DE2020944C3

DE2020944C3 - Vibrationsstampfgerät

Info

Publication number: DE2020944C3
Application number: DE19702020944
Authority: DE
Inventors: Albert 5062 Hoffnungsthal Linz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-29
Filing date: 1970-04-29
Publication date: 1978-08-24
Also published as: DE2020944A1; DE2020944B2

Description

ίο Die Erfindung betrifft ein von Hand geführtes Vibrationsstampfgerät zum Verdichten des Baugrundes od. dgl., bestehend aus einem Gerätegehäuse mit einem Motor und einem Kurbelgetriebe, dessen Pleuelstange an einer Kolbenscheibe angelenkt ist, und aus

>5 einem Stampferfuß, der mittels Führungseinrichtungen im Gerätegehäuse schiebbar und federnd gelagert und mittels Federn mit der Kolbenscheibe verbunden ist.

Derartige Verdichtungsgeräte sind aus der briti-

ao sehen Patentschrift 877 376 und der deutschen Patentschrift 582 875 bekannt. Bei diesen Geräten werden die Federn zwischen dem Stampferfuß und dem Gerätegehäuse während einer Kurbelumdrehung nur einmal gespannt und nur einmal entspannt. Infolge

ihrer Anordnung federn die Federn des einen bekannten Verdichtungsgeräts das Verdichtungswerkzeug jedoch nur in Richtung nach oben und gegen das Gehäuse ab. In der unttfen Totpunktlage sind die Federn maximal zusammengedrückt, und ist die gesamte Energie in den Federn gespeichert. Danach werden bis zur nächsten Totpunktlage sowohl die Antriebsenergie als auch die in den Federn gespeicherte Energie additiv wirksam, so daß Prellschläge allein vom Stampferantrieb aufgefangen werden müssen. Bei

dem anderen bekannten Verdichlungsgerät werden Prellschläge zwar durch eine unmittelbar zwischen dem Stampferfuß und dem Gerätegehäuse angebrachte Feder aufgefangen, jedoch ist die Feder in der unteren Totpunktlage des Stampferfußes entspannt und kann somit nicht als Kraftspeicher für beide Bewegungsrichtungen des Stampferfußes dienen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Feder zwischen dem Stampferfuß und dem Gerätegf.·- häuse auch als Kraftspeicher für beide Bewegungsrichtungen des Stampferfußes zu nutzen.

Nach der Erfindung wird das durch mehrere Federn erreicht, die derart zwischen dem Gerätegehäuse und dem Stampferfuß angeordnet sind, daß diese beiden

Massen durch die Federn während der ersten Hälfte jeder Hubbewegung beschleunigt und während der zweiten Hälfte jeder Hubbewegung verzögert werden. Mithin erfolgt bei jeder Kurbelumdrehung zweimal ein Wechsel von Beschleunigung und Verzögerung.

Dadurch werden nicht nur Prellschlägc vorn Stampferantrieb und Getriebe ferngehalten, sondern wird auch die gegenseitige Bewegung der Massen harmonisicrt.

Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von mehreren Aiisfiihrungsbeispiclen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt

Hg. I das I-edermassesVstem eines (icriitcs gem;üt der Erfindung.

l-'ig. 2 das tedermasses)stern eines anderen Gerätes gemäß der Erfindung.

!•'ig. λ eine schema.ische Darstellung einet Kon-

striation gemäß Fig, I,

Fig, 4 eine schematische Darstellung einer Konstruktion gemäß Fig, 2,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Konstruktion gemäß Fig. 2,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer dritten Konstruktion gemäß Fig. 2,

Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch einen Vibrationsstampfer gemäß der Erfindung,

Fig. 8 einen Horizontalschnitt entlang der Schnittlinie A-B in Fig. 7,

Fig. 9 einen Vertikalschnitt durch einen weiteren Vibrationsstampfer gemäß der Erfindung und

Fig. 10 einen Horizontalschnitt entlang der Schnittlinie A-B in Fig. 9.

