DE102016125155B4 - Compaction system for the compaction of compactable soils using a carrier device - Google Patents

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/054—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil involving penetration of the soil, e.g. vibroflotation

Abstract

Verdichtungsanlage für die Verdichtung von verdichtungsfähigen Böden unter Verwendung eines Trägergerätes, welches über einen Adapter mit einem Träger verbunden ist und an dem Träger sich mindestens zwei Vibratorstangen wegerstrecken, um in den zu verdichtenden Boden einzudringen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdichtungsanlage (20) aus einem Träger (4) mit zwei oder mehr verbundenen Vibratorstangen (16) besteht, wobei der Träger (4) über einen Drehantrieb (3) und einem anschließenden Schnellwechseladapter (1) an einem Trägergerät angeschlossen ist und über den Drehantrieb (3) eine 360-Grad-Drehung des Trägers (4) mit verbundenen Vibratorstangen (16) möglich ist sowie die Vibratorstangen (16) an dem Träger (4) und der Drehantrieb (3) an dem Träger (4) sowie der Schnellwechseladapter (1) an dem Drehantrieb (3) nicht starr miteinander verbunden sind und über den Schnellwechseladapter (1) in Verbindung mit dem Trägergerät ein Ausklinken aus der Verbindung des Schnellwechseladapters (1) hin zum Trägergerät möglich ist.

Figure DE102016125155B4_0000
Compaction system for the compaction of compactable soils using a carrier device which is connected to a carrier via an adapter and at least two vibrator rods extend away from the carrier in order to penetrate into the soil to be compacted, characterized in that a compaction system (20) consists of a Carrier (4) with two or more connected vibrator rods (16), the carrier (4) being connected to a carrier device via a rotary drive (3) and a subsequent quick-change adapter (1) and a 360-degree rotation via the rotary drive (3). - Rotation of the carrier (4) with connected vibrator rods (16) is possible and the vibrator rods (16) on the carrier (4) and the rotary drive (3) on the carrier (4) and the quick-change adapter (1) on the rotary drive (3 ) are not rigidly connected to each other and the quick-change adapter (1) in connection with the carrier device can be used to release the quick-change adapter (1) from the connection to the carrier device.
Figure DE102016125155B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdichtungsanlage für die Verdichtung von verdichtungsfähigen Böden unter Verwendung eines Trägergerätes, welches über einen Adapter mit einem Träger verbunden ist und an dem Träger sich mindestens zwei Vibratorstangen wegerstrecken, um in den zu verdichtenden Boden einzudringen.The invention relates to a compacting system for compacting compactable soils using a carrier device which is connected to a carrier via an adapter and at least two vibrator rods extend away from the carrier in order to penetrate the soil to be compacted.

Aus dem Stand der Technik heraus sind verschiedene Verfahren bekannt.Various methods are known from the prior art.

Aus der US 3 865 501 A ist es bekannt, einen Tiefenverdichter mit einem Schaft auszustatten, an welchem ein Verdichtungselement angeschlossen ist. Bei dieser Vorrichtung wird der Schaft in Schwingungen versetzt, und die Verdichtung erfolgt über sechs oder acht sternförmig an einem Rohr nach außen abstehende Platten, die das Verdichtungselement bilden und zur Verdichtung in Resonanzschwingungen versetzt werden. Um während des Eindringens keine allzu hohe Verdichtung zu erzeugen, wird die Schwingfrequenz zu diesem Zeitpunkt halbiert, und erst in der gewünschten Zieltiefe wird die Resonanzfrequenz angesteuert. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass das Verdichtungselement nach erfolgtem Verdichten häufig schwer entfernbar ist, zumal durch die Resonanzschwingungen gerade im unmittelbar an die Flügel angrenzenden Bereich Verdichtungszonen erzeugt werden.From the U.S. 3,865,501A it is known to equip a depth compactor with a shaft to which a compaction element is connected. In this device, the shaft is made to oscillate and the compaction takes place via six or eight plates protruding outwards in a star shape on a tube, which form the compaction element and are set into resonance vibrations for compaction. In order not to generate excessive compaction during penetration, the oscillation frequency is halved at this point in time and the resonance frequency is only activated when the desired target depth is reached. The disadvantage of this solution is that the compression element is often difficult to remove after compression has taken place, especially since compression zones are generated by the resonant vibrations in the area directly adjacent to the wings.

Ein weiteres Problem besteht bei Böden, die eine körnige Grundstruktur aufweisen, so dass Resonanzschwingungen aufgrund der starken Dämpfung durch die Böden nur schlecht übertragen werden können. In solchen Fällen sieht die Lösung gemäß der US 3 865 501 A vor, durch Wasserzugabe die Übertragungskräfte zu erhöhen. Diese Maßnahme gelingt jedoch dann nicht, wenn beispielsweise oberhalb der zu verdichtenden Schicht eine wasserundurchlässige Schicht, wie eine Tonschicht, liegt, so dass die darunter befindliche Schicht dann nicht ausreichend verdichtet werden kann. Während die Verdichtungswirkung bei der Lösung gemäß der genannten US-Patentschrift bei einheitlichem Bodengefüge gut ist, ist sie bei geschichteter Bodenstruktur, beispielsweise, wenn sich lockere körnige Schichten mit zäheren Schichten, wie Lehm usw., abwechseln, unbefriedigend.There is another problem with floors that have a granular basic structure, so that resonant vibrations can only be poorly transmitted due to the strong damping through the floors. In such cases, the solution according to the U.S. 3,865,501A suggested increasing the transmission forces by adding water. However, this measure does not succeed if, for example, there is a water-impermeable layer, such as a layer of clay, above the layer to be compacted, so that the layer underneath cannot be sufficiently compacted. While the compacting effect of the solution according to the cited US patent specification is good with a uniform soil structure, it is unsatisfactory with a layered soil structure, for example when loose granular layers alternate with tougher layers such as clay etc.

