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Fahrbares Verdichtungsgerät, insbesondere Fertiger für Betondecken
Die Erfindung betrifft ein fahrbares Verdichtungsgerät, insbesondere einen Fertiger
für Betondecken, mit einer Rüttelbohle, die elastisch nachgiebig in dem höhenverstellbaren
und neigbaren Fahrgestellrahmen des Gerätes aufgehängt ist und mit mehreren motorisch
angetriebenen Unwuchtrüttlern fest verbunden ist.
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Bei den bisher bekannten fahrbaren Verdichtungsgeräten, wie sie zur
Fertigung von Betondecken benutzt werden, ist die fest mit zwei Unwuchtrüttlern
gekuppelte Rüttelbohle meist über kräftige Federn an dem relativ schwer ausgeführten
Rahmen des Fertigers aufgehängt. Die Rüttelbohle selbst ist in sich steif ausgebildet
und infolgedessen meist ebenfalls ziemlich schwer; für den Antrieb der n-it der
Bohle fest gekuppelten Unwuchtrüttler sind hohe Leistungen notwendig.
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Es ist auch nicht mehr neu, die Unwuchtrüttler etwa gleichachsig zueinander
auf einem an dem Fahrgestell des Fertigers elastisch nachgiebig angeordneten Versteifungsprofil
der Rüttelbohle zu befestigen und sie über nachgiebige Wellen unmittelbar miteinander
zu kuppeln.
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Die schwere Ausbildung des Rahmens des Fertigers verhindert weitgehend
ein unerwünschtes Mitschwingen dieses Rahmens und ein dadurch bedingtes Auftreten
von unerwünschten Koppelschwingungen, die das einwandfreie Arbeiten der Rüttelbohle
stören.
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Derartige Deckenfertiger haben sich für das Herstellen von Straßendecken
an sich bewährt; ihr Preis ist jedoch relativ hoch, und ihr großes Gewicht erschwert
ihre Verwendung bei anderen Arbeiten, z. B. beim Herstellen von Böschungsbeton,
bei dem mit dem Deckenfertiger jeweils nur kurze Abschnitte des Böschungsbetons
hergestellt und verdichtet werden; während er die meist steile Böschung heraufgezogen
wird, um nach dem Verdichten einer Betonbahn auf die nächste Bahn umgesetzt zu werden.
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Es ist weiter bereits bekannt, bei fahrbaren Verdichtungsgeräten die
Rüttelschwingungen der Rüttelbohle durch eine besondere, elastisch im Fahrzeugrahmen
aufgehängte und im Gegentakt zur Rüttelbohle schwingende, relativ große tote Masse,
die mit der Rüttelbohle durch energiespeichernde Mittel verbunden ist, weitgehend
auszugleichen. Diese Maßnahme bringt aber keine Verringerung des Gesamtgewichtes
des Gerätes und ist nur dann genügend wirksam, wenn die Erregerfrequenz der Rüttelschwingungen
möglichst genau eingehalten wird. Bei diesen Verdichtungsgeräten ist ein Schwingungserzeuger
im Ruhepunkt des Zweimassensystems angeordnet, der mit der Mitte der Bohle verbunden
ist, was eine sehr steife, entsprechend schwere Ausbildung der Bohle und damit wiederum
eine große zusätzliche Ausgleichsmasse erfordert. Schließlich ist auch ein Straßenfertiger
mit am Maschinengestell elastisch aufgehängten, höhenverstellbaren Stampfgliedern
bekanntgeworden, die zwecks Erreichens von Resonanzschwingungen mittels verhältnismäßig
schwach gedämpfter elastischer Mittel an dem Maschinengestell aufgehängt sind und
mit dem auf dem Maschinengestell gelagerten Schwingungserreger durch je ein Blattfederpaket
verbunden sind, dessen Durchbiegung begrenzt ist und das zugleich die Sammelfeder
des das betreffende Stampfglied enthaltenden schwingungsfähigen Gebildes darstellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fahrbares Verdichtungsgerät,
insbesondere einen Fertiger für Betondecken, der eingangs genannten. Art möglichst
leicht auszubilden, so daß er auch als Böschungsfertiger verwendet werden kann.