In den Fig. 1 und 2 sind prinzipielle Ausbildungen des Feder-Massesystems eines Gerätes gemäß der Erfindung dargestellt, darin bedeuten:

M₁, M₄
M₂, M₅

F₂, F₅ =

K₁, K₄
P,.P₄

Masse des Geräteoberteils mit Antriebsmotor, Getriebe, Gehäuse,
Masse der durch den Stampferantrieb unmittelbar geradlinig in Richtung der Achse V₁ bewegten Maschinenteile,
Masse des Antriebsteils (Stampferfuß), Federgruppen, die die Masse M₂ und die Masse M₁ mit der Wirkung von Druck- und Zugfedern verbinden,
Federgruppen, die die Massen M₁ und Af₃ mit der Wirkung von Druck- und Zugfedern verbinden,
Federgruppen, die die Massen M₄ und M₆ mit der Wirkung von Druck- und Zugfedern verbinden,
Kurbeltrieb,

Pleuelstange als Verbindungs- und Übertragungsglied zwischen den Massen M₁ und M₂ bzw. M₄ und M,.

Die Massen M₁, M₂ und M, sind durch geeignete Führungsrniuel so miteinander verbunden, daß sie in Richtung der Achse K₁-V, Relativbewegungen zueinander und zum Verdichtungsgut ausführen können wobei die Achsen X₁, X₁, X_t stets parallel zueinander bleiben. Weiterhin ist aus der Abbildung ersichtlich, daß die Masse M₁ größer ist als M, und M, größer ist als M₂.

Läßt man in Fig. I die Federgruppen F₁ weg, so erhält man das Konstruktionsprinzip bekannter Verdichtungsgeräte, bei denen über den Kurbeltrieb A', und die Pleuelstange P₁ die Masse M_: der Kolbenscheibe bewegt wird und deren Auf- und Abwärtsbewegungen durch die Federgruppen F, auf das Verdichtungswerkzeug übertragen werden, so daß dieses in Schwingungen gerät. Bei dieser Anordnung wird das Kräftegleichgewicht zwischen den Massen M, und M-, durch die Federgruppen F, hergestellt, während zwischen den Massen M₁ und /Vf, die in vertikaler Richtung wirkenden Kraftkomponenten ausschließlich durch den Kurbeltrieb K₁ und die Pleuelstange P, aufgenommen werden. Treten nun im praktischen Betrieh sogenannte Prellschläge ;mf, die stnßaitig hohe Massenkräfte erzeugen, so werden diese zusätzlichen hohen Belastungen ausschließlich von ilen Getricbfteilen (Zahnräder. Kurbelwelle. Pleuel. Lager) aufgenommen. Dabei treten erhöhte Zahnflankenunil I .agcrdriicke auf, die einen starken Verschleiß der (ietriehcteile verursachen.

Durch den Einbau der als Zug- und Druckfedern ausgebildeten Federgruppe F₁ wird die Masse M₁ gegen die Ma«se M₂ abgefedert, so daß die Federgruppe F₁ als Stütz- und Kopplungsfeder wirkt. Treten bei

dieser Anordnung des Feder-Massesystems vertikal gerichtete Stoßbelastungen auf, so übernehmen die Federgruppen F₁ einen Teil der Beschleunigungükräfte der Massen M, und M₁ und entlasten dadurch die Getriebeteile. Durch eine entsprechende Wahl der

to Federkonstante der Federgruppen F₁ kann jede gewünschte Entlastung erzielt werden; es muß jedoch berücksichtigt werden, daß die durch die Federgruppe F, erzeugte, der Hubbewegung der Kolbenscheibe entgegengerichtete Federkraft niedriger ist als das an der Kurbelwelle zur Verfügung stehende Antriebsdrehmoment.

Durch die in Fig. 2 dargestellte Anordnung kann die gleiche Wirkung erzielt werden, bei dieser Anordnung ist die Masse /W₄ durch die Federgruppen F₄

»0 (Stützfedern) direkt mit der Masse M_h verbunden und nicht wie in Fig. 1 indirekt über Ci: Federgruppen F₁ und F₁. Die Masse M₅ isl in bekannte' Weise durch Federgruppen F₅ mit der Masse M_n gekoppelt. Die Federgruppe F, hat also die Aufgabe, als Kopplungs;-

»5 feder die Schwingungsbewegung von der Masse M₅ auf die Masse M_n zu übertragen, während die Federgruppen F₄ dazu dienen, auftretende Prellstöße unmittelbar auf das Gehäuse unter Umgehung der Antriebselemente zu übertragen.

