DE2205951C3

DE2205951C3 - Vorrichtung zur Herstellung von Betonformstücken mit einem motorisch angetriebenen Unwuchtrüttler

Info

Publication number: DE2205951C3
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: 1980-10-02
Also published as: DE2205951B2; DE2205951A1

Description

In der Betonwarenindustrie werden sowohl an die Festigkeit als auch an die Oberflächengute der Betonelemente hohe Anforderungen gestellt. Die Festigkeit der Bauwlemente ist im wesentlichen, neben einer selbsivciMdiidüch rirhtigen "Dosierung von Zementleim, abhängig von der möglichst günstigen Anordnung der Zuschlagstoffe, iiisbe ondere der grobkörnigen Bestandteile, zum dichtesten Kornverband. Die Oberflächengute ist dagegen weitgehend durch eine gute Verteilung von Feinanteilen zu einem geschlossenen Strukturbild erreichbar.

Die Mischungen fur 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 ortsgegebunen 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 101853« sind bereits motorisch angetriebene Unwuchtrüttler bekannt, bei denen die wirksame Unwucht sieh aus mehreren, gegeneinander phäsenverschiebbaren Teilung Wuchten zusammensetzt, deren Wählweise zur Addition oder Subtraktion der Unwüchtmassen führende Phasenstellungen durch Umkehr der Drehrichtüng der Antriebswelle bei gleichzeitigem Frequertzwechsel erzielbarsind. Der Frequenzwechsel erfolgt hierbei durch einen Antriebsmotor mit variabler Geschwin-

ίο

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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 Ruttiers 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 fur einen schnellen Frequenzwechsel de* Unwuchtrüttlers ist. Dabei wird dadurch, daß die Verschiebeunwucht sich gegen eine in ihre Umlaufebene hineinragende Nase der Hauptunwucht abstutzt und durch diese im Drehsinn der Hauptunwucht mitnehmbar ist. wobei auf den entsprechenden Abstutzflächen 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 1X0 versetzte Stellung einnehmen, obgleich eine gemeinsame Stellung erstrebt wird. Es wird gewissermaßen eine Berührung der rw.den Unwuchten gesichert, welche mit einfachen Mitteln die angestrebte schnelle Drehzahländerung ermöglicht.

Der Frequenzwechsel wird bei der Herstellung eines Betonformstuckes während einer Rüttelperiode durchgeführt, um beispielsweise zunächst eine Vorverdichtung und ddnn eine Endverdichtung mit verschiedenen, hierfür besonders gunstigen Frequenzen durchzufuhren. Bei der Anwendung zur Herstellung von Betonsteinen k?nn die gleiche Rüttelvorrichtung sowohl für eine einlagige Fertigung von Betonsteinen auf einem Holzbrett, welches auf einem Rütteltisch aufliegt und von unten mit Schwingungen beaufschlagt wi; d. als auch fur 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 Dampfung des Holzbrettes überwunden wird und die auf den Beton wirksam werdende Amplitude noch hinreichend groß ist. Dagegen wird bei der Fertigung von hoQhverdiGhteten Elementen die hohe Frequenz bevorzugt, da in diesem Falle vor allem bei Mehrlagenfertigüng 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 Drehzahl und bei unmittelbarer 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 44-15/30« 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 polumschaltbare Motoren zu verwenden, die einen Frequenzwechsel zwischen i" 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 Ziehcr. und Rammen von Pfählen von denen der Herstellung von Fertigbetonteilen, insbesondere Betonformsteinen, gänzlich ^o verschieden.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 285 777 ist ein motorisch angetriebener Unwuchtrüttler bekanntgeworden, bei dem durch Umkehr der Drehrichtung eine maximale Änderung der resultierenden Unwucht erzielbar ist. Hierzu sind zwei gegeneinander zur Unwuchtveränderung verdrehbare Fliehgewichte vorgesehen, von denen eines unmittelbar angetrieben wird und einen Mitnehmer aufweist, der ein lose und gleichachsig zu dem ersten gelagertes zweites rliehgewicht je nach Drehrichtung in einer oder der anderen von zwei gegeneinander winkelversetzten relativen Lagen kraftschlüssig mitnimmt. Der Mitnehmer besteht hierbei aus einem Stift, der in einem Schwingmetall gehaltert ist und in halbzylindrischen Ausneh- a mungen der beiden Teile des beweglichen Fliehgewichtes zur Anlage kommt. Durch die Halterung des Stiftes in dem Schwingmetall soll der Stoß beim Umschalten gedämpft werden.

