DE19822290A1 - Method of vibration compression of cohesive and non-cohesive materials, e.g. loose rock, achieves an optimal vibration process - Google Patents
Method of vibration compression of cohesive and non-cohesive materials, e.g. loose rock, achieves an optimal vibration processInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Rütteldruck- und Rüttel stopfverdichtung von bindigem und nichtbindigem Verdichtungsgut, insbesondere von Lockergestein, mit dem im Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 10 angegebenen Merk malen. Derartige Verfahren und Einrichtungen sind beispielsweise in der Offenle gungsschrift DE 196 28 769 A1 und in der Firmendruckschrift: Bauer, Schroben hausen "Gründung und Bodenverdichtung mit Tiefenrüttlern" beschrieben. Dabei wird ein prozeßgesteuerter Rüttler, wie beispielsweise in der DE 196 28 769 A1 beschrie ben ist, in das Verdichtungsgut, unter Zugabe von Medien (Gas, Flüssigkeit) einge fahren. Die Energiebereitstellung für den Rüttlerantrieb (elektrisch, hydraulisch) und für die zugeführten Medien erfolgt separat. Weiterhin wird beschrieben, wie zur Optimierung der Arbeitsweise des Rüttlers der Energieeinsatz für den Rüttelvorgang auf den angestrebten Verdichtungsgrad des zu verdichtenden Verdichtungsgutes abgestimmt wird. Über einen eingebauten Frequenzumrichter wird die Rüttelfrequenz so verändert, daß diese mit einer Eigenfrequenz des Kontinuums im Übereinstim mung gebracht wird.The invention relates to a method and a device for vibrating pressure and vibrating stuffing of binding and non-binding compaction material, in particular of Loose rock, with the note specified in the preamble of claim 1 or 10 to paint. Such methods and devices are for example in the Offenle publication DE 196 28 769 A1 and in the company publication: Bauer, Schroben hausen "Foundation and soil compaction with deep vibrators". Doing so a process-controlled vibrator, as described for example in DE 196 28 769 A1 ben is in the compaction material with the addition of media (gas, liquid) drive. The provision of energy for the vibrator drive (electrical, hydraulic) and for the supplied media is done separately. It also describes how to Optimizing the way the vibrator works, using energy for the vibrating process on the desired degree of compaction of the material to be compacted is voted. The vibration frequency is controlled by a built-in frequency converter changed so that this coincides with a natural frequency of the continuum mung is brought.
Der Volumenstrom, die Zusammensetzung (Gas, Flüssigkeit) und der Druck der zugeführten Medien werden während des Rüttelprozesses geregelt.The volume flow, the composition (gas, liquid) and the pressure of the Media supplied are regulated during the shaking process.
Nachteil der oben beschriebenen Rüttler und Rüttelverfahren sind, daß die Energie zuführung für den Rüttlerantrieb und für die Volumenströme der auf das zu verdich tende Verdichtungsgut abgestimmten Medien (Gas, Flüssigkeit) aus unterschied lichen Quellen erfolgen. Damit ist die Optimierung des Rüttelvorganges mit einem prozeßgesteuerten Rüttler wesentlich erschwert. Die Regelung der Rüttelfrequenz und die Regelung der Volumenströme der zugeführten Medien sowie die Abstimmung auf das zu verdichtende Verdichtungsgut geschieht in unterschiedlichen Energieströ men.Disadvantages of the vibrators and vibrating methods described above are that the energy Feeder for the vibrator drive and for the volume flows to be compressed different compressed media (gas, liquid) from different sources. This is the optimization of the shaking process with one process-controlled vibrators significantly more difficult. The regulation of the vibrating frequency and the regulation of the volume flows of the supplied media and the coordination on the material to be compacted happens in different energy flows men.
