DE19931777A1 - Vibrationsschaufel - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Vibrationsschaufel, mit der es möglich ist, unmittelbar nach dem Einbringen des Schüttmaterials dieses sofort zu verdichten.

Description

Die Erfindung beschreibt eine modifizierte Baggerschaufel, mit der es möglich ist, Boden- oder Schüttmaterialien auf eine einfache Weise einzubauen und sofort zu verdichten.

Beim Leitungsbau oder Kanalverbau ist es üblich, zunächst einmal den Aushub herzustellen, Kabel, Rohre oder sonstige Teile einzubauen und dann diese Gegenstände mit Schüttmaterial oder Boden zu überschütten und diesen Boden zu verdichten. Soll eine hohe Leistungsfähigkeit erreicht werden, so werden mehrere Geräte eingesetzt, wobei die einen Geräte den Aushub vollziehen bzw. das Verfüllen der Gräben, und die anderen Geräte das Verdichten des Bodens ausführen. Zum Verdichten des einge­ brachten Schüttmaterials werden unterschiedliche Formen von Rüttlern verwendet. Dies können zum einen Rüttelplatten sein, bei denen ein Gewicht auf- und abbewegt wird oder Rüttelplatten, bei denen die Vibration dadurch entsteht, daß Massen in Rotation gebracht werden, wobei diese Massen mit Unwuchten versehen sind. Eine weitere Technik, um diese Bodenverdichtungen auszuführen, ist die Verwendung von Dieselbären, wobei die Gewichte durch in Folge ausgeführte Dieselexplosionen jeweils in eine Richtung senkrecht zur Auflagerfläche beschleunigt werden.

Nachteilig ist bei diesen bisher nach dem Stand der Technik eingesetzten Verfahren, daß mehrere Baugeräte eingesetzt werden müssen. Der Einsatz dieser Geräte muß bei kleineren Baustellen nacheinander erfolgen, d. h. ein Gerät muß immer dem anderen Gerät Platz schaffen. Dieses Vorgehen kostet Zeit und führt zu einer Verlängerung der Bauzeit.

Um eine optimale Verdichtung des aufgeschütteten Materials zu erreichen, ist es zweckmäßig, jeweils Lagen von 20 bis 50 cm aufzubringen und diese anschließend sofort zu verdichten. Erfolgt dies in größeren Lagen, so ist deutlich größere Verdichtungsenergie aufzuwenden, und das Verfahren bedarf entweder sehr großer Rüttler oder langer Rüttelzeiten, da die Eindringtiefe der Rüttelenergie begrenzt ist.

Nach dem Stand der Technik sind gegenwärtig auch Schnellwechsel­ vorrichtungen bekannt, mit denen man in relativ kurzer Zeit eine Baggerschaufel zum Einfüllen es Schüttmatrials mit einer Vibrationsverdichtungsvorrichtung austauschen kann. Da jedoch neben dem mechanischen Befestigen am Baggerstiel auch noch die Verbindung der Hydraulikleitungen bzw. der Versorgungsleitungen für den Rüttler erfolgen muß, dauert dieser Vorgang doch verhältnismäßig lang, und der Baggerfahrer muß mehrmals sein Gerät verlassen.

Besonders schwierig wird es, wenn die Schüttmaterialien, die zum Einbau der Rohre oder Leitungen vorhanden sind, zu relativ großem Anteil aus bindigem Material bestehen. Damit dieses Material überhaupt verdichtet werden kann, darf es nur in sehr geringen Schüttlagen eingebaut werden. Diese vielen unter­ schiedlichen Wechsel zwischen Einbau des Materials und Verdichten des Materials führen zu erheblichen Bauzeitver­ längerungen. Wird das Schüttmaterial nur unbefriedigend verdichtet, so ist später in den darüberliegenden Bauwerken, wie beispielsweise Wegen und Straßen, mit Setzungen zu rechnen.

Mangelhafte Verdichtung des Bodens führt des weiteren zur Beschädigung der eingebauten Leitungen oder Rohre.

Ein weiterer Gesichtspunkt zum Stand der Technik besteht darin, daß das Verfüllmaterial in den meisten Fällen mit Hydraulik­ baggern eingebaut wird, die mit Tieflöffeln ausgestattet sind. In engen Gräben bedarf das gleichmäßige Einbringen der Schütt­ materialien in möglichst gleichmäßigen Schichtdicken einer sehr hohen Geschicklichkeit des Baggerfahrers, da er insbesondere in Eckbereichen mit einer Tieflöffelschaufel das Material gerade in diese Eckbereiche nicht ordentlich einfüllen kann. Er muß zunächst das Material in den Graben schütten und dann mit dem leeren Tieflöffel das Material in die Ecke schieben. Dieser Vorgang kostet Zeit und bedarf großer Geschicklichkeit.

