-
Verfahren und Vorrichtung zum Ubertragen von mechanischer Schwingungsenergie
auf Beton oder ähnliche Stoffe Stoffe, die, wie etwa Beton oder Formsand, zur Herstellung
von Bauteilen bzw. Gußformen dielnen, werden, abgesehen von der überholten. und
auch nicht in jedem Falle anwendbaren Methode des F,e,ststa,mpfens" vielfach durch
Rüttlung verdichtet.
-
Die mechanische Schwingungsenergie wird- dabei entweder durch sogenannte
Außen)rÜttlung oder durch Innenrüttlung auf das zu verdichtende Gut übertragen.
Zur Durchführung der Außenrüttlung werden beispielsweise die bekannten Rütteltische
verwendet, oder man benutzt Außenrättler, die an der Betonschalung befestigt werden.
Zur Innenrüttlung bedient man sich vielfach der sogenannten Rüttelbirnen.
-
Innenrüttler zeichnen sich gegenüber - den zur Außenrütt-lung
verwendeten Geräten durch eine wesentlich höhere SchwingLingszahl und außerdem durch
größere Handlichkeit aus. Sie sind daher auch bereits zur Rüttlung von außen herangezogen
worden, indem sie entweder beh,elfsmäeig an der Betonschalung oder durch besonders
hierfür geeignete Befestigungsmittel an dem in Schwingung ZD zu versetzenden Körper
befestigt wurden.
-
Schließlich bedieint man stich insbesondere bei der Herstellung von
Retonwaren zur Verdichtung des Z> Z,
Betons der Rüttlung auf Rütteltischen.
Sokhe Rätteltische- haben wegen der erforderlichen ziernlich großen und schweren
umlaufen.den Unwuchten Drehzahlen bis zu einer oberen Grenze voli ungefähr 4ooo/min.
-
Rütteltische haben! im allgemeinen den Nachteil, daß das Gewicht im
Verhältnis zu dem zu verdichtenden
Rüttelgut sehr hoch ist, so
daß ein großer Teil der ineie eingetragenen Schwingungsenergie verlorengeht. Weiterhin
haftet- der bisher bekannten Außenrüttlung der Nachteil an, daß die Übertragung
der Rüttelenergie von dem Außenrüttler auf die zu rüttelnde Form u,. dgl. im allgemeinein
mangelhaft ist, weil der Auß,enrürtder naturgemäß nicht die jeweills zweckmäßigste
Form für die Energfeweiterleitung haben kann. In sehr vielen Fällen wäre es erwunscht,
den Außenrüttler der bestimmten Form anzupassen. Das ist aber bei den bisher bekannten
Außen#:rütül-em nur in sehr beschränktem Ausmaße und mit erheblichern Aufwand möglich,.
-
Die Erfindung hat sich,die Aufgak gestellt, die Rüttelenergie mit
wesentlich geringeren. Verlusten und mit wirtschaftlicheren. Mitteln aaf das zu
verdichtende #Gut zu übertragen, und geht zur LÖsung dieser Aufgabe von der Erkenntnis
aus, daß eine selbst nicht verdichtbarte Flüssigkeit wie z. B. Wasser, sich besonders.
gut zur nahezu verlustlosen Übertragung von mechanischer Schwingungsenergi-e eignet.
So ist beispielsweise festgestellt worden, daß. die von einem InnenTüttler, der
in einen mit Wasser gefüllten Behälter eingetaucht wird, ausgehende Schwinggungsenergie
an der Außenwand des Behälters noch fast restlos vorhanden. ist.
-
Diese Erkenntnisse haben nichts mit der bereits bekannten hydtaulischen,
Übertragung der StUe eines axial hin und her gehenden Kolbens auf eine formbare
Masse zu tun. Dort handelt es sich grundsätzlich um einen Stampfvorgang mit Weiterleitung
reiner Druckenergie, wobei zum Unterschied vom mechanischen Stampfen die Rückstöße
von einem frei auf dem hydraulischen Kolben lastenden Zylinder aufgenommen weriden.
