DE4340699A1 - Vorrichtung zur dynamischen Bodenverdichtung - Google Patents
Vorrichtung zur dynamischen BodenverdichtungInfo
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- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
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Description
Es ist bekannt, technische Böden mit natürlichen bindigen und nicht bindigen Eigen
schaften, sowie Mineralgemische mit und ohne Bindemittelzusatz, mittels dynamisch
wirkender Geräte zu verdichten.
Bei den bekannten dynamischen Verdichtungsgeräten haben sich bisher die
Vibrationswalzen als Auflastrüttler, sowie die Vibrationsplatten als Sprung
rüttler jeweils mit Krafterregung durch Unwuchten ausgestattet, durchgesetzt.
Schließlich sind noch die Vibrationsstampfer (auch als Schnellstampfer bekannt)
zu nennen bei denen jedoch anstelle der Krafterregung durch Unwuchten eine soge
nannte Wegerregung üblich ist. (Bezügl. Wegerregung siehe z. B. Dissertation
Untersuchungen über den Energieaustausch bei der Bodenverdichtung mit
Sprungrüttlern von G. Dimpfl TH Aachen 1965)
In Relation zum Eigengewicht weisen Auflastrüttler wie Vibrationswalzen einen
geringeren Output an kinetischer Energie auf als Sprungrüttler. Aufgrund ihrer über
legenen Manövrierfähigkeit sind Vibrationswalzen dennoch die meistbenutzten Ver
dichtungsgeräte. Den Vibrationsstampfern sind als handgeführten Kleingeräten
Sonderaufgaben auf kleinen, beengten Flächen vorbehalten. Sie verfügen jedoch
mit deutlichem Abstand über das günstigste Leistungsgewicht.
Um die Leistungsvorteile der Sprungrüttler mit der Wendigkeit fahrender Geräte
zu verbinden, wurden beispielsweise Plattenrüttler an Fahrzeuge montiert
(AS 11 50 928, AS 11 68 350, AS 1 259 795). Vorgeschlagen wurden außerdem
selbstfahrende Verdichtungsgeräte bei denen als Platten gestaltete Verdichtungs
werkzeuge mit Hilfe der Wegerregung in schwingende Bewegung versetzt werden
(OS 2046 840). Weiter wurde für selbstfahrende Verdichtungsgeräte mit platten
förmigen und durch Wegerregung angetriebenen Verdichtungswerkzeugen
vorgeschlagen, Verdichtungsvorrichtungen heb- und senkbar in das Träger
fahrzeug zu integrieren (DT 20 10 029).
Bei selbstfahrenden Verdichtungsgeräten nach den beschriebenen Vorschlägen
- z. B. der DT 20 10 029 - besteht noch eine starre, d. h. nichtfedernde
Verbindung zwischen der eigentlichen Verdichtungsvorrichtung und dem diese
aufnehmenden Trägerfahrzeug.
Diese starre Ankoppelung der Verdichtungsvorrichtung an das Trägerfahrzeug hat
zur Folge, daß die von der Verdichtungsvorrichtung ausgehenden beträchtlichen
Beschleunigungskräfte in einer nicht hinnehmbaren Größe als Reaktionskräfte auf
das Trägerfahrzeug nachteilig einwirken.
Um diesen Nachteil zu beheben, wurde in der OS 2046 840 eine Vorrichtung zur
Kompensation der Reaktionskräfte vorgeschlagen. Dieser Vorschlag ist jedoch mit
einem erheblichen technisch-wirtschaftlichen Aufwand verbunden und darüber
hinaus technisch unvollkommen.
Aufgabe der dieser Anmeldung zugrunde liegenden Erfindung ist die Entwicklung
eines dynamisch wirkenden Verdichters, welcher die gravierenden Nachteile anderer
Bauarten vermeidet.
Das heißt vor allem Beseitigung der bei Auflastrüttlern systembedingten Leistungs
schwächen sowie Behebung der bei Sprungrüttlern vorhandenen Manövriermängel.
Wie bereits erwähnt, weisen die Vibrationsstampfer das günstigste Leistungsgewicht
auf. Einschlägige Untersuchungen ergaben, daß für die dynamische Verdichtungs
leistung die Arbeitsgeschwindigkeit der Verdichtungswerkzeuge ausschlaggebend ist.
