EP1012396A1 - Maschine zum bearbeiten von fahrbahnen - Google Patents

Maschine zum bearbeiten von fahrbahnen

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EP1012396A1
EP1012396A1 EP98912479A EP98912479A EP1012396A1 EP 1012396 A1 EP1012396 A1 EP 1012396A1 EP 98912479 A EP98912479 A EP 98912479A EP 98912479 A EP98912479 A EP 98912479A EP 1012396 A1 EP1012396 A1 EP 1012396A1
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EP
European Patent Office
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machine according
storage container
binder
machine
working
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EP98912479A
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Jacob Gehlen
Thomas Bruns
Thomas Mannebach
Peter Brabender
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Wirtgen GmbH
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Wirtgen GmbH
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Publication date
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01C21/00—Apparatus or processes for surface soil stabilisation for road building or like purposes, e.g. mixing local aggregate with binder
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/02—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for preparing the materials
    • E01C19/025—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for preparing the materials for preparing hydraulic-cement-bound mixtures of which at least one ingredient has previously been deposited on the surface, e.g. in situ mixing of concrete
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01C19/12—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for distributing granular or liquid materials
    • E01C19/20—Apparatus for distributing, e.g. spreading, granular or pulverulent materials, e.g. sand, gravel, salt, dry binders
    • E01C19/201—Apparatus for distributing, e.g. spreading, granular or pulverulent materials, e.g. sand, gravel, salt, dry binders with driven loosening, discharging or spreading parts, e.g. power-driven, drive derived from road-wheels
    • E01C19/2035—Apparatus for distributing, e.g. spreading, granular or pulverulent materials, e.g. sand, gravel, salt, dry binders with driven loosening, discharging or spreading parts, e.g. power-driven, drive derived from road-wheels both rotating parts and reciprocating, oscillating, jolting or vibrating parts

Definitions

  • Such machines are often used for soil stabilization and / or mortaring, i.e. used to increase the load-bearing capacity of poorly loadable floors or to create a hydraulically bound base layer.
  • the process is based on mixing the soil with hydraulic binders (lime, cement (suspension), emulsion, etc.), which binds the moisture. Then the surface can be leveled using a grader and compacted using a roller.
  • the milling of the soil and simultaneous mixing with the binder is usually carried out with a so-called soil stabilizer, which has a milling / mixing rotor for this.
  • the binder is applied to the ground beforehand using a separate spreading vehicle.
  • the spreading vehicles are usually built on the basis of a three-axle truck and are therefore not very suitable for off-road use.
  • the time between the spreading and the milling in is relatively long, which favors a possible blowing away of the binder and a strong dust development.
  • Cement can also be added as a suspension (dissolved in water) for dust-free addition.
  • this method can only be used if additional water is to be introduced into the soil. This method is not suitable for soils that already have too high a water content.
  • the suspension mixer must be pushed or pulled in front of or behind the machine, which in turn is only possible in relatively flat terrain.
  • the invention has for its object to develop a machine of the type mentioned in such a way that the - 3 -
  • Binder can be introduced without adding water and reducing dust formation.
  • the invention advantageously provides that a storage container and a metering and discharge device for powdered binders connected to the storage container are arranged directly in front of the work roll in the working direction.
  • the invention accordingly provides for a complete metering and discharge device for powdered binder with a corresponding storage container to be integrated into a known machine for soil stabilization. This ensures that the binding agent can also be applied wherever a soil stabilizer can work.
  • the storage container and discharge device are arranged directly in front of the milling drum. This means that the binder remains on the surface of the floor for a few seconds before it is milled.
  • the dosing and dispensing unit is sealed except ⁇ to the hood of the milling out with flexible walls.
  • the dosage is regulated purely volumetric or additionally taking into account the mass actually carried out.
  • the purely volumetric dosing controls the speed of the rotary valve as a function of the current driving speed.
  • One revolution of the rotary valve corresponds to a precisely defined, unchangeable volume flow in 1 / revolution.
  • the storage container for the binder can be hung on load cells. The speed is then regulated based on the mass of binder actually discharged in kg.
  • the storage container is filled pneumatically, i.e. the binder is blown into the container.
  • the forcibly generated exhaust air is cleaned in an exhaust air filter before it is released into the environment.
  • filling level sensors continuously check the filling quantity. If the fill level falls below a certain level, the vibrating vibrators in the storage container are switched on, which loosen the powdery binding agent still stuck to the walls and cause them to slide off. If the level falls below the lowest level, a warning signal is activated.
  • FIG. 2 shows the machine for processing lanes with an integrated storage container 14 for the binder 5, and with a metering and discharge device which is designed in the form of a cellular wheel sluice 10.
  • the storage container 14 extends between the driver's cabin 23 and the hood 7 of the work roll 8 and is fastened to the machine frame 1.
  • the binder 5 can be filled pneumatically into the storage container 14.
  • the storage container 14 is provided with an exhaust air filter 26 so that no binder dust can escape to the outside when the storage container 14 is pneumatically filled.
  • the walls 20 of the storage container 14 can run in a funnel shape.
  • At the lower end of the storage container 14 there is the cellular wheel sluice 10 in a funnel 15, with which the binder 5 can be dispensed in doses.
  • (5) consists of a rotary valve (10), the speed of which can be controlled depending on the speed of advance.