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Bei zunächst vorgenommenen Versuchen, das von schweren. Betondeckenfertigern
bekannte Prinzip der Aufhängung der Rüttelbohle und die Anordnung der Unwuchtrüttler
beizubehalten und nur das Gewicht des ganzen Fertigers durch Anwendung bekannter
Leichtbaumaßnahmen zu verringern, ergaben sich größere Schwierigkeiten. Es traten
sich auf das ganze Fahrzeug unangenehm auswirkende Koppelschwingungserscheinungen
auf, die ein ungleichmäßiges Einwirken der Rüttelbohle auf den Beton bedingten:
Es
ist nun gefunden worden, daß man das -Gewicht des Gerätes ganz wesentlich verringern
und dennoch die unerwünschten Schwingungen und Erschütterungen des gesamten Gerätes
praktisch vollständig unterdrücken kann, wenn nach der Erfindung die Rüttelbohle
aus einem Leichtprofil besteht, wenigstens zwei in gleichen Abständen voneinander
und von den Bohlenlängsseiten angeordnete, synchron umlaufende Unwuchtrüttler aufweist
und über an sich bekannte, elastisch nachgiebige Zwischenlagen an Bohlenträgern
aufgehängt ist, die ihrerseits über vorzugsweise ebenfalls elastisch nachgiebige
Halteglieder an besonderen, gegen den Fahrgestellrahmen des Gerätes elastisch gepufferten
Traggliedern angeschlossen sind.
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Durch die Ausführung der Rüttelbohle als Leichtprofil, z. B. als hohler
Kastenträger mit an der Oberseite sich nach beiden Enden hin verjüngender Form,
das wenigstens zwei gleichmäßig über die Länge der Rüttelbohle verteilt angeordnete
und synchron umlaufende Unwuchtrüttler trägt, kann zunächst das Gewicht der Rüttelbohle
einschließlich der Unwuchtrüttler unter voller Wahrung einer einwandfreien Arbeitsweise
auf etwa ein Drittel des bisherigen Gewichtes verringert werden. Störende Koppelschwingungen
werden auch bei relativ leichter Ausführung des Fahrgestellrahmens von diesem sowie
dem Fahrwerk des Fertigers dadurch ferngehalten, daß die vorzugsweise einseitig
höhenverstellbaren Bohlenträger, an denen die Rüttelbohle elastisch nachgiebig aufgehängt
ist, über vorzugsweise ebenfalls nachgiebige Halteglieder an gegen den Rahmen elastisch
gepufferten Traggliedern angeschlossen sind..
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Die Rüttelbohle ist also elastisch nachgiebig mit Bohlenträgern gekuppelt,
die ihrerseits wiederum über Halteglieder an gegen den Fahrgestellrahmen elastisch
abgepufferten Traggliedern von geringer Masse angeschlossen sind. Zwischen die in
Rüttelschwingungen versetzte Bohle und den leicht ausgeführten Rahmen des Fertigers
ist mithin mindestens noch ein schwingungsfähiges Zwischensystem eingeschaltet (im
Falle des Anschlusses der Sohlenträger über elastisch nachgiebige Halteglieder an
die Tragglieder sind es sogar zwei derartige schwingungsfähige Systeme), durch das
bzw. durch die bei entsprechender Wahl der Charakteristik der zwischen ihnen eingeschalteten
elastischen Glieder erreicht wird, daß der das Ganze tragende leichte Fahrgestellrahmen
praktisch erschütterungsfrei bleibt.