Unter dieser Arbeitsgeschwindigkeit ist bei Vibrationswalzen (Auflastrüttlern) die
Schwinggeschwindigkeit der Bandagen und bei Plattenrüttlern (Sprungrüttlern) die
Aufschlaggeschwindigkeit der Platten, d. h. der Verdichtungswerkzeuge zu verstehen.
Da die kinetische Energie einer bewegten Masse bekanntlich dem Quadrat ihrer Ge
schwindigkeit proportional ist und das Prinzip der Auflastrüttlung ebenso wie die
Technik der Unwuchterregung keine wesentliche Erhöhung der bezeichneten Arbeits
geschwindigkeit mehr zuläßt können entscheidende Leistungsverbesserungen von
diesen Techniken auch in Zukunft nicht erwartet werden.
Aus diesen Gründen sollen die bisher wenig beachteten Möglichkeiten der
Sprungrüttlung in Verbindung mit dem Prinzip der Wegerregung zur Leistungsver
besserung genutzt werden.
Die erwähnten Vibrationsstampfer besitzen die vorgenannten Merkmale. Dieser Geräte
typ hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß sich bei Bodenkontakt (Standphase)
seine, u. a. aus dem Gerätegehäuse mit Antriebsmotor bestehende, Obermasse über die
Erregerfeder(n) auf das Verdichtungswerkzeug abstützt, und anschließend durch die
Erregerkräfte hochgeschleudert werden muß (Sprungphase).
Für das Hochschleudern der Obermasse werden Kräfte benötigt die im Quadrat der
Frequenz ansteigen. Der Erregermechanismus aber ist nicht in der Lage seine Kräfte
entsprechend zu steigern. Infolgedessen senkt sich die Obermasse mit steigender
Betriebsfrequenz immer mehr ab, bis das Verdichtungswerkzeug nicht mehr vom
Boden abheben kann. Die Betriebsfrequenz der Vibrationsstampfer erreicht bis
heute mit etwa 13 Hz ihre Obergrenze.
Aufgabe der Erfindung ist es ein neues System für einen dynamischen Bodenverdichter
zu entwickeln, welches folgende Eigenschaften besitzt:
Hoher Energie-Output
Stufen lose und frequenzunabhängige Regelbarkeit des Energie-Output während des Verdichtungsvorganges
Regelbarkeit der Betriebsfrequenz des Verdichtungswerkzeuges in dem für die Bodenverdichtung günstigsten Frequenzbereich von 17 bis 32 Hz.
Gute Manövrierfähigkeit als selbstfahrendes, vorzugsweise mit Luftbereifung ausgestattetes Gerät und
Eignung zum Bau in Gewichtsklassen von etwa 1000 kg an aufwärts.
Stufen lose und frequenzunabhängige Regelbarkeit des Energie-Output während des Verdichtungsvorganges
Regelbarkeit der Betriebsfrequenz des Verdichtungswerkzeuges in dem für die Bodenverdichtung günstigsten Frequenzbereich von 17 bis 32 Hz.
Gute Manövrierfähigkeit als selbstfahrendes, vorzugsweise mit Luftbereifung ausgestattetes Gerät und
Eignung zum Bau in Gewichtsklassen von etwa 1000 kg an aufwärts.
Durch die für den dynamischen Bodenverdichter geforderten Eigenschaften sollen
u. a. folgende Ziele im Baubetrieb erreicht werden:
Erhöhung der Endlagerungsdichte und damit der Tragfähigkeit des
verdichteten Materials, besonders bei bisher als schwer verdichtbar
geltenden, z. B. bindigen Böden
Anpassungsfähigkeit der wesentlichen Geräteparameter an die unterschiedlichen bodenmechanischen Eigenschaften des Materials,
Erhöhung der Wirtschaftlichkeit durch Verkürzung der Verdichtungs zeiten bei gleichzeitiger Energieeinsparung.
Anpassungsfähigkeit der wesentlichen Geräteparameter an die unterschiedlichen bodenmechanischen Eigenschaften des Materials,
Erhöhung der Wirtschaftlichkeit durch Verkürzung der Verdichtungs zeiten bei gleichzeitiger Energieeinsparung.
Zur Lösung der Erfinderaufgabe werden folgende technische Maßnahmen getroffen:
In ein Trägerfahrzeug werden ein oder mehrere Verdichtermodule mit Wegerregung heb- und senkbar integriert, wobei die Ankopplung der Module an das Trägerfahrzeug federnd ausgebildet wird.
