DE2635866A1

DE2635866A1 - Verfahren zur aufbereitung von fasern zur zumischung zu aufgespritztem beton, sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2635866A1
Application number: DE19762635866
Authority: DE
Inventors: Bertil Sandell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-11
Filing date: 1976-08-10
Publication date: 1977-02-24
Also published as: NO145306B; SE7508720L; FI62818B; DK153450B; DK153450C; AT384986B; SE419308B; JPS5319340A; DK360076A; GB1549299A; US4092737A; FR2320917B3; NO145306C; ATA593876A; FI62818C; FR2320917A1; NO762743L; CH611831A5; FI762297A; DE2635866C2

Description

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Bertil Sandeil, 43080 Hovas, Schweden

Verfahren zur Aufbereitung von Fasern zur Zumischung zu aufgespritztem Beton, -sowie Vorrichtung zur Durchführung

des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von bündeiförmig oder klumpenförmig vorliegenden Fasern zum Zwecke der Zumischung zu Spritzbeton oder dgl., sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, vorgeschnittene Stahlfasern zu einer Betonmasse zuzugeben, die durch Betonspritzen auf eine gewünschte Oberfläche aufgebracht wird. Die Fasern werden in einem Betonmischer oder dgl. zugemischt. Die Mischung wird danach in die Spritzmaschine gebracht, aus der sie durch eine Spritzöffnung hindurch auf das gewünschte Grundmaterial aufgespritzt wird.

Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Zusetzung von Fasern zu einer Betonmasse den möglichen Fasergehalt in der Masse auf ein oder wenige Volumenprozent beschränkt, da die Fasern während der Mischung und dem Transport zusammen mit Kies und

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Zement leicht klumpenförmig zusammenbacken. Daher muß bei diesem bekannten Verfahren der Fasergehalt in der Mischung niedrig bleiben, so daß die durch den Faserzusatz gewünschten Verbesserungen bezüglich Festigkeit, Rißausbreitung, Verformungsfähigkeit usw. nicht oder nur in sehr geringem Umfang erzielt werden können. Weiterhin wird auch die gewünschte Ausrichtung der Fasern im wesentlichen in einer Richtung nicht erzielt, da die Fasern sich ohne bevorzugte Ausrichtung in allen drei Hauptrichtungen zufallsbedingt ausrichten, so daß der Verstärkungseffekt wesentlich vermindert ist.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, das' Fasermaterial in einem Luftstrom dem Jrockenen Zement und Kies beizumischen, was sich als sehr wirkungsvoll erwiesen hat. Die Stahl- oder Metallfasern sind jedoch auf dem Markt nur in kurzen Schnittlängen erhältlich, die derart in Bündeln oder Klumpen zusammengepackt sind, daß die Fasern nur mit großer Schwierigkeit voneinander getrennt und vereinzelt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens in einer Vorrichtung zur Aufbereitung der Fasern derart, daß sie unter Vermeidung der oben erläuterten Nachteile richtig gesteuert beim Aufspritzen des Betons dem Materialstrom zugeführt werden können. Diese Aufgabe wird im Prinzip dadurch gelöst, daß die Faserbündel oder Faserklumpen in einer Auffaserungsvorrichtung durch Zerfaserung, Schütteln, Schneiden und/oder Schleudern in einem Sieb und/oder einer Trommel aufgefasert werden, daß die einzelnen Fasern dosiert werden und daß die einzelnen Fasern mit ihrer LängserStreckung im wesentlichen parallel zur Transportrichtung ausgerichtet werden, wozu ein freier Fall der Fasern auf eine geneigte Oberfläche mit nachfolgender Parallelausrichtung in einem Luftstrom in einer Transportleitung vorgesehen ist.

