DE2131854A1

DE2131854A1 - Ruettelwalze

Info

Publication number: DE2131854A1
Application number: DE19712131854
Authority: DE
Inventors: Boone Melvin H; Bush Brian J
Original assignee: American Hoist and Derrick Co
Current assignee: American Hoist and Derrick Co
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1971-06-26
Publication date: 1972-01-13
Also published as: CA940756A; US3616730A; SE388887B; FR2096560B1; FR2096560A1; BR7104046D0

Description

Rüttelwalze

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rüttelwalze zum Verdichten von Böden, Asphaltbelägen oder anderen verdichtungsfähigen Materialien, bestehend aus einem im Walzenkörper koaxial angeordneten Rüttelsystem mit Elementen zur Einstellung einer Unwucht während der Drehung.

Im allgemeinen wird die Rüttelbewegung derartiger Walzen durch ein oder mehrere exzentrische Gewichte hervorgerufen, die an der Antriebswelle angeordnet sind und die sich axial durch den Walzenkörper erstrecken. In einer solchen Konstruktion wird die Veränderung dynamischer Kräfte durch eine Veränderung der V/ellendrehzahl und damit der von ihr getragenen Gewichte erhalten. Die Kräfte werden \ariiert, um die Bewegungsanplitude zu verändern, d.h., die vertikale Distanz des Walzenkörpers in Bezug auf die zu bearbeitende Oberfläche und zwar ausschließlich durch die Veränderung der Drehzal. __₂_

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Demgemäß ist die Amplitude direkt an die Drehzaiil gebunden* und es ist nicht möglich, eine höhere Amplitude mit geringerer Drehzahl zu erhalten oder umgekehrt.

Es ist aber wünschenswert, daß die Bedienungsperson in- der Lage ist, die AnpLitude unabhängig von der Geschwindigkeit einstellen zu können und zwar in Rücksicht darauf, daß optimale Verdichtungsergebnisse erreicht werden, wenn der Boden bei oder nahe seiner Resonanzfrequenz durch Rüttlung verdichtet wird. Wenn eine Rüttelwalze durch ein Frequenzspektrum gefahren wird mit einer konstanten dynamischen Kraft, so wird es eine Frequenz geben, bei der der Boden wirksamer verdichtet wird als bei allen anderen Frequenzen. Mit einer dynamischen Kraft jedoch, wie sie durch feste Gewichte vorgesehen ist, sind die Amplituden und die Schwingungsfrequenz voneinander abhängig, d.h., hohe Frequenzen (Drehzahl) führen zu großen Amplituden (vertikale Bewegung) und niedere Frequenzen rufen P kleine Amplituden hervor. Demgemäß ist die gewünschte Amplitudeneinstellung bei einer gegebenen Frequenz bei Rüttel— walzen nicht möglich, die mit festen Gewichten betrieben werden.

In gewissen Situationen, wie bei der Verdichtung einer. Asphaltschicht als Straßenoberfläche,ist es wünschenswert, daß die Walzenschwingungen eine höhere Frequenz bei kleiner Amplitude haben und in anderen Situationen, beispielsweise bei der Verdichtung von relativ weichen Böden, kann es

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wünschenswert sein, eine geringe Schwingungsfrequenz, bei relativ großer Amplitude zu erreichen, Demgemäß resultiert die Erfindung aus der Aufgabenstellung, eine Rüttelwalze zu schaffen, bei der die ilachteile bekannter Rüttelwalzen behoben sind, d,h,, es soll eine Rüttelwalze geschaffen werden, bei der mit einfachen Mitteln die Frequenz und die Amplitude unabhängig voneinander einregulierbar sind,

Diese Aufgabe ist mit einer Rüttelwalze der eingangs genannten Art gelpst, die nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Rüttelsystcni aus zwei in Distanz zu seiner Drehachse angeordneten und für eine Flüssigkeitsaufnahme ausgebildeten Kammern besteht, die durch eine Überströmleitung verbunden sind, wobei die Kammern mit einer Regeleinrichtung zur Re-* gelung der zwischen den Kammern auszutauschenden PlüSEigkeitsmengen in Verbindung stehen,

v'orzugsweise sind die Kammern auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse des Rüttelsystems angeordnet, wobei vorzugsweise die Anordnung so getroffen ist, daß das Rüttelsystem im Gleichgewicht gehalten ist, wenn eine der Kammern im wesent-. liehen mit Flüssigkeit gefüllt und die andere leer ist.