In ein Trägerfahrzeug werden ein oder mehrere Verdichtermodule mit Wegerregung heb- und senkbar integriert, wobei die Ankopplung der Module an das Trägerfahrzeug federnd ausgebildet wird.
Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend
beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Bodenverdichter in vertikalem Längsschnitt,
bestehend aus dem vorzugsweise luftbereiften Trägerfahrzeug 1 mit den Kammern 2
und 3 zur Aufnahme der Antriebs-, Versorgungs- und Steuerungsaggregate, sowie
dem Modulschacht 4 für das Verdichtungsaggregat. Dieses besteht aus einem
Hubrahmens, der seinerseits einen oder mehrere Module mit den Modulgehäusen 6
und den Verdichtungswerkzeugen 7 aufnimmt.
Fig. 2 einen Längsschnitt des Schachtes 4 mit Hubrahmen 5, dem Modul
gehäuse 6 und dem Verdichtungswerkzeug 7. Ferner die Hubzylinder 8, die
von dem mit dem Trägerfahrzeug fest verbundenen Konsolen 9 getragen werden.
Die Kolbenstangen der Hubzylinder 8 stützen über die Traversen 10 den Hub
rahmen 5 ab und dienen dazu diesen stufenlos zu heben und zu senken.
Die Traversen 11 sind Bestandteil des Modulgehäuses 6.
Die Traversen 12, 13 und 14 sind mit dem Hubrahmen 5 fest verbunden.
Die Führungstangen 15 sind mindestens mit den Traversen 12 und 14 kraftschlüssig
verbunden. Zwischen den Traversen 11 einerseits und den Traversen 13 andererseits,
umgreifen vorgespannte Druckfedern 16 als Kopplungsfedern konzentrisch die
Führungsstangen 15. Das Modulgehäuse 6 ist mit den Bohrungen der Traversen 11
gleitend über die Stangen 15 geführt.
Fig. 3 einen horizontalen Längsschnitt durch den Modulschacht 4. Nach dem
in Fig. 3 dargestellten Beispiel sind, aus später noch zu erläuternden Gründen,
insgesamt vier Stück Verdichtermodule in einem gemeinsamen Hubrahmen 5 des
Modulschachtes 4 angeordnet.
Fig. 4 eine Variante zur federnden Aufhängung des Verdichtermoduls im Hub
rahmen 5. Bei dieser Variante wird das Modulgehäuse 6 mittels der Federn 17 und
das Verdichtungswerkzeug 7 mit Hilfe der Federn 18 im Hubrahmen aufgehängt.
Fig. 5 einen Verdichtermodul im Schnitt, mit dem Modulgehäuse 6, dem
Verdichtungswerkzeug 7, den Erregerfedern 19, dem Federkolben 20, der
Federkolbenstange 21 und den durch ein Symbol 22 dargestellten, mechanisch
oder hydraulisch wirkenden Erreger zur Erzeugung oszillierender Linear
bewegungen.
Fig. 6 das Funktionsschema eines hydraulischen Erregeraggregates. Es
besteht aus einer Pumpe mit den Zylindern 31 und 33 mit den Kolben 32 und 34.
Die Leitungen 35 und 36 verbinden die Pumpe mit den Zylindern 37 und 38 eines
Linearhubmotors. In diesem befindet sich der Doppelkolben 39, der mit dem Kolben
gestänge 40 verbunden ist. Weiter zeigt das Schema die Füllpumpe 41, das
Druckbegrenzungsventil 42, den Druckspeicher 43, die Rückschlagventile 44 und
45, das Drosselventil 46, die Leitungen 47 bis 54 und den Ölbehälter 55.
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel des hydraulischen Linearhubmotors.
Es sind dargestellt die Zylinder 60 und 61 mit den Zylinderköpfen 62,
der Doppelkolben 63, die Kolbentraverse 67, der Federkolben 68, die Leitungen
69 und 70, die Motorhalterungen 71 und Teile des Modulgehäuses 72.
Fig. 8 bis Fig. 11 das Ausführungsbeispiel eines Exzentertriebes dessen Exzen
trizität während des Betriebes stufenlos verändert werden kann. Er besteht
aus einer hohlen Exzenterwelle 80 mit den Aussparungen 81 dem Exzenterkeil 82,
den Keilstegen 83, dem Exzenterring 84, den Anpreßfedern 85, dem Wälz
lager 86, dem Pleuel 87, der Druckfeder 88, dem Federwiderlager 89,
dem Axiallager 90 und der Schubstange 91. Weiter sind dargestellt ein Zahnrad 92,
das Kegelrollenlager 93, das Radiallager 94 und Teile des Modulgehäuses 95.
