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Schotterverdichtnaschine Die Erfindung betrifft eine Schotterverdichtmaschine
für Eisenbahngleise zu der Zwecke, den Schotter durch ein oder mehrere, auf das
Schwellenfach zur Einwirkung gebrachte Vibrationswerkzeucge von Schwellenfach aus
unter die gegebenenfalls arrchobenen Schwellen zu verschieben und gleichzeitig zu
verdichten. Stopfmaschinen der herkörumlichen Bauart erzeugen mit ihren Stopfwerkzeugen
(Stopfpickel), die unter Vibration in den Schotter eindringen und vor. beiden Seiten
den erfaßten Schotter unter die Schwellen pressen, verdichtete Schotterbänke, mit
nahezu senkrechten Begrenzungsflächen. Der diese Schotterbänke urigebende Schotter
ist eurch das öffnen und Herausziehen der Stopfwerkzeuge von lockerer Beschaffenheit
und kann deshalb die durch die Verkehrslast beanspruchten Schotterbänke am Zusammenbrechen
nicht hindern.
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Durch das DDP 1 lOG 790 und die Maschine BKV-K 1 der Firma nlasser
a Theurer sind Schotterverdichtnaschinen bekannt geworden, bei denen beiderseits
einer Schwelle je vier, paarweise beiderseits einer Gleisschiere angeordnete Rüttelvorrichtungen
zur Einwirkung gebracht werden.
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Diese Maschinen werden als Schwellenfachverdichter bezeichnet und
sind vorne:u^lich für das nachträgliche Verdichten des zwischen den Schwellen befindlichen
und von den Stopfwerkzeugen der Stopfmaschine aufgelocl:ertc;n Schotters bestirnt.
Diese
als Rüttelverdichter ausgeführten Maschinen bestehen aus Vibrationswerkzeugen an
sich bekannter Art, die durch rotierende Unwuchtkörper in Vibrationen versetzt werden.
`Die Werkzeugköpfe der Rüttelverdichter haben gerade, lachförrige oder schräggestellte
Rüttelplatten, die auf das Schotter-bett eine schräge Kraft mit einer
vertikal und einer seitlich
gegen die Schwelle wirkenden Konponente ausüben.
Zu diesem Zwecke sind die Vibratoren der Rüttelverdichter schräg gestellt. Es ist
bisher üblich, Vibrationswerkzeuge und auch die genannten Rüttelverdichter, mittels
eines mit normalen Umlauftouren (2850 U/min) laufenden relativ schwachen
Motors, z.B. 0,4 KW
Leistung bei einer Frequenz von etwa 48 IIz anzutreiben.
Diese irr wesentlichen nur mit ihren Eigengewicht das Schotterbett belastenden bekannten
Rüttelverdichter verdichten infolge der nur geringen Belastung und geringen Antriebsenergie
die in sich große
Schottermasse nur im Schwellenfach selbst. Es wird aber
der Schotter im Schwellenfach nicht zur Seite gedrückt. Das auf den Schienen laufende,
relativ leichte Fahrzeug,an den die Rüttelvorrichtungen angeordnet sind, wird ferner
bei dem Verdichtvorgang selbst in Vibrationen versetzt, die sich sowohl
üh Einblick auf
Verschleiß und Lärmentwicklung nachteilig auswirken, als
auch
physiologisch für das Bedienungspersonal unerwünscht sind.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß die zulässige Beanspruchbarkeit des
Schotters eines Eisenbahngleises unter der Einwirkung von Schwingungen
mit einer Frequenz größer als 30 Uz stark absinkt
und das Schotterbett
dann an Tragfähigkeit verliert. Dies begünstigt bei einer gleichzeitigen Belastung
des Schotters von oben her das Auftreten eines Grundbruches. Bei Eintreten eines
Grundbruches tritt eine Versc?:iebung im Schotter auf, bei der
der
Schotter seitlich weggedrückt wird. Entsprechend.der Stelle
der
größten Beanspruchung im Schotter, unter der Einwirkung
der
Belastung von oben, nimmt die Schotterbewegung
von dort "ihren Aus-
gang. Auf den vorstehenden Erkenntnissen
beruht die erfindungsge-imäßo Schotterverdichtnaschine.