Vorrichtungstechnisch wird die Aufgabe im wesentlichen gelöst

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durch eine Auffaserungsvorrichtung, die mechanisch die Fasern voneinander trennt, durch eine Dosiervorrichtung zur Austragung der Fasern in dosierten Mengen, durch eine Ausrichteinheit zur Anordnung der Fasern in drei Ebenen und durch eine Transportleitung, die an die Ausrichteinheit angeschlossen ist und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Luftströmung als Transportmittel für die Fasern versehen ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 einen ähnlichen Längsschnitt durch eine abgewandelte ■erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Fasern, die als gedrillter Draht vorliegen

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Vorrichtung, bei der die aufzubereitenden Fasern als eine Anzahl von Fäden vorliegen,

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtungen gemäß Fig. 3 und 4, bei der die Fäden oder Fasern eine bestimmte Form erhalten und

Fig. 6 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch die

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Formeinheit der Vorrichtung gemäß Fig. 5.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Auffaserungsvorrichtung 1, in der die Fasern mechanisch voneinander getrennt werden, aus einer Dosiervorrichtung 2 für den Austrag dbr Fasern, aus einer Ausrichteinheit 3 und einer Transportleitung 4.

Die Auffaserungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 und 2 weist eine Trommel mit einem Trommelkörper 6 auf, die von einem Gehäuse umschlossen ist, an dem vorzugsweise leicht geneigt die Welle der Trommel befestigt ist. Die Trommel 6 wird durch einen Antriebsmotor 8 mit variabler und vergleichsweise geringer Geschwindigkeit angetrieben. Die Trommel 6 ist an einem ihrer Enden offen, und dieses Ende ist mit einem Einspeisungstrichter 9 versehen. Das gegenüberliegende Ende der Trommel ist mittels einer Stirnwand 10 abgeschlossen, wobei in der Nachbarschaft dieser Stirnwand wenigstens eine Austragsöffnung 11 am Umfang der Trommel vorgesehen ist. Am unteren Teil des Gehäuses 7, unmittelbar vor den Austragsöffnungen, ist eine weitere Öffnung 12 vorgesehen. Ein Zylinder 13 ist in die Trommel eingesetzt und liegt an der InnenoBerflache der Trommel β an. Dieser Zylinder kann drehfest mittels geeigneter Befestigungsmittel gegen die Trommel 16 festgelegt sein, Der Zylinder 13 ist darüber hinaus axial inn erhalb der Trommel in Richtung auf die Austragsöffnungen 11 und von ihnen weg verschieblich, so daß die wirksame Größe der Austragsöffnungen eingestellt werden kann. An der Innenseite des Zylinders 13 ist eine große Anzahl von radialen Stiften 14f Zähnen oder sonstigen Vorsprüngen vorgesehen, die eine weitere Auffaserung der Faserklumpen bewirken. Die Austragsöffnungen 11 sind bevorzugt als auswechselbare Siebflächen ausgebildet, so daß selbst kleine Klumpen in der Auffaserungsvorrichtung zurückgehalten werden»

Die Dosierung wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 somit · durch die Aus.tragöffnungen 11 iiberncirerien, wobei die Dosierung

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entweder durch Einstellung der wirksamen Größe der Austragöffnungen und/oder durch Änderungen der Geschwindigkeit des Geschwindigkeii^einsteilbaren Antriebsmotors 8 erfolgt.

Eine sehr wesentliche Einzelheit ist die Ausrichtung der Fasern in der Ausrichteinheit 3. Die Ausrichteinheit der erfxndungsgemaßen Vorrichtung ist als geneigte Oberfläche ausgebildet, die unterhalb der Austragöffnungen 11 und 12 angeordnet ist und eine glatte polierte Schütte aufweist, die in Richtung auf ihren unteren Auslaß verjüngt ausgebildet ist. Die Oberfläche könnte bevorzugt, jedoch nicht notwendigerweise, mittels eines Rüttlers 16 in Vibrationen versetzt werden. Am unteren E nde der geneigten Oberfläche 15 ist ein Rohrende angesetzt, welches eine Verlängerung der Transportleitung 4 bildet. Mittels eines Ejektors 17 mit einer Zuführleitung 18 für Druckluft in die Leitung 4 wird eine Luftströmung mit einem starken Saugeffekt im Rohrende erzeugt. Diese Luftströmung transportiert die Pasern am Ejektor vorbei in die Transportleitung 4 hinein, wo eine starke Druckluftströmung herrscht.