Fig. 12 in schematischer Darstellung die Anordnung von Längslenkern 100
zwischen dem Hubrahmen 5 und dem Verdichtungswerkzeug 7 mittels der Elasto
gelenke (z. B. Gummiblöcke) 101 und 102.
Die erfindungsgemäße Ankopplung des Modulgehäuses 6 mittels Federn an den
Hubrahmen 5 bewirkt, daß das Modulgehäuse 6 unter Einwirkung der Reaktionskräfte
des Erregermechanismus gegenüber dem Hubrahmen 5 frei schwingen kann. Dabei
werden diese Kräfte durch die Beschleunigung des Modulgehäuses 6 größtenteils
kompensiert. Auf den Hubrahmen 5 wirken nur noch die weitaus kleineren Kräfte aus
den Verformungswegen der Kopplungsfedern 16 (vergl. Fig. 2) ein, die keinen
störenden Einfluß auf das Trägerfahrzeug 1 ausüben.
In der tiefsten Stellung des Hubrahmens 5 sind die Federn 16 entlastet, so daß das
Gewicht des Modulgehäuses 6 voll auf dem Verdichtungswerkzeug 7 ruht. In dieser
Einstellung verhält sich das Verdichtermodul wie die bekannten Vibrationsstampfer,
d. h. die Betriebsfrequenz bleibt - wie bereits auf Blatt 3 beschrieben - weit
unterhalb des für Verdichtungsarbeiten günstigsten Frequenzbereichs.
Mit zunehmender Anhebung des Hubrahmens 5 werden wachsende Gewichtsanteile
des Modulgehäuses 6 über die Federn 16 auf das Fahrzeug 1 abgetragen. Durch
die damit verbundene Entlastung des Erregermechanismus im Modul kann dieses
nachweislich mit höheren Betriebsfrequenzen gefahren werden. Da der Leistungs
output aber annähernd in der dritten Potenz der Frequenzerhöhung - bei sonst
unveränderten Parametern - zunimmt, ermöglichen die den Erfindungsgegenstand
gemäß Anspruch 1 und 2 kennzeichnenden Merkmale bereits den erheblichen Vorteil
einer außergewöhnlichen Leistungssteigerung.
Wird der Hubrahmen 5 soweit angehoben, daß das volle Gewicht des Modulgehäuses 6
durch die Federn 16 aufgenommen wird, kann das Verdichtungswerkzeug 7 völlig
entlastet schwingen. Durch weitere Anhebung des Hubrahmens 5 können zusätzliche
Gewichtsanteile, bis zum Gesamtgewicht des Moduls, über die Federn 16 auf den
Hubrahmen 5 abgetragen werden. Außerdem kann durch Veränderung der Höhen
stellung des Hubrahmens 5 die Aufschlaggeschwindigkeit des Verdichtungswerk
zeuges 7 auf den Untergrund beeinflußt und somit die Energieübertragung vorteil
hafterweise stufenlos variiert werden.
Die höchste Einstellung des Hubrahmens 5 sichert für Transportfahrten einen
ausreichenden Abstand der Verdichtungswerkzeuge 7 zum Untergrund.
Fig. 2 zeigt zum Heben und Senken des Hubrahmens 5, sowie zu dessen Vertikal
führung hydraulische Hubzylinder 8.
Grundsätzlich sind aber auch (nicht dargestellte), mechanische Mittel für den Hub
vorgang und zusätzliche Gleit-, Rollenführungen oder dergl. zwecks Parallelführung
des Hubrahmens 5 zu den Wänden des Modulschachtes 4 vorgesehen.
Fig. 3 zeigt einen Horizontalschnitt durch den Modulschacht 4 in dem vier Module seitlich
der Längsachse des Bodenverdichters angeordnet sind. Es ist hierbei vorgesehen die
Phasenlagen der Verdichtungswerkzeuge 7 der beiden innen liegenden Module gegen
über denjenigen der beiden außen liegenden Module um 180 Grad zu versetzen. Durch
diese Maßnahmen werden die durch die Verformungswege der Kopplungsfedern 16
verursachten Kräfte in ihren Auswirkungen auf das Trägerfahrzeug 1 vorteilhaft
noch zusätzlich kompensiert. Die Numerierung der Einzelteile in Fig. 3 entspricht
derjenigen in Fig. 2.
