DE2821755A1

DE2821755A1 - Vibrationsverdichtungswalze

Info

Publication number: DE2821755A1
Application number: DE19782821755
Authority: DE
Inventors: Houston Lee Loveless
Original assignee: Koehring Co
Current assignee: Koehring Co
Priority date: 1977-05-19
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1978-11-30
Also published as: JPS53145303A; IT7823119A0; SE7805668L; IT1094615B; US4105356A; FR2391320A1

Description

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DK. K. V. PKCIIMANN SCHWEIGERSTHASSE

DR. ING. D. BEHRENS «μ,οη (089) 662081

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Anmelder: Koehring Company

200 Executive Drive,

Brookfield, Wisconsin 53005, USA

Titel: VibrationsVerdichtungswalze

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DB. INO. F. WUKSTIIOFF I)Ii. E. ν. PKCII MANN

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PATENTANWÄLTE

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Walzen, die einen mit variabler Amplitude arbeitenden Vibrator aufweisen und zum Verdichten von lockerem Material dienen.

Bis jetzt werden solche Walzen mit Vibratoren versehen, zu denen eine Welle gehört, die eine verstellbare exzentrische Masse aufweist. Bei den meisten bekannten Walzen dieser Art kann die verstellbare exzentrische Masse jeweils in eine von zwei oder mehr verschiedenen radialen Stellungen gebracht werden. Gewöhnlich ist ein solches Verstellen zwischen den verschiedenen Stellungen nur möglich, wenn sich die Walze und der Vibrator im Stillstand befinden.

Solche Vibrationswalzen bekannter Art sind von nur begrenzter Brauchbarkeit. Wenn z.B. für die exzentrische Masse mehrere vorbestimmte Stellungen vorgesehen sind, ist es nicht möglich, die exzentrische Masse in zwischen diesen Stellungen liegende Stellungen zu bringen. Jedoch kann die Wahl einer solchen Zwischenstellung erwünscht sein, wenn sich bei einer bestimmten Stellung eine zu große Schwingungsamplitude ergibt, und wenn die Schwingungsamplitude bei der nächstbenachbarten Stellung zu klein ist. Solche Probleme können auftreten, wenn

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eine Vibrationswalze benutzt wird, um auf der Erdoberfläche angeordnete Materialien zu verdichten, die sich bezüglich ihrer Struktur unterscheiden oder an verschiedenen Arbeitsstellen die gleiche Struktur aufweisen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vibrationswalzen besteht darin, daß es unmöglich ist, die exzentrische Masse aus einer ihrer bestimmten Stellungen in eine andere bestimmte Stellung zu bringen, während sich die die exzentrische Masse tragende Welle dreht. Zwar ist in der US-PS 3 814 532 eine Vibrationswalze beschrieben, bei der ein Verstellen der exzentrischen Masse in nur einer Richtung aus einer Stellung für Schwingungen von maximaler Amplitude in eine Stellung für Schwingungen mit einer kleinsten Amplitude möglich ist, doch kann grundsätzlich jeweils nur eine von zwei bestimmten Stellungen gewählt werden, und es ist keine Einrichtung vorhanden, die es ermöglicht, erforderlichenfalls die Richtung der Amplitudenverstellung umzukehren.

Beim Verdichten von Material ist es oft erforderlich, die Walze von einer schon behandelten und verdichteten Fläche, bei der die Walze Schwingungen von kleiner Amplitude ausführte, auf eine angrenzende Fläche zu überführen, bei welcher das Material noch nicht verdichtet worden ist, und bei der eine große Schwingungsamplitude benötigt wird. Daher ist es erwünscht, daß man in der Lage ist, die Schwingungsamplitude während des Betriebs der Walze zu verstellen, ohne daß die Walze hierzu außer Betrieb gesetzt zu werden braucht. Bei den bis jetzt bekannten Vibrationswalzen ist jedoch eine solche Verstellbarkeit nicht gegeben.

Bei dem einen bekannt gewordenen Versuch, das Verstellen der Schwingungsamplitude zu ermöglichen, ist eine Steuer- bzw. Regelstange vorhanden, die es ermöglicht, einen durch die Welle unterstützten drehbaren Kolben hin- und herzubewegen. Wie in

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der US-PS 3 059 483 beschrieben, bewirkt eine Bewegung des Kolbens längs der Achse der Welle, daß auf hydraulischem Wege die Stellung der exzentrischen Masse verändert wird, die durch eine Feder vorgespannt ist. Jedoch ist die Brauchbarkeit dieser Konstruktion nur begrenzt, denn die Welle muß mit einer Frequenz gedreht werden, die hinreichend niedrig ist, damit die Fliehkraft des Kolbens nicht die Reibungskraft überschreitet, mittels welcher die Steuerstange und der verstellbare Kolben in die gewünschte Stellung gebracht werden.