Neben der Tatsache, daß dort keinerlei Hinweis auf die Art des verwendeten Antriebsmotors gegeben ist. besteht bei diesem Unwuchtrüttler die Hauptunwucht 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 Haup»unwucht 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 der Welle bei der Mortage.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgender, Beschreibungeines Beispiels eines Rüttlers näher erläutert. Die Beschreibung erfolgt anhand eines Zwillingsrüttlers, der über Zahnradsynchronisation zwei gegenläufige Unwuchten zu einer gerichteten Schwin- t>o gung koppelt. Die folgende Beschreibung gilt aber auch in gleichem Maße für einen einrotörigen Kreisrüttler. Es zeigt

Fig, 1 einen Längsschnitt durch die Rüttelkammer eines Zwillingsrüttlers,

Fig, 2 einen Querschnitt durch den Zwillingsrüttler, wobei Haupt- und Verschiebeunwucht sich in addierender Stellung befinden, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Zwillingsrüttler, wobei Haupt- und Verschiebeunwuchv 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 drehbar 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 Unwuchtwelie S des Rüttlers von einem in der Zeichnung nicht gezeigten Elektromotor angetrieben. Ein Deckel 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 Deckel 11 verschlüssen. Mit der Unwuchtstelle 5 ist die Hauptunwucht 12 über eine Schraub 13 fest verbunden. Die Hauptunwucht 12 weist eine in die Ebene der Verschiebeunwucht IS ragende Nase 14 auf. Die Verschiebeunwucht 15 ist auf einer Büchse 16 drehbar gelagert und gestattet infolge ihrer halbkreisförmigen Unwucr-.ausbildung eine Phasenverschiebung von 180° gegenüber der Hauptunwucht 12, wobei sie durch deren Nase 14 begrenzt wird.

Fig. 2 zeigt die Unwuchten in addierender Stellung. Hierbei erfolgt die Mitnahme der Verschiebeunwuchten 15 und 15' über die Nasen 14 und 14' der Hauptunwuchten 12 und 12', so daß die Massen sich in der gleichen Ebene decken. Auf beiden Kopfseiten der Verschiebeunwucht 15 sind über Tellerfedern 17 angedrückte Anschlagbolzen 18 eingelassen. Diese haben die Aufgabe, den Umschlagstoß der Verschiebeunwucht elastisch aufzufangen und Prellschläge zu dämpfen.

Fig. 3 zeigt die Unwuchten in subtrahierender Stellung. Hierbei wird die kleinere Masse der Verschiebeunwucht durch die Nase 14 infolge Drehrichtungsumkehr so mitgenommen, daß sie sich gegenüber der Hauptunwucht um 180" in der Phase verschiebt und somit der wirksame Fliehkraftbetrag C_ra = C₁ - C₂ ist. An einem praktischen Beispiel verdeutlicht, können also durch Polumschaltung und Drehrichtungsumkehr z. B. folgende Verhältnisse bei gleicher wirksamer Fliehkraft hergestellt werden:

Stellung I: η = 3000 U/min; w\ = 98 500 l/s'

C = 4000 kg; (w X r) = -(m X r) +

-(w x r). Die Gesamtmasse ist in zwei 8

sich addierende Teilmassen aufgespalten. Also C = m x r x w\ bei einer Frequenz von 3000 U/min.

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

J ₅

C = '000 kg; (w X r)eff = - (w X r)

- i? Vn χ η

° 2

(w X r) = - (/« X r) = 1/4 {m X r)

Bei entgegengesetzt laufenden Unwuchtwellen subtrahieren sich nunmehr die Unwuchtmassen. Die wirksame Fliehkraft betrügt in diesem Falle C = 1/4 w X r X 4 X w\ = m X r x w\

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

lift weiteren sollen noch die Anwendungsmöglichkeiten beschrieben werden, die sich im speziellen bei der Anwendung solcher Rüttler in Betonsteinmaschincn 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 Materiaikontin-^ gentes 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 10

der Auflastdrück des Stempels fehlt, eine bei hohen Amplituden mögliche Entmischung des Materials vermieden wird. Andererseits kann bei der Endverdichtung der dann auf Niederfrequenz und hohe Amplitude Umzuschaltende Rüttler eine optimale Verdichtung der Grobanteile in den Zuschlagstoffen bewirken.

Diese Ürrischaltung kann über bekannte elektrische Hilfsmittel automatisch erfolgen;

Die Umschaltung von einer Frequenz auf die andere kann aber auch während einer Verdichtungsperiode, also während der Vorverdichtung oder während der Endverdichturig erfolgen. In diesem Falle werden 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, poiumschaltbaren Elektromotor antreibbar ist, daß die 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 (IS, 15') federnde Abstutzmittel (17. 18) angeordnet sind.