DE69530008T2 - Bodenverdichtung - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft die Bodenverdichtung und insbesondere die Bodenverdichtung unter Verwendung einer Schlagwalze oder Schlagverdichtermasse.
  • Der Ausdruck "Schlagwalze", wie er anfangs im U.S.-Patent 2 909106 verwendet wurde, betrifft eine Bodenverdichtungsmaschine mit einer Verdichtermasse von unrunder Form, die, wenn sie über eine Bodenfläche gezogen wird, eine Reihe periodischer Schläge auf die Bodenfläche erzeugt. Die Verdichtermasse einer Schlagwalze weist an ihrem Umfang eine Reihe beabstandeter vorspringender Spitzen auf. Jeder derartigen vorspringenden Spitze folgt ein zurückspringenderBereich des Umfangs, und jeder zurückspringende Bereich ist wiederum von einer Verdichtungsfläche gefolgt. Wenn die Schlagwalze über die Bodenfläche gezogen wird, beispielsweise mittels einer Zugmaschine, erhebt sie sich auf jede vorspringende Spitze und fällt dann beim Hinwegfahren über diese Spitze nach vorne und unten, mit dem Ergebnis, daß die folgende Verdichtungsfläche der Bodenoberfläche einen Schlag versetzt. Die Wirkung der Verdichtermasse besteht im Ansammeln von potentieller Energie, wenn sich die Verdichtermasse auf jede vorspringende Spitze erhebt, und dann im Aufbringen dieser Energie als Schlag, wenn die Verdichtermasse dann fällt und die Verdichterfläche auf die Bodenoberfläche aufschlägt.
  • Eine typische dreiseitige Verdichtermasse ist in den 1(a) und 1(b) der beigefügten Zeichnungen dargestellt. Die Masse weist im gleichen Winkelabstand voneinander vorgesehene vorspringende Spitzen 1, an die vorspringenden Spitzen angrenzende zurückspringende Bereiche 2 und gerundete Verdichtungsflächen 3 zwischen jedem zurückspringenden Bereich 2 und der nächsten vorspringenden Spitze 1 auf. Die Masse ist an einer Achse 4 befestigt und wird mittels einer geeigneten Zugmaschine in Richtung des Pfeils 5 gezogen.
  • Die Zugkraft bewirkt, daß sich die Masse der Reihe nach auf jede vorspringende Spitze 1 erhebt, wie in 1(b) dargestellt, und dann einen Schlag auf die Oberfläche 6 des Bodens ausübt, wenn die relevante Verdichtungsfläche 3 auf diese Fläche herabfällt. Die Verbindung zwischen der Zugmaschine und der Verdichtermasse ist von elastischer Natur, um die notwendige Vorwärts- und Abwärtsfallbewegung zu ermöglichen, die die Masse bei ihrem Hinweglaufen über jede vorspringende Spitze erfährt.
  • In 1(a) bezeichnet der Buchstabe R den Radius von der Achse 4 zum Ende einer vorspringenden Spitze 1, während der Buchstabe r den Radius von der Achse 4 zu der Oberfläche der Verdichtungsfläche 3 bezeichnet. Potentielle Energie wird durch Anheben der Masse um die vorspringende Spitze 1 herum über eine Strecke von R–r, wie in 1(b) dargestellt, erzeugt, und die gespeicherte potentielle Energie kann als Mg(R-r) Joule quantitativ bestimmt werden, wobei M die Masse in Kilogramm ist, g die Gravitationskonstante in m/sec2 ist und R und r in Metern ausgedrückt sind.
  • Eine Schlagwalzenmasse kann beispielsweise 10000 kg wiegen und Abmessungen R = 0,9 m und r = 0,75 m haben. Die in der Masse gespeicherte potentielle Energie bei deren Erhebung auf ihre vorspringende Spitze, wobei der Mittelpunkt der Masse dann 0,15 m über seine tiefste Position erhoben ist, beträgt 0,15 m × 10000 kg × 9,81 m/s2 = 14715 Joule, was nominell als 15 kJ ausgedrückt wird.