Aus der DE-OS-28 56 144 ist ein Tiefenverdichter bekannt, bei dem die Rüttelwirkung auf rolligen Böden verbessert werden soll, indem ein Kohäsion erzeugendes Material eingepumpt wird. Die verwendeten Flaschenrüttler bilden dabei jeweils für sich eine Rüttlereinheit.From DE-OS-28 56 144 a depth compactor is known in which the vibrating effect on non-cohesive soils is to be improved by pumping in a cohesion-producing material. The bottle shakers used each form a shaker unit.

Außerdem zeigt die DD 62 261 A1 einen gattungsgemäßen Tiefenverdichter, bei dem stabförmige Verdichtungsorgane als sogenannte Sondenrohre ausgebildet sind, die an ihrem unteren Ende jeweils einen Rüttelkorb mit einer integrierten, elektrisch betriebenen Rüttelflasche aufweisen. Die Sondenrohre sind an einer Grundplatte lose hängend untereinander horizontal und vertikal verstellbar angeordnet. Sie werden mittels eines Einspülsystems auf den Verdichtungshorizont niedergebracht. Beim Verdichten bildet jedes Sondenrohr eine selbstständige Verdichtungseinheit. Von Nachteil ist dabei, dass die bekannte Einrichtung nur für locker gelagerte, nicht-oder schwachbündige Böden geeignet ist und eine gleichmäßige Verdichtung über die Fläche des Verdichtungshorizonts nicht möglich ist.In addition, DD 62 261 A1 shows a depth compactor of this type, in which rod-shaped compacting elements are designed as so-called probe tubes, which each have a vibrating basket with an integrated, electrically operated vibrating bottle at their lower end. The probe tubes are arranged on a base plate so that they are loosely hanging and can be adjusted horizontally and vertically. They are brought down to the compaction horizon by means of a flushing system. When compressed, each probe tube forms an independent compression unit. The disadvantage here is that the known device is only suitable for loosely bedded, non-flush or weakly flush soils and uniform compaction over the surface of the compaction horizon is not possible.

Die DE 197 18 571 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens zur Verhinderung des Setzungsfließens von Uferböschungen in Sanierungsgebieten von ausgekohlten Tagebaufeldern, die nach Abraumverkippung geflutet worden sind. Dabei wird innerhalb und außerhalb eines Sees im ufernahen Bereich, parallel zur Uferfront ein dreidimensionales Gebilde aus verdichteter Erdstoffmasse aus den umgelagerten, vorhandenen locker gelagerten, wassergesättigten Sanden und Erdstoffen von einem mobilen schwimmfähigen Geräteträger in Form eines kombinierten Wasser-/Landfahrzeuges aus mittels eingesetzter Rütteltechnik errichtet.The DE 197 18 571 C2 describes a method and a device for implementing the method for preventing the settlement flow of embankments in redevelopment areas of depleted opencast mining fields that have been flooded after overburden dumping. Within and outside of a lake near the shore, parallel to the shore front, a three-dimensional structure made of compacted soil mass from the relocated, existing loosely stored, water-saturated sands and soil is erected by a mobile, floatable equipment carrier in the form of a combined water/land vehicle using vibrating technology .

Des Weiteren ist aus der DE 44 09 008 C2 ein Tiefenverdichter für die Verdichtung tiefliegender Bodenschichten mit einer Tragvorrichtung bekannt, mit welcher ein Mittelteil insbesondere einstückig verbunden ist und mit mindestens zwei stabförmigen Verdichtungsorganen, die sich an der von der Tragvorrichtung abgewandten Seite von dem Mittelteil wegerstrecken. Für diese technische Lösung ist eine starre Verbindung zwischen Tragvorrichtung und den jeweiligen Verdichtungsorganen gegeben, was nachteilig für die Anwendung der erfinderischen Lösung in geschütteten Böden und vorhandenen Hindernissen ist.Furthermore, from the DE 44 09 008 C2 a depth compactor for the compaction of low-lying layers of soil with a support device is known, with which a central part is in particular connected in one piece and with at least two rod-shaped compacting elements which extend away from the central part on the side facing away from the support device. For this technical solution, there is a rigid connection between the support device and the respective compression elements, which is disadvantageous for the use of the inventive solution in filled soil and existing obstacles.

