EP3712330B1 - Bodenverdichtungsvorrichtung - Google Patents

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EP3712330B1
EP3712330B1 EP20161962.4A EP20161962A EP3712330B1 EP 3712330 B1 EP3712330 B1 EP 3712330B1 EP 20161962 A EP20161962 A EP 20161962A EP 3712330 B1 EP3712330 B1 EP 3712330B1
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EP
European Patent Office
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sensor
unit
soil
pressure sensor
pressure
Prior art date
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Active
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EP20161962.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3712330A1 (de
Inventor
Michael Steffen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Original Assignee
Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG filed Critical Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Publication of EP3712330A1 publication Critical patent/EP3712330A1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • 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
    • E01C19/22—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 consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/288—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows adapted for monitoring characteristics of the material being compacted, e.g. indicating resonant frequency, measuring degree of compaction, by measuring values, detectable on the roller; using detected values to control operation of the roller, e.g. automatic adjustment of vibration responsive to such measurements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • 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
    • E01C19/22—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 consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/30—Tamping or vibrating apparatus other than rollers ; Devices for ramming individual paving elements
    • E01C19/34—Power-driven rammers or tampers, e.g. air-hammer impacted shoes for ramming stone-sett paving; Hand-actuated ramming or tamping machines, e.g. tampers with manually hoisted dropping weight
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil

Definitions

  • the invention relates to a soil compaction device for compacting a soil area, in particular vibratory rammers or vibratory plates, wherein at least one sensor unit is provided for detecting a soil parameter and/or soil compaction.
  • Soil compaction devices for compacting a soil area such as vibratory rammers, vibratory plates, etc.
  • a motor i.e. generally an internal combustion engine or electric motor
  • a lower mass with the tamping foot or base plate that is relatively movable.
  • the relative movement between the upper and lower masses is usually dampened by means of spring packs.
  • a spring bellows is arranged between the upper and lower mass, which on the one hand keeps the dirt out and on the other hand also defines a closed air spring or air chamber when the rammer moves up and down.
  • the object of the invention is to propose a soil compaction device which at least partially improves the disadvantages of the prior art, in particular enables a detection of a soil parameter and/or soil compaction without great effort and/or with good accuracy.
  • This task is based on a
  • Soil compaction device of the type mentioned in the introduction solved by the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments and further developments of the invention are possible through the measures mentioned in the subclaims.
  • An air pressure or gas pressure sensor and/or an air or gas flow sensor can be used to generate an electrical sensor signal that advantageously correlates or is related to the air pressure or gas pressure and/or the air/gas flow/mass flow or the air/gas flow speed.
  • This sensor signal can be evaluated or converted by an electrical and/or electronic control or evaluation unit and can provide a measure or quality for the Generate/produce soil compaction or soil stiffness or the soil parameter.
  • the air pressure or gas pressure sensor is designed as an absolute pressure measuring instrument, e.g. a barometer, which preferably uses a vacuum as a reference pressure.
  • the gas pressure sensor is preferably designed as a differential pressure sensor. In this case, a pressure difference or a pressure difference between two systems or rooms/chambers or the like is recorded. This is particularly advantageous in terms of construction and therefore also economically.
  • the atmospheric pressure or first gas/air pressure of the atmosphere or the environment of the soil compaction device according to the invention and on the other hand a gas/air pressure (inside) the soil compaction device can be used in an advantageous manner. This further reduces the effort considerably.
  • the air or gas flow sensor is arranged between two systems or rooms/chambers or the like, in particular between the (external) atmosphere and the interior of the device according to the invention. This advantageously allows the air or gas mass flowing (back and forth) between these systems or rooms/chambers to be detected/determined and evaluated.
  • At least one outer shell and/or one inner chamber is provided, wherein in/on an interior of the outer shell and/or in/on the inner chamber at least the gas pressure sensor and/or the air or gas flow sensor is arranged or detects/measures a (second) gas/air pressure.
  • the air pressure for a differential pressure measurement is preferably the above-mentioned atmospheric pressure or the air pressure of the environment of the soil compaction device according to the invention.
  • the inner chamber is a completely closed or largely or almost closed measuring space and/or the outer shell forms/generates a completely closed or largely or almost closed measuring space, in particular a chamber or pressure chamber.
  • the gas/air pressure sensor and/or air or gas flow sensor according to the invention advantageously detects the differential pressure or the flowing gas/air mass (per unit of time) between the measuring space or the (inner) chamber and the atmosphere or the environment of the soil compaction device according to the invention.
  • the inner chamber is designed as a cylinder chamber of a guide unit and/or a guide cylinder for guiding the ground contact device.
  • rammers in particular already have such a guide unit and/or a guide cylinder, which is designed to guide the lower part or the so-called lower mass.
  • the relative movement/adjustment of the lower part or the so-called lower mass in relation to the upper part or the so-called upper mass, i.e. the drive unit according to the invention is guided essentially linearly or largely precisely with the guide unit and/or the guide cylinder.
  • the guide unit and/or the guide cylinder (especially in the case of rammers) can be achieved, namely as an inner chamber or measuring chamber of the sensor unit or the gas pressure sensor and/or air or gas flow sensor and also as a cylinder chamber of the guide unit and/or the guide cylinder.
  • This is particularly constructively and economically advantageous and can also If necessary, it can even be implemented as a small conversion or as a retrofit of commercially available rammers.
  • the guide unit and/or the guide cylinder advantageously comprises at least one piston guide element, the piston guide element being designed as a separating element for separating a first/upper cylinder chamber from a second/lower cylinder chamber.
  • a piston guide element improves the guidance or operational reliability and advantageously the service life.
  • this is often already present in commercially available rammers and can therefore be used for the cost-effective formation of two separate chambers, in particular for at least one measuring chamber for the sensor unit or for two measuring chambers for differential pressure measurement/detection.
  • the guide unit and/or the guide cylinder comprises at least one spring/damping unit for springing or damping the relative adjustment/movement between the drive unit/upper mass and the ground contact device/lower mass.
  • the guide unit and/or the guide cylinder and/or the spring/damping unit has at least the air/gas pressure sensor, air or gas flow sensor or the sensor unit. This means that the flow and/or pressure detection according to the invention is essentially implemented in the guide unit and/or in the guide cylinder and/or in the spring/damping unit.
  • the outer shell comprises at least one elastic bellows element, wherein the bellows element is arranged between the drive unit and the ground contact device which is movable or adjustable in relation to the drive unit.
  • a bellows element is already present in commercially available rammers and/or can be attached/arranged without great effort between the base plate or ground contact element and the drive unit, for example in so-called vibration plates or the like.
  • This makes it possible to create a measuring space or a (pressure) measuring chamber or inner chamber in the sense of the invention. This can be used for the sensor unit or the air/gas pressure sensor and/or the air or gas flow sensor according to the invention.
  • crankcase is designed as the measuring space of the sensor unit, in which, for example, the above-mentioned second air/gas pressure/flow is recorded or measured.
