DE2205951B2

DE2205951B2 - Vorrichtung zur Herstellung von Betonformstücken mit einem motorisch angetriebenen Unwuchtriittler

Info

Publication number: DE2205951B2
Application number: DE19722205951
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8192 Geretsried Pappers
Original assignee: Knauer & Co KG Maschinenfabrik 8192 Geretsried GmbH
Current assignee: Knauer Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1972-02-09
Filing date: 1972-02-09
Publication date: 1980-02-14
Also published as: DE2205951C3; DE2205951A1

Description

In der Betonwarenindustrie werden sowohl an die Festigkeit als auch an die Oberflächengüte der Betonelemente hohe Anforderungen gestellt. Die Festigkeit der Bauelemente ist im wesentlichen, neben einer selbstverständlich richtigen Dosierung von Zementleim, abhängig von der möglichst günstigen Anordnung der Zuschlagstoffe, insbesondere der grobkörnigen Bestandteile, zum dichtesten Kornverband. Die Oberflächengüte ist dagegen weitgehend durch eine gute Verteilung von Feinanteilen zu einem geschlossenen Strukturbild erreichbar.

Die Mischungen für die vielfältig verschiedenen Bauelemente sind in der Wahl und der Zusammensetzung ihrer Zuschlagstoffe sowohl nach Art wie auch nach Größe der Kornanteile extrem unterschiedlich, einmal in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften der Bauelemente, andererseits von den ortsgegebenen Materialbeschaffungsmöglichkeiten. Man muß also in Extremfällen sowohl z. B. mit Korngrößen von 30 mm wie auch mit Sand von 0-3 mm arbeiten. Zugleich kann die Materialstruktur langfaserig, splittrig oder rund sein.

Eine gute Verdichtung von Betonelementen durch Vibrationsrütteln ist vor allem von der Wahl der richtigen Frequenz abhängig, wobei sich der beste Rütteleffekt in der Resonanzzone des Rüttelgutes ergibt. In neuer Zeit wurde dabei die Auffassung vertreten, daß bei der Herstellung von Betonfertigteilen Frequenzen von 9000 bzw. 6000 Schw./min besonders günstig sind (Betonstein-Zeitung 1970, Heft 4, Seite 213).

Durch die französische Patentschrift 1018538 sind bereits motorisch angetriebene Unwuchtrüttler bekannt, bei denen die wirksame Unwucht sich aus mehreren, gegeneinander phasenverschiebbaren Teilunwuchten zusammensetzt, deren wahlweise zur Addition oder Subtraktion der Unwuchtmassen führende Phasenstellungen durch Umkehr der Drehrichtung der Antriebswelle bei gleichzeitigem Frequenzwechsel erzielbar sind. Der Frequenzwechsel erfolgt hierbei durch einen Antriebsmotor mit variabler Geschwiii-

digkeit.

Bei einer taktgesteuerten automatischen oder halbautomatischen Fertigung von Betonsteinen ist ein derartiger Antrieb insofern nachteilig als eine Änderung der Geschwindigkeit des Antriebsmotors und damit der Frequenzwechsel des Rüttlers verhältnismäßig aufwendige Einrichtungen wie Frequenzumformer oder Spannungsregler erfordert, bei denen eine Frequenzänderung außerdem verhältnismäßig langsam vor sich geht.

Aufgabe der Erfindung ist es, die aus der französischen Patentschrift 1018538 bekannt gewordene Vorrichtung zur Herstellung von Betonformstücken so zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln eine Drehzahländerung durchführbar ist. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung des an sich bekannten, zwischen zwei Drehzahlen schaltbaren und in seiner Drehrichtung umkehrbaren polumschaltbaren Elektromotors wird erreicht, daß die Umschaltung auf die verschiedenen Frequenzen in einfacher Weise, z. B. durch Schalter oder sonstige bekannte elektrische Mittel, schnell durchgeführt werden kann, wobei das große Anfahrmoment von polumschaltbaren Elektromotoren besonders vorteilhaft für einen schnellen Freqrenzwechsel des Unwuchtrüttlers ist. Dabei wird dadurch, daß die Verschiebeunwucht sich gegen eine in ihre Umiaufebene hineinragende Nase der Haupt unwucht abstützt und durch diese im Drehsinn der Hauptunwucht mitnehmbar ist. wobei auf den entsprechenden Abstützflächen der Verschiebeunwucht federnde Abstützmittel angeordnet sind, vernindert, daß die beiden Unwuchten in der Rüttelvorrichtung bei der Frequenzänderung durch Wechsel der Drehrichtung hart aufeinanderprallen und gegenseitig voneinander abgestoßen werden, so daß sie beispielsweise eine um 180° versetzte Stellung einnehmen, obgleich eine gemeinsame Stellung erstrebt wird. Es wird gewissermaßen eine Berührung der beiden Unwuchten gesichert, welche mit einfachen Mitteln die angestrebte schnelle Drehzahländerung ermöglicht.