In DE 10 2010 022 802 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die die bodenmechanischen Eigenschaften von Böden im amphibischen Wasser-Land-Übergangsbereich von Gewässern, Bodensenken und Baugrundsanierungsgebieten verbessern sollen, wobei ein amphibisch arbeitender Hydraulikbagger zum Einsatz kommt, welcher sich auf dem zu verbessernden Boden abstützt und die Tiefen genau erfasst. Dabei besteht eine feste Verbindung des Trägergerätes mit der Schwingungsquelle zur Bodenanregung über starre mechanische Elemente und feste, einachsige Gelenkverbindungen. Somit erfolgt bei der Rütteldruckverdichtung zusätzlich zum Eigengewicht der Schwingungsquelle durch das Trägergerät eine Andruckkraft auf die Schwingungsquelle.In DE 10 2010 022 802 B4 a method and a device are described which are intended to improve the mechanical soil properties of soils in the amphibious water-land transition area of bodies of water, soil sinks and building ground remediation areas, with an amphibious hydraulic excavator being used, which is supported on the soil to be improved and the depths accurately recorded. There is a fixed connection between the carrier device and the vibration source for ground excitation via rigid mechanical elements and fixed, uniaxial joint connections. Thus, in addition to the own weight of the vibration source, the vibrating pressure compaction takes place the carrier device exerts a pressing force on the vibration source.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verdichtungsanlage für die Verdichtung von verdichtungsfähigen Böden unter Verwendung eines Trägergerätes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, um die Verdichtung von verdichtungsfähigen Böden, vorzugsweise Sand, über Trägergeräte optimal auszuführen und eine optimale Verdichtung bei bestehenden Hindernissen zu gewährleisten.In contrast, the invention is based on the object of creating a compaction system for the compaction of compactable soils using a carrier device according to the preamble of patent claim 1, in order to optimally carry out the compaction of compactable soils, preferably sand, via carrier devices and optimal compaction with existing obstacles to ensure.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Patentanspruch 1 gelöst.The object is achieved by patent claim 1 according to the invention.

Es handelt sich um eine Verdichtungsanlage für die Verdichtung von verdichtungsfähigen Böden unter Verwendung eines Trägergerätes, welches über einen Adapter mit einem Träger verbunden ist und an dem Träger sich mindestens zwei Vibratorstangen wegerstrecken, um in den zu verdichtenden Boden einzudringen, wobei eine Verdichtungsanlage aus einem Träger mit zwei oder mehr verbundenen Vibratorstangen besteht, wobei der Träger über einen Drehantrieb und einem anschließenden Schnellwechseladapter an einem Trägergerät angeschlossen ist und über den Drehantrieb eine 360-Grad-Drehung des Trägers mit verbundenen Vibratorstangen möglich ist sowie die Vibratorstangen an dem Träger und der Drehantrieb an dem Träger sowie der Schnellwechseladapter an dem Drehantrieb nicht starr miteinander verbunden sind und über den Schnellwechseladapter in Verbindung mit dem Trägergerät ein Ausklinken aus der Verbindung des Schnellwechseladapters hin zum Trägergerät möglich ist.It is a compaction system for the compaction of compactable soils using a carrier device, which is connected to a carrier via an adapter and at least two vibrator rods extend away from the carrier in order to penetrate the soil to be compacted, with a compaction system consisting of a carrier consists of two or more connected vibrator rods, whereby the carrier is connected to a carrier device via a rotary drive and a subsequent quick-change adapter and the rotary drive enables a 360-degree rotation of the carrier with connected vibrator rods as well as the vibrator rods to the carrier and the rotary drive the carrier and the quick-change adapter on the rotary drive are not rigidly connected to one another and the quick-change adapter in connection with the carrier device can be used to release the quick-change adapter from the connection to the carrier device.

Dabei ist eine Verdichtungsanlage für mögliche Trägergeräte, wie Standardraupen- und Standardraupenseilbagger, wobei berücksichtigt werden muss, dass alle möglichen Trägergeräte zu Land und zu Wasser einsetzbar sind, erfindungsgemäß entwickelt, wobei die erreichbaren Arbeitstiefen variabel und abhängig von der jeweiligen Ausrüstung sind.A compaction system for possible carrier devices, such as standard crawler and standard crawler cable excavators, which must be taken into account that all possible carrier devices can be used on land and on water, is developed according to the invention, with the achievable working depths being variable and dependent on the respective equipment.

Die Verdichtungsanlage gliedert sich in

  • - einen Schnellwechseladapter mit kardanischer Aufhängeeinrichtung,
  • - einen hydraulischen Drehantrieb,
  • - eine Aufhängetraverse als Träger mit variablem Befestigungsraster für die Vibratoren,
  • - Hydraulik-Innenvibratoren variabler Anzahl und
  • - ein Prozessdatenerfassungs-Kit, PDE-Kit.
The compression system is divided into
  • - a quick-change adapter with cardanic suspension device,
  • - a hydraulic rotary drive,
  • - a suspension traverse as a carrier with variable attachment grid for the vibrators,
  • - Internal hydraulic vibrators of variable number and
  • - a process data acquisition kit, PDE kit.

