专利名称：制作空心混凝土构件的方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土构件，具体地，涉及用于制造空心混凝土构件的方法和装置。
背景技术：
空心混凝土构件用在各种建筑中，通常作为埋入管道，也作为在建筑物、桥梁、高塔等的建筑构件中。细长钢筋混凝土结构应用在各个领域。细长钢筋混凝土结构的例子包括桅杆和塔、塔门、烟囱、建筑结构、直线梁和曲线梁等。传统上，这种细长的结构是在单一的成型或顺次的成型步骤中现场浇注在模具中，在顺次的成型步骤中，在前的成型中的加强构件在后来的成型中集成，以在结构的整体上获得连续的或重叠的纵向加强结构。然而，现场成型耗费时间和劳动，并且需要将成型装置运输到现场。此外，难以在现场完全地控制成型过程所有的全部参数，这意味着成品结构的材料特性很可能未达标。最终结构承受未达标材料的性质所带来的高风险，为确保足够安全系数，结构必须是超大尺寸的。替代现场成型的另一种方法可以在现场装配的细长混凝土砌块的预制。由于砌块的预制可以在良好控制的条件下执行并且整个砌块可以在一个整体模型中成型，可以避免上述很多缺点。用于制作诸如管道的细长钢筋混凝土结构的方法，称为“Hume”方法，并且例如在 US3577505中所描述，包括通过将其放置在驱动辊和传动辊上旋转具有朝向模具的纵轴延伸的端法兰的鼓形模具。在现代装置中，马达的驱动力传递到驱动辊以旋转所述鼓形模具， 从而在模具的内圆周处获得通常3至5g或者达到15g的离心力的加速度。在这种情况下，当输送装置通过形成在一个边缘法兰中的开口纵向地插入模具时，混凝土通过可移动的输送装置浇注或倒入鼓形模具。沉积的混凝土欲在鼓形模具内表面中形成厚度均勻的混凝土层，并且通过边缘法兰防止离开鼓形模具。马达的输出升高以增加鼓形模具的旋转到在鼓形模具的内表面附近的离心力的加速度提高到20至50g的范围这样的程度。结果，水被挤压出混凝土层以收紧或物理地硬化所述混凝土层。这个步骤所需的时间取决于成品管道的厚度、混凝土的稠度和离心力的大小。但一般来说，直径500m/ m的管大约需要15分钟，直径3米的管需要40到60分钟。这些装置依靠离心力以分配混凝土，从中移除多余的水分并且压缩它。这导致长的加工时间。这是湿的浇注系统，并且混凝土，即使在固化过程中失去了一些水，在被加工时仍然非常潮湿。这意味着，混凝土在固化过程中易于经受干缩裂缝，并且由于在固化的过程中施加高的离心力，混凝土还变得不均勻。因此，这种方法实际上只适用于经受低压的地下管道。制造混凝土管段形式的末端开口空心混凝土构件的另一种比较成功的方法是辊悬浮法-称为“Rocla”方法。此方法包括将具有朝向模具的中心纵轴线延伸的端法兰的管模具悬浮在平行于管道轴线对齐的可旋转压实辊上。由于压实辊旋转，围绕压实辊布置并且通过其端法兰悬浮在压实辊底上的模具围绕压实辊旋转。当模具旋转时，土干硬性混凝土被送入模具的内部，由于模具悬浮在压实轮上，混凝土压紧在模具的内表面和压实辊的外表面之间的缝隙中，由此产生良好的压缩的混凝土和厚度均勻的相对光滑管道。 管形式的辊悬浮法是众所周知的，因此在此没有任何更详细的说明。参见例如公开文献 W09836886A1和GB1391763。但是这个方法存在缺点，通过在压实辊和模具的内部之间的缝隙中压缩的混凝土的压实仅发生在当模具中的混凝土的厚度足够深从而与压实辊接触时。 这将导致加工和压缩时间很长。此外，压实辊和混凝土之间的接触压力永远不能比模具加上分布在接触区域的混凝土的重量高。接触压力取决于管道的几何形状和实际存在于管道中的混凝土的量，并且加工一致性的产品依赖于机器的操作者的技能。专利文献FI^872843、EP1645701和DE2939472描述用于风力涡轮机的塔形的分段细长混凝土结构，但他们没有描述生产这种构件的有效方法。PCTSE2007/050306公开一种分段塔结构和用于生产这种构件的方法和用于生产这种塔的方法。现有的解决方案和方法的问题在于效率低和需要高的水泥和化学成分比率或在浇注过程中产生大量浪费，或具有长的固化时间和/或经受收缩和随后形成裂缝。