3« Die Fig. 3bis K zeigen schematische Darstellungen verschiedener Konstruktionen des Vibrationsstampfgerätes gemäß der Erfindung. In diesen Beispielen sind aus konstruktiven Gründen, wie es die Praxis ergeben hat, zweckmäßigerweise vorgespannte Druck federn an Stelle der in Fig. 1 und 2 benutzten Zug- und Druckfedern verwandt worden.

In Fig. 3 ist das Gerätegehäuse 1 - das der Masse M₁ in Fig. 1 entspricht-mit einem Kurbeltrieb 2 und der Pleuelstange 3 dargestellt. Die Pleuelstange 3 ist mit der Kolbenscheibe 4, entsprechend der Masse M₂ in Fig. I. verbunden, der Stampferfuß 5 entspricht der Masse M, in F i g. 1. An der Oberseite des Stamplerfußes 5 sind mehrere Führungsstangen 6 eingelassen, diese sind in Gleitbuchsen 7 am Gerätcgehäuse 1

♦5 undinGlcitbuchsen 8 an der Kolbensnheibe 4 vertikal verschiebbar geführt. Die Führungsstangen 6 sind von Druckfedern 9 zwischen der Kolbenscheibe 4 und dem Stampferfuß 5, von Druckfedern 10 zwischen dem Gerätegehäuse 1 und der Kolbenscheibe 4 und

So von Druckfedern 11 zwischen dem Gerätegehäuse 1 und den an den oberen Stangenenden befestigten Widerlagern 12 konzentrisch umgeben, so daß sich das Gerätegehäuse 1 im Ruhezustand über die Druckfedern 10, die Kolbenscheibe 4 und die Druckfedern 9 auf dem Stampferfuß 5 abstützt. Im Betriebszustand werden durch die A bwärtsbewegung der v.vm Kuroeltrieb 2 angetriebenen Kolbenscheibe 4 die unteren Druckfedern 9 stärker gespannt, so daß sich der Stampferfuß 5 ebenfalls abwärts bewegt; gleichzeitig werden die mittle> jn Druckfedern 10 entspannt und die oberen Druckfedern 11, bedingt durch die Abwärtsbewegung der Führungsstangen 6, gespannt. Heim Aiifwartshub der Kolbenscheibe <· werden die mittleren Druektedern 10 entsprechend der AuI-

fi5 wartsbewegung unter gleieh/eitiger Entspannung der übrigen Druckfeder,1 9 ιιηιί 11 wieder gespannt. Die Spannkraft der oberen Druckfedern Il allein bewirkt bei diesem AusführuiiEsbeispiel die Aufwiirtsbtiwi¹-

üungdesSlampferlußcs. Hei diesem System wirkt «-ich also die Hewegung der Kolbenscheibe 4 nur heim Aufwartshuh direkt auf die Hewegung des Stamplerlußcs 5 aus. wenn von der Mitwirkung der unteren Druckfedern 9 abgesehen wird.

Der Unterschied des in Fig. 4 tiargestellten Gerätes gegenüber dem der Fig. .1 besteht dann, daß an der Unterseite der Kulbenscheibe 4 ein zylindrisches Hauteil 14 befestigt ist. in das durch eine Öffnung 17 eine mit dem Stampferfuß 5 fest verbundene, an ihrem linde mit einem Widerlager 16 ausgestattete I-Hhrungsstange 13 hineinragt, /.wischen einem oberen Widerlager 16 und dem Hoden des Bauteils 14 ist konzentrisch um die Fuhrungsstange 13 eine Druckleder 15 gespannt. Mithin wirkt sich auch die AuI-wartsbewegung der Kolbenseheibe 4 direkt auf den Stampferfuß 5 aus. so daß die aus ilen Abwärts- und \ufwartsbewegungen der Kolbeiischeihe 4 resultierenden Federspannungen direkte Antriebskräfte auf den Stamplcrluü 5 ausüben.

