EP1308254A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Rohren aus Betongemenge - Google Patents

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EP1308254A1
EP1308254A1 EP01126084A EP01126084A EP1308254A1 EP 1308254 A1 EP1308254 A1 EP 1308254A1 EP 01126084 A EP01126084 A EP 01126084A EP 01126084 A EP01126084 A EP 01126084A EP 1308254 A1 EP1308254 A1 EP 1308254A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
cone
shaping device
concrete
shaping
Prior art date
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Application number
EP01126084A
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English (en)
French (fr)
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EP1308254B1 (de
Inventor
Helmut Kuch
Jürgen MARTIN
Jörg-Henry Schwabe
Torsten Benzin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut fuer Fertigteiltechnik und Fertigbau Weimar eV
Original Assignee
Institut fuer Fertigteiltechnik und Fertigbau Weimar eV
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Publication date
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Priority to AT01126084T priority patent/ATE257766T1/de
Priority to EP01126084A priority patent/EP1308254B1/de
Priority to US10/286,337 priority patent/US6984118B2/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B21/00—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles
    • B28B21/02—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds
    • B28B21/10—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds using compacting means
    • B28B21/22—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds using compacting means using rotatable mould or core parts
    • B28B21/24—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds using compacting means using rotatable mould or core parts using compacting heads, rollers, or the like
    • B28B21/26—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds using compacting means using rotatable mould or core parts using compacting heads, rollers, or the like with a packer head serving as a sliding mould or provided with guiding means for feeding the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B21/00—Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles
    • B28B21/86—Cores

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of pipes from concrete batches, wherein the concrete quantity is filled into a shaping device for shaping and compacted there with a tool.
  • the invention further relates to arrangements with which the method can be carried out.
  • Vibratory processes are usually used to manufacture pipes from concrete used to compact the concrete. This is done in a vertical Intake form, the walls to shape the outer and inner contours of the Pipe has fresh concrete poured into the space between these walls, which is continuously vibrated. About the vibrations To generate, one or more vibrators are used, mostly in the interior the recording form are arranged. According to the large mass of Such a vibration system must be able to manufacture the entire pipe To set the mass of the concrete quantity and the shape of the absorption in vibration, which is associated with high energy consumption. Add to that a considerable Part of the energy is lost because it does not vibrate in the optimal way Frequency range, but in bending vibrations, causing heat and noise acoustic vibrations is converted. Such vibration methods are therefore noise and energy-intensive, which is caused by the production of concrete pipes combines these procedures with high costs and also health risks.
  • An improvement in energy consumption and uniformity of material properties can e.g. achieved with the arrangement described in WO 92/18307 be4 who also uses a vibration process and against each other there are movable inner and outer shaping elements, however actually only the inner shaping elements are moved while that outer element corresponds to a casing.
  • the vibrations are in one Vibrating head of an inner shaping element generated and on a narrow Area limited along the pipe, which in the course of the concrete supply along the Axis of the tube is shifted.
  • the upper part of the vibrating head has a helical shape and conical shape, and by rotation the batch coming from above transported downwards and due to the taper also the static pressure generated. The compression itself is then achieved through the vibration.
  • Roller head processes are also used to manufacture pipes from concrete batches used.
  • a rotating press tool compresses the concrete quantity by pressing against a casing.
  • the compression Difficulties in the area of the sockets is also used.
  • the invention is based on the object to develop a process with which concrete pipes are low noise and efficient at high Quality regarding uniformity and stability of the material properties of the pipe can be produced.
  • this object is achieved in a method as described in the introduction Art solved in that the amount of concrete in a space between two parts of a tool rotating relative to each other is compressed. there there is both the possibility that only one tool part rotates or both with different Speeds in the same direction. It is particularly effective However, procedure with counter rotation.
  • the shell shape immediately after the end of compression and Separate the shape from the tube. So the jacket shape stands directly for the next manufacturing process available.
  • the invention further includes arrangements with which the manufacturing process can be implemented.
  • Such shaping devices comprise a jacket shape to form the outer contour of the tube and a multi-part, with at least a tool connected to compress the tool into the Forming device filled concrete batch and for shaping the inner contour.
  • a first and a second part of the tool are relative to each other driven in rotation. Only one part of the tool can rotate, both parts in parallel with different speeds, or both parts in opposite directions, with same or different speeds. Between a first worktop section the first part of the tool and a second work surface section The second part of the tool has a space between Passage and compaction of the concrete batch.
  • the inner contour also has a second work surface portion of the first part of the tool the shape of a first outer cylinder with the axis of rotation of the first part of the Tool as an axis of symmetry.
  • the diameter of the first outer cylinder is selected according to the inside diameter of the pipe to be manufactured.
  • the size of the space i.e. the minimum Distance of the rotating work surface sections with respect to each other for an effective compaction a value that is in the range of the average grain size the grain of the concrete mix lies to choose.
  • a value of about double the average diameter of the largest grains of the concrete mix proven to be particularly effective.
  • the opposite rotation of two tool parts rotating around the same axis To achieve, it is useful to separate both parts of the tool To drive waves.
  • the first part of the tool is preferred via a Shaft and the second part of the tool via a hollow shaft surrounding the shaft driven.
  • This has the advantage that both parts have a common drive device can be driven, or via two drive devices, the adjacent along the axis of rotation to save space and easily accessible are attached.
  • two shafts with two drive devices are also conceivable on opposite sides of the tool.
  • the tool and the casing shape are mutually opposed slidably mounted.
  • a guide for the tool provided to achieve a relative movement.
  • the jacket shape rigidly fixed and the tool by means of the guide with concrete supply be moved from one end of the mold to the other.
  • the tool can be relative to the shell shape along the axis of rotation be moved until the other end is reached and removed there.
  • compression and shaping i.e. high uniformity of the Material properties
  • Another conceivable variant would also be the fixation of the tool and a moving mounting shape.
  • the manufacture of continuous tubes is also included.
  • the two work surface sections are advantageous in such a shaping device of the two tool parts, between which there is the space for the passage and compaction of the concrete mix, conical shape, the axis of symmetry of a cone with the axis of rotation of the respective tool part and the axis of symmetry of the tube coincides. In doing so you will each not choose a full cone as the work surface section, but only one segment at a time, which corresponds to a cut perpendicular to the axis of symmetry, because in this way there are other worktop sections with different functionality remain available. Due to the conical shape, the space has now via an opening that is oriented to the axis of rotation and another Opening in the direction of the outer area between the tool and the shell shape is oriented, which simplifies the control of the concrete batch flow.
  • the first work surface section has the first Part of the tool on the shape of a first outer cone, which is in the Direction from which the concrete quantity is fed is tapered.
  • the second work surface section of the Connect the first part of the tool, which has the shape of a first outer cylinder.
  • the first work surface section of the second part of the tool is the Form of an inner cone that extends in the direction from the concrete batch is also tapered.
  • the concrete quantity is thus in the direction opening of the intermediate space oriented towards the axis of rotation.
  • On the conical Boundary surfaces of the space roll the granular components of the Concrete batches on each other and are compacted. Then they kick due the pressure of the advancing batch in the direction of the jacket shape oriented opening into the space between the tool and the jacket shape.
  • the inside and first outer cone the same cone angle - the acute angle that the cross section a cone with a plane perpendicular to the axis of symmetry - include, or that the cone angle of the inner cone is larger by a maximum of up to 15 ° than the cone angle of the first outer cone, the cone angle of the first Outer cone is preferably in the range of 50 ° to 75 °. Require cone angles that are too large a very extensive tool along the axis of rotation, which results from manufacturing It is impractical to leave the cone angle too small for smaller ones Pipe diameters no effective compression.
