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Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung zum Verdichten eines Bodenbereiches, insbesondere Vibrationsstampfer, Vibrationsplatten oder Walzen, wobei wenigstens eine Sensoreinheit zum Erfassen eines Bodenparameters und/oder einer Bodenverdichtung vorgesehen ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Bodenverdichtungsvorrichtung zum Verdichten eines Bodenbereiches, wie Vibrationsstampfer, Vibrationsplatten oder Walzen etc., sind bereits allgemein bekannt und seit Jahrzehnten auf diversen Baustellen im Einsatz, z.B.
EP 1 097 272 . So umfassen vor allem Stampfer oder Vibrationsplatten eine Obermasse mit einem Motor, d.h. im Allgemeinen einen Verbrennungs- oder Elektromotor, und eine dazu relativ bewegliche Untermasse mit dem Stampffuß bzw. der Bodenplatte. Meist wird mittels Federpaketen die Relativbewegung zwischen Ober- und Untermasse gedämpft.
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Gerade bei Stampfern ist auch ein Federbalg zwischen Ober- und Untermasse angeordnet, der einerseits den Schmutz abhält und andererseits aber auch eine geschlossene Luftfeder bzw. Luftkammer definiert, wenn sich der Stampfer auf und ab bewegt.
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Bisher sind Verdichtungsmesssysteme bekannt geworden, die üblicherweise bei Vibrationsplatten versucht wurde einzusetzen, vgl. z.B.
DE 10 2006 008 266 B4 der Anmelderin. Diese haben sich jedoch in der Praxis bedauerlicherweise nicht bewähren können.
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Zudem ist diese Sensorik mit zum Teil mehreren Beschleunigungssensoren oder Lasersensoren etc. auch sehr aufwändig bzw. komplex, insb. bzgl. der Auswertung, was Genauigkeit und die Wirtschaftlichkeit des Messsystems sehr beeinträchtigte. Darüber hinaus sind die bisherigen Messsysteme gerade auch für Stampfer ungeeignet, die im Vergleich zu Vibrationsplatten eine relativ kleine Bodenkontaktplatte aufweisen und zeitweise auch den Kontakt zum Boden vollständig verlieren können.
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So konnte bisher in der Praxis keine Sensorik die Verdichtung des Bodens bei derartigen Stampfern in ausreichendem Maß genau erfassen. Dies führt dazu, dass die Arbeiter die zu verdichtende Fläche sicherheitshalber länger bzw. stärker verdichtet als (bautechnisch) notwendig, was unnötige Arbeits- bzw. Zeitkosten verursacht, oder dass einzelne Bodenbereiche nicht ausreichend verdichtet werden und ggf. später Schäden durch zu weichen bzw. zu wenig verdichteten Untergrund in einzelnen Bereichen entstehen können, d.h. Belag- bzw. Straßenschäden, Bauwerks- bzw. Kanalschäden bei Abwasserkanälen etc..
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Bodenverdichtungsvorrichtung vorzuschlagen, die wenigstens teilweise die Nachteile des Standes der Technik verbessert, insbesondere eine Erfassung eines Bodenparameters und/oder der Bodenverdichtung ohne großen Aufwand und/oder mit guter Genauigkeit ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Bodenverdichtungsvorrichtung der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
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Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Bodenverdichtungsvorrichtung dadurch aus, dass die Sensoreinheit wenigstens einen Gasdrucksensor zur Erfassung eines Gasdruckes, vorzugsweise einen Luftdrucksensor zur Erfassung eines Luftdruckes, und/oder einen Gasdurchflusssensor zum Erfassen eines/einer Gasdurchflusses/Gasströmung, insbesondere einen Luftströmungssensor oder Luftmassensensor zum Erfassen eines/einer Luftdurchflusses/Luftströmung, umfasst.
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Es hat sich überraschenderweise mit Hilfe eines derartigen Gasdrucksensors bzw. Luftdrucksensors sowie Gasdurchflusssensors gezeigt, dass diese sehr gut Rückschlüsse auf einen Bodenparameter und/oder die Bodenverdichtung ermöglichen.
