DE2213498A1 - Mehrteilige ruettelverdichtungsmaschine fuer den bau von autobahnen - Google Patents

Description

Ing. Domenico Domenighetti
Bellinzona (Schweiz)

. eingegangen

Mehrteilige Rüttelverdichtungsmaschine für den Bau von Autobahnen

Vom gleichen Erfinder wurde bereits experimentiert, bewiesen und unter Schutz gestellt, daß die Verwendungeiner mehrteiligen Maschine zur Bodenverdichtung,, d.h. eine Maschine, die ein verdichtendes Element, das aus einen Satz luftbereifter Räder gebildet ist, und ein Element in Form einer Rüttelwalze umfasst, die beide gleichzeitig auf den Boden einwirken, bessere Ergebnisse zeitigt, als sie bei der Verwendung von unabhängigen Maschinen, d.h. Rüttelvorrichtung und eine gummibereifte Maschine (mit ähnlichen Eigenschaften) erreicht werden. Dieses schon überraschende Ergebnis wird in aus-3ergewöhnlichem Maß erhöht, wenn die infrage stehende mehrteilige Verdichtungsmaschine eine Reihe baulicher und morphologischer Bedingungen erfüllt, die aufgrund langer und eingehender Erfahrungen festgestellt wurden.

Diese Bedingungen sind folgende:

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1) Das von der Rüttelwalze gebildete Element darf nicht in einem größeren Abstand als 4 m von dem aus dem Satz der luftbereiften Verdichtungsräder bestehenden Element arbeiten.

2) Das durch die luftbereiften Räder auf den Boden abgesetzte Gewicht muß 50$ des Gesamtgewichtes der Maschine übersteigen.

3) Die Zentrifugalkraft des Vibrators (Metalltrommel) muß 30$ des Gesamtgewichtes der Maschine übersteigen.

4) Die luftbereiften Räder müssen alle isostatisch aufgehängt sein und zwar in der Weise, daß jedes Rad mit gleicher Kraft'auf den Boden einwirkt, die dem Gesamtgewicht des gummibereiften Teiles der Maschine durch die Zahl der Räder geteilt, entspricht.

5) Das Gelenk, das die beiden Elemente, Vibrator und das Element der gummibereiften Räder, verbindet, muß sich Iw-Mittelpunkt befinden, d.h. die senkrechte Drehachse des Gelenkes muß im gleichen Abstand von den Projektionen auf dem Boden der Achsen der beiden Elemente, d.h. des Vibrators' und des gummibereiften Elementes, sein.

6) Die Metallrütteltromrael muß mindestens um einige Zentimeter langer als die Breite des gewalzten Streifens der luftbereiften Räder sein; in anderen V/orten: die

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Rütteltrommel muß auf beiden Seiten über die Querabmessung der Baubreite der gummibereiften Räder hinausragen.

7) Der Abstand von einem luftbereiften Rad zum benachbarten Rad muß geringer sein als die Breite jedes luftbereiften Rades.

8) Die Vibrationsfrequenz muß zwischen 20 und 40 Hz regulierbar sein.

9) Der Druck der Luftreifen muß mindestens zwischen 2 und 6 atü einstellbar sein, um ihn den Bodenverhältnissen anzupassen.

10) Der Durchmesser der Luftreifen kann kleiner als der Durchmesser der Rtitteltrommel sein, muß aber über 60$ des Durchmessers der Rütteltrommel betragen.

Die vorgenannten Bedingungen bilden die effektiven baulichen Merkmale der mehrteiligen Verdichtungsmaschine, die Gegenstand¹ der vorliegenden Erfindung ist und die außer den beiden zuerst genannten Bedingungen mindestens auch die drei nachfolgenden Bedingungen erfüllen muß.

Die Erfahrung hat bewiesen, daß die mit der erfindungsgemäßen mehrteiligen Rüttelverdichtungsmaschine erzielte Verdichtungswirkung nicht nur gegenüber zwei gleichwertigen getrennten Maschinen seibat bei gleichzeitigem Einsatz größer ist, sondern' auch gegenüber-mehrteiligen Ma-

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schinen, die zumindest nicht in überwiegender Weise die vorstehend aufgeführten Bedingungen erfüllen.

Der Grund für das erhaltene überraschende Ergebnis ist darauf zurückzuführen, daß die genügend starke Vibration und die bestimmte Frequenz in Bezug auf die Komzusammensetzung des zu verdichtenden Materials die innere Reibung de3 Materials selbst herabsetzt und den Körnern einen leichten Lauf ermöglicht, als ob sie in einer Schmierflüssigkeit eingetaucht seien. Im allgemeinen neigt unter diesen Verhältnissen das Eigengewicht der Körner dazu, ■ nach unten zu ziehen, um Leerstellen zu füllen und damit die Dichte der Schicht zu erhöhen. Es ist selbstverständlich, daß, wenn es gelingt, dem Eigengewicht jedes Kornes die Preßwirkung eines mit richtigem Druck aufgepumpten Luftreifens zu geben, die Verdichtungs- und endgültige Stabilisierungswirkung beschleunigt wird, da die luftbereiften Bäder auf das Material einwirken, das sich im Zustand einer Art "Schmierung" befindet, weil innere i Reibungen fast vollständig fehlen.

