EP1212148B1 - Schwingungserreger für bodenverdichtungsgeräte - Google Patents
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- EP1212148B1 EP1212148B1 EP00965951A EP00965951A EP1212148B1 EP 1212148 B1 EP1212148 B1 EP 1212148B1 EP 00965951 A EP00965951 A EP 00965951A EP 00965951 A EP00965951 A EP 00965951A EP 1212148 B1 EP1212148 B1 EP 1212148B1
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- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
- B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
- B06B1/161—Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
- B06B1/166—Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase
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- 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
- E02D3/074—Vibrating apparatus operating with systems involving rotary unbalanced masses
Definitions
- the invention relates to a vibration exciter, particularly in soil compaction equipment is used.
- Soil compactors especially vibration or vibrating plates, have a movable contact plate above the soil to be compacted, the acted upon by a vibration generated by a vibration exciter becomes.
- the shaking movement caused by this causes a mutual Moving and moving the soil particles, thereby closing gaps and the desired soil compaction can be achieved.
- phase relationship between the centrifugal weights or unbalanced shafts can be adjusted, whereby the alignment of the resulting Vibration or the resulting force the operator's wishes customizable.
- one of the unbalanced shafts can be rotated relative to a gear, which meshes with a gear of the other unbalanced shaft and generally for a fixed coupling of the rotary movement ensures.
- vibration exciters are in DE 36 09 360 and in DE 35 45 593 C2 described.
- FIG 5 shows a schematic side view of one from DE 29 09 204 C2 known vibration exciter.
- Fig. 5a shows the known vibration exciter, in which the phase position by a phase adjustment device, not shown, e.g. B. by that gear that can be rotated relative to one of the unbalanced shafts 1, 2 is set in such a way that the centrifugal forces 5, 6 diagonally upwards in one direction, that is with a Extend vertically and a forward horizontal component.
- a force diagram is also shown in FIG. 5a.
- FIG. 5b shows the vibration exciter with changed phase position.
- the unbalanced shaft 2 or the flyweight 4 relative to the unbalanced shaft 1 the centrifugal weight 3 rotated by an angle of 90 ° by the in FIG. to achieve the phase position shown.
- 7 shows a 180 ° cycle accordingly in 45 ° steps. From this it can be seen that in the case of FIGS. 7 shows no resulting horizontal forces, while the vertical forces add up to the maximum. At this phase consequently the vibrating plate remains in place and causes a maximum Soil compaction due to maximum vertical vibration.
- Fig. 5c shows the phase position of the unbalanced shafts 1, 2 for the Reverse travel of the vibrating plate (to the right in the figure).
- Vibrating plates with such vibration exciters prove to be problematic, which are used for asphalt or composite stone compaction should. If here the maximum vertical force acts in the reversing point, selective settlements can occur that can no longer be corrected. at Asphalt rolling is therefore usually the vibration in the reversing area switched off to prevent the roller from penetrating too deeply into the asphalt Avoid reversal of direction.
- From US-A-3,736,066 is a soil compacting device with two Vibrators known that are adjustable such that the vertical components the centrifugal forces generated by the centrifugal weights between 0 and a maximum value are adjustable while the horizontal components compensate the centrifugal forces at any time.
- the invention has for its object a vibration exciter for soil compaction equipment specify where a strong influence on certain Soils such as asphalt or composite stone when reversing or at a standstill the machine can be avoided.
- a vibration exciter according to the invention for soil compaction devices has parallel or coaxial to each other, in opposite directions at the same speed driven unbalanced shafts, each carrying at least one flyweight. It is a special feature of the invention that the phase position of the Flyweights can be adjusted by a phase adjustment device in such a way that the vertical components of the centrifugal forces generated by the centrifugal weights in any rotational position. According to the invention, it is thus possible to set a phase position in which the vertical components of the flyweights cancel so that the force resulting from the flow forces is not a vertical component and has no vertical vibration at all acts on the compacting surface. Despite continuous operation of the vibration exciter and thus rotation of the centrifugal forces can thus further compress of the underground can be avoided.
- the horizontal components of the centrifugal forces add up in rectified this phase position.
- the resulting force vector thus points a maximum horizontal component, which makes it possible to use the ground contact plate a high shear stress z. B. to bring into the asphalt surface, to smooth out small cracks or pores. Because during a 360 ° turn of the centrifugal weights resulting horizontal forces into one and generated in the other direction (forward and backward); emotional the soil compactor practically does not move.
- Phase position is adjustable so that the horizontal components of the Cancel centrifugal forces and add the vertical components in the same direction. This also allows a phase position to be set that has the advantages the vibration exciter already known from the prior art, in particular maximum compaction performance when the machine is at a standstill.
- phase adjuster at least one device for rotating one of each Centrifugal weights overlay relative to an associated other centrifugal weight to the opposite rotation of the unbalanced shafts.
- the phase adjustment device their structure and functionality in principle from the above cited publications are known from the prior art, can thus several units can be combined to provide the invention to satisfy versatile adjustment options of the phase position.
- vibration exciters come in a variety of forms known.
- phase adjustment devices e.g. B. from the cited prior art documents - known, through which the The phase position of the flyweights carried by the unbalanced shafts changed can be. Since the invention is not the detailed and concrete design a certain vibration exciter or a certain phase adjustment device, but rather a particularly suitable one, but so far Concerning unknown phase position is a description of a specific embodiment not mandatory.
- phase adjustment device does this must be suitable, the relative position of the flyweights on the unbalanced shafts in the superposition of the coupled, counter-rotating movement.
