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Das Stammpatent betrifft ein Werkzeug für gleishebende Schotterverdichtmaschinen, mit einem oder mehreren auf das Schwellenfach zur Einwirkung gebrachten, am Werkzeugkopf Druckplatten aufweisenden Vibrationsdruckstopfern, die den Schotter vom Schwellenfach aus unter die ausgehobenen Schwellen verschieben und gleichzeitig verdichten. Durch das Stammpatent ist eine Ausbildung dieses Werkzeuges geschützt, bei der an der Druckplatte zumindest eine Querschubleiste angeordnet ist, die mittels wenigstens einer Stütze im Abstand unter der Druckplatte befestigt ist. Dadurch ergibt sich gegenüber bekannten schwingerregten Stopfwerkzeugen der Vorteil, dass die Schwingenergie weitaus intensiver auf den Schotter übertragen wird. Werkzeuge dieser Art greifen nämlich mit den Werkzeugköpfen in die Mitte eines Schotterfaches, beidseitig unter die benachbarten Schwellen wirkend.
Das querwirkende Schuborgan ist die Querschubleiste, das senkrecht von oben wirkende Druckorgan die Druckplatte. Da die Querschubleiste der untere Teil eines in Vibration versetzten Pendelarmes ist, treten an ihm die grössten waagrechten Schwingungsausschläge besonders wirkungsvoll auf. Im Augenblick des Eindringens des Werkzeuges in den Schotter bahnt sich die Querschubleiste ihren Weg deshalb besonders wirkungsvoll in den Schotter, wobei sie-bei gleichzeitiger Erregung des Umgebungsschotters-in eine Tiefe bis zu den Schwellenunterkanten vordringt. Durch die Erregung wird die Haftreibung der umgebenden Schottersteine so weit reduziert, dass sich diese sodann unter einem relativ geringen Druck von oben in eine möglichst dichte Lage, dabei alle vorhandenen Hohlräume auffüllend, verschieben.
Die Werkzeugköpfe führen eine zweigeteilte Energieübertragung auf den Schotter aus ; die durch die Schwingerregung erzeugten Massenkräfte werden mehr oder weniger durch die Form der Werkzeugköpfe in waagrechte und senkrechte Kräfte zerlegt. Die waagrechten Kräfte werden bevorzugt durch die Querschubleiste und die senkrechten Kräfte unter zusätzlicher Druckverstärkung über die Druckplatte auf den Schotter übertragen. Bei einholmigen Werkzeugen ist die waagrechte und senkrechte Kraftverteilung eindeutig gegeben. Bei Werkzeugen, die eine Schwelle brückenartig umgreifen, sind die Werkzeugköpfe in grösserem Abstand voneinander entfernt.
Deshalb bewegen sich die am weitesten entfernten Teile unter einer pendelartigen Schwingerregung auf dem Kreisbogen um den Massenschwerpunkt ; dadurch entstehen an waagrechten Flächen energieverzehrende Komponentenkräfte, welche die Schwingausschläge behindern.
Es sind auch eine Schwelle überbrückende, symmetrisch ausgeführte Verdichtwerkzeuge bekannt, bei denen senkrechte Druckkräfte halbiert auf die plattenförmigen Arbeitsorgane übertragen werden. Diese Werkzeuge sind durch einzelne oder mehrere Unwuchtmotoren angetrieben, die ausschliesslich in senkrechter Richtung arbeiten.
Die Erfindung ist nun auf eine vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes des Stammpatentes gerichtet, welche die Aufgabe, mit einem pendelartig schwingenden, brückenartigen Verdichtwerkzeug nunmehr die Schwingenergie noch intensiver und ausschliesslich an die unteren Werkzeugteile, den Querschubleisten, auf den Schotter übertragen zu können, zufriedenstellend löst. Dabei soll der Schotter von beiden Seiten unter eine Schwelle gefördert und auch noch mindestens unter eine Nachbarschwelle geschoben und gepresst werden. Die je Schwellenseite unterschiedlich vorzunehmende Arbeitsverteilung, ungefähr im Verhältnis 1 : 2, verlangt eine besondere Ausbildung des Werkzeuges und seiner Werkzeugköpfe.