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Durch Beachtung dieser grundsätzlichen Konstruktionsbedingungen ist
es möglich, das Gewicht eines fahrbaren Verdichtungsgerätes, insbesondere eines
Fertigers für Betondecken, mit einer nutzbaren Arbeitsbreite von 3 m auf etwa 400
kg zu verringern und trotzdem bei Schwingungszahlen von 5000 bis 7000 je Minute
eine Verdichtungswirkung zu erreichen, wie sie bisher nur mit Geräten erzielt werden
konnte, deren Gewicht ein Vielfaches des obengenannten Wertes ist.
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Besonders bewährt hat sich die Ausführung des Gerätes nach der Erfindung
mit zwei zwischen der Rüttelbohle und dem Fahrgestellrahmen in Hintereinanderschaltung
angeordneten schwingungsfähigen Zwischensystemen, da sich bei dieser Ausführung
auch bei unterschiedlichen Drehzahlen der Unwuchtrüttler keine störenden Rückwirkungen
auf den leichten Fahrgestellrahmen des Gerätes ergeben, selbst wenn durch 'entsprechende
Höhenverstellung des Fahrwerkes fast das gesamte Gewicht des Gerätes als ruhende
Auflast zur Belastung der Rüttelbohle herangezogen wird.
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Weitere Merkmale des Gerätes nach der Erfindung sind Gegenstand der
Ansprüche 2 sowie 4 bis 7.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Betondeckenfertiger ist
in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Stirnansicht des Betondeckenfertigers,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Fertiger nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig.
3 eine Seitenansicht des Fertigers nach Fig. 1 und 2, Fig. 4 und 5 je einen Schnitt
in den Ebenen IV-IV und V-V der Fig. 1 und Fig. 6 eine Einzelheit der Verstellvorrichtung
des Rüttelbohlenträgers im Schnitt.
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Der in der Zeichnung dargestellte Betondeckenfertiger, der wegen seines
geringen Gewichtes besonders zum Herstellen von Betondecken auf Böschungen geeignet
ist, hat einen aus quer zur Fahrtrichtung angeordneten Leichtprofilen 1 und mit
deren Enden starr verbundenen Längsrahmen 2 bestehenden Fahrgestellrahmen 3. In
den beiden schmalen Längsrahmen 2 sind je zwei miteinander gekuppelte doppelarmige
Schwingen 4 gelagert, an deren nach abwärts gerichteten Armen Lager für die gummibereiften
Laufräder 5 angeordnet sind. Die Laufräder 5 laufen auf waagerechten Schenkeln der
L-förmig ausgeführten seitlichen Schalungsbohlen 6 der Betonschalung.
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In der Nähe der Enden der vier Leichtprofile 1 des Fahrgestellrahmens
3 sind winkelartig ausgebildete Tragglieder 7, 7', die paarweise einander gegenüberliegen,
über elastisch nachgiebige Pufferungsglieder 8 und 8' mit je zwei Leichtprofilen
1 des Rahmens 3 elastisch nachgiebig verbunden. Die Pufferungsglieder 8 und 8' übertragen
sowohl senkrechte als auch waagerechte Kräfte und bestehen aus Gummielementen. An
der Innenseite der Tragglieder 7 sind U-förmige Halterungen 9 angeschweißt, deren
Flansche mit einander gegenüberliegenden Bohrungen 10, 10' und 10" versehen sind,
in denen eine Schwenkachse 11 höhenverstellbar angeordnet ist, auf der elastisch
nachgiebige Halteglieder 12 für je einen Sohlenträger 13 gelagert sind.
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Die den Traggliedern 7 gegenüberliegenden Tragglieder 7' sind auf
ihrer den Bohlenträgern 13 zugewendeten Seite mit einem Lager 14 für eine von Hand
drehbare Verstellspindel 15 versehen, die über doppelseitig federnde Halteglieder
16 (Fig. 6) eine elastisch nachgiebige Höhenverstellung des einen Bohlenträgerendes
und damit eine Neigung des Bohlenträgers in Fahrtrichtung gestatten.