  • In der Praxis des Bauwesens finden nun, abhängig von der Beschaffenheit des Bodens und dem erforderlichen Verdichtungsgrad, Schlagverdichtermaschinen mit Energiewerten zwischen 10 und 25 kJ häufig Verwendung. 2 der beigefügten Zeichnungen stellt graphisch eine Beziehung zwischen der Anzahl der Verdichterschläge und dem Betrag der Bodenoberflächensetzung bei einem typischen Boden dar. Es muß darauf hingewiesen werden, daß der Betrag der Oberflächensetzung ein Maßstab des Grades ist, bis zu dem die Bodendichte verbessert ist, und auch der Tiefe unter der Oberfläche, bis zu der die Verbesserung der Bodendichte erfolgt. In 2 sind zwei Kurven gezeigt, eine für eine Masse, die zur Erzeugung von 15 kJ Aufprallenergie bei jedem Schlag konzipiert ist, und eine für eine Masse, die zur Erzeugung von 25 kJ Aufprallenergie bei jedem Schlag konzipiert ist. Bei beiden flacht die Kurve ab, sobald eine gewisse Oberflächensetzung erreicht worden ist, so daß nach einer gewissen Anzahl von Schlägen das Maß der Oberflächensetzung ungeachtet der Anzahl weiterer Schläge, die auf den Boden aufgebracht werden, kaum variiert. Zunächst ist die Kurve für die 25-kJ-Masse etwas steiler als diejenige für die 15-kJ-Masse, d. h., während der Anfangsstufen der Verdichtung wird im Falle der 25-kJ-Masse mit weniger Schlägen eine größere Oberflächensetzung erzielt als im Falle der 15-kJ-Masse.
  • Zwar sind für die erforderliche Oberflächensetzung bei der Masse mit höherer Energie weniger Schläge erforderlich, aber es ist nicht immer wünschenswert, die Verwendung der Masse mit höherer Energie fortzusetzen. Dies liegt daran, daß die Bodenverdichtung mit Scherung und Bruch der Bodenstruktur einhergeht, wodurch eine Neuanordnung der Bodenpartikel und ein Austreiben von Luft aus den Bodenhohlräumen möglich ist. Sobald die gewünschte Oberflächensetzung durch Schläge mit hoher Energie erzielt worden ist, beispielsweise Punkt A in 2, ist es bevorzugt, die Energie pro Schlag zu veringern und dann mit der Verdichtung der Bodenstruktur fortzufahren, wobei die Scherebenen und Brüche geschlossen werden, um beispielsweise Punkt B in 2 zu erreichen. Bei dem meisten Bodenverdichtungsprojekten wäre es jedoch nicht wirtschaftlich rentabel, zwei separate Schlagverdichtungsmaschinen bereitzustellen, eine für die anfängliche Verdichtung und die andere zum anschließenden Schließen der Scherebenen und Brüche.
  • Ferner geschieht es häufig in der Praxis der Bodenverdichtung, daß eine Kruste harten trockenen Bodens ein schwächeres Bodenmaterial überdeckt. Dieser Umstand bildet eine weitere Veranschaulichung der Notwendigkeit, die Möglich keit der Wahl der Energie pro Schlag bei einer einzigen Maschine zu haben. Zum Aufbrechen der Kruste zum Ermöglichen der anschließenden Verdichtung des Barunterliegenden Bodens ist es notwendig, Schläge von hoher Energie zu verwenden. Nachdem die Kruste aufgebrochen ist, kann die Verdichtung mit Schlägen von geringerer Energie fortgesetzt werden. Die fortgesetzte Verwendung des Verdichters höherer Energie nach dem Aufbrechen der Kruste könnte, wie oben erläutert, bei einer wirtschaftlichen Anzahl von Verdichtungsgängen zu einer schwächeren Bodenstruktur führen. Daneben könnte die Verwendung eines Hochenergieverdichters für den Barunterliegenden Boden zu einer größeren Dichte des verdichteten Bodens als festgelegt und einer Verdichtung bis zu einer größeren Tiefe als erforderlich führen, wodurch vom wirtschaftlichen Vorteil der bevorzugten Verwendung von Schlagwalzen gegenüber herkömmlichen Walzentypen Abzüge gemacht werden müssen.
