Verdichtungsapparat. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verdichtungsapparat mit einer durch mindestens einen umlaufenden Un wuchtkörper in Schwingungen versetzbaren Grundplatte. Solche Apparate können haupt sächlich für die Verdichtung von Boden grund, Strassenbelägen und Baustoffen ver wendet werden.
Es sind bereits solche Apparate bekannt geworden, bei welchen der schwingungs erregende Unwuchtkörper Kreisbewegungen ausführt, wobei die mit ihm verbundene Platte auf der Unterlage in ha1bkreisförmi- gen Bewegungen vibriert.
Der Verdichtungsapparat nach vorliegen der Erfindung unterscheidet sich von diesen bekannten Apparaten dadurch, dass der um laufende Unwuchtkörper in Federkäfigen abgestützt ist, welche in verschiedenen Rich tungen verschieden stark nachgiebig sind, wobei Verstellungen ermöglicht sind, das Ganze derart, dass eine von einem Kreis ver schiedene Schwingkurve erhalten wird, deren Form und Lage verändert werden kann, um die Verdichtungsstärke verändern und wahl weise eine Vorwärts-, Anort- oder Rückwärts bewegung des Apparates bewirken zu können.
Auf der Zeichnung sind Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt. Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Apparat nach der Linie I-I der Fig. 3; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 3; Fig. 3 ist ein Längsschnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 und 2; Fig. 4 ist ein der Fig. 1 entsprechender Querschnitt einer abgeänderten Ausführungs form; Mg. 5 bis 16 zeigen verschiedene Schwing- und Bewegungskurven; Fig. 17 zeigt einen Apparat in der An sicht, mit zwei Schwingaggregaten und zwischengebautem Motor sowie mit Mit teln der Veränderung der Bewegungskurven vom Führungsstandort aus; Fig. 18 zeigt im Grundriss die Ausfüh rungsform des Apparates nach Fig. 17;
Fig. 19 zeigt in der Seitenansicht eine Ausführungsform des Apparates, bei welcher der Motor über den Schwingaggregaten an geordnet ist; Fig. 20 zeigt eine Ausführungsart mit nur einem Schwingaggregat und darüber ge- bautem Motor sowie andern mechanischen Steuerungsmitteln; Fig. 21 zeigt diese Steuerungsmittel im Querschnitt;
Fig. 22 zeigt einen Apparat, welcher durch Aufstecken von Rädern fahrbar ge macht ist; Fig. 23 ist eine zugehörige Stirnansicht:; Fig. 24 zeigt einen Apparat, welcher durch Aufladen auf einen Tiefladeanhänger fahrbar gemacht ist. In den Fig. 1 bis 3 bezeichnet 1 eine Grundplatte, auf welcher zwei Tragkörper 2 befestigt sind, die eine zylindrische Boh rung aufweisen, in welcher eine Scheibe 3 drehbar gelagert ist, die mittels einer Ver zahnung 4 verstellt werden kann.
In der Scheibe 3 befinden sich vier Schrauben 5 mit Federtellern 6, gegen welche sich zwei Paare von Federn 7 und 8 am äussern Ende ab stützen, die kreuzförmig angeordnet sind. Die innern Enden der Federn 7 und 8 sind auf einem Nabenkörper 9 abgestützt, der mit einer Bohrung 10 versehen ist, in welche ein Wälzlager 11 eingebaut ist. In dieses Wälz lager 11 ist eine Welle 12 eingespannt, auf welcher ein Unwuchtkörper 13 angeordnet ist.
Mittels der vier Schrauben 5, welche durch Schlitze des Tragkörpers 2 hindurch gehen, können die Federn 7 und 8 vor gespannt werden, und zwar werden zweck mässig die in der gleichen Achse liegenden Federn 7 bezw. 8 gleich stark vorgespannt. Die Federn 7 sind gleich dimensioniert, und zwar stärker als die beiden Federn 8, die unter sich ebenfalls gleich dimensioniert sind. Die Federkonstanten der beiden Feder paare sind somit voneinander verschieden. Es könnten auch mehr als zwei in verschiedenen Richtungen wirkende Federpaare vorhanden sein, welche verschiedene Federkonstanten besitzen.