Bei einem deriarügen, hydraulischen Stampfverfahren dient die eingeschlossene Waissermeinge
lediglich ails Puffer, ohne jgdoch,dturch den Hub des Stoßkc1bens, abgesehen von
der Verdrängung, in Bewegungen versetzt zu wewden.
-
Demgegenüber soll gemäß der vorliegenden Erfindüng die, Eignung von
Wasser und anderen ebenfalls im wesentlichen nicht verdichtbaren Flüssigkeiten fuT
das. Weiterleiten von Bewegungsenergie im Sinne eines Rüttelvorganges dahingehend
ausgenutzt werdten, daß eine derartige Flüssigkeit rrtittels rotierender Unwuchten
in Schwingungen von vergleichsweise hoher Frequenz, d. h. etwa zwischen 3000
uud 2,0 000 Schwingungen je Minute, versetzt wird und dann die, ihr
aufgezwungene Schwingungsenergie an den mit ihr nicht in unmittelbarer Berührung
steh-enden zu verdichtenden Stoff Überträgt Die Anwendung dieses auf den erwähnten-neuen
Erkenntnissen beruhenden Verfahrens ermöglicht nicht nur eine sehr hohe Ausnutzung
des Energieaufwand-es für den jeweils, beabsichtigten Zweck der Herstellung von,
Bauteilen aus! verdichtetem Beton, sondern auch noch höhere Schwingungszahlen, als
sie für unmittelbar auf den, betreffenden Stoff einv,irkendeInumrüttleri#n,Betrachtkomtnen.
Darüber hinaus haben Versuche, erwiesen, daß mit dem neuen Verfahren einerseits
ebenso. schnell verdichtet werden kann wie in der bisher üblichen Weise und andererseits-
sogar ein erheblich geringerer Energieaufwanderforderlich ist.
-
Weitere Vorteile der Erfindung bestehen in der größeren Gleichmäißligkeit
der Schwingungsubertragung auf die den zu verdichtenden Stoff enthaltende Form sowie
i#n dem Wegfall der erfahrungsgemäß von Zeit zu Zeit notwendig werdenden Reparaturen
an den Rütteftischen.
-
Das neue Verfahren läßt sich in verschiedener Weise durchführen.
-
Bei der bevorzugten Ausführungsform des, neuen Verfahrens, bei welcher
sich die die Schwingungsenergie Übertragende Flüssigkeit in einem Behälter befindet
und dieser Behiilter die Sch-wingungen auf die den zu verdichtenden Beton enthaltenden
Formen überträgt, tritt eineerhebliche Ersparnis an Energie ein, da der die Flüg-sigkeit
enthaltende Behälter der den Beton enthaltenden Form in zweckmäßiger Weise angepaßt
werden kann, beispielsweise da-
durch, daß er die den Beton enthaltende Form
weitgehend umgreift, im Gegensatz zum Rütteltisch, der die Energie nur von einer
Seite in die Form einträgt-. Ein weiterer Vorteil I>e3teht in den ,vesentlich geringeren
Herstellungskosten derartiger Rüttelorgane, da für die Erzeugung der Rüttelenergie
die serienmäßig und preiswert hergestellten Innenrüffler verwendet werden können
und der darüber hina;us noch erforderliche Flüssigkeits-behillter aus dünnen, geschweißten
Blechen hergestellt werden kann. Dieser Vorteil wirkt sich beispielsweise bei der
Herstellung von baJkenförmigen Betonkörpern in.5besondere für grüßere Längen sehr
günstig aus. Dadurch, daß man sich bei der Forrngebung des, Wasserbehäfters, auch
einer komplizierteren Umrißdorm der herzustellenden Betonkörper leicht und weitgehend
anpassen kann, wird erreicht, daß die Rüttelenergie von vielen Seiten in dien herzustellenden
KÖrper eingetragen wird, was die Verdichtung nicht nur wesentlich verbessert, sondern
vor allem den Verdichtungsvorgang beschleimigt, was wiederum für die Massenferti"-=g
von gewichtiger Bedeutung ist.