Vorzugsweise werden die Kammern ferner aus einem Paar ge-

schlossener Rohre gebildet, die auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse angeordnet sind und deren Achsen parallel zur Drehachse verlaufen.

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Die vorzugsweise gasdruclcgeregelte Regeleinrichtung besteht aus einer Druckgasquelle und aus Leitungen, die zu den Kammern führen und aus einem Ventil in diesen Leitungen für die wahl-

weise Zuführung des Druckgases zu' der einen oder anderen Kammer.

Vorzugsweise besteht die Überströmleitung zwischen diesen Kammern aus einem Rohr, das sich quer zwischen den Kammern erstreckt und dessen offene Enden in Bereichen der Kammern angeordnet sind, die sich am weitesten entfernt von der •Drehachse des Rüttelsystems befinden.

Die erfindungsgemäße Rüttelwalze wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dieser Darstellung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Rüttelwalze mit dem schematisch angedeuteten Antriebsteil und der Regeleinrichtung ;

Fig. 2 einen Teillängsschnitt längs Linie II-II gemäß Fig. bei ausbalanciertem Rüttelsystem;

Fig. 3 einen Längsschnitt ähnlich dem gemäß Fig. 2, aber bei nicht ausbalanciertem Rüttelsystem und

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich dem der Fig. 2 und 3 bei einem völlig aus der Balance befindlichen Rüttelsystem.

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Die selbstangetriebene oder von einer Zugmaschine gezogene Rüttelwalze hat Seitenführungen 10, die in Lagern 14 die Wellenstümpfe 11 und 12 drehbar aufnehmen. Die Wellenstümpfe

11 und 12 sind koaxial an jedem Ende des sich längs in der Walze erstreckenden Rüttelsystems 15 angebracht.

Der Walzenkörper 16 hat scheibenförmige Seitenwandungen 17, die über Lager 18 drehbar mit Teilen der Wellenstümpfe 11 bzw.

12 in Verbindung stehen. Über den Scheiben 17 sitzt der zylindrische Walzenmantel 19, mit dem die Walze über die Oberfläche E gerollt wird.

Der Walzenkörper 16 ist also drehbar an den Stümpfen 11 und 12 gelagert, und das Rüttelsystem 15 mit seifen Stümpfen 11 und 12 ist unabhängig in den Lagern 14 vom Walzenkörper 16, aber um die gleiche Achse drehbar. Der Walzenkörper 16 wird durch Rollreibung mit der Bodenfläche G gedreht. Das Rüttelsystem 15 wird durch einen Flüssigkeitsmotor 20 angetrieben, der in Antriebsverbindung mit dem Wellenstumpf 11 steht.

Das Rüttelsystem 15 besteht aus zwei aus Rohren gebildeten Kammern 26, 27 die parallel zur Drehachse, aber auf entgegengesetzten Seiten angeordnet sind. Die Rohre sind an Endscheiben 24 und 25 befestigt, bzw. auf den inneren Enden der Wellenstümpfe 11 und 12. Die Endscheiben schließen die Enden der Kammern 26 und 27 ab und bilden mit den Rohren 21, 22 die flüssigkeitsdichten Kammern 26, 27. Die inneren Durch-

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messer der Rohre 21 und 22 sind gleich und die Achsen der Rohre sind gleichweit von der Drehachse des ganzen Rüttelsystems 15 entfernt. ■

Die Wanddicke und deinentsprechend der äußere Durchmesser des Rohres 21 ist geringfügig größer als der des Rohres 22. Die Differenz in der Wandstärke ist derart bemessen, daß das Rohr 21 mit seiner leeren Kammer 26 im Gewicht gleich ist dem Rohr 22 mit gefüllter Kammer 27 mit einer entsprechend ausgewählten Flüssigkeit L, wie öl oder Wasser, wie in Fig. 1 gezeigt. Unter diesen Bedingungen befinden sich die Rohre 21 und 22 während der Drehung des Rüttelsystems im Gleichgewicht.