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Die Rüttelbohle 17 besteht aus einer kräftigen, an ihrer vorderen
Kante hochgebogenen Sohlenplatte 18, auf die ein etwa symmetrisches Hohlprofil 19
aufgeschweißt ist, das zusammen mit der Sohlenplatte 18 einen hohlen Kastenträger
bildet, der an den Enden nach beiden Seiten hin abgeflacht oder verjüngt ist (Verjüngung
20 in Fig. 1).
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Auf der Oberseite des Hohlprofils 19 sind in gleichen Abständen voneinander
und von den Bohlenlängsseiten mittels Schellen 21 drei Unwuchtrüttler 22 befestigt,
die nach Art bekannter Rüttelflaschen ausgeführt und über in einer Linie liegende
Kardangelenkkupplungen 23 sämtlich drehfest miteinander verbunden sind. An dem mittleren
Unwuchtrüttler erfolgt der Antrieb über einen Keilriemen 24 durch
den
über elastisch nachgiebige Puffer 25 auf die Bohlenträger.13 verbindende Längsträger
26 abgestützten Elektromotor 27, der im vorliegenden Fall als Drehstrommotor ausgeführt
und von einer Synchrondrehzahl von 3000 auf eine solche von 1500 U/min umschaltbar
ist.
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Die Rüttelbohle 17 ist ihrerseits zusammen mit den Unwuchtrüttlern
22 über elastisch nachgiebige Zwischenlagen 28 an den Bohlenträgem 13 aufgehängt
(Fig. 4 und 6).
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Beim Betrieb des Gerätes ruht die Sohlenplatte 18 der Rüttelbohle
17 auf der Oberfläche der zu verdichtenden Betonschicht. Die mit einer Drehzahl
von 5000 bis 7000 U/min umlaufenden Unwuchtmassen der Unwuchtrüttler 22 bringen
die wegen ihrer leichten Ausführung an sich in Längsrichtung elastische Rüttelbohle
zu einem gleichmäßig schnellen Aufundabschwingen. Dabei werden über die elastisch
nachgiebigen Zwischenlagen 28 Kräfte auf die Bohlenträger 13 übertragen, die auch
ihrerseits wegen ihrer elastischen Lagerung in den nachgiebigen Haltegliedern
12 und 16 Koppelschwingungen ausführen. Diese Koppelschwingungen teilen
sich in gedämpfter Form den Traggliedern 7 und 7' mit, deren Masse gegenüber der
Masse der gesamten Rüttelbohle 17 einschließlich der Unwuchtrüttler 22 und der Bohlenträger
13 gering ist und deren Pufferungsglieder 8 bzw. 8' nun derart bemessen sind, daß
praktisch keine Schwingungen mehr auf den Rahmen des Fertigers übertragen werden.
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Auch der gegen die mit den Bohlenträgem 13 fest verbundenen Längsträger
26 über die Puffer 25 elastisch nachgiebig abgestützte Antriebsmotor 27 führt wesentlich
geringere Schwingungen aus als die Bohlenträger 13.
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Um die Wirkung der raschen Schwingungen der Rüttelbohle 17 auf den
zu verdichtenden Beton zu steigern, können über die Gewindespindeln 29 und 30 (Fig.
2 und 3) die Schwingen 4 und damit die Lager der Laufräder 5 derart verstellt werden,
daß sich die Gummireifen der Laufräder 5 fast von ihren Laufflächen auf den Schalungsbohlen
6 abheben und das gesamte Gewicht des Fertigers als relativ ruhige und gleichmäßige
Auflast auf der Rüttelbohle 17 lastet. Dabei werden dann die Pufferungsglieder 8
und 8' sowie die elastischen Halteglieder 12 und 16 durch das Rahmen- und Fahrwerksgewicht
auf Zug beansprucht, während die elastischen Zwischenlagen 28 der Rüttelbohle auf
Druck beansprucht werden.