Dabei ist zu bedenken, dass die Arbeitsleistung mit höchstem Wirkungsgrad in zwei organisch getrennte Schubrichtungen übertragen werden soll, und dass das Werkzeug trotz einer kompakten Ausbildung noch an veränderliche Schwellenabstände durch Veränderung der Eingriffsweite anpassungsfähig sein muss. Auch soll durch kombinierten Werkzeugeinsatz eine lückenlose Bettungsverdichtung des gesamten vorhandenen Schotters eintreten, nicht nur im Bereich unmittelbar unter oder zwischen den Schwellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Werkzeuge die Schwellen brückenartig umgreifen, die beidseitig in den Schotter eingreifenden Werkzeugköpfe unterschiedliche Druckplattengrössen haben und zwecks gleichmässiger Verteilung einer aufgebrachten Druckkraft je Flächeneinheit entsprechend dem Flächenverhältnis gegenüber der senkrechten Achse des Druckteiles versetzt sind, und dass die Druckplatten in ihrer Richtung auf dem Kreisbogen der Schwingbewegung des Werkzeuges um den Massenschwerpunkt, der umhüllenden Mantelfläche entsprechend, angeordnet sind.
Die gleichmässige Druckverteilung auf die Druckplatten lässt das Werkzeug ohne wesentliche Abweichung senkrecht in den Schotter eindringen. Die Richtung der Druckplatten in Richtung des Kreisbogens der Schwingbewegung des Werkzeuges um den Massenschwerpunkt lässt das gesamte Werkzeug mit geringstem Widerstand im Schotter pendeln. Wären die Druckplatten in waagrechter Ebene angeordnet, so entstünde als Komponente der Pendelbewegung an den äussersten Endstellen der Druckplatten eine energieverzehrende senkrechte Druckkraft nach unten. Diese Druckkraft würde die Pendelbewegung behindern und einen Teil der Pendelkraft von der übertragung durch die Querschubleisten abziehen.
Die Zweiteilung der Arbeitsübertragung innerhalb des Werkzeuges, nämlich die Pendelkräfte durch die Querschubleiste und die senkrechten Kräfte durch die Druckplatte auf den Schotter zu übertragen, muss zur Erhaltung des grössten Wirkungsgrades beibehalten sein.
Gemäss einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Werkzeugköpfe einseitig arbeitswirksam gegen die umfasste Schwelle oder auch zweiseitig arbeitswirksam gegen die Nachbarschwellen ausgebildet. Diese Werkzeuggestaltung ermöglicht es, in Kombination mit einem gleichartigen zweiten Werkzeug drei Schwellen gleichzeitig bearbeiten zu können.
Erfindungsgemäss ist es weiteres von Vorteil die Druckplatten der Werkzeugköpfe im Grössenverhältnis 1 : 2
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auszuführen. Diese Werkzeugausführung hat sich in der Praxis als besonders geeignet erwiesen.
Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal sind die Werkzeugköpfe am Werkzeugkörper in ihrer Eingriffsweite zueinander verstellbar. Damit wird den in der Praxis vorkommenden unterschiedlichen Schwellenabständen Rechnung getragen.
Durch die Schräglage der grossen Druckplatte in Richtung des Schwingkreises entstehen beidseitig der Querschubleiste unterschiedliche Raumverhältnisse ; aus treffen die den beiden Seiten der Querschubleiste zugeordneten Druckplattenhälften zeitlich unterschiedlich nacheinander auf die Schotteroberfläche auf. Dies würde eine ungleichmässige Schotterförderung unter die benachbarten Schwellen des nach zwei Seiten wirkenden Werkzeugkopfes herbeiführen. Deshalb ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine einseitige Ergänzungs-Druckplatte im Abstand unterhalb der Druckplatte vorgesehen. Auf diese Weise werden beidseitig der Querschubleiste gleich grosse Schotterpressräume und gleichzeitig auf dem Schotter aufsitzende Pressflächen geschaffen.