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Dies stellt eine vollkommene Abkehr der bisher eingesetzten Sensorik mit im Wesentlichen Beschleunigungs- bzw. Bewegungssensoren oder Abstandssensoren zum Erfassen des sich verändernden Abstands zwischen dem Oberteil bzw. der Antriebseinheit und dem Unterteil bzw. der Bodenkontaktvorrichtung dar. So muss bei diesen Sensoren gemäß dem Stand der Technik, wobei zumeist auch mehrere gleichartige Sensoren an unterschiedlichen Positionen z.B. am Bodenkontaktelement eingesetzt wurden, eine sehr aufwendige mathematische Umrechnung der sich sehr schnell ändernden Abstände an den unterschiedlichen Positionen durchgeführt und über einen gewissen Zeitraum ermittelt und im Zeitverlauf bzw. über den Zeitraum ausgewertet werden, um Rückschlüsse auf die zunehmende Verdichtung des Bodens zu erhalten. Dies war bislang nicht nur konstruktiv sehr aufwendig, was zudem auch die elektronische Aufbereitung der umfangreichen Daten/Sensorsignale betraf und somit auch wirtschaftlich aufwendig war, sondern führte zudem zu einem mangelhaften Ergebnis. Das heißt, dass auch mit dem großen konstruktiven, wirtschaftlichen und mathematischen Aufwand keine ausreichend genauen Aussagen zur vorhandenen Verdichtung des Bodens bislang möglich war bzw. sich bei Bodenverdichtungsvorrichtungen der einleitenden Art in der Praxis bewährte.
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Im krassen Gegensatz zu diesem bisherigen großen Aufwand und dem ungenauen Ergebnis kann mit Hilfe der Erfindung bzw. mit dem Luftdruck- bzw. Gasdrucksensor und/oder dem Luft- bzw. Gasdurchflusssensor gemäß ersten Untersuchungen eine sehr gute Aussage bzgl. des interessierenden Bodenparameters bzw. der Bodenverdichtung gemacht werden, die auch mit der tatsächlichen Bodenverdichtung korreliert bzw. übereinstimmt.
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Der konstruktive und auch der wirtschaftliche Aufwand halten sich zudem auch dadurch in Grenzen, da auf bereits handelsübliche Luftdruck- bzw. Gasdrucksensor und/oder Luft- bzw. Gasdurchflusssensoren/Luftmassensensoren zurückgegriffen werden kann. So kann in vorteilhafter Weise ein Luftdruck- bzw. Gasdrucksensor und/oder ein Luft- bzw. Gasdurchflusssensor verwendet werden, der ein elektrisches Sensorsignal generiert, das in vorteilhafter Weise mit dem Luftdruck bzw. Gasdruck und/oder dem Luft-/Gasdurchfluss/-massenstrom bzw. der Luft-/ Gasströmungsgeschwindigkeit korreliert bzw. zusammenhängt. Dieses Sensorsignal kann von einer elektrischen und/oder elektronischen Kontroll- bzw. Auswerteeinheit ausgewertet bzw. umgerechnet werden und ein Maß bzw. eine Qualität für die Bodenverdichtung bzw. Bodensteife bzw. den Bodenparameter generieren/erzeugen.
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Beispielsweise ist der Luftdruck- bzw. Gasdrucksensor als ein Absolutdruckmessinstrument ausgebildet, z.B. Barometer, das/der vorzugsweise ein Vakuum als Bezugsdruck verwendet. Vorzugsweise ist der Gasdrucksensor als Differenzdrucksensor ausgebildet. Hierbei wird ein Druckunterschied bzw. eine Druckdifferenz zwischen zwei Systemen bzw. Räumen/Kammern oder dergleichen erfasst. Dies ist konstruktiv und somit auch wirtschaftlich besonders günstig.
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Gemäß der Erfindung kann in vorteilhafter Weise einerseits der Atmosphärendruck bzw. erste Gas-/Luftdruck der Atmosphäre bzw. der Umgebung der erfindungsgemäßen Bodenverdichtungsvorrichtung und andererseits ein Gas-/Luftdruck (innerhalb) der Bodenverdichtungsvorrichtung verwendet werden. Dies reduziert den Aufwand nochmals erheblich.