Die Aufgabe besteht daher darin, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung anzugeben, mit denen die obengenannten Nachteile beseitigt und der Rüttelprozeß optimiert wird.The task is therefore to specify a method or a device with which eliminates the disadvantages mentioned above and the vibrating process is optimized.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 bzw. einer Einrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Weitere Ausgestaltungen gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch die Optimierung der Arbeitsweise des Rüttlers wird der Energieeinsatz für den Rüttelvorgang auf den angestrebten Verdichtungs grad des zu verdichtenden bindigen und nichtbindigen Verdichtungsgutes abge stimmt. Die Optimierung der Arbeitsweise des Rüttlers wird dadurch erreicht, daß der Volumenstrom der zugeführten Medien (Gas, Flüssigkeit) sowohl zum Antrieb des Rüttlers genutzt wie auch auf das Verdichtungsgut dosiert wird. Als Rüttlerantrieb werden Maschinen, die nach dem statischen Prinzip (z. B. Schraubenmotoren) oder dem dynamischen Prinzip (z. B. Turbinen) arbeiten und mit Flüssigkeit und/oder Gas betrieben werden, eingesetzt.The object is achieved with a method according to claim 1 or a device Claim 10 solved. Further refinements according to the invention are in the Subclaims specified. By optimizing the way the vibrator works the energy used for the vibrating process on the desired compaction degree of the cohesive and non-cohesive compaction material to be compressed Right. The optimization of the operation of the vibrator is achieved in that the Volume flow of the supplied media (gas, liquid) both to drive the Vibrators used as well as dosed on the compaction material. As a vibrator drive are machines based on the static principle (e.g. screw motors) or work according to the dynamic principle (e.g. turbines) and with liquid and / or gas operated, used.
Die Volumenströme der zugeführten Medien werden von übertage, z. B. durch ein Spülpumpenaggregat, Flüssigkeit und/oder, z. B. durch einen Luftkompressor, Gas erzeugt und der Rüttleraufhängung zugeführt. Die Volumenströme der Flüssigkeit und/oder des Gases können mit entsprechenden Einrichtungen geregelt, geteilt und/oder zusammengeführt werden. The volume flows of the supplied media are from above ground, e.g. B. by a Flushing pump unit, liquid and / or, for. B. by an air compressor, gas generated and fed to the vibrator suspension. The volume flows of the liquid and / or the gas can be regulated, shared with appropriate facilities and / or be merged.
Durch die Regelung der Volumenströme wird gleichzeitig die Frequenz des Rüttlers variiert. Dadurch gelingt es die Rüttelfrequenz auf die Eigenfrequenz des Verdich tungsgutes abzustimmen. Die mechanischen Wellen im Verdichtungsgut werden durch Schwingungsaufnehmer, wobei diese Geophone sind, erfaßt und der Prozeß steuerung des Rüttlers zugeführt. Durch die Nachführung der Frequenz des Rüttlers auf die jeweilige Eigenfrequenz des Verdichtungsgutes kann das schwingungsfähige System ständig in Resonanz gehalten werden.By regulating the volume flows, the frequency of the vibrator becomes simultaneous varies. This enables the vibrating frequency to match the natural frequency of the compaction agree good things. The mechanical waves in the compaction material by vibration sensors, these being geophones, and the process control of the vibrator. By tracking the frequency of the vibrator that can vibrate to the respective natural frequency of the compaction material System are kept in constant resonance.
Teilströme der Medien (Flüssigkeit, Gas) werden auf die Rüttelsohle und/oder in den Ringraum zwischen Düsenrohr und Wandung des Rüttelloches gelenkt. Dadurch wird die Verdichtungswilligkeit des Verdichtungsgutes im allgemeinen erheblich beeinflußt. Die Regelung der Rüttelfrequenz und Zuführung von Teilströmen der Medien (Flüssigkeit, Gas) auf das Verdichtungsgut sind nunmehr von den Volumenströmen der von übertage zugeführten Medien direkt abhängig. Die Optimierung des Rüttel vorganges wird dadurch wesentlich qualifiziert.Partial flows of the media (liquid, gas) are on the vibrating plate and / or in the Annular space directed between the nozzle tube and the wall of the vibrating hole. This will the willingness of the material to be compacted in general has a considerable influence. The regulation of the vibrating frequency and supply of partial flows of the media (Liquid, gas) on the compaction material are now from the volume flows directly dependent on the media supplied above ground. Optimizing the vibrator process is thereby significantly qualified.