Dabei ist allerdings zu beachten, daß die luftbereiften Räder nicht übermäßig über das Material fahren, nicht darin versinken, eintauchen oder es seitlich ablaufen lassen dürfen.

Um das zu erreichen, hat die Erfahrung gezeigt, daß die

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Belastungsbedingungen, das Gewicht und die in der obigen Aufstellung genannten Bedingungen eingehalten werden müssen.

1. Vergleichsprobe;

Verdichtungsmaterial: eine fertig gemischte Zementschicht (grave ciment) von 20 cm liefe.

Zuerst wurden zwei Elemente eingesetzt: ein gummibereiftes selbstfahrendes Mittel mit einem Gewicht von 15-16 Tonnen, mit sieben gummibereiften Rädern Typ 1i.oo.2o, mit einer Belastung von ca. 2.200 kg'pro Rad, und ein selbstfahrendes Rüttelelement mit einem Gewicht von 10 Tonnen, das aus zwei Rütteltrommeln mit einer Breite von 1,50 m gebildet war, deren Vibrationsfrequenz zwischen 30 und 40 Hz einstellbar ist.

Die beiden getrennten Elemente wurden gleichzeitig eingesetzt, wobei versucht wurde, sie so nahe als möglich aufeinander folgen zu lassen.

Um die gewünschte Verdichtung von mehr oder gleich 95$ des geänderten "Proctors" zu erreichen, konnte eine Höchstleistung von 130 m /h erreicht werden.

Dagegen wurde für die gleiche Arbeit und bei Verwendung des gleichen Materials mit der erfindungsgemäßen mehrteiligen Maschinemit einem Gesamtgewicht von 15 Tonnen, und vier gummibereiften Rädern Typ 11.oo.2o bei einer

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Belastung von 2.3oo kg pro Rad mit einer 1,5o m breiten Rütteltrommel, deren Frequenz von 20 - 40 Hz einstellbar ist, eine Leistung von 150 m/h erreicht. Die mehrteilige erfindungsgemäße Maschine erfüllte alle oben angebenen zehn Bedingungen.

2. Vergleichsprobe;

Verdichtungsmaterial: Bituminöses Konglomerat; fertige Tiefe: 15 cm.

Zuerst wurde eine Rüttelwalze von 6 Tonnen mit einer 1,25.wbreiten Rütteltrommel und einer Vibrationsfrequenz von 35 Hz und eine Gumraiwalze mit sieben luftbereiften Rädern Typ 11.oo„2o mit einem Gesamtgewicht von 15 Tonnen verwendet.

Die am Ende des Walzens verlangte Dichte war um 5$ niedriger. Mit den beiden Maschinen war es nicht möglich, die vorbestimmte Dichte an den tiefsten Stellen der Schicht zu erzielen..

Daraufhin wurde die Anordnung der Maschine geändert und eine Gummiwalze sofort hinter dem Deckenfertiger angeordnet, sodaß diese das noch warme, plastische und mithin leicht verdichtende Material bearbeitete. Dadurch erhielt man eine größere Tiefenverdichtung, aber die Gummiwalze verursachte Verformungen und bildete Wellen, die die nachfolgende Rüttelwalze nicht in zufriedenstellen-

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der Weise beseitigen konnte. Man mußte deshalb eine dritte statische Straßenwalze mit drei Metallrädern hinzufügen, um ein annehmbares Ergebnis sowohl in Bezug auf Dichte als auch auf Ebenheit zu erhalten.

Mit dem gleichen Verdichtungsmaterial und bei gleichen Arbeitsbedingungen wurde eine mehrteilige Maschine eingesetzt, die aus einem Element mit einer (vorderen) Rütteltrommel und einem (nachfolgenden) einen Satz luftbereifter Räder umfassenden Verdichtungselement besteht^: und beide Elemente mit einem zentralen steuerbaren Gelenk miteinander verbunden sind; im übrigen wies die Maschine die gleichen -für die 1. Vergleichsprobe ange- gebenen Merkmale auf. Dieser mehrteiligen Maschine ist es allein gelungen, die Anforderungen an Dichte und Ebenheit zu erfüllen, wobei es sich auch zeigte, daß diese Maschine gegebenenfalls in der Lage ist, einen größeren Arbeitsumfang als den der drei im ersten Teil dieses Versuches angegebenen Straßenwalzen zu bewältigen.

Die beigefügte Zeichnung stellt schematisch eine erfindungsgemäße mehrteilige Maschine dar, die aus einer selbstfahrenden Rüttelwalze RV und einem statischen Verdichter CT mit vier gummibereiften Rädern besteht. Die Rüttelwalze RV und der Verdichter CT sind durch ein zentrales steuerbares Gelenk miteinander verbunden; der Ab-

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stand der 2romnielachsen von den Achsen der isostatisch aufgehängten gumraibereiften Räder beträgt ca. 3 m.