Die vorliegende Erfindung hat nun die Aufgabe, den Einbau von Schüttmaterialien sowie deren Verdichtung wirtschaftlich und schnell mit einem minimalen Geräteeinsatz zu ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt entsprechend dem Wortlaut des Anspruchs 1.

Die Besonderheit besteht nun darin, daß am Ende eines Bag­ gerstieles drehbar ein Vibrationsrüttler befestigt ist. An diesem Vibrationsrüttler ist eine schaufelförmige Vorrichtung direkt befestigt, die an ihrer Unterseite eine Auflagerfläche besitzt, die im wesentlichen senkrecht zur Hauptschwingungs­ richtung des Rüttlers angeordnet ist.

Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, Boden- oder Schütt­ materialien aufzunehmen, diese in den Graben zu bringen, dort gezielt und möglichst lagenweise zu entleeren und sofort durch Einbringen von Schwingungsenergie lagenweise zu verdichten.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand von Fig. 1 näher erläutert. An einem Baggerstiel 8 ist ein Rüttler 1 um eine Achse 10 drehbar angeordnet. Die Drehung des Rüttlers um die Achse 10 erfolgt über Hebel 9, die durch Hydraulikzylinder bewegt werden. Um zu verhindern, daß die Schwingungen des Rüttlers über den Baggerstiel 8 in den Bagger übertragen werden, ist der Rüttler 1 bei der gezeigten Aus­ führungsvariante über parallelogrammartige Verbindungselemente in seiner Lage gehalten. Diese paralellogrammartigen Verbin­ dungselemente sind jedoch über vorgespannte Dämpfungselemente 7 in ihrer Lage weitgehend fixiert. Das heißt, das Parallelogramm ist im wesentlichen fixiert. Die Dämpfungselemente 7 sind eine Kombination aus Gummi oder sonstigen Elastomeren, aus Stahl­ elementen und aus Fixierelementen, wie Schrauben.

An dem Rüttler 1 ist im wesentlichen senkrecht zu seiner Hauptschwingungsrichtung 12 eine schaufelartige Vorrichtung 2 angeordnet, deren untere Auflagefläche 11 im wesentlichen senkrecht zur Hauptschwingungsrichtung 12 des Rüttlers steht.

Die schaufelartige Vorrichtung 12 kann nun beispielsweise eine Baggerschaufel sein, oder bevorzugterweise ein Behälter, der zwei Öffnungen 5 und 6 besitzt. Mit diesen beiden Öffnungen 5 und 6 ist es möglich, die schaufelförmige Vorrichtung 2 von beiden Seiten aus mit Schüttmaterial zu füllen. Dabei ist es beispielsweise von Vorteil, insbesondere in Eckbereichen oder schwer zugänglichen Bereichen die schaufelförmige Vorrichtung 2 über die Öffnung 6 zu beschicken und auch über die Öffnung 6 dieses Material zu entleeren. Dadurch ist es möglich, auch auf der vom Baggerfahrer abgewandten Seite das Schüttmaterial dosiert und bereits lagenweise zu entleeren.

Um eine möglichst große Aufnahmekapazität der schaufelförmigen Schüttvorrichtung zu ermöglichen, befindet sich im Inneren der schaufelförmigen Schüttvorrichtung 2 eine verformbare Abtrennung 3. Diese Abtrennung 3 ist so ausgebildet, daß sie sich sowohl in Richtung der Öffnung 5 als auch in Richtung der Öffnung 6 bewegen kann.

Durch diese Verformbarkeit der Abtrennung 3 ist es selbst bei mittiger Anordnung der Abtrennung 3 möglich, daß von jeder Seite mehr als 50% des Gesamtvolumens der schaufelförmigen Schütt­ vorrichtung 2 eingefüllt werden kann.

Die schaufelförmige Schüttvorrichtung 2 hat bevorzugt einen dreieckförmigen, viereckförmigen oder vieleckförmigen Rohr­ querschnitt.

Die Grundfläche 11 wird dabei dazu verwendet, das eingefüllte Schüttmaterial zu verdichten. Aus diesem Grund ist es zweck­ mäßig, daß die Grundfläche 11 im wesentlichen eine ebene Ausdehnung besitzt und im wesentlichen senkrecht zur Haupt­ schwingungsrichtung 12 steht. Auf diese Weise werden die besten Verdichtungseffekte des aufgeschütteten Materials erzielt.

