DE4301519A1 - Vorrichtung zum Verfestigen des Bodens mittels stempelförmiger Werkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verfesti­ gen des Bodens mittels stempelförmiger Werkzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruche 1. Derartige Vorrichtungen werden als Bodenverfestigungs- und Stützgeräte in Verbindung mit Bodenbearbeitungs- und Sägeräten verwendet.

Derzeit werden zur Bodenverfestigung verschiedenartige Geräte eingesetzt, beispielsweise Glattwalzen, z. B. aus Ringen und Scheiben mit unterschiedlichen Durchmessern auf einer gemeinsamen Achse. Die Ringe und Scheiben können auch auf zwei parallelen Achsen auf Lücke versetzt ineinandergreifend angeordnet sein. Solchen ring- und scheibenförmigen Bodenver­ festigungsgeräten wie Prismen, Cambridge- oder Ringverdich­ tern ist gemeinsam, daß ihre Wirkfläche, also die radial äußere Umfangsfläche, die mit dem Boden in Eingriff kommt, prismatisch mit der Spitze voraus im Boden läuft, d. h., daß die Projektion der Wirkfläche auf den überfahrenen Boden einen kleineren Flächeninhalt hat als weiter radial innen zur Achse liegende Abschnitte.

Des weiteren sind als Verfestigungs- und Stützwalzenvorrich­ tungen horizontal wirkende Stab-, Spiral-, Coil- und Zahn­ packerwalzen im Einsatz.

Allen bekannten Bodenverfestigungsgeräten dieser Art ist gemeinsam, daß die prismatischen Wirkflächen bei feuchter Erde von innen zukleben, indem Erde von der Spitzenwirkfläche (Prismenspitze) zur breiteren Grundfläche geschoben wird und damit der freie Raum zwischen den Wirkflächen zuwächst und wirkungslos wird, und daß die horizontal arbeitenden Wirkflä­ chen bei Stab-, Spiral-, Coil-oder Zahnpackerwalzen durch den erforderlichen Abstand, der für die Selbstbefreiung erforder­ lich ist, damit Steine oder Klunten durchgedrückt werden, eine unzureichende Verdichterwirkung ergibt, so daß derartige Walzen vorwiegend als Stützwalzen eingesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungs­ gemäßen Art so auszugestalten, daß ein störungsfreies Arbeiten zur Verfestigung des Bodens auch bei ungünstigen Boden- und Witterungsverhältnissen, z. B. bei klebendem Boden, sichergestellt ist, und insbesondere ein Zusetzen bzw. Zukleben der Wirkflächen bzw. der Räume zwischen benachbarten Wirkflächen verhindert wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Kriterien für die Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind vor allem durch die Form der Wirkfläche, d. h. der radial äußeren Fläche der Werkzeugelemente, die unmittelbar die Bodenverfestigung ergeben, die Ausgestaltung der Stempelstiele bzw. Stempelkopfbefestigungen, deren Flächeninhalt in den Schnittebenen parallel zur Wirkflächen­ ebene kleiner als der Flächeninhalt der Wirkfläche des Stempels ist, und die Freiräume zwischen den Wirkflächen, die ein Zusetzen bei feuchter Erde und damit eine einwandfreie Arbeitswirkung der Vorrichtung ergeben, bestimmt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verfestigen die jeweiligen Stempelwerkzeuge über die Wirkflächen der Stempel­ elemente bei ihrer Abwärtsbewegung den Boden, die Stempel wirken dabei wie Scheiben oder umlaufende Bänder, deren Mantelfläche unterbrochen ist. Jede Wirkfläche eines Stempel­ elementes eines Stempelwerkzeuges ist dabei Teil eines Umfangskreises, der durch den Freiraum zwischen benachbarten Stempelelementen in Umfangsrichtung unterbrochen ist. Die Breite der Wirkfläche ist vorzugsweise kleiner als der Abstand zweier benachbarter Wirkflächen auf dem Umfangskreis, bei einer speziellen Ausführung z. B. zwischen 4 und 8 cm. Auf einer gemeinsamen Achse sind eine Vielzahl einzelner Stempel­ werkzeuge parallel zueinander im Abstand angeordnet, wobei der Abstand so groß gewählt ist, daß ein Ankleben bzw. ein Aufbauen von feuchtem Erdreich an den Wirkflächen verhindert wird, weil an diesen Unterbrechungsstellen nach Erreichen einer ausreichenden Höhe über dem Boden das angeklebte Erdreich aufgrund fehlender Statik von selbst abbricht.