  • the sensor unit preferably comprises at least one electrical and/or electronic control unit for evaluating and/or processing (electrical) sensor signals from the gas pressure sensor and/or air or gas flow sensor.
  • This makes it possible to achieve advantageous processing or conversion/conversion of the sensor signals for determining soil compaction or soil stiffness.
  • the sensor signal or the sensor information can be converted using advantageous mathematical methods in order to achieve advantageous results or evaluations with regard to the (current) soil compaction.
  • so-called "Gaussian adaptations" or “Gaussian distributions” Fourier transformations/analyses, filters, in particular band or low-pass and/or high-pass filters, differentiation and/or integration calculations/methods, etc. are conceivable in order to also ensure the quality of the results or the uniqueness, i.e. to further improve the (exact) distinction between the presence of sufficient or strong compaction of the soil and soil that is (still) insufficient or too lightly compacted.
  • control unit is designed in such a way that a temporal change in a sensor signal is used as a measure or parameter of the soil compaction.
  • the soil compaction device By working with the soil compaction device, the soil is compacted as a function of time, which is reflected in changing sensor signals and which can be evaluated or processed accordingly in an advantageous manner in order to be able to conclude that the soil compaction is sufficient or desired.
  • the first sensor signal is detected by the gas pressure sensor or the air or gas flow sensor at a first time T1 and the second sensor signal at a second time T2, with a time period TD being provided between the first time T1 and the second time T2.
  • control unit comprises at least one comparison unit for comparing at least a first sensor signal with a second sensor signal and/or for comparing one or the first/second sensor signal with a limit value.
  • control unit or the comparison unit for a predetermined value/measure of soil compaction (target value), uses the recorded/current/current value of the (converted/recalculated) sensor signal as a measure or quality of the current/current soil compaction (actual value) is advantageously comparable and preferably correspondingly advantageous measures or effects can be generated.
  • target value preferably a target-actual value comparison is carried out with the signals or information recorded by the sensor and preferably processed/converted by the control unit and the information/values stored in a (data) memory.
  • the sensor signal(s) are designed as amplitude parameters and/or frequency parameters of the gas pressure and/or the air or gas flow. Initial tests have shown that the amplitude and/or frequency of the gas pressure/mass flow are particularly suitable as advantageous parameters for determining (a quality of) the soil compaction/stiffness.
  • the control unit comprises at least one counter for counting at least sensor signals, wherein the counter is designed in particular in such a way that it counts the sensor signals that exceed the amount of the limit value.
  • the counter is designed in particular in such a way that it counts the sensor signals that exceed the amount of the limit value.
  • the control unit preferably has at least one signaling unit and/or display unit for signaling/displaying the soil parameter and/or a parameter/measure of soil compaction, in particular a high/sufficient soil compaction.
  • This can advantageously be used to signal to the worker, e.g. by means of a display element and/or to make it audible by means of a signal tone, etc., that sufficient or strong soil compaction/stiffness is present/achieved.
  • the worker can then, for example, switch off the soil compaction device or move on to another/further section of the soil.
  • the display unit comprises at least one light-emitting diode or the like, which preferably changes from "red” to "green” when sufficient/predetermined soil compaction/stiffness is achieved.
  • the signaling unit can also comprise a horn or the like, which emits a signal tone when sufficient/predetermined soil compaction or stiffness is achieved.
  • the rammers 1 comprise, among other things, a drive motor 2, which in the variant according to Figure 1 as a combustion engine 2 with (diesel or petrol) tank 17 and in the variants according to the Figures 2 to 5 is designed as an electric motor 2 with battery 18.
  • a drive motor 2 which in the variant according to Figure 1 as a combustion engine 2 with (diesel or petrol) tank 17 and in the variants according to the Figures 2 to 5 is designed as an electric motor 2 with battery 18.
  • the drive motors 2 each drive a crank disk 13 by means of a drive shaft 15, and this drives a connecting rod 14.
  • the drive shaft 15 is advantageously supported by means of bearings or roller bearings, as is the connecting rod 14.
  • the latter is correspondingly pivotably connected to a guide piston 10 of a guide 8.
  • the guide 8 comprises a guide cylinder 9 in which the guide piston 10 is linearly moved/adjusted up and down.
  • the guide piston 10 is guided in particular by a piston guide 11, which is arranged between an upper spring 12 or an upper cylinder chamber 20 and a lower spring 12 or a lower cylinder chamber 21 or separates them from each other.
  • the springs 12 cushion or dampen the relative movement of the lower mass 5 or base plate 6.
  • the guide 8 or the is also firmly connected to a base plate 6, so that this base plate 6 or a so-called “lower mass” 5 moves/adjusts relative to the so-called “upper mass” 4 or the drive unit 4 in operation or when the drive motor 2 is rotating in the sense of the invention.
  • an elastic bellows 7 which compensates for the relative adjustment or forms/generates a largely closed or defined interior of the rammer 1. Accordingly, a so-called "crankcase” 22 or a largely closed or defined crankcase chamber 22 is realized.
  • the pressure sensor 19 is in the variant according to Figure 1 arranged on/in the "crankcase” 22 or on/in the crankcase chamber 22 or designed to detect the pressure or air pressure therein.
  • the pressure sensor 19 is preferably designed as a differential pressure sensor 19, which detects/measures the differential pressure between the atmosphere and the "crankcase” 22 or crankcase chamber 22.
  • the pressure sensor 19 is operatively connected to an electrical or electronic control unit (not shown in detail) that processes or evaluates the electrical sensor signals. In this way, if there is sufficient or defined soil compaction or soil stiffness below the base plate 6, a signal can be generated for the worker, e.g. with an LED display lamp 23.
  • the pressure sensor 19 is in the variant according to Figure 2 arranged on/in the lower cylinder chamber 21 or designed to detect the pressure or air pressure therein.
  • the pressure sensor 19 is again designed as a differential pressure sensor 19, which here detects/measures the differential pressure between the atmosphere and the lower cylinder chamber 21.
  • a (flashing) indicator LED lamp 23 is shown schematically, which means that during operation the soil (not shown in more detail) such as gravel, earth, granulate or the like beneath the base plate 6 has a comparatively strong compaction. The worker is thus advantageously signaled that he can stop his compaction work with the device 1 according to the invention or can compact or work on another location, ie another area.
  • the pressure sensor 19 is in the variant according to Figure 3 arranged between the lower cylinder chamber 21 and the upper cylinder chamber 20 or designed to detect the differential pressure therein. This means that the pressure sensor 19 is in turn designed as a differential pressure sensor 19, which here detects/measures the differential pressure between the lower cylinder chamber 21 and the upper cylinder chamber 20.
  • the pressure sensor 19 can also be implemented as an air or gas flow sensor/air mass sensor, whereby the air flowing back and forth between the two chambers 20, 21 or gas spaces is advantageously detected/measured.
