikmäßigen Herstellung
von Fußboden- und Dachteilen.
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Für reihenmäßige Herstellung von kleinen Häusern begrenzter Größe
kann man eine ähnliche Konstruktion anwenden. Solche Konstruktionen werden ausgeführt
mit Elementen, die aus Stahlplatten bestehen und die vier Wände, die Decke und das
Dach bilden. Das Verdichten der Wandelemente geschieht mittels Rohren, die auf jeder
der horizontalen Schichten angeordnet sind, die durch die Unterteilung der Wandungen
in., Stockwerke erhalten werden, während zur Verdichtung der Fußboden- und der Dachelemente
vorteilhaft dreieckige Gummibehälter verwendet werden, die auf jeder der Schichten
angebracht sind, die durch die Unterteilung des Daches und des Fußbodens gebildet
werden.