Die Querschubleisten sollen ausschliesslich quergerichtete Schwingbewegungen übertragen, was nach einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens dadurch geschieht, dass die Schwingbewegung der Werkzeugköpfe durch zwei zwangssynchronisierte Unwuchtmotoren um einen Massenschwerpunkt, bevorzugt quer in Richtung unter die Schwellen, pendelnd erfolgt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. l einen schematischen Querschnitt zweier nebeneinander angeordneter Werkzeuge nach der Erfindung, die zugleich auf drei Schwellen wirken und Fig. 2 eine der Fig. l entsprechende Darstellung von gleichzeitig auf vier Schwellen wirkenden Werkzeugen nach der Erfindung.
Das Werkzeug besteht aus Führungs- und senkrechtem Druckteil an dem zwei zwangssynchronisierte Unwuchtmotoren--2--mit beidseitig daran angeschraubten Brückenträgern--3-- befestigt sind. An den Enden der Brückenträger sind Werkzeugköpfe--4, 4'--auswechselbar befestigt. Der grössere Werkzeugkopf ist zweiseitig wirkend ausgeführt und besteht aus grosser Druckplatte-5-, Stützen
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Ende leicht geknickt, um den Schotter unter dem senkrechten Druck festzuhalten. Der kleine Werkzeugkopf --4'-- hat eine kleine Druckplatte eine halbe Stütze --6'-- und eine einseitig wirkende Querschubleiste --7'-.
Unter Schwingkraft der synchronisiert laufenden Unwuchtmotoren--2--bewegt sich das ganze Werkzeug um den Massenschwerpunkt, der sich im oberen Teil des Werkzeuges, entsprechend besonders erzeugter Massenverhältnisse befindet. Die Pendelbewegung erfährt an den Querschubleisten--7 und 7'--ihren grössten Ausschlag. Die Querschubleisten würden unter der Pendelbewegung nur beidseitig einen Hohlraum im Schotterbett erzeugen, wenn nicht durch das Eindringen des Werkzeuges in den Schotter mit der Auflage der Druckplatten--5, 5'und 8--auf den Schotter, dieser nachgepresst und aufgefüllt würde. Deshalb können die Querschubleisten eine Querschubbewegung des Schotters je Schwinghub in der Grössenordnung des Schwingausschlages ausführen und ihn so in Richtung quer unter die Schwellen befördern.
Die Querförderleistung der Querschubleisten ist theoretisch in der Zeiteinheit gleich der Anzahl der Schwingausschläge mal der Grösse der Schwingausschläge. An der Aussenseite der Querschubleiste--7'--wird der unter der Schwingbewegung entstandene Hohlraum nicht nachgefüllt, da eine Druckplatte fehlt, so dass an dieser auch keine Schotterquerbewegung entsteht.
Die Schotterförderung in Querrichtung und senkrechter Pressrichtung geschieht also nur an den Stellen, an denen die Kreuzschub-Kombinationskräfte - Querschub durch die pendelnden Querschubleisten und senkrechter Pressdruck durch die Druckplatten-wirken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Werkzeug für gleishebende Schotterverdichtmaschinen, mit einem oder mehreren auf das Schwellenfach zur Einwirkung gebrachten, am Werkzeugkopf Druckplatten aufweisenden Vibrationsdruckstopfern, die den Schotter vom Schwellenfach aus unter die angehobenen Schwellen verschieben und gleichzeitig verdichten, wobei an der Druckplatte zumindest eine Querschubleiste angeordnet ist, die mittels wenigstens einer Stütze in Abstand unter der Druckplatte befestigt ist, nach Patent Nr.
302396, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge die Schwellen brückenartig umgreifen, die beidseitig in den Schotter eingreifenden Werkzeugköpfe (4, 4') unterschiedliche Druckplattengrössen (5,5') haben und zwecks gleichmässiger Verteilung einer aufgebrachten Druckkraft je Flächeneinheit entsprechend dem Flächenverhältnis gegenüber der senkrechten Achse des Druckteiles (1) versetzt sind, und dass die Druckplatten (5, 5', 8) in ihrer Richtung auf dem Kreisbogen der Schwingbewegung des Werkzeuges um den Massenschwerpunkt, der umhüllenden Mantelfläche entsprechend, angeordnet sind.
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