Der Schnellwechseladapter, welcher mit dem Trägergerät verbunden wird, dient als mechanische als auch hydraulische Trennstelle zwischen Trägergerät und Verdichtungsanlage. In der Anschlussperipherie des Schnellwechseladapters ist eine kardanische Aufhängeeinrichtung integriert, welche eine winkelbewegliche Anbindung der Verdichtungsanlage sicherstellt.
Der Drehantrieb, welcher dem Schnellwechseladapter folgt, ermöglicht es, die Winkellage des Trägers im Gelände ohne Positionsänderung des Trägergerätes stufenlos anzupassen. Der Drehwinkel kann bis zu 360 Grad betragen, wenn die Lage der zugeführten Hydraulikschläuche für die Verdichtungsanlage berücksichtigt wird. Im Normalfall wird der Drehwinkel bis zu 90 Grad ausgeführt.The quick-change adapter, which is connected to the carrier, serves as a mechanical and hydraulic point of separation between the carrier and the compaction system. A cardanic suspension device is integrated in the connection periphery of the quick-change adapter, which ensures that the compaction system can be connected at any angle.
The rotary drive, which follows the quick-change adapter, makes it possible to infinitely adjust the angular position of the carrier off-road without changing the position of the carrier device. The angle of rotation can be up to 360 degrees, taking into account the position of the hydraulic hoses supplied for the compaction system. Normally, the angle of rotation is carried out up to 90 degrees.

An den Träger können die Vibratorstangen in einem variablen Raster von zwei bis zehn Stück angebracht werden.The vibrator rods can be attached to the carrier in a variable grid of two to ten.

Die eingesetzten Hydraulik-Innenvibratoren zeichnen sich durch ihren modularen Aufbau aus. Mittels einer speziellen Rohrkupplung ist eine einfache und schnelle Anpassung an die Gegebenheiten vor Ort möglich. Die Vibratorstangen werden kardanisch an dem Träger befestigt. Somit ist es nicht möglich, die Vibratorstangen über das Trägergerät in den Boden zu drücken. Vielmehr dringen die Vibratorstangen über die Vibratoren ausschließlich durch ihr Eigengewicht der gesamten Verdichtungsanlage in den zu verdichtenden Boden ein. Zusätzlich ist in die kardanische Aufhängung eine Schwingungsisolierung integriert, um den Übergang der von den Vibratorstangen erzeugten Schwingungen in die Anschlussstruktur zu verhindern. Die Vibratorstangen sind für den Unterwassereinsatz geeignet.The hydraulic internal vibrators used are characterized by their modular design. A special pipe coupling enables quick and easy adaptation to the on-site conditions. The vibrator rods are gimballed to the carrier. It is therefore not possible to press the vibrator rods into the ground via the carrier device. Rather, the vibrator rods penetrate the soil to be compacted via the vibrators solely through their own weight of the entire compaction system. In addition, vibration isolation is integrated into the cardanic suspension to prevent the vibrations generated by the vibrator rods from transferring to the connection structure. The vibrator rods are suitable for underwater use.

Ein austauschbares Verschleißelement des Vibrators mit integrierter Spitzenwasserzuführung reduziert den Verschleiß auf wenige, leicht austauschbare Teile. Die Betriebsdaten der Verdichtungsanlage und der Vibratoren, wie Drehzahl, Temperatur und Druck, werden mittels integrierter Sensoren permanent erfasst. Ein Prozessdatenerfassungs-Kit sammelt die erfassten Prozessdaten der Vibratoren, bereitet diese auf und überträgt diese in Echtzeit mittels Datenbus an ein übergeordnetes PDE-System zur Auswertung und Steuerung.A replaceable vibrator wear element with integrated tip water supply reduces wear to a few, easily replaceable parts. The operating data of the compression system and the vibrators, such as speed, temperature and pressure, are constantly recorded using integrated sensors. A process data acquisition kit collects the recorded process data from the vibrators, processes them and transmits them in real time via a data bus to a higher-level PDE system for evaluation and control.

Ein grundlegendes Konstruktionsmerkmal der Verdichtungsanlage besteht darin, dass die Vibratorstangen über den Träger nie fest mit dem Trägergerät verbunden sind. Feste, starre Anbindungen oder einachsige Gelenkverbindungen werden konstruktiv konsequent vermieden. Alle Anschlüsse der Vibratorstangen zum Trägersystem sind durch kardanische Gelenke frei beweglich und durch Gummi-Metall-Verbindungen elastisch ausgeführt. Bedingt durch die eingesetzten Gelenke, zentral an dem Träger und zusätzlich an jeder Vibratorstange, knickt das Gesamtsystem bei Druckbeaufschlagung immer seitlich aus und macht somit eine Druckbeaufschlagung von außen über das Trägergerät unmöglich.A fundamental design feature of the compactor is that the vibrator rods are never fixed to the carrier via the carrier. Fixed, rigid connections or uniaxial joint connections are consistently avoided in the design. All connections of the vibrator rods to the carrier system are freely movable thanks to cardanic joints and are elastic thanks to rubber-metal connections. Due to the joints used, centrally on the Trä ger and additionally on each vibrator rod, the entire system always buckles to the side when pressure is applied, thus making it impossible to apply pressure from outside via the carrier device.