  • the pressure sensors 19 shown in the other figures can also be implemented as air or gas flow sensors/air mass sensors, whereby the air flowing back and forth between the (external) atmosphere and the interior or the chambers 20, 21, 22 or the internal gas spaces of the rammer 1 is advantageously detected/measured.
  • the pressure sensor 19 is in the variant according to Figure 4 arranged on/in the upper cylinder chamber 20 or designed to detect the pressure or air pressure therein.
  • the pressure sensor 19 is again designed as a differential pressure sensor 19, which here detects/measures the differential pressure between the atmosphere and the upper cylinder chamber 20.
  • the pressure sensor 19 is in the variant according to Figure 5 arranged between the "crankcase” 22 or the crankcase chamber 22 and the upper cylinder chamber 20 or designed to detect the differential pressure therein. This means that the pressure sensor 19 is in turn designed as a differential pressure sensor 19, which here detects/measures the differential pressure between the "crankcase” 22 or crankcase chamber 22 and the upper cylinder chamber 20.
  • the pressure sensor 19 which generates a favorable electrical sensor signal, is connected to an electronic/electrical control unit.
  • the sensor signals can be used in operation, for example, as in Figure 6 shown schematically.
  • Figure 6 Schematic diagrams of the corresponding sensor signals of the pressure sensors 19 are shown, with the (differential) pressure p in bar being plotted against time t in milliseconds (ms).

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung zum Verdichten eines Bodenbereiches, insbesondere Vibrationsstampfer, oder Vibrationsplatten, wobei wenigstens eine Sensoreinheit zum Erfassen eines Bodenparameters und/oder einer Bodenverdichtung vorgesehen ist.
    • Stand der Technik
  • Bodenverdichtungsvorrichtung zum Verdichten eines Bodenbereiches, wie Vibrationsstampfer, Vibrationsplatten etc., sind bereits allgemein bekannt und seit Jahrzehnten auf diversen Baustellen im Einsatz, z.B. EP 1 097 272 . So umfassen vor allem Stampfer oder Vibrationsplatten eine Obermasse mit einem Motor, d.h. im Allgemeinen einen Verbrennungs- oder Elektromotor, und eine dazu relativ bewegliche Untermasse mit dem Stampffuß bzw. der Bodenplatte. Meist wird mittels Federpaketen die Relativbewegung zwischen Ober- und Untermasse gedämpft.
  • Gerade bei Stampfern ist auch ein Federbalg zwischen Ober- und Untermasse angeordnet, der einerseits den Schmutz abhält und andererseits aber auch eine geschlossene Luftfeder bzw. Luftkammer definiert, wenn sich der Stampfer auf und ab bewegt.
  • Bisher sind Verdichtungsmesssysteme bekannt geworden, die üblicherweise bei Vibrationsplatten versucht wurde einzusetzen, vgl. z.B. DE 10 2006 008 266 B4 der Anmelderin. Diese haben sich jedoch in der Praxis bedauerlicherweise nicht bewähren können. Zudem ist diese Sensorik mit zum Teil mehreren Beschleunigungssensoren oder Lasersensoren etc. auch sehr aufwändig bzw. komplex, insb. bzgl. der Auswertung, was Genauigkeit und die Wirtschaftlichkeit des Messsystems sehr beeinträchtigte. Darüber hinaus sind die bisherigen Messsysteme gerade auch für Stampfer ungeeignet, die im Vergleich zu Vibrationsplatten eine relativ kleine Bodenkontaktplatte aufweisen und zeitweise auch den Kontakt zum Boden vollständig verlieren können.
  • So konnte bisher in der Praxis keine Sensorik die Verdichtung des Bodens bei derartigen Stampfern in ausreichendem Maß genau erfassen. Dies führt dazu, dass die Arbeiter die zu verdichtende Fläche sicherheitshalber länger bzw. stärker verdichtet als (bautechnisch) notwendig, was unnötige Arbeits- bzw. Zeitkosten verursacht, oder dass einzelne Bodenbereiche nicht ausreichend verdichtet werden und ggf. später Schäden durch zu weichen bzw. zu wenig verdichteten Untergrund in einzelnen Bereichen entstehen können, d.h. Belag- bzw. Straßenschäden, Bauwerks- bzw. Kanalschäden bei Abwasserkanälen etc..
  • Aus der EP 3 219 855 A1 ist ein Bagger mit einem Anbauverdichter bekannt, bei dem die erforderliche Verdichtungsdauer angezeigt wird. Diese wird in Abhängigkeit von einer gemessenen Anpresskraft ermittelt. Als alternative und mit der Anpresskraft korrelierende Messgröße wird der Hydraulikdruck eines Stellzylinders des Baggerarms genannt.
    • Aufgabe und Vorteile der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Bodenverdichtungsvorrichtung vorzuschlagen, die wenigstens teilweise die Nachteile des Standes der Technik verbessert, insbesondere eine Erfassung eines Bodenparameters und/oder der Bodenverdichtung ohne großen Aufwand und/oder mit guter Genauigkeit ermöglicht.
    • Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer
  • Bodenverdichtungsvorrichtung der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
  • Es hat sich überraschenderweise mit Hilfe des Gasdrucksensors bzw. Luftdrucksensors sowie Gasdurchflusssensors der erfindungsgemäßen Bodenverdichtungsvorrichtung gezeigt, dass diese sehr gut Rückschlüsse auf einen Bodenparameter und/oder die Bodenverdichtung ermöglichen.
  • Dies stellt eine vollkommene Abkehr der bisher eingesetzten Sensorik mit im Wesentlichen Beschleunigungs- bzw. Bewegungssensoren oder Abstandssensoren zum Erfassen des sich verändernden Abstands zwischen dem Oberteil bzw. der Antriebseinheit und dem Unterteil bzw. der Bodenkontaktvorrichtung dar. So muss bei diesen Sensoren gemäß dem Stand der Technik, wobei zumeist auch mehrere gleichartige Sensoren an unterschiedlichen Positionen z.B. am Bodenkontaktelement eingesetzt wurden, eine sehr aufwendige mathematische Umrechnung der sich sehr schnell ändernden Abstände an den unterschiedlichen Positionen durchgeführt und über einen gewissen Zeitraum ermittelt und im Zeitverlauf bzw. über den Zeitraum ausgewertet werden, um Rückschlüsse auf die zunehmende Verdichtung des Bodens zu erhalten. Dies war bislang nicht nur konstruktiv sehr aufwendig, was zudem auch die elektronische Aufbereitung der umfangreichen Daten/Sensorsignale betraf und somit auch wirtschaftlich aufwendig war, sondern führte zudem zu einem mangelhaften Ergebnis. Das heißt, dass auch mit dem großen konstruktiven, wirtschaftlichen und mathematischen Aufwand keine ausreichend genauen Aussagen zur vorhandenen Verdichtung des Bodens bislang möglich war bzw. sich bei Bodenverdichtungsvorrichtungen der einleitenden Art in der Praxis bewährte.