-
Bei,einer anderen Durchführungsform des neuen Verfahrens kann man
die Flüssigkeit zur Übertragung der Sch,-wingungsenergie' gleichfalls in einem Behälter
anordnen, und über dessen Wandung unmittelbar in den Beton, eintragen. Diese Arbeitsweise
hat ' den Vorteil, daß die für die Energieeintragung Nvi rksame Oberfläche
der bekannten, Serienmäßig hergestellten Innenrüttler durch den umgebenden Behälter
mit ganz geringem Aufwand erheblich vergrößert werden kann und damit eine ganz gleichmäßig--
Eintragung der Rüttelenergie in den Beton erreicht wir4 Es: kann weiterhin in geeigneten
FiNlen durch entsprechen-de Formgebung, des Behältersi daibei -dem Betonkörper eine
bestimmte Form gegeben w-erden dadurch, daß der Wasserbehälter gleichzeitig als
Innenforrn für die Gestaltung des zu erzeugenden B-etonkörpers. dient. Der Behälter
wird dabei bis zur vollständigen Verdichtung
in der Betonmasse
belassen und alsdann herausgezogen.
-
Bei einer weiter möglichen Durchführungsform. des neuen Verfahrens-
kann man die Flüssigkeit zur Übertragung der Schwingungsenergie auch unmittelbar
auf die den Beton enthaltenden Formen einwirken lassen. Dieses Verfahren ist besonders
wirtschaftlich in bezug auf die für die Übertragung der Energie auf beliebige Formen
aufzuwendenden Einrichtungskosten.
-
Weitere Merkmale der Erfindung und Einzellieiten der dabei erzielten
Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den Zeichnungen
in verschiedenen Attsführungsbeispielen dargestellten Vorrichtungen zur Durchführung
des neuen Verfahrens. Es zeigt Fig. i eine inechanisch-hydratiliische Vorrichtung
mit einem Schwingungserreger in einem innerhalb des zu verdichtenden Stoffes angeordneten
Flüssigkeitsbehälter Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer der Fig. i im wesentlichen
gleichartigen Vorrichtung, Fig- 3 eine mechanisch#hydrau-lische Vorrichtung
mit mehreren Schwingungserregern in einem außer-halb des zu. verdichtenden
Stoffes angeordneten Flüssigkeitsibehälter, Fig. 4 einen quer zur Bildebene der
Fig. 3 v-erlaufenden Schnitt durch die dort wiedergegebetie Vorrichtung,
Fig. 5 eine andere mechanisch-hydraulische Vorrichtung, die hinsichtlich
der Anordnung der Schwingungserreger und der Flüssigkeitsbee-hälter zu dem zu verdichtenden
Stoff im wesentlichen den Vorrichtungen nach den Fig. i und 2 entspricht, Fig.
6 einen quer zur Bildebene der Fib. 5 verlaufenden Schnitt durch die
dort wiedergegebene Vorrichtung, Fig. 7 eine meclianisch-hydraulische Vorrichtung
mit Sch-winggiingserregern in einem den zu rüttelnden Formkasten nach Art eines
Tisches tragenden Flüseigkeitsbehälter, Fig. 8 eine Vorrichtung mit Schwingungserregern
außerhalb eines im übrigen entsprechend der Vorri(2htung nach Fig. 7 angeordneten
Flüssigkeitsbehälters.
-
Bei der Vorrichtung nach Fig. i ragt ein Rüttelkörper i in einen mit
Wasser gefüllten eimerförrnigen Behälter 2; hinein, der seinerseits zum größten
Teil von der zunächst lockeren Betonfütllun- eines FOrnlkastens 3 umgeben
ist. Eine mit dem Rüttelkörper fest verbundene Stange 4 ist durch den Deckel
5 des Wasserbehälters mittels einer Stopfbuchse 6 abdichtend hindurchgeführt
und an dieser Stelle so gelagert, daß sie mittels eines nicht gezeichneten Antriebes
rotierend hin und her geschwenkt werden kann. Durch geeignete Regelorgane, z. B:.
einen veränderlichen Widerstand im Stromkreis eines Elektromotors, der etwa über
eine Kurbel auf die Stange und den Rüttelkörper einwirkt, läßt sich die Zahl der
in ihrem Ausmaß der Größe des WasSerbehälters anzupassenden Schwingungen nach den
jeweils ge-,_henen Verhältnissen bemessen. Im allgemeinen ge wird man die Schwingungszahl
möglichst hoch wählen, etwa in der Größenordnung von ioooo pro, Minute.