Dies ist erfindungsgemäß insbesondere von Vorteil, wenn entsprechende Hindernisse bei der jeweiligen Verdichtung von verdichtungsfähigen Böden auftreten, wie Steine, Wurzeln, Schilf usw., jedoch ermöglicht das Schneidwerk des Verschleißelements das Durchdringen zum Beispiel von Schilfrhizomen. Die gesamte Verdichtungsanlage ist vollständig wasserdicht und kann somit auch in einer Wasserrandzone oder in Arbeitsbereichen komplett unter Wasser eingesetzt werden.According to the invention, this is particularly advantageous if corresponding obstacles occur during the respective compaction of compactable soils, such as stones, roots, reeds, etc., however, the cutting mechanism of the wearing element enables reed rhizomes to penetrate, for example. The entire compaction system is completely waterproof and can therefore also be used in a water edge zone or in work areas completely under water.

Nachfolgend wird an einem Ausführungsbeispiel die erfinderische Lösung beschrieben.The inventive solution is described below using an exemplary embodiment.

Dabei zeigen:

  • 1 Gesamtansicht Verdichtungsanlage
  • 2 Seitenansicht Verdichtungsanlage
  • 3 Schnellwechseladapter
  • 4 hydraulischer Drehantrieb
  • 5 kardanische Aufhängung
  • 6 Hydraulik-Innenvibrator.
show:
  • 1 General view of the compression system
  • 2 Side view of compression plant
  • 3 quick change adapter
  • 4 hydraulic rotary drive
  • 5 gimbal suspension
  • 6 Hydraulic internal vibrator.

Die 1 und 2 beschreiben die Verdichtungsanlage 20 in ihrer Gesamtheit. Dabei setzt sich die Verdichtungsanlage 20 aus folgenden Einzelteilen zusammen.The 1 and 2 describe the compression system 20 in its entirety. The compression system 20 is composed of the following individual parts.

Ein Schnellwechseladapter 1 wird an einen Träger 4 gedreht, wie zum Beispiel einen Standardraupenbagger bzw. -raupenseilbagger, wobei berücksichtigt werden muss, dass alle möglichen Trägergeräte zu Land und zu Wasser einsetzbar sind, und an dem entsprechenden Ausleger befestigt. An dem Schnellwechseladapter 1 und nachfolgender kardanischer Aufhängeeinrichtung 2 ist ein hydraulischer Drehantrieb 3 gegeben, der je nach Anforderung bis zu 360 Grad als Drehwinkel aufweisen kann. An dem hydraulischen Drehantrieb 3 folgt ein Träger 4, wo erfindungsgemäß im Ausführungsbeispiel vier Vibratorstangen 16 über die entsprechende kardanische Aufhängung 8 mit einer Rohrkupplung 7 und dem Hydraulik-Innenvibrator 5 ausgeführt sind. An dem Träger 4 ist weiterhin noch ein Prozessdatenerfassungs-Kit 6 für die entsprechenden Prozessdaten, wie Drehzahl, Temperatur und Druck, installiert.A quick-change adapter 1 is screwed onto a carrier 4, such as a standard crawler excavator, bearing in mind that all possible carrier devices can be used on land and sea, and attached to the appropriate boom. A hydraulic rotary drive 3 is provided on the quick-change adapter 1 and the subsequent cardanic suspension device 2, which can have a rotary angle of up to 360 degrees, depending on the requirement. The hydraulic rotary drive 3 is followed by a carrier 4 where, according to the invention, in the exemplary embodiment, four vibrator rods 16 are embodied via the corresponding cardanic suspension 8 with a pipe coupling 7 and the hydraulic internal vibrator 5 . A process data acquisition kit 6 for the corresponding process data, such as speed, temperature and pressure, is also installed on the carrier 4 .

Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Verdichtungsanlage 20 kein starres System darstellt, sondern über die gegebenen kardanischen Aufhängeeinrichtungen 2 jeweils eine flexible und frei bewegliche Verdichtungsanlage 20 existiert. Die Anzahl der Vibratorstangen 16 ist je nach Anwendungsfall variabel gestaltbar. Es sind mindestens zwei Vibratorstangen 16 als Grundvoraussetzung der erfindungsgemäßen Lösung notwendig. Diese können aber auch auf vier oder sechs Stück bzw. je nach Anwendungsfall erhöht werden. In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel mit vier Vibratorstangen 16 zeichnerisch dargestellt.It is essential to the invention that the compression system 20 does not represent a rigid system, but rather a flexible and freely movable compression system 20 exists via the given cardanic suspension devices 2 . The number of vibrator rods 16 can be varied depending on the application. At least two vibrator rods 16 are necessary as a basic requirement of the solution according to the invention. However, these can also be increased to four or six, or depending on the application. In the 1 and 2 an embodiment with four vibrator rods 16 is shown in the drawing.

Die Verdichtungsanlage 20 gliedert sich in folgende Anlagenteile auf:

  • - ein Schnellwechseladapter 1 mit kardanischer Aufhängeeinrichtung 2,
  • - ein hydraulischer Drehantrieb 3,
  • - ein Träger 4 mit variablen Befestigungsrastern für die Vibratorstangen 16,
  • - variable Anzahl von Hydraulik-Innenvibratoren 5.
The compression system 20 is divided into the following system parts:
  • - a quick-change adapter 1 with a cardanic suspension device 2,
  • - a hydraulic rotary drive 3,
  • - a carrier 4 with variable fastening grids for the vibrator rods 16,
  • - variable number of hydraulic internal vibrators 5.