Um den Rüttelbeanspruchungen zu widerstehen, kann es zweckmäßig sein, im Inneren der schaufelförmigen Schüttvorrichtung 2 Aussteifungen 4 anzuordnen. Die Aussteifungen 4 sind dabei bevorzugt Schottbleche mit großen Öffnungen. Ebenso können die Aussteifungen auch am äußeren Mantel der schaufelförmigen Schüttvorrichung 2 angebracht sein.

Die Befestigung der schaufelförmigen Schüttvorrichtung 2 am Rüttler 1 sollte in möglichst direkter Weise erfolgen, um nur geringe Rüttelverluste zu erhalten. Die Befestigung kann über Verschweißung, Verschraubung oder Verbolzung erfolgen.

Für die Abtrennung 3 im Inneren der schaufelartigen Schütt­ vorrichtung 2 gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Zweck­ mäßigerweise sollte die innere Abtrennung 3 die schaufelartige Schüttvorrichtung 2 möglichst im Inneren verschließen, um zu verhindern, daß nach Aufnahme des Schüttmaterials eine größere Menge dieses Schüttmaterials durch die Abtrennung 3 hindurch­ fallen kann. Eine bevorzugte Ausführungsform der Abtrennung 3 besteht aus einer stärkeren Gummiplatte, die unbewehrt oder mit einem Verstärkungsgewebe versehen ist.

Die Befestigung der Abtrennung 3 erfolgt bevorzugterweise in Form von Flanschbefestigungen im Inneren der schaufelförmigen Schüttvorrichtung. Die Verformung der Abtrennung 3 kann dadurch ermöglicht werden, daß die Abtrennung 3 in mehreren Falten im Inneren der schaufelförmigen Schüttvorrichtung befestigt ist. Diese Falten können sich dann je nach Einfüllrichtung 5 oder 6 entsprechend in den noch freien Raum der schaufelförmigen Schüttvorrichtung 2 bewegen. Die andere Variante ist, daß das Material der Abtrennung 3 so elastisch ist, daß die Vergrößerung des Innenraums durch Dehnung des elastischen Materials erfolgt. Die Abtrennung 3 kann aus elastischem Material wie Gummi oder Elastomeren oder Kunststoffen bestehen oder aus feinen oder gröberen Geweben mit hoher Reiß- und Verschleißfestigkeit. Eine weitere Variante ist die Ausbildung der Abtrennung 3 in Form eines lockeren Kettennetzes. Dies ist eine bevorzugte Anwen­ dungsvariante für gröbere Schüttmaterialien.

Eine weitere Variante für die Abtrennung 3 besteht darin, daß die Abtrennung 3 bereits bei der Herstellung in einer hut­ förmigen Weise ausgebeult ist und sich diese Ausbeulung nach beiden Seiten durchdrücken läßt.

Eine weitere Variante für die Abtrennung 3 besteht darin, daß sie beispielsweise aus einem, zwei oder mehreren locker verlegten Bändern besteht, die jeweils an gegenüberliegenden Innenstellen der schaufelförmigen Schüttvorrichtung 2 befestigt sind. Dadurch wird die Abtrennung 3 zwar nicht absolut dicht, sie besitzt jedoch eine sehr gute Verformbarkeit.

Eine weitere Ausführung der Abtrennung 3 besteht in der Aus­ führung eines Gittergewebes aus Drahtseilen oder textilen Bändern. Die Abdichtung ergibt sich dabei aus der Kornabstufung des gewählten Schüttmaterials.

Eine weitere Variante für die schaufelförmige Schüttvorrichtung 2 besteht darin, daß an dem Rüttler 1 in direkter Verbindung eine Tieflöffelbaggerschaufel befestigt wird. Wichtig ist in diesem Fall, daß sich die untere Auflagerfläche der Tieflöffel­ schaufel im wesentlichen senkrecht zur Hauptschwingungsrichtung des Rüttlers 1 befindet.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammengefaßt:

Durch die Kombination von schaufelförmiger Schüttvorrichtung und Rüttler läßt sich ein zusätzliches Trägergerät einsparen. Durch Verwendung von nur einem Gerät ist es möglich, in wirtschaft­ licher Weise das Schüttgut auch in dünneren Lagen einzubringen, da diese ohne großen Zeitaufwand sofort verdichtet werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, auch schlecht zu verdichtende Schüttstoffe zu verwenden, da auch in dünneren Bodenschichten schnell und auf wirtschaftliche Weise der Boden verdichtet werden kann.