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Alternativ hierzu ist der Luft- bzw. Gasdurchflusssensor zwischen zwei Systemen bzw. Räumen/Kammern oder dergleichen angeordnet, insbesondere auch zwischen (äußerer) Atmosphäre und Innenraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hiermit kann in vorteilhafter Weise die zwischen diesen Systemen bzw. Räumen/Kammern (hin- und her-) strömende Luft bzw. Gasmasse erfasst/ermittelt und ausgewertet werden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine Außenhülle und/oder eine Innenkammer vorgesehen, wobei in/an einem Innenraum der Außenhülle und/oder in/an der Innenkammer wenigstens der Gasdrucksensor und/oder der Luft- bzw. Gasdurchflusssensor angeordnet ist bzw. einen (zweiten) Gas-/ Luftdruck erfasst/misst. Der Bezugsdruck bzw. (erste) Gas-/ Luftdruck für eine Differenzdruckmessung ist hierbei vorzugsweise der o.g. Atmosphärendruck bzw. Luftdruck der Umgebung der erfindungsgemäßen Bodenverdichtungsvorrichtung.
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Vorteilhafterweise ist die Innenkammer ein vollständig geschlossener oder weitgehend bzw. fast geschlossener Messraum und/oder bildet/generiert die Außenhülle einen vollständig geschlossenen oder weitgehend bzw. fast geschlossenen Messraum, insb. eine Kammer bzw. Druckkammer, aus. Der erfindungsgemäße Gas-/Luftdrucksensor und/oder Luft- bzw. Gasdurchflusssensor erfasst in vorteilhafter Weise den Differenzdruck bzw. die strömende Gas-/Luftmasse (pro Zeiteinheit) zwischen dem Messraum bzw. der (Innen-) Kammer sowie der Atmosphäre bzw. der Umgebung der erfindungsgemäßen Bodenverdichtungsvorrichtung.
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Vorzugsweise ist die Innenkammer als Zylinderkammer einer Führungseinheit und/oder eines Führungszylinders zum Führen der Bodenkontaktvorrichtung ausgebildet. Gerade sog. „Stampfer“ weisen bereits eine derartige Führungseinheit und/oder einen Führungszylinder auf, die/der zum Führen des Unterteils bzw. sog. Untermasse ausgebildet ist. So wird bei derartigen Stampfern die Relativbewegung/-Verstellung des Unterteils bzw. der sog. Untermasse in Bezug zum Oberteil bzw. der sog. Obermasse, d.h. der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, mit der Führungseinheit und/oder dem Führungszylinder im Wesentlichen linear bzw. weitgehend exakt geführt. Demzufolge kann eine vorteilhafte Doppelnutzung der Führungseinheit und/oder des Führungszylinders (gerade bei Stampfern) verwirklicht werden, nämlich als Innenkammer bzw. Messraum der Sensoreinheit bzw. des Gasdrucksensors und/oder Luft- bzw. Gasdurchflusssensors sowie zudem als Zylinderkammer der Führungseinheit und/oder des Führungszylinders. Dies ist besonders konstruktiv und wirtschaftlich günstig und kann zudem ggf. sogar als kleiner Umbau bzw. als Nachrüstung von bereits handelsüblichen Stampfern verwirklicht werden.
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Vorteilhafterweise ist die Führungseinheit und/oder der Führungszylinder wenigstens ein Kolbenführungselement umfasst, wobei das Kolbenführungselement als Trennelement zum Abtrennen einer ersten/oberen Zylinderkammer von einer zweiten/unteren Zylinderkammer ausgebildet. Ein derartiges Kolbenführungselement verbessert die Führung bzw. Betriebssicherheit und in vorteilhafter Weise die Lebensdauer. Zudem ist dies bereits bei handelsüblichen Stampfern oftmals vorhanden und kann somit zur kostengünstigen Ausbildung von zwei separaten Kammern, insb. zu mindestens einem Messraum für die Sensoreinheit oder für zwei Messräume für die Differenzdruckmessung/-erfassung verwendet werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Führungseinheit und/oder der Führungszylinder wenigstens eine Feder-/Dämpfungseinheit zum Federn bzw. Dämpfen der Relativverstellung/-bewegung zwischen Antriebseinheit/Obermasse und Bodenkontaktvorrichtung/Untermasse. Vorzugsweise weist die Führungseinheit und/oder der Führungszylinder und/oder die Feder-/Dämpfungseinheit wenigstens den Luft-/Gasdrucksensor Luft- bzw. Gasdurchflusssensor bzw. die Sensoreinheit auf. Das bedeutet, dass die Durchfluss- und/oder Druckerfassung gemäß der Erfindung im Wesentlichen in der Führungseinheit und/oder in dem Führungszylinder und/oder in der Feder-/ Dämpfungseinheit verwirklicht wird.