  • Wenn die Schlagwalzen in Betrieb sind, ist es üblicherweise notwendig, daß die Maschine am Ende jedes Gangs wendet. Dies verursacht ein starkes Aufwühlen der Bodenoberfläche an jedem Ende des Arbeitsbereichs, mit der Folge, daß die Maschine und die Bedienperson beim Wenden starker Beanspruchung ausgesetzt sind, wobei außerdem die Möglichkeit besteht, daß die Maschine im Falle von entweder unzusammenhängendem Boden oder Boden mit hohem Feuchtigkeitsgehalt steckenbleibt. Die Möglichkeit seitens der Bedienperson, während des Betriebs das Maß der Energie pro Schlag nach Belieben zu variieren, würde zur Vermeidung dergegenwärtig mit dem Wenden der Maschine zusammenhängenden Probleme beitragen, da dann die Energie pro Schlag am Ende jedes geraden Ganges abgeschwächt werden könnte, wodurch das Aufwühlen der Bodenoberfläche im Wendebereich wesentlich reduziert wird und der von den Zugmaschinenrädern während des Wendens erforderliche Zug reduziert wird, wodurch eine stark verbesserte Betriebseffizienz ermöglicht wird.
  • Ein weiterer Umstand, bei dem es für die Bedienperson ein Vorteil wäre, in der Lage zu sein, den Wert der Energie pro Schlag während des Betriebs zu variieren, ist der, daß der Boden zu schwach ist, einen Schlag von hoher Energie auszuhalten. Unter diesen Umständen hat sich herausgestellt, daß es möglich ist, zunächst mit einem geringen Energiewert, beispielsweise 5 kJ, zu verdichten, dann eine mit beispielsweise 10 kJ pro Schlag verdichtete neue Bodenschicht anzuordnen, dann eine zweite und folgende Bodenschichten mit beispielsweise 15 kJ pro Schlag zu verdichten.
  • Aus der obenstehenden Beschreibung der von den Schlagwalzen geforderten Betriebseigenschaften ist ersichtlich, daß die Veränderung der Energie pro Schlag erreicht werden muß, während die Maschine in Bewegung ist. Die Betriebsanforderungen werden durch Anhalten der Maschine und Wechseln zu schwereren oder leichteren Verdichtungsmassen nicht erfüllt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Einrichtung zum Variieren der Energie pro Schlag zu schaffen, während eine Schlagwalze in Bewegung ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung sieht eine Schlagverdichtungsvorrichtung zum Verdichten einer Bodenfläche vor, wobei die Vorrichtung einen mit Rädern versehenen Rahmen, wenigstens eine drehbar mit dem Rahmen verbundene Schlagverdichtermasse zum Aufbringen periodischer Schläge auf die Bodenfläche während des Bewegens des Rahmens über die Fläche und eine zwischen dem Rahmen und der Verdichtermasse wirkende Einrichtung zum Aufbringen einer variablen vertikalen Kraft auf die Schlagverdichtermasse aufweist, um so die auf die Bodenoberfläche bei jedem Schlag aufgebrachte Schlagenergie zu variieren.
  • Die Kraftaufbringeinrichtung kann eine variable aufwärts gerichtete Kraft auf die Verdichtermasse aufbringen, eine variable abwärts gerichtete Kraft auf die Masse aufbringen oder in der Lage sein, sowohl eine variable aufwärts gerichtete als auch eine variabel abwärts gerichtete Kraft auf die Masse aufzubringen.