Nachfolgend werden die einzelnen Bauteile anhand der Figuren beschrieben.The individual components are described below with reference to the figures.

Die 3 zeigt die kardanische Aufhängeeinrichtung 2, welche sich zwischen dem Schnellwechseladapter 1 und dem hydraulischen Drehantrieb 3 befindet. Sie besitzt zwei rotatorische Freiheitsgrade, die eine geführte Bolzendrehbewegung um die X- und Y-Achse zulassen. Bei erhöhten Widerstandskräften, die beim Eintauchen der Verdichtungsanlage 20 entstehen können, knickt die kardanische Aufhängeeinrichtung 2 kontrolliert zur Seite weg. Die kardanische Aufhängeeinrichtung 2 hat die Funktion eines Gelenkes und kann nach den statischen Gesetzen der Mechanik keine Momente aufnehmen. Auch bei zu hohem Andrücken der Verdichtungsanlage 20 durch das Trägergerät knickt die kardanische Aufhängeeinrichtung 2 zur Seite weg. Die kardanische Aufhängeeinrichtung 2 macht eine Druckbeaufschlagung in vertikaler Richtung auf den Träger 4 unmöglich.The 3 shows the cardanic suspension device 2, which is located between the quick-change adapter 1 and the hydraulic rotary drive 3. It has two rotational degrees of freedom, which allow a guided bolt turning movement around the X and Y axes. In the event of increased resistance forces, which can arise when the compression system 20 is immersed, the cardanic suspension device 2 buckles to the side in a controlled manner. The gimbal suspension device 2 has the function of a joint and cannot absorb any moments according to the static laws of mechanics. Even if the compaction system 20 is pressed too hard by the carrier device, the cardanic suspension device 2 buckles to the side. The gimbal suspension device 2 makes it impossible to apply pressure to the carrier 4 in the vertical direction.

Der Schnellwechseladapter 1 dient zur lösbaren Verbindung mit einem entsprechenden Trägergerät und dessen Ausleger. Der Schnellwechseladapter 1 hat die Funktion, bei stehenden Widerständen bei der Anwendung der Verdichtungsanlage 20 zum Verdichten von verdichtungsfähigen Böden, ein mögliches Ausklinken aus der Verbindung des Schnellwechseladapters 1 hin zum Trägergerät zu ermöglichen; dies ist ein entscheidender Sicherheitsfaktor für den Geräteführer.The quick-change adapter 1 is used for the detachable connection with a corresponding carrier device and its boom. The quick-change adapter 1 has the function of enabling a possible release from the connection of the quick-change adapter 1 to the carrier device in the event of standing resistance when using the compaction system 20 for compacting compactable soils; this is a crucial safety factor for the operator.

Aus der 4 ist der hydraulische Drehantrieb 3 ersichtlich. Hierbei entsteht die Verbindung zwischen der kardanischen Aufhängeeinrichtung 2 und dem Schnellwechseladapter 1. Der hydraulische Drehantrieb 3 besteht aus Komponenten, wie Schwenkantrieb, Hydraulikmotor und einem integrierten Schneckenradgetriebe zur Übertragung der Drehbewegung. Als Motorantriebsmedium wird hydraulisches Öl verwendet. Der hydraulische Drehantrieb 3 hat einen niedrigen Bauraum und ist in die Aufhängung der Verdichtungsanlage 20 integriert. Er ermöglicht eine langsame Drehbewegung des Trägers 4 um die eigene Achse bei stillstehendem Trägergerät. Dabei ist der hydraulische Drehantrieb 3 an einem Träger 4 befestigt. Wie schon beschrieben, besteht über diesem hydraulischen Drehantrieb 3 die Drehbewegung des Trägers 4 als Möglichkeit. Je nach Ausführungsform der Hydraulikschläuche kann es hier möglich sein, dass eine 360-Grad-Drehung ausführbar ist.From the 4 the hydraulic rotary drive 3 can be seen. This creates the connection between the cardanic suspension device 2 and the quick-change adapter 1. The hydraulic rotary drive 3 consists of components such as Swivel drive, hydraulic motor and an integrated worm gear to transmit the rotary movement. Hydraulic oil is used as the motor drive medium. The hydraulic rotary drive 3 has a small installation space and is integrated into the suspension of the compression system 20 . It enables the carrier 4 to rotate slowly about its own axis when the carrier device is stationary. In this case, the hydraulic rotary drive 3 is fastened to a carrier 4 . As already described, the rotary movement of the carrier 4 is possible via this hydraulic rotary drive 3 . Depending on the design of the hydraulic hoses, it may be possible here for a 360-degree rotation to be executable.

Auf dem Träger 4 ist gemäß 1 ein Prozessdatenerfassungs-Kit 6 gegeben, welcher die Drehzahl, die Temperatur und den Druck der Verdichtungsanlage 20 aufzeichnet, ermittelt, überträgt und auswertet.On the carrier 4 is according to 1 given a process data acquisition kit 6, which records the speed, the temperature and the pressure of the compression system 20, determines, transmits and evaluates.