发明内容
本发明的目的是为制造空心混凝土构件提供新方法和装置，其至少克服现有技术的一些缺陷。这通过如在独立权利要求中所限定的方法和装置来实现。进一步的改进通过具有从属权利要求的特征的方法和装置实现。制造末端开口的空心混凝土构件的公开的方法包括步骤围绕大致水平的压实辊布置模具，所述模具包括管状模具壁和第一和第二端法兰，管状模具壁的内表面用于限定混凝土构件的外周边形状，第一和第二端法兰的每一个具有比在每个相应的端部处的模具壁的内周边小的内周边，所述端法兰设置用于限定混凝土构件的端表面，压实辊由能够独立地调整压实辊的每端相对模具壁的内周边的距离的高度可调节支撑装置可转动地支撑，以使当转动时压实辊限定混凝土构件的内周边形状，旋转模具，旋转压实辊，调整高度可调节装置，以使所述压实辊接近模具壁的内表面，将能够固化的混凝土供给到旋转模具的内部，当用混凝土填充模具时，移动所述压实辊远离模具壁的内表面，所述移动以使得在模具中混凝土与压实辊的接触表面之间的压接触作用力维持在期望水平或级别的速度进行，使所述能够固化的混凝土至少部分地固化，停止旋转模具，从模具中移走固化的混凝土构件，其中模具壁的内周边限定混凝土构件外部形状。还提供一种用于制造这种末端开口空心混凝土构件的新装置，所述装置包括限定混凝土构件的外周边形状的管状模具壁，所述模具壁具有第一和第二端法兰，第一和第二端法兰的每一个具有比在每个相应的端部处的模具壁的内周边小的内周边，所述端法兰被设置用于限定混凝土构件的端表面。装置还包括能够定位在所述模具壁内的压实辊，压实辊具有限定混凝土构件的内部形状的轮廓，并且由高度可调支撑装置支撑，以使被进给到模具的混凝土与压实辊的表面之间的压接触作用力维持在压接触作用力的期望水平或级别。所提到的现有技术文件没有说明这种方法或装置。用于制造末端开口的空心混凝土构件的方法和装置相比现有技术具有以下优
点导致更小的孔隙度、更高的混凝土密度和更好的耐用性。使以低的水-水泥比浇注混凝土成为可能。提供具有低水泥含量的高混凝土强度。允许高的生产速度，约每个构件20分钟。本发明的其它实施方式限定在从属权利要求中。
图1和2示意性地说明根据本发明的用于制造空心细长混凝土构件的装置的第一实施方式；图3示意性地说明根据本发明的用于制造空心细长混凝土构件的装置的第二实施方式。
具体实施例方式图1和图2显示说明根据本发明的用于制造空心细长混凝土构件的装置的第一实施方式。装置1包括鼓形模具3，鼓形模具3具有内部半径为Rl和长度为Ll的管状壁4。 鼓形模具3有两个同心安装的端法兰5和7，端法兰5和7从管状壁朝向模具的中心纵轴线垂直地延伸距离rl。端法兰5和7的内部表面分开距离L2。鼓形模具3的轮廓45是端法兰之间的直线。鼓形模具3以其纵轴线大致水平地支撑在支撑支架8上，支撑支架8包括支撑和旋转装置，诸如驱动辊9和传动辊11或类似物。诸如电机13等等的鼓形模具旋转装置的驱动力传输到驱动辊8以旋转所述鼓形模具3，从而在模具的全部内圆周处获得大于Ig的离心力加速度，从而朝向模具的内表面推模具中的任何混凝。从混凝土供应处(未显示)提供湿混凝土 17的纵向可移动输送机15设置为通过形成在一个边缘法兰中的开口 18纵向地插入模具。