Nach Fig. 3 ist der Unwuchtkörper 13 auf einem Querzapfen 12' der Welle 12 radial verchiebbar. Zwei Federn 16 drücken den Unwuchtkörper 13 auf die Welle 12. Die Federn 16 können durch die Schrauben 17 in ihrer Vorspannung verändert werden. Mit zwei Schrauben 18 kann der Anschlag, das heisst die maximale Exzentrizität des die Spannkraft der Feder 16 bei einer bestimm ten Drehzahl überwindenden rotierenden Un wuchtkörpers 13 verändert und so die Flieh kraft erhöht oder verringert werden.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind an Stelle der in Fig. 1 ersichtlichen Schrauben federn 7 und 8 zwei Blattfedern 14 ange wendet, welche in bezug auf eine Ebene durch die Drehachse der Welle 12 symmetrisch an- geordnet sind und deren Enden an Bolzen 15 der Scheibe 3 und deren Mittelteil am Nabenkörper 9 befestigt ist. Die Blattfedern 14 sind bei der gezeichneten Lage in der vertikalen Richtung stärker als in der hori zontalen. Daraus ergibt sich eine grössere Federkonstante in der Vertikal- als in der Horizontalrichtung. Die Scheibe 3 ist in glei cher Weise wie beim Beispiel nach Fig. 1 dreheinstellbar.
Statt zwei Blattfedern 14 könnten auch vier solche Federn angewendet sein, welche kreuzförmig angeordnet und paarweise ver schieden stark dimensioniert sind.
Ferner könnten die Federkäfige statt Schrauben- oder Blattfedern auch vier kreuz förmig angeordnete Gummipuffer aufweisen.
Die Drehzahl der Welle 12 ist nun so ge- wählt, dass die vom Unwuchtkörper 13 her rührende erzwungene Schwingung in. Reso nanznähe mit der Eigenschwingung der stär keren Federn 7 ist, so @dass deren Ausschläge grösser als die der schwäoheren Federn 8 sind.
Wenn. die Grundplatte 2 frei schwingen könnte, so würden nach Verdrehen der Scheibe 3 im Uhrzeigersinn die Schwing kurven nach Fig. 5 entstehen. Da aber die Platte auf einem Boden durch das Eigen gewicht belastet aufliegt, wird die Bewe gungskurve nach Fig. 6 erzeugt, nach wel cher eine Bewegung im Sinne der Pfeilrich tung nach rechts entsteht und die Platte 1 mit dem ganzen Apparat beim Herunter fallen auf die Unterlage aufschlägt.
Der Verdichtungsdruck auf die Unterlage entsteht somit durch das Auffangen der Fall energie des ganzen Apparates. Ein zusätz licher Druck nach unten entsteht noch durch die Reaktion der vom Unwuchtkörper ge spannten elastischen Elemente. Wird die Scheibe 3 aus der in Fig. 1 gezeichneten Lage entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht, so entsteht die Schwingkurve nach Fig. 7 und die Bewegungskurve nach Fig. 8,
wobei der Apparat in der Pfeilrichtung nach links fort schreitet.
Bei einer Drehlage der Scheibe 3 mit den stärkeren Federn 7 in fast senkrechter Rieh- tune (Fix. 1) wird die Schwingkurve nach Fig. 9 und die Bewegungskurve nach Fig. 10 erhalten, wo kein Fortschreiten stattfindet, sondern ein Anortvibrieren.
Wird der Anschlag des Unwuchtkörpers 13 enger gestellt, so entstehen kleinere Schwingkurven, wie sie in den Fig. 11, 13 und 15 ersichtlich sind.
Diesen entsprechen die Bewegungskurven nach den Fig. 12, 14 und 16.
Daraus geht hervor, dass mit diesem Verdichtungsapparat das Vibrieren mit klei nen Amplituden bis zum Hüpfen und Stamp fen mit grossen Amplituden sowie das Bewe gen von Anort bis zu einer maximalen Ge schwindigkeit in zwei Richtungen, ohne den Apparat drehen zu müssen, vorgenommen werden kann.
Die Verdichtung kann also variiert und dem Untergrund oder dem Belag angepasst werden, was für die Behandlung verschieden tragender Bodenarten wichtig ist. Bei schwach tragendem oder stark lockerem Bau grund sind grosse Amplituden, also ein Stampfen, und bei festerem Grund sind klei nere Amplituden, also ein sog. Vibrieren, an gezeigt.