Eine
Schotterverdichtinaschine für Eisenbahngleise, zu dem Zwecke, den Schotter durch
ein oder mehrere auf das Schwellenfach zur Einwirkung gebrachte Vibrationswerkzeuge
unterhalb der Schwellen und im Schwellenfach zu verdichten, kennzeichnet sich gemäß
der Erfindung dadurch, daß die Vibrationswerkzeuge durch Gewichtsbelastung oder
Fremdkraftunterstützung mit einer konstanten Vorspannpreßkraft von mind. 1 kp/cm2
den Schotter so stark von oben belasten, daß unter der von den Vibrationswerkzeugen
erzeugten Schwingung mit einer Frequenz von 30 Flz oder höher im Schotter ein Grundbruch
erzeugt wird, ohne däß die Werkzeugköpfe der Vibrationswerkzeuge im Schwingungszustand
sich vom Schotter abheben und damit in innigem schwingungsübertragenden Kontakt
mit demselben gehalten werden.
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Durch eine entsprechende Form der Belastungsplatte (Werkzeugkopf)
der Vibrationswerkzeuge läßt sich erreichen, daß der Grundbruch und damit Bewegung
nicht im Untergrund, sondern im Schotter auftritt. Der Schotter wird dabei unter
die Schwellen gedrückt. Damit werden die unter der Schwelle befindlichen Hohlräume
aufgefüllt und gleichzeitig der Schotter in die dichteste Lagerung gebracht.
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Zweckmäßigerweise werden der oder die Vibratoren der Vibrationswerkzeuge
durch um horizontale Achsen oder vertikale Achsen rotierende Unwuchtkörper angetrieben,
die vorzugsweise gegenphasig in Rotation versetzt werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß an jedem
Vibrationswerkzeug aus gegenläufig angetriebenen Unwuchtkörperpaaren bestehende
Vibratoren vorgesehen sind.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die I9crkzeugköafe
der Vibrationswerkzeuge keilförmig und mit Gleit-Führungsrillen versehen und mit
in die Tiefe wirkenden, angesetzten Zapfen ausgebildet sind und die Keilkante der
Werkzeugköpfe parallel zu den Schwellen orientiert ist. Es können statt dessen aber
auch j@erkzeugk#:pfe der Vibrationswer3:zet:ne sattelförnicg, je
eine
Schwelle umgreifend ausgebildet sein und paarweise sich
zur Keilform ergänzend
gestellte Verdichtungs-Stirnflächen auf-
weisen. In Sinne der Erfindung
wären auch Konstruktionen mit gelenkig ausgeführten, sattelförmig zusammenwirkenden,
einzel-erregten Werkzeugköpfen, deren Verdichtungs-Stirnflächen
unter
der Vibration eine kreisförmige, zur Mitte gerichtete Bewegung
ausführen.
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Eine weitcre bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß
die,je aus einer Mehrzahl im gleichen Schwellenfach zur Ein-wirkung gebrachten
Vibrationswerkzeuge auf verschiedene Abstände einstellbar sind und zweckmäßig
unter Uberspringen einer oder mehrerer Schwellenfächer zur Einwirkung
bringbar sind.
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Die Vibrationswerkzeuge können vorzugsweise gemeinsam --n einem hebbaren
und senkbaren und quer zum Gleis verstellbaren und sich parallel zu den Gleisschwellen
erstreckenden Trägerbalken gelenkig
aufgehängt sein, wobei zweckmäßig die Werkzeugträgerbalken
in Gleisrichtung auf unterschiedlichen Abstand einstellbar und/oder
gemeinsam
gegenüber dem Fahrzeug verstellbar sind.
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Es empfiehlt sich, die Werkzeugträger zwichen den Fahrachsen der Maschine
anzuordnen, damit als zusätzliche Belastungskraft für die Vibrationswerkzeuge das
Fahrzeuggewicht einschließlich den Gewicht-des angehobenen Gleisrostes weitgehend
ausgenützt werden
kann.