  • Im krassen Gegensatz zu diesem bisherigen großen Aufwand und dem ungenauen Ergebnis kann mit Hilfe der Erfindung bzw. mit dem Luftdruck- bzw. Gasdrucksensor und/oder dem Luft- bzw. Gasdurchflusssensor gemäß ersten Untersuchungen eine sehr gute Aussage bzgl. des interessierenden Bodenparameters bzw. der Bodenverdichtung gemacht werden, die auch mit der tatsächlichen Bodenverdichtung korreliert bzw. übereinstimmt.
  • Der konstruktive und auch der wirtschaftliche Aufwand halten sich zudem auch dadurch in Grenzen, da auf bereits handelsübliche Luftdruck- bzw. Gasdrucksensor und/oder Luft- bzw. Gasdurchflusssensoren/Luftmassensensoren zurückgegriffen werden kann. So kann in vorteilhafter Weise ein Luftdruck- bzw. Gasdrucksensor und/oder ein Luft- bzw. Gasdurchflusssensor verwendet werden, der ein elektrisches Sensorsignal generiert, das in vorteilhafter Weise mit dem Luftdruck bzw. Gasdruck und/oder dem Luft-/Gasdurchfluss/-massenstrom bzw. der Luft-/ Gasströmungsgeschwindigkeit korreliert bzw. zusammenhängt. Dieses Sensorsignal kann von einer elektrischen und/oder elektronischen Kontroll- bzw. Auswerteeinheit ausgewertet bzw. umgerechnet werden und ein Maß bzw. eine Qualität für die Bodenverdichtung bzw. Bodensteife bzw. den Bodenparameter generieren/erzeugen.
  • Beispielsweise ist der Luftdruck- bzw. Gasdrucksensor als ein Absolutdruckmessinstrument ausgebildet, z.B. Barometer, das/der vorzugsweise ein Vakuum als Bezugsdruck verwendet. Vorzugsweise ist der Gasdrucksensor als Differenzdrucksensor ausgebildet. Hierbei wird ein Druckunterschied bzw. eine Druckdifferenz zwischen zwei Systemen bzw. Räumen/Kammern oder dergleichen erfasst. Dies ist konstruktiv und somit auch wirtschaftlich besonders günstig.
  • Gemäß der Erfindung kann in vorteilhafter Weise einerseits der Atmosphärendruck bzw. erste Gas-/Luftdruck der Atmosphäre bzw. der Umgebung der erfindungsgemäßen Bodenverdichtungsvorrichtung und andererseits ein Gas-/Luftdruck (innerhalb) der Bodenverdichtungsvorrichtung verwendet werden. Dies reduziert den Aufwand nochmals erheblich.
  • Alternativ hierzu ist der Luft- bzw. Gasdurchflusssensor zwischen zwei Systemen bzw. Räumen/Kammern oder dergleichen angeordnet, insbesondere auch zwischen (äußerer) Atmosphäre und Innenraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hiermit kann in vorteilhafter Weise die zwischen diesen Systemen bzw. Räumen/Kammern (hin- und her-) strömende Luft bzw. Gasmasse erfasst/ermittelt und ausgewertet werden.
  • Erfindungsgemäß ist wenigstens eine Außenhülle und/oder eine Innenkammer vorgesehen, wobei in/an einem Innenraum der Außenhülle und/oder in/an der Innenkammer wenigstens der Gasdrucksensor und/oder der Luft- bzw. Gasdurchflusssensor angeordnet ist bzw. einen (zweiten) Gas-/ Luftdruck erfasst/misst. Der Bezugsdruck bzw. (erste) Gas-/ Luftdruck für eine Differenzdruckmessung ist hierbei vorzugsweise der o.g. Atmosphärendruck bzw. Luftdruck der Umgebung der erfindungsgemäßen Bodenverdichtungsvorrichtung.
  • Die Innenkammer ist ein vollständig geschlossener oder weitgehend bzw. fast geschlossener Messraum und/oder bildet/generiert die Außenhülle einen vollständig geschlossenen oder weitgehend bzw. fast geschlossenen Messraum, insb. eine Kammer bzw. Druckkammer, aus. Der erfindungsgemäße Gas-/Luftdrucksensor und/oder Luft- bzw. Gasdurchflusssensor erfasst in vorteilhafter Weise den Differenzdruck bzw. die strömende Gas-/Luftmasse (pro Zeiteinheit) zwischen dem Messraum bzw. der (Innen-) Kammer sowie der Atmosphäre bzw. der Umgebung der erfindungsgemäßen Bodenverdichtungsvorrichtung.
  • Erfindungsgemäß ist die Innenkammer als Zylinderkammer einer Führungseinheit und/oder eines Führungszylinders zum Führen der Bodenkontaktvorrichtung ausgebildet. Gerade sog. "Stampfer" weisen bereits eine derartige Führungseinheit und/oder einen Führungszylinder auf, die/der zum Führen des Unterteils bzw. sog. Untermasse ausgebildet ist. So wird bei derartigen Stampfern die Relativbewegung/-Verstellung des Unterteils bzw. der sog. Untermasse in Bezug zum Oberteil bzw. der sog. Obermasse, d.h. der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, mit der Führungseinheit und/oder dem Führungszylinder im Wesentlichen linear bzw. weitgehend exakt geführt. Demzufolge kann eine Doppelnutzung der Führungseinheit und/oder des Führungszylinders (gerade bei Stampfern) verwirklicht werden, nämlich als Innenkammer bzw. Messraum der Sensoreinheit bzw. des Gasdrucksensors und/oder Luft- bzw. Gasdurchflusssensors sowie zudem als Zylinderkammer der Führungseinheit und/oder des Führungszylinders. Dies ist besonders konstruktiv und wirtschaftlich günstig und kann zudem ggf. sogar als kleiner Umbau bzw. als Nachrüstung von bereits handelsüblichen Stampfern verwirklicht werden.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Führungseinheit und/oder der Führungszylinder wenigstens ein Kolbenführungselement, wobei das Kolbenführungselement als Trennelement zum Abtrennen einer ersten/oberen Zylinderkammer von einer zweiten/unteren Zylinderkammer ausgebildet. Ein derartiges Kolbenführungselement verbessert die Führung bzw. Betriebssicherheit und in vorteilhafter Weise die Lebensdauer. Zudem ist dies bereits bei handelsüblichen Stampfern oftmals vorhanden und kann somit zur kostengünstigen Ausbildung von zwei separaten Kammern, insb. zu mindestens einem Messraum für die Sensoreinheit oder für zwei Messräume für die Differenzdruckmessung/-erfassung verwendet werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Führungseinheit und/oder der Führungszylinder wenigstens eine Feder-/Dämpfungseinheit zum Federn bzw. Dämpfen der Relativverstellung/-bewegung zwischen Antriebseinheit/Obermasse und Bodenkontaktvorrichtung/Untermasse. Vorzugsweise weist die Führungseinheit und/oder der Führungszylinder und/oder die Feder-/Dämpfungseinheit wenigstens den Luft-/Gasdrucksensor Luft- bzw. Gasdurchflusssensor bzw. die Sensoreinheit auf. Das bedeutet, dass die Durchfluss- und/oder Druckerfassung gemäß der Erfindung im Wesentlichen in der Führungseinheit und/oder in dem Führungszylinder und/oder in der Feder-/ Dämpfungseinheit verwirklicht wird.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Außenhülle wenigstens ein elastisches Balgelement, wobei das Balgelement zwischen der Antriebseinheit und der in Bezug zur Antriebseinheit beweglichen bzw. verstellbaren Bodenkontaktvorrichtung angeordnet ist. Ein derartiges Balgelement ist z.B. bei bisher handelsüblichen Stampfern bereits vorhanden und/oder kann z.B. bei sog. Vibrationsplatten oder dergleichen ohne großen Aufwand zwischen Bodenplatte bzw. Bodenkontaktelement und Antriebseinheit angebracht/angeordnet werden. Hiermit kann ein Messraum bzw. eine (Druck-)Messkammer bzw. Innenkammer im Sinn der Erfindung verwirklicht werden. Dies kann für die Sensoreinheit bzw. den Luft-/Gasdrucksensor und/oder den Luft- bzw. Gasdurchflusssensor gemäß der Erfindung verwendet werden. Dementsprechend kann bei Stampfern die Durchfluss- bzw. Druckmessung im sog. Kurbelkasten realisiert werden, d.h. der sog. Kurbelkasten ist als Messraum der Sensoreinheit ausgebildet, in dem z.B. der o.g. zweite Luft-/ Gasdruck/-strömung erfasst bzw. gemessen wird.
  • Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit wenigstens eine elektrische und/oder elektronische Kontrolleinheit zum Auswerten und/oder Verarbeiten von (elektrischen) Sensorsignalen des Gasdrucksensors und/oder Luft- bzw. Gasdurchflusssensors. Hiermit kann eine vorteilhafte Verarbeitung bzw. Umwandlung/Umrechnung der Sensorsignale für die Ermittlung der Bodenverdichtung bzw. Bodensteife erreicht werden. Beispielsweise kann das Sensorsignal bzw. die Sensorinformation mittels vorteilhafter mathematischer Verfahren umgewandelt werden, um vorteilhafte Ergebnisse bzw. Bewertungen bzgl. der (aktuellen) Bodenverdichtung zu realisieren. So sind z.B. mit Bezug auf die vom erfindungsgemäßen Sensor erfassten Amplituden und/oder Frequenzen bzw. Sensorsignale sog. "Gaussanpassungen" bzw. "Gaussverteilungen", Fourier-Transformationen/-Analysen, Filter, insb. Band- bzw. Tiefpass- und/oder Hochpassfilter, Differenzierungs- und/oder Integrierungsberechnungen/-verfahren etc. denkbar, um v.a. auch die Qualität der Ergebnisse bzw. die Eindeutigkeit, d.h. v.a. die (exakte) Unterscheidung bzgl. dem Vorhandensein eines ausreichenden bzw. starken Verdichtens des Bodens und einem (noch) nicht-ausreichend bzw. zu leicht verdichteten Bodens weiter zu verbessern.
  • In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Kontrolleinheit derart ausgebildet ist, dass eine zeitliche Veränderung eines Sensorsignals als Maß bzw. Parameter der Bodenverdichtung ausgebildet. Durch die Bearbeitung mit der Bodenverdichtungsvorrichtung wird der Boden in Abhängigkeit der Zeit verdichtet, was sich in sich ändernden Sensorsignalen zeigt und die dementsprechend in vorteilhafter Weise auszuwerten bzw. zu verarbeiten sind, um auf eine ausreichende bzw. gewünschte Bodenverdichtung schließen zu können.
  • In einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird vom Gasdrucksensor bzw. vom Luft- bzw. Gasdurchflusssensor das erste Sensorsignal zu einem ersten Zeitpunkt T1 und das zweite Sensorsignal zu einem zweiten Zeitpunkt T2 erfasst, wobei zwischen dem ersten Zeitpunkt T1 und dem zweiten Zeitpunkt T2 eine Zeitdauer TD vorgesehen ist. Hiermit kann eine vorteilhafte zeitliche Veränderung des Sensorsignales erfasst und weiterverarbeitet werden.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Kontrolleinheit wenigstens eine Vergleichseinheit zum Vergleichen wenigstens eines ersten Sensorsignals mit einem zweiten Sensorsignal und/oder zum Vergleichen eines bzw. des ersten/zweiten Sensorsignals mit einem Grenzwert. Hiermit wird erreicht, dass beispielsweise die Kontrolleinheit bzw. die Vergleichseinheit bei einem vorgegebenen Wert/Maß der Bodenverdichtung (Soll-Wert) mit dem erfassten/momentanen/aktuellen Wert des (umgewandelten/ umgerechneten) Sensorsignals als Maß bzw. Qualität der momentanen/aktuellen Bodenverdichtung (Ist-Wert) in vorteilhafter Weise vergleichbar ist und vorzugsweise entsprechend vorteilhafte Maßnahmen bzw. Auswirkungen generierbar sind. Das heißt, dass vorzugsweise ein Soll-Ist-Wert-Vergleich mit den von der Sensorerfassten und vorzugsweise von der Kontrolleinheit verarbeiteten/umgewandelten Signalen bzw. Informationen und in einem (Daten-)Speicher abgespeicherten Informationen/Werten durchgeführt wird.
  • Vorzugsweise sind das/die Sensorsignale als Amplitudenparameter und/oder Frequenzparameter des Gasdruckes und/oder des Luft- bzw. Gasdurchflusses ausgebildet. Es hat sich in ersten Versuchen gezeigt, dass gerade die Amplitude und/oder die Frequenz des Gasdruckes/-massenstroms als vorteilhafter Parameter für die Ermittlung (einer Qualität) der Bodenverdichtung/-steife geeignet sind.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kontrolleinheit wenigstens einen Zähler zum Zählen wenigstens von Sensorsignalen, wobei insbesondere der Zähler derart ausgebildet ist, dass er die den Betrag des Grenzwertes überschreitende Sensorsignale zählt. So kann gewährleistet werden, dass nicht ein einziges Überschreiten des Grenzwertes bzw. ein einziger Soll-Ist-Wert-Vergleich zu einer Maßnahme führt, die das Erreichen bzw. Vorhandensein einer (ausreichenden) Bodenverdichtung signalisiert. Beispielsweise kann ein größerer Stein/Felsbrocken im Untergrund ein Sensorsignal generieren, das einer starken Bodenverdichtung entspricht, obwohl die Umgebung des Steins bzw. Felsbrockens, z.B. ein Schotter oder dergleichen, noch nicht ausreichend verdichtet ist. mit Hilfe des vorteilhaften Zählers bzw. einer vorgegebenen Anzahl des Überschreitens des Grenzwertes bzw. entsprechender Soll-Ist-Wert-Vergleiche kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass nicht unmittelbar beim ersten Überschreiten des Grenzwertes bzw. des entspr. Soll-Ist-Wert-Vergleichs auf eine entspr. starke bzw. ausreichende Bodenverdichtung geschlossen wird und dies dem Arbeiter ggf. signalisiert wird.
