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Verdichtungsbohle für Strassenfertiger
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdichtungsbohle für Strassenfertiger
gemäss der Gattung des Patentanspruches 1.
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Mit bekannten. Verdichtungsbohlen für Strassenfertiger können Verdichtungswerte
des eingebauten Materials, insbesondere bituminöses Mischgut, hydrautisc.h gebundene
Tragschichten und Beton, von etwa 90% erreicht werden. Die restlichen 8 bis 10%
müssen durch Walzen, insbesondere durch Vibrationswalzen
erreicht
werden.
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Es wurde festgestellt, dass bei herkömmlichen Verdichtungsbohlen das
regelmässig als Stampfmesser mit schmaler Arbeitsbreite ausgebildete Verdichtungselement
beim Verdichtungshub bewirkt, dass das einzubauende Material unter dem Einfluss
des Stampfmessers in Arbeitsrichtung der Verdichtungsbohle auch nach vorne ausweicht.
Hinzu kommt, dass aufgund häufig verwendeter Vibrationsantriebe für die Abziehbohle
unkontrollierte.
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Schwingungen und Amplituden sowohl an der Abziehbohle als auch am
Stampfmesser auftreten, so dass Ungleichmässigkeiten im Einbau und Verdichten des
einzubauenden Materiales auftreten, die auch durch nachfolgendes Walzen nicht mehr
beseitigt werden können.
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Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Verdichtungsbohle
für Strassenfertiger der gattungsgemässen Art zu schaffen, die eine Erhöhung des
Verdichtungsgrades auf eine höchstmögliche Verdichtung mit dem Ziel ermöglicht,
dass ein nachfolgendes Walzen auf ein-Minimum reduziert bzw.
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ganz vermieden wird Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den
kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Durch die Anordnung der Vorverdichtungsbohle
. in Arbeitsrichtung vor der Abziehbohle und durch die Anordnurig des. Verdichtungselementes
zwischen
den beiden Bohlen wird erreicht, dass das einzubauende
Material einerseits bereits durch die Vorverdichtungsbohle und deren geneigte Gleitplatte
vorverdichtet wird und andererseits durch die Vorverdichtungsbohle und die Abziehbohle
beidseits des Arbeitsbereiches des Verdichtungselementes festgehalten bzw. derart
eingespannt wird, dass der Arbeitshub des Verdichtungselementes eine erhebliche
Verdichtungswirkung erbringen kann, ohne dass das einzubauende Material seitlich
ausweichen kann und zwar weder in Arbeitsrichtung nach vorn noch nach hinten. Die
Einspannung des einzubauenden Materials erfqlgt zwischen zwei relativ grossflächigen
Körpern, nämlich der in Arbeitsrichtung hinten angeordneten Abziehbohle bzw. deren
Gleitplatte einerseits und der in Arbeitsrichtung nach vorn angeordneten Vorverdichtungsbohle
bzw. deren geneigter Gleitplatte.
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Mit der erfindungsgemässen. Verdichtungsbohle lassen sich erheblich
höh-ere Verdichtungswerte als 90 % erreichen , sodaß ein nachfqlgendes Walzen des
eingebauten Materials auf ein Minimum reduziert bzw. ganz vermieden wird Die Erfindung
sieht ferner vor, dass sowohl die Abziehbohle als auch die Vorverdichtungsbohle
mit Vibrationsantrieben versehen sind. Beide Bohlen können somit unabhängig in Vibration
versetzt werden, um die Vorverdichtung bzw.
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Nachverdichtung noch zu erhöhen. In besonders bevorzugter Weise sind
die Arbeitsfrequenzen und - amplituden der Vibrationsantriebe von Abzieh- und Vorverdichtungsbohle
zur Arbeitsfrequenz - und amplitude des Verdichtungselementes in einem festen Verhältnis
zueinander eingestellt. Dies bedeutet insbesondere, dass ein Arbeitshub des Verdichtungselementes
dann und nur dann ausgeführt wird, wenn die Vibrationsantriebe der beiden Bohlen
gleichzeitig einen Arbeitsdruck auf das einzubauende Material ausüben, so dass das
zwischen den Gleitplatten beider Bohlen befindliche Material fest eingespannt ist
und der Arbeitshub des Verdichtungselementes den höchsten Verdichtungsgrad erzielen
kann.