Die 5 zeigt die kardanische Aufhängung 8, welche an dem Träger 4 zur Aufhängung der Vibratorstange 16 dient. Dabei ist die kardanische Aufhängung 8 mit einer einzelnen Vibratorstange 16 gegeben. Sie besitzt zwei rotatorische Freiheitsgrade, die eine geführte Bolzendrehbewegung um die X- und Y-Achse zulassen. Zusätzlich ist die Vibratorstange 16 schwingungsisoliert gelagert und hält somit die von unten kommenden Vibrationen zurück. Der Träger 4 ist weitgehend entkoppelt. Die kardanische Aufhängung 8 hat die Funktion eines Gelenkes und kann nach den statischen Gesetzen der Mechanik keine Momente aufnehmen. Auch bei zu hohem Andrücken des Trägers 4 durch das Trägergerät knickt die kardanische Aufhängung 8 zur Seite weg. Die kardanische Aufhängung 8 macht eine Druckbeaufschlagung in horizontaler Richtung von außen unmöglich. An der kardanischen Aufhängung 8 ist ein Tragrohr 9 der Vibratorstange 16 hin zum Hydraulik-Innenvibrator 5 gegeben.The 5 shows the cardanic suspension 8, which serves to suspend the vibrator rod 16 on the carrier 4. The cardanic suspension 8 is provided with a single vibrator rod 16 . It has two rotational degrees of freedom, which allow a guided bolt turning movement around the X and Y axes. In addition, the vibrator rod 16 is mounted in a vibration-insulated manner and thus holds back the vibrations coming from below. The carrier 4 is largely decoupled. The cardanic suspension 8 has the function of a joint and, according to the static laws of mechanics, cannot absorb any moments. Even if the carrier 4 is pressed too hard by the carrier device, the cardanic suspension 8 buckles to the side. The gimbal 8 makes it impossible to apply pressure in the horizontal direction from the outside. A support tube 9 of the vibrator rod 16 towards the hydraulic internal vibrator 5 is attached to the cardanic suspension 8 .

Des Weiteren ist an der kardanischen Aufhängung 8 und an den jeweiligen Schraubverbindungen zum Träger 4 eine Gummi-Metall-Verbindung 10 vorhanden. In der Vibratorstange 16 befindet sich mittig eine Rohrkupplung 7 lösbar zur Verbindung der Tragrohre 9. Die Verbindung überträgt dynamische und statische Kräfte und besteht aus einem Primär- und einem Sekundärteil, die mit einer speziellen Verschraubung wasserdicht gefügt ist. Die Bauform der Rohrkupplung 7 lässt eine Durchführung der hydraulischen Schläuche zum Hydraulik-Innenvibrator 5 zu. Zusätzlich ist die Rohrkupplung 7 mit einer Rohrkupplung 15 gegen etwaiges Lösen ausgestattet. Die Grundfunktion der Rohrkupplung 7 ermöglicht, neben der Kraftaufnahme und der Schlauchführung, eine Verbindung der einzelnen Tragrohre 9 der Vibratorstange 16. Durch den Einsatz von variablen Tragrohrlängen 9 lässt sich die Vibratorstange 16 beliebig konfigurieren und in ihrer Größe darstellen.Furthermore, a rubber-metal connection 10 is present on the cardanic suspension 8 and on the respective screw connections to the carrier 4 . In the middle of the vibrator rod 16 there is a detachable pipe coupling 7 for connecting the support pipes 9. The connection transmits dynamic and static forces and consists of a primary and a secondary part, which is joined watertight with a special screw connection. The design of the pipe coupling 7 allows the hydraulic hoses to be fed through to the hydraulic internal vibrator 5 . In addition, the pipe coupling 7 is equipped with a pipe coupling 15 against any loosening. The basic function of the pipe coupling 7 enables a connection of the individual support pipes 9 of the vibrator rod 16, in addition to absorbing force and guiding the hose.

Am Ende der Vibratorstange 16 ist der Hydraulik-Innenvibrator 5, siehe 6, gegeben. Die 6 zeigt den Hydraulik-Innenvibrator 5 der Vibratorstange 16. Der Hydraulik-Innenvibrator 5 erzeugt hohe Zentrifugalkräfte durch eine rotierende Unwucht, welche sich im Inneren des Vibrators befindet.At the end of the vibrator rod 16 is the hydraulic internal vibrator 5, see 6 , given. The 6 shows the hydraulic internal vibrator 5 of the vibrator rod 16. The hydraulic internal vibrator 5 generates high centrifugal forces through a rotating unbalance, which is located inside the vibrator.

Dabei werden Hydraulik-Innenvibratoren 5 mit entsprechender Rohrkupplung mit einer durchschnittlichen Größe von < 300 mm verwendet. Es sind eine Leistungsbegrenzung auf ≤ 100 kN und eine Teufenbegrenzung / Einfahrtiefe auf ca. 10 m gegeben.In this case, hydraulic internal vibrators 5 with a corresponding pipe coupling with an average size of <300 mm are used. There is a power limit of ≤ 100 kN and a depth limit / drive-in depth of approx. 10 m.