-
Die Vorrichtung nach Fig. i eignet sich zur Verdichtung verschieden
geformter Betonkörper; sind diese sehr lang oder überschreitet sonstwie der größte
Abstand eines Teiles des zu verdichtenden Stoffes von der Außenwand des Flüssigkeitsbehälters
die für eine ausreichende Wirkung sich ergebende Grenze, so können auch mehrere!
Flüssigkeitsbehälter mit,darin angeordneten Rüttelkörpern vorgesehen werden.
-
Zur Herstellung besonderer, etwa rohrförmiger Bauteile wird zweckmäßig
eine etwas andere Vorrichtung nach Fig. 2- verwendet. Hierbei erfolgt die Übertragung
der Schwingangsenergie ebenfalls von innen durch die Wand des Wasserbehälters nach
außen. Dieser Behälter 7 und die denselben umgebende Betonform
8 sind zylindrisch ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet. Ihr
gegenseitiger Wandabstand bestimmt die Wandstärke des herzustellenden Betonrohrkörpers.
Der in den Wasserbehälter hineinragende Rüttelkörper 9
ist in diesem Falle
mit seiner Stange io, die gegen den Deckel i i wieder mittels einer S topfbuchse
12 abgedichtet ist, längs verschiebbar angeordnet, so daß" wie durch die gestrichelte
oberste Stellung angedeutet, der Beton in seiner ganzen axialen Ausidehnun- abschnittsweise
nacheinander mit überall gleicher Wirkung verdichtet werden kann.
-
Die Bauart der Vorrichtung nach den Fig. 3
und 4 entspricht
dem umgekehrten Prinzip der Übertragung der Schwingungsenergie von außen nach innen
durch die Wand der betreffenden Betonform, indem in einem Wasserkasten 13 mehrere
miteinander verbundene und gegen den Wasserkasten nach unten durch elastische Auflager
14 abgestützte Betonformen 15-17 in gewissen Abs-täur den voneinander und von den
Wänden des Wasserkastens angeordnet sind. In jeden dieser Zwischenräume ragt von
jeder Stirnseite des rechteckigen Wasserkastens ein Rüttelkörper 18 hinein. Die
Durchführung der 'zugehörigen Stangen ig durch die Stirnwände des Wasserka-stens
erfolgt auch hier mittels geeigneter Stopfbuchsen 2,e, die ein kurzwegiges rotierendes
Hinund-hersch#",ingen der Rüttelkörper zulassen. Durch die elastische Lagerung der
Betonformen sollen zusätzliche, Schwingungen der Formen, die sich Über- den Wasserkasten
auf das Fundament auswirken könnten, gedämpft werden.
-
Die Fig. 5 und 6 lassen noch eine andere Vorrichtung
erkennen; bei dieser handelt es sich um eine lang-gesbreckte, zusammenhängende Betonform
21, deren Enden dreifach unterteilt sind. In die kegelstumpfförmigen Zwischenräume
ragen an jedem Ende zwei Wasserbehälter :2-2, :23 hinein, welche die Retonform.
tragen und zur Schwingungsisolierung des Gesamtaggregats gegenüber dem Fundament
auf elastischen Stützen:24 ruhen. Die BetätigUngsstangen. 25 der Rüttelkörper
26 sind in diesem Falle von der jeweils, äußeren Stirnseite her in die Wasserbehälter
eingeführt und in deren
Wänden ähnlich wie bei den vorbeschriebenen
Ausführungen in einer einen entsprechenden Antrieb. der Rüttelkörper zulassenden
Weise mittels Stopfbuchsen 27 abgedichtet.