Nach Fig.17 und 18 ist auf der Platte 1 ein Motor 19 über elastische Elemente, wie Federn 20 oder Gummipuffer, abgestützt. Vor und hinter dem Motor 19 sind die Schwingaggregate 21 und 22 angebracht, die vom Motor 19 aus über Riemen 23 und 24 oder andere bekannte Mittel derart in gleich drehsinnige Rotation versetzt werden, dass sie synchron oder asynchron laufen.
Die Verstellung der Scheiben 3 wird durch über die Verzahnungen 4 gelegte Ket ten 25, die mittels Spannrollen 26 gespannt und über die Umlenkräder 27 geführt sind, vom Kettenrad 28 aus bewirkt. Dieses wird durch Gestänge oder, wie in Fig. 17 und 18 beispielsweise dargestellt, durch eine Kette 33 vom Führerstandort 29 aus mittels des Handrades 30 betätigt. Vom Führerstand ort 29 aus wird auch die Brennstoffzufuhr des Motors 19 geregelt. Als Motor ist mit Vorteil ein Dieselmotor gewählt. Die Lenk- stangen 31 sind elastisch auf der Bodenplatte 1 abgestützt. Der Motor 19 macht die hasten Schwingungen der Platte 1 infolge der federnden Verbindung mit dieser nicht mit; er schwingt weich und gedämpft.
Der Ap parat ist mit einer Verschalung 32 versehen.
Der Verdichter - Bedienungsmann steht zwischen den zwei Lenkstangen- und mar schiert mit dem Apparat.
Beim Apparat nach Fig. 19 ist der Motor nicht zwischen, sondern über den zwei Schwingaggregaten 21 und 22 angeordnet. Die andern Teile sind gleich wie diejenigen der Ausführung nach Fig.17 und 18. Es können auch mehr als zwei synchron oder asynchron laufende Schwingaggregate vor gesehen sein.
Nach Fig. 20 und 21 ist nur ein Schwing aggregat 21 vorhanden. Der Motor 19 ruht über elastische Elemente, z. B. Schrauben federn 20, auf der Verdichterplatte 1 und unter ihm ist das Schwingaggregat 21 wie im vorstehenden beschrieben auf der Platte 1 montiert.
Die Verstellung des Schwingaggregates erfolgt hier durch ein Schneckenrad 34, in das e-ne Schnecke 35 eingreift, welche über die Welle 36, die Kettenräder 37 und die Kette 38 vom Handrad 30 aus betätigt wird.
Für den Transport des Apparates über grössere Strecken können, wie in Fig. 22 und 23 dargestellt ist, an der Fussplatte 1 Zapfen 39 angelenkt sein und auf diese Räder 40 gesteckt werden. Der eigentliche Apparat kann auch auf einen Tiefla.de- anhänger 41 geladen und so über grosse Strecken transportiert werden, wie aus Fig. 24 hervorgeht.
Die Lenkstangen 31 mit dem Handrad antrieb können weggenommen werden, um den nötigen Verladeraum zu verkleinern, wie dies in Fig. 24 angedeutet ist.
Die beschriebenen Schwingaggregate er möglichen den Bau von Verdichtungsappa raten von einigen Kilos bis mehreren Tonnen Gewicht und die Verwendbarkeit für alle einigermassen tragenden Bodenarten, von ge schüttetem Grund bis zu hartem Belag. Es können die Schwingungen vom Stampfen bis zum Vibrieren der Bodenart angepasst wer den, und die Intensität der Verdichtung so wie die Geschwindigkeit der Eigenfortbewe gung im Vorwärts- oder Rückwärtsgang kön nen beliebig gesteuert werden. Zum Verdich ten von Schnee kann der Apparat ebenfalls herangezogen werden. Die Verdichterplatte kann dabei siebartig durchbrochen sein, damit die im Schnee enthaltene Luft ent weichen kann.
Die Apparate könnten mit Mitteln zur Veränderung der Drehzahl der den Unwucht körper antreibenden Welle versehen sein, um in bekannter Weise die Schwingungs frequenzen den örtlichen Verhältnissen und Eigenfrequenzen des Untergrundes anzu passen.