Die in Fig. 4 schematisch dargestellte Variante der federnden Aufhängung des
Modulgehäuses 6 durch die Zug- und Druckfedern 17 einerseits und des Verdichtungs
werkzeuges 7 durch die Zug- und Druckfedern 18 andererseits, bewirkt eine direkte
Gewichtsabtragung des Werkzeuges 7 auf den Hubrahmen 5, wodurch der
Erregermechanismus vorteilhaft entlastet wird. In der praktischen Ausführung wird die
Wirkung der Zug- und Druckfedern üblicherweise durch eine Kombination vor
gespannter Druckfedern, wie in Fig. 2 dargestellt, realisiert.
Das in Fig. 5 im Schnitt gezeigte Verdichtermodul ähnelt in seinem Aufbau den
bekannten Vibrationsstampfern. Das Verdichtungswerkzeug 7 wird im Modulgehäuse 6
gleitend geführt, so daß es unter der Einwirkung der Wechselspannungen der
Federn 19 rasche Linearbewegungen ausführen kann. Die Federspannung erfolgt
durch die oszillierende Bewegung der Federkolbenstange 21 mit dem Federkolben 20.
Die Kolbenstange 21 wird ihrerseits durch einen mechanisch oder hydraulisch
arbeitenden Erreger bewegt,der in Fig 5 durch das Symbol 22 dargestellt ist.
In der mechanischen Version besteht der Erreger vorzugsweise aus einem Kurbel-
oder Exzentertrieb jeweils in Verbindung mit einem Pleuel. Der Antrieb des Erreger
mechanismus erfolgt durch einen von dem Modul bzw. von den Modulen getrennt
installierten Motor über zwischengeschaltete Getriebeelemente.
Wegen der mit kleinen Wegamplituden erfolgenden Schwingbewegungen des Modul
gehäuses 6 wird die Verbindung zwischen dem Erreger im Modulgehäuse 6 und dem
vorgeschalteten Getriebe mit einer Gelenkwelle oder einer biegsamen Welle hergestellt.
In der hydraulischen Ausführung des Erregers wird ein Linearhubmotor im Modulge
häuse 6 eingebaut. Die Energiezufuhr erfolgt mittels einer Hydraulikflüssigkeit die,
soweit erforderlich, durch flexible Hochdruckschläuche geleitet wird.
Das in Fig. 6 schematisch dargestellte Hydraulikaggregat ist besonders für den Erreger
antrieb der Verdichtermodule geeignet. Dieses Aggregat arbeitet nach dem Prinzip des
Flüssigkeitswechselstromes im Gegensatz zu dem in der Hydraulik sonst üblichen
Prinzip des Flüssigkeitsgleichstromes.
Das Wechselstromprinzip hat den Vorteil, daß auf Umsteuerventile, die den Energiefluß
behindern, verzichtet werden kann.
Die Hydraulikpumpe besitzt dazu zwei Zylinder 31 und 33 mit den Kolben 32 und 34.
Die Förderhübe der Kolben 32 und 34 sind um 180 Grad gegeneinander versetzt. Die
Hydraulikflüssigkeit wird durch die Leitungen 35 bzw. 36 direkt den Zylindern 37 und 38
des Linearhubmotors zugeführt. Durch die Wechselbewegungen der Flüssigkeitsströme
wird der Doppelkolben 39 zwecks Arbeitsleistung ebenfalls in oszilliernde Bewegung
gesetzt. Seine Bewegungsenergie überträgt der Doppelkolben 39 durch die Kolben
stange 40 und den Federkolben 20 auf die Erregerfedern 19 des Verdichtermoduls.
Durch die Leitungen 53 und 54 kann über ein Drosselventil 46 eine Verbindung
zwischen den Leitungen 35 und 36 hergestellt werden. Bei geschlossenem Drossel
ventil 46 wird die gesamte, durch die Pumpe geförderte, Flüssigkeitsmenge zur
Arbeitsleistung in den Linearhubmotor geführt. Dabei werden der maximale Kolben
hub und die Höchstleistung des Linearhubmotors erreicht.