  • Vorzugsweise weist die Kontrolleinheit wenigstens eine Signalisierungseinheit und/oder Anzeigeeinheit zum Signalisieren/Anzeigen des Bodenparameters und/oder eines Parameters/Maßes der Bodenverdichtung, insbesondere einer hohen/ausreichenden Bodenverdichtung, auf. Hiermit kann in vorteilhafter Weise z.B. dem Arbeiter signalisiert werden, z.B. mittels einem Anzeigeelement angezeigt und/oder mittels Signalton etc. hörbar gemacht werden, dass eine ausreichende bzw. starke Bodenverdichtung/-steife vorhanden/erreicht ist. Sodann kann der Arbeiter beispielsweise die Bodenverdichtungsvorrichtung ausschalten oder zu einem anderen/weiteren Bodenabschnitt weitergehen/wechseln. Beispielsweise umfasst die Anzeigeeinheit wenigstens eine Leuchtdiode oder dergleichen, die vorzugsweise von "rotem" auf "grünes" Leuchten wechselt, wenn eine ausreichende/vorgegebene Bodenverdichtung/-steife erreicht ist. Alternativ oder in Kombination hierzu kann auch die Signalisierungseinheit ein Horn oder dergleichen umfassen, das beim Erreichen einer ausreichenden/vorgegebenen Bodenverdichtung bzw. -steife einen Signalton ausstößt.
  • In ersten Versuchen hat sich gezeigt, dass gerade auch bei Stampfern mit der vorliegenden Erfindung eindeutige Ergebnisse bzw. qualitative "Aussagen" und somit ggf. Signalisierungen bzw. Anzeigen eines verdichteten bzw. dichten Bodens gemacht werden können.
    • Ausführungsbeispiel
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
  • Im Einzelnen zeigt:
    • Figur 1 eine erste schematisch dargestellte Bodenverdichtungsvorrichtung (Stampfer) gemäß der Erfindung, mit einem Drucksensor und mit einem Verbrennungsmotor als Antriebmotor,
    • Figur 2 eine zweite schematisch dargestellte Bodenverdichtungsvorrichtung (Stampfer) gemäß der Erfindung, mit einem Drucksensor und mit einem Elektromotor als Antriebmotor,
    • Figur 3 eine dritte schematisch dargestellte Bodenverdichtungsvorrichtung (Stampfer) gemäß der Erfindung, mit einem Drucksensor und mit einem Elektromotor als Antriebmotor,
    • Figur 4 eine vierte schematisch dargestellte Bodenverdichtungsvorrichtung (Stampfer) gemäß der Erfindung, mit einem Drucksensor und mit einem Elektromotor als Antriebmotor,
    • Figur 5 eine fünfte schematisch dargestellte Bodenverdichtungsvorrichtung (Stampfer) gemäß der Erfindung, mit einem Drucksensor und mit einem Elektromotor als Antriebmotor und
    • Figur 6 zwei schematisch dargestellte Diagramme von Sensorsignalen der Drucksensoren der Stampfer gemäß den Figuren 1 bis 5, einerseits bei verdichtbaren Boden und andererseits bei dichtem Boden.
  • In den Figur 1 bis 5 sind verschiedene Stampfer 1 mit Drucksensoren 19 gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
  • Die Stampfer 1 umfassen u.a. einen Antriebsmotor 2, der bei der Variante gemäß Figur 1 als Verbrennungsmotor 2 mit (Diesel- bzw. Benzin-)Tank 17 und bei den Varianten gemäß den Figuren 2 bis 5 als Elektromotor 2 mit Batterie/Akku 18 ausgebildet ist.
  • Die Antriebsmotoren 2 treiben mittels einer Antriebswelle 15 jeweils eine Kurbelscheibe 13 und diese ein Pleuel 14 an. Die Antriebswelle 15 ist in vorteilhafter Weise mittels Lagern bzw. Wälzlager gelagert, ebenso das Pleuel 14. Letzteres ist entsprechend mit einem Führungskolben 10 einer Führung 8 schwenkbar verbunden.
  • Die Führung 8 umfasst jeweils einen Führungszylinder 9, in dem der Führungskolben 10 linear auf und ab bewegt/verstellt wird. Geführt wird der Führungskolben 10 v.a. auch durch eine Kolbenführung 11, die zwischen einer oberen Feder 12 bzw. einer oberen Zylinderkammer 20 und einer unteren Feder 12 bzw. einer unteren Zylinderkammer 21 angeordnet ist bzw. diese voneinander abtrennt/separiert. Die Federn 12 federn bzw. dämpfen die Relativbewegung der Untermasse 5 bzw. Bodenplatte 6.
  • Die Führung 8 bzw. der ist weiterhin mit einer Bodenplatte 6 fest verbunden, so dass diese Bodenplatte 6 bzw. eine sog. "Untermasse" 5 im Betrieb bzw. bei drehendem Antriebsmotor 2 sich relativ zur sog. "Obermasse" 4 bzw. der Antriebseinheit 4 im Sinn der Erfindung bewegt/verstellt. Zwischen Bodenplatte 6 bzw. sog. "Untermasse" 5 und der sog. "Obermasse" 4 bzw. der Antriebseinheit 4 ist ein elastischer Balg 7 vorhanden, der die Relativverstellung ausgleicht bzw. einen weitgehend geschlossenen bzw. definierten Innenraum des Stampfers 1 ausbildet/generiert. Dementsprechend ist ein sog. "Kurbelkasten" 22 bzw. eine weitgehend abgeschlossene bzw. definierte Kurbelkastenkammer 22 verwirklicht.
  • Der Drucksensor 19 ist bei der Variante gemäß Figur 1 am/im "Kurbelkasten" 22 bzw. an/in der Kurbelkastenkammer 22 angeordnet bzw. zur Erfassung des Druckes bzw. Luftdruckes hierin ausgebildet. Vorzugsweise ist der Drucksensor 19 als Differenzdrucksensor 19 ausgebildet, der hier den Differenzdruck zwischen Atmosphäre und "Kurbelkasten" 22 bzw. Kurbelkastenkammer 22 erfasst/misst. Der Drucksensor 19 ist mit einer nicht näher dargestellten elektrischen bzw. elektronischen Kontrolleinheit in Wirkverbindung, die die elektrischen Sensorsingale verarbeitet bzw. auswertet. So kann bei einer ausreichenden bzw. definierten Bodenverdichtung bzw. Bodensteife unterhalb der Bodenplatte 6 eine Signalisierung für den Arbeiter generiert werden, z.B mit einer Anzeige-LED-Lampe 23.