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Vorteilhafterweise umfasst die Außenhülle wenigstens ein elastisches Balgelement, wobei das Balgelement zwischen der Antriebseinheit und der in Bezug zur Antriebseinheit beweglichen bzw. verstellbaren Bodenkontaktvorrichtung angeordnet ist. Ein derartiges Balgelement ist z.B. bei bisher handelsüblichen Stampfern bereits vorhanden und/oder kann z.B. bei sog. Vibrationsplatten oder dergleichen ohne großen Aufwand zwischen Bodenplatte bzw. Bodenkontaktelement und Antriebseinheit angebracht/angeordnet werden. Hiermit kann ein vorteilhafter Messraum bzw. eine (Druck-)Messkammer bzw. Innenkammer im Sinn der Erfindung verwirklicht werden. Dies kann in vorteilhafter Weise für die Sensoreinheit bzw. den Luft-/Gasdrucksensor und/oder den Luft- bzw. Gasdurchflusssensor gemäß der Erfindung verwendet werden. Dementsprechend kann bei Stampfern die Durchfluss- bzw. Druckmessung im sog. Kurbelkasten realisiert werden, d.h. der sog. Kurbelkasten ist als Messraum der Sensoreinheit ausgebildet, in dem z.B. der o.g. zweite Luft-/ Gasdruck/-strömung erfasst bzw. gemessen wird.
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Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit wenigstens eine elektrische und/oder elektronische Kontrolleinheit zum Auswerten und/oder Verarbeiten von (elektrischen) Sensorsignalen des Gasdrucksensors und/oder Luft- bzw. Gasdurchflusssensors. Hiermit kann eine vorteilhafte Verarbeitung bzw. Umwandlung/Umrechnung der Sensorsignale für die Ermittlung der Bodenverdichtung bzw. Bodensteife erreicht werden. Beispielsweise kann das Sensorsignal bzw. die Sensorinformation mittels vorteilhafter mathematischer Verfahren umgewandelt werden, um vorteilhafte Ergebnisse bzw. Bewertungen bzgl. der (aktuellen) Bodenverdichtung zu realisieren. So sind z.B. mit Bezug auf die vom erfindungsgemäßen Sensor erfassten Amplituden und/oder Frequenzen bzw. Sensorsignale sog. „Gaussanpassungen“ bzw. „Gaussverteilungen“, Fourier-Transformationen/-Analysen, Filter, insb. Band- bzw. Tiefpass- und/oder Hochpassfilter, Differenzierungs- und/oder Integrierungsberechnungen/-verfahren etc. denkbar, um v.a. auch die Qualität der Ergebnisse bzw. die Eindeutigkeit, d.h. v.a. die (exakte) Unterscheidung bzgl. dem Vorhandensein eines ausreichenden bzw. starken Verdichtens des Bodens und einem (noch) nicht-ausreichend bzw. zu leicht verdichteten Bodens weiter zu verbessern.
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In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Kontrolleinheit derart ausgebildet ist, dass eine zeitliche Veränderung eines Sensorsignals als Maß bzw. Parameter der Bodenverdichtung ausgebildet. Durch die Bearbeitung mit der Bodenverdichtungsvorrichtung wird der Boden in Abhängigkeit der Zeit verdichtet, was sich in sich ändernden Sensorsignalen zeigt und die dementsprechend in vorteilhafter Weise auszuwerten bzw. zu verarbeiten sind, um auf eine ausreichende bzw. gewünschte Bodenverdichtung schließen zu können.
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In einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird vom Gasdrucksensor bzw. vom Luft- bzw. Gasdurchflusssensor das erste Sensorsignal zu einem ersten Zeitpunkt T1 und das zweite Sensorsignal zu einem zweiten Zeitpunkt T2 erfasst, wobei zwischen dem ersten Zeitpunkt T1 und dem zweiten Zeitpunkt T2 eine Zeitdauer TD vorgesehen ist. Hiermit kann eine vorteilhafte zeitliche Veränderung des Sensorsignales erfasst und weiterverarbeitet werden.