Durch die Öffnung des Ventils 46 kann der Flüssigkeitsstrom den Linearhubmotor,
unter gleichzeitiger Minderung der Energieabgabe, umgehen. In Abhängigkeit vom
Öffnungsgrad des Ventils 46 läßt sich die Hubweite bzw. Wegamplitude des Doppel
kolbens 39 stufenlos verändern. Die Änderung der Hubweite des Doppelkolbens 39
ist gleichbedeutend mit einer frequenzunabhängigen, stufenlosen Änderung der
Leistungsabgabe des Linearhubmotors und damit des Verdichtermoduls. Die Füll
pumpe 41 hat in Verbindung mit dem Druckbegrenzungsventil 42, dem Hydro
speicher 43, den Rückschlagventilen 44 und 45 über die Leitungen 51 und 52
nicht nur Leckverluste im Leitungssystem zwischen der Hydraulikpumpe und dem
Linearhubmotor auszugleichen, sondern darüberhinaus für einen nahezu gleich
bleibenden Vorspannungsdruck im genannten Leitungssystem zu sorgen.
Schwankungen dieses Vorspannungsdruckes innerhalb eines bestimmten Toleranz
bereiches dienen zur Betriebssteuerung der Füllpumpe 41. Der Vorspannungs
druck der Hydraulikflüssigkeit ist von Vorteil, weil er eine gleichmäßige Kraft-
und Energieübertragung von der Hydraulikpumpe auf den Linearhubmotor sicherstellt.
Die Fig. 7 zeigt ein Beispiel konstruktiver Gestaltungsmöglichkeit des Linearhub
motors in drei Schnittführungen.
Aufgabe und Funktionsweise des Linearhubmotors wurden bereits (z. B. bei der
Beschreibung der Fig. 6 auf der Seite 7) erläutert. Die konstruktive Besonderheit
liegt in der absoluten Gleichgestaltung der beiden gegenüberliegenden Zylinder.
Dadurch werden einerseits gleiche hydraulische Bedingungen für beide Zylinder
erreicht und andererseits wird der Aufwand für die Abdichtung der beweglichen gegen
die feststehenden Pumpenteile minimiert.
Kräfte und Bewegungen des Doppelkolbens 63 werden über die Traverse 64 auf die
Stege 65 und von diesen durch den Riegel 66 auf die Federkolbenstange 67 und
den Federkolben 68 auf die Erregerfedern übertragen.
Ein Konstruktionsbeispiel für eine Vorrichtung zur stufenlosen und frequenzunab
hängigen Änderung der Erregeramplitude im Betriebszustand unter Verwendung
mechanischer Mittel, wird in Fig. 8 bis 11 gezeigt. In der drehbar gelagerten, hohlen
Exzenterwelle 80 befindet sich der axial verschiebbare Exzenterkeil 82. Dieser
hat zwei, in eine zylindrische Grundform eingearbeitete, schräge Gleitflächen 96, auf
die sich zwei Keilstege 83 mit ihren Schrägflächen 97 abstützen. Die zwei Keilstege 83
sind in gegenüberliegenden, vorzugsweise rechteckigen Aussparungen 81 der Exzenter
welle 80 gleitend geführt. An ihren Außenenden weisen die Keilstege 83 ein schwalben
schwanzförmig gestaltetes Teil auf, mit dem sie in entsprechende Führungen 99
des Exzenterringes 84 greifen. Auf dem Exzenterring 84 sitzt, bis zu dessen Anschlag, der
Innenring eines Wälzlagers 86. Durch die Anpreßfedern 85 (z. B. Blattfedern), erfolgt
der Kraftschluß zwischen den Flächen 98 der Keilstege 83 und dem Wälzlager 86. Das
Exzenterpleuel 87 umspannt mit der Bohrung seines Pleuelkopfes den Außenring des Wälz
lagers 86. Auf der einen Seite des Exzenterkeils 83 befindet sich zwischen diesem und
dem Federwiderlager 89 die Druckfeder 88. Diese hat die Aufgabe, die Rückführung des
Exzenterkeils 82 in die Stellung der Minimalexentrizität zu bewirken bzw. zu unterstützen.
Eine mechanisch oder hydraulisch betätigte Schubstange 91 dient dazu, den Exzenter
keil 82 gegen die Kraft der Feder 88 und die von einem Keilsteg 83 ausgehende, in Achs
richtung wirkende Kraftkomponente aus der Minimalexentrizität stufenlos über Zwischen
werte in die Stellung der Maximalexentrizität zu schieben. Um die dazu notwendige Druck
übertragung von der nicht rotierenden Schubstange 91 auf den mit der Exzenterwelle 80
drehenden Exzenterkeils 82 zu ermöglichen, wird das Axiallager 90 zwischengeschaltet.