  • Der Drucksensor 19 ist bei der Variante gemäß Figur 2 an/in der unteren Zylinderkammer 21 angeordnet bzw. zur Erfassung des Druckes bzw. Luftdruckes hierin ausgebildet. Vorzugsweise ist der Drucksensor 19 wiederum als Differenzdrucksensor 19 ausgebildet, der hier den Differenzdruck zwischen Atmosphäre und unterer Zylinderkammer 21 erfasst/misst.
  • So ist in Figur 2 eine (blinkende) Anzeige-LED-Lampe 23 schematisch dargestellt, was bedeutet, dass im Betrieb der nicht näher dargestellte Boden wie Schotter, Erde, Granulat oder dergleichen unterhalb der Bodenplatte 6 eine vergleichsweise starke Verdichtung aufweist. Dem Arbeiter wird somit in vorteilhafter Weise signalisiert, dass er seine Verdichtungsarbeit mit der Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung einstellen bzw. an einer anderen Stelle, d.h. eine andere Fläche verdichten bzw. bearbeiten kann.
  • Der Drucksensor 19 ist bei der Variante gemäß Figur 3 zwischen der unteren Zylinderkammer 21 und der oberen Zylinderkammer 20 angeordnet bzw. zur Erfassung des Differenzdruckes hierin ausgebildet. Das bedeutet, dass der Drucksensor 19 wiederum als Differenzdrucksensor 19 ausgebildet ist, der hier den Differenzdruck zwischen unterer Zylinderkammer 21 und der oberer Zylinderkammer 20 erfasst/misst.
  • Alternativ hierzu kann der Drucksensor 19 auch als Luft- bzw. Gasdurchflusssensor/Luftmassensensor realisiert werden, wobei in vorteilhafter Weise die zwischen den beiden Kammern 20, 21 bzw. Gasräumen hin- und her-strömende/-fließende Luft erfasst/gemessen wird.
  • Generell ist denkbar, dass auch die in den anderen Figuren abgebildeten Drucksensoren 19 als Luft- bzw. Gasdurchflusssensoren/Luftmassensensoren realisiert werden können, wobei in vorteilhafter Weise die zwischen der (äußeren) Atmosphäre und dem Innern bzw. den Kammern 20, 21, 22 bzw. den inneren Gasräumen des Stampfers 1 hin- und her-strömende bzw. fließende Luft erfasst/gemessen wird.
  • Der Drucksensor 19 ist bei der Variante gemäß Figur 4 an/in der oberen Zylinderkammer 20 angeordnet bzw. zur Erfassung des Druckes bzw. Luftdruckes hierin ausgebildet. Vorzugsweise ist der Drucksensor 19 wiederum als Differenzdrucksensor 19 ausgebildet, der hier den Differenzdruck zwischen Atmosphäre und oberer Zylinderkammer 20 erfasst/misst.
  • Der Drucksensor 19 ist bei der Variante gemäß Figur 5 zwischen dem "Kurbelkasten" 22 bzw. der Kurbelkastenkammer 22 und der oberen Zylinderkammer 20 angeordnet bzw. zur Erfassung des Differenzdruckes hierin ausgebildet. Das bedeutet, dass der Drucksensor 19 wiederum als Differenzdrucksensor 19 ausgebildet ist, der hier den Differenzdruck zwischen "Kurbelkasten" 22 bzw. Kurbelkastenkammer 22 und der oberer Zylinderkammer 20 erfasst/misst.
  • Ohne nähere Darstellung ist der Drucksensor 19, der ein vorteilhaftes elektrisches Sensorsignal generiert, mit einer elektronischen/elektrischen Kontrolleinheit verbunden. Die Sensorsingale können im Betrieb beispielsweise wie in Figur 6 schematisch dargestellt, ausgebildet sein. In Figur 6 sind schematische Diagramme entspr. Sensorsignale der Drucksensoren 19 dargestellt, wobei der (Differenz-)Druck p in Bar über der Zeit t in Millisekunden (ms) abgebildet ist.
  • In Figur 6 a) bei verdichtbarem bzw. unverdichtetem Boden, wie z.B. aufgeschüttetem Schotter oder dergleichen, und in Figur 6 b) bei dichtem bzw. verdichtetem Boden, wie z.B. fest gestampftem Schotter oder dergleichen. Beim Vergleich von Figur 6 a) mit Figur 6 b) wird deutlich, dass bei diesen beispielhaften Untersuchungsergebnissen erhebliche Unterschiede der schematischen Druckverläufe vorhanden sind. So sind z.B. in Figur 6 b) die Amplituden des Druckverlaufes bzw. der Minimaldrucke deutlich niedriger, d.h. im dargestellten exemplarischen Beispiel deutlicher im negativen Bereich bei ca. -400bar, als in Figur 6 a), in der die negativen Werte nicht kleiner als ca. -200bar sind. Dafür sind jedoch im dargestellten exemplarischen Beispiel die Maximalwerte der Drucke in Figur 6 a) deutlich bei ca. 400bar und somit deutlich größer als in Figur 6 b), in der die Maximaldrucke im dargestellten exemplarischen Beispiel meist unter 300bar sind.
  • Beispielsweise stammt das Sensorsignal gemäß Figur 6 a) von einem Zeitpunkt T1 (d.h. T1 am Anfang des Verlaufes zur Zeit t=0ms in Figur 6 a), bei unverdichtetem Boden bzw. am Beginn des Betriebes bzw. der Arbeit) und das Sensorsignal gemäß Figur 6 b) von einem Zeitpunkt T2 (d.h. T2 am Anfang des Verlaufes zur Zeit t=0ms in Figur 6 b) bei verdichtetem Boden bzw. am Ende des Betriebes bzw. der Arbeit), wobei zwischen T1 und T2 die Arbeitszeit bzw. die Stampfzeit und somit eine Zeitdauer TD, z.B. TD=10 Minuten, vergangen/vorhanden ist.
  • Zudem sind in den dargestellten exemplarischen Beispielen die gesamten Verläufe der Kurven deutlich unterschiedlich, insb. sind unterschiedliche Schwingungsfrequenzen bereits mit bloßem Auge zu erkennen. Letzteres kann in vorteilhafter Weise ohne großem technischen bzw. rechnerischem Aufwand z.B. mittels Gauss-Analyse bzw. Gaussverteilung oder anderer, mathematischer bzw. programmtechnischer Verfahren noch mehr verdeutlicht bzw. hervorgehoben und auswertbar gemacht werden.