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Vorteilhafterweise umfasst die Kontrolleinheit wenigstens eine Vergleichseinheit zum Vergleichen wenigstens eines ersten Sensorsignals mit einem zweiten Sensorsignal und/oder zum Vergleichen eines bzw. des ersten/zweiten Sensorsignals mit einem Grenzwert. Hiermit wird erreicht, dass beispielsweise die Kontrolleinheit bzw. die Vergleichseinheit bei einem vorgegebenen Wert/Maß der Bodenverdichtung (Soll-Wert) mit dem erfassten/momentanen/aktuellen Wert des (umgewandelten/ umgerechneten) Sensorsignals als Maß bzw. Qualität der momentanen/aktuellen Bodenverdichtung (Ist-Wert) in vorteilhafter Weise vergleichbar ist und vorzugsweise entsprechend vorteilhafte Maßnahmen bzw. Auswirkungen generierbar sind. Das heißt, dass vorzugsweise ein Soll-Ist-Wert-Vergleich mit den von der Sensorerfassten und vorzugsweise von der Kontrolleinheit verarbeiteten/umgewandelten Signalen bzw. Informationen und in einem (Daten-)Speicher abgespeicherten Informationen/Werten durchgeführt wird.
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Vorzugsweise sind das/die Sensorsignale als Amplitudenparameter und/oder Frequenzparameter des Gasdruckes und/oder des Luft- bzw. Gasdurchflusses ausgebildet. Es hat sich in ersten Versuchen gezeigt, dass gerade die Amplitude und/oder die Frequenz des Gasdruckes/-massenstroms als vorteilhafter Parameter für die Ermittlung (einer Qualität) der Bodenverdichtung/-steife geeignet sind.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kontrolleinheit wenigstens einen Zähler zum Zählen wenigstens von Sensorsignalen, wobei insbesondere der Zähler derart ausgebildet ist, dass er die den Betrag des Grenzwertes überschreitende Sensorsignale zählt. So kann gewährleistet werden, dass nicht ein einziges Überschreiten des Grenzwertes bzw. ein einziger Soll-Ist-Wert-Vergleich zu einer Maßnahme führt, die das Erreichen bzw. Vorhandensein einer (ausreichenden) Bodenverdichtung signalisiert. Beispielsweise kann ein größerer Stein/Felsbrocken im Untergrund ein Sensorsignal generieren, das einer starken Bodenverdichtung entspricht, obwohl die Umgebung des Steins bzw. Felsbrockens, z.B. ein Schotter oder dergleichen, noch nicht ausreichend verdichtet ist. mit Hilfe des vorteilhaften Zählers bzw. einer vorgegebenen Anzahl des Überschreitens des Grenzwertes bzw. entsprechender Soll-Ist-Wert-Vergleiche kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass nicht unmittelbar beim ersten Überschreiten des Grenzwertes bzw. des entspr. Soll-Ist-Wert-Vergleichs auf eine entspr. starke bzw. ausreichende Bodenverdichtung geschlossen wird und dies dem Arbeiter ggf. signalisiert wird.
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Vorzugsweise weist die Kontrolleinheit wenigstens eine Signalisierungseinheit und/oder Anzeigeeinheit zum Signalisieren/Anzeigen des Bodenparameters und/oder eines Parameters/Maßes der Bodenverdichtung, insbesondere einer hohen/ausreichenden Bodenverdichtung, auf. Hiermit kann in vorteilhafter Weise z.B. dem Arbeiter signalisiert werden, z.B. mittels einem Anzeigeelement angezeigt und/oder mittels Signalton etc. hörbar gemacht werden, dass eine ausreichende bzw. starke Bodenverdichtung/-steife vorhanden/erreicht ist. Sodann kann der Arbeiter beispielsweise die Bodenverdichtungsvorrichtung ausschalten oder zu einem anderen/weiteren Bodenabschnitt weitergehen/wechseln. Beispielsweise umfasst die Anzeigeeinheit wenigstens eine Leuchtdiode oder dergleichen, die vorzugsweise von „rotem“ auf „grünes“ Leuchten wechselt, wenn eine ausreichende/vorgegebene Bodenverdichtung/-steife erreicht ist. Alternativ oder in Kombination hierzu kann auch die Signalisierungseinheit ein Horn oder dergleichen umfassen, das beim Erreichen einer ausreichenden/vorgegebenen Bodenverdichtung bzw. -steife einen Signalton ausstößt.