Die Exzenterwelle 80 ist über die Wälzlager 93 und 94 im Modulgehäuse 95 gelagert.
Ihr Antrieb kann über Zahnräder oder vergleichbare Getriebeelemente erfolgen.
Das freie Ende des Exzenterpleuels 87 wird über ein Gelenk mit der Federkolben
stange 21 des Verdichtermoduls verbunden, so daß Kräfte und Bewegungen in be
kannter Weise durch den Federkolben 21 auf die Erregerfedern 19 übertragen
werden können.
Fig. 12 zeigt ein Beispiel für die Anordnung von Längslenkern 100 zur Stabilisierung
der Verdichtungswerkzeuge 7 und des Modulgehäuses 6. Während des Boden
kontaktes des Verdichtungswerkzeuges 7 greift an diesem eine, der Fahrtrichtung des
Trägerfahrzeuges 1 entgegen gerichtete, Horizontalkraft an.
Diese Kraft resultiert aus der Reibung zwischen dem Verdichtungswerkzeug 7 und dem
Boden. Sie verursacht entsprechende Pressungen an den Gleitflächen zwischen dem
Modul 6 und dem Verdichtungswerkzeug 7 einerseits und zwischen den Traversen 11
und den Führungsstangen 15 andererseits.
Die Längslenker 100 haben in Verbindung mit den Elastogelenken 101 und 102 die
Aufgabe, einen Teil der Horizontalkraft vom Verdichtungswerkzeug 7 direkt auf
den Hubrahmen 5 zu übertragen und dadurch die Gleitflächen zu entlasten. Die
Elastogelenke, z. B. in Form der bewährten Gummiblöcke, sind in der Lage,
die durch das Schwingen des Verdichtungswerkzeuges 7 bedingten minimalen
Abstandsänderungen zwischen den Achsen der Elastogelenke 101 und 102
ebenso auszugleichen, wie geringe Winkelverdrehungen. Anstelle der Längs
lenker können auch Schräglenker sinngemäß eingesetzt werden.
Claims (15)
1. Vorrichtung zur dynamischen Bodenverdichtung, bestehend aus einem Träger
fahrzeug (1) mit den erforderlichen Antriebs-, Versorgungs- und Steuerungs
aggregaten und einem Hubrahmen (5), der einen oder mehrere Verdichtermodule
mit je einem Modulgehäuse (6) und einem schwingend bewegten Verdichtungswerk
zeug (7) enthält, wobei das Verdichtungswerkzeug (7) durch mindestens eine
Erregerfeder in bekannter Weise mit einem im Modulgehäuse (6) untergebrachten
Erreger verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdichtermodule durch mechanische oder pneumatische Federglieder an
den Hubrahmen (5) des Trägerfahrzeuges (1) angekoppelt sind.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federglieder zwischen dem Hubrahmen (5) und den Modulgehäusen (6)
angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Federglieder einerseits zwischen Hubrahmen (5) und den Modulgehäusen (6)
und andererseits zwischen dem Hubrahmen (5) und den Verdichtungswerkzeugen (7)
angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Patentansprüchen 1 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federkonstanten der an die Modulgehäuse (6) gekoppelten Federglieder
sich zu den Federkonstanten der an die Verdichtungswerkzeuge (7) gekoppelten
Federglieder verhalten, wie die Masse eines Modulgehäuses (6) zu der Masse eines
Verdichtungswerkzeuges (7).
5. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Erregern (22) der Verdichterwerkzeuge (7) mehrerer Verdichter
module Phasenverschiebungen bestehen, die eine gegenseitige Kompensation der
von den Verdichtermodulen ausgehenden und von den Federgliedern auf den Hub
rahmen (5) partiell übertragenen Beschleunigungskräfte bewirken.
6. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß in bezug auf die Längsachse des Trägerfahrzeuges (1) seitlich rechts und links
je zwei Verdichtermodule symmetrisch angeordnet sind und daß zwischen den Er
regern (22) der Verdichtungswerkzeuge (7) der beiden äußeren Module einerseits
und der beiden inneren Module andererseits eine ständige Phasenverschiebung
von 180 Grad besteht.
7. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oszillierender Doppelkolben (35, 63) eines, als Erreger (22) in einem Modul
gehäuse (6, 72) angeordneten, ventillosen, hydraulischen Linearhubmotors mit den
Zylindern (37, 38, 60, 61) über ein Kolbengestänge (40) und einen Federkolben (20)
mit den Erregerfedern (19) kraftschlüssig verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Förderhüben der Kolben (32, 34) der Hydraulikpumpe ein bleibender
Phasenunterschied von 180 Grad besteht und daß jede der Hydraulikleitungen (35, 36)
jeweils einen Zylinder (31, 33) der Hydraulikpumpe mit jeweils einem
Zylinder (37, 38, 60, 61) des Linearhubmotors verbindet.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Füllpumpe (41) durch die Leitung (48) sowohl mit einem Druckspeicher (43)
als auch mit den Eingangsanschlüssen der Rückschlagventile (44, 45) und
eines Druckbegrenzungsventils (42) verbunden ist und daß eine Verbindung
hergestellt wird einerseits durch die Leitung (51) zwischen dem Ausgangs
anschluß des Rückschlagventils (45) und der Leitung (35) und andererseits
durch die Leitung (52) zwischen dem Ausgangsanschluß des Rückschlagventils (44)
und der Leitung (36).
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Drosselventil (46) einerseits durch die Leitung (53) mit der Leitung (35) und
andererseits durch die Leitung (54) mit der Leitung (36) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Zylinder (60, 61) des Linearhubmotors an ihren, den Zylinderköpfen
gegenüberliegenden Enden konzentrisch ineinander greifen und daß die
Zylinder (60, 61) zumindest mit einem der Zylinderköpfe (62) gemeinsam durch
Schrauben (73) oder mindestens gleichwertige Verbindungsmittel untereinander
befestigt sind.
12. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet
daß die Zylinder (60, 61) ins den Zylinderwänden Langlöcher (74) aufweisen, deren
seitliche Begrenzungsflächen jeweils paarweise in gleichen Ebenen liegen und daß
der Doppelkolben (63) über die, durch die Langlöcher (74) hindurchgreifende Kolben
traverse (64), die Stege (65), den Riegel (66), die Kolbenstange (67) und den Feder
kolben (68) kraftschlüssig mit den Erregerfedern (19) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 11 und 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß in mindestens einem Steg (65) ein Langloch zur Durchführung einer Hochdruck
leitung (70) vorhanden ist.
14. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine hohle Exzenterwelle (80) eines als Erreger (22) in einem Modulgehäuse (6)
angeordneten Exzenterantriebes innen einen Exzenterkeil (82), eine Druckfeder (88),
ein Axiallager (90) und eine Schubstange (91) aufnimmt, wobei die Feder (88) zwischen
einem Federwiderlager (89) und einem Ende des Exzenterkeils (82) eingespannt ist, das
Axiallager (90) eine Verbindung zwischen dem anderen Ende des Exzenterkeils (82) und
der Schubstange (90) herstellt und daß zwei, durch die Aussparungen (81) der Exzenter
welle (80) geführte Keilstege (83) sich mit ihren Schrägflächen (97) auf die Gleit
flächen (96) des Exzenterkeils (82) abstützen, wobei das äußere, schwalbenschwanz
förmig gestaltete Teil der Keilstege (83) in die Schwalbenschwanzführungen (99)
des Exzenterringes (84) greifend mit seiner Außenfläche (98) die Anpreßfeder (85)
gegen den Innenring eines auf dem Exzenterring (84) sitzenden Wälzlager (86) drückt
und das Exzenterpleuel (87) mit der Bohrung des Pleuelkopfes den Außenring des
Wälzlagers (86) umspannt.
15. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verdichtungswerkzeug (7) durch mindestens einen Längs- oder zwei
Schräglenker (100) mit dem Hubrahmen (5) verbunden ist und daß die Ver
bindung zwischen einem Lenker (100) und dem Hubrahmen (5) ebenso durch ein
Elastogelenk (101) hergestellt ist, wie die Verbindung zwischen einem
Lenker (100) und einem Verdichtungswerkzeug (7).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934340699 DE4340699A1 (de) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Vorrichtung zur dynamischen Bodenverdichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934340699 DE4340699A1 (de) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Vorrichtung zur dynamischen Bodenverdichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4340699A1 true DE4340699A1 (de) | 1995-06-01 |
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ID=6503752
Family Applications (1)
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DE19934340699 Withdrawn DE4340699A1 (de) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | Vorrichtung zur dynamischen Bodenverdichtung |
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DE (1) | DE4340699A1 (de) |
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