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Druckrüttler zum Herstellen von Betonplatten Die Erfindung bezieht
sich auf einen maschinellen Rüttelstampfer für die Herstellung von Betonplatten,
wie sie für die verschiedensten Zwecke, insbesondere beim Baugewerbe, benutzt werden.
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Es ist bekannt, daß durch die von einem Motor angetriebenen rotierenden
Unwuchten mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude bei kleinster Antriebskraft Wirkungen
erzielt werden können, die größer sind, als sie durch Pressen mit vielen Tonnen
Preßdruck erreicht werden. Man hat daher auch bereits versucht, bei maschinellen
Rüttelstampfern für die Herstellung von Betonplatten derartige Unwuchtrüttler zu
benutzen. Die bisher bekanntgewordenen Konstruktionen dieser Art konnten sich jedoch
nicht einführen, da die erzielte Leistung weit hinter der zu erwartenden Wirkung
zurückblieb. Der Grund hierfür lag gemäß der dieser Erfindung zugrunde liegenden
Erkenntnis darin, daß man die Stampfplatte für die Betonmasse mit dem Unwuchtrüttler
starr verbunden hat und zur Aufhebung aller nicht senkrecht nach unten wirkenden
Kräfte den Unwuchtrütt.ler in festen Führungen bzw. Gelenken so lagerte, daß er
ausschließlich eine vertikale Bewegung senkrecht zur verdichtenden Masse des Betons
ausführen konnte. Hierdurch wurde naturgemäß ein wesentlicher Teil der erzeugten
Schwingungskräfte in den Führungen vernichtet. Daraus ergab sich außerdem die Notwendigkeit,
sehr stabile Gestelle auf starken Fundamenten zu errichten, um die von diesen aufgenommenen
Schwingungskräfte zu vernichten (deutsche Patentschriften 719 865 und 801 325).
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Die Erfindung geht nun von folgender Erkenntnis aus. Die üblicherweise
bei derartigen Druckrüttlern zum Herstellen von Betonplatten benutzten Schwingungserreger
sind fast durchweg sogenannte Unwuchtrüttl.er. Derartige Einrichtungen erzeugen
keine lineare Amplitude, sondern eine in einer Richtung kreisvektoriell sich ändernde
Kraft bzw. eine Kraft mit elliptisch sich veränderndem Vektor. Diese Kraft ändert
sich entsprechend der jeweiligen Lage des Schwerpunktes des rotierenden Systems
ununterbrochen kreisvektoriell. Da aber die Masse des gesamten Rüttlersystems nicht
symmetrisch um die Rotationsachse der rotierenden Unwucht verteilt ist, wird die
von dem ganzen Rüttler abnehmbare Kraft mehr oder weniger von der ursprünglichen
kreisvektoriellen Form abweichen und eine verformte elliptisch vektorielle Struktur
aufweisen. Unter der freien Einwirkung eines solchen Rüttlers werden die nebeneinanderliegenden
Teilchen ununterbrochen umeinander bewegt, und die Einwirkung aufeinander wird außerordentlich
verstärkt. Mit bekannten optischen Geräten kann stroboskopisch beobachtet werden,
daß sich zwei Teilchen verschiedener Wichte unter dem Einfluß derartiger Rüttelkräfte
nicht linear aufeinander zu und voneinander fort bewegen, sondern daß sich die Teilchen
in einer Zykloiden- oder Hypozykloidenbahn mit schnell gegeneinander wechselnder
gegenseitiger Stellung fortbewegen. Es ist klar, daß bei dieser Bewegungsart die
einzelnen Teilchen nicht nur in senkrechter Richtung auf einen minimalen Abstand
gebracht werden, sondern daß gleichzeitig eine maximale Verdichtung in allen Richtungen
des Kreisvektors erfolgt. Die Aufgabe der Erfindung liegt demnach darin, durch Ausnutzung
der kreisvektoriellen Schwingungen des benutzten Unwuchtrüttlers eine Verdichtung
der Betonmasse in allen Richtungen zu erzielen.
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Die verschiedenen bekannten Einrichtungen, ausgehend von denen, die
durch schwere senkrechte Führungen ausschließlich die senkrecht linear wirkenden
Kräfte zur Wirkung kommen lassen, über die weiter bekannten Arten, bei denen die
Rütteleinrichtung gelenkig, federnd oder pendelnd aufgehängt ist, sind nicht in
der Lage, diese Aufgabe zu lösen, denn sobald der Schwingungserzeuger in einer Richtung
geführt ist, wird ein Teil der kreisvektoriellen Kräfte vernichtet. Selbst bei Aufhängung
in Federn werden zwangläufig die kreisvektoriellen Kräfte vernichtet und nur die
Longitudinalschwingungen fortgeleitet.