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  • Architecture (AREA)
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Abstract

Bei einer Maschine zum Bearbeiten von Fahrbahnen, besonders zur Stabilisierung wenig tragfähiger Böden, mit einem Fahrerstand (23) für eine Bedienungsperson, mit einem selbstfahrenden Fahrwerk mit mindestens zwei mit Rädern versehenen Fahrwerksachsen (4), mit einer relativ zu der zu bearbeitenden Bodenoberfläche höhenverstellbaren zwischen beiden Fahrwerksachsen (4) angeordneten Arbeitswalze (8) und einem Antriebsmotor (9) für den Antrieb der Arbeitswalze (8), den Fahrantrieb und die für weitere Funktionen benötigte Antriebsleistung, ist vorgesehen, dass in Arbeitsrichtung (3) unmittelbar vor der Arbeitswalze (8) ein Vorratsbehälter (14) sowie eine mit dem Vorratsbehälter (14) verbundene Dosier- und Austrageinrichtung (10) für pulverförmiges Bindemittel (5) angeordnet sind.

Description

- 2 -
Solche Maschinen werden häufig zur Bodenstabilisierung und/oder -vermörtelung, d.h. zur Erhöhung der Tragfähigkeit wenig tragfähiger Böden bzw. zur Erstellung einer hydraulisch gebundene Tragschicht eingesetzt. Das Verfahren beruht darauf, das Erdreich mit hydraulischen Bindemitteln (Kalk, Zement (Suspension) , Emulsion o.a.) zu vermischen, wodurch die Feuchtigkeit gebunden wird. Anschließend kann der Untergrund mittels Grader eingeebnet und mittels Walze verdichtet werden.
Das Auffräsen des Bodens und gleichzeitige Vermischen mit dem Bindemittel erfolgt überlicherweise mit einem sogenannten Bodenstabilisierer, der dafür über einen Fräs- /Mischrotor verfügt . In der Regel wird das Bindemittel zuvor mit einem separaten Streufahrzeug auf den Boden aufgebracht. Dies ist aber nur auf relativ ebenem, gut befahrbarem Untergrund möglich, da die Streufahrzeuge meist auf der Basis eines drei-Achs-LKW' s aufgebaut und dementsprechend wenig geländegängig sind. Außerdem ist bei diesem Verfahren die Zeitdauer zwischen dem Aufstreuen und dem Einfräsen relativ lang, was ein mögliches Wegwehen des Bindemittels und eine starke Staubentwicklung begünstigt.
Zement kann zur staubfreien Zugabe außerdem als Suspension (in Wasser gelöst) zugegeben werden. Dieses Verfahren ist aber nur dann anwendbar, wenn zusätzliches Wasser in den Boden eingebracht werden soll . Für Böden mit bereits zu hohem Wassergehalt eignet sich dieses Verfahren nicht . Zudem muß der Suspensionsmischer vor oder hinter der Maschine hergeschoben bzw. -gezogen werden, was wiederum nur in relativ ebenem Gelände möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß das - 3 -
Einbringen von Bindemittel, ohne Zugabe von Wasser und unter Verringerung der Staubbildung ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß in Arbeitsrichtung unmittelbar vor der Arbeitswalze ein Vorratsbehalter sowie eine an dem Vorratsbehalter angeschlossene Dosier- und Austrageinrichtung für pulverförmi- ges Bindemittel angeordnet sind.
Die Erfindung sieht demzufolge vor, in eine bekannte Maschine zur Bodenstabilisierung eine komplette Dosier- und Austrageinrichtung für pulverförmiges Bindemittel mit entsprechendem Vorratsbehalter zu integrieren. Damit ist sichergestellt, daß überall dort, wo ein Bodenstabilisie- rer arbeiten kann, auch das Bindemittel aufgetragen werden kann. Um die Gefahr der Verwehung bzw. Staubbildung zu minimieren, sind Vorratsbehalter und Austrageinrichtung unmittelbar vor der Fräswalze angeordnet. Damit ist die Verweildauer des Bindemittels auf der Bodenoberfläche auf wenige Sekunden begrenzt, bevor es eingefräst wird. Zudem ist die Dosier- und Austrageinheit außer^ zur Haube der Fräswalze hin mit flexiblen Wänden abgedichtet.