Bei anderen Versuchen, die exzentrische Masse verstellbar zu machen, ist es erforderlich, eine oder mehrere zusätzliche hydraulische Pumpen oder Motoren vorzusehen, so daß sich eine kompliziertere Konstruktion der Walze ergibt und sich die Herstellungskosten erhöhen.

Ein weiterer Nachteil, der sämtlichen bis jetzt bekannten Vibrationswalzen anhaftet, besteht darin, daß es unmöglich ist, die Amplitude der zur Verdichtung dienenden Schwingungen während des Betriebs der Walze in verschiedenen Zeitpunkten genau zu reproduzieren. Wenn z.B. ein Teil einer Fläche unter Anwendung einer Schwingungsamplitude zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Wert fertig verdichtet worden ist, und wenn die Schwingungsamplitude auf einen anderen Wert eingestellt wird, damit mit der Grobverdichtung eines neuen Teils der Fläche begonnen werden kann, ist es sehr erwünscht, daß man in der Lage ist, auch die Fertigverdichtung der neuen Fläche durchzuführen. Daher ist es bei einer Vibrationswalze mit verstellbarer Schwingungsamplitude, bei der verschiedene Stellungen gewählt werden können, sehr erwünscht, Einrichtungen zur Verfügung zu haben, die es ermöglichen, während des Betriebs der Walze in verschiedenen Zeitpunkten jeweils genau die gleiche Schwingungsamplitude einzustellen.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß es nach

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wie vor erwünscht ist, eine Vibrationswalze zu schaffen, bei der sich die Schwingungsamplitude stufenlos verändern läßt, und bei der es möglich ist, in verschiedenen Zeitpunkten jeweils genau die gleiche gewählte Scliwingungsamplitude einzustellen.

Durch die Erfindung ist eine Vibrationswalze geschaffen worden, bei der die vorstehend genannten Probleme vermieden sind, und bei der vorzugsweise eine mit stufenlos veränderbarer Amplitude arbeitende exzentrische Masse vorhanden ist, deren Schwingungsamplitude während des Betriebs nach Bedarf vergrößert bzw. verkleinert werden kann, wobei es in jedem gewünschten Zeitpunkt möglich ist, eine bestimmte Schwingungsamplitude erneut einzustellen. Zu einer solchen Walze gehört vorzugsweise eine Zylinderanordnung, deren Achse quer zur Achse einer Vibratorwelle verläuft. In der Zylinderanordnung ist eine exzentrische Masse gleitend geführt und durch ein hydraulisches Druckmittel in Richtung auf die Achse der Welle vorgespannt. Bei dieser Konstruktion kommt man bei der exzentrischen Masse und dem Zylinder mit der kleinsten möglichen Anzahl von Dichtungen aus, so daß sich die Herstellungskosten verringern.

Ferner gehört zu der Walze eine Motoranordnung zum hydraulischen Verstellen der exzentrischen Masse gegenüber der Drehachse der Welle. Die Motoranordnung wird vorzugsweise mit einem hydraulischen Druckmittel gespeist, das einer Pumpe entnommen wird, welche hydraulische Energie für die übrigen Teile der Walze liefert, so daß keine zusätzlichen hydraulischen Einrichtungen benötigt werden.

Die Motoranordnung wird mit dem der hydraulischen Anlage der Walze entnommenen hydraulischen Druckmittel gespeist, und daher ist es mit ihrer Hilfe möglich, die exzentrische Masse gegenüber der Zylinderanordnung zu verstellen, während der

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Zylinder und die exzentrische Masse umlaufen. Wegen der Kraftbetätigung der Motoranordnung ist es möglich, die Schwingungsamplitude sowohl zu vergrößern als auch zu verkleinern. Die Zylinderanordnung, welche die exzentrische Masse enthält, ist mit einem mechanischen Anschlag versehen, der verhindert, daß die exzentrische Masse eine solche Lage einnimmt, daß ihr Schwerpunkt in irgendeinem Zeitpunkt mit der Drehachse zusammenfällt.

Die Motoranordnung ist vorzugsweise mit einem Kolben versehen, der in einem hydraulischen Zylinder mit zwei Kammern arbeitet. Die eine Kammer steht in Verbindung mit einer Steuerkammer, die zwischen der exzentrischen Masse und dem hydraulischen Zylinder angeordnet ist, während die zweite Kammer an die hydraulische Anlage der Walze angeschlossen ist. Die Verbindung zwischen der zweiten Kammer und einer Druckmittelquelle sowie einem Behälter der hydraulischen Anlage der Walze wird durch ein Rückschlagventil gesteuert, das durch eine Vorsteuereinrichtung betätigt wird.

Wenn die Walze relativ breit ist, können auf der Vibratorwelle zwei durch einen axialen Abstand getrennte Zylinder angeordnet sein. Hierdurch läßt sich die Durchbiegung der Vibratorwelle erheblich verringern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Vibrationswalze ;

Fig. 2 einen Axialschnitt des Vibrators der Walze nach Fig. 1 in Verbindung mit einer Darstellung der zugehörigen Steuereinrichtung; und

Fig. 3 einen Axialschnitt eines Vibrators mit zwei exzentrischen Massen.