  • cone angles of the inner and first outer cones are chosen the same, then a cone angle of 65 ° is particularly suitable in terms of production.
  • a depression spiraling around the axis of rotation leave out. Through this spiral depression, the passage of the mixture relieved by the space.
  • the spiral depression on the first outer cone can take many forms have, but advantageously has the cross section along the axis of rotation Contours of circular sections.
  • Circular contours have the advantage that they have no inner edges in which material could easily stick. she are also the easiest to manufacture, which is beneficial to manufacturing costs of the tool.
  • the edges between the conical surface and recess also be flattened like a tub rim.
  • the The easiest to implement variant have the circles, which are the contours of the spiral Determine the recess on the first outer cone, all of the same radius.
  • this cone angle of this cone is advantageously equal to that or less than the cone angle of the first outer cone: Has this cone the same cone angle as the first outer cone, so the material is through passed the space and essentially only by rolling on each other compacted. However, this cone has a slightly smaller cone angle than that first outer cone, preferably 60 °, the circular sections fall to the blunt end of the first outer cone flatter, which increases the compression and also builds up a greater pressure than the same cone angle with which the batch finally from the space in the area between the shell shape and the tool is pressed.
  • a second work surface section has the second part of the tool in the form of a second outer cone on whose axis of symmetry is the axis of rotation of the second part of the Tool corresponds, and which is fed in the direction from the concrete batch is rejuvenated.
  • the available area between tool and shell shape is smaller.
  • the compacted amount of concrete swells through the opening through which it flows out exits the space, also upwards, as it exits under pressure. Due to the conical shape of the second worktop section of the second part of the tool is therefore the action of stronger forces on the tool congestion of concrete during shaping in the area of the tip end shape avoided. This works particularly effectively in the area of cone angles between 65 ° and 83 °, preferably at a cone angle of 77 °.
  • the spiral depression advantageously has Cross-section along the axis of rotation the contours of circular sections, with the contour-defining circles in the simplest, easiest to implement Variant all have the same radius.
  • the spiral is expedient Depression on the second outer cone designed so that the center points of the circles that determine their contours lie on a cone. It is for one Even transport of the already compacted mixture is advantageous if the cone angle of this cone is the same or one - with a difference of an amount of up to about 5 degrees - a cone angle similar to the second outer cone, preferably 78 °.
  • the passages are designed as slots which are essentially parallel to the axis of rotation of the second part of the tool, advantageous. In this way, the amount of concrete is effectively prevented, only in one Rotate direction of rotation, and clumping batch components are pulled apart until they crumble.
  • a third work surface section of the second Part of the tool for shaping the inner contour is the shape of a second outer cylinder about the axis of rotation of the second part of the tool, wherein the second outer cylinder is the same radius as or a larger radius than the first outer cylinder.
  • the second outer cylinder can do the same Radius are used for preforming and relieve the first outer cylinder.
  • the radius of the second outer cylinder becomes larger than that of the first outer cylinder selected, you can basically manufacture a concrete pipe from two layers, the outer layer being shaped and compressed only by the second outer cylinder becomes.
  • the use of a third is also conceivable Part of the tool for compacting the component of the concrete mix for the Outer layer between the second and third part of the tool in the one described above Wise.
  • the component of the batch for the inner layer is in the space between the first and second part of the tool is highly compressed and brought into the final shape by the first outer cylinder.
  • a jacket shape for shaping the outer contour consists of a jacket 1, which is provided with a lower sleeve 2 and an upper sleeve 3.
  • Subframe 2 and Upper sleeve 3 are also used to produce precisely fitting pipes that fit into one another can be inserted, the upper sleeve 3 gives the jacket shape the shape of a point End.
  • the lower part of the jacket is in the area of the lower sleeve 2 concrete quantity 4.
  • the first part 5 of the tool, which over a shaft 6 is still located in the drawing outside the shell shape, while the second part 7 of the tool, which is driven via a hollow shaft 8 is already at the preforming of the concrete batch 4.
  • the second part 7 of the tool is in the direction from which concrete is supplied, arranged over the first part 5 of the tool and partially envelops it.
  • the gap is between the two 9 for passing and compacting the concrete batch.
  • About wave 6 and the hollow shaft 8 can be the first part 5 of the tool and the second part 7 of the tool are rotated independently of one another.
  • the way that the amount of concrete 4 takes is shown as a dashed arrow. It is from Filled in at the top, caught by the second part 7 of the tool and into the space 9 passed where it by rolling off the granular components of the concrete mix 4 is compressed onto each other.
  • a guide is provided in the example: a spindle 11, which on a Side is driven by a drive device 12 and in on the other side a bearing 13 rests, is via a spindle nut 14 with a cross member 15 the ends of which are carriages 16 connected.
  • the carriage 16 are in Guide rails 17 guided along the direction of the spindle.
  • the cross member 15 is in turn with a drive device 18 for the shaft drive and a drive device 19 connected for the hollow shaft drive via a gear 20.
  • Fig. 4 shows different views of the first part 5 of the tool with a conical Shape.
  • the first work surface section of this tool part has the shape of a first outer cone 21, the second work surface section in the shape of a first Outer cylinder 22.
  • the first outer cylinder 22 is smooth and is used for shaping the inner tube contour.
  • On the first outer cone 21 is one around the axis of rotation spiral recess 23 recessed. It is used to control the batch feed-through through the space 9: Concrete quantity detected in the upper area 4 is transported downwards and compressed at the same time.
  • the spiral recess 23 has the contours of circular sections in cross section.
  • the cone angle ⁇ is slightly smaller than the cone angle ⁇ of the first outer cone 21, whereby the compression can be increased, as can the pressure under which the Concrete amount 4 through the space 9 in the area between the tool and Coat emerges.
  • the first working surface section of this part has the shape of an inner cone 24.
  • the cone angle ⁇ of the inner cone 24 and the cone angle ⁇ of the first outer cone 21 are the same.
  • the second worktop section of this section has the Form of a second outer cone 25.
  • On the second outer cone 25 is one recessed spiral recess 26, the screw direction opposite to of the spiral recess 23.
  • a third work surface section of the second part 7 of the tool finally has the shape of a second outer cylinder 27 which can be used for preforming the concrete batch 4 if this over the opening of the space 9 to the shell shape rises.
  • the spiral In this case, recess 26 also extends over this second outer cylinder 27, which, however, has no influence on the final shape and only should facilitate the removal of the tool.
  • the amount of concrete intended for the outer layer is then directed directly into the space between the jacket shape and the tool, where it is smoothed and compressed by the second outer cylinder 27.
  • the second Outer cone 25 continues to be a roller plane with tool parts that work on the principle the roller head process, be provided.
  • the high-quality concrete batch, which is intended for the inner layer is the only one of the two Batch passed through the passages 28 into the intermediate space 9, where it compresses becomes.
  • the final contouring then takes place through the first outer cylinder 22 of the inside diameter. It is of course important to ensure that the paths the concrete quantity for the inner and outer layers are separated.
  • the The hollow cylinder should have approximately the same diameter as the second part 7 of the tool on the side that fed the direction from the concrete batch is owned.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Rohren aus Betongemenge, wobei das Betongemenge zur Formgebung in eine Formgebungseinrichtung gefüllt und dort mit einem Werkzeug verdichtet wird. Die Erfindung soll eine effektive und schnelle Herstellung von Betonrohren bei hoher Qualität bezüglich der Uniformität der Materialeigenschaften ermöglichen. Bei einem solchen Verfahren und einer solchen Einrichtung wird das Betongemenge in einem Zwischenraum (9) zwischen zwei relativ zueinander rotierenden Teilen (5,7) eines Werkzeugs verdichtet. <IMAGE>

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Betongemenge, wobei das Betongemenge zur Formgebung in eine Formgebungseinrichtung gefüllt und dort mit einem Werkzeug verdichtet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin Anordnungen, mit denen das Verfahren ausgeführt werden kann.