Der Frequenzwechsel wird bei der Herstellung eines Betonformstückes während einer Rüttelperiode durchgeführt, um beispielsweise zunächst eine Vorverdichtung und dann eine Endverdichtung mit verschiedenen, hierfür besonders günstigen Frequenzen durchzuführen. Bei der Anwendung zur Herstellung von Betonsteinen kann die gleiche Rüttelvorrichtung sowohl für eine einlagige Fertigung von Betonsteinen auf einem Holzbrett, welches auf einem Rütteltisch aufliegt und von unten mit Schwingungen beaufschlagt wird, als auch für die Herstellung von hoch verdichteten Elementen in Rüttelformen, z. B. Verbundpflastersteinen, verwendet werden. Bei der Brettfertigung kann dabei eine niedrige Frequenz und damit eine hohe Amplitude gewählt werden, damit die Dämpfung des Holzbrettes überwunden wird und die auf den Beton wirksam werdende Amplitude noch hinreichend groß ist. Dagegen wird bei der Fertigung von hochverdichteten Elementen die hohe Frequenz bevorzugt, da in diesem Falle vor allem bei Mehrlagenfertigung unmittelbar auf dem Rütteltisch, also ohne Brett, gearbeitet wird. Der Elektromotor bei der Vorrichtung nach der Erfindung arbeitet z. B. mit einer Drehzahl von η = 3000 U/min und η = 6000 U/min, so daß also bei Brettfertigung die niedrige Drehzahi und bei uiiunitcibürci' Fertigung auf dem Rütteltisch

die hohe Drehzahl zur Anwendung gelangt, was nach den Erkenntnissen der Betonsteintechnik eine sehr gleichmäßige und hohe Steinfestigkeit erzielbar macht.

Aus dem Prospekt »MVB 44-i5/30« der Firma Menck&Hambrock GmbH, Hamburg, ist es bekannt, bei Vibrationsbären für Ramm- und Zieharbeiten im Gebiet der Pfahlgründungen und bei der Herstellung von Ortbetonpfählen polumEchaltbare Motoren zu verwenden, die einen Frequenzwechsel zwischen 3000 U/min und 1500 U/min durchführen, um so beim Rammen und Ziehen die Adhäsionskräfte zwischen Rammpfahl und Untergrund zu vermindern oder aufzuheben. Auch wenn bei derartigen Vibrationsbären hierdurch eine einfache Möglichkeit für die Umschaltung auf die eine oder andere Frequenz geschaffen wurde, so sind doch die physikalischen und technischen Bedingungen beim Ziehen und Rammen von Pfählen von denen der Herstellung von Ferugbetonteilen, insbesondere Betonformsteinen. gänzlich verschieden.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 285 777 is; ein motorisch angetriebener Unwuchtrüttler bekanntgeworden, bei dem durch Umkehr der Drehricntur^ eine maximale Änderung der resultierenden Unwucht erzielbar ist. Hierzu sind zwei gegeneinano. zur Unwuchrveränderung verdrehbare FliengewiC: ■ vorgesehen, von denen eines unmittelbar angetrieoen wird Lina einen Mitnehmer aufweist, der ein lose und gleichachsig zu dem ersten gelagertes zweites Fiichg.-:- wicht je nach Drehrichtung in einer oder der anderer! von zwei gegeneinander winkelversetzten relativer. Lagen kraftschlüssig mitnimmt. Der Mitnehmer besteht hierbei aus einem Stift, der in einem Schwingmetall gehaitert ist und in halbzylindrischen Ausnehmungen der beiden Teile des beweglichen Fliehgewichtes zur Anlage kommt. Durch die Halterung de? Stiftes in dem Schwingmetall soll der Stoß beim Umschalten gedämpft werden.