Eine Überströmleitung 28 erstreckt sich quer zwischen den Kammern 26, 27 etwa in der Längsmitte der Rohre und. bildet mit diesen Rohren eine Einheit. Diese als Rohr ausgebildete Überströmleitung erstreckt sich durch die benachbarten Wandungen der Rohre 21, 22 und quer durch die Kammern 26, 27 und endet kurz unterhalb der Außenwandungen der Rohre. Dieses Rohr bildet demgemäß eine offene Passage zwischen den Kammern 26 und 27.

Der Wellenstumpf 12 ist mit einem Kanal 30 ersehen, der sich axial durch den Welleiifcumpf erstreckt und der durch einen Stopfen 31 mit einer Ausnehmung 32 verschlossen ist. Ferner erstreckt sich ein Kanal 3.4 durch den V/ellenstumpf 12

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und die Endplatte 25 und verbindet die Ausnehmung 32 mit der Kammer 27. Ein zweiter Kanal 35 erstreckt sich ebenfalls durch den Uellenstumpf 12 und die Endplatte 25 und verbindet den Kanal 30 mit der Kammer 26. Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß beide Kanäle 34 und 35 mit den Kammern 27 und 26 an den innersten Bereichen der Rohre bzw. der Kammern in Verbindung stehen. Ein Luftdrucksystern, das nur schematisch angedeutet ist, ist mit 40 in Fig. 1 bezeichnet. Es besteht aus einer Gasdruckwelle 41 die von einer Pumpe 42 betätigt wird. Ein kurzes Rohrstück 44 ist mit Gewinde in das äußere Ende des V/elleiistumpfes eingeschraubt and das andere Ende ist mit einer drehbaren Kupplung 45 verbunden. Eine zweite Kupplung 46 steht mit der Kupplung 45 in Verbindung und das Innere der Kupplungen komuniziert mit dem Kanal 30. Eine dritte Kupplung 47 ist auf der zweiten Kupplung 46 montiert und stellt mit einem Rohr 48 in Verbindung, das die Kupplungen 45, 45, das Rohrstück 44 und den Kanal 30 durchgreift und sich in die Ausnehmung 32 erstreckt. Eine Ringdichtung 42 trägt das innere Ende des Rohres 48 und bewirkt einen luftdichten Abschluß x"und um das Rohr zwischen dem Kanal 30 und der Ausnehmung 32.

Ein Vierwegeventil 50 ist am Bedienungsstand beispielsweise · des Eugfahrzeuges angeordnet. Eine Luftleitung 51 verbindet die 3asdrackquelle 41 mit der Einlaßseite des Ventils. Ein Auslaßanschluß 52 ist mit einer Leitung 54 zur Kupplung verbunden. Der Anschluß 45 ist mit der Leitung 58 und damit

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mit der Kupplung 46 verbunden. Außerdem hat das Ventil eine Entlüftungsöffnung 57. Das Ventil kann wahlweise durch einen geeigneten Hebel betätigt werden, um die Leitung 51 mit der Leitung 54 zu verbinden und gleichzeitig die Leitung 58 auf die Auslaßöffnung 57 zu schalten oder alternativ die Leitung 51 mit der Leitung 58 zu verbinden und die Leitung 54 mit dem Auslaß 57. Das Ventil kann auch in eine Zwischenstellung gestellt werden, so daß alle Auslässe und Verbindungen blockiert sind.