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In baulich wenig aufwendiger Weise ist die Vorverdichtungsbohle starr
mit der Abziehbohle verbunden. Beide Bohlen sind gemeinsam antreibbar, wobei das
Verhältnis der Arbeitsfrequenzen und - amplituden der Bohlen und des Verdichtungselementes
in voranstehend beschriebener Weise eingestellt sind.
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Weitere bautechnische Merkmale der Vorverdichtungs- und Abziehbohle
ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.
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Die Erfindung sieht ferner vor, dass das Verdichtungselement als Schlagbalken
mit breiter Arbeitsfläche und mit grosser
Masse ausgebildet ist.
Dies bedeutet, dass der Schlagbalken gegenüber herkömmlichen Stampfmessern eine
erheblich grössere Breite seiner Arbeitsfläche und eine erheblich grössere Masse
aufweist. In weiterer erfindungsgemässer Ausbildung kann das Verdichtungselement
auch aus mindestens zwei in Arbeitsrichtung hintereinander angeordneten Stampfmessern
ausgebildet sein, die jeweils mit separaten Antrieben gegenläufig und mit unterschiedlichen
Hüben nacheinander betätigbar sind. Diese stampfen das zwischen Vorverdichtungs-
und Abziehbohle eingespannte eingebaute Material in aufeinanderfolgenden Arbeitshüben
fest, wobei die:Arbeitshübe unterschiedliche Amplituden aufweisen können.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen prinzipiellen Querschnitt
durch eine erfindungsgemässe Verdichtungsbohle, Fig. 2 und 3 Querschnitte einer
Ausführungsform, Fig. 4 eine Draufsicht auf die Ausführungsform, Fig. 5 ein. vergrössertes
Detail im Bereich der am Schlagbalken zusammenkommenden Gleitplatten von Abziehbohle
und-Vorverdichtungsbohle,
Fig. 6 einen Querschnitt durch einen
Exzenterantrieb für den Schlagbalken und Fig. 7 einen prinzipiellen Querschnitt
durch eine weitere Ausführungsform.
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Eine Verdichtungsbohle wird regelmässig in Arbeitsrichtung gemäss
Pfeil 1 hinter einem Strassenfertiger angehängt, der eine Einrichtung zur Aufnahme
des einzubringenden Materials , insbesondere bituminöses Mischgut, hydraulisch gebundene
Tragschichten, Beton und dgl. und eine Einrichtung zur Verteilung dieses Materials
vor der Verdichtungsbohle aufweist.
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Die erfindungsgemässe Verdichtungsbohle umfasst gemäss Fig.1 in Arbeitsrichtung
( Pfeil 1) vorn eine Vorverdichtungsbohle 2 mit einer unten angebrachten Gleitplatte
3 und eine in Arbeitsrichtung ( Pfeil 1 ) hinten angeordnete Abziehbohle 4 mit einer
unteren Gleitplatte 5sowie ein zwischen beiden Bohlen 2, 4 angeordnetes , auf -
und abbewegbares Verdichtungselement 6, das als Sch.lagbalken 7 mit breiter Arbeitsfläche
8 ausgebildet ist. Die gesamte Verdichtungsbohle ist in bekannter Weise unter einem
bestimmten Winkel gegen die Horizontale angestellt. Die Gleitplatte 3 der Vorverdichtungsbohle
2 ist unter einem spitzen Winkel oC aus der Horizontalen heraus in Arbeitsrichtung
( Pfeill ) nach vorn ansteigend ausgebildet. Sowohl die Vorverdichtungsbohle
2
als auch insbesondere die Abziehbohle 4 und der Schlagbalken 7 haben jeweils relativ
grosse Massen.
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Erfindungsgemäss wird das einzubauende, vom Schlagbalken 7 zu verdichtende
Material von den diese beidseits umfassenden Bohlen, der Vorverdichtungsbohle 2
und der Abziehbohle 4 eingespannt, wie es durch die Pfeile 9 und 10 im Bereich der
Vorverdichtungsbohle 2 bzw. der Abziehbohle 4 gezeigt ist , so dass bei einem Arbeitshub
( Pfeil 11) des Schlagbalkens 7 ein Ausweichen des mit diesem zu verdichtenden Materials
weder nach vorn noch nach hinten möglich ist. Hierdurch wird ein höchstmöglicher
Verdichtungswert von beispielsweise 98% des einzubauenden Materials erzielt, so
dass auf ein nachfolgendes Walzen des eingebauten Materials verzichtet werden kann.