Die Verwendung der beidseitig offenen schaufelförmigen Schütt­ vorrichtung ermöglicht es, das Schüttmaterial insbesondere im Eckbereich besser und gleichmäßiger aus der Schaufel zu ent­ leeren. Somit verringert sich der Aufwand, das Schüttmaterial in gleichmäßigen Schichtdicken zu verteilen.

Die verformbare bzw. elastische Abtrennung innerhalb der schaufelförmigen Schüttvorrichtung ermöglicht einen hohen Füllgrad der Schaufel, unabhängig von welcher Seite aus die Schaufel gefüllt wird.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird der Bauablauf beschleunigt, und das Verfahren wird wirtschaftlicher.

Claims (11)

1. Vibrationsschaufel für Bagger zum Einbringen und Verdichten von Boden- oder Schüttmaterialien, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Ende eines Baggerstiels (8) ein schwingender Rüttler (1) um eine Achse (10) drehbar angeordnet ist und an diesem Rüttler (1) eine schaufelförmige Schütt­ vorrichtung (2) befestigt ist, die eine im wesentlichen ebene untere Auflagefläche (11) besitzt, die im wesentlichen senkrecht zur Hauptschwingungsrichtung (12) des Rüttlers (1) steht.

2. Vibrationsschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die schaufelförmige Schüttvorrichtung (2) im wesentlichen rohrförmig ist und zwei Öffnungen (5) und (6) besitzt und im Inneren der schaufelförmigen Schüttvorrichtung (2) eine verformbare und/oder elastische Abtrennung (3) angeordnet ist, die es ermöglicht, daß die schaufelförmige Schüttvorrichtung (2) sowohl von Öffnung (6) als auch von Öffnung (5) aus mit Schüttmaterial gefüllt werden kann und daß die Abtrennung (3) so ausgebildet ist, daß die schaufelförmige Schüttvorrichtung (2) durch die möglichst große Verformbarkeit der Abtrennung (3) ein möglichst großes Füllvolumen erreicht, unabhängig von welcher Seite die schaufelförmige Schüttvorrichtung gefüllt wird.

3. Vibrationsschaufel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die schaufelförmige Schüttvor­ richtung (2) im wesentlichen ein Rohrstück ist, das einen dreieckigen, viereckigen oder durch einen Polygonzug bestimmten Querschnitt hat.

4. Vibrationsschaufel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtrennung (3) aus elastischem Material besteht und/oder aus einem mit Gewebe verstärkten elastischen Material und/oder aus Gewebe, einem oder mehreren Gewebebändern und/oder einem netzförmigen Gebilde besteht, Drahtseilen und/oder Kettengliedern und/oder Gewebebändern und/oder Gummistreifen und/oder Vliesen besteht.

5. Vibrationsschaufel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtrennung (3) ähnlich wie eine Hutkappe geformt ist, die umgestülpt werden kann.

6. Vibrationsschaufel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtrennung (3) über laschen- oder flanschartige Gebilde im Inneren der schaufelartigen Schüttvorrichtung (2) befestigt ist.

7. Vibrationsschaufel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtrennung (3) aus einem oder mehreren bandförmigen Gebilden besteht, die jeweils an den gegenüberliegenden Stellen im Inneren der schaufelförmigen Schüttvorrichtung (2) befestigt sind und daß die bandförmigen Gebilde in unterschiedlichen Richtungen gespannt sind.

8. Vibrationsschaufel nach Anspruch 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtrennung (3) locker und gegebenenfalls in Falten gelegt im Inneren der schaufelförmigen Schüttvorrichtung (2) befestigt ist.

9. Vibrationsschaufel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die schaufelförmige Schüttvor­ richtung (2) im wesentlichen die Form eines Baggertieflöffels hat, wobei der Tieflöffel so am Rüttler (1) befestigt ist, daß die Hauptschwingungsrichtung (12) des Rüttlers (1) im wesent­ lichen senkrecht auf der unteren Auflagerfläche des Tieflöffels steht.

10. Vibrationsschaufel nach Anspruch 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die schaufelförmige Schütt­ vorrichtung (2) an der unteren Auflagerfläche (21) im Bereich der Öffnungen (5) und (6) unterschiedlich ausgebildete Zähne besitzt.

11. Vibrationsschaufel nach Anspruch 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beim schwingenden Rüttler (1) die Frequenz und/oder die Unwucht verstellt werden kann.