  • In Anbetracht dessen, daß die variable aufwärts oder abwärts gerichtete Kraft aufgebracht werden muß, wenn die Schlagverdichtungsmaschine sich bewegt und die Achse, an der die Verdichtermasse angebracht ist, zyklische Bewegung sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung erfährt, ist es bevorzugt, daß die Kraftaufbringeinrichtung Elastizität aufweist. In einem Beispiel weist die Kraftaufbringeinrichtung eine Luftfeder und eine Einrichtung zum Zuführen von Luft zu der Feder mit unterschiedlichen Drücken auf. Alternativ kann die Kraftaufbringeinrichtung eine Hydraulikfeder in Form eines Zylinders oder Stößels, möglicherweise vom doppeltwirkenden Typ, aufweisen. Um die Pneumatik- oder Hydraulikfeder mit der erforderlichen Elastizität zu versehen, wird vorgeschlagen, in die Vorrichtung einen druckbeaufschlagtes Gas speichernden Akkumulator einzubringen.
  • Die Kraftaufbringeinrichtung muß nicht notwendigerweise direkt auf die Verdichtermasse wirken. Bei den bevorzugten Versionen der Erfindung wirkt die Kraftaufbringeinrichtung zwischen dem Rahmen und einer Achse, an der die Verdichtermasse angebracht ist. Ferner ist bevorzugt, daß die Kraftaufbringeinrichtung zwischen dem Rahmen und der Achse mit einer vertikalen Kraftkomponente wirkt. Auf diese Weise muß die Kraftaufbringeinrichtung nicht notwendigerweise vertikal wirken, solange ihre Aufbringlinie dergestalt ist, daß sie eine vertikale Kraftkomponente erzeugen kann. Die Kraftaufbringeinrichtung kann ausreichen, um die oder jede Verdichtermasse von der Bodenoberfläche abzuheben, so daß ihr Transport ohne Aufbringen von Schlägen auf die Bodenoberfläche erfolgen kann.
  • Die Kraftaufbringeinrichtung kann auf einen automatischen Sensor reagieren, der betriebsmäßig mit dem Lenkmechanismus einer zum Ziehen der Verdichter masse verwendeten Zugeinheit oder im Falle einer selbstfahrenden Vorrichtung mit dem Lenkmechanismus des Fahrzeugs selbst verbunden ist, wobei der Sensor derart ausgebildet ist, daß er die Kraftaufbringeinrichtung veranlaßt, die Verdichtermasse oder -massen in Reaktion auf eine vorbestimmte Veränderung der Lenkrichtung von der Bodenoberfläche abzuheben.
  • Der Rahmen kann in Form eines gezogenen oder selbstfahrenden Wagens mit einem elastischen Gestänge zum Verbinden der Verdichtermasse mit dem Wagen vorliegen. Das Gestänge kann eine Führungsstange, die an einem Ende starr mit der Achse verbunden ist, eine Lenkhebelstange, die an einem Ende mit dem entgegengesetzten Ende der Führungsstange und an einem dazwischenliegenden Punkt mit dem Wagen gelenkig verbunden ist, und eine zwischen dem Wagen und dem entgegengesetzten Ende der Lenkhebelstange wirkende Federaufweisen. Die Federistzweckmäßigerweise eine Hydraulikfeder.