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Bescnders vorteilhaft wird der Stopfeffekt der Vibrationswerkzeuge
ausnutzbar, wenn das Gleis zum Zwecke des Einhaltens genauer
Höhe angehoben
wurde, da dann der Schotter sofort allseits der Schwulen lückenlos und zwangsläufig
auf breiter Basis, und ohne Gefahr eines nachträglichen Zusar=ensackens unter der
ersten Zuglast, verdichtet wird. Die beim Gleisrichten entstehenden Schotterlücken
vor den Schwellenköpfen werden von den Vibrationswerkzeugen gleichzeitig mit verdichtet
durch stirnseitig daran befestigte Druckplatten.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren
erörtert. Von den Figuren zeigen: Figur 1 eine erste Ausführungsfora der Erfindung,
bei der vier in einem Schwellenfach angeordnete Vibrationswerkzeuge in Horizontalvibrationen
versetzt werden; Figur 2 ein Vibrationswerkzeug, bei dem zwei Vibrätoren in horizontale
Pendelschwingungen versetzt worden; Figur '3 ein Vibrationswerkzeug, bei dem zwei
Vibratoren eines Vibrationswerkzeuges sowohl in horizontale als auch in vertikale
Vibrationen versetzt worden; Figur 4 eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine in Seitenansicht; Figur 5 und eine
Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht Figur 6 eines in' Rahmen der Erfindung
zur Anwendung gelangenden Vibrators; Figur 7 eine vor den Stirnseiten der Schwellen
zur Anwendung zu bringende Vibratorvorrichtung; Figur 8a, 8b verschiedene Wirkungsweisen
erfindungsgemäßer Figur Da, Db Schotterverdichtmaschinen.
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Bei der in Figur 1 dargestellten erst-en Ausführungsform ist ein Trägerbalken
1 an einer Laufkatzenbrücke 2 mittels Kolben-Zylinder-Aggregaten 3a, 3b auf'5ehängt.
Die Laufkatzenbrücke 2 läuft auf zwei in Gleisrichtung sich erstreckenden Längsschienen
4a, 4b des Fahrzeuges, so daIJ innerhalb gewisser Grenzen die
Laufkatzenbrücke
2 in Gleisrichtung verschiebbar ist. Die Lauf-
räder der Laufkatzenbrücke
2 sind mit 5 bezeichnet. Mittels
eines weiteren Kolben-Zylinder-Aggregätes
6 sind die Kolben-Zylinder-Aggregate 3a, 3 b um ihre Aufhängungspunkte
7a, 7b schwenkbar,
so daß der Trägerbalken in Bezug auf die Gleisschienen
8a, 8b in
Querrichtung verschiebbar ist.
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Vier Vibrationswerkzeuge 9a, 9b, 9c, 9d sind an den
.Trägerbalken an ihren Schwenklagern 10a, lob, 10c, 10d
aufgehängt. Motore lla und 11b betreiben die Unwuchtgeneratoren, d.h.
die motorisch an-
getriebenen rotierenden Unwuchtkörper
12a, 12b, durch die die
Vibrationswerkzeuge 9a, 9b, 9c, 9d je nach
Ausbildung dieser
Unwuchtgeneratoren in Vertikal- und/oder in tiorizontalschwinrungen
oder auch, insoweit es die Lagerung. der Vibrationswerkzeuge zu-
läßt,
in Schwingungen längs eines Konusmantels versetzt werden.
Die Aufsetzflächen
der Vinrationswerkzeuge sind zweckmäßigerweise rmit.Rillen
13 und Zapfen 14 versehen; die gegen das Schotterbett wirken bzw. in dasselbe,
in der Tiefe erregend, eingreifen. Die
die Rillen 13 und die Zapfen 14
tragenden Werkzeugköpfe sind
zweckmäßigerweise keilförnig ausgebildet,
wobei die Keilkante der
Werkzeugköpfe sich parallel zu den Schwellen erstreckt.
Die von
den Kolben-Zylinder-Aggregaten 3a, 3b ausgeübte Anpreakraft
wird
erfindungsgemäß so bemessen, daß auf jedes Vibrationswerkzeug
eine im wesentlichen konstante Vorspann-Anpreßkraft von mindestens
1 kp/cm2 ausgeübt wird. Die durch die Unwuchtgeneratoren
erzeugten
Vibrationskräfte haben eine Frequenz von mehr als 30 tiz
und be-
wirken an jeden Vibrationswerkzeug eine oszillierende Druckkraft.
Durch
diese Kraftverhältnisse ist sichergestellt, daß bei dem
Vibrationsvorgang
die Werkzeugköpfe der Vibrationswerkzeuge in -innigen schwingungsübertragenden
Kontakt mit dem Schotter, ohne
Abheben von dem Schotter, gehalten werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 sind an den Trägerbalken
1
nur zwei Vibrationswerkzeuge 9a, 9b bei 10a und lob
schwenkbar
angelenl;t. Figur 2 zeigt nur die linke Hälfte
eines in Figur 1
dargestellten Querschnittes in abgeänderter
Form. Ein entsprechender Trägerbalken 1 und entsprechende Vibrationswerkzeuge 9c,
9d sind an der nicht dargestellten rechten Hälfte der Laufkatzenbrücke 2 vorgesehen.