Compaction apparatus. The present invention relates to a compression apparatus having a base plate which can be set in vibration by at least one circumferential unbalanced body. Such devices can mainly be used for the compaction of soil, road surfaces and building materials.
Apparatuses of this type are already known in which the vibration-inducing unbalanced body executes circular movements, the plate connected to it vibrating on the base in semi-circular movements.
The compression apparatus according to the present invention differs from these known apparatus in that the rotating unbalance body is supported in spring cages which are flexible in different directions in different directions, with adjustments being made possible, the whole thing in such a way that one of a circle is different Oscillation curve is obtained, the shape and position of which can be changed in order to change the compression strength and optionally to be able to effect a forward, anortic or backward movement of the apparatus.
On the drawing execution examples of the subject invention are Darge provides. Figure 1 is a cross-section through an apparatus taken along line I-I of Figure 3; Figure 2 is a cross-section on the line II-II of Figure 3; Fig. 3 is a longitudinal section on the line III-III of Figs. 1 and 2; Fig. 4 is a cross section corresponding to that of Fig. 1 of a modified embodiment; Mg. 5 to 16 show various oscillation and motion curves; Fig. 17 shows an apparatus in the view, with two oscillating units and an intermediate motor and with means of changing the movement curves from the management location; 18 shows in plan the embodiment of the apparatus according to FIG. 17;
19 shows a side view of an embodiment of the apparatus in which the motor is arranged on the oscillating units; 20 shows an embodiment with only one oscillating unit and a motor built above it, as well as other mechanical control means; Fig. 21 shows these control means in cross section;
Fig. 22 shows an apparatus which can be made mobile by attaching wheels; Fig. 23 is a related end view :; Fig. 24 shows an apparatus which is made drivable by loading it onto a flat bed trailer. In Figs. 1 to 3, 1 denotes a base plate on which two support bodies 2 are attached, which have a cylindrical Boh tion in which a disc 3 is rotatably mounted, which can be adjusted by means of a toothing 4.
In the disc 3 there are four screws 5 with spring plates 6, against which two pairs of springs 7 and 8 are supported at the outer end, which are arranged in a cross shape. The inner ends of the springs 7 and 8 are supported on a hub body 9 which is provided with a bore 10 in which a roller bearing 11 is installed. In this roller bearing 11 a shaft 12 is clamped on which an unbalanced body 13 is arranged.
By means of the four screws 5, which go through the slots of the support body 2, the springs 7 and 8 can be tensioned before, and that are expediently located in the same axis springs 7 respectively. 8 equally preloaded. The springs 7 are dimensioned the same, namely stronger than the two springs 8, which are also dimensioned the same among themselves. The spring constants of the two spring pairs are thus different from each other. There could also be more than two pairs of springs which act in different directions and which have different spring constants.
According to FIG. 3, the unbalanced body 13 can be displaced radially on a transverse pin 12 ′ of the shaft 12. Two springs 16 press the unbalanced body 13 onto the shaft 12. The springs 16 can be changed in their preload by means of the screws 17. With two screws 18, the stop, that is, the maximum eccentricity of the tensioning force of the spring 16 at a certain speed overcoming rotating Un balancing body 13 can be changed and so the centrifugal force can be increased or decreased.
In the embodiment according to FIG. 4, instead of the helical springs 7 and 8 shown in FIG. 1, two leaf springs 14 are used, which are arranged symmetrically with respect to a plane through the axis of rotation of the shaft 12 and their ends on bolts 15 the disk 3 and its central part is attached to the hub body 9. The leaf springs 14 are stronger in the position shown in the vertical direction than in the hori zontal. This results in a greater spring constant in the vertical than in the horizontal direction. The disc 3 can be rotated in the same way as in the example of FIG.
Instead of two leaf springs 14, four such springs could be used, which are arranged in a cross shape and in pairs are strongly dimensioned ver different.
Furthermore, instead of helical or leaf springs, the spring cages could also have four rubber buffers arranged in a cross shape.
The speed of the shaft 12 is now selected so that the forced oscillation coming from the unbalanced body 13 is close to resonance with the natural oscillation of the stronger springs 7, so that their deflections are greater than those of the weaker springs 8.