在浇注混凝土构件的过程中，当输送机15沿模具内部纵向移动时，混凝土 17从输送机15倾注，从而沿模具的长度大致均勻地分配混凝土。在这个实施方式中， 沉积的混凝土期望为在鼓形模具的内表面形成厚度均勻的混凝土层。电机的速度可以提高以增加鼓形模具的旋转速度到这样的程度，即在鼓形模具内表面附近的离心力加速度被提高到足够高的水平以达到混凝土的所需的压实。为了辅助在模具中的沉积的混凝土的散布和辅助沉积的混凝土的压实，根据本发明的装置设置了悬浮压实辊19。在本发明的这个实施方式中，该装置期望为使空心构件具有大致恒定直径和沿着构件的长度上大致恒定的壁厚。压实辊19是纵向地细长阶梯状圆柱体，具有每个直径为dl的窄的第一和第二端部21 和23和直径为d2的较宽中心部分25，其中(dl+QXrl)) < d2。中心部分的轮廓47是直线。在使用过程中，中心部分25期望为定位在端法兰中间并且紧密地安装在端法兰之间，并且具有长度L3，长度L3与端法兰5和7之间的内表面之间的距离L2大致相同。由于d2 大于(dl+QXrl))，当中心部分25的表面与鼓形模具的内表面接触时，在压实辊19的窄的第一和第二端部分21、23与端法兰5、7的朝向向内的表面之间没有接触，从而防止在端法兰和第一和第二法兰端部分5，7上的磨损。压实辊19的窄的第一和第二端部21，23每个可旋转地支撑在高度可调支撑装置中。作为示例，这些布置如下。每一个窄的端部支撑在各自的轴承座27，29中。每个轴承座支撑在各自的弹簧31，33中，弹簧31，33安装在各自的液压油缸35，37上。每个液压油缸连接到控制系统(未显示)，每个油缸的长度独立地调整。每个油缸35，37的长度的调整使压实辊的端部升高和降低，从而改变压实辊中心部分的表面和鼓形模具内部表面之间的距离。这使得由压实辊施加在存在于模具中的混凝土上的作用力可以变化。移动压实辊靠近鼓形模具的内部表面，如图2示意性所示，增加了对混凝土的压实力，而移动压实辊远离鼓形模具的内部表面，减少压实力量。由于压实辊大致在端法兰的朝向向内的表面之间的整个距离延伸，可以在整个这个距离上施加大致相同作用力，并且从而达到均勻的混凝土压实。通过增加或减少模具的旋转速度和通过增加和减少压实辊和模具的内表面之间的距离，期望的压实水平在形成细长混凝土构件的过程中是可以变化的。图3示意地显示了根据本发明的装置的第二实施方式。在本发明的这个实施例中，该装置期望制造直径沿着构件的长度变化和壁厚沿着构件的长度大致不变的空心构件。这个装置301包括用于限定混凝土构件的外圆周形状的细长的管状模具壁303，所述模具壁具有第一和第二端法兰305，307，每个端法兰在每个各自端处具有小于模具壁的内周边的内周边，所述端法兰被设置用于限定将被形成的混凝土构件的端表面，其中，模具壁的内部轮廓345限定沿着和/或径向于模具的旋转轴线的方向变化的混凝土构件的外部形状。该装置还包括可定位在所述模具壁内侧的压实辊319。压实辊319具有轮廓347(在此情况下为锥形轮廓347)，其限定混凝土构件的内部形状，且压实辊319由高度可调支撑装置支撑，以使压实辊到模具壁的内表面的距离可被调整，从而被送入模具的混凝土和压实辊的表面之间的压接触力可以保持在理想的压实力水平。可以想象，模具壁的内径，即其轮廓，沿着其长度变化。模具壁的内径限定形成在其中的混凝土的外部形状，即其轮廓，并且因此所述外部形状，即其轮廓，沿着模具的旋转轴线的方向上相应地变化，例如是弯曲的、锥形或局部地向内地或向外地突出。在这种情况下，压实辊还可以具有沿其旋转轴线变化的外部形状，即其轮廓，从而使混凝土构件的内表面相应地变化。压实辊的外部形状和鼓形模具的内部形状没有必要是互补的-非互补形状允许混凝土的加厚和减薄和在其壁厚中沟槽或台阶的形成。在本发明的每个实施例中，压实辊的端部优选地可以独立地移动。这允许压实辊的每个端部与鼓形模具的内表面的距离可以独立地调整，这意味着，如果压实辊的一端与内表面的距离不同于另一端与内表面的距离，可以沿其长度改变混凝土构件的壁的厚度。虽然已经参照具体实施方式