Aufgrund der voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Wirkflächen der einzelnen Stempelelemente und der dadurch gegebenen Freiräume entsteht eine unterbrochene Mantelfläche, so daß durch diese Freiräume ebenfalls ein Abbrechen von evtl. angeklebtem Erdreich erreicht wird. Diese Unterbrechun­ gen der Mantelfläche dienen bei einer weiteren Ausführungs­ form der Erfindung auch dazu, daß bei parallelen, im Abstand zueinander angeordneten Achsen der Abstand zweier benachbar­ ter Achsen so gewählt werden kann, daß zwei auf parallelen Achsen hintereinander angeordnete Stempelelemente zahnradför­ mig ineinander eingreifen, wenn die einzelnen Stempelelemente so auf der jeweiligen Achse befestigt sind, daß sie auf Lücke arbeiten. Dadurch wird eine Verstopfungsgefahr ausgeschaltet.

Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die rotierend arbeitenden Stempelelemente nebeneinanderliegend - in Deckung oder in Umfangsrichtung zueinander versetzt - und ineinan­ dergreifend angeordnet sind, wodurch eine kurze Bauweise erzielt wird, die ermöglicht, daß die Vorrichtung in beson­ ders zweckmäßiger Weise hinter Bodenbearbeitungsgeräten und Sävorrichtungen eingesetzt werden kann. Wird die Bodenver­ dichtungsvorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit Sävorgängen verwendet, kann das Saatgut vor, zwischen oder hinter der Stempelvorrichtung abgelegt werden, so daß damit allen Anforderungen an einen optimalen Betrieb Rechnung getragen werden kann. Bei Vorrichtungen, bei denen mehrere parallele Achsen mit auf diesen Achsen befestigten Stempel­ werkzeugen vorgesehen sind, erfolgt der Antrieb der Achsen vorzugsweise gemeinsam, z. B. über eine Antriebskette, eine Kardangelenkverbindung oder dergl. Damit die Verfestigungs­ wirkung einstellbar ist und damit eine stufenlose Gewichts­ anpassung erzielt werden kann, werden z. B. Ballastgewichte verwendet, die beispielsweise mit Wasser gefüllt sind.

Aufgrund der speziellen Formgebung der Stempelelemente, die an der jeweiligen rotierenden Achse befestigt sind, entstehen im Stempelstiel Aussparungen und Freiräume, in denen das neben der Wirkfläche liegende Material bei Bodenkontakt aufgenommen und bei der rotierenden Bewegung hinter dem Verdichter in Form eines Kleinkrümelschleiers abgelegt werden kann. Dies ist für die Saatbeetbereitung und für optimale Keimbedingungen von erheblicher Bedeutung, da eine erwünschte Unterbodenverdichtung mit lockerer Krümelbedeckung erreicht wird.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeich­ nung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Stempelvorrichtung nach der Erfindung in schema­ tischer Darstellung hinter einer Scheibenegge bzw. einem Grubber,

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in Verbindung mit einer Sävorrichtung mit Körnerauslauf vor, zwischen und/oder hinter der Stempelvorrichtung,

Fig. 3 ein Stempelwerkzeug der Stempelvorrichtung mit pilzförmiger Ausbildung der Stempelelemente,

Fig. 4 ein Stempelwerkzeug mit Stempelelementen etwa in Dreieckform,

Fig. 5 eine Folge von identischen Stempelwerkzeugen, auf der gemeinsamen Achse in Umfangsrichtung versetzt,

Fig. 6 eine Folge von unterschiedlichen Stempelwerkzeugen nebeneinander auf der gleichen Achse versetzt,

Fig. 7 eine Anordnung von Stempelwerkzeugen auf zwei parallelen, hintereinander angeordneten Achsen, wobei die Stempelelemente ineinandergreifen, und

Fig. 8 eine Anordnung aus mehreren Stempelelementen auf zwei parallelen Achsen, wobei die Stempelelemente in Achsrichtung zueinander versetzt sind.

In Fig. 1 und 2 ist das Bodenverfestigungsgerät an einem vom Schlepper aufgenommenen Maschinenrahmen 1 befestigt, der Scharelemente 2, Scheiben einer Scheibenegge, Grubber oder dergl. an Scharstielen 3 aufnimmt. Mit 4 ist der Gesamtrahmen des Stempelgerätes bezeichnet, der aus einem horizontalen Rahmenteil 5 sowie Rahmenverstrebungen 6 und 7 ausgebildet ist. Vom Rahmenteil 5 stehen Stützträger 8, 11 nach abwärts, die zwei parallel zueinander und hintereinander angeordnete Achsen 9, 12 des Stempelgerätes und auf diesen Achsen die Stempelwerkzeuge 10, 13 aufnehmen; in Achsrichtung sind entsprechend der Breite des Stempelgerätes eine Vielzahl gleicher oder unterschiedlicher Stempelwerkzeuge angeordnet. Mit 14 ist ein Tragarm dargestellt, der das Stempelgerät mit dem Maschinenrahmen 1 lösbar verbindet. Eine weitere Verbin­ dung erfolgt über eine Verstellvorrichtung mit Antriebszylin­ der 15, über die das Stempelgerät hochschwenkbar ist.