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Durch Ausführung dieser elastischen Glieder aus praktisch nur auf
Scheren beanspruchten Gummikörpern, die nach beiden Richtungen im wesentlichen gleiche
Federungs- und Dämpfungseigenschaften zeigen, lassen sich hierdurch bedingte Änderungen
in der Charakteristik der einzelnen Schwingungssysteme weitgehend vermeiden.
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Neben der Zwischenschaltung eines oder zweier Schwingungssysteme zwischen
die Rüttelbohle 17 und den Fahrgestellrahmen 3 sowie der Leichtigkeit der Gesamtkonstruktion
kommt der Anordnung der Unwuchtrüttler 22 auf der Rüttelbohle 17 sowie ihrer unmittelbaren
mechanischen Kupplung besondere Bedeutung zu.
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Die Kupplung der sämtlich koaxial angeordneten, nach Art von Rüttelflaschen
ausgeführten Unwuchtrüttler 22 über Kardangelenkkupplungen 23 macht es möglich,
daß die Rüttelbohle 17 sich während ihrer Arbeit in gewissem Umfang elastisch verformen
kann, aber trotzdem die Verdichtungsschläge auf den Beton stets gleichmäßig erfolgen.
Bei Versuchen hat sich beispielsweise gezeigt, daß bei Anordnung nur eines Unwuchtrüttlers
in der Mitte einer relativ leicht ausgeführten Rüttelbohle die Biegeschwingungen
der Bohle sehr störend wirken und eine ausreichende Verdichtung mir im mittleren
Teil der Bohle erfolgt.
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Aus Fig. 6 ist genauer ersichtlich, wie die Vorrichtung zum Verstellen
der Neigung des Bohlenträgers 13 ausgebildet ist. Diese ist unmittelbar gefedert
und erlaubt zusammen mit der Einstellung der Höhenlage der Laufräder 5 bzw. der
Neigung des Rahmens 3 jede beliebige, durch die jeweiligen Umstände bedingte oder
erwünschte Einstellung der Rüttelbohle 17.
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Um den Fertiger auch zum Verdichten von Rettungen oder einem Planum
verwenden zu können, sind die Bohrungen 10, 10' und 10" mit größerem senkrechtem
Abstand übereinander in den Flanschen der U-förmigen Halterungen 9 der Tragglieder
7 angeordnet. Durch Umsetzen des Bohlenträgers 13 in diesen Bohrungen kann die Rüttelbohle
17 in einer stufenweisen Grobeinstellung so weit abgesenkt werden, daß sie weit
unterhalb der Laufflächen arbeitet, auf denen die Räder 5 des Fertigers rollen.
Es kann also ohne weiteres mit demselben Gerät ohne Änderung der Laufbahnanordnung
eine Planumsverdichtung, sodann mit der nächsthöheren Einstellung eine Bettungsverdichtung
und schließlich die Verdichtung der Betonschicht vorgenommen werden.
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Weiterhin ist von Bedeutung, daß durch die Drehzahländerung bzw. die
Polumschaltbarkeit des Antriebsmotors der Unwuchtrüttler die Schwingungszahl der
Rüttelbohle in weiten Grenzen geändert werden kann. Die hohe Drehzahl, die eine
Schwingungszahl der Rüttelbohle von etwa 5000 bis 7000 in der Minute ergibt, wird
zum kräftigen Verdichten des Betons benutzt, während wenigstens eine kleinere Drehzahl,
die beispielsweise zwischen 2500 und 3500 Schwingungen in der Minute ergibt, zum
Glätten der verdichteten Betonschicht angewendet werden kann.
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Das geringe Gewicht des als Ausführungsbeispiel beschriebenen Betondeckenfertigers,
das nur etwa 400 kg beträgt, macht die Handhabung dieses Gerätes beim Herstellen
von Böschungsbeton sehr einfach; das Gerät kann ohne weiteres durch einen normalen,
beispielsweise auf Gleisketten fahrbaren Kran oder einen mit einem Kranausleger
versehenen Bagger angehoben und umgesetzt werden.