  • Generell sind die beispielhaft in Figur 6 dargestellten signifikanten Unterschiede der (Differenz-)Drucke des Drucksensors 19 einerseits bei losem Boden (Figur 6a)) und andererseits bei dichtem Boden (Figur 6 b)) in vorteilhafter Weise zur Signalisierung bzw. Anzeige für den Arbeiter beim Stampfen/Verdichtetem von Boden mit hoher Güte nutzbar. Dies ist gerade bei Stampfern eine wesentliche Verbesserung der bisherigen ungenügenden Situation. So kann wie in Figur 2 beispielhaft dargestellt eine Anzeige-LED-Lampe 23 bei einer Bodenverdichtung gemäß Figur 6 b) leuchten bzw. blinken und somit dem Arbeiter signalisieren, dass der Boden ausreichend bzw. stark verdichtet ist. Mit bisherigen Sensoren bzw. Beschleunigungssensoren konnten dagegen selbst mit hohem konstruktivem und mathematischem Aufwand keine praxistauglichen Ergebnisse erreicht werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stampfer
    2
    Antriebsmotor
    3
    Gehäuse
    4
    Obermasse
    5
    Untermasse
    6
    Bodenplatte
    7
    Balg
    8
    Führung
    9
    Führungszylinder
    10
    Führungskolben
    11
    Kolbenführung
    12
    Feder
    13
    Kurbelscheibe
    14
    Pleuel
    15
    Antriebwelle
    16
    Griff
    17
    Tank
    18
    Batterie/Akkumulator
    19
    Sensor
    20
    Obere Zylinderkammer
    21
    Untere Zylinderkammer
    22
    Kurbelkasten/-kammer
    23
    LED-Anzeigelampe
    p
    Druck in Bar
    t
    Zeit in Millisekunden
    T1
    Zeitpunkt
    T2
    Zeitpunkt
    TD
    Zeitdauer

Claims (10)

  1. Bodenverdichtungsvorrichtung (1) zum Verdichten eines Bodenbereiches, insbesondere Vibrationsstampfer (1) oder Vibrationsplatten, mit
    - wenigstens einer von einem Antrieb (2) antreibbaren Vibrationseinheit und/oder Schwingungseinheit die wenigstens eine Bodenkontaktvorrichtung (5) mit einem Bodenkontaktelement (6) umfasst,
    - einer wenigstens den Antrieb (2) umfassenden Antriebseinheit (4), wobei die Bodenkontaktvorrichtung (5) in Bezug zu der Antriebseinheit (4) relativ beweglich ist,
    - wenigstens einer Sensoreinheit (19) zum Erfassen eines Bodenparameters und/oder einer Bodenverdichtung wobei die Sensoreinheit (19) wenigstens einen Sensor (19) umfasst, wobei der wenigstens eine Sensor (19) ein Gasdrucksensor (19) und/oder ein Gasdurchflusssensor ist,
    - und wenigstens einer Außenhülle (3, 7) und/oder einer Innenkammer (20, 21, 22), wobei in/an einem Innenraum (22) der Außenhülle (3, 7) und/oder in/an der Innenkammer (20, 21, 22) wenigstens der Sensor (19) angeordnet ist, wobei die Innenkammer und/oder die Außenhülle einen vollständig geschlossenen oder weitgehend bzw. fast geschlossenen Messraum des Sensors (19) ausbildet/generiert, und
    - wobei die Innenkammer (20, 21, 22) als Zylinderkammer (20, 21) eines Führungszylinders (8) zum Führen der Relativbewegung der der Bodenkontaktvorrichtung (5) in Bezug zu der Antriebseinheit (4) ausgebildet ist,
    und/oder die Außenhülle (3, 7) wenigstens ein elastisches Balgelement (7) umfasst, wobei das Balgelement (7) zwischen der Antriebseinheit (4) und der beweglichen bzw. verstellbaren Bodenkontaktvorrichtung (5) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdrucksensor (19) als Differenzdrucksensor (19) ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinheit (8) und/oder der Führungszylinder (9) wenigstens ein Kolbenführungselement (11) umfasst, wobei das Kolbenführungselement (11) als Trennelement (11) zum Abtrennen einer ersten/oberen Zylinderkammer (20) von einer zweiten/unteren Zylinderkammer (21) ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (19) wenigstens eine elektrische und/oder elektronische Kontrolleinheit zum Auswerten und/oder Verarbeiten von Sensorsignalen des Gasdrucksensors (19) und/oder des Gasdurchflusssensors umfasst.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit derart ausgebildet ist, dass eine zeitliche Veränderung eines Sensorsignals als Maß bzw. Parameter der Bodenverdichtung ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit wenigstens eine Vergleichseinheit zum Vergleichen wenigstens eines ersten Sensorsignals mit einem zweiten Sensorsignal und/oder zum Vergleichen eines bzw. des ersten/zweiten Sensorsignals mit einem Grenzwert umfasst.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vom Gasdrucksensor (19) und/oder vom Gasdurchflusssensor das erste Sensorsignal zu einem ersten Zeitpunkt (T1) und das zweite Sensorsignal zu einem zweiten Zeitpunkt (T2) erfasst sind, wobei zwischen dem ersten Zeitpunkt (T1) und dem zweiten Zeitpunkt (T2) eine Zeitdauer (TD) vorgesehen ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Sensorsignale als Amplitudenparameter und/oder Frequenzparameter des Gasdruckes und/oder Gasdurchflusses ausgebildet sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit wenigstens einen Zähler zum Zählen wenigstens von Sensorsignalen umfasst, wobei insbesondere der Zähler derart ausgebildet ist, dass er die den Betrag des Grenzwertes überschreitende Sensorsignale zählt.
  10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit wenigstens eine Signalisierungseinheit und/oder Anzeigeeinheit (23) zum Signalisieren/Anzeigen des Bodenparameters und/oder eines Parameters/Maßes der Bodenverdichtung, insbesondere einer hohen/ausreichenden Bodenverdichtung, aufweist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114438993B (zh) * 2022-01-27 2023-05-16 中国长江三峡集团有限公司 打夯装置及平地设备
CN114112603B (zh) * 2022-01-28 2022-04-19 南京大学 一种模拟某一深度下夯土试样制备系统及方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19830979C2 (de) * 1998-07-10 2002-10-24 Wacker Werke Kg Stampfgerät mit schwingungsgedämpftem Führungszylinder
DE19844313A1 (de) * 1998-09-28 2000-04-06 Peitz Hermann Hydraulisches Gerät wie Bagger, Rad- oder Kompaktlader
DE102006008266B4 (de) * 2006-02-22 2009-11-12 Wacker Neuson Se Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Bodenparametern mittels Verdichtungsmaschinen
DE102007019419A1 (de) * 2007-04-23 2008-10-30 Hamm Ag Verfahren zur Bestimmung eines Verdichtungsgrades von Asphalten sowie System zur Bestimmung eines Verdichtungsgrades
US8838347B2 (en) * 2011-10-21 2014-09-16 Caterpillar Paving Products Inc. Automatic ground contact pressure system for pneumatic compactor
DE102016003387B4 (de) * 2016-03-18 2023-07-27 Bomag Gmbh Verfahren zur Bodenverdichtung mit einem Anbauverdichter, Anbauverdichter sowie Bagger mit einem Anbauverdichter

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