Stand der Technik
Üblicherweise werden zur Herstellung von Rohren aus Betongemenge Vibrationsverfahren verwendet, um den Beton zu verdichten. Dazu wird in eine senkrecht stehende Aufnahmeform, die Wände zur Formgebung der Außen- und der Innenkontur des Rohres aufweist, in den Raum zwischen diesen Wänden frisches Betongemenge eingefüllt, welches kontinuierlich in Schwingungen versetzt wird. Um die Schwingungen zu erzeugen, werden ein oder mehrere Vibratoren eingesetzt, die meist im Innenraum der Aufnahmeform angeordnet sind. Entsprechend der großen Masse der herzustellenden Rohre muß ein solches Vibrationssystem in der Lage sein, die gesamte Masse von Betongemenge und Aufnahmeform in Schwingungen zu versetzen, was mit einem hohen Energieverbrauch einhergeht. Hinzu kommt, daß ein beträchtlicher Teil der Energie verloren geht, weil er nicht in Schwingungen im optimalen Frequenzbereich, sondern in Biegeschwingungen, Wärme und Lärm verursachende akustische Schwingungen umgewandelt wird. Solche Vibrationsverfahren sind daher lärmbelastend und energieaufwendig, was die Herstellung von Betonrohren durch diese Verfahren mit hohen Kosten und auch Gesundheitsrisiken verbindet.
Ein weiterer Nachteil solcher Verfahren ist, daß die Qualität der Verdichtung unterschiedlich sein kann, wenn unter konstanter Betongemengezufuhr die Vibrationseinrichtung in Betrieb ist: Da das zuerst eingefüllte, am unteren Ende der Form befindliche Gemenge längere Zeit den Vibrationen ausgesetzt ist als das später eingefüllte, ist die Verdichtung am unteren Ende höher, was zu unterschiedlichen Materialeigenschaften innerhalb des Rohres führt.
Eine Verbesserung bezüglich Energieverbrauch und Uniformität der Materialeigenschaften kann z.B. mit der in WO 92/18307 beschriebenen Anordnung erzielt wer4den, die ebenfalls ein Vibrationsverfahren anwendet und aus gegeneinander beweglichen inneren und äußeren Formgebungselementen besteht, wobei jedoch tatsächlich nur die inneren Formgebungselemente bewegt werden, während das äußere Element einer Ummantelung entspricht. Die Vibrationen werden in einem Vibrationskopf eines inneren Formgebungselements erzeugt und auf einen schmalen Bereich längs des Rohres beschränkt, der im Laufe der Betonzufuhr entlang der Achse des Rohres verlagert wird. Um den statischen Druck zu erzeugen, der zur Verdichtung nötig ist, besitzt der obere Teil des Vibrationskopfes schraubenförmige und konische Form, und durch Rotation wird das von oben nachkommende Gemenge nach unten transportiert und aufgrund der Konizität auch der statische Druck erzeugt. Die Verdichtung selbst wird dann durch die Vibration erreicht.
Jedoch weist auch die in WO 92/18307 beschriebenen Anordnung, die den nächsten Stand der Technik wiedergibt, Nachteile auf: Auch hier werden Vibrationsschwingungen, deren Erzeugung mit hohem Energieaufwand und Lärm verbunden ist, zur Verdichtung eingesetzt. Die Beanspruchung des Materials der Formgebungseinrichtung ist zudem relativ hoch, da in einem Teil des inneren Formgebungselements gekoppelte Rotations- und Vibrationsbewegungen auftreten, in anderen Teilen nur Rotationen. Aufgrund der Konstruktion ist auch die Fertigung des oberen Endes eines üblicherweise mit einer Spitzendkontur versehenen Rohres mit Schwierigkeiten verbunden. Da der schraubenförmige Vibrationskopf zum Ende der Fertigung zu einem Teil über das Ende hinaus aus der Form ragt, ist fraglich, ob der zur Verdichtung nötige statische Druck dem entspricht, der im Innern der Form verwandt wurde, da von oben nicht genügend Betongemenge nachgefüllt werden kann. Zudem kann das innere Formgebungselement nur umständlich entgegengesetzt der Fertigungsrichtung wieder entfernt werden, und dabei unter Umständen Material von der Innenkontur des Rohres abtragen. Es ist damit auch nicht für eine Fertigung von Endlosrohren geeignet.
Generell weisen alle Vibrationsverfahren und solche Verfahren durchführende Anordnungen an sich noch weitere Nachteile auf. Neben Lärm, der die Gesundheit von den Personen, die sich in der Nähe von Vibrationsverfahren durchführenden Anlagen aufhalten, gefährdet und schallisolierende Maßnahmen erforderlich macht, ist auch die starke Beanspruchung von Teilen solcher Anlagen ein wesentlicher Nachteil. Durch die Schwingungen werden zudem Dauerschwingschäden verursacht, was z.B. zur Rißbildungen in der Ummantelung führen kann.
Weiterhin ist das Auftreten von Beschleunigungsunterschieden mit Bereichen, in denen die Verdichtung aufgrund der Konstruktion der Vibrationsanordnung nur unzureichend erfolgt, möglich. Zwar wird bei einer sich relativ zur Ummantelung bewegenden Vibrationseinrichtung, deren Längsausdehnung kürzer als die Länge des zu erzeugenden Rohres ist, dieser Effekt vermindert, jedoch nicht ganz unterdrückt. Insbesondere in den Bereichen der Muffenausbildung ist die Verdichtung generell schwieriger als im übrigen Rohrabschnitt, in den Muffen können sich sogar Zonen ausbilden, in denen das Gemenge wesentlich geringer verdichtet ist. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, daß die Eigenschwingungen des Systems vom Füllstand der Aufnahmeform mit Betongemenge abhängen und sich mit diesem ändern. Um eine gleichmäßige Verdichtung zu erzielen, muß das Abstimmungsverhalten des Systems jeweils dynamisch an den Füllstand angepaßt werden, was mit sehr hohem Aufwand verbunden ist.
Darüber hinaus sind Vibrationsverfahren durch das Verfahren selbst bedingte Grenzen gesetzt: Voraussetzung für den Einsatz dieses Verfahrens ist, daß sich das Betongemenge durch Vibration hinreichend gut verdichten läßt. Diese Voraussetzung ist jedoch bei einigen Gemengen - so beispielsweise bei Gemengen zur Herstellung von Hochleistungs- oder Faserbeton - nicht erfüllt. Weiterhin ist die Herstellung dünnwandiger Rohre mit Schwierigkeiten verbunden: Um den Fluß des körnigen und eher zähflüssigen Betongemenges im zu füllenden Bereich zwischen Mantel und Vibrationskern, dessen Durchmesser dem des zu fertigenden Rohres entspricht, nicht zu behindern, muß dieser Bereich einen Mindestdurchmesser haben.
Zur Herstellung von Rohren aus Betongemenge werden auch Rollenkopfverfahren eingesetzt. Bei diesen Verfahren verdichtet ein rotierendes Preßwerkzeug das Betongemenge durch Andruck gegen eine Ummantelung. Auch hier ist jedoch die Verdichtung im Bereich der Muffen mit Schwierigkeiten verbunden. Weiterhin ist die Bandbreite verarbeitbarer Gemengequalitäten begrenzt.