Daher werden die Fasern in der als Trommel ausgebildeten Auffaserungsvorrichtung 1 zerfasert, also voneinander getrennt, und mit einer solchen Geschwindigkeit ausgetragen, die von der Drehgeschwindigkeit der Trommel und der wirksamen Größe der Austragsöffnungen abhängt, so daß sie in einer gewünschten Menge auf die geneigte Oberfläche 15 der Ausrichteinheit 3 fallen, wo die Fasern durch freien Fall auf die glatte Rutsche in einer Ebene ausgerichtet werden, wonach die Fasern durch die Saugwirkung der starken Luftströmung im Rohrende in Parallellage ausgerichtet werden.

Um eine möglichst gute Haftung zwischen den Fasern und dem Beton zu erzielen, können die Stahlfasern mit Mitnehmern wie Krümmungen versehen werden, was die Neigung zur Klumpenbildung weiter erhöht. In einem solchen Fall kann es vorteilhaft sein, eine weitere Vorrichtung zur Grobauffaserung in Transport-

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richtung der Fasern vor die eigentliche Auffaserungsvorrichtung zu setzen, in der bereits große Klumpenteile aufgelockert werden. Diese Grobauffaserungsvorrichtung ist in der Zeichnung strichpunktiert bei 19 veranschaulicht. Die Vorrichtung weist einen Schüttelsieb 20 auf, der in einem Fülltrichter 21 oberhalb des Einspeisungstrichters 9 der Auffaserungsvorrichtung 1 angeordnet ist. Das Sieb 20 wird durch einen Motor 22 angetrieben und ist bevorzugt mit Zähnen versehen, welche die Faserklumpen auffasern.

In Fällen, in denen eine hochgenaue Zudosierung des Fasermaterials erwünscht ist, ist bevorzugt eine Dosiervorrichtung 23 zwischen die Grobauffaserungsvorrichtung 19 und die Feinauffaserungsvorrichung 1 eingesetzt. Die Grobdosiervorrichtung 23 trägt die Fasern zur Erzielung des gewünschten Gewichts, der gewünschten Menge oder des gewünschten Volumens in die Transportleitung aus. In Fig. 2 ist die Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit einer solchen zusätzlichen Dosiervorrichtung veranschaulicht, die zwischen der Grobauffaserungsvorrichtung 19 und der Feinauffaserungsvorrichtung 1 angeordnet ist. Die Dosiervorrichtung weist nach dieser Ausführungsform eine Volumendosiereinrichtung in Form eines Rotors 24 auf, der an den Fülltrichter 21 und den Einsepsungstrichter 9 angeschlossen ist und zwischen den Rotorflügeln eine Anzahl von vertikalen Kammern 25 bildet. Der Rotor kann mittels eines Schrittmotors 26 schrittweise gedreht werden, so daß jede der Kammern nacheinander in Verbindung mit dem Fülltrichter 21 und dem Einspeisungstrichter 9 gebracht werden kann. Auf diese Weise werden die Kammern vom Rüttelsieb 20 aus mit Fasern gefüllt und nacheinander in den Einfülltrichter 9 geleert. Der Schrittmotor 26 wird bevorzugt durch lichtelektrische Elemente wie Fotozellen gesteuert, welche eine Schrittschaltung des Rotors bewirken, wenn die Kammer unterhalb des Einfülltrichters bis in einer bestimmten Höhe gefüllt ist.