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Die Vorverdichtungsbohle 2 und die Abziehbohle 4 können - wie es nachfolgend
noch näher beschrieben werden wird- mit separaten oder gemeinsamen Vibrationsantrieben
versehen sein, um die Einspannwirkung des einzubauenden Materials gemäss Pfeilen
9 und 10 noch zu erhöhen. Dabei werden die Vibrationsfrequenzen von Vorverdichtungsbohle
2 und Abziehbohle 4 und deren Amplituden in einem bestimmten Verhältnis zur Arbeitsfrequenz
und- amplitude des Schlagbalkens 7 eingestellt, so dass gewährleistet ist, dass
bei einem Arbeitshub des Schlagbalkens.7 mit Sicherheit auch eine Pressung des einzubauenden
Materials
mittels der Vorverdichtungsbohle 2 und der Abziehbohle 4 gemäss Pfeilen 9, 10 erfolgt,
wenn der Arbeitshub des Schlagbalkens 7 ausgeführt wird.
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Das in den Fig. 2 bis 6 dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst eine
Verdichtungsbohle, deren Vorverdichtungsbohle 2 und Abziehbohle 4 starr miteinander
verbunden sind und einen gemeinsamen Bohlenkörper grosser Masse bilden. Dabei sind
gemäss Fig. 4 beidseits einer Längsmittellinie 12 spiegelsymmetrisch ausgebildete
Bohlenkörper vorhanden, deren Gleitplatten 3,5 unter einem bestimmten Winkel dachförmig
einstellbar sind.
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Jede Abziehbohle 4 besteht aus einem kastenartigen Hohlkörper in Schweißkonstruktion,
der unten durch die Gleitplatte 5 begrenzt ist, welche in bekannter Weise über in
eine Kammer 13 einbringbare Warmluft beheizbar ist. Oberhalb der Kammer 13 befinden
sich in jeder Abziehbohle 4 zwei Vibrationsantriebe 14, die aus gegenläufig rotierenden
Zahnrädern mit symmetrisch angeordneten Unwuchten bestehen, die sich in horiz.ontaler
Richtung ausgleichen und in vertikaler Richtung Vibrationsschwingungen erzeugen.
Alle Vibrationsantriebe 14 einer Verdichtungsbohle, im Ausführungsfall sind dies
je zwei links und rechts der Längsmittellinie 12 angeordnete Vibrationsantriebe
14, sind über Achsen und Kardangelenke mechanisch miteinander gekoppelt. Der Antrieb
erfolgt über Zahnriemenbänder 15 von einer Hauptwelle
16 aus, die
in Lagerböcken 17 ( Fig. 4) im oberen Teil der Abziehbohle 4 gelagert ist. Das Zahnriemenband
16 wird um eine Riemenscheibe 18 geführt, die auf der Hauptwelle 16 mittels einer
Kupplung 19 festgelegt ist. Der Antrieb der Hauptwelle 16 erfolgt über einen ölmotor
20.
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Parallel zur Hauptwelle 16 ist oberhalb des Schlagbalkens 7 eine Antriebswelle
21 in Lagern 22 gelagert, an deren Enden jeweils Exzenterantriebe 23 für den Schlagbalken
7 angebracht sind ( Fig. 6). Der Antrieb der Antriebswelle 21 erfolgt ebenfalls
über ein Zahnriemenband 24, das über Riemenscheiben 25 , 26 unterschiedlicher Durchmesser
auf der Hauptwelle 16 bzw. der Antriebswelle 21 geführt ist und diese mechanisch
zwangsläufig miteinander koppelt.
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Der Exzenterantrieb 23 für den Schlagbalken 7 wird anhand der Fig.
