DE2352588C2

DE2352588C2 - Vorrichtung zum Einmischen eines Bodenverfestigungsmaterials in fester oder flüssiger Form

Info

Publication number: DE2352588C2
Application number: DE19732352588
Authority: DE
Inventors: Gunnar Saltsjöbaden Olsson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-10-19
Filing date: 1973-10-19
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE2352588A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einmischen eines Bodenverfestigungsmaterials in fester oder flüssiger Fcrm in eine Bodenschicht mit einem über die Bodenoberfläche transportierbaren Tragender eine Anzahl von Material-injektionselementen aufweist und an einem beweglichen Fahrzeug befestigt und so angeordnet ist. daß die Material-Injektionselemente auf einer geschlossenen Bahn durch die Bodenschicit bewegt werden, wobei die Material-Injektionselemente mit Auslaßeinrichtungen zur Abgabe des Bodenverfestigungsmaterials versehen sind.

Zum Verfestigen einer Bodenschicht war es üblich, die Verfestigurigssubstanz (beispielsweise Zement) in einer Schicht auf dem Boden zu verteilen und danach den Zement in die Bodenschicht bis zu einer festgelegten Tiefe einzuarbeiten, wobei unterschiedliche Maschinen verwendet wurden, um die erforderliche Verfestigung nach dem Härten des Zementes zu erreichen. Ein derartiges Verfestigungsverfahren ergibt große Probleme, weil das Einmischen mit äußerster Sorgfalt erfolgen muß. damit die richtige Mischung erzielt wird, die die erforderliche Verfestigung ergibt, und dies bedeutet, daß die mechanische Bearbeitung lehr zeitraubend ist. Es ist weiterhin erforderlich, das Verfestigungsmaterial in größerem Ausmaß zuzuführen. »Is es für die theoretisch beste Mischung erforderlich ist, weil eine bestimmte Menge des Verfestigungsmaterials im allgemeinen nicht vermischt wird oder auf andere Weise vergeudet wird. Dies bedeutet in der Praxis, daß die Bodenverfestigung mit üblichen Verfahren und Ausrüstungen sehr aufwendig ist.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt (US-PS 27 18 830), die Injektionselemente aufweist, die mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit auf einer geschlossenen Kreisbahn durch die Bodenschicht bewegt werden. Die Material-Injektion ist jedoch äußerst ungleichförmig, weil der kreisförmigen Bewegungsgeschwindigkeit der Injektionselemente die lineare Bewegung des Fahrzeuges überlagert ist Dies bedeutet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Injektionselemente in den etwa in Bewegungsrichtung des Fahrzeuges verlaufenden Bereichen der Kreisbahn um die Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert ist, während die Bewegungsgeschwindigkeit in den entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Fahrzeuges verlaufenden Abschnitten der Kreisbewegung um die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert ist i- Wenn das Bodenverfestigungsmaterial mit einer konstanten Menge pro Zeiteinheit zugeführt wird, so wird der Bodenschicht in den erstgenannten Bereichen wesentlich weniger Verfestigungsmaterial zugeführt, als in den letztgenannten Bereichen, so daß es nicht möglich ist eine gleichförmige Bodenverfestigung mit der geringstmöglichen Materialmenge zu erzielen. Weiterhin besteht die Gefahr, daß die Bodenschicht während eines Teils der Bewegung zur Seite bewegt wird, und zwar aufgrund der kombinierten kreisförmi-2' gen und linearen Bewegung. Hierdurch entstehen sehr große Seitenkräfte, die eine Beschädigung der Material-Injektionselemente hervorrufen könne;!.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sicherstellt daß die geringstmögliche Menge des Verfestigungsmaicrials in die Bodenschicht eingeführt werden muß. und die eine gute Mischung in der geringstmöglichen Zeit ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüciien.

Die erfindungsgemäße Verrichtung ergibt eine gleichförmige Einmischung des Vtifestigungsmaterials in die Bodenschicht da die Relativgeschwindigkeit zwischen den Material-Injektionselementen und der Bodenschicht praktisch konstant ist. Weiterhin erfolgt keine Verschiebung des Bodenmaterials in einer vorgegebenen Richtung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. t eine Ausführungsform der Vorrichtung.
F i g. 2 einen Vertikalschniti durch eine Ausführungsform des Material-Injektionselementes.

F i g. 3 einen Schnitt mit vergrößertem Maßstab tntlang der Linie IV-IV nach Fig. 2.

Fig. 4 eine Ausführungsf'>rm des Material-Injektionselementes für die Einführung eines flüssigen Materials.