说明本发明，该说明仅一般地说明本发明的概念，不应被视为限制本发明的范围。本领域技术人员应理解，在没有背离本发明由附后权利要求限定的范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变化。
权利要求
1.一种用于制造空心混凝土构件的装置，包括鼓形模具(3)，所述鼓形模具C3)具有管状模具壁G)，所述模具壁(4)具有第一和第二端法兰(5，7)，所述第一和第二端法兰(5，7)的每一个具有比在每个相应的端部处的模具壁的内周边小的内周边，其中所述装置还包括能够定位在所述模具壁内的压实辊 (19)，所述压实辊(19)具有限定混凝土构件的内部形状的轮廓，并且其特征在于，所述压实辊由高度可调支撑装置07，31，25;29，33，37)支撑，以使压实辊与模具壁的内表面的距离能够调整。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，压实辊的轮廓和鼓形模具的内部的轮廓互补。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，压实辊的轮廓(347)和鼓形模具的内部的轮廓(34 没有互补性。
4.一种制作末端开口的空心混凝土构件的方法，包括以下步骤在压实辊(19)周围设置鼓形模具(3)，所述鼓形模具包括管状模具壁(4)和第一和第二端法兰(5，7)，所述管状模具壁(4)具有用于限定混凝土构件的外周边形状的内表面，所述第一和第二端法兰(5，7)的每一个具有比在每个相应的端部处的模具壁(4)的内周边小的内周边，为压实辊设置高度可调支撑装置07，31，25;四，33，37)，所述高度可调支撑装置⑵’ 31,25 ；29, 33, 37)能够独立地调整压实辊的每端相对模具壁的内周边的距离，旋转模具，旋转压实辊，调整高度可调支撑装置，以使所述压实辊接近模具壁的内表面，将能够固化的混凝土供给到旋转模具的内部，当用混凝土填充模具时，移动所述压实辊远离模具壁的内表面，所述移动以使得在模具中混凝土与压实辊的接触表面之间的压接触作用力维持在期望水平或级别的速度进行，使所述能够固化的混凝土至少部分地固化，停止旋转模具，从模具中移走固化的混凝土构件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在设置鼓形模具和压实辊的步骤中，压实辊的轮廓和鼓形模具的内部的轮廓互补。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在设置鼓形模具和压实辊的步骤中，压实辊的轮廓和鼓形模具的内部的轮廓没有互补性。
全文摘要
一种用于制造空心混凝土构件的装置和方法，其中装置包括鼓形模具，所述鼓形模具具有管状模具壁，所述管状模具壁具有第一和第二端法兰，第一和第二端法兰的每一个具有比在每个相应的端部处的模具壁的内周边小的内周边，并且其中所述装置还包括能够定位在所述模具壁内的压实辊，所述压实辊具有限定混凝土构件的内部形状的轮廓。压实辊高度可调以使压实辊与模具壁的内表面的距离能够调整。
文档编号B28B21/80GK102171010SQ200880131421
公开日2011年8月31日 申请日期2008年10月8日 优先权日2008年10月8日
发明者彼得·哈格 申请人:艾利森电话股份有限公司