Die Vibrationswerkzeuge 9a, 9b werden mittels eines Exzenterantriebes von dem Motor
11a in parallel zu der Laufkatzenbrücke 2 und den Trägerbalken 1 gerichtete Querschwingungen
versetzt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 werden die an dem Trägerbalken
1 in Balkenrichtung verschiebbar angeordneten Vibrationswerkzeuge 9c, 9d von einem
Motor 11b unter Anwendung entsprechender Unwuchtgeneratoren 12c, 12d in Querschwingungen
und einer Kombination von Drehschwingungen versetzt.
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Figur 4 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines im Rahmen der Erfindung
zur Anwendung vorgesehenen Fahrzeuges. Auf der Längsschiene 4 sind mittels der Räder
5 die Laufkatzenbrücken 2 derart verschiebbar gelagert, daß die Werkzeugträgerbalken
1 auf unterschiedlichen Abstand einstellbar sind. Zweckmäßigerweise kann die Einstellung
gegenüber der Fahrzeug auch gemeinsam erfolgen.
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Figur 5 zeigt einen Unwuchtgenerator zur Erzeugung von Vertikalschwingungen
eines Vibrationswerkzeuges. Die Unwuchtkörper des Unwuchtgenerators sind um Horizontalachsen
drehbar und rotieren synchron mit entgegengesetztem Rotationssinn, so daß eine
reine
Vertikalvibration erfolgt. Zur Erzeugung von Vibrationsschwingungen
in der Horizontalebene müßten die Unwuchtkörper der Unwuchtgeneratoren um vertikale
Achsen rotieren, und zwar zweckmäßigerweise ebenfalls mit entgegengesetztem Drehsinn.
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Figur 6 zeigt in Seitenansicht ein Vibrationswerkzeug 9 mit den -
den keilförmigen Zapfen 14 tragenden Werkzeugkopf 15. Die Keilkante des Werkzeugkopfes
15 verläuft parallel zu den Eisenbahnschwellen 16.
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Gemäß Figur 7 =greifen die außerhalb der Schienen 8a, Sb liegenden
Vibrationswerkzeugc mit Druckplatten die äußeren, stirnseitigen Enden der Köpfe
der Schwellen 16.
Gemäß Figur 8a und Figur 8b können durch Vorstellung
der Lauf-katzenbrücken 2 die von den Trägerbalken 1 getragenen Vibrationswerkzeuge
9 entweder in den Schwellenfächern beiderseits einer
Schwelle 16 zur Einwirkung
gebracht werden; es können auch die
Vibrationswerkzeuge 9 derart in Schwellenfächern
zur Einwirkung
gebracht werden, daß ein zwischen-zwei benachbarten Schwellen
16 . liegendes Schwellenfach übersprungen wird. Die oberen in Figur 8a
und
8b angegebenen Kreisbögen mit Pfeilen veranschaulichen das
WeiterrLcken
der Maschine bei der Schotterverdichtarbeit. Die
unteren in Figur
8a und 8b angegebenen Kreisbögen veranschaulichen
den Wirkungsbereich je eines
Vibrationswerkzeuges.
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Bei der in Figur 9a und 9b dargestellten Ausführungsform
sind
die Vibrationswerkzeuge 9 sattelförmig ausgebildet,
so daß sie
jeweils je eine Schwelle 16 umgreifen, wobei die Werkzeugköpfe
in
derartig schräggestellte Verdichtungsstirnflächen auslaufen,
daß die
Werkzeugköpfe sich paarweise in Keilform ergänzen. Bei
der in Figur 9a dargestellten
Ausführungsform wird, im Gegensatz
zu Figur 9b, eine zwischen zwei
Vibrationswerkzeugen 9 liegende
Schwelle 16 übersprungen. .
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Außerdem ist eine der möglichen Konstruktionen veranschaulicht, die
die sattelförmigen Vibrationswerkzeuge mehrteilig und zur
Umformung
der Vibrationsriohtung mittels einzeln erregter Glieder
ausgeführt
zeigt.