In Fig. 2 ist zusätzlich ein Säkasten 16 dargestellt, von dem Särohre 17, 18, 19 ausgehen, die entsprechend der Darstellung nach Fig. 2 wahlweise den Auslauf der Särohre vor dem Stempelgerät (Särohr 17), zwischen den Achsen des Stempelge­ rätes (Särohr 18) und/oder hinter dem Stempelgerät (Särohr 19) haben.

In den Fig. 3 und 4 sind zwei verschiedene, beispielsweise Ausführungsformen eines Stempelwerkzeuges 10, 13 in Schräg­ ansicht dargestellt. Auf einer quer zur Fahrtrichtung angeordneten Achse 19 des Gerätes (Fig. 3) sind in Umfangs­ richtung gleichförmig versetzt die einzelnen Stempelelemente 21-26 angeordnet, deren radial äußere Begrenzungsflächen auf einem Umfangskreis 20 liegen. Die Stempelstiele 21, 22, 23 mit radial äußeren Stempelköpfen 24, 25, 26 sind auf der Achse gleichförmig in Umfangsrichtung versetzt befestigt. Die Teile des Umfangskreises 20 bildenden Wirkflächen 27 der Werkzeugelemente haben voneinander einen Abstand, der so bemessen ist, daß das zwischen zwei benachbarten Werkzeugele­ menten befindliches Erdreich sich nicht verdichten kann, sondern sich während des Betriebes selbsttätig löst und nach unten auf den Boden fällt. Dieser Abstand zwischen zwei benachbarten Werkzeugelementen ist bei einer speziellen Ausführung der Erfindung nach den Fig. 7 und 8 auch dadurch bestimmt, daß zwei in Fahrtrichtung hintereinander angeordnete Stempelwerkzeuge ineinandergreifend angeordnet werden können, wie weiter unten noch ausgeführt wird.

Die Stempelstiele 21, 22, 23 können sich radial nach außen erweitern, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, und in die Stempelköpfe 24, 25, 26 übergehen, wobei in den Stempelstie­ len und Stempelköpfen aus Material- und Gewichtsersparnis­ gründen Hohlräume 29 vorgesehen sind. Die Stempelstiele können jedoch auch als Träger mit gleichförmiger Dicke ausgebildet sein, an die die Stempelköpfe radial außen anschließen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind auf der umlaufenden Achse 30 Stempelelemente 31, 32, 33 befestigt, die im Querschnitt hohle Dreieckform besitzen und deren jeweils beide radial verlaufenden Seiten 34 und 35 einen radial nach außen zunehmenden Abstand voneinander aufweisen. Die radial äußeren Begrenzungen der Seitenflächen 34 und 35 sind durch eine Umfangsfläche 36 miteinander verbunden, die die dritte Seite des Dreiecks darstellt. 37 bezeichnet den inneren Hohlraum eines einzelnen Stempelelementes 31. Die Umfangsflä­ che 36 eines jeden Stempelelementes 31, 32, 33 ist bei der speziellen Ausführungsform nach Fig. 4 so ausgelegt, daß auf sie eine kongruente Arbeitsfläche 38 auswechselbar aufgesetzt ist, wobei die Flächen 36 und 38 Schraubbohrungen 39 und 40 besitzen, über die die Arbeitsfläche 38 mit der Umfangsfläche 36 verbunden wird. Bei einer derartigen Ausführungsform kann somit die Arbeits- bzw. Wirkfläche des Stempelelementes, die Teil des Umfangskreises 20 ist, bei Beschädigung oder Abnutzung ausgewechselt werden. Diese Anordnung kann auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3 gewählt werden.

Fig. 5 zeigt zwei nebeneinander auf einer Welle 41 angeordne­ te Stempelwerkzeuge 41, 42, die in bezug auf ihre Stempelele­ mente um einen Winkel β in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, während in Fig. 6 eine Ausführungsform dargestellt ist, bei der zwei verschiedenartige Werkzeugele­ mente, nämlich nach Fig. 3 und Fig. 4, auf einer gemeinsamen Welle 43 angeordnet dargestellt sind.