Es zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht der mehrteiligen Rüttelverdi chtungsmaschine;

Fig. 2: eine Ansicht von oben derselben Maschine; Fig. 3i eine Rückansicht in Richtung des Pfeils 10.

Das selbstfahrende statische Verdichtungselement CT umfaßt das Fahrgestell 11, das den Hotor.12 mit allem Zubehör für die Schaltungen und den Zug trägt, sowie den Satz luftbereifter, schwenkbar montierter Räder 13, die alle isostatisch auf der Achse 14 montiert sind. Der Fahrersitz ist abklappbar und besteht aus zwei Lenkrädern 15, 15' und zwei Sitzen 16, 16', die je nach Bedarf vom Fahrer verwendet werden.

Das andere Element der Maschine RV, das die Rüttelmetallwalze 19 über das steuerbare Gelenk 17 und den Kardanantrieb 18 zur Übertragung des Drehmomentes der vibrierenden Metalltrommel 19 trägt, umfaßt das Fahrgestell 20, das auf der Achse 2-1 durch schwingungsdämpfende Auf-r hängungen die genannte Rüttelmetallwalze ^abstützt.

Die strukturellen Merkmale dieser mehrteiligen Maschine, deren Kombination eine außergewöhnliche Wirkung gewährleistet, besteht darin, daß der Abstand der Achse H der

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gummibereiften Räder von der Achse 21 der Rüttelwalze nicht größer als 4 m ist (im dargestellten Beispiel betrug er sogar nur 3 m), und das auf den Boden durch den Satz gummibereifter Räder 13 abgesetzte Gewicht . mehr als 50'/o des Gesamtgewichtes der mehrteiligen Maschine beträgt, wobei die luftbereiften Räder 13 isostatisch aufgehängt sind, um den Boden mit einer Kraft zu belasten, die dem Gesamtgewicht des gummierten Abschnittes der Maschine geteilt durch die Zahl der Räder gleich ist und außerdem die Zentrifugalkraft der Hütte!metallwalze 30$ des Gesamtgewichtes der mehrteiligen Maschine übersteigt und die Breite der Metallwalze größer als die Breite des vom Satz der luftbereiften parallelen Räder 13 gewalzten Streifens ist, sodaß die Trommel auf jeder Seite einige Zentimeter überragt.

Diesen Eigenschaften sind noch andere nicht ausgesprochen wesentliche Merkmale hinzuzufügen, die jedoch ausserordentlich günstig für eine größere Wirkung der Maschine festgestellt werden konnten. Es handelt sich hierbei um die Stellung des steuerbaren Gelenkes 17, das die beiden Elemente miteinander verbindet, dessen senkrechte Drehachse 22 gleichabständig von den Projektionen auf den Boden der Achsen 14 und 21 der beiden Elemente RV und CT ist.

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Die Vibrationsfrequenz der vibrierenden Rütteltrommel 19 ist von 2o - 4o Hz einstellbar; der Abstand der nebeneinanderliegenden luftbereiften Räder ist geringer als die Breite eines luftbereiften Rades und der Durchmesser der luftbereiften Räder ist vorzugsweise größer als 60$ des Durchmessers der Rütteltrommel.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Mehrteilige Rütoelverdichtungsmaschine, die ein vibrierendes Element in JForm einer Metalltrommel und ein Verdichtungselement, das aus einem Satz luftbereifter Räder gebildet ist, umfaßt, wobei die beiden-Elemente durch, ein steuerbares Gelenk miteinander verbunden sind, durch die Kombination folgender Vorkehrungen gekennzeichnet: Der Abstand der Achse (14) der gummibereiften Räder (13) von der Achse (21) der Rütteltrommel (19) ist nicht größer als 4 m, wobei das durch den Satz gummibereifter Räder (13) auf den Boden abgesetzte Gewicht höher als 50$ des Gesamtgewichtes der mehrteiligen Maschine ist und alle isostatisch aufgehängten luftbereiften Räder (13) mit einer Kraft auf den Boden lasten, die dem Gesamtgewicht des gummierten Abschnittes der Maschine durch die Zahl ; der Räder geteilt, gleich ist, wobei die Zentrifugalkraft der Metallrütteltromme1 höher als 30$ des Gesamtgewichtes der mehrteiligen Maschine ist, und die Breite der Metalltrommel größer als die Breite des vom Satz der luftbereiften parallelen Räder (13) ist.

2. Mehrteilige Rüttelverdichtungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Achse de3 steuerbaren Gelenkes gleichabständig von der Projektion auf den Boden der beiden waagrechten Drehachsen (14, 21) der luftbereiften Räder (13) und der Rütteltrommel (19) ist.

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3. Mehrteilige Rüttelverdichtungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsfrequenz der Rütteltrommel (19) zwischen 20 und 4-0 Hz einstellbar ist.

4. Mehrteilige Rüttelverdichtungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand eines luftbereiften Rades (13) vom danebenliegenden Rad des Satzes geringer ist als die Breite jedes luftbereiften Rades.

5. Mehrteilige Rüttelverdichtungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der luftbereiften Räder (13) vorzugsweise größer als 60$ des Durchmessers der Rütteltrommel (19) ist.

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