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In ersten Versuchen hat sich gezeigt, dass gerade auch bei Stampfern mit der vorliegenden Erfindung eindeutige Ergebnisse bzw. qualitative „Aussagen“ und somit ggf. Signalisierungen bzw. Anzeigen eines verdichteten bzw. dichten Bodens gemacht werden können.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
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Im Einzelnen zeigt:
- 1 einen schematisch dargestellten Stampfer mit einem ersten Drucksensor gemäß der Erfindung und mit einem Verbrennungsmotor als Antriebmotor,
- 2 einen schematisch dargestellten Stampfer mit einem zweiten Drucksensor gemäß der Erfindung und mit einem Elektromotor als Antriebmotor,
- 3 einen schematisch dargestellten Stampfer mit einem dritten Drucksensor gemäß der Erfindung und mit einem Elektromotor als Antriebmotor,
- 4 einen schematisch dargestellten Stampfer mit einem vierten Drucksensor gemäß der Erfindung und mit einem Elektromotor als Antriebmotor,
- 5 einen schematisch dargestellten Stampfer mit einem fünften Drucksensor gemäß der Erfindung und mit einem Elektromotor als Antriebmotor und
- 6 zwei schematisch dargestellte Diagramme von Sensorsignalen der Drucksensoren der Stampfer gemäß den 1 bis 5, einerseits bei verdichtbaren Boden und andererseits bei dichtem Boden.
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In den 1 bis 5 sind verschiedene Stampfer 1 mit Drucksensoren 19 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
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Die Stampfer 1 umfassen u.a. einen Antriebsmotor 2, der bei der Variante gemäß 1 als Verbrennungsmotor 2 mit (Diesel- bzw. Benzin-)Tank 17 und bei den Varianten gemäß den 2 bis 5 als Elektromotor 2 mit Batterie/Akku 18 ausgebildet ist.
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Die Antriebsmotoren 2 treiben mittels einer Antriebswelle 15 jeweils eine Kurbelscheibe 13 und diese ein Pleuel 14 an. Die Antriebswelle 15 ist in vorteilhafter Weise mittels Lagern bzw. Wälzlager gelagert, ebenso das Pleuel 14. Letzteres ist entsprechend mit einem Führungskolben 10 einer Führung 8 schwenkbar verbunden.
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Die Führung 8 umfasst jeweils einen Führungszylinder 9, in dem der Führungskolben 10 linear auf und ab bewegt/verstellt wird. Geführt wird der Führungskolben 10 v.a. auch durch eine Kolbenführung 11, die zwischen einer oberen Feder 12 bzw. einer oberen Zylinderkammer 20 und einer unteren Feder 12 bzw. einer unteren Zylinderkammer 21 angeordnet ist bzw. diese voneinander abtrennt/separiert. Die Federn 12 federn bzw. dämpfen die Relativbewegung der Untermasse 5 bzw. Bodenplatte 6.
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Die Führung 8 bzw. der ist weiterhin mit einer Bodenplatte 6 fest verbunden, so dass diese Bodenplatte 6 bzw. eine sog. „Untermasse“ 5 im Betrieb bzw. bei drehendem Antriebsmotor 2 sich relativ zur sog. „Obermasse“ 4 bzw. der Antriebseinheit 4 im Sinn der Erfindung bewegt/verstellt. Zwischen Bodenplatte 6 bzw. sog. „Untermasse“ 5 und der sog. „Obermasse“ 4 bzw. der Antriebseinheit 4 ist ein elastischer Balg 7 vorhanden, der die Relativverstellung ausgleicht bzw. einen weitgehend geschlossenen bzw. definierten Innenraum des Stampfers 1 ausbildet/generiert. Dementsprechend ist ein sog. „Kurbelkasten“ 22 bzw. eine weitgehend abgeschlossene bzw. definierte Kurbelkastenkammer 22 verwirklicht.
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Der Drucksensor 19 ist bei der Variante gemäß 1 am/im „Kurbelkasten“ 22 bzw. an/in der Kurbelkastenkammer 22 angeordnet bzw. zur Erfassung des Druckes bzw. Luftdruckes hierin ausgebildet. Vorzugsweise ist der Drucksensor 19 als Differenzdrucksensor 19 ausgebildet, der hier den Differenzdruck zwischen Atmosphäre und „Kurbelkasten“ 22 bzw. Kurbelkastenkammer 22 erfasst/misst. Der Drucksensor 19 ist mit einer nicht näher dargestellten elektrischen bzw. elektronischen Kontrolleinheit in Wirkverbindung, die die elektrischen Sensorsingale verarbeitet bzw. auswertet. So kann bei einer ausreichenden bzw. definierten Bodenverdichtung bzw. Bodensteife unterhalb der Bodenplatte 6 eine Signalisierung für den Arbeiter generiert werden, z.B mit einer Anzeige-LED-Lampe 23.