Fig. 5 einen Schnitt mit vergrößertem Maßstab entlang der Linie VI-VI nach F i g. 4.

F i g. b einen Schnitt mit einen vergrößerten Maßstab entlang der Linie VII-VII nach Fig. I.

Wie es aus r i g, 1 zu erkennen ist, weist die Ausführungsform der Vorrichtung zum Einmischen eines Bodenverfestigungsmaterials eine Einrichtung auf, die Material-Injektionselemente 3 auf einer im wesentli- *>5 chen geraden Linie bewegt. Den am weitesten in der durch den Pfeil 13 gekennzeichneten Bewegungsrichtung vorne liegenden Material-injektionselementen 3 wird Bodenverfestigungsmaterial, beispielsweise aus

einer Wanne 3G ziigejuhrt und dies*: Material-Injektionselemente werden entlang der Linien 40 bewegt, die von rechts nach links nach unten geneigt sind, während die Elemente 3, die in Vorwärtsbewegungsrichtung gesehen am weitesten hinten liegen, entlang der geneigten Linien 41 bewegt werden. Die hinteren Elemente 3 arbeiten dann als Mischeinrichtungen zum Mischen der Bodenschicht und des eingeführten Materials in eine homogene Mischung. Der Träger 2, der beispielsweise aus (nicht gezeigten) miteinander verbundenen Gliedern besteht, die in bezug aufeinander schwenkbar sind und über zwei (nicht gezeigte) Stützriemenscheiben oder ähnliches laufen, kann eine starke Durcharbeitung der Bodenschicht und des Verfestigungsmaterials ausführen, wenn er mit Armen, Schaufeln 20 oder ähnlichen versehen ist, die in die Bodenschicht eingepreßt wei den und der Bewegung der Elemente 3 folgen.

Wie es aus F i g. 2 zu erkennen ist, liegt der Träger 2 mil einem bestimmten Abstand über der Bodenoberflä ehe 4, wenn sich die Material-Injektionselemente 3 in der Arbeitsstellung befinden. Unter Verwendung von nicht gezeigten Einrichtungen ist der T-äger 2 zusammen mit den [njektionselementen 3 in eine obere Stellung, in der die Elemente 3 über der Bodenoberfläehe 4 liegen, anhebbar und in eine Arbeitsstellung absenkbar, bei der die Elemente 3 bis zu einer gewünschten Tiefe in die Bodenschicht 6 eingepreßt werden. Die Elemente 3 können ggf. gegenüber dem Träger 2 anhebbar und absenkbar ausgebildet sein. Jedes Material-Injektionselement 3 weist einen vorderen, vorzugsweise keilförmigen Teil 5 auf, der so ausgebildet ist, daß er die Bewegung des Elementes 3 durch eine Bodenschicht 6 von beispielsweise 50 cm Dicke erleichtert. Wie dies am besten aus den F i g. 2 und 3 zu erkennen ist. weist das Element 3 eine hohle Form auf und ragt in eine vorgegebene Tiefe der Bodenschicht 6 hinein. Der hintere Teil des Elementes 3 ist mit einer Öffnung 7 versehen, durch die Material 8. beispielsweise Zement, das durch eine obere öffnung 9 eingespeist w^:-d. in die Bodenschicht 6 eingeführt wird. Fig. 3 zeigt, wie Material 8 durch die Öffnung 7 ausfließt und ein Band 10 bildet, dessen Höhe durch den Abstand zwischen der oberen Kante 11 und der unteren Kante 12 der Öffnung bestimmt ist. und das eine Breite hat. die durch die Breite der Elemente 3 und die Art der Bodenschicht 6 bestimmt ist.

Wie es aus Fig. 1 zu erkennen ist. wird der endlose Trager 2 durch (nicht gezeigte) Aiitriebseinrichiungen im Uhrzeigersinn entlang zweier linarer Bewegungsstrecken gezogen, die im ν ssentlichen parallel zueinanacr liegen und die ;in den Enden durch zwei kreisförmigr Bcwcgungsstrx'ken verbunden sind, die den L'cringstmöghchen Radius aufweisen. Obwohl die lint- en Bewegungsstrecken als unter rechten Winkeln /ii· Kewegungsrichtung 13 des Fahrzeuges gezeigt sind. Kt es ohne weiteres zu erkennen, daß dies nicht unbedingt der Fall μ in muß. Fs ist lediglich wesentlich, daß «lic Geschwindigkeit des Fahrzeuges kombiniert mit der (rtsehwindipkeit eines der Material injektionsele menie ''ine im wesentlichen lineare Bewegung des jeweiligen Mätenal-Injcktionsclementes innerhalb seines Arbeitsbereiches ergibt. Bei dem dargestellten Aiisführungsbeispicl. bei dem Material lediglich im Bereich der vordersten Elemente 3 zugeführt wird, hat der Radius am finde keine Bedeutung im Hinblick auf die Materialverteilung und in diesem Fall müssen die hinteren Elemente 3 r.irht auf einer linearen !',ihn

bewegt werden, weil sie lediglich als Mischeinrichtungen wirken.