  • Die Vorrichtung kann mehr als eine Verdichtermasse aufweisen. So sind bei einem Ausführungsbeispiel zwei voneinander beabstandete Verdichtermassen drehbar an der Achse angebracht, wobei der Rahmen sich zwischen den Massen und der auf die Achse zwischen den Massen wirkenden Kraftaufbringeinrichtung befindet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Im folgenden wird die Erfindung lediglich als Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1(a) und 1(b) eine typische dreiseitige Schlagverdichtermasse in der Schlag- bzw. der Energiespeicherposition;
  • 2 einen Graph der Oberflächensetzung gegenüber den Verdichterschlägen bei unterschiedlichen Energiewerten einertypischen Verdichtermasse wie der in den 1(a) und 1(b) zu sehenden; und
  • 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht eines Schlagverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine Seitenansicht des in 3 zu sehenden Schlagverdichters, wobei eine Verdichtermasse zum Zeigen der Arbeitsbauteile entfernt ist; und
  • 5 ein Detail der Hydraulikbaugruppe.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Mit Bezug auf die 1(a) und 1(b) wurde bereits eine Beschreibung einer herkömmlichen dreiseitigen Verdichtermasse und mit Bezug auf 2 der Art, in der die Verdichtungscharakteristiken einer Verdichtermasse mit dem Betrag der von der verwendeten Masse akkumulierten und abgegebenen potentiellen Energie variieren, abgegeben.
  • Die 3 und 4 zeigen relevante Teile eines Schlagverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Verdichter hat ein Doppelmassensystem mit zwei identischen dreiseitigen Verdichtermassen 10, die über eine gemeinsame Achse 14 miteinander verbunden sind. Wie im Falle der in den 1(a) und 1(b) zu sehenden Verdichtermasse weist jede Masse 10 drei vorspringende Spitzen 11 auf, denen jeweils in Bewegungsrichtung ein zurückspringender Bereich 12 und eine gerundete Verdichtungszone oder Verdichtungsfläche 13 folgt.
  • Der Schlagverdichter der 3 und 4 weist einen Rahmen oder Wagen 15 auf, der mit am Boden angreifenden Rädern 16 ausgestattet ist. Das vordere Ende des Wagens 15 ist fest mit einer mit Rädern versehenen Zugeinheit 17 verbunden. Die Achse 14 ist durch ein elastisches Gestänge, das eine Führungsstange 18, eine Lenkhebelstange 19 und eine eine Zugkraft aufbringende Hydraulikfeder 20 aufweist, mit dem Wagen 15 verbunden. Ein Ende der Führungsstange 18 ist mit der Achse 14 fest verbunden. An einem Punkt 9 ist die Lenkhebelstange 19 mit dem anderen Ende der Führungsstange 18 und an einem Punkt 21 mit dem Wagen 15 gelenkig verbunden. Die Hydraulikzugfeder 20 wirkt zwischen der Zugeinheit 17 und dem oberen Ende der Lenkhebelstange 19.
  • Im Gebrauch bringt die Zugfeder 20 eine Zugkraft auf das obere Ende der Lenkhebelstange 19 auf. Es sei darauf hingewiesen, daß das dargestellte Gestänge der Bauteile 18,19 und 20 ein elastisches Gestänge ist, das eine Verbindung zwischen der Achse 14 und der Zugeinheit 17 und somit dem Wagen 15 bildet. Das Gestänge ermöglicht es der Achse 14, sich sowohl vor- und rückwärts als auch auf und ab relativ zu dem Wagen 15 zu bewegen, wenn sich die Verdichtermassen 10 im Gebrauch auf der Achse 14 drehen.
  • An dem Wagen 15 ist eine Vorrichtung 22 angebracht, die auf die Führungsstange 18 eine aufwärts gerichtete Kraft und auf den Wagen eine entsprechende abwärts gerichtete Reaktionskraft aufbringt. In diesem bestimmten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 22 eine Luftfeder eines üblicherweise in Hochleistungsfahrzeugen für die Aufhängungssteuerung verwendeten Typs und in der Lage, die Vor- und Rückwärtsbewegung der Achse 14 relativ zu dem Wagen 15 aufzunehmen. Von einem in der Praxis an der Zugeinheit 17 angebrachten Kompressor 42 wird druckbeaufschlagte Luft über einen flexiblen Schlauch 23 der Luftfeder 22 zugeführt. In der Praxis ist ein Mehrpositionssteuerventil 24 für den Kompressor 42 innerhalb der Reichweite der Bedienperson der Zugeinheit angebracht. Durch Betätigung des Ventils 24 ist die Bedienperson in der Lage, den Luftdruck in der Luftfeder 22 und damit das Maß des über die Führungsstange auf die Achse aufgebrachten Hubs zu variieren, wobei die von den Verdichtermassen auf die Bodenoberfläche aufgebrachte Schlagenergie entsprechend verringert wird.