Die Dosierung der Fluide, die Zusammenführung von gasförmigen und flüssigen Medien zu einem Volumenstrom ist möglich und erfolgt in Abhängigkeit von der Art des Verdichtungsgutes und dem eingesetzten Rüttlerantrieb.The dosing of fluids, the combination of gaseous and liquid Media for a volume flow is possible and depends on the type of the compaction material and the vibrator drive used.
Die Erfindung trägt zur Automatisierung des Rüttelprozesses weitgehend bei.The invention largely contributes to the automation of the vibrating process.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel erläutert werden. In den dazu gehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained below using an example. In addition to that associated drawings show:
Fig. 1 Prinzip eines prozeßgesteuerten Rüttlers, Fig. 1 principle of a process-controlled vibrator,
Fig. 2 Ausrüstungen zum Betrieb des prozeßgesteuerten Rüttlers, Fig. 2 equipment for operation of the process controlled vibrator,
Fig. 3 Schematische Darstellung der peripheren Einrichtungen für eine frequenzgeregelte Arbeitsweise des prozeßgesteuerten Rüttlers. Fig. 3 Schematic representation of the peripheral devices for a frequency-controlled operation of the process-controlled vibrator.
Die Durchführung des Verfahrens zur Rütteldruck- und Rüttelstopfverdichtung von bindigem und nichtbindigem Verdichtungsgut (29) wird mit dem Einsatz der in den Fig. 1, 2, 3 dargestellten Ausrüstungen realisiert.The implementation of the method for vibrating pressure and vibrating plug compression of binding and non-binding compaction material ( 29 ) is realized with the use of the equipment shown in FIGS. 1, 2, 3.
Der Antrieb der Unwucht (11) des Rüttlers (31) erfolgt durch einen hydrostatischen Antrieb, z. B. einen Schraubenmotor (6) oder durch einen hydrodynamischen Antrieb z. B. eine Turbine. Beim Einsatz eines Schraubenmotors ist eine Gelenkwelle (8) erforderlich. Die Anpassung der möglichen Motordrehzahlen an die erforderlichen Drehzahlen der Unwucht (11) erfolgt beispielsweise durch ein Planetengetriebe (9), das z. B. über eine Kupplung (10) mit der Unwucht (11) verbunden ist. Das Rüttlergehäuse ist außen mit Stabilisatoren (12) und Stabilisierungsrippen (7) ausgerüstet. Über die Medienaustritte (13 und 4), beispielhaft in der Fig. 1 ange geben, treten diese zum Verdichtungsgut und/oder in den Ringraum (30) hin aus. Ein elastisches Verbindungsglied (5) verbindet den Rüttler (31) mit der Rüttleraufhängung (26). Für den Betrieb des Motors ist der Anschluß einer Druckleitung (2) und einer Rücklaufleitung (1) an den Rüttler erforderlich. Weiterhin erfolgt die Zuführung der Medien Flüssigkeit und/oder Gas über entsprechende Medienleitungen (3). Alle Zu- und Rückführungsleitungen werden in Abstimmung mit dem Trägergerät für den Rüttler (35) als flexible Leitungen (18, 19, 20, 22, 23) zur Rüttleraufhängung geführt, die auch eine Vorrichtung zum Anschluß an das Trägergerät (25) enthält.The unbalance ( 11 ) of the vibrator ( 31 ) is driven by a hydrostatic drive, e.g. B. a screw motor ( 6 ) or by a hydrodynamic drive z. B. a turbine. When using a screw motor, a cardan shaft ( 8 ) is required. The adaptation of the possible engine speeds to the required speeds of the unbalance ( 11 ) is carried out, for example, by a planetary gear ( 9 ) which, for. B. is connected via a clutch ( 10 ) to the unbalance ( 11 ). The vibrator housing is equipped on the outside with stabilizers ( 12 ) and stabilizing ribs ( 7 ). Via the media outlets ( 13 and 4 ), for example in FIG. 1, they emerge towards the material to be compacted and / or into the annular space ( 30 ). An elastic connecting member ( 5 ) connects the vibrator ( 31 ) to the vibrator suspension ( 26 ). To operate the engine, a pressure line ( 2 ) and a return line ( 1 ) must be connected to the vibrator. Furthermore, the media liquid and / or gas are supplied via appropriate media lines ( 3 ). All feed and return lines are guided in coordination with the carrier device for the vibrator ( 35 ) as flexible lines ( 18 , 19 , 20 , 22 , 23 ) for the vibrator suspension, which also contains a device for connection to the carrier device ( 25 ).