Dadurch, daß nicht nur die Austrageinheit, sondern auch der Vorratsbehalter zwischen den Fahrwerksachsen unmittelbar vor der Walze angeordnet ist, werden keine zusätzlichen Fördereinrichtungen (Schnecken etc.) benötigt. Außerdem begünstigt diese Anordnung die Gewichtsverteilung und die auf die Fräswalze wirkende Auflast.
Die Regelung der Dosierung erfolgt rein volumetrisch oder zusätzlich unter Einbeziehung der tatsächlich ausgetragenen Masse. Die rein volumetrische Dosierung regelt hierbei die Drehzahl der Zellradschleuse in Abhängigkeit der momentanen Fahrgeschwindigkeit . Eine Umdrehung der Zellradschleuse entspricht dabei einem genau definierten, unveränderlichen Volumenstrom in 1/Umdrehung. Zusätzlich kann der Vorratsbehalter für das Bindemittel an Wägezellen aufgehangen werden. Dann erfolgt die Regelung der Drehzahl anhand der tatsächlich ausgetragenen Masse Bindemittel in kg.
Das Befüllen des Vorratsbehälters erfolgt pneumatisch, d.h. das Bindemittel wird in den Behälter eingeblasen. Die zwangsweise anfallende Abluft wird vor ihrem Austritt in die Umgebung in einem Abluftfilter gereinigt.
Mehrere Füllstandssensoren überprüfen die Füllmenge kontinuierlich. Bei Unterschreitung einer gewissen Füllstands- menge werden im Vorratsbehalter befindliche Vibrationsrüttler eingeschaltet, die das noch an den Wänden festsitzende pulverfömnige Bindemittel lösen und zum Abrutschen veranlassen. Bei Unterschreitung des untersten Füllstands schaltet sich ein Warnsignal ein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Maschine.
In den Zeichnungen zeigt :
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Maschine nach dem Stand der Technik, und
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der erfindungs- gemäßen Maschine.
Fig. 1 zeigt die Maschine zum Bearbeiten von Fahrbahnen gemäß WO 96/24725 mit einem von zwei Fahrwerken getragenen Maschinenrahmen 1 und einem aus einer Fahrerkabine 23 bestehenden Fahrstand. Die Fahrerkabine 23 ist auf dem Maschinenrahmen quer zur Fahrtrichtung verschiebbar.
Die Fahrwerke weisen am vorderen und hinteren Ende des Maschinenrahmens 1 zwei gemeinsam oder wahlweise einzeln lenkbare Fahrwerksachsen 4 auf, bei der jedes Rad mit einem eigenen hydraulischen Antrieb in Form eines Hydromotors versehen ist und ggf. separat angesteuert werden kann. Jedes Rad ist mit einer Höhenverstelleinrichtung 25 versehen, so daß die Höhe des Maschinenrahmens und ggf. dessen Neigung exakt auf Arbeits- oder Transporthöhe einstellbar ist. Das gesamte Maschinengewicht konzentriert sich somit auf den Bereich zwischen den Fahrwerksachsen 4, wobei unterhalb der Fahrerkabine zur Maschinenmitte versetzt eine Haube 7 ortsfest befestigt ist, die einen als Mischraum dienenden Arbeitsraum einer rotierenden Arbeitswalze 8 begrenzt.
Fig. 2 zeigt die Maschine zum Bearbeiten _ von Fahrbahnen mit integriertem Vorratsbehalter 14 für das Bindemittel 5, sowie mit einer Dosier- und Austrageinrichtung, die in Form einer Zellradschleuεe 10 gestaltet ist. Der Vorratsbehalter 14 erstreckt sich zwischen Fahrerkabine 23 und der Haube 7 der Arbeitswalze 8 und ist am Maschinenrahmen 1 befestigt. Das Bindemittel 5 kann pneumatisch in den Vorratsbehalter 14 eingefüllt werden. Am oberen Ende ist der Vorratsbehalter 14 mit einem Abluftfilter 26 versehen, so daß beim pneumatischen Befüllen des Vorratsbehälters 14 kein Bindemittelstaub nach außen dringen kann. Die Wände 20 des Vorratsbehälters 14 können trichterförmig verlaufen. Am unteren Ende des Vorratsbehälters 14 befindet sich in einem Trichter 15 die Zellradschleuse 10, mit der das Bindemittel 5 dosiert abgegeben weren kann. Das Austragen des Bindemittels 5 erfolgt in Abhängigkeit der Vortriebsgeschwindigkeit der Maschine mit Hilfe einer Computersteuerung. Die Zellradschleuse 10 ist über ein Getriebe 16 an einen Hydraulikmotor 