DE3105611C2

DE3105611C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Tiefverdichten

Info

Publication number: DE3105611C2
Application number: DE19813105611
Authority: DE
Inventors: Zoltan Thomas Dipl.-Ing. 7640 Kehl Egey
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-16
Filing date: 1981-02-16
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE3105611A1

Abstract

Tiefenrüttler für die Verdichtung von Böden mit der Möglichkeit, Richtung und Form der Schwingungen mittels Drehrichtungsänderung des Antriebsmotors umzusteuern. Sinn der erfindungsgemäßen Umsteuerung ist, beim Versenkvorgang mittels vertikaler Längsschwingung nur die Reibung zwischen Rüttler und Boden herabzusetzen, ohne jedoch eine wesentliche Verdichtung zu erzielen, die den Versenkvorgang behindern würde. Beim Erreichen der Endtiefe wird die Schwin gungsform und -richtung mittels Umsteuerung der Drehrichtung des Antriebsmotors in eine horizontale Drehschwingung (ähnlich der Bewegung einer mechanischen Uhren-Unruhe) verändert, welcher einerseits den Boden mittels Flügeln verdichtet (Abb., Pos. 6), andererseits aber eine Plazierung des Antriebes über den Boden erst ermöglicht. Die Position des Antriebes über der Erde ermöglicht den Einsatz von beliebig großen Antriebsmotoren, Unwuchtmassen und Lagerungen, deren Größe und Leistung bei den bisherigen Tiefenrüttlerkonstruktionen durch die beengten Platzverhältnisse unter dem Boden sehr eng begrenzt war.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefverdichten des Erdbodens mittels eines Rüttlers, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist. Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 27 27 880 bekannt.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wie sie im Oberbegriff so des Anspruchs 2 angegeben ist. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 26 25 696 bekannt.

Beim Tiefverdichten mittels Rüttlern muß der Rüttler zunächst in den Erdboden eingetrieben werden, worauf dann nach Erreichen einer vorgegebenen Bodentiefe °5 der Verdichtungsvorgang durchgeführt wird. Bei dem Verfahren nach der erwähnten DE-OS 27 27 880 wird so vorgegangen, daß der rohrartige, Radialflügel aufweisende Rüttelkörper zu Längs-Biegeschwingungen (stehende Wellen) erregt wird, wobei die Richtung der vom Schwingungserzeuger erzeugten Schwingungen nicht exakt mit der Längsachse des Rüttelkörpers zusammenfällt Dabei ist es jedoch äußerst schwierig, eine seitliche Abstrahlung der Rüttelenergie von den Flügeln zu erreichen, so daß der Verdichtungs-Wirkungsgrad vergleichsweise gering ist

Zum Eintreiben und Ziehen von Pfählen ist es aus der DE-PS 9 34 220 bereits bekannt gewesen, wahlweise Längs- und Drehschwingungen auf den Pfahl aufzubringen, und durch die DE-AS 11 80 328 ist hierfür ein "erbesserter Schwingungserzeuger bekanntgeworden, rtit dem die Änderung der Schwingungsrichtung durch Umkehren der Drehrichtung einer von zwei Unwuchtwellen bewirkt wird. Hiermit soll jedoch keine Tiefenverdichtung über den mit dem Eintreiben von Pfählen zwangsläufig verbundene Maß hinaus erreicht werden, insbesondere kann die Drehschwingung nicht bevorzugt zum. Verdichten verwendet werden, w>i! die glatte Oberfläche der Pfähle eine wirkungsvolle Energieübertragung auf den Erdboden nicht gestattet

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das eingangs erwähnte Verfahren so zu verbessern, daß der Rüttelkörper schnell bis in die gewünschte Bodentiefe eingetrieben werden kann und daß während des darauf folgenden Verdichtungsvorgangs eine möglichst hohe Energieübertragung zum Verdichten des Erdbodens gewährleistet ist Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die verfahrensmäßige Lösung der gestellten Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben. Es handelt sich also um ein zweistufiges Rüttelverfahren, bei dem zunächst der Schwingungserzeuger lineare Vertikalschwingungen erzeugt und auf den Rüttelkörper überträgt mit der Folge, daß das Eindringen des Rüttelkörpers in den Boden wesentlich erleichtert wird, worauf dann, wenn der Rüttelkörper seine gewünschte Eintreibtiefe erreicht hat, der Schwingungserzeuger auf Drehschwingungen umgeschaltet wird, derart, daß der Rüttelkörper Drehschwingungen um seine vertikale Längsachse durchführt, welche durch die vom Rüttelkörper radial abstehenden Flügel äußerst wirkungsvoll auf das Erdreich, dieses verdichtend, übertragen werden.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird die in der bereits erwähnten DE-OS 26 25 696 offenbarte Vorrichtung, mit der eine wahlweise Erzeugung von Längsoder Drehschwingungen nicht möglich ist, so weiter ausgestaltet, wie dies im Kennzeichen des Anspruchs 2 angegeben ist. Erst durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Durchführung des zweistufigen Eintreib- und Verdichtungsvorgangs ermöglicht.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung durch die folgende Beschreibung eines Tiefenrüttlers und seiner Wirkung näher erläutert. Es zeigt