Die Darstellungen nach fig 5 und h /eigen Konstruktionen mit einem in Hg. 2 dargestellten feder Massesystem. Gemäß den obigen Ausführungen ist auch hier ein Gerategehäuse 20 bzw 40 vorhanden Mtwieein Kurbeltrieb 21 b/w. 41. der über die Pleuelstange 22 b/w 42 eine am finde einer I uhrungsstange 23 b/w. 43 befestigte Kolbeiischeihe 26 b/w. 46 bewegt. Der Stampterfuß 25 bzw 45 ist test mit in Cjleitbüchsen 31 b/w. 50 und an ihrem FmIe mit Widerlagern 30 b/w 49 versehenen Kihrungsstangen 29 b/w. 48 verbunden Die fuhrungsstangen 29 und 48 sind in den Cileithuchsen 31 bzw 50 vertikal verschiebbar geführt. die I iihrungsstangen 29 und 48 sind von oberen Druckfedern 32 bzw. 51 /wischen den Gleithuchscn 31 h/w 56 und den Widerlagern 30 bzw. 49 sowie von mittleren Druckfedern 33 bzw. 52 /wischen Jen Gleitbuchsen 31 bzw. 50 und einer oberen Abschlußplatte 24i/ h/w. 44<y des Stampferfußes 25 bzw. 45 konzentrisch umgeben.

In Hg. 5 ragt die Fuhrungsstange 23 mit der an ihrem Fnde befestigten Kolbenscheibe 26 durch eine Öffnung 24 in der Abschlußplatte 24u in eine zylindrische Vertiefung des Stampferfuße·- hinein Fine die f uhrungsstange 23 konzentrisch umgehende Druckfeder 27 ist zwischen der Kolbenscheibe 26 und der Abschlußplatte 24ö und eine Druckfeder 28 zwischen der Kolbenscheibe 26 und dem Boden der Vertiefung eingespannt Im Gegensatz zu Fi g. 5 ist in Fig. 6 ein Stampferfuß mit einer größeren zylindrischen Vertiefung dargestellt, die zwei Paar parallele Druckfedern 53. 54 enthalt Zusätzliche, die Koibenscheibe 46 zu Gleitbuchsen 47 führende, von den Druckfedern 53. 54 konzentrisch umgebene Fuhrungsstangen sind jeweils mit ihrem unteren Ende an dem Stampferfuß fest angeschlossen; ihr oberes Ende endet in der Abschlußplatte 44a oder ist mit einem Widerlager versehen.

Im Ruhezustand stützen sich die Gerätegehäuse 20 und 40 über die mittleren Druckfedern 33 bzw. 52 auf dem Stampferfuß 25 bzw. 45 ab. Im Betriebszustand spannen diese bei einem Abwärtshub der Kolbenscheibe 26 bzw. 46 die untere Druckfeder 28 bzw. die unteren Druckfedern 54, so daß der Stampferfuß ebenfalls eine Abwärtsbewegung durchführt und durch die gleichzeitige Abwärtsbewegung der Fuhrungsstangen 29 bzw. 48 die mittleren Druckfedern 33 bzw. 52 entspannt sowie die oberen Druckfedern 32 bzw. 51 gespannt werden. Ebenso werden die Druck'edern 27 b/w. die Druckfedern 53 durch den Abwärtshub der Kolbenscheibe 26 bzw. 46 entspannt. Hei einem Aufwartshuh der Kolbenscheibe 26 bzw. 46 entspannen sich die unteren Druckfedern 28 bzw. 54 wie auch die oberen Druckfedern 32 bzw. 51, wogegen die Druckfedern 27. 53, 33, 52 gespannt werden. Die Folge dieser Anordnung ist. daß sowohl der Abwarts- wie der Aufwärtshub der Kolbenscheiben 26 bzw. 46 direkt auf den Stampferfuß 25 bzw. 45

ίο wirken. Die auftretenden Prellstöße werden unmittelbar über die Druckfedern 33 b/w. 52 von dem Stampfei'luli (luf das Genitegehäuse übertragen, wodurch auch bei dieser Konstruktion eine hntlastung der Getneheorgaiie und somit eine Verschleißminderung er-

'5 reicht wird.