Beschreibung der Erfindung
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem Betonrohre lärmarm und effizient bei hoher Qualität bezüglich Uniformität und Stabilität der Materialeigenschaften des Rohres hergestellt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Betongemenge in einem Zwischenraum zwischen zwei relativ zueinander rotierenden Teilen eines Werkzeugs verdichtet wird. Dabei besteht sowohl die Möglichkeit, daß nur ein Werkzeugteil rotiert oder beide mit unterschiedlichen Drehzahlen in derselben Umlaufrichtung. Besonders effektiv ist das Verfahren jedoch bei gegenläufiger Rotation.
Dieses wenig aufwendige Verfahren verzichtet auf jedwede Vibration und weist daher auch nicht die Nachteile von Vibrationsverfahren auf. Einer Eintrittsöffnung des Zwischenraums wird Betongemenge zugeführt, welches im Zwischenraum verdichtet wird: Durch die relative Rotation der Werkzeugteile zueinander können die körnigen Bestandteile des Betongemenges aufeinander abrollen und dabei ihren Abstand zueinander verringern, so daß sie beim Austreten aus dem Zwischenraum eine höhere Packungsdichte besitzen. Da die Bestandteile des Betongemenges körnig oder flüssig sind, sind Reibungsverluste an den rotierenden Werkzeugteilen, welche den dominierenden Anteil der Energieverluste bei der Verdichtung stellen, sehr gering und zudem auch lokal begrenzt. Nach dem Austreten aus dem Zwischenraum unter Druck kann das Betongemenge dann in die endgültige Form gebracht werden.
Zweckmäßig ist es dabei, daß die Formgebung für die Außenkontur des Rohres mittels einer Mantelform und für die Innenkontur des Rohres mittels an dem sich relativ zur Mantelform bewegenden Werkzeug dafür vorgesehenen Arbeitsflächenabschnitten erfolgt. Auf diese Weise ist eine effektive Fertigung möglich, da keine weiteren Werkzeuge eingesetzt werden müssen.
Da das Betongemenge in dem Zwischenraum sehr hoch verdichtet wird, ist es außerdem vorteilhaft, die Mantelform unmittelbar nach dem Ende der Verdichtung und Formgebung vom Rohr zu trennen. Damit steht die Mantelform unmittelbar für den nächsten Fertigungsvorgang zur Verfügung.
An dieser Stelle sei auch darauf hingewiesen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und einer erfindungsgemäßen Anordnung auch Rohre mit dünnen Wänden hergestellt werden können, da die dem Vibrationsverfahren eigenen Schwierigkeiten in dieser Weise nicht auftreten. Insbesondere lassen sich auch Gemenge mit besonderen Eigenschaften, wie beispielsweise Hochleistungsbeton, verarbeiten.
Die Erfindung umfaßt weiterhin Anordnungen, mit denen das Herstellungsverfahren umgesetzt werden kann. Solche Formgebungseinrichtungen umfassen eine Mantelform zur Formung der Außenkontur des Rohres und ein mehrteiliges, mit mindestens einer Antriebseinrichtung verbundenes Werkzeug zur Verdichtung des in die Formgebungseinrichtung gefüllten Betongemenges und zur Formung der Innenkontur. Ein erster und ein zweiter Teil des Werkzeugs werden dabei relativ zueinander rotierend angetrieben. Dabei kann nur ein Teil des Werkzeugs rotieren, beide Teile gleichläufig mit unterschiedlichen Drehzahlen, oder beide Teile gegenläufig, mit gleichen oder unterschiedlichen Drehzahlen. Zwischen einem ersten Arbeitsflächenabschnitt des ersten Teils des Werkzeugs und einem zweiten Arbeitsflächenabschnitt des zweiten Teils des Werkzeugs befindet sich ein Zwischenraum zur Durchleitung und Verdichtung des Betongemenges. Um die Innenkontur zu formen, weist ein zweiter Arbeitsflächenabschnitt des ersten Teils des Werkzeugs außerdem die Form eines ersten Außenzylinders mit der Rotationsachse des ersten Teils des Werkzeugs als Symmetrieachse auf. Der Durchmesser des ersten Außenzylinders wird entsprechend des Innendurchmessers des zu fertigenden Rohres gewählt. Durch die Rotation des ersten Teils des Werkzeugs wird das Betongemenge so nach dem Verdichten und Austreten aus dem Zwischenraum in die endgültige Form gebracht und dabei gleichzeitig geglättet.
Dabei ist es zweckmäßig, für die Größe des Zwischenraumes, d.h. den minimalen Abstand der relativ zueinander rotierenden Arbeitsflächenabschnitte, im Hinblick auf eine effektive Verdichtung einen Wert, der im Bereich der mittleren Korngröße der Körner des Betongemenges liegt, zu wählen. Hier hat sich ein Wert von etwa dem Doppelten des mittleren Durchmessers der größten Körner des Betongemenges als besonders wirkungsvoll erwiesen.
Um die gegenläufige Rotation zweier um die gleiche Achse rotierenden Werkzeugteile zu erzielen, ist es zweckmäßig, beide Teile des Werkzeugs über gesonderte Wellen anzutreiben. Bevorzugt wird dabei der erste Teil des Werkzeugs über eine Welle und der zweite Teil des Werkzeugs über eine die Welle umschließende Hohlwelle angetrieben. Dies hat den Vorteil, daß beide Teile über eine gemeinsame Antriebseinrichtung angetrieben werden können, oder über zwei Antriebseinrichtungen, die entlang der Rotationsachse platzsparend und leicht zugänglich benachbart angebracht sind. Denkbar sind jedoch auch zwei Wellen mit zwei Antriebseinrichtungen auf entgegengesetzten Seiten des Werkzeugs.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind Werkzeug und Mantelform gegeneinander verschiebbar gelagert. Dabei ist auch eine Führung für das Werkzeug zur Erzielung einer Relativbewegung vorgesehen. So kann zum Beispiel die Mantelform starr fixiert werden und das Werkzeug mittels der Führung unter Betonzufuhr vom einen Ende der Form zum anderen bewegt werden. Zunächst wird demnach am einen Ende Betongemenge verdichtet, in die endgültige Form gebracht und geglättet. Das Werkzeug kann dabei relativ zur Mantelform entlang der Rotationsachse bewegt werden, bis das andere Ende erreicht ist, und dort entfernt werden. Für eine besonders gleichmäßige Verdichtung und Formgebung, also hohe Uniformität der Materialeigenschaften, ist dabei eine kontinuierliche Betonzufuhr, Rotation und Relativbewegung entlang der Rotationsachse wesentlich. Eine andere denkbare Variante wäre auch die Fixierung des Werkzeugs und eine sich bewegende Aufnahmeform. Auch eine Fertigung von Endlosrohren ist darin eingeschlossen.