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Nach der Erfindung erfolgt die Lösung der gestellten Aufgabe dadurch,
daß bei Druckrüttlern, bei denen der Unwuchtmo.tor in einem starren Rahmen befestigt
ist, dieser Rahmen nur an seinem oberen Ende durch eine dieses mit Spiel umfassende
nachgiebige Stütze derart gehalten ist, daß er frei auf der zu verdichtenden Masse
tanzt. Während des Rüttelvorganges ist daher der mit dem Unwuchtmotor gekuppelte
Stampfteil völlig sich selbst überlassen, und nur, wenn er durch die infolge der
kreisvektoriellen Kräfte auftretenden Drehmomente die Tendenz zum Kippen
zeigt,
stößt er an die nachgiebige Stütze an und wird wieder aufgerichtet. Zu diesem Zwecke
trägt der Rahmen an seinem oberen Ende eine Stange, die mit freiem seitlichem Spiel
in eine sie glockenförmig übergreifende Hülse hineinragt, die ihrerseits mit einem
frei beweglichen Gelenk an einem Maschinengestell angelenkt ist. Da die nach oben
wirkenden Amplituden keine Verdichtungswirkung ausüben können, ist zwischen dem
frei tanzenden Rahmelf und der zu verdichtenden Betonmasse eine mit Spiel in die
Betonform hineinpassende Stampfplatte angeordnet, die ausschließlich während der
senkrecht nach unten gerichteten Amplituden mit -dem Rahmen nur kraftschlüssig gekuppelt
ist. Die senkrecht nach oben gerichtete Amplitude wird sich daher im Sinne eines
Anhebens des Rahmens äußern und wird als lebendige Kraft gespeichert, die bei der
senkrechten Amplitude zusätzlich zur Wirkung- kommt. An seinem unteren Ende trägt
der Rahmen eine mit einem Bund versehene Hülse, in die mit freiem seitlichem Spiel
eine an der Stampfplatte angeordnete, nur dem Anheben des Rüttlers dienende Stange
mit einem Widerlager hineinragt. Diese Stampfplatte besitzt eine Auflagefläche,
auf die sich während der senkrecht nach unten gerichteten Amplitude der Hülsenbund
des Rahmens aufsetzt und dadurch Rahmen und Stampfplatte kraftschlüssig miteinander
kuppelt. Zur leichten Bedienung der Anlage ist zwecks Aushebens des Rüttlers und
der Stampfplatte aus der Stampfform an der Rahmenstange ein Zugglied derart exzentrisch
befestigt, daß beim Hochheben der Rüttlerrahmen sich selbsttätig schräg zur Senkrechten
einstellt und beim Wiederherablassendie Stampfplatte sich auf den Rand der Form
aufsetzt.
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Im folgenden wird die-Wirkungsweise des Rüttelstampfers an Hand der
Zeichnung beschrieben, in welcher ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt ist.
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Auf einem relativ leichten Gestell aus Profileisen ist die Stampfplatte
9 befestigt. Den Boden dieser Stampfform bildet ein Amboß 20, auf dem die Matrize
21 liegt. Auf diese Matrize wird die Betonmasse 10 aufgeschüttet. Auf die Masse
wird eine Stampfplatte 7 gelegt, die an ihrem oberen Ende eine Auflagefläche 8 besitzt.
Aus dieser ragt eine Stange 5 heraus mit einem Widerlager 4. Der Unwuchtmotor 1
ist starr in einem gewichtigen Rahmen 2, 3 befestigt. An dessen unterem Ende sitzt
fest eine Hülse, die mit einem Bund 6 auf der Auflagefläche 8 der Stampfplatte 7
aufsitzt: Am oberen Ende trägt der Rahmen 2, 3 ebenfalls fest eine Stange 11. Diese
wird mit freiem Spiel von einer glockenförmigen Hülse 12 übergriffen, welche mit
einem allseits beweglichen Gelenk 13 am Galgen 14 angelenkt ist. An diesem Galgen
ist weiterhin ein Hebel 17 angelenkt, der an seinem einen Ende einen Handgriff 16
trägt und dessen anderes freies Ende über ein Seil 18 mit der Stange 11 bzw. dem
Rahmen 2, 3 verbunden 'ist. Zum Betrieb der Einrichtung wird zunächst die Betonmasse
10 in die Form 9 gefüllt. Während dieser Zeit wird der Rahmen 2, 3 mit dem Unwuchtrüttler
1 und, "an ihm hängend, die Stampfplatte 7 mittels des Handgriffes 16 hochgezogen.