Ein Maierial-lnjektionselemeni 3 in in Fig.* dargestellt und weist einen losen Einsatz 21 auf. Das Element 3 bildet hier einen einstückigen Teil eines Verbindungsgliedes an dem Träger 2, der mit einer Öffnung 22 für den Einsatz 21 versehen ist Wie es am besten aus F i g. 4 zu erkennen ist weist das Material-Injektionselement 3 in diesem Ausführungsbeispiel einen V-förmigen Querschnitt mit einer kurzen Seite 23 und einer langen Seite 24 auf, zwischen denen der rohrförmige Einsatz 21 eingesetzt ist Der in den F i g. 4 und 5 gezeigte Einsatz ist für ein flüssiges Material bestimmt, das in die Bodenschicht 6 durch Löcher 25 an der Hinterkante des Einsatzes 21 in der Bewegungsrichtung 12 eingeführt wird. Diese Löcher können so an die Bodenschicht 6 angepaßt werden, daß im wesentlichen die gleiche Menge der Materialmischung an unterschiedlichen Tiefen der Bodenschicht erzielt wird. Die dargestellten Öffnungen können außerdem durch einen kontinuierlichen Schlitz oder ähnliche ersetzt werden. Die Größe der Löcher 25 oder des Scn>".zes ist ebenfalls an die Viskosität des flüssigen oder halbflüssigen Materials 8 angepaßt, das dem Einsatz 21 zugeführt wird. Aus dem Schnitt in Fig. 5, der in größerem Maßstab als die Fig.4 gezeichnet ist, ist zu erkennen, daß sich das Element 3 durch die Bodenschicht 6 hindurchbewegt und hinter sich ein Band 10 von Zumischmaterial hinterläßt, wobei dieses Band eine im wesentlichen konstante Breite und Höhe in der Bodenschicht entsprechend dem Abstand zwischen der oberen Öffnung 25 und der unteren Öffnung 25 nach F i g. 4 aufweist.

Eine Einzelheit des Material-Injektionselementes 3 und einer Zufuhreinrichtung 30 für das Material ist in Fig. 6 gezeigt. Die Materialzufuhreinrichtung 30 besteht, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. aus einer bogenförmigen Wanne, die stationär auf einem festen Rahmen 32 oder ähnlichem befestigt ist. Der Boden der Wanne 30 ist vollständig offen, um die Zufuhröffnung 33 zu bilden. Der untere Teil der Wanne ist mit nach außen gerichteten Flanschen 34, 35 versehen und der bewegliche Träger 2 ist mit Fuhrungsschliizen. bei spielsweise Schlitz 36 versehen, die mit den Flanschen zusammenwirken und die Verbindungsgliede; führen, wobei die Material-Injektionselemente Lst mit diesen bezüglich der Wanne 30 vereinigt sind. In einer hier nicht dargestellten Weise wird der Wanne 30 Material zugeführt, das in die Bodenschicht 6 eingeführt werden soll, durch d.is das hlement 3 bewegt wird. Wenn das Element 3 unter das rechte Ende 37 der Wanne 30 nach F ι g. 1 gelangt, wird ihm Material über die Wannenöff nung 33 zugeführt und dieses Material wird in die Bodenschicht eingeführt und mit dieser durch die Elemente 3 vermischt, die entlang der Bahnen 41 arbeiten.

Obwohl lediglich die in Bewegungsrichtung 13 vorne liegenden Elemente 3 als Einrichtungen zur Verteilung von Material beschrieben wurden, können auch die hinteren Elemente .' Material zufuhren, wobei in diesem Fall eine spezielle Bodenbcarheitungseinrichtung 42 nach Fi g. I vorgesehen ist. um das Material in die Bodenschicht einzuarbeiten. Eine derartig: Mischeinrichtung 42 kann als Egge mit starren Stiften oder als Bearbeitungseinrichtung mit Stiften oder Stäben ausgebildet sein, ν ic es an .i'.-h bekannt ist. und die dl" :h die Bodenschicht bewegt wird.