Als Antriebsmedium wird hydraulisches Öl über die Hydraulikleitung 14 eingesetzt. Aufgrund der hohen Drehzahl und den damit erzeugten hohen Zentrifugalkräften fluidisiert der Hydraulik-Innenvibrator 5 den angrenzenden Boden und sinkt nur unter Einwirkung des Anlagen-Eigengewichts selbstständig in den zu verdichtenden Boden ein. Der Hydraulik-Innenvibrator 5 wird durch ein Verschleißelement 11 mit den Verschraubungen 12 gegen abrasiven Verschleiß geschützt. Der Hydraulik-Innenvibrator 5 ist wasserdicht ausgeführt und zusätzlich mit verschiedenen Sensoren ausgerüstet, die eine Datenauswertung durch das Prozessdatenerfassungs-Kit 6 ermöglichen. Hier werden die Parameter Temperatur, Drehzahl und Druck des Hydraulik-Innenvibrators 5 überwacht und für eine übergeordnete Prozesserfassung bereitgestellt. Die Anzahl der Hydraulik-Innenvibratoren 5 lässt sich modular erweitern und an den Träger 4 mit einem definierten Rastermaß flexibel montieren. Zusätzlich ist der Hydraulik-Innenvibrator 5 durch die Gummi-Metall-Verbindung 100 schwingungsisoliert an die Tragrohre 9 mittels der Rohrkupplung 15 angeschlossen. Das Einsatzgebiet des Hydraulik-Innenvibrators 5 erstreckt sich auf die Verdichtung von verdichtungsfähigen Böden, vorzugsweise Sande.Hydraulic oil via the hydraulic line 14 is used as the drive medium. Due to the high speed and the high centrifugal forces generated as a result, the hydraulic internal vibrator 5 fluidizes the adjacent soil and sinks independently into the soil to be compacted only under the effect of the system's own weight. The hydraulic internal vibrator 5 is protected against abrasive wear by a wear element 11 with the screw connections 12 . The hydraulic internal vibrator 5 is watertight and also equipped with various sensors that enable data to be evaluated using the process data acquisition kit 6 . Here the parameters of temperature, speed and pressure of the hydraulic internal vibrator 5 are monitored and made available for higher-level process recording. The number of hydraulic internal vibrators 5 can be modularly expanded and flexibly mounted on the carrier 4 with a defined grid dimension. In addition, the hydraulic internal vibrator 5 is connected by the rubber-metal connection 100 to the support tubes 9 in a vibration-insulated manner by means of the tube coupling 15 . The field of application of the hydraulic internal vibrator 5 extends to the compaction of compactable soils, preferably sand.

BezugszeichenlisteReference List

11
Schnellwechseladapterquick change adapter
22
kardanische Aufhängeeinrichtunggimbal suspension device
33
hydraulischer Drehantriebhydraulic rotary drive
44
Trägercarrier
55
Hydraulik-InnenvibratorHydraulic internal vibrator
66
Prozessdatenerfassungs-Kit (PDE-Kit)Process data acquisition kit (PDE kit)
77
Rohrkupplungpipe coupling
88th
kardanische Aufhängunggimbal suspension
99
Tragrohrsupport tube
1010
Gummi-Metall-Verbindungrubber-metal connection
1111
Verschleißelementwear element
1212
Verschraubungscrew connection
1414
Hydraulikleitunghydraulic line
1515
Rohrkupplungpipe coupling
1616
Vibratorstangevibrator rod
2020
Verdichtungsanlagecompression system
100100
Gummi-Metall-Verbindungrubber-metal connection

Claims (1)

Verdichtungsanlage für die Verdichtung von verdichtungsfähigen Böden unter Verwendung eines Trägergerätes, welches über einen Adapter mit einem Träger verbunden ist und an dem Träger sich mindestens zwei Vibratorstangen wegerstrecken, um in den zu verdichtenden Boden einzudringen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdichtungsanlage (20) aus einem Träger (4) mit zwei oder mehr verbundenen Vibratorstangen (16) besteht, wobei der Träger (4) über einen Drehantrieb (3) und einem anschließenden Schnellwechseladapter (1) an einem Trägergerät angeschlossen ist und über den Drehantrieb (3) eine 360-Grad-Drehung des Trägers (4) mit verbundenen Vibratorstangen (16) möglich ist sowie die Vibratorstangen (16) an dem Träger (4) und der Drehantrieb (3) an dem Träger (4) sowie der Schnellwechseladapter (1) an dem Drehantrieb (3) nicht starr miteinander verbunden sind und über den Schnellwechseladapter (1) in Verbindung mit dem Trägergerät ein Ausklinken aus der Verbindung des Schnellwechseladapters (1) hin zum Trägergerät möglich ist.Compaction system for the compaction of compactable soils using a carrier device which is connected to a carrier via an adapter and at least two vibrator rods extend away from the carrier in order to penetrate into the soil to be compacted, characterized in that a compaction system (20) consists of a Carrier (4) with two or more connected vibrator rods (16), the carrier (4) being connected to a carrier device via a rotary drive (3) and a subsequent quick-change adapter (1) and a 360-degree rotation via the rotary drive (3). - Rotation of the carrier (4) with connected vibrator rods (16) is possible and the vibrator rods (16) on the carrier (4) and the rotary drive (3) on the carrier (4) and the quick-change adapter (1) on the rotary drive (3 ) are not rigidly connected to each other and the quick-change adapter (1) in connection with the carrier device can be used to release the quick-change adapter (1) from the connection to the carrier device.
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