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Zu einer typischen Vibrationswalze 20 der in Fig. 1 dargestellten Art gehören eine oder mehrere allgemein zylindrische Walzen 22, von denen sich jede um eine waagerechte Achse (Fig. 2) dreht, während sich die Walze in Betrieb befindet, um ein Material zu verdichten. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen in eine der Walzen 22 eingebauten Rüttler oder Vibrator. Wenn die Walze 20 zwei oder mehr Walzen aufweist, kann man jede Walze oder mindestens eine Walze, jedoch weniger als sämtliche Walzen mit einem erfindungsgemäßen Vibrator versehen.

Zu dem Vibrator 26 gehört gemäß Fig. 2 eine Welle 28, die gleichachsig mit der waagerechten Drehachse 24 der Walze angeordnet ist. An jedem Ende der Welle 28 kann ein Lager bzw. 32 bekannter Art vorhanden sein, um die Welle gegenüber den auf bekannte Weise ausgebildeten Unterstützungen 34 und 36 für die Walze 22 drehbar zu lagern.

Zu der Welle 28 gehört eine hydraulische Zylinderanordnung 38, deren Achse im rechten Winkel zu der Drehachse 24 verläuft. Gemäß Fig. 2 kann die Zylinderanordnung 38 mit der Welle 28 zusammenhängend ausgebildet sein und eine allgemein zylindrische Innenfläche 40 von kreisrundem Querschnitt aufweisen. Die Zylinderfläche 40 erstreckt sich allgemein im rechten Winkel zu der Achse 24, und ihre Achse 41 schneidet die Achse der Welle 28. Die Zylinderanordnung 38 ist am einen Ende offen, so daß sie dem Druck der Atmosphäre ausgesetzt ist, und sie ist an einem Ende mit Anschlägen 42 versehen.

In der Zylinderanordnung 38 ist eine zylindrische exzentrische Masse 44 von kreisrundem Querschnitt bzw. ein Kolben gleitend geführt, der zusammen mit der Zylinderanordnung eine Steuerkammer 46 abgrenzt. Bei der kreisrunden zylindrischen Form der genannten Teile ist die Gefahr eines Verklemmens der exzentrischen Masse 44 gegenüber der Zylinderanordnung 38 auf

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ein Minimum verringert. Die zylindrische Umfangsfläche 45 der exzentrischen Masse 44 ist mit einer oder mehreren Dichtungen 48 bekannter Art versehen, die sich in der Umfangsrichtung erstrecken und eine hydraulische Abdichtung der Steuerkammer 46 gegenüber der Atmosphäre dadurch bewirken, daß sie das Hindurchdringen des hydraulischen Druckmittels zwischen der Umfangs fläche/und der Zylinderwand 40 im wesentlichen verhindern.

Die Anschläge 42 bewirken, daß der Schwerpunkt 50 der exzentrischen Masse 44 stets eine exzentrische Lage zu der Drehachse 24 der Welle 28 einnimmt. Gemäß Fig. 2 arbeiten die Anschläge 42 mit der Stirnfläche 52 der exzentrischen Masse 44 so zusammen, daß der Schwerpunkt 50 stets auf einer radialen Linie liegt, die sich gegenüber der Achse 24 nach außen erstreckt und durch die Steuerkammer 46 verläuft. Daher bewirkt eine Fliehkraft, die auf die exzentrische Masse 44 wirkt, daß die exzentrische Masse stets radial nach außen gedrängt wird und bestrebt ist, sich in Richtung auf die Steuerkammer 46 zu bewegen. Außerdem kann die exzentrische Masse 44 keine Fliehkraft erzeugen, der nicht durch die Flüssigkeit in der Steuerkammer 46 entgegengewirkt wird. Die Anschläge 42 bestimmen außerdem diejenige Stellung der exzentrischen Masse 44, bei der diese ihre geringste Exzentrizität hat.

Ein Ende der Welle 28 ragt über das zweite Lager 32 hinaus und trägt ein mit ihr drehfest verbundenes Zahnrad 54. Mit dem antreibbaren Zahnrad 54 kämmt ein Antriebszahnrad 56, das seinerseits durch einen Hydraulikmotor 58 bekannter Art angetrieben werden kann, welcher an einem Teil des nicht dargestellten Fahrgestells der Walze auf beliebige Weise befestigt sein kann.