Die Vorrichtung kann von einem Traktor oder

ähnlichem gezogen werden oder sie kann ein Teil eines spe/iellen fahrzeuges sein. Es im weiterhin möglich, die Material-Injektionselenienie in anderer Weise auszuführen, als dies in den spe/iellen Ausführungsbeispielen dargestellt ist. Der Einsatz 21 nach Fig. 4 kann ein einstückiges Teil des Rlementes 3 sein. Die dargestellte Wanne 30 zur Zuführung von Mattriai an die Elemente 3 soll ebenfalls nur als Beispiel für mögliche Maierial/uführungseinriehtungen betrachtet werden. In dem Fall, in dem beispielsweise alle Injektionsclemente <nit Material versorgt werden, kann dies über einen Trichterbehälter oder einen anderen Behälter erfolgen, der über jedem Element befestigt ist und eine Verbindung mit der Zufuhröffnung9 aufweist.

Der dargestellte Träger 2. der die Material-Injektionselemente 3 auf einem ovalen Weg bewegt, kann ebenfalls durch einen hin- und herbeweglichen Träger ersetzt werden, der beispielsweise aus einem Kastenbalken oder ähnlichem besteht und an dem die Material-Injektionselemente 3 in einer Reihe quer zur Bewegungsrichtung des Trägers angeordnet sind. Dieser Balken wird nach hinten und vorne mit derartigen Hüben angetrieben, daß die gesamte Breite der zu bearbeitenden Fläche durch die Material-Injektionselemente durchlaufen wird. In einer Reihe hinter den Material-Injek'ionselementen. die alle während der gesamten Bewegung Material zuführen sollen, ist zumindest eine Reihe von Stiften oder ähnlichen Elementen angeordnet, die in die Bodenschicht hineinragen und quer zur Bewegungsrichtung des Fahrzeuges bewegt werden. Eine Vorrichtung der in F i g. I gezeigten Art ist jedoch vorzuziehen, und zwar unter Berücksichtigung der Tatsache, daß sie eine geringere Leistung erfordert. Der Auslaß jedes Material-Injektionselementcs 3 kann so ausgebildet werden, daß sich die Dicke des im wesentlichen vertikalen Bandes 10 in Abhängigkeit von der gewünschten Zumischung bei unterschiedlichen Tiefen der Bodenschicht ändert. Es ist sehr oft der Fall. daß eine obere Schicht der Bodenschicht eine größere Festigkeit aufwehen soll, als eine tiefere Schicht, d. h. der oberen Schicht muß mehr Veifestiirungsmatcrial zugeführt werden, als tier unteren Schicht. Bisher mußte in diesem Fall eine erste Einarbeitung durch die gesamte Bodenschicht hindurch erfolgen, wobei die Menge des zugeführten Verfestigungsmaterials der Zumischung entsprach, die iiir die untere Schicht erlorderlich war, worauf weiteres Verfestigungsmaterial in die obere Schicht eingearbeitet wurde. Hierzu mußten zwei Einarbeitungsvorgänge erfolgen. Durch geeignete Konstruktion der Auslässe der Material-Injektionselemente 3 der vorliegenden Erfindung kann eine derartige Verfestigung in einem einzigen Vorgang erfolgen.

Hierzu 2 Blatt Zeich-nur^n

Claims

Patentansprüche:

I.Vorrichtung zum Einmischen eines Bodenverfestigungsmaterials in fester oder flüssiger Form in eine Bodenschicht mit einen» über die Bodenoberfläche transportierbaren Träger, der eine Anzahl von Material-injektionselementen aufweist und an einem beweglichen Fahrzeug befestigt und so angeordnet ist, daß die Materiai-Injekiionselemente auf einer geschlossenen Bahn durch die Bodenschicht bewegt werden, wobei die Material-Injektionseiemente mit Auslaßeinrichtungen zur Abgabe des Bodenverfestigungsmaterials versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) derart ausgebildet ist, daß die Material-Injektionselemente (3) im wesentlichen geradlinig und auf einem die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges überkreuzenden Weg bewegbar sind
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Material-Injektionselemente (3) das Bodeoverfestigungsmaterial von einer Materialzuführungseinrichtung (30) empfangen, die Material lediglich den vorderen Material-Injektionselementen (3) gesehen in der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges zuführt
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und Z dadurch gekennzeichnet, daß die A no, dnung der Auslaßeinrichtungen (7, 25) in jedem Material-Injektionselement (3) derart ausgebildet ist, daß unterschiedliche Materialmengen in unterschiedliche Tiefen der Bodenschicht (6) injiziert werden.