Vorteilhaft sind bei einer solchen Formgebungseinrichtung die beiden Arbeitsflächenabschnitte der beiden Werkzeugteile, zwischen denen sich der Zwischenraum zur Durchleitung und Verdichtung des Betongemenges befindet, konisch geformt, wobei die Symmetrieachse eines Konus mit der Rotationsachse des jeweiligen Werkzeugteils und der Symmetrieachse des Rohres zusammenfällt. Dabei wird man jeweils nicht einen vollständigen Konus als Arbeitsflächenabschnitt wählen, sondern jeweils nur ein Segment, was einem Schnitt senkrecht zur Symmetrieachse entspricht, da auf diese Weise noch andere Arbeitsflächenabschnitte mit anderer Funktionalität zur Verfügung bleiben. Durch die konische Form verfügt der Zwischenraum nun über eine Öffnung, die zur Rotationsachse orientiert ist, und eine weitere Öffnung, die in Richtung des äußeren Bereichs zwischen Werkzeug und Mantelform orientiert ist, was die Steuerung des Betongemengeflusses vereinfacht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste Arbeitsflächenabschnitt des ersten Teils des Werkzeugs die Form eines ersten Außenkonus auf, der sich in der Richtung, aus der Betongemenge zugeführt wird, verjüngt. In der entgegengesetzten Richtung kann sich dann zum Beispiel der zweite Arbeitsflächenabschnitt des ersten Teils des Werkzeugs, der die Form eines ersten Außenzylinders hat, anschließen. Weiterhin ist es in bezug auf die eben genannte Ausgestaltung vorteilhaft, wenn der erste Arbeitsflächenabschnitt des zweiten Teils des Werkzeugs die Form eines Innenkonus aufweist, der sich in der Richtung, aus der Betongemenge zugeführt wird, ebenfalls verjüngt. Das Betongemenge wird damit in die in Richtung der Rotationsachse orientierte Öffnung des Zwischenraums geleitet. An den konischen Begrenzungsflächen des Zwischenraums rollen die körnigen Bestandteile des Betongemenges aufeinander ab und werden verdichtet. Anschließend treten sie aufgrund des Druckes von nachrückendem Gemenge durch die in Richtung der Mantelform orientierte Öffnung in den Raum zwischen Werkzeug und Mantelform aus.
Um eine wirkungsvolle Verdichtung zu erzielen, ist es vorteilhaft, daß Innen- und erster Außenkonus den gleichen Konuswinkel - der spitze Winkel, den der Querschnitt eines Konus mit einer Ebene senkrecht zur Symmetrieachse bildet - einschließen, oder daß der Konuswinkel des Innenkonus um maximal bis zu 15° größer als der Konuswinkel des ersten Außenkonus ist, wobei der Konuswinkel des ersten Außenkonus bevorzugt im Bereich von 50° bis 75° liegt. Zu große Konuswinkel erfordern ein entlang der Rotationsachse sehr ausgedehntes Werkzeug, was aus fertigungstechnischen Gründen unpraktisch ist, zu flache Konuswinkel lassen bei kleineren Rohrdurchmessern keine effektive Verdichtung zu. Ist der Konuswinkel des Innenkonus größer als der des Außenkonus, so verjüngt sich der Zwischenraum in Durchleitungsrichtung, was die Verdichtung des Gemenges erhöht, zudem wird ein stärkerer Druck aufgebaut, unter dem die Gemengebestandteile aus dem verjüngten Ende des Zwischenraums in den Raum zwischen Mantelform und Werkzeug austreten.
Werden die Konuswinkel von Innen- und erstem Außenkonus gleich gewählt, so ist ein Konuswinkel von 65° im Hinblick auf die Fertigung besonders geeignet.
Um im Falle gleicher Konuswinkel die Verdichtung weiter zu erhöhen und außerdem die Gemengedurchleitung durch den Zwischenraum zu verbessern, ist es vorteilhaft, auf dem ersten Außenkonus eine um die Rotationsachse spiralförmige Vertiefung auszusparen. Durch diese spiralförmige Vertiefung wird das Durchleiten des Gemenges durch den Zwischenraum erleichtert.
Die spiralförmige Vertiefung auf dem erste Außenkonus kann vielfältige Formen haben, vorteilhaft jedoch weist sie im Querschnitt entlang der Rotationsachse die Konturen von Kreisausschnitten auf. Kreisförmige Konturen haben den Vorteil, daß sie keine Innenkanten aufweisen, in denen sich Material leicht festsetzen könnte. Sie sind außerdem am leichtesten herzustellen, was sich vorteilhaft auf die Fertigungskosten des Werkzeugs auswirkt. Dabei können die Kanten zwischen konischer Fläche und Vertiefung auch wannenrandartig abgeflacht sein. In der einfachsten, am leichtesten zu realisierenden Variante haben die Kreise, die die Konturen der spiralförmigen Vertiefung auf dem ersten Außenkonus bestimmen, alle den gleichen Radius. Zweckmäßig ist es außerdem, die Mittelpunkte dieser Kreise auf einem Konus liegend zu wählen, wobei sich hier eine weitere Möglichkeit der Steuerung der Verdichtung bietet, wenn man den Konuswinkel dieses Konus vorteilhaft gleich dem oder kleiner als den Konuswinkel des ersten Außenkonus wählt: Hat dieser Konus den gleichen Konuswinkel wie der erste Außenkonus, so wird das Material durch den Zwischenraum geleitet und im wesentlichen nur durch das Abrollen aufeinander verdichtet. Besitzt dieser Konus jedoch einen etwas kleineren Konuswinkel als der erste Außenkonus, bevorzugt 60°, so fallen die Kreisausschnitte zum stumpfen Ende des ersten Außenkonus hin flacher aus, was die Verdichtung erhöht und auch einen stärkeren Druck als bei gleichem Konuswinkel aufbaut, mit dem das Gemenge schließlich aus dem Zwischenraum in den Bereich zwischen Mantelform und Werkzeug gepreßt wird.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist ein zweiter Arbeitsflächenabschnitt des zweiten Teils des Werkzeugs die Form eines zweiten Außenkonus auf, dessen Symmetrieachse der Rotationsachse des zweiten Teils des Werkzeugs entspricht, und der sich in der Richtung, aus der Betongemenge zugeführt wird, verjüngt. Da viele Rohre zwecks der Möglichkeit des Ineinandersteckens auf der einen Seite ein Ende mit größerem Außendurchmesser und auf der anderen Seite ein Ende mit einem Außendurchmesser, der - bei gleichem Innendurchmesser - kleiner als der Außendurchmesser des Rohres im restlichen Bereich ist, besitzen, verjüngt sich die Mantelform in dieser Richtung und endet häufig mit einer Spitzendform, wobei das Betongemenge meist aus Richtung der Spitzendform zugeführt wird. Wird nun das Werkzeug in Richtung der Spitzendform bewegt, so wird der zur Verfügung stehende Bereich zwischen Werkzeug und Mantelform kleiner. Gleichzeitig quillt das verdichtete Betongemenge über die Öffnung, durch die es aus dem Zwischenraum austritt, auch nach oben, da es unter Druck stehend austritt. Durch die konische Form des zweiten Arbeitsflächenabschnitts des zweiten Teils des Werkzeugs wird daher das Einwirken stärkerer Kräfte auf das Werkzeug durch sich stauendes Betongemenge bei der Formgebung im Bereich der Spitzendform vermieden. Dies funktioniert besonders effektiv im Bereich von Konuswinkeln zwischen 65° und 83°, bevorzugt bei einem Konuswinkel von 77°.