Die lig. 7 und K /eigen im Vertikalschnitt bzw. Hon/ontalschnitt eine Ausführung des Systems nach r ig. V Die Darstellung beschränkt sich auf die für ehe l.rfindung wichtigen Teile des Vihrationsstampf-

^J° gerates und der Abfederung eier ein/einen Geräteteiie gegeneinander. Das zylindrische (ierategehause 63 enthalt im wesentlichen folgende Teile: eine Pleuelstange 62. Fuhrungsstangen 64. Widerlager 65. Druckfedern 66. 68 und 72, eine Kolbenscheibe 70

>5 und einen Stampferfuß 74.

Das (ierategehause 63 entspricht zusammen mit meinen nicht dargestellten I eilen,die das Getriebe und den Motor enthalten, dem (ierategehause I des Feder- Muvesystems gemäß Fig. 3 bzw. der Masse Λ/, in F ι g. I. Ebenso entspricht die Kolbenscheibe 70 mit den Gleitbuchsen 69 und den Holzen 71 der Masse V/ und der Stampierfuß 74 mit den Führungsstangen 64 und den Fedcrwiderlagcrn 65 der Masse /V/, in F i g. I. Die Fuhrungsstangen 64 gleiten in Gleitbuchsen 67 des Gerätegehäuses 63 und in den Gleitbuchsen 69 der Kolbenscheibe 70. Zweckmäßigerweise ist der Stampferfuß 74 gleitend in das Gerätegehäuse 63 eingepaßt, so daß außer über die Führungsstangen 64 auch durch die Führung im Gerätegehäuse selbst eine exakte V ertikalbewegung erreicht wird. Durch einen Ölabstreifring 73soll das rücklaufende öl abgefangen werden, das in einem Ülsumpf 75 gesammelt wird. Fin Faltenbalg 76 verhindert das Gerätegehäuse 63 mit dem Stampferfuß 74 und schützt die Gleitflächen des Gerategehäuses 63 und des Stampferfußes 74 gegen Verschmutzungen von außen. Am Stampferfuß 74 ist ein Pufferring 77 vorgesehen, der die durch Überschreiten der maximal zulässigen Relativbewegung entstehenden Stöße zwischen dem Gerätegehäuse 63 und dem Stampferfuß 74 auffängt. An Stelle des Pufferrings sind auch mehrere, am Umfang des zylindrischen Teiles des Stampferfußes 74 vtiteilte Pufferfedern verwendbar.

Die F i g. 9 und 10 zeigen einen Vertikalschnitt bzw.

SS Horizontalschnitt einer weiteren Konstruktion nach dem in Fig. 2 und Fig. 6 dargestellten System mit getrennten Stütz- und Kopplungsfedern. In nach innen vorspringenden Gehäuseteilen 81 des Gerätegehäuses 80 liegen Gleitbuchsen 82. Die Kolbenscheibe 84 ist mit Gleitbuchsen 85 ausgestattet, und im Stampferfuß 86 sind Führungsstangen 87 und 88 fest verankert. Die Führungsstangen 87 gleiten in den Gleitbuchsen 82 am Gerätegehäuse 80 und die Führungsstangen 88 in den Gleitbuchsen 85 an der KoI-benscheibe 84. Druckfedern 89 und 90 stützen das Gerätegehäuse 80 gegen den Stampferfuß 86 ab, und Druckfedern 9i, 92 steilen die kraftschiüssige Verbindune zwischen der Kolbenscheibe 84 und dem

Stampferfuß 86 her, so daß sich alle am Schwinguiigsvorgang beteiligten Bauteile vertikal gegeneinander bewegen können.

Wie aus den Fig. S und IO ersichtlich ist, sind die r ührungsstangen 64. 88s 87 in Dreiergruppen angeordnet, und zwar so, daß von den drei Führungsstangen jeder Gruppe ein gleichseitiges Dreieck gebildet wird.