Bei der Anordnung nach Fig. 7 sind auf zwei parallelen, in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Achsen 45, 46 zwei in Fahrtrichtung hintereinander angeordnete Stempelelemente 47, 48 dargestellt, die in Umfangsrichtung so zueinander versetzt sind, daß das Stempelelement 49 in die durch die Stempelelemente 50, 51 des Stempelwerkzeuges 47 ausgebildeten Freiräume zahnradartig eingreift, wobei die Stempelelemente der beiden miteinander zusammenwirkenden Stempelwerkzeuge einen Abstand voneinander haben. Hierbei ist schematisch angedeutet, daß die Stempelelemente in beliebiger Weise ausgebildet und miteinander kombiniert werden können, z. B. in Form der Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4.

Fig. 8 schließlich zeigt eine Ausführungsform, bei der zwei parallele Wellen 52, 53 Stempelwerkzeuge 54, 55, 56 aufweisen die im Abstand voneinander auf den Achsen befestigt sind, so daß sie auf Lücke arbeiten.

Bei praktischen Ausführungsformen der Erfindung können eine beliebige Anzahl von parallelen Wellen hintereinander angeordnet sein, damit die Bodenfläche gleichförmig und vollständig von den Wirkflächen bearbeitet wird.

Claims (19)

1. Vorrichtung zum Verfestigen des Bodens mittels Stempel­ elementen, für Bodenbearbeitungs- und Sävorgänge, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempelelemente (10, 13; 24, 25, 26; 31, 32, 33) auf einer horizontalen Achse (9, 12; 19, 30; 41; 43; 45, 46; 52, 53) angeordnete, umlau­ fende und radial nach außen gerichtete Werkzeuge sind, deren Querschnitt sich in radialer Richtung von innen (Stempelstiel) nach außen (Stempelkopf) ändert, und daß die auf dem äußeren Umfangskreis (20) ausgebildeten Wirkflächen (27; 36, 38) bzw. deren in radialer Richtung erzeugte Projektion des Stempelkopfes (24, 26; 31, 32, 33) einen größeren Flächeninhalt als die Querschnitts­ fläche des Stempelstieles (21, 22, 33; 34, 35) hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zweier benachbarter Stempelwerkzeuge (10, 13) in axialer Richtung voneinander gleich oder größer dem Abstand zweier benachbarter Stempelelemente (21, 22, 23) in Umfangsrichtung auf dem Umfangskreis (20) ist.

3. Stempelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempelstiel so ausgebildet ist, daß er nach Beendigung des Verfestigungsvorganges das unmittelbar neben der Stempelwirkfläche befindliche Material in Aussparungen bzw. Hohlräumen aufnimmt und anschließend als lose, dünne Schicht über den verfestig­ ten Boden auswirft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempelwerkzeuge auf mehreren, parallelen, horizontalen, rotierenden Achsen hinterein­ ander und auf Lücke versetzt angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempelwerkzeuge auf mehreren, parallelen, horizontalen, rotierenden Achsen nebeneinan­ der und im Abstand zueinander versetzt angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Achsen mit Stempel­ werkzeugen über Ketten- oder Kardangelenke miteinander verbunden angetrieben sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Stempelelementen in radialer Richtung zueinander versetzt auf parallelen horizontalen Achsen angeordnet sind, und daß der Abstand zweier benachbarter Achsen kleiner als die Summe der Radien der auf ihnen befestigten Werkzeuge ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung Bodenverarbeitungs­ geräte vorgeschaltet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Sägeräten vor- oder nachgeschaltet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß Saatgutleitungen mit Saatgutauslaß­ vorrichtungen vor, zwischen und/oder hinter der Vorrich­ tung endend angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Zusatzgewicht als Ballast aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung hinter Grubbern, Kreiseleggen, Scheibeneggen, Rotoreggen, Pflügen und dergl. angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung hinter Erntegeräten, Mähdreschern, Häkslern, Pflückern, Schneidtischen, Strippern, Aufnahmegeräten oder dergl. angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer gemeinsamen Achse angeordneten Einzelwerkzeuge zueinander in Umfangsrich­ tung so versetzt sind, daß sie eine in Achsrichtung horizontale gewendelte kontinuierliche Hüllfläche ergeben.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung boden- oder fremd­ angetrieben ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflächen der Stempelelemente mit Antihaftbelägen versehen sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflächen der Stempel defor­ mierbar ausgebildet sind, z. B. einen Belag aus Walkgummi aufweisen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflächen der Stempelelemente auswechselbar befestigt sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß bei ein- und mehrachsigen Vorrich­ tungen Körnerauslaufvorrichtungen vor, neben oder hinter den rotierenden Stempelwirkflächen angeordnet sind.