Neben der Tatsache, daß dort keinerlei Hinweis au; die Art des verwendeten Antriebsmotors gegeben ist, besteht bei diesem Unwuchtrüttler die Hauptunwuchi aus zwei koaxial zueinander liegenden Teilunwuchten. die durch den Mitnehmerstift miteinander verbunden sind. Zwischen diesen beiden Teilunwuchten und koaxial zu diesen ist die Verschiebeunwucht angeordnet, die je nach Drehrichtung mit ihrer einen oder anderen Seite an den Mitnehmerstift zum Anliegen kommt. Zur Befestigung des Mitnehmerstiftes an den beiden Teilunwuchten der Hauptunwucht müssen Bohrungen vorgesehen sein, in denen der Mitnehmerstift gehalten wird. Dies erfordert zusätzliche Bearbeitungsvorgänge bei der Herstellung der Unwuchten und weiterhin eine genaue Justierung der Unwuchten auf de; Welle bei der Montage.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgender. Beschreibungeines Beispiels eines RüUlers näher erläutert. Die Beschreibung erfolgt anhand eines Zwillingsrüttlers, der über Zahnradsynchronisation zwei gegenläufige Unwuchten zu einer gerichteten Schwingung koppelt. Die folgende Beschreibung gilt aber auch in gleichem Maße für einen einrotorigen Kreisrüttler. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Rüttelkammer eines Zwillingsrüttlers,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Zwillingsrütller, wobei Haupt- und Verschiebeiinwucht sich in ad-

UIVIWIIUWI vJlVUUIIg Lfl*llllVll*ll, UUU

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Zwillingsrüttler, wobei Haupt- und Verschiebeunwucht sich in subtrahierender Stellung befinden.

Die in Fig. 1 dargestellten Teile wiederholen sich in symmetrischer Anordnung in der zweiten Kammer des Zwillingsrüttlers.

Im Rüttelgehäuse 1 ist über das Flanschlagergehäuse 2 sowie die Lager 3 und 4 die Unwuchtwelle 5 d.ehbar gelagert. Das radial von der Unwuchtwelle 5 frei gedrehte Kugellager 6 nimmt die axialen Kräfte auf. Der Lagerdeckel 7 ist der vorderseitige Rüttlerverschluß, über eine Keilriemenscheibe 8 wird die Unwuchtwelle 5 des Rüttlers von einem in der Zeichnung nicht gezeigten Elektrorr otor angetrieben. Ein D-jckel 9 sichert das hintere Lager 4. Die Unwuchtwelle 5 ist an ihrem hinteren Ende fest mit einem Zahnrad 10. das mit einem gleich großen Rad der zweiten Kammer in Eingriff steht, verbunden. Der hintere Synchronisationsraum wird durch den Deckei 11 verschlossen. Mit der Unwuchtstelle 5 ist Ji. Hauptunwucht 12 über eine Schraube 13 fest verbunden. Die Hauptunwucht 12 weist eine in die E^ne der Verschiebeunwucht IS ragende Nase 14 auf. Di.-Verschiebeunwucht 15 ist auf einer Buchse 16 drehba; gelagert und gestattet infolge ihrer haibkreisiorrr" '_;·:■ ~ Unwuchtausbildung eine Phasenverschiebung 1ÖO^C gegenüber der Haupt unwucht 5.2. wobt. ::■.: durch aeren Nase 14 begrenzt wird.

Fig. Z zeigt die Unwuchten in addierender Stellung Hierbeierioigt die Mitnahme der Verschiebeunw-j;hten Ϊ5 und IS' über die Nasen 14 und 14' der Haupiunwuchten 12 und 12', so daß die Massen sich m de gleichen Ebene decken. Auf beiden Kopfseiten de Verschiebeunwucht 15 sind über Teiierfedern 17 ar>gedrückte Anschlagbolzen 18 eingelassen. Diese haoen die Aufgabe, den Umschlagstoß der Vers^hiebeunwucht elastisch aufzufangen und Prellschiäse z·.: dämpfen.