  • Bei einer Schlagwalzenmasse von 10000 kg und einer Hebehöhe von 0,15 m z. B., wie in dem zuvor beschriebenen Beispiel verwendet, und unter der Annahme, daß das Aufpumpen der Luftfeder 22 eine Komponente der aufwärts gerichteten Kraft von 4000 kg auf die Achse 14 erzeugt, beträgt die restliche abwärts gerichtete Kraftkomponente (104) × 9,81 kN = 58,86 kN und die pro Schlag verfügbare Energie verringert sich auf 58,86 × 0,15 kJ = 8,83 kJ.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung könnten andere Vorrichtungen, wie beispielsweise eine Hydraulikzylinderanordnung, zum Aufbringen der erforderlichen aufwärts gerichteten Kraft auf die Achse 14 verwendet werden.
  • Statt der Aufbringung einer variablen aufwärts gerichteten Kraft auf die Achse 14 liegt es auch im Rahmen der Erfindung, für eine variable abwärts gerichtete Kraft zu sorgen, so daß ein relativ leichtes Verdichtermassenpaar verwendet werden könnte, wobei die Bedienperson die Möglichkeit hat, die Energie pro Schlag je nach Erfordernis zu erhöhen.
  • Für das Aufbringen einer abwärts gerichteten Kraft ist ein Hydraulikstößel 26 schwenkbar mit dem Ende eines freitragenden Trägers 27 verbunden, der einen einstöckigen Teil der Zugeinheit 17 bildet. Die Kolbenstange des Stößels 26 übt an einem Schwenkpunkt 28 einen abwärts gerichteten Schub auf die Führungsstange 18 aus. Die Einzelheiten eines typischen Stößels 26 sind in 5 dargestellt.
  • Wie in 5 zu sehen, ist der Zylinder 25 des Stößels 26 mittels zweier aus dem Zylindergehäuse ragender Flanschwellen 29 mit dem freitragenden Träger 27 gelenkig verbunden. Die Kolbenstange 30 ist mit einem Kolben 31 verbunden, der sich in dem Zylinder hin- und herbewegen kann und mit einem ringförmigen Verschleißstreifen 32 versehen ist, der die Kolbenstange 30 relativ zu der Zylinderbohrung zentriert. Zwischen dem Zylinder und der Kolbenstange wirkt eine Druckdichtung 43. Durch den Kolben geht eine Öffnung 33 hindurch, um dem Hydraulikfluid im Zylinder unbeschränkten Zugang zu beiden Seiten des Kolbens zu ermöglichen.
  • Das Hydraulikfluid ist in der Lage, durch einen mit dem Port 37 eines Hydraulikakkumulators 35 verbundenen Port 34 in den und aus dem Zylinder 25 zu strömen. Der Akkumulator 35 ist vom generell üblichen Typ und nimmt ein Volumen von druckbeaufschlagtem Inertgas 36, üblicherweise in einer (nicht dargestellten) Neoprenblase, auf. Das Gas gewährleistet, daß der Druck in dem Hydraulikfluid 41 aufrechterhalten wird, mit dem Ergebnis, daß auf den Kolben 31 und die Kolbenstange 30 eine reine abwärts gerichtete Kraft ausgeübt wird. Ein Druckmesser 38 zeigt den Hydraulikdruck an. Alternativ kann der Messer so kalibriert sein, daß er den von der Kolbenstange aufgebrachten abwärts gerichteten Schub oder sogar die tatsächliche Energie pro Schlag anzeigt. Der Druck in dem Hydrauliksystem kann durch Öffnen eines der Bedienperson zugänglichen Ventils 39 erhöht werden, um Hydraulikfluid aus einer Druckquelle 40, üblicherweise einer Hydraulikpumpe, einzulassen. Das Ventil 39 hat drei Positionen. Durch Wahl der zweiten oder neutralen Position ist der Fluidstrom blockiert, so daß der Systemdruck konstant gehalten wird, und durch Wahl der dritten Position wird das Fluid zurück zu dem Reservoirtank 44 abgelassen, wodurch der Systemdruck und damit der von der Kolbenstange 30 ausgeübte Schub verringert wird.