12 angeschlossen. Unterhalb der Zellradschleuse 10 sind flexible Abdichtungswände 18, z.B. aus Gummimatten, vorgesehen, die den Trichter 15, der sich über die gesamte Breite der Maschine erstreckt gegenüber dem Boden 2 abdichtet . Zur Haube 7 hin sind die Abdichtungswände 18 offen, so daß das aus dem Trichter 15 dosiert abgegebene Bindemittel 5 innerhalb der Abdichtungswände 18 auf den Boden 2 abgelegt wird. Das Bindemittel 5 wird dann unmittelbar danach von der Arbeitswalze 8 überfahren und mit dem abgefrästen Boden 2 vermischt . Auf diese Weise kann kein Zement oder Kalkstaub nach außen treten, wodurch das Bindemittel 5 pulverförmig, d.h. ohne Wasser eingebunden werden kann.
Füllstandssensoren 24 an den Wänden 20 des Vorratsbehälters 14 geben Signale an die Steuerung, wobei diese Signale auch dazu benutzt werden können, Vibrationsrüttler 22, die ebenfalls an den Wänden 20 des Vorratsbehälters 14 angeordnet sind, zu steuern.
Die Steuerung der Zellradschleuse 10 kann auch zusätzlich zu der Steuerung in Abhängigkeit von der Vortriebsgeschwindigkeit eine Feinsteuerung dahingehend erfahren, daß eine im einzelnen nicht dargestellte Wiegeeinrichtung die ausgetragene Bindemittelmenge erfaßt und entsprechend die Drehzahl der Zellradschleuse 10 korrigiert . Die Wiegeeinrichtung kann beispielsweise aus unterhalb des Vorratsbe- hälters 14 angeordneten Wägezellen bestehen.
Schutzansprüche
1. Maschine zum Bearbeiten von Fahrbahnen, besonders zur Stabilisierung wenig tragfähiger Böden, mit einem Fahrerstand (23) für eine Bedienungsperson, mit einem selbstfahrenden Fahrwerk mit mindestens zwei mit Rädern versehenen Fahrwerksachsen (4), mit einer relativ zu der zu bearbeitenden Bodenoberfläche höhenverstellbaren zwischen beiden Fahrwerksachsen (4) angeordneten Arbeitswalze (8 ) und einem Antriebεmotor (9) für den Antrieb der Arbeitswalze (8) , den Fahrantrieb und die für weiteren Funktionen benötigte Antriebsleistung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Arbeitsrichtung (3) unmittelbar vor der Arbeitswalze (8) ein Vorratsbehalter (14) sowie eine mit dem Vorratsbehalter (14) verbundene Dosier-und Austrageinrichtung (10) für pulverförmiges Bindemittel (5) angeordnet sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosier-und Austrageinrichtung für das Bindemittel
(5) aus einer Zellradschleuse (10) besteht, deren Drehzahl in Abhängigkeit von der Vortriebsgeschwindigkeit steuerbar ist.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wiegeeinrichtung, z.B. unterhalb des Vorratsbehälters (14) angeordnete Wägezellen, die ausgetragene Bindemittelmasse mißt und die Drehzahl der Zellradschleuse (10) zusätzlich in Abhängigkeit der tatsäch-

Claims

lieh ausgetragenen Bindemittelmasse regelt.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebe (16), an dessen Eingangswelle ein Hydraulikmotor (12) angeflanscht ist, die Zellradschleuse (10) antreibt.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Dosier- und Austrageinrichtung (10) eine zur Haube (7) hin offene und zum Boden hin abdichtende flexible Abdichtungs- wand (18) angeordnet ist.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wänden (20) des Vorratsbehälters Vibrationsrüttler (22) angeordnet sind.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehalter (14) mehrere Füllstandssensoren (24) aufweist.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationsrüttler (22) in Abhängigkeit der Signale der Füllstandssensoren (24) steuerbar sind.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbeh lter (14) pneumatisch mit Bindemittel (5) nachfüllbar ist.
10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehalter (14) einen Abluftfilter (26) aufweist .
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