Abb. 1 einen Tiefenrüttler gemäß der Erfindung in der Ansicht und im Querschnitt durch den Fußbereich des Rüttlerkörpers,

A b b. 2a bis 2d die Stellung der Unwuchtkörper beim Eintreiben und

A b b. 3a bis 3d die Stellung der Unwuchtkörper beim Verdichten.

Der Tiefenrüttler (Abb. 1) besteht aus einem Unwucht-Schwingungserzeuger 1. welcher in einem Aufhängerahmen 2 an einem Tragseil 3 hängt. Der Schwingungserzeuger ist mittels Federn 4 im Aufhänge-

rahmen 2 elastisch gelagert An der unteren Seite des Schwingungserzeugers 1 ist ein Rüttelkörper 5 starr befestigt Der Rüttelkörper 5 besteht aus einem Rohr, an dessen Fußbereich radial abstehende Flügel 6 befestigt vorzugsweise angeschweißt sind, die die Übertragung der Drehschwingung auf den Erdboden 7 bewirken.

Der Schwingungserzeuger 1 weist zwei parallele, zur Achse des Rüttelkörpeni 5 senkrecht gerichtete Unwuchtwelkn 8 und 9 auf, die miteinander durch ein Zahnradpaar gekoppelt sind und synchron und gegensinnig umlaufen können. Auf jeder Unwuchtwelle 8, 9 sind zwei Unwuchtkörper 10 und 11 bzw. 12 und 13 gelagert, von denen die Unwuchtkörper 10 und 12 jeweils auf einer der beiden Unwuchtweilen 8 bzw. 9 fest montiert sind. Die beiden anderen Unwuchtkorper 11 und 13 sind auf den Unwuchtwellen 8 bzw. 9 lose drehbar angebracht, sie werden jedoch von zwei Mitnehmern 14 bzw. 15, die mit je einer UnwuchtweHe 8, 9 fest verbunden sind, mitgenommen. Die Unwuchtkörper 11 und 13 können sich so um die Unwuchtwellen 8 bzw. S um 180" verdrehen. Die L'nwuchtweHen 8, 9 werden von einem Antriebsmotor, z. B. euwm Elektromotor oder einem hydraulischen Motor, angetrieben, dessen Drehrichtung umschaltbar ist. Je nachdem, in welche Richtung die Wellen angetrieben werden, ergeben sich die folgenden Schwingungen:

Wenn die Unwuchtwelle 8 im Uhrzeigersinn angetrieben wird (A b b. 2a bis 2d), nehmen die Mitnehmer 14,15 die losen Unwuchtkörper 11 und 13 mit so daß die beiden Unwuchtkörper 10 und 11 sowie die anderen beiden Unwuchtkörper 12 und 13 sich jeweils an derselben Seite ihrer Unwuchtwelle 8 bzw. 9 befinden. Die waagerechten Kräfte der vier Unwuchtkorper 10, 11, 12, 13 heben sich gegenseitig auf (Abb. 2a und 2c), eine waagerechte resultierende Kraft gibt es nicht

Die vertikalen Kräfte wirken zusammen (Abb.2b und 2c), ihre Werte werden addiert, und so entsteht eine reine vertikale Schwingung, die bei der vorgesehenen Anordnung des Schwingungserzeugers 1 in Längsrichtung des Rattelkörpers 5 wirkt Diese Längsschwingung bewirkt nur eine sehr geringe Verdichtung und der Tiefenrüttler läßt sich leicht versenken. Nceh Erreichen der gewünschten Tiefe wird der Antriebsmotor angehalten und in die umgekehrte Richtung wieder angefahren, um zu verdichten.

Wenn die Unwuchtwelle 8 nun gegen den Uhrzeigersinn angetrieben wird, werden aus der Startposition nach A b b. 2d während der ersten halben Umdrehung ϊ nur die beiden fest montierten Unwuchtkörper 10 und 12 sowie die Mitnehmer 14 und 15 bewegt Die beiden lose drehbar gelagerten Unwuchtkörper 11 und 12 stehen vorerst noch still. Bei dieser ersten halben Umdrehung beim Start, von A b b. 2d zur A b b. 3a wird in also die gegenseitige Stellung der Unwuchtkörper verändert, und die Unwuchtkörper 10 und 11 Hegen nicht mehr an derselben Seite der Unwuchtwelle 8 (Abb.3a) sondern sind um 180° versetzt, ebenso die Unwuchtkörper 12 und 13 zur Unwuchtwelle 9. Wenn nun die beiden Wellen mit den Unwuchtkörpern, die auf den Wellen zueinander um 180° versetzt sind, synchron-gegenläufig in schnelle Drehbewegung versetzt werden, ergeben sich die folgenden Kräfte.