In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn auf dem zweiten Außenkonus eine um die Rotationsachse spiralförmige Vertiefung ausgespart ist. Durch diese wird, wenn der Bereich der Spitzendform erreicht ist und das Betongemenge diesen Hohlraum nahezu ausfüllt, Betongemenge vom spitzen Ende der Form in Richtung des ersten Teils des Werkzeugs transportiert, und das Werkzeug kann problemlos aus der Mantelform entfernt werden. Auch hier weist die spiralförmige Vertiefung vorteilhaft im Querschnitt entlang der Rotationsachse die Konturen von Kreisausschnitten auf, wobei die konturbestimmenden Kreise in der einfachsten, am leichtesten zu realisierenden Variante alle den gleichen Radius haben. Zweckmäßig wird die spiralförmige Vertiefung auf dem zweiten Außenkonus so ausgestaltet, daß die Mittelpunkte der Kreise, die ihre Kontur bestimmen, auf einem Konus liegen. Dabei ist es für einen gleichmäßigen Transport des schon verdichteten Gemenges vorteilhaft, wenn der Konuswinkel dieses Konus den gleichen oder einen - mit einer Differenz von einem Betrag von etwa bis zu 5 Grad - ähnlichen Konuswinkel wie der zweite Außenkonus, bevorzugt 78°, aufweist.
Um das Betongemenge in den Zwischenraum zur Durchleitung und Verdichtung des Betongemenges zu bringen, ist der zweite Teil des Werkzeugs zweckmäßig auf der Seite, die der Richtung, aus der Beton zugeführt wird, zugewandt ist, mit Durchlässen zur Weiterleitung des Betongemenges in den Zwischenraum ausgestattet. Prinzipiell genügen dabei eine oder mehrere große Öffnungen. Um jedoch zu verhindern, daß möglicherweise klumpendes Betongemenge nur mit einem Teil des Werkzeugs in dessen Umdrehungsrichtung mitläuft und dabei eventuell den Zwischenraum verschließt, ist eine Ausgestaltung der Durchlässe als Schlitze, die im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des zweiten Teils des Werkzeugs liegen, vorteilhaft. Auf diese Weise wird das Betongemenge effektiv daran gehindert, nur in einer Rotationsrichtung umzulaufen, und klumpende Gemengebestandteile werden auseinandergezogen bis sie zerfallen.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn auch ein dritter Arbeitsflächenabschnitt des zweiten Teils des Werkzeugs zur Formung der Innenkontur die Form eines zweiten Außenzylinders um die Rotationsachse des zweiten Teils des Werkzeugs aufweist, wobei der zweite Außenzylinder den gleichen Radius wie oder einen größeren Radius als der erste Außenzylinder aufweist. Der zweite Außenzylinder kann bei gleichem Radius zur Vorformung eingesetzt werden und den ersten Außenzylinder entlasten. Um das Entfernen des Werkzeugs zu erleichtern, ist es vorteilhaft, die spiralförmige Vertiefung auf dem zweiten Außenkonus in die dritte Arbeitsfläche fortzusetzen.
Wird der Radius des zweiten Außenzylinders größer als der des ersten Außenzylinders gewählt, so kann man prinzipiell ein Betonrohr aus zwei Schichten fertigen, wobei die Außenschicht nur durch den zweiten Außenzylinder geformt und verdichtet wird. Zur Erhöhung der Verdichtungswirkung kann dabei am zweiten Außenkonus eine Rollenebene mit Werkzeugteilen, die nach dem Prinzip des Rollenkopfverfahrens arbeiten, vorgesehen sein. Denkbar ist auch eine Verwendung eines dritten Teils des Werkzeugs zur Verdichtung der Komponente des Betongemenges für die Außenschicht zwischen zweitem und drittem Teil des Werkzeugs in der oben beschriebenen Weise. Die Komponente des Gemenges für die Innenschicht wird in dem Zwischenraum zwischen erstem und zweiten Teil des Werkzeugs hoch verdichtet und durch den ersten Außenzylinder in die endgültige Form gebracht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Beispiels beschrieben werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt
Fig. 1
eine Gesamtansicht einer Formgebungseinrichtung,
Fig. 2
einen Querschnitt durch die Formgebungseinrichtung mit einer vergrößerten Darstellung des Zwischenraumbereichs,
Fig. 3
eine Halterung mit Führung für das Werkzeug zur Erzielung einer Relativbewegung,
Fig. 4
eine Darstellung des ersten Teils des Werkzeugs,
Fig. 5
eine Darstellung des zweiten Teils des Werkzeugs.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In Fig. 1 ist die Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Formgebungseinrichtung dargestellt, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Eine Mantelform zur Formgebung der äußeren Kontur besteht aus einem Mantel 1, der mit einer Untermuffe 2 und einer Obermuffe 3 versehen ist. Untermuffe 2 und Obermuffe 3 dienen weiterhin dazu, paßgenaue Rohre herzustellen, die ineinander gesteckt werden können, die Obermuffe 3 gibt der Mantelform die Form eines spitzen Endes. In der Mantelform befindet sich im unteren Teil im Bereich der Untermuffe 2 Betongemenge 4. Der erste Teil 5 des Werkzeugs, der über eine Welle 6 angetrieben wird, befindet sich in der Zeichnung noch außerhalb der Mantelform, während der zweite Teil 7 des Werkzeugs, der über eine Hohlwelle 8 angetrieben wird, schon bei der Vorformung des Betongemenges 4 ist.
In Fig. 2 ist ein teilweiser Querschnitt durch die Formgebungseinrichtung dargestellt. In der gezeigten Anordnung ist der zweite Teil 7 des Werkzeugs in der Richtung, aus der Beton zugeführt wird, über dem ersten Teil 5 des Werkzeugs angeordnet und umhüllt dieses teilweise. Zwischen beiden befindet sich der Zwischenraum 9 zur Durchleitung und Verdichtung des Betongemenges. Über die Welle 6 und die Hohlwelle 8 können der erste Teil 5 des Werkzeugs und der zweite Teil 7 des Werkzeugs unabhängig voneinander in Rotation versetzt werden. Der Weg, den das Betongemenge 4 nimmt, ist als gestrichelter Pfeil eingezeichnet. Es wird von oben eingefüllt, vom zweiten Teil 7 des Werkzeugs aufgefangen und in den Zwischenraum 9 geleitet, wo es durch das Abrollen der körnigen Bestandteile des Betongemenges 4 aufeinander verdichtet wird. Nach der Verdichtung tritt es am unteren Ende des Zwischenraums 9 radial und unter Druck stehend in den Bereich zwischen Mantelform und Werkzeug, wo durch den ersten Teil 5 des Werkzeugs die Formgebung der Innenkontur in diesem Bereich erfolgt. Das Betongemenge 4 wird solange in den Bereich zwischen Mantelform und Werkzeug gepreßt, bis dieser gefüllt ist und das Betongemenge 4 über die Öffnung des Zwischenraums 9 am unteren Ende nach oben zu steigen beginnt.
Mittels einer Halterung 10, wie sie in Fig. 3 beispielhaft dargestellt ist, kann sodann das Werkzeug langsam relativ zur Mantelform entlang der Rotationsachse in Richtung der Obermuffe 3 bewegt werden, wodurch die gesamte Innenkontur geformt wird. Dazu ist im Beispiel eine Führung vorgesehen: eine Spindel 11, die auf einer Seite mit einer Antriebseinrichtung 12 angetrieben wird und auf der anderen Seite in einem Lager 13 ruht, ist über eine Spindelmutter 14 mit einem Querträger 15, an dessen Enden sich Laufwagen 16 befinden, verbunden. Die Laufwagen 16 werden in Führungsschienen 17 entlang der Spindelrichtung geführt. Der Querträger 15 ist seinerseits mit einer Antriebseinrichtung 18 für den Wellenantrieb sowie einer Antriebseinrichtung 19 für den Hohlwellenantrieb über ein Getriebe 20 verbunden.