Die Dosiervorrichtung kann selbstverständlich auch als Wägevorrichtung oder dgl. ausgebildet sein, die nach dem Gewicht

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und nicht nach dem Volumen dosiert.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 weist die Auffaserungsvorrichtung 1 ein Messer 30 auf, welches einen verdrillten, auf einer Rolle 32 aufgewickelten Draht 31 in kleine Stücke schneidet, wenn der Draht 31 abgerollt und in die Schneidvorrichtung eingeführt wird. Die Länge der Stücke wird durch eine Fördervorrichtung 33 bestimmt, die im Beispielsfalle als angetriebene Rollen ausgebildet ist. Wenn die Drahtstücke geschnitten sind, so kommen die einzelnen Fäden oder Fasern frei und können frei auf die Ausrichtvorrichtung 3, nämlich die bereits weiter oben erläuterte geneigte Fläche 15, fallen, auf der die Fasern in einer Ebene angeordnet sind und zur Transportleitung 4 heruntergleiten. Diese Bewegung kann durch Vibration der Oberfläche 15 gefördert werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 werden als Ausgangsmaterial lange Fäden 34 verwendet, die auf Zylindern 35 aufgewickelt sind. Die Vorrichtung weist einen Fadensammler 36 auf, der aus den Fäden Schnüre oder dgl. bilden kann, die bevorzugt wenigstens geringfügig verdrillt sind und sodann in der bereits zu Fig. erläuterten Weise der Auffaserungsvorrichtung 1 zugeführt werden; hierzu dient die Dosiervorrichtung 2 in Form von Vorderrollen 33, hinter der die Schnur in kurze Stücke geschnitten wird. Die Vorrichtung gemäß Fig. 4 ist ansonsten entsprechend derjenigen gemäß Fig. 3 ausgebildet.

Auch die Ausführungsform gemäß Fig. 5 arbeitet mit einzelnen Fäden 34 als Ausgangsmaterial, jedoch werden diese Fäden nicht zu einer Schnur zusammengeführt, sondern einzeln in die Vorrichtung eingeführt. Die Fäden werden dabei über die Dosiervorrichtung 2 mit Förderrollen 33 einer Form- und Schneidvorrichtung 37 zugeführt, mittels der die Faserstücke an ihren Enden mit Aufbieguhgen oder dgl. versehen werden. Die so

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geformten und geschnittenen Faserstücke 'fallen dann frei auf die Ausrichtvorrichtung 3, von der aus sie zu der Transportleitung 4 transportiert werden. Die Formgebung der Fasern erfolgt mittels eines geeigneten Formwerkzeuges, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht ist, welches einen Stempel und eine Matritze zum Kaltstauchen der Fasern aufweist. Anstelle einer solchen Stauchung der Fasern kann selbstverständlich auch irgendeine andere Art der Formgebung oder Stanzung erfolgen, wobei auch ein der gewünschten Form entsprechender Schnitt oder eine entsprechende Ausstanzung aus einem Blechband erfolgen kann.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

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Claims

Patent- (Schutz)- Ansprüche

Γ 1.)Verfahren zur Aufbereitung von bündeiförmig oder enggepackt klumpenförmig vorliegenden Fasern zur Zumischung zu aufgespritztem Beton, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbündel oder Faserklumpen in einer Auffaserungsvorrichtung durch Zerfasern, Schütteln, Schneiden und/oder Umwälzen in einem Sieb (20) und/oder einer Trommel (6) zerfasert werden, daß die einzelnen Fasern ,zudosiert werden und daß die einzelnen Fasern durch freien Fall auf eine geneigte Oberfläche (15) und anschließende Parallelausrichtung in einem Luftstrom in einer Transportleitung (4) mit ihrer LängserStreckung im wesentlichen parallel zur Transportrichtung ausgerichtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Oberfläche (15) für die Ausrichtung der Fasern in Vibration versetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet,

daß die Zudosierung der Fasern durch Änderung der Vibrationsgeschwindigkeit des Siebes (20), der Drehgeschwindigkeit der Trommel (6) und/oder der wirksamen Größe der Austragöffnungen (11 ) in der Trommel (6) geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial faden- oder seilförmig der Auffaserungsvorrichtung