Gemäß Fig. 2 weist das rechte Ende der Welle 28 einen sich

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längs der Drehachse 24 erstreckenden Kanal 60 auf, der innerhalb der Welle zu einem Punkt nahe der Zylinderfläche 40 der Zylinderanordnung 38 führt und in einen radialen Kanal 62 übergeht, welcher in Verbindung mit dem radial am weitesten außen liegenden Teil der Steuerkammer 46 steht. Die Kanäle 60 und 62 stellen zusammen mit einer L-förmigen Rohrleitung 64 eine Strömungsverbindung zwischen dem rechten Ende der Welle 28 und der Steuerkammer 26 her, so daß das hydraulische Druckmittel in die Steuerkammer eintreten bzw. aus ihr entweichen kann.

Das rechte Ende der Welle 28 ist gemäß Fig. 2 mit einem Schwenkanschluß 66 bekannter Art versehen, der eine Strömungsverbindung zwischen dem Kanal 60 und einer Rohrleitung 68 derart herstellt, daß sich die Welle 28 gegenüber dem Schwenkanschluß drehen läßt, Die Rohrleitung 68 erstreckt sich von dem Schwenkanschluß 66 aus zu einer Konsole am Bedienungsplatz der Vibrationswalze. An dieser Konsole ist die Rohrleitung 68 an einen Motor 70 angeschlossen, zu dem z.B. ein Kolben 74 gehören kann, der in einem Stellungsanzeigezylinder 72 hin- und herbewegbar und mit einer aus einem Ende des Zylinders herausragenden Kolbenstange 76 verbunden ist.

Der Zylinder 72 und der Kolben 74 begrenzen eine allgemein zylindrische erste Kammer 78 mit variablem Volumen, während der Zylinder 72, der Kolben 74 und die Kolbenstange 76 eine allgemein ringförmige zweite Kammer 80 von variablem Volumen abgrenzen, die von der ersten Kammer 78 durch den Kolben 74 getrennt ist. Die erste Kammer 78, die Rohrleitung 68, die Kanäle 60, 62, die L-förmige Rohrleitung 64 und die Steuerkammer 46 bilden einen geschlossenen Druckmittelkreis, in dem sich ein im wesentlichen nicht zusammendrückbares hydraulisches Medium befindet. Wird der Lagebestimmungskolben 74 bewegt, wird eine Bewegung des hydraulischen Mediums zwischen der ersten Kammer 78 undder Steuerkammer 46 herbeigeführt;

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wird die erste Kammer 78 verkleinert, wird der Rauminhalt der Steuerkammer 46 um den gleichen Betrag vergrößert; entsprechend führt eine Vergrößerung der ersten Kammer 78 zu einer Verringerung des Rauminhalts der Steuerkammer 46 um den gleichen Betrag. Wenn der Rauminhalt der Steuerkammer 46 durch eine Bewegung der exzentrischen Masse 44 verändert wird, bewirkt die Stellung des Kolbens 74 eine Regelung der Bewegung der exzentrischen Masse.

Soll der Kolben 74 gemäß Fig. 2 nach links bewegt werden, wird der Ringkammer 80 ein hydraulisches Druckmittel zugeführt, um die erste Kammer 78 zu verkleinern. Um den Kolben 74 nach rechts zu bewegen, muß das Gewicht der exzentrischen Masse 44 Flüssigkeit veranlassen, aus der Steuerkammer 46 in die erste Kammer 78 überzuströmen, so daß sich die erste Kammer vergrößert. Die Flüssigkeit in der Ringkammer 80 der Motoranordnung 70 wird in dieser Kammer durch ein mittels einer Vorsteuereinrichtung betätigbares Rückschlagventil 90 eingeschlossen, wodurch eine Bewegung der exzentrischen Masse 44 radial nach außen von der Drehachse 24 weg während des Betriebs der Walze verhindert wird.

Da das Volumen der Hydraulikflüssigkeit in der Steuerkammer 46, der ersten Kammer 78 und den diese Kammern verbindenden Kanälen und Leitungen konstant ist, kann eine Veränderung des Rauminhalts der ersten Kammer 78 und der Steuerkammer 46 nur durch eine geradlinige Verlagerung des Lagebestimmungskolbens 74 und der exzentrischen Masse 44 herbeigeführt werden. Somit ist die jeweilige Stellung des Kolbens 74 proportional zur jeweiligen Stellung der exzentrischen Masse 44.

Natürlich muß der maximale Rauminhalt der ersten Kammer 78 mindestens ebenso groß sein wie der maximale Rauminhalt der Steuerkammer 46, welch letzterer dann gegeben ist, wenn sich die exzentrische Masse 44 an den Anschlägen 42 abstützt. Diese

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volumetrische Beziehung ist erforderlich, um eine Bewegung der exzentrischen Masse zwischen ihrer innersten radialen Stellung und ihrer äußersten radialen Stellung zu ermöglichen.