If. the base plate 2 could swing freely, so after rotating the disc 3 clockwise, the swing curves according to FIG. 5 arise. But since the plate rests on a floor loaded by its own weight, the movement curve is generated according to Fig. 6, according to wel cher a movement in the direction of the arrow direction to the right and the plate 1 with the whole apparatus when falling down on the Document hits.
The compression pressure on the base is created by absorbing the falling energy of the entire apparatus. An additional downward pressure is created by the reaction of the elastic elements stretched by the unbalance body. If the disk 3 is rotated counterclockwise from the position shown in FIG. 1, the oscillation curve according to FIG. 7 and the movement curve according to FIG. 8 arise.
with the apparatus advancing to the left in the direction of the arrow.
In the case of a rotational position of the disk 3 with the stronger springs 7 in an almost vertical line (fix. 1), the oscillation curve according to FIG. 9 and the movement curve according to FIG. 10 are obtained, where there is no progression, but rather local vibration.
If the stop of the unbalanced body 13 is made tighter, smaller oscillation curves arise, as can be seen in FIGS. 11, 13 and 15.
The movement curves according to FIGS. 12, 14 and 16 correspond to these.
This shows that this compression device can vibrate with small amplitudes up to jumping and pitching with large amplitudes as well as moving from on-site up to a maximum speed in two directions without having to turn the device.
The compaction can therefore be varied and adapted to the subsoil or surface, which is important for the treatment of different types of soil. In the case of a weakly load-bearing or very loose construction ground, large amplitudes, i.e. a pitch, are shown, and in the case of a solid ground, smaller amplitudes, i.e. so-called vibrations, are shown.
According to FIGS. 17 and 18, a motor 19 is supported on the plate 1 via elastic elements such as springs 20 or rubber buffers. In front of and behind the motor 19, the oscillating units 21 and 22 are attached, which are set in the same direction of rotation from the motor 19 via belts 23 and 24 or other known means in such a way that they run synchronously or asynchronously.
The adjustment of the disks 3 is caused by the chain wheel 28 placed over the teeth 4 Ket 25, which are tensioned by means of tension rollers 26 and guided over the deflection wheels 27. This is actuated by linkage or, as shown in FIGS. 17 and 18, for example, by a chain 33 from the driver's position 29 by means of the handwheel 30. The fuel supply to the engine 19 is also regulated from the driver’s position 29. A diesel engine is advantageously chosen as the engine. The handlebars 31 are elastically supported on the base plate 1. The motor 19 does not take part in the hasty vibrations of the plate 1 due to the resilient connection with this; it vibrates softly and muffled.
The apparatus is provided with a casing 32.
The compressor operator stands between the two handlebars and marches with the apparatus.
In the apparatus according to FIG. 19, the motor is not arranged between, but above the two oscillating units 21 and 22. The other parts are the same as those of the embodiment according to Fig.17 and 18. It can also be seen more than two synchronously or asynchronously running oscillating units.
According to FIGS. 20 and 21, only one oscillating unit 21 is available. The motor 19 rests on elastic elements, e.g. B. coil springs 20, on the compressor plate 1 and under it the vibrating unit 21 is mounted on the plate 1 as described above.
The oscillating unit is adjusted here by a worm wheel 34, into which a worm 35 engages, which is operated from the handwheel 30 via the shaft 36, the chain wheels 37 and the chain 38.
For transporting the apparatus over longer distances, as shown in FIGS. 22 and 23, pins 39 can be hinged to the footplate 1 and placed on these wheels 40. The actual apparatus can also be loaded onto a low-loader trailer 41 and thus transported over long distances, as can be seen from FIG.
The handlebars 31 with the handwheel drive can be removed in order to reduce the required loading space, as is indicated in FIG.
The vibrating units described enable the construction of compacting apparatuses weighing from a few kilos to several tons and can be used for all types of soil that are reasonably load-bearing, from poured ground to hard surface. The vibrations from tamping to vibrating can be adapted to the type of soil, and the intensity of compaction and the speed of self-propulsion in forward or reverse gear can be controlled as required. The device can also be used to compact snow. The compressor plate can be perforated like a sieve so that the air contained in the snow can escape.
The apparatus could be provided with means for changing the speed of the shaft driving the unbalance body in order to adapt the vibration frequencies to the local conditions and natural frequencies of the subsurface in a known manner.