-
Die Vorrichtungen nach den Fig. 7 und 8 sollen schließli,ch
Beispiele dafür sein, daß es im vorlieg-enden Zusammenhang auch noch andere Ausführungsmöglichkeitengibt,
es also nicht unbedingt notwendig ist, daß die Betonform den Wasserbehälter oder
dez Wasserbehälter die Betonform umgibt. Die mittelbare Übertragung der Schwingungsenergie
von dem Rüttelkörper durch das Wasser an eine dieses von dem Beton trennende Wand
läßt sich nämlich auch in der bei mechanischen Rüttelltischformmaschinen angewend-eten
Art erreichen. Schon bei der Ausführimgsform nach den Fig. 3 und 4 werden
durch die dem Wasser aufgez-wungene Schwingungsenergie die Betonformen 15-17 infolge
ihrer elastischen Lagerung bis zu einem gewissen Grade, und zwax unmittelbar, selbst
in schwingende Bz-#ve#gun,-'geset.zt. Das gilt in verstä#rl"tem Maße für die Ausführungsform
nach den Fig. 5 und 6, - bei der die- Betoniform zi nicht -nur von
der durch die Wände der Wasserbiehäfter :2,2, :23, übertragenen
- S chwingungsenergie beeinflußt wird, sondern darüber hinaus alle Bewegungen
der Wasserbehälter in vollem Ausmaße mitmachen muß.
-
Bei den Bzuarten nach den Fig. 7 und 8 wird nun der
Verdichtungsvorgang des. Betons noch mehr durch die Bewegungen der von einem Wasserbehälter:28
getragenen Bjetonlorm :2,9 bewirkt. Dias Eindringen der Schwingungswellen aus dem
Wasser in die zunächst noch lockere Betonfüllungist hier auf eine einzige ebene
Trennwand, nämlich dien Boden der Betonform, beschränkt. Da
bei einer solchen.
Ausführting zwangsläufig Eigenschwingungen, des Gesamtaggregats auftli--ten, muß
sein unterer Teil, der grundsätzlich auch die Betonform sein könnte, elastisch gelagert
sein, damit die Schwingungen vom Fundament ferngehaften werden. Daher sind zwisch.6n
dem Wasserbehälter und dem Tisch 30 gef ederte Stützen 3 1 vorgesehen.
-
Ein Unterschied zwischen den beiden Vorrichtungen nach den Fig.
7 und; 8 besteht lediglich in der Anordnung der Rüttelkörper. Dort
befinden sich zwei Rüttelkörper 3-- wie bei allen vorhergehenden Ausführungen
innerhalb des Wasserbehälters und erzeugen somit unmittelbar die Schwingungen der
Wasserfällung. Hier dagegen sind zwei ebenfalls als umlaufende Unwuchtkörper
33 ausgebildet-- Rüttler außerhalb des Waisserbehälters vorgesehen und mit
der -Unterseite-, desselben verbunden. Die Schwingungsenergie wird al,so schon dem
Wasser mittelbar durch die Erregung des Beh-adterbodens wie alich des ganzen Behältefre
zugeführt. Diese Methode eines sogenannten Außenrättlers ist übrigens bei den anderen
Ausführungen gemäß der Erfindung an sich ebenfalls anwendbax. Desgleichen soll noch
darauf hingewiesen werden, daß, Form, Zahl und Art der rotierenden Bewegung der
einzelnen Rüttelkörper sowie sonstige bauliche Einzelheiten nicht auf die beschriebenen
und dargestellten Ausführungen be-
schränkt sind, sofern nur die entscheidende
Wirkung ein-er möglichst wirtschaftlichen Überträgung von Sch-#vin"-=,gs-en#ergie
unter Zwischenschaltung einer geeigneten Flüssigkeit erreicht wird.
-
Daß auf solche Weise auch andere Stoffe, wie z. B. Formsand zur Herstellung
von Gußformen, verdichtet werden können, ist ohne weiteres verständlich und bedarf
keiner weiteren Erläuterung.