Für den Antrieb des Motors (6) (z. B. Schraubenmotor) kommt eine Kolbenpumpe (16) zum Einsatz, die das Medium über die Saugleitung (15) aus dem Saugtank (14) ansaugt. Aus der Druckleitung der Pumpe (16) kann über ein Regelventil (17) über die Druckleitung (20) ein Volumenstrom zur Veränderung der Verdichtungswilligkeit des Verdichtungsgutes (29) abgezweigt werden. Eine weitere Medienzugabe ist durch eine separate Pumpe (21) und durch einen Luftkompressor (24) möglich.A piston pump ( 16 ) is used to drive the motor ( 6 ) (e.g. screw motor) and draws the medium out of the suction tank ( 14 ) via the suction line ( 15 ). A volume flow can be branched off from the pressure line of the pump ( 16 ) via a control valve ( 17 ) via the pressure line ( 20 ) in order to change the willingness to compress the material to be compressed ( 29 ). A further pump can be added using a separate pump ( 21 ) and an air compressor ( 24 ).
Die beim Betrieb des Rüttlers von den Schwingungsaufnehmern (34) aufgenom menen Daten werden durch das elektronische Datenverarbeitungs- und Steuerungs system (27) registriert und ausgewertet.The data recorded during operation of the vibrator by the vibration sensors ( 34 ) are registered and evaluated by the electronic data processing and control system ( 27 ).
Die notwendige Zugabe des rolligen Materials (33) erfolgt von der Oberfläche des Verdichtungsgutes (28) z. B. über den Ringraum.The necessary addition of the rolled material ( 33 ) takes place from the surface of the compacted material ( 28 ) z. B. over the annulus.
11
Rücklaufleitung vom Motor
Return line from the engine
22nd
Druckleitung zum Motor
Pressure line to the engine
33rd
Medienleitungen
Media lines
44th
Medienaustritte
Media outlets
55
Elastisches Verbindungsglied
Elastic connecting link
66
Antrieb des Rüttlers (z. B. Schraubenmotor)
Drive of the vibrator (e.g. screw motor)
77
Stabilisierungsrippen
Stabilizing ribs
88th
Gelenkwelle bei Einsatz eines Schraubenmotors
PTO shaft when using a screw motor
99
Planetengetriebe
Planetary gear
1010th
Kupplung
clutch
1111
Unwucht
Unbalance
1212th
Stabilisator
stabilizer
1313
Medienaustritte
Media outlets
1414
Saugtank
Suction tank
1515
Saugleitung
Suction line
1616
Kolbenpumpe
Piston pump
1717th
Regelventil
Control valve
1818th
Flexible Rücklaufleitung
Flexible return line
1919th
Flexible Druckleitung
Flexible pressure line
2020th
Flexible Druckleitung für Flüssigkeitszugabe
Flexible pressure line for adding liquid
2121
Pumpe für Flüssigkeitszugabe
Pump for adding liquid
2222
Flexible Druckleitung
Flexible pressure line
2323
Druckluftschlauch
Compressed air hose
2424th
Luftkompressor
Air compressor
2525th
Anschluß an das Trägergerät
Connection to the carrier device
2626
Rüttleraufhängung
Vibrator suspension
2727
Elektronisches Datenverarbeitungs- und Steuerungssystem
Electronic data processing and control system
2828
Oberfläche des Verdichtungsgutes
Surface of the compaction material
2929
Verdichtungsgut
Compaction material
3030th
Ringraum
Annulus
3131
Rüttler
Jogger
3232
Rüttellochsohle
Vibration hole sole
3333
Rolliges Material
Rolly material
3434
Schwingungsaufnehmer
Vibration sensor
3535
Trägergerät
Carrier device
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