Damit die Stellung der exzentrischen Masse 44 gegenüber ihrer Stellung für die maximale bzw. die minimale Amplitude angezeigt werden kann, ist die Motoranordnung 70 mit einer Anzeigeeinrichtung 82 versehen, die einen Zeiger 84 aufweisen kann, welcher sich gegenüber der Kolbenstange 76 seitlich nach außen erstreckt und mit einer geradlinigen Skala 86 zusammenarbeitet, welche auf der Walze am Bedienungsplatz angeordnet und mit Teilstrichen versehen sein kann. Wenn es erforderlich ist, die exzentrische Masse 44 erneut in eine bestimmte Stellung zu bringen, bei der sich eine bestimmte Schwingungsamplitude ergibt, braucht man den Kolben 74 nur zu verstellen, bis der Zeiger 84 dem entsprechenden Teilstrich der Skala 86 gegenübersteht. Somit ist es während des Betriebs der Walze in jedem beliebigen Zeitpunkt möglich, eine bestimmte Schwingungsamplitude zu reproduzieren.

Die durch den Vibrator ausgeübte Kraft ist bekanntlich eine Funktion der Masse des exzentrischen Körpers 44 und des Quadrats der Winkelgeschwindigkeit der Welle 28. Wird die Drehzahl des hydraulischen Motors 58 verändert wird wegen des Vorhandenseins der beschriebenen Kraftübertragungseinrichtung auch die Winkelgeschwindigkeit der Welle 28 entsprechend verändert. Somit stehen gemäß der Erfindung zwei Möglichkeiten zur Verfügung, die Schwingungskraft zu variieren» eine lineare Veränderung ist durch Verstellen der exzentrischen Masse 44 möglich, und durch Verändern der Drehzahl des hydraulischen Motors 58 läßt sich eine quadratische Veränderung der Schwinguifskraft herbeiführen.

Damit gemäß Fig. 2 der Lagebestimmungskolben 74 nach links bewegt werden kann, steht die Ringkammer 80 über eine Rohr-

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leitung 88 in Verbindung mit dem durch eine Vorsteuereinrichtung betätigbaren Rückschlagventil 90. Das Rückschlagventil ist durch Rohrleitungen 92 mit einem auf bekannte Weise ausgebildeten, manuell betätigbaren, durch Federkraft zentrierten Vierwegeventil 94 mit drei BetriebsStellungen verbunden. Dieses als Steuerventil wirksame Ventil 94 ist an eine auf der Walze angeordnete Quelle 96 für ein hydraulisches Druckmittel sowie einen Behälter 98 für das hydraulische Medium angeschlossen. Bei der ersten Stellung A des Steuerventils 94 kann das hydraulische Medium direkt von der Druckmittelquelle 96 aus zu dem Rückschlagventil 90 und weiter zu der Ringkammer 80 strömen. Bei der zweiten Stellung B ermöglicht es das Steuerventil 94 dem Druckmittel von der Quelle 96 aus zu dem Rückschlagventil 90 zu strömen, um dieses zu öffnen und von der Ringkammer 80 aus eine Strömungsverbindung über das Rückschlagventil und das Steuerventil zu dem Behälter 98 herzustellen.

Die Quelle 96 gibt das hydraulische Medium vorzugsweise unter einem Druck von etwa 70 bar und mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von etwa 19 l/min ab. Durch die Anwendung eines solchen verhältnismäßig niedrigen hydraulischen Drucks ist es möglich, die Kosten der hydraulischen Anlage auf ein Minimum zu verringern, denn bei höheren Drücken müßte man kompliziertere Dichtungen vorsehen und engere Fertigungstoleranzen einhalten. Bei einer Förderleistung von etwa 19 l/min ergibt sich eine annehmbare Ansprchezeit für das Verstellen der Schwingungsamplitude .

Eine andere Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere für Walzen von verhältnismäßig großer Breite geeignet ist, ist in Fig. 3 dargestellt, wo Teile, die Teilen der Ausführungsform nach Fig. 2 entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugszahlen unter Beifügung eines Kennstrichs bezeichnet sind. Die nachstehende Beschreibung befaßt sich nur mit den

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Unterschieden zwischen den Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3» im übrigen gilt die bezüglich der Ausführungsform nach Fig. 2 gegebene Beschreibung entsprechend auch für die Ausführungsform nach Fig. 3.

Die Welle 28' ist gemäß Fig. 3 mit zwei Zylindern 38» und versehen, deren Achsen 41' und 141 quer zur Wellenachse 24' und vorzugsweise im rechten Winkel dazu verlaufen. Zwischen den Achsen 41' und 141 ist längs der Wellenachse 24' ein Abstand vorhanden, und die beiden Achsen können gleich weit von den benachbarten Lagern 30« und 32« für die Welle 28' entfernt sein. Diese Anordnung der Achsen 41' und 141 ermöglicht eine Verringerung der Durchbiegung der Welle 28' im Vergleich zu der Durchbiegung, die bei einer Welle auftreten würde, welche mit einer einzigen exzentrischen Masse versehen ist, die ein Gewicht hat, welches dem Gesamtgewicht der exzentrischen Massen 44' und 144 entspricht.