Wenn-gewünscht wird, den Walzenkörper 16 nicht zu rütteln, so wird das Rüttelsystem 15 bei geschlossenem Ventil 50 in seiner ITeutralstellung gehalten. Um die Ruttelverdichtung zu beginnen, wird der Flüssigkeitsmotor 20 eingeschaltet, um das ganze Rüttelsystem 15 einschließlich der Wellenstümpfe 11 Lind 12 und des Rohrstückes 44 in Drehung zu versetzen. Wenn sich die ganze Flüssigkeit L in der Kammer 27,wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, befindet, sind die Rohre 21 und im Gleichgewicht zueinander,und das Rüttelsystem 15 bewirkt keine Schwingungen am Walzenkörper 16.

Um Rüttelkräfte mit einer kleinen Amplitude einzustellen, betätigt die Bedienungsperson das Ventil 50 um Luft unter Druck aus dem Vorratsbehälter 41 durch die Leitungen 51 und 54, die Kupplung 57, das Rohr 48, die Ausnehmung 32 und den Kanal 34 in die Kammer 27 zu leiten. Zur gleichen Zeit wird die Kammer 26 über die Leimigen 35 und 30, die Kupplungen 56, die Leitung 48 und die Anschlüsse 56 und den Auslaß 57 _^_

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des Ventiles 50 mit der Atmosphäre verbunden. Demgemäß drückt die in die Kammer 27 eintretende Preßluft die Flüssigkeit durch die Überströmleitung 23 in die Kammer 26 und bringt demgemäß die Rohre 21 und 22 aus der Balance und versetzt damit das Ritt tel sys tem 15 und den drehbar damit verbundenen Walzenkörper während der Drehung in Schwingungen. Der Unterschied im Gewicht zwischen den Rohren 21 und 22 ■wird um das zweifache des Gewichtes der übertragenen Flüssigkeit vergrößert, weil das Rohr 22 im Gewicht um das gleiche Maß abnimmt wie das Rohr 22 im Gewicht anwächst. Für beispielsweise jedes Pfund ausgetauschter Flüssigkeit beträgt die Differenz zv/ei Pfund.

In Figur 3 ist der Zustand dargestellt, bei dem ein relativ kleiner Betrag von Flüssigkeit L in die Kammer 26 gegeben worden ist. Dies verursacht eine ziemlich kleine Schwingungsamplitude des Walzenkörpers gegen die Oberfläche ;, wie sie gegen die s trichpiuil: tier ten Linien mit Pfeilen A angedeutet I ist.

Fig. 4 zeigt eine Stellung, bei der eine relativ große i-'llissigkeitsmenge in die Kammer 26 gegeben worden ist. Dies führt zur Erzeugung cLner relativ großen Schwingungsamplitude gegenüber der oberfläche, wie sie mit Pfeilen ü-B angedeutet in t,

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Sofern der Flüssigkeitsaustausch während der Drehung des Rüttelsystems 15 erfolgt, befindet sich die Flüssigkeit in den Rohren 21 and 22, bedingt durch die Zentrifugalkraft, in den äußeren Bereichen der Kammern 26 und 27, während die inneren Bereiche der Rohre als Lufttaschen dienen. Die Erstreckung der Überströmleitung 28 bis dicht iii die Nähe der äußeren Wand der Rohre 21, 22 führt zu einer Überleitung der Flüssigkeit direkt gegen die äußere Wand des aufnehmenden Rohres, Dies verhindert, daß die Flüssigkeit in die öffnungen der Kanäle 34 und 35 eintreten kann.

Die iiüttelamplitude kann demgemäß von υ (hierbei befindet sich die Flüssigkeit in der Kammer 27) bis auf ein i-i aximum eingestellt werden, bei dem sich die ganze oder nahezu die ganze Flüssigkeit in der Kammer 26 befindet.