Fig. 4 zeigt verschiedene Ansichten des ersten Teils 5 des Werkzeugs mit konischer Form. Der erste Arbeitsflächenabschnitt dieses Werkzeugteils hat die Form eines ersten Außenkonus 21, der zweite Arbeitsflächenabschnitt die Form eines ersten Außenzylinders 22. Der erste Außenzylinder 22 ist glatt und dient der Formgebung der inneren Rohrkontur. Auf dem ersten Außenkonus 21 ist eine um die Rotationsachse spiralförmige Vertiefung 23 ausgespart. Sie dient zur Steuerung der Gemengedurchleitung durch den Zwischenraum 9: Im oberen Bereich erfaßtes Betongemenge 4 wird nach unten transportiert und dabei gleichzeitig verdichtet. Um zu verhindern, daß sich Gemengebestandteile in Ecken oder Innenkanten festsetzen, hat die spiralförmige Vertiefung 23 im Querschnitt die Konturen von Kreisausschnitten. Die Mittelpunkte der Kreise liegen auf einer konischen Fläche, deren Konuswinkel β etwas kleiner ist als der Konuswinkel α des ersten Außenkonus 21, wodurch die Verdichtung noch gesteigert werden kann, ebenso wie der Druck, unter dem das Betongemenge 4 durch den Zwischenraum 9 in den Bereich zwischen Werkzeug und Mantel austritt.
Fig. 5 schließlich zeigt verschiedene Ansichten des zweiten Teils 7 des Werkzeugs. Der erste Arbeitsflächenabschnitt dieses Teils hat die Form eines Innenkonus 24. Der Konuswinkel γ des Innenkonus 24 und der Konuswinkel α des ersten Außenkonus 21 sind gleich. Der zweite Arbeitsflächenabschnitt dieses Abschnitts weist die Form eines zweiten Außenkonus 25 auf. Auf dem zweiten Außenkonus 25 ist eine spiralförmige Vertiefung 26 ausgespart, deren Schraubensinn entgegengesetzt zu der spiralförmigen Vertiefung 23 ist. Durch die spiralförmige Vertiefung 26 wird zugeführtes Betongemenge 4 vom spitzen Ende der Mantelform mit der Obermuffe 3 in Richtung des ersten Teils 5 des Werkzeugs transportiert. Auf diese Weise wird ein leichteres Entfernen des Werkzeugs aus der Mantelform ermöglicht. Um zu verhindern, daß sich Gemengebestandteile in Ecken oder Innenkanten festsetzen, hat die spiralförmige Vertiefung 26 im Querschnitt die Konturen von Kreisausschnitten. Die Mittelpunkte der Kreise liegen auf einer konischen Fläche, deren Konuswinkel ε etwas größer als der Konuswinkel δ des zweiten Außenkonus 25 ist. Diejenige Seite des zweiten Teils 7 des Werkzeugs, die in die Richtung weist, aus der Betongemenge 4 zugeführt wird, ist mit Durchlässen 28 versehen, durch die das Betongemenge 4 in den Zwischenraum 9 geleitet wird. Durch ihre schlitzartige Form verhindern sie ein Umlaufen des unverdichteten Betongemenges 4 mit der Rotationsrichtung des ersten Teils 5 des Werkzeugs. Ein dritter Arbeitsflächenabschnitt des zweiten Teils 7 des Werkzeugs weist schließlich die Form eines zweiten Außenzylinders 27 auf, der zur Vorformung des Betongemenges 4 eingesetzt werden kann, wenn dieses über die Öffnung des Zwischenraums 9 zur Mantelform nach oben steigt. Die spiralförmige Vertiefung 26 erstreckt sich in diesem Fall auch über diesen zweiten Außenzylinder 27, was auf die endgültige Formgebung jedoch keinen Einfluß hat und nur das Entfernen des Werkzeugs erleichtern soll.
Eine weitere denkbare Einsatzmöglichkeit von Verfahren und Anordnung, die sich aus den Ansprüchen ergibt, ist die Herstellung zweischichtiger Betonrohre. Dies ist z.B. dann sinnvoll, wenn an die Innenkontur des Rohres Anforderungen gestellt werden, die für die Innenschicht die Verwendung eines hochwertigen und teuren Betons notwendig machen. An den Außenbereich werden diese Anforderungen jedoch nicht gestellt, so daß für die Außenschicht im Prinzip ein anderer Beton eingesetzt werden kann. Bei der dargestellten Anordnung läßt sich ebenfalls ein Betongemenge aus zwei Komponenten, die für sich wiederum selbst Betongemenge mit unterschiedlichen Eigenschaften sein können, ohne wesentliche Durchmischung der Komponenten verarbeiten, wenn man den zweiten Teil 7 des Werkzeugs so ausgestaltet, daß der Radius des zweiten Außenzylinders 27 größer als der Radius des ersten Außenzylinders 22 ist. Die Differenz der beiden Radien bestimmt dann die Wanddicke der Innenschicht. Das für die Außenschicht vorgesehene Betongemenge wird dann direkt in den Raum zwischen Mantelform und Werkzeug geleitet, wo es durch den zweiten Außenzylinder 27 geglättet und verdichtet wird. Zur Erhöhung der Verdichtungswirkung des zweiten Teils 7 des Werkzeugs kann dabei am zweiten Außenkonus 25 weiterhin eine Rollenebene mit Werkzeugteilen, die nach dem Prinzip des Rollenkopfverfahrens arbeiten, vorgesehen sein. Das hochwertige Betongemenge, welches für die Innenschicht vorgesehen ist, wird als einziges der beiden Gemenge durch die Durchlässe 28 in den Zwischenraum 9 geleitet, wo es verdichtet wird. Durch den ersten Außenzylinder 22 erfolgt dann die endgültige Konturgebung des Innendurchmessers. Dabei ist selbstverständlich darauf zu achten, daß die Wege der Betongemenge für innere und äußere Schicht getrennt sind. Dies kann zum Beispiel mittels eines Hohlzylinders erfolgen, der die Hohlwelle 8 umgibt, wobei der Hohlzylinder etwa den gleichen Durchmesser haben sollte, wie ihn der zweite Teil 7 des Werkzeugs auf der Seite, die der Richtung, aus der Betongemenge zugeführt wird, besitzt.
Bezugszeichenliste
1
Mantel
2
Untermuffe
3
Obermuffe
4
Betongemenge
5
erster Teil des Werkzeugs
6
Welle
7
zweiter Teil des Werkzeuges
8
Hohlwelle
9
Zwischenraum
10
Halterung
11
Spindel
12
Antriebseinrichtung
13
Lager
14
Spindelmutter
15
Querträger
16
Laufwagen
17
Führungsschienen
18
Antriebseinrichtung
19
Antriebseinrichtung
20
Getriebe
21
erster Außenkonus
22
erster Außenzylinder
23
spiralförmige Vertiefung
24
Innenkonus
25
zweiter Außenkonus
26
spiralförmige Vertiefung
27
zweiter Außenzylinder
28
Durchlaß
α
Konuswinkel des ersten Außenkonus
β
Konuswinkel für konische Fläche
γ
Konuswinkel des Innenkonus
δ
Konuswinkel des zweiten Außenkonus
ε
Konuswinkel für konische Fläche

Claims (30)

  1. Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Betongemenge (4), wobei das Betongemenge (4) zur Formgebung in eine Formgebungseinrichtung gefüllt und dort mit einem Werkzeug verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Betongemenge (4) in einem Zwischenraum (9) zwischen zwei relativ zueinander rotierenden Teilen (5,7) des Werkzeugs verdichtet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betongemenge (4) in einem Zwischenraum (9) zwischen einem rotierenden ersten Teil (5) des Werkzeugs und einem gegenläufig zum ersten Teil rotierenden zweiten Teil (7) des Werkzeugs verdichtet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung für die Außenkontur des Rohres mittels einer Mantelform und für die Innenkontur des Rohres mittels an dem sich relativ zur Mantelform bewegenden Werkzeug dafür vorgesehenen Arbeitsflächenabschnitten erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelform unmittelbar nach Ende der Verdichtung und Formgebung vom Rohr getrennt wird.