Die zweite exzentrische Masse 144 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie der ersten exzentrischen Masse 44' in ^eder Hinsicht entspricht. Sie weist eine zylindrische Umfangsflache 145 auf, die mit sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Dichtungen 148 versehen ist; ihr Schwerpunkt ist in Fig. 3 mit 150 bezeichnet.

Der zweite Zylinder 138 ist im wesentlichen ebenso ausgebildet wie der erste Zylinder 38', abgesehen davon, daß er gemäß Fig. 3 nicht in Verbindung mit der Atmosphäre steht. Zu dem zweiten Zylinder 138 gehört eine allgemein zylindrische Innenfläche 140, mit der die exzentrische Masse 144 zusammenarbeitet, um eine zweite Steuerkammer 146 abzugrenzen. Zu dem zweiten Zylinder 138 gehört im Unterschied zu dem ersten Zylinder 38' eine geschlossene zweite Kammer I5I» die durch die exzentrische Masse 144 von der zweiten Steuerkammer 146 getrennt und ihr gegenüber durch die Dichtungen 148 hydraulisch abgedichtet ist.

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Die geschlossene zweite Kammer 151 ist mit der Steuerkammer 46· des ersten Zylinders 38· durch eine Rohrleitung 152 verbunden. Die Rohrleitung 152, die geschlossene zweite Kammer 151 und die erste Steuerkammer 46^f sind mit einem hydraulischen Medium von konstantem Volumen gefüllt.

Der zweiten Steuerkammer 146 wird das hydraulische Medium von einem Schwenkanschluß 66^! aus über Kanäle 60¹, 62' und 64' zugeführt, wobei die Zufuhr durch die Motoranordnung 70 ebenso geregelt wird, wie es bezüglich der Steuerkammer 46 nach Fig. 2 beschrieben wurde.

Während des Betriebs wird der hydraulische Motor 58 nach Fig. 2 mit einer vorbestimmten Drehzahl betrieben, damit sich die Welle 28' gegenüber der Walze 22' mit der gewünschten Winkelgeschwindigkeit dreht. Die Welle 28» kann z.B. mit einer Winkelgeschwindigkeit im Bereich von 1500 - 4000 U/min gedreht werden. Mit einer Drehzahl von 4000 U/min wird vorzugsweise bei relativ kleinen Walzen gearbeitet.

Wird die Welle 28 nach Fig. 2 mit einer geeigneten Winkelgeschwindigkeit gedreht, werden auf die exzentrische Masse 44 Fliehkräfte ausgeübt, die bestrebt sind, die exzentrische Masse radial nach außen von der Achse 24 weg zu bewegen. Die exzentrische Masse kann z.B. ein Gewicht von etwa 13,5 kg haben. Dem Bestreben der exzentrischen Masse, sich gegenüber der Achse 24 radial nach außen zu bewegen, wird durch das hydraulische Medium in der Steuerkammer 46 ein Widerstand entgegengesetzt. Der Rauminhalt der Steuerkammer 46 wird dadurch konstant gehalten, daß der Lagebestimmungskolben 74 der Motoranordnung 70 fest in seiner Lage gehalten wird. Das Rückschlagventil 90 verhindert das Entweichen des hydraulischen Mediums aus der Ringkammer 80, bis das Rückschlagventil durch entsprechende Betätigung des Steuerventils 94 freigegeben worden ist. Die auf die exzentrische Masse 44 wirkende Fliehkraft führt

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somit dazu, daß in der Steuerkammer 46, der zylindrischen Kammer 78 und der Ringkammer 80 ein hydraulischer Druck erzeugt wird.

Es sei bemerkt, daß schon das Eigengewicht der exzentrischen Masse ausreicht, um eine Bewegung des Lagebestimmungskolbens 74 herbeizuführen, wenn das Rückschlagventil 90 geöffnet ist. Der grundsätzliche Unterschied zwischen einer Betätigung der Amplitudeneinstelleinrichtung beim Vorhandensein einer Fliehkraft und einer Betätigung ohne das Vorhandensein einer Fliehkraft besteht in der Geschwindigkeit, mit der sich eine Verstellung zum Vergrößern der Amplitude abspielt; das Vorhandensein einer Fliehkraft führt zu einer Beschleunigung des Vers teilVorgangs, während sich dieser Vorgang beim Fehlen einer Fliehkraft langsamer abspielt.