Wenn die Bedienungsperson die Amplitude zu verkleinern oder den Verdichtungsvorgang zu beenden wünscht, stellt jie das Ventil 50 derart ein, daß die Leitung 51 mit der Leitung 5o verbunden wird. Dadurch wird die Kammer 2.6 mit Luft unter Druck gesetzt und die Flüssigkeit fließt durch das Rohr 2b in die Kammer 27 zurück, aus der die Luft über den Kanal 34 und die Leitung 48, 54 zum Auslaß 57 des Ventils gelangt. Wenn das gewünschte GLeichgewicht der Flüssigkeit in den Kammern 26 und 27 erreicht ist, wira das Ventil in ouir; neutrale oder geschlossene Stellung in iie::aj iif Ss..-i:ie bei:: :, \y.u :H1 aüwa· fη ij>'-! r, te L11,

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- i G i) Ö ß 3 / I I 7 ^;. BAD

Vom i-iotor 20 v/ird die Drehgeschwindigkeit des Rüttelsystems 1.5 und demgemäß die Frequenz der Schwingungen geregelt, während über das Ventil jO die Amplitude der Schwingungen jeregelt wird, wobei beide Regelmöglichkeiten voneinander unabhängig sind und wobei sowohl die Amplitude von 0 bis zu einem Kaximum und ebenso die Frequenz von 0 bis zu einem i.aximuja geregelt werden kann. Die Amplitude kann dabei sehr schnell verändert werden, da das eingestellte Ungleichgewicht dein doppelten Gewicht der übergeleiteten Flüssigkeit entspricht. Ein zusätzlicher Flüssigkeitsbehälter ist dabei nicht erforderlich, öl oder andere Flüssigkeiten können im vorliegenden Fall benutzt werden. Kit großen Variationsmöglichkeiten sowohl für die Frequenz als auch die Amplitude kann also die zu verdichtende Fläche bei oder im Bereich ihrer Resonanzfrequenz verdichtet bzw. gerüttelt werden.

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Claims

Patentansprüche:

l) Rüttelwalze zum Verdichten von Böden, Asphaltbelägen oder anderen verdichtungsfähigen Materialien, bestehend aus einem im Walzenkörper koaxial angeordneten Rüttelsystem mit Elementen zur Einstellung einer Unwucht während der Drehung, dadurch gekennzeichnet, daß das Rüttelsystem (15) aus zwei in Distanz zu seiner Drehachse angeordneten und für eine Flüssiglceitsaufnähme ausgebildeten Kammern (26, 27) besteht, die durch eine Überströmleitung (28) verbunden sind, wobei die Kammern (26, 27) mit einer Regeleinrichtung (40) zur Regelung der zwischen den Kammern auszutauschenden Flüssigkeitsmengen in Verbindung stehen.
2. Rüttelwalze nach A 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (26, 27) auf entgegengesetzten Seiten der Drehachse des Rüttelsystems (15)

™ angeordnet sind.
3. Rüttelwalze nach A 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichgewicht des Rüttelsystems (15) bei im wesentlich gefüllter Kammer (27) und lasrer

■ Kammer (26) gegeben ist.
4. Rüttelwalze nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß die Kammern (26, 27) als geschlossene Rohre (21, 22) ausgebildet

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sind, die auf entgegengesetzten Seiten und parallel zur Drehachse des Rättelsystems (15) angeordnet sind.
5. Rüttelwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen da?die Kammern (26, 27) bildenden Rohre mit gleicher Distanz zur Drehachse angeordnet sind.
6. Rüttelwalze nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r ch gekenn ζ e ichne t, daß die Regeleinrichtung (40) als Gasdruckregeleinrichtung ausgebildet ist.
7. Rüttelwalze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (40) als Gasdruckerzeuger (41) ausgebildet ist, von dem Leitungen über ein Ventil (50) zu den Kammern (26, 27) geführt sind.
8. Rüttelwalze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen in Bereichen in die Kammern (26, 27) münden, die der Drehachse des Rüttelsystems (15) am nächsten liegen.
9. Rüttelwalze nach jedem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r ch geke η nze ichne t, daß die Überströmleitung (28) aus einem Rohr gebildet ist, das quer zu den Kammern verlaufend derart angeordnet ist, daß sich

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die offenen Enden des Rohres in Bereichen der Kammern (26, 27) befinden, die zur Drehachse des Eüttelsystems (15) am entferntesten liegen.

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