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Der Drucksensor 19 ist bei der Variante gemäß 2 an/in der unteren Zylinderkammer 21 angeordnet bzw. zur Erfassung des Druckes bzw. Luftdruckes hierin ausgebildet. Vorzugsweise ist der Drucksensor 19 wiederum als Differenzdrucksensor 19 ausgebildet, der hier den Differenzdruck zwischen Atmosphäre und unterer Zylinderkammer 21 erfasst/misst.
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So ist in 2 eine (blinkende) Anzeige-LED-Lampe 23 schematisch dargestellt, was bedeutet, dass im Betrieb der nicht näher dargestellte Boden wie Schotter, Erde, Granulat oder dergleichen unterhalb der Bodenplatte 6 eine vergleichsweise starke Verdichtung aufweist. Dem Arbeiter wird somit in vorteilhafter Weise signalisiert, dass er seine Verdichtungsarbeit mit der Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung einstellen bzw. an einer anderen Stelle, d.h. eine andere Fläche verdichten bzw. bearbeiten kann.
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Der Drucksensor 19 ist bei der Variante gemäß 3 zwischen der unteren Zylinderkammer 21 und der oberen Zylinderkammer 20 angeordnet bzw. zur Erfassung des Differenzdruckes hierin ausgebildet. Das bedeutet, dass der Drucksensor 19 wiederum als Differenzdrucksensor 19 ausgebildet ist, der hier den Differenzdruck zwischen unterer Zylinderkammer 21 und der oberer Zylinderkammer 20 erfasst/misst.
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Alternativ hierzu kann der Drucksensor 19 auch als Luft- bzw. Gasdurchflusssensor/Luftmassensensor realisiert werden, wobei in vorteilhafter Weise die zwischen den beiden Kammern 20, 21 bzw. Gasräumen hin- und her-strömende/-fließende Luft erfasst/gemessen wird.
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Generell ist denkbar, dass auch die in den anderen Figuren abgebildeten Drucksensoren 19 als Luft- bzw. Gasdurchflusssensoren/Luftmassensensoren realisiert werden können, wobei in vorteilhafter Weise die zwischen der (äußeren) Atmosphäre und dem Innern bzw. den Kammern 20, 21, 22 bzw. den inneren Gasräumen des Stampfers 1 hin- und her-strömende bzw. fließende Luft erfasst/gemessen wird.
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Der Drucksensor 19 ist bei der Variante gemäß 4 an/in der oberen Zylinderkammer 20 angeordnet bzw. zur Erfassung des Druckes bzw. Luftdruckes hierin ausgebildet. Vorzugsweise ist der Drucksensor 19 wiederum als Differenzdrucksensor 19 ausgebildet, der hier den Differenzdruck zwischen Atmosphäre und oberer Zylinderkammer 20 erfasst/misst.
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Der Drucksensor 19 ist bei der Variante gemäß 5 zwischen dem „Kurbelkasten“ 22 bzw. der Kurbelkastenkammer 22 und der oberen Zylinderkammer 20 angeordnet bzw. zur Erfassung des Differenzdruckes hierin ausgebildet. Das bedeutet, dass der Drucksensor 19 wiederum als Differenzdrucksensor 19 ausgebildet ist, der hier den Differenzdruck zwischen „Kurbelkasten“ 22 bzw. Kurbelkastenkammer 22 und der oberer Zylinderkammer 20 erfasst/misst.
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Ohne nähere Darstellung ist der Drucksensor 19, der ein vorteilhaftes elektrisches Sensorsignal generiert, mit einer elektronischen/elektrischen Kontrolleinheit verbunden. Die Sensorsingale können im Betrieb beispielsweise wie in 6 schematisch dargestellt, ausgebildet sein. In 6 sind schematische Diagramme entspr. Sensorsignale der Drucksensoren 19 dargestellt, wobei der (Differenz-)Druck p in Bar über der Zeit t in Millisekunden (ms) abgebildet ist.