  5. Formgebungseinrichtung zur Herstellung von Rohren aus Betongemenge (4), nach den vorgenannten Verfahrensschritten, umfassend
    eine Mantelform zur Formung der Außenkontur des Rohres und
    ein mehrteiliges, mit mindestens einer Antriebseinrichtung verbundenes Werkzeug zur Verdichtung des in die Formgebungseinrichtung gefüllten Betongemenges (4) und zur Formung der Innenkontur, wobei
    ein erster Teil (5) des Werkzeugs und ein zweiter Teil (7) des Werkzeugs zueinander gegenläufig rotierend angetrieben sind,
    sich zwischen einem ersten Arbeitsflächenabschnitt des ersten Teils des Werkzeugs und einem ersten Arbeitsflächenabschnitt des zweiten Teils des Werkzeugs ein Zwischenraum (9) zur Durchleitung und Verdichtung des Betongemenges (4) befindet, und
    ein zweiter Arbeitsflächenabschnitt des ersten Teils (5) des Werkzeugs zur Formung der Innenkontur die Form eines ersten Außenzylinders (22) um die Rotationsachse des ersten Teils (5) des Werkzeugs aufweist.
  6. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Zwischenraums (9) so voreingestellt ist, daß der kleinste Abstand zwischen dem ersten Arbeitsflächenabschnitt des ersten Teils (5) des Werkzeugs und dem ersten Arbeitsflächenabschnitt des zweiten Teil (7) des Werkzeugs etwa dem Doppelten des mittleren Durchmessers der größten Körner des Betongemenges entspricht.
  7. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teile des Werkzeugs (5,7) über gesonderte Wellen angetrieben werden, bevorzugt der erste Teil (5) des Werkzeugs über eine Welle (6) und der zweite Teil (7) des Werkzeugs über eine die Welle umschließende Hohlwelle (8).
  8. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Werkzeug und Mantelform gegeneinander verschiebbar gelagert sind und eine Führung für das Werkzeug zur Erzielung einer Relativbewegung vorgesehen ist.
  9. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arbeitsflächenabschnitte der beiden Werkzeugteile (5,7), zwischen denen sich der Zwischenraum (9) zur Durchleitung und Verdichtung des Betongemenges (4) befindet, konische Form, mit der Rotationsachse des jeweiligen Teils des Werkzeugs (5 oder 7) als Symmetrieachse eines Konus, aufweisen.
  10. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arbeitsflächenabschnitt des ersten Teils (5) des Werkzeugs die Form eines ersten Außenkonus (21) aufweist, der sich in der Richtung, aus der Betongemenge (4) zugeführt wird, verjüngt.
  11. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arbeitsflächenabschnitt des zweiten Teils (7) des Werkzeugs die Form eines Innenkonus (24) aufweist, der sich in der Richtung, aus der Betongemenge zugeführt wird, verjüngt.
  12. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel (γ) des Innenkonus (24) gleich dem oder bis zu 15° größer als der Konuswinkel (α) des ersten Außenkonus (21) ist, wobei der Konuswinkel (α) des ersten Außenkonus (21) bevorzugt im Bereich von 50° bis 75° liegt.
  13. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Konuswinkel (α) und (γ) von Innen- (24) und erstem Außenkonus (21) gleich, bevorzugt 65°, sind.
  14. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem ersten Außenkonus (21) eine um die Rotationsachse spiralförmige Vertiefung (23) ausgespart ist.
  15. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmige Vertiefung (23) auf dem ersten Außenkonus (21) im Querschnitt entlang der Rotationsachse die Konturen von Kreisausschnitten aufweist.
  16. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreise, die die Konturen der spiralförmigen Vertiefung (23) auf dem ersten Außenkonus (21) bestimmen, alle den gleichen Radius haben.
  17. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Kreise, die die Konturen der spiralförmigen Vertiefung (23) auf dem ersten Außenkonus (21) bestimmen, auf einer konischen Fläche liegen.
  18. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche, auf der die Mittelpunkte der Kreise liegen, die die Konturen der spiralförmigen Vertiefung (23) auf dem ersten Außenkonus (21) bestimmen, einen Konuswinkel (β) aufweist, der gleich dem oder kleiner als der Konuswinkel (α) des ersten Außenkonus, bevorzugt 60°, ist.
  19. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Arbeitsflächenabschnitt des zweiten Teils (7) des Werkzeugs die Form eines zweiten Außenkonus (25) aufweist, dessen Symmetrieachse der Rotationsachse des zweiten Teils (7) des Werkzeugs entspricht und der sich in der Richtung, aus der Betongemenge (4) zugeführt wird, verjüngt.
  20. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel (δ) des zweiten Außenkonus (25) gleich dem oder größer als der Konuswinkel (γ) des Innenkonus (24) ist, bevorzugt im Bereich von 65° bis 83°, bevorzugt 77°.
  21. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zweiten Außenkonus (25) eine um die Rotationsachse spiralförmige Vertiefung (26) ausgespart ist.
  22. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmige Vertiefung (26) auf dem zweiten Außenkonus (25) im Querschnitt entlang der Rotationsachse die Konturen von Kreisausschnitten aufweist.
  23. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreise, die die Konturen der spiralförmigen Vertiefung (26) auf dem zweiten Außenkonus (25) bestimmen, alle den gleichen Radius haben.
  24. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Kreise, die die Konturen der spiralförmigen Vertiefung (26) auf dem zweiten Außenkonus (25) bestimmen, auf einer konischen Fläche liegen.
  25. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Fläche, auf der die Mittelpunkte der Kreise liegen, die die Konturen der spiralförmigen Vertiefung (26) auf dem zweiten Außenkonus (25) bestimmen, einen Konuswinkel (ε) aufweist, der gleich dem oder ähnlich dem Konuswinkel (δ)_des zweiten Außenkonus (25), bevorzugt 78°, ist.
  26. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (7) des Werkzeugs auf der Seite, die der Richtung, aus der Betongemenge (4) zugeführt wird, zugewandt ist, mit Durchlässen (28) zur Weiterleitung des Betongemenges (4) in den Zwischenraum (9) versehen ist.
  27. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (28) als Schlitze ausgestaltet sind, die im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des zweiten Teils (7) des Werkzeugs liegen.
  28. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Arbeitsflächenabschnitt des zweiten Teils (7) des Werkzeugs zur Formung der Innenkontur die Form eines zweiten Außenzylinders (27) um die Rotationsachse des zweiten Teils (7) des Werkzeugs aufweist, mit dem gleichen Radius wie oder einem größeren Radius als der erste Außenzylinder (22).
  29. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Außenzylinder (27) eine Fortsetzung der spiralförmigen Vertiefung (26) auf dem zweiten Außenkonus (25) aufweist.
  30. Formgebungseinrichtung nach einem der Ansprüche 28 oder 29, bei welcher der Radius des ersten Außenzylinders (22) kleiner als der Radius des zweiten Außenzylinders (27) ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur getrennten Zufuhr zweier Komponenten des Betongemenges (4) so vorgesehen ist, daß nur eine der beiden Komponenten in den Zwischenraum (9) geführt wird, während die andere Komponente direkt in den Raum zwischen Mantelform und Werkzeug geführt wird.
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