Nach Einfüllen der Betonmasse wird der Handgriff 16
losgelassen, so daß der
-Rüttelstampfer frei und urgeführt auf der Betonmasse aufsteht. Sodann wird der
Unwuchtmotor 1 eingeschaltet und erzeugt Schwingungskräfte mit sehr hoher Frequenz,
aber kleiner Amplitude, die sich in voller Höhe auf den Rahmen 2, 3 übertragen.
Bei `den nach unten wirkenden Amplituden werden die Schwingungskräfte über den Bund
6 und die Auflagefläche 8 in voller Größe auf die Betonmasse übertragen. Die nach
oben gerichteten Amplituden lassen die Masse unter Abstützung auf die Auflagefläche
8 nach oben springen. Während dieser Zeit wird diese Kraft als »lebendige Kraft«
in der Masse gespeichert und wirkt sich bei der nächsten nach unten gerichteten
Amplitude als zusätzliche Fallkraft aus. Die waagerecht gerichteten Komponenten
der Schwingungskräfte können sich während der gesamten Zeit, in der die Rüttelmasse
schwebt, nicht auswirken. Im Moment des Aufsetzens des Bundes 6 auf die Auflagefläche
8 wirken jedoch für eine kurze Zeitspanne die waagerechten Amplituden über die Platte
7 auf die Betonmasse. Dies hat zur Folge, daß die ganze Einrichtung kurzzeitig ein
Kippmoment erhält. Hierbei tritt in der Betonmasse eine etwas höhere Verdichtung
am Rand ein, aber gleichzeitig auch eine Verschiebung der :Moleküle in waagerechter
Richtung. Diese zusätzliche waagerechte Bewegung ist für die Verdichtung besonders
wertvoll, da hierdurch die noch vorhandenen Zwischenräume zwischen den kleinsten
Teilchen ausgefüllt werden. Das Kippmoment wird aber nicht in vollem Umfang auf
die Stampfplatte 7 übertragen, da sonst die Randverdichtung zu groß würde. Dies
deshalb nicht, weil zwischen Stange 5 und der den Bund 6 tragenden Hülse infolge
des vorgesehenen Spiels eine relative Kippbewegung ermöglicht wird. Beim weiteren
Kippen berührt die obere Stange 11 ganz leicht die beweglich nachgebende glockenförmige
Hülse 12. Nach dem Prinzip dis Kreisels richtet sich hierdurch das schwingende System
sofort wieder auf, Zwobei infolge der verschieden zusammenwirkenden Schwingungskräfte
eine leichte Drehung des Rahmens 2, 3 in einer zu seiner Achse senkrechten Ebene
eintritt und sich das Kippmoment nun - ebenso wie beim Kreisel - laufend nach einer
anderen Richtung auswirkt, so daß das schwingende System theoretisch sich auf einem
Kegelmantel bewegt, dessen Spitze der Bund 6 darstellt.
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Diese Konstruktion hat außerdem zur Folge, daß sich rückwirkende Resonanzschwingungen
nicht gefährdend auf den Rüttler auswirken können, da im Moment einer etwa zurückstoßenden
Resonanzkraft bereits wieder seitwärts gerichtete Schwingungskomponenten auftreten
und den Rüttler vor der auftretenden Kraft seitlich ausweichen lassen.
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Nach Verdichtung der Betonmasse 10 wird, wie eingangs beschrieben,
der Rahmen 2, 3 mit der Stampfplatte 7 hochgehoben und sodann die fertige Betonplatte
durch den über den Fußhebel 19 hochgedrückten Amboß 20 angelüftet, bis sie
frei von der Form 9 liegt und seitwärts herausgenommen werden kann.
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Versuche haben gezeigt, daß mit einem Rüttelstampfer nach der Erfindung
bei einem Kraftaufwand von 1 PS im Unwuchtmotor eine Verdichtung der Betonmasse
erzielt wird, die höher ist als bei einer Presse, die mit einem Preßdruck von 200
t arbeitet. Es können mit dem Rüttelstampfer nach der Erfindung mit 700 Watt etwa
tausend Betonplatten der üblichen Abmessungen wesentlich höher verdichtet werden
als ein Bruchteil dieser Zahl mit einer 200-t-Presse mit ihrem recht erheblichen
Kraftbedarf.
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Der Vorteil des Rüttelstampfers nach der Erfindung gegenüber den bekannten
Rüttelstampfern besteht darin, daß infolge der völlig freien Führung des schwingenden
Systems alle kreisvektoriellen Kräfte der Verdichtung des Betons zugute kommen,
jedoch praktisch keinerlei Kräfte auf Gestell und Fundament übertragen werden, so
daß neben dem Vorteil der äußerst hohen und schnellen Verdichtung eine wesent=
liche
Antriebskraft eingespart und außerdem nur ein sehr leichtes Maschinengestell ohne
festes Fundament benutzt werden kann.