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In 6 a) bei verdichtbarem bzw. unverdichtetem Boden, wie z.B. aufgeschüttetem Schotter oder dergleichen, und in 6 b) bei dichtem bzw. verdichtetem Boden, wie z.B. fest gestampftem Schotter oder dergleichen. Beim Vergleich von 6 a) mit 6 b) wird deutlich, dass bei diesen beispielhaften Untersuchungsergebnissen erhebliche Unterschiede der schematischen Druckverläufe vorhanden sind. So sind z.B. in 6 b) die Amplituden des Druckverlaufes bzw. der Minimaldrucke deutlich niedriger, d.h. im dargestellten exemplarischen Beispiel deutlicher im negativen Bereich bei ca. -400bar, als in 6 a), in der die negativen Werte nicht kleiner als ca. -200bar sind. Dafür sind jedoch im dargestellten exemplarischen Beispiel die Maximalwerte der Drucke in 6 a) deutlich bei ca. 400bar und somit deutlich größer als in 6 b), in der die Maximaldrucke im dargestellten exemplarischen Beispiel meist unter 300bar sind.
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Beispielsweise stammt das Sensorsignal gemäß 6 a) von einem Zeitpunkt T1 (d.h. T1 am Anfang des Verlaufes zur Zeit t=0ms in 6 a), bei unverdichtetem Boden bzw. am Beginn des Betriebes bzw. der Arbeit) und das Sensorsignal gemäß 6 b) von einem Zeitpunkt T2 (d.h. T2 am Anfang des Verlaufes zur Zeit t=0ms in 6 b) bei verdichtetem Boden bzw. am Ende des Betriebes bzw. der Arbeit), wobei zwischen T1 und T2 die Arbeitszeit bzw. die Stampfzeit und somit eine Zeitdauer TD, z.B. TD=10 Minuten, vergangen/vorhanden ist.
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Zudem sind in den dargestellten exemplarischen Beispielen die gesamten Verläufe der Kurven deutlich unterschiedlich, insb. sind unterschiedliche Schwingungsfrequenzen bereits mit bloßem Auge zu erkennen. Letzteres kann in vorteilhafter Weise ohne großem technischen bzw. rechnerischem Aufwand z.B. mittels Gauss-Analyse bzw. Gaussverteilung oder anderer, mathematischer bzw. programmtechnischer Verfahren noch mehr verdeutlicht bzw. hervorgehoben und auswertbar gemacht werden.
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Generell sind die beispielhaft in 6 dargestellten signifikanten Unterschiede der (Differenz-)Drucke des Drucksensors 19 einerseits bei losem Boden (6a)) und andererseits bei dichtem Boden (6 b)) in vorteilhafter Weise zur Signalisierung bzw. Anzeige für den Arbeiter beim Stampfen/Verdichtetem von Boden mit hoher Güte nutzbar. Dies ist gerade bei Stampfern eine wesentliche Verbesserung der bisherigen ungenügenden Situation. So kann wie in 2 beispielhaft dargestellt eine Anzeige-LED-Lampe 23 bei einer Bodenverdichtung gemäß 6 b) leuchten bzw. blinken und somit dem Arbeiter signalisieren, dass der Boden ausreichend bzw. stark verdichtet ist. Mit bisherigen Sensoren bzw. Beschleunigungssensoren konnten dagegen selbst mit hohem konstruktivem und mathematischem Aufwand keine praxistauglichen Ergebnisse erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stampfer
- 2
- Antriebsmotor
- 3
- Gehäuse
- 4
- Obermasse
- 5
- Untermasse
- 6
- Bodenplatte
- 7
- Balg
- 8
- Führung
- 9
- Führungszylinder
- 10
- Führungskolben
- 11
- Kolbenführung
- 12
- Feder
- 13
- Kurbelscheibe
- 14
- Pleuel
- 15
- Antriebwelle
- 16
- Griff
- 17
- Tank
- 18
- Batterie/Akkumulator
- 19
- Sensor
- 20
- Obere Zylinderkammer
- 21
- Untere Zylinderkammer
- 22
- Kurbelkasten/-kammer
- 23
- LED-Anzeigelampe
- p
- Druck in Bar
- t
- Zeit in Millisekunden
- T1
- Zeitpunkt
- T2
- Zeitpunkt
- TD
- Zeitdauer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1097272 [0002]
- DE 102006008266 B4 [0004]