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zugeführt wird, wonach die Fäden oder Seile in kurze Stücke geschnitten, aufgefasert und ausgerichtet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden vor dem Schnitt zur Bildung einer Schnur oder eines Seiles zusammengeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnur oder das Seil vor dem Schneiden gedrillt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1", dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial der Auffaserungsvorrichtung als Draht bzw. Drahtseil mit einer großen Anzahl von gedrillten Einzelfasern zugeführt und vor der Auffaserung und der Ausrichtung in kurze Stücke geschnitten wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial durch Einstellung der Zuführgeschwindigkeit der Fäden'oder des Drahtes und der Schnittgeschwindigkeit der Schneidvorrichtung zudosiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Faseüpmit gekrümmten Abschnitten versehen wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Auffaserungsvorrichtung (1 und/oder 19; 30), welche die Fasern mechanisch voneinander trennt, durch eine Dosiervorrichtung (2 und/oder 23; 33) zum Austrag der Fasern in dosierten Mengen, durch eine Ausrichteinheit (3) zur Anordnung der Fasern in drei Ebenen und durch eine Transportleitung (4), welche an die Ausrichteinheit angeschlossen ist und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Luft-

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Strömling in der Leitung als Transportmittel für die Fasern versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Auffaserungsvorrichtung (1) eine Umwälzeinrichtung in Form einer Trommel (6) aufweist, die um eine bevorzugt geringfügig geneigte Achse drehbar ist, wobei ein offenes Ende der Trommel an einen Einspeisungstrichter (9) angeschlossen ist und das gegenüberliegende Ende der Trommel mittels einer Stirnwand (10) abgeschlossen ist und die Trommel in der Nachbarschaft der Stirnwand Austragöffnungen (11) aufweist, unterhalb denen eine geneigte Oberfläche (15) als Teil der Ausrichteinheit angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsöffnungen (11) als Siebflächen ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder (13) in Anlage an der inneren Hüllfläche der Trommel (6) angeordnet ist und drehfest mit der Trommel verbunden sowie zur Einstellung der Größe der Austragöffnungen (11) in Richtung auf diese und von diesen weg bewegbar ist, wobei die Innenoberfläche des Zylinders mit radialen Stiften (14), Zähnen oder ähnlichen Vorsprüngen versehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Vorrichtung (19) für eine Grobauffaserung der Fasern in Fasertransportrichtung vor der Auffaserungsvorrichtung (1) angeordnet ist und einen Rüttelsieb (20) aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sieb (20) mit Zerfaserungselementen zur Auffaserung der Bündel oder Klumpen der Fasern versehen ist.

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16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dosiervorrichtung (23) zwischen der Auffaserungsvorrichtung (i) und der Grobauffaserungsvorrichtung (19) vorgesehen ist und einen Rotor (24) aufweist, der um eine aufrechte Achse schrittweise drehbar und mit einer Anzahl von vertikalen Kammern (25) versehen ist, die nacheinander durch einen Fülltrichter (21 ) gefüllt und in einen Einspeisungstrichter (9) der Trommel (6) entleert werden.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung eine Wägeeinrichtung ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffaserungsvorrichtung (1) aus einer Schneidvorrichtung (30) zur Auftrennung eines Drahtes besteht, der durch die Schneidvorrichtung in kleine Stücke geschnitten wird, und daß die Dosiervorrichtung (2) aus einer Vorrichtung zur schrittweisen führung des Drahtes zur Schneidvorrichtung besteht.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Dosiervorrichtung (2) eine Einrichtung (36) angeordnet ist, welche eine Anzahl von Fäden zur Bildung des Drahtes schnur- oder seilartig zusammenführt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffaserungsvorrichtung eine Vorrichtung (37) zur Formung oder Stanzung der Fasern aufweist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Formeinrichtung (37) als Formschneid- oder Stanzvorrichtung ausgebildet ist, welche Fasern einer geeigneten Breite und Form aus einem Bandmaterial ausstanzt.

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