Wie sich aus F i g. 9 ergibt, ermöglicht die Bauweise mit getrennten Stutz- und Kopplungsfedern eine sehr niedrige Rauhöhe mit tiefer Schwerpunktliige, da die Stütz- und Koppluiigsfcdern nicht wie bei dem (ierät gemäß Hg. 7 übereinander, sondern auf getrennten Führungsstangen nebeneinander angeordnet sind. In allen Teilen stimmt die Ausführung der Fig. ^l) mit dem (ieriit nach Fig. 7 ühcrein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

809 634/119

Claims

Patentansprüche:

1. Von Hand geführtes Vibrationsstampfgerät zum Verdichten des Baugrundes od. dgl., bestehend aus einem Gerätegehäuse mit einem Motor und einem Kurbelgetriebe, dessen Pleuelstange an einer Kolbenscheibe angelenkt ist, und aus einem Stampferfuß, der mittels Führungseinrichtungen im Gerätegehäuse schiebbar und federnd gelagert und mittels Federn mit der Kolbenscheibe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn zwischen dem Gerätegehäuse (1, 20, 40, 63, 80) und dem Stampferfuß (5, 25, 45, 74, 86) derart angeordnet sind, daß diese beiden Massen durch die Federn während der ersten Hälfte jeder Hubbewegung beschleunigt und v/ährend der anderen Hälfte jeder Hubbewegung verzögert werden.

2. Vibrationsstampfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekeenzeichnet, daß fest mit dem Stampferfuß (5, 25, 45, 74, 86) verbundene Führungsstangen (6, 29, 48, 64, 87, 88) verschiebbar in Gleitbuchsen (67,69, 85) am Gerätegehäuse (63, 80) bzw. an der Kolbenscheibe (70, 84) geführt sind.

3. Vibrationsstampfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (64, 87, 88) jeweils in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.

4. Vibrationsstampfgerät nach Anspruch 2 oder 3. gekennzeichnet durch vorgespannte, die Führungsstangen (6, 29, 48, 64, g⁷, 88) konzentrisch umgebende Druckfedern (9. 10, 11, 32, 33, 51, 52, 66, 68, 72, 89, 90).

5. Vibrationsstampfgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (6. 64) über dem Stampferfuß zuerst die Kolbenscheibe und darüber die Gleitbuchsen (7. 67) des Gerätegehäuses (1, 63) durchdringen und am oberen Ende mit Widerlagern (12, 65) versehen sind und die vorgespannten Druckfedern (9, 72) jeweils zwischen dem Stampferfuß (5, 74) und der Kolbenscheibe (4, 70) und zwischen der Kolbenscheibe (4, 70) und den Gleitbuchsen (7, 67) des Gerätegehäuses sowie zwischen diesen Gleitbuchsen (7, 67) und den Widerlagern (12, 65) angeordnet sind.

6. Vibrationsstampfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Kolbenscheibe (4) ein zylindrisches Bauteil (14) befestigt ist, in dem sich eine an dem Stampferfuß (5) befestigte, mit einem Widerlager (16) endende, weitere Führungsslange (13) befindet, und daß zwischen dem Widerlager (16) und dem Boden des Bauteils (14) eine vorgespannte, die Führungsstange (13) konzentrisch umgebende Druckfeder (15) eingebaut ist.

7. Vibrationsstampfgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daßdie Kolbcnschcibe (26, 46) in dem StampierfuB (25, 45) angeordnet und (lurch cine Fiihrungsstange (23,43). die eine obere Absehlußplatte( 24«. 44e) des Stampfer!ulks (25. 45) durchgreift, mit der Pleuelstange (22. 42) verbunden ist und daß vorgespannte Druckfedern (32. 33. 51. 52) /wischen dem Stampfet lull (25. 45) und den im (.eralegeluiusc (20, 40) gelagerten Cileitluiehsen (31. 50) und /wischen den GItMtbuchsen (31, 50) und auf den Führungsstangen (29, 49) befestigten Widerlagern (30- 49) eingebaut sind und außerdem zwischen Teilen des Stampferfußas (25, 45) über und unter der Kolbenscheibe (26, 46) eine oder mehrere Druckfedern (27, 28, 53, 54) angeordnet sind.