6 näher beschrieben. Die im gehäusefesten Lager 22 drehbar gelagerte Antriebswelle
21 trägt an ihrem in Fig. 6 links dargestellten Wellenansatz 27 eine Einstellscheibe
28, deren Stirnfläche 29 an der Stirnfläche 30 einer Exzenterscheibe 31 mit Zapfen
32 anliegt, an welcher über einen weiteren Zapfen 33 der Schlagbalken 7 über ein
Wellenlager 34 gelagert ist. Durch die Einstelscheibe 28 erstrecken sich radial
zwei Einstellschrauben 35, die mit ihren stirnseitigen Enden auf den Zapfen 32 drücken
und diesen exzentrisch in Bezug auf die Achse. der Antriebswelle 21 einstellen können,
womit
der Hub des Schlagbalkens 7 stufenlso einstellbar ist. Querschrauben
36 sichern die unverschiebbare Anlage der Stirnflächen 29 und 30 von Einstellscheibe
28 und Exzenterscheibe 31 aneinander.
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Die Vorverdichtungsbohle 2 besteht gemäss der beschriebenen Ausführungsform
aus einer starren Platte 37, welche den Bohlenkörper in Arbeitsrichtung ( Pfeil
1) nach vorn abschliesst und die im unteren Bereich leicht gegen den Schlagbalken
7 geneigt ist. In Arbeitsrichtung ( Pfeil 1) trägt die Platte 37 im unteren Bereich
die Gleitplatte 3, welche unter dem Winkel & aus der Horizontalen in Arbeitsrichtung
ansteigt. Die Gleitplatte 3 ist durch Verbindungsstege 38 an der Platte 37 abgestützt.
Zwischen dem Schlagbalken7und den diesen seitlich begrenzenden Bauteilen, insbesondere
den Gleitplatten 3 und 5 sind Führungsplatten 39, 40 eingesetzt, deren Material
eine gute Gleitwirkung des Schlågbalkens7bei geringem Verschleiss ermöglicht.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der Schlagbalken 7 mittels seiner
Exzenterantriebe 23 in Hubhöhen zwischen 2 und 10 mm stufenlos verstellbar. Die
Arbeitsfrequenz desschlagbalkens 7 beträgt 1500 U/ min. Die Breite der Arbeitsfläche
8 beträgt 60 mm, wobei die Arbeitsfläche wie in den Figuren gezeigt teilweise abgesetzt
bzw. abgeschrägt sein kann. Die Vibrationsfrequenz der Vibrationsantriebe 14 beträgt
je nach
Grösse der jeweiligen Riemenscheiben 3000 U/min bzw. 4500
U/min, so dass das Verhältnis der Arbeitsfrequenzen der Vibrationsantriebe zur Arbeitsfrequenz
des Schlagbalkenantriebs sich wie 2:1 bzw. 3:1 verhalten. Dies bedeutet, dass bei
jedem Arbeitshub des Schlagbalkens 7 die Vibrationswirkrichtung von Vorverdichtungsbohle
2 und Abziehbohle 4 gleichzeitig nach unten gegen das einzubriggende Material gerichtet
ist, so dass dieses beim Arbeitshub des Schlagbalkens 7 fest eingespannt ist und
nicht seitlich ausweichen kann. Darüber hinaus führen die Gleitplatten 3 und 5 von
Vorverdi.chtungsbohle 2 bzw. Abziehbohle4 Zwischenverdichtungshübe ohn-e gleichzeitigen
Arbeitshub des Schlagbalkens 7 aus Sämtliche Antriebe der. Verdichtungsbohle sind
miteinander mechanisch zwangsläufig gekoppelt, was einerseits über die Zahnriemenbänder.
15 bzw. 24 und andererseits über die in Querrichtung durch Kardangelenke verbundenen
Wellen 16,2141 bewirkt wird. Auch.die Wellen 41 der Vibrationsantriebe 14 sind quer
durch die gesamte. Verdichtungsbohle miteinander verbunden.
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Die gesamte Bohlenbreite beträgt 635 mm, von denen 475 mm auf die
Abziehbohle 4 , 60mm auf den Schlagbalken 7 und 100 mm auf die Vorverdichtungsbohle
2 entfallen.
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In einer in Fig. 7 dargestellten alternativen Ausführungsform besteht
das in der. vorangehend beschriebenen Ausführungsform
als Schlagbalken
7 ausgebildete Verdichtungselement 6 aus mehreren in Arbeitsrichtung ( Pfeil 1)
hintereinander angeordneten Stampfmessern 42, die jeweils mit separaten Antrieben
versehen sind, welche gegenläufig und mit unterschiedlichen Hüben nacheinander betätigbar.
sind. Die Ausfthrungsform der Vorverdichtungsbohle 2 und der Abziehbohle 4 entspricht
hierbei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform.
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