  • Bei der Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 31 in dem Zylinder 25 während der Drehung der Verdichtermassen 10 wird das Hydraulikfluid in den bzw.
  • aus dem Akkumulator 35 verdrängt. Aufgrund des von dem Kolben bei jedem Aufwärtshub verdrängten, relativ zu dem Gasvolumen 36 in dem Akkumulator geringen Fluidvolumens ist die Veränderung des Drucks des Hydraulikfluids nur gering. Auf diese Weise gewährleistet der Akkumulator, daß an dem Punkt 28 eine nahezu konstante abwärts gerichtete Kraft auf die Führungsstange 18 und damit ein nahezu konstanter abwärts gerichteter Schub auf die Achse 14 ausgeübt wird.
  • Mittels der der Bedienperson zugänglichen manuellen Steuereinrichtungen ist es während eines Verdichtungsvorgangs jederzeit möglich, die auf die Achse 14 ausgeübte aufwärts (oder abwärts) gerichtete Kraft zu variieren, wodurch der Energiewert des Schlags im Sinne einer effektiven und wirtschaftlichen Verdichtung eingestellt wird.
  • Ein weiterer praktischer Nutzen, der sich aus der Möglichkeit des Bewirkens einer raschen Energieveränderung ergibt, besteht darin, daß sich bei einer Reduzierung der Energie durch Verringerung der abwärts gerichteten Kraft der Massen auf dem Boden die für die Treibräder zum Ziehen der Massen von einer Verdichtungsfläche nach oben auf eine vorspringende Spitze erforderliche Zugstangenzugkraft entsprechend verringert. Sobald die Massen die obere Totlage passiert haben, wird das Ziehen leichter, wobei es möglich ist, die Vollast der Massen bei sich bewegender Schlagwalze wiederherzustellen. Durch Nutzen dieser Möglichkeit der Verringerung des Bedarfs an einer hohen Zugkraft der Treibräder beim Start lassen sich Einsparungen bei der Zugkraft und somit bei den Kosten erzielen.
  • Die abwärts wirkende Schubeinrichtung, die in diesem Beispiel von dem oben beschriebenen Hydrauliksystem gestellt wird, kann alleine oder in Verbindung mit der aufwärts wirkenden Schubeinrichtung vorgesehen sein, welche in diesem Beispiel von der Luftfeder 22 gestellt wird. In ähnlicher Weise kann die aufwärts wirkende Schubeinrichtung alleine vorgesehen sein.
  • Es ist möglich, mit der Luftfeder 22 ausreichend Hebekapazität bereitzustellen, um die Massen 10 derart vom Boden abzuheben, daß die Massen von dem Wagen 15 gestützt sind. Auf diese Weise kann die von der Luftfeder bereitgestellte Hebekraft zum Abheben der Massen vom Boden zum Zweck des Transportierens der Maschine ohne Beschädigung der Straßenoberfläche durch Aufbringen von Verdichtungsschlägen genutzt werden.
  • Zwar weist das oben beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte spezifische Beispiel zwei nebeneinander angeordnete Verdichtermassen auf, aber es sei darauf hingewiesen, daß die Prinzipien der Erfindung sowohl auf Einzelmassenmaschinen als auch auf Maschinen mit mehr als zwei Massen anwendbar sind.