Wenn die Amplitude der durch die exzentrische Masse 44 erzeugten Schwingungen vergrößert werden soll, während die Welle 28 umläuft, wird das Steuerventil 94 mit der Hand in die zweite Stellung B nach Fig. 2 gebracht, bei welcher die Druckmittelquelle 96 mit der Vorsteueröffnung des Rückschlagventils 90 verbunden ist, um das Rückschlagventil zu öffnen. Sobald dies geschieht, strömt das durch die exzentrische Masse 44 einem Druck ausgesetzte hydraulische Medium von der Ringkammer 80 aus über die Leitung 88, das Rückschlagventil 90 und die Leitung 92 zu dem Behälter 98, so daß sich der Rauminhalt der Ringkammer 80 verkleinert. Dies führt zu einer proportionalen Zunahme des Rauminhalts der variablen zylindrischen Kammer 78, so daß sich der Rauminhalt der Steuerkammer 46 proportional dazu verkleinert und sich die exzentrische Masse 44 unter der Wirkung der Fliehkraft radial nach außen bewegen kann.

Während sich der Kolben 44 radial nach außen bewegt, wird der Lagebestimmungskolben 74 gemäß Fig. 2 in dem Zylinder 72

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nach rechts bewegt, da die einander benachbarten Kammern 78 und 80 ihren Rauminhalt ändern. Die Bewegung des Kolbens 74 bewirkt, daß der Zeiger 94 auf der Skala 86 eine neue Stellung anzeigt. Wird das Steuerventil 94 wieder in seine neutrale Stellung gebracht, wird die Bewegung der exzentrischen Masse 44 in radialer Richtung beendet, und die neue Stellurgder Masse wird durch den Zeiger 84 auf der Skala 86 angezeigt.

Soll in irgendeinem Zeitpunkt die Schwingungsamplitude verkleinert werden, wird das Steuerventil 94 in seine erste Stellung A gebracht, so daß die Quelle 96 für das hydraulische Druckmittel über das Rückschlagventil 90 mit der variablen zweiten Kammer 80 verbunden wird, und daß das Druckmittel die Kammer 80 dadurch vergrößert, daß es den Kolben 74 gemäß Fig. 2 nach links bewegt. Durch diese Bewegung des Kolbens 74 wird die erste Kammer 78 verkleinert, so daß ein Teil des Druckmittels in die Steuerkammer 46 überführt wird, um ihren Rauminhalt zu vergrößern. Sobald dies geschieht, bewirkt der hydraulische Druck, daß die exzentrische Masse 44 entgegen der durch sie erzeugten Fliehkraft radial nach innen gedrückt wird, wodurch die Schwingungsamplitude verkleinert wird.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht weitgehend derjenigen der Alis führungs form nach Fig. 2. Der Unterschied besteht darin, daß beim Eintreten des hydraulischen Mediums in die zweite Steuerkammer 146 die exzentrische Masse 144 so verlagert wird, daß sich der Rauminhalt der geschlossenen zweiten Kammer 151 entsprechend verkleinert. Von der geschlossenen Kammer 151 aus strömt das Druckmittel dann durch die Rohrleitung 152 zu der Steuerkammer 46·, so daß die erste exzentrische Masse 44' verstellt wird. Da die exzentrischen Massen 44· und 144 den gleichen Durchmesser haben, und da das Volumen des hydraulischen Mediums in der Verbindung zwischen der Steuerkammer 46" und der geschlossenen Kammer

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151 konstant bleibt, führt jede Bewegung der zweiten exzentrischen Masse 144 zu einer entsprechenden bzw. gleich großen Bewegung der ersten exzentrischen Masse 44¹.

Natürlich könnte man auf einer einzigen drehbaren Welle 28 bzw. 28' auch mehr als zwei exzentrische Massen anordnen und für jede dieser Massen einen gesonderten Zylinder vorsehen. Die verschiedenen Zylinder könnten ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 miteinander verbunden sein, um gleichzeitig betätigt zu werden, oder man könnte wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 für jeden Zylinder eine unabhängige Betätigung durch eine Motoranordnung vorsehen.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ermöglicht ein stufenloses Variieren der Amplitude der durch die exzentrische Masse erzeugten Schwingungen zwischen einer Stellung für eine maximale und einer Stellung für eine minimale Exzentrizität. Ferner ist die Steuereinrichtung ohne Rücksicht darauf betätigbar, ob die Amplitude vergrößert oder verkleinert werden soll, sowie ohne Rücksicht darauf, ob sich der Vibrator in Betrieb befindet oder nicht.

Weiterhin ist es bei einer erfindungsgemäßen Vibrationswalze möglich, die exzentrische Masse nach Bedarf genau wieder in eine bestimmte Stellung zu bringen, um wieder die gleiche Schwingungsamplitude zu erreichen; zu diesem Zweck kann von der Anzeigeeinrichtung Gebrauch gemacht werden.

Auch ist es möglich, die Schwingungsamplitude nach Wunsch zu vergrößern oder zu verkleinern, während die exzentrische Masse 44 umläuft.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit hydraulischen Fluiden gearbeitet wird, die unter einem relativ niedrigen Druck stehen, so daß sich die hydraulische Anlage aus billigen Teilen aufbauen läßt.

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Q.