Fig. 3 zeigt die Unwuchten in subtrahierende· Stellung. Hierbei wird die kleinere Masse der Ve; schiebeunwucht durch die Nase 14 infolge Drehrichtungsumkehr so mitgenommen, daß sie sich gegenüber der Hauptunwucht um 180° in der Phase verschieb: und somit der wirksame Fliehkraftbetrag C_rn = C₁- C₂ ist. An einem praktischen Beispiel verdeutlicht, können also durch Polumschaltung und Drehrichtungsumkehr z. B. folgende Verhältnisse be gleicher wirksamer Fliehkraft hergestellt werden:

Stellung I: η = 3000 U/min; w] = 98 500 l/s^:

C = 4000 kg; (m X r) = -(m X r) ^

- (in x /·). Die Gesamtmasse ist in zwe^: 8

sich addierende Teilmassen aufgespaiten. Also C = nt X r X ivj bei einer Frequenz von 3000 U/min.

Stellung II: η = 6000 U/min; w; = 394000 l/s² = 4]

C ~ 4000 kg; (m x r) eff = - (m x / )

T 8

- I (m X r)

(m X r) = -(in X r) = 1/4 (w X r)

8
Bei entgegengesetzt laufenden Un-

wuchtwellen subtrahieren sich nunmehr die Unwuchtmassen. Die wirksame Fliehkraft beträgt in diesem Falle C =

1 //1 mi N^ t- y Λ N^ w|2 _ ,„ \/ r V 14|2

Dieses Ergebnis zeigt, daß mit Hilfe einfacher Mittel eine Frequenzänderung erhalten wird, ohne die wirksame Fliehkraft im quadratischen Verhältnis mitwachsen zu lassen.

Im weiteren sollen noch die Anwendungsmöglichkeiten beschrieben werden, die sich im speziellen bei der Anwendung solcher Rüttler in Betonsteinmaschinen ergeben.

Der verdichtungstechnische Ablauf in Betonsteinmaschinen spielt sich meistens so ab, daß das in die Form eingefüllte Material zuerst vorverdichtet wird und nach Einfüllung eines weiteren Materialkontingentes die Endverdichtung erfolgt. Nun kann man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Vorverdichtung mit hoher Frequenz und die Endverdichtung mit niedriger Frequenz durchführen. Das hat den Vorteil, daß bei hoher Frequenz die Amplituden entsprechend geringer sind, und da zu diesem Zeitpunkt der Auflastdruck des Stempels fehlt, eine bei hoher Amplituden mögliche Entmischung des Material· vermieden wird. Andererseits kann bei der Endver dichtung der dann auf Niederfrequenz und hohe Amplitude umzuschaltende Rüttler eine optimale Ver dichtung der Grobanteile in den Zuschlagstoffer bewirken.

Diese Umschaltung kann über bekannte elektrisch« Hilfsmittel automatisch erfolgen.

Die Umschaltung von einer Frequenz auf die andere kann aber auch während einer Verdichtungsperiode, also während der Vorverdichtung oder währenc der Endverdichtung erfolgen. In diesem Falle werder die zeitlichen Frequenznachteile über Zeitrelais vorgewählt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist insbesondere bei Betonsteinmaschinen, vorzugsweise Betonfertigern, anwendbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur Herstellung von Betonformstücken mit einem motorisch angetriebenen Unwuchtrüttler, bei dem die wirksame Unwucht sich aus mehreren, gegeneinander phasenverschiebbaren Teilunwuchten zusammensetzt, deren wahlweise zur Addition oder Subtraktion der Unwuchtmassen führende Phasenstellungen durch Umkehr der Drehrichtung der Antriebswelle bei gleichzeitigem Frequenzwechsel erzielbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rüttler durch einen zwischen zwei Drehzahlen schaltbaren und in seiner Drehrichtung umkehrbaren, polumschaltbaren Elektromotor antreibbar ist, daß d^:e Verschiebeunwucht (15, 15') sich gegen eine in ihre Umlaufebene hineinragende Nase (14,14') der Hauptunwucht (12, 12') abstützt und durch diese im Drehsinn der Hauptunwucht mitnehmbar ist und daß auf den entsprechenden Abstützflächen der Verschiebeunwucht (15, 15') federnde Abstützmittel (17. 18) angeordnet sind.