Claims (11)

  1. Schlagverdichtungsvorrichtung zum Verdichten einer Bodenfläche, wobei die Vorrichtung einen mit Rädern versehenen Rahmen (15, 16) und wenigstens eine drehbar mit dem Rahmen verbundene Schlagverdichtermasse (10) zum Aufbringen periodischer Schläge auf die Bodenfläche während des Bewegens des Rahmens über die Fläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner eine zwischen dem Rahmen und der Verdichtermasse wirkende Einrichtung zum Aufbringen einer variablen vertikalen Kraft auf die Schlagverdichtermasse aufweist, um so die auf die Bodenoberfläche bei jedem Schlag aufgebrachte Schlagenergie zu variieren.
  2. Schlagverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kraftaufbringeinrichtung eine Hebeeinrichtung (22, 24) zum Aufbringen einer variablen aufwärts gerichteten Kraft auf die Schlagverdichtermasse aufweist.
  3. Schlagverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Hebeeinrichtung zum Aufbringen einer aufwärts gerichteten Kraft betätigbar ist, welche ausreicht, die Verdichtermasse (10) von der Bodenoberfläche abzuheben, so daß diese ohne Aufbringen von Schlägen auf die Bodenoberfläche transportiert werden kann.
  4. Schlagverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Vorrichtung einen automatischen Sensor aufweist, der betriebsmäßig mit dem Lenkmechanismus einer zum Bewegen des Rahmens über die Bodenfläche verwendeten Zugeinheit (17) verbunden ist und die Richtung erkennt, in welche die Zugeinheit gelenkt wird, wobei der Sensor derart ausgebildet ist, daß er die Hebeeinrichtung veranlaßt, die Verdichtermasse (10) in Reaktion auf eine vorbestimmte Änderung der Lenkrichtung von der Bodenfläche abzuheben.
  5. Schlagverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Hebeeinrichtung eine zwischen dem Rahmen und der Schlagverdichtermasse wirkende Luftfeder (22) und eine Einrichtung zum Beaufschlagen der Luftfeder mit variablem Druck aufweist.
  6. Schlagverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die Hebeeinrichtung einen Hydraulikzylinder aufweist.
  7. Schlagverdichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kraftaufbringeinrichtung eine nach unten wirkende Belastungseinrichtung (26) zum Aufbringen einer variablen abwärts gerichteten Kraft auf die Schlagverdichtermasse aufweist.
  8. Schlagverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die nach unten wirkende Belastungseinrichtung (26) einen zwischen dem Rahmen und der Schlagverdichtermasse wirkenden Hydraulikzylinder (25), einen mit Gas beaufschlagten Akkumulator (35) zum Versorgen des Hydraulikzylinders mit druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid und eine Einrichtung (39) zum Variieren des Drucks des dem Hydraulikzylinder vom Akkumulator zugeführten Hydraulikfluids aufweist.
  9. Schlagverdichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Rahmen in Form eines gezogenen oder selbstfahrenden Wagens (15) mit einem elastischen Gestänge (18, 19, 20) zum Verbinden der Verdichtermasse mit dem Wagen vorliegt.
  10. Schlagverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Schlagverdichtermasse (10) drehbar auf einer Achse (14) montiert ist und das Gestänge eine Führungsstange (18) aufweist, die an einem Ende mit der Achse und am anderen Ende mit einer Zugeinheit (17) verbunden ist, und bei der die zwischen dem Rahmen und der Schlagverdichtermasse zum Aufbringen einer variablen vertikalen Kraft auf die Schlagverdichtermasse wirkende Einrichtung zum Wirken zwischen dem Rahmen und der Führungsstange angeordnet ist.
  11. Schlagverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 10 mit zwei drehbar an der Achse angebrachten Schlagverdichtermassen (10).
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