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Claims

1A-50 595 PATENTANSPRÜCHE

1.) Vibrations-Verdichtungswalze zum Verdichten von lockerem Material mit einer um eine allgemein waagerechte Achse drehbaren Walze, einer gleichachsig mit der Walze angeordneten Welle, die mit einer von der Fahrgeschwindigkeit der Verdichtungswalze unabhängigen Drehzahl antreibbar ist, sowie mit einer zusammen mit der Welle umlaufenden exzentrischen Masse zum Erzeugen von Kräften, durch welche die vialze in Schwingungen versetzt wird, wobei die exzentrische Masse gegenüber der waagerechten Achse in verschiedene Stellungen bringbar ist, um die Amplitude der durch die exzentrische Masse hervorgerufenen Schwingungen zu verändern, gekennzeichnet durch einen zusammen mit der Welle (28) drehbaren Zylinder (38), der eine Kammer (46) zum Aufnehmen der exzentrischen Masse (44) aufweist, wobei die Kammer eine solche Form hat, daß radiale Bewegungen der exzentrischen Masse gegenüber der waagerechten Achse (24) zwischen einer inneren und einer äußeren Grenzstellung möglich sind, eine Strömungsverbindung (60, 62, 64, 68), die ein Ende der Kammer mit einer Quelle (96) für ein Druckmittel verbindet, so daß sich die Exzentrizität der exzentrischen Masse vergrößern oder verkleinern läßt, während die Welle umläuft, sowie durch einen Motor (70), der an die Strömungsverbindung so angeschlossen ist, daß sich ein konstantes Flussigkeitsvolumen zwischen der exzentrischen Masse und dem Motor befindet, und daß jede Veränderung der Stellung des Motors von einer Veränderung der radialen Stellung der exzentrischen Masse gegenüber der waagerechten Achse begleitet ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Motor (70) ein Kolben (74) gehört, der eine erste Kammer

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(73) von veränderbarem Rauminhalt von einer zweiten Kammer (80) von veränderbarem Rauminhalt trennt, daß die erste Kammer in Verbindung mit dem Zylinder (38) steht, daß jede Änderung des Rauminhalts der zweiten Kammer proportional zu einer entsprechenden Änderung des Rauminhalts der ersten Kammer ist, daß jede Änderung des Rauminhalts der ersten Kammer proportional zu einer entsprechenden Änderung des Rauminhalts der Zylinderkammer (46) ist, und daß es möglich ist, der zweiten Kammer ein Druckmittel zuzuführen, um hierdurch eine proportionale Vergrößerung des Rauminhalts der Zylinderkammer he rbe i zuführen.

3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Walze an einer Steuerstation eine Skala (86) verbunden ist, daß der Kolben (74) des Motors (70) mit einer aus dem Motor herausragenden Kolbenstange (76) versehen ist, und daß zu der Anzeigeeinrichtung (82) ein mit der Kolbenstange verbundener Zeiger (84) gehört, der mit der Skala zusammenarbeitet, um die jeweilige Stellung der exzentrischen Masse (44) zwischen ihrer äußersten und ihrer innersten radialen Stellung gegenüber der waagerechten Achse (24) anzuzeigen.

4. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkammer (46) in radialer Richtung gegenüber der exzentrischen Masse (44) jenseits der exzentrischen Masse angeordnet ist, so daß sie die radiale Bewegung der exzentrischen Masse von der waagerechten Achse (24) weg während der Drehung der Welle (28) regelt.

5. Walze nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Druckmittelquelle (96), einen Flüssigkeitsbehälter (98), ein vorsteuerbares Rückschlagventil (90), das in Verbindung mit der zweiten Kammer (80) des Motors (70) steht und das Ausströmen des Druckmittels aus der zweiten Kammer steuert, sowie ein

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in Verbindung mit dem vorsteuerbaren Rückschlagventil, der Druckmittelquelle und dem Flüssigkeitsbehälter stehendes Steuerventil (94), das sich betätigen läßt, um eine Verbindung zwischen der Druckmittelquelle und der zweiten Kammer herzustellen, damit die Zylinderkammer (46) vergrößert wird, um die Schwingungsamplitude zu verkleinern, und das sich betätigen läßt, um eine Strömungsverbindung zwischen der zweiten Kammer und dem Flüssigkeitsbehälter herzustellen, damit eine Verkleinerung des Rauminhalts der Zylinderkammer unter dem Einfluß der exzentrischen Masse (44) möglich ist, um die Schwingungsamplitude zu vergrößern.

6. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (38) einen Anschlag (42) aufweist, der verhindert, daß der Massenschwerpuhkt (50) der exzentrischen Masse (44) die waagerechte Achse (24) der Welle (28) kreuzt.

7. Walze nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem Motor (70) verbundene Einrichtung (82) zum Anzeigen der jeweiligen Stellung der exzentrischen Masse (44) zwischen ihrer äußersten und ihrer innersten exzentrischen Lage.

8. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (70) von der Welle (28) entfernt angeordnet ist.

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