A b b. 3a und 3c zeigen die Stellung der Unwuchtkör-2(t per, in der jeweils zwei Unwuchtk'-ifte nach oben und zwei nach unten gerichtet sind; die Kräfte heben sich gegenseitig auf, eine vertikale Kraft entsteht nicht. Abb.3b zeigt eine Lage, in der die Kräfte der Unwuchtkörper 10 und 13 in derselben Richtung _'-, waagerecht wirken, die Kräfte der beiden anderen Unwuchtkörper 11 und 12 wirken ebenfalls waagerecht, aber in der entgegengesetzten Richtung. Es entsteht ein Kräftepaar, welches den gesamten Tiefenrüttler von oben gesehen gegen den Uhrzeigersinn verdrehen will, so Wenn die Wellen sich um 180° weiter gedreht haben (Abb.3d), wirkt wieder ein Kräftepaar, welches aber den Tiefenrüttler von oben gesehen im Uhrzeigersinn verdrehen will. Ähnlich der Bewegung einer mechanischen Uhren-Unruhe entsteht eine Drehschwingung um die Längsachse des Rütielkörpers 5, deren Impulse durch die Flügel 6 wirksam auf den Erdboden übertragen werden.

Der Verdichtungsvorgang wird dann vollzogen, wie es bisher auch üblich war. von unten nach oben. Entweder wird der Tiefenruder langsam, während verdichtet wird, gleichmäßig hochgezogen, oder aber schrittweise, d. h. man verdichtet in einer bestimmten Tiefe, bis der Boden die gewünschte Dichte erreicht, dann fährt man ein wenig höher, verdichtet wieder, usw.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Tiefverdichten des Erdbodens mittels eines Rüttlers, der aus einem über der Erdoberfläche angeordneten Unwucht-Schwingungserzeuger und aus einem damit gekoppelten, in den Erdboden eintreibbaren zylindrischen Rüttelkörper mit radial abstehenden Flügeln besteht, wobei der Schwingungserzeuger über den Rüttelkörper und die Flügel Schwingungen auf den Erdboden überträgt dadurch gekennzeichnet, daß während des Eintreibvorgangs von dem Schwingungserzeuger (1) ausschließlich Längsschwingungen auf den Rüttelkörper (5) übertragen werden und daß nach Erreichen der gewünschten Eindringtiefe der Rüttelkörper (5) dadurch zu horizontalen Drehschwingungen um seine Längsachse angeregt wird, daß die gegenseitige Stellung der Unwucatkörper (10, 11 bzw. 12, 13) des Sehwingungserzcügers (1) verändert wird.

Z Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem rohrförmigen Rüttelkörper, an dessen Fußbereich radial abstehende Flügel angeordnet sind und der am Kopf mit einem Unwucht-Schwingungserzeuger gekoppelt ist, der zwei zueinander parallele, horizontal verlaufende, synchron und gegensinnig antreibbare Unwuchtwellen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der beiden Unwuchtwellen (8, 9) gemeinsam uirkehrbar ist, daß auf jeder Unwucht- J0 welle (8, 9) zwei halbzylindrisohe Unwuchtkörper (10, 11 bzw. S 2, 13) angeordnet sind, von denen zentralsymmetrisch zur Längsachse des Rüttelkörpers (5) jeweils der eine Unwuchticörper (10 bzw. 12) undrehbar und der andere Unwuchtkörper (11 bzw. 13) um 180° lose drehbar auf der jeweiligen Unwuchtwelle (8 bzw. 9) angeordnet ist und daß an jeder Unwuchtwelle (8, 9) ein Mitnehmer (14 bzw. 15) für den lose drehbar gelagerten Unwuchtkörper (11 bzw. 13) derart befestigt ist, daß in einer ·*ο Drehrichtung der Unwuchtwellen (8, 9) alle Unwuchtkörper (10, 11, 12, 13) stets die gleiche Winkelstellung einnehmen, in der anderen Drehrichtung dagegen die Winkelstellung der verschwenkbaren Unwuchtkörper (11, 13) zur Winkelstellung der an den Unwuchtwellen (8, 9) undrehbar befestigten Unwuchtkörper (10,12) stets um 180° versetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Rüttelkörpers (5) eine verlorene Eintreibspitze angeordnet ist.