- the unbalanced shafts by meshing with each other Gears are coupled, the position of a gear with respect the associated unbalanced shaft can be changed, which also changes the Phase position of the flyweights changes.
- This principle has proven to be excellent in practice proven and - as already explained - z. B. in DE 29 09 204 C2, which in turn refers to further prior art, to which the present invention can be applied.
- vibration exciter In the vibration exciter, it can z. B. a pathogen with two act parallel shafts, each carrying a flyweight, the flyweights of the two unbalanced shafts are arranged opposite one another. On Such vibration exciter is also known from DE 29 09 204 C2.
- each of the unbalanced shafts carries two flyweights that are coaxially offset are.
- another vibration exciter it is possible to change the position the centrifugal weights arranged coaxially on an unbalanced shaft change, for example to cause a steering movement of the vibrating plate.
- the invention can be used with all of these vibration exciters come into use.
- FIG. 1 shows an overview of the phase positions provided according to the invention, where Fig. 1a) a forward drive of the vibrating plate (in the Fig. After left), Fig. 1b) a phase position in the state or reversing point and Fig. 1c) Phase position for the backward movement of the vibrating plate affects.
- FIGS. 1b) and 2 respectively concern the phase position in which the vibrating plate is in place.
- the 1b) and 2a) are the unbalanced shafts 1, 2 with the centrifugal weights 3, 4 so that the centrifugal forces 5, 6 in Horizontal direction and add up to a maximum value.
- the vibrating plate does not lift off the floor and no vertical vibration in the ground. Rather, the vibrating plate becomes alternate dragged forward and backward without significantly changing their point of view, so that shear forces act in the ground and z. B. pores or seal cracks.
- Fig. 3 shows the change in phase position when from the reversing point in Forward position is switched.
- the phase position is then determined by means of the phase adjustment device, not shown changed in that the unbalanced shaft 2 with the Flyweight 4 relative to the unbalanced shaft 1 with the flyweight 3 by one Angle of -90 ° (according to the mathematical sense of rotation). It was on it pointed out that this twist in addition to the permanent, coupled opposite rotation takes place, i.e. is superimposed.
- Unbalance shaft 2 instead of Unbalance shaft 2 also the unbalance shaft 1 simultaneously or exclusively turn to create the desired phase position.
- phase positions mentioned are set can be.
- the facilities required for this are known in principle, have so far not been used in the manner according to the invention.
- phase adjustment device usually consists of a single unit, the enables the desired adjustment of the phase position.
- the phase position over a certain range to change so that by adding all changes all desired Phase positions are adjustable.
- phase adjustment device when the phase adjustment device is not operated the phase position is constant over the entire rotation of the unbalanced shafts remains. 1a), 1b) and 1c) therefore show three different phase positions, 2 in the representations a) to e) only one phase position, but shows in different rotational positions.
- the unbalance in the reversing point only generate a resulting horizontal force vector that increases with increasing Running speed decreases and when changing the phase position and thereby pivoting the force vector, for example to a value from 45 ° forwards or backwards the value 1 / ⁇ 2 ⁇ C for the horizontal (VH) and vertical (VV) component reached, where C is the maximum achievable force value equivalent.
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger, der insbesondere bei Bodenverdichtungsgeräten
zum Einsatz kommt.
Bodenverdichtungsgeräte, insbesondere Vibrations- oder Rüttelplatten, weisen
eine über dem zu verdichtenden Boden bewegliche Bodenkontaktplatte auf, die
von einer durch einen Schwingungserreger erzeugten Schwingung beaufschlagt
wird. Die dadurch hervorgerufene Rüttelbewegung bewirkt ein gegenseitiges
Verschieben und Verlagern der Bodenpartikel, wodurch Zwischenräume geschlossen
und die gewünschte Bodenverdichtung erreicht werden kann.
Für derartige Schwingungserreger sind zahlreiche Lösungen bekannt. In der
Praxis hat sich besonders eine Anordnung bewährt, bei der zwei parallel
zueinander stehende Wellen mit gleicher Drehzahl gegeneinander drehend
angetrieben werden. Jede der Wellen trägt ein oder mehrere Fliehgewichte, so
daß sich auch die Fliehgewichte jeweils gegeneinander drehen und eine Unwucht
erzeugen. Zum Erzielen einer über die Drehung konstanten Phasenlage
tragen die Wellen miteinander kämmende Zahnräder. Die Phasenlage ist so gewählt,
daß die aus den sich drehenden Fliehgewichten und damit aus den
Fliehkräften resultierende Kraft eine gewünschte Richtung einnimmt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Phasenlage zwischen den Fliehgewichten
bzw. Unwuchtwellen verstellt werden kann, wodurch die Ausrichtung der resultierenden
Schwingung bzw. der resultierenden Kraft den Wünschen des Bedieners
anpaßbar wird. Dazu ist es z. B. aus der DE 30 43 719 C2 bekannt,
daß eine der Unwuchtwellen relativ zu einem Zahnrad verdreht werden kann,
welches mit einem Zahnrad der anderen Unwuchtwelle kämmt und generell für
eine feste Kopplung der Drehbewegung sorgt.
Andere Beispiele für Schwingungserreger sind in der DE 36 09 360 und in der
DE 35 45 593 C2 beschrieben.
Fig. 5 zeigt in schematischer Seitenansicht einen aus der DE 29 09 204 C2
bekannten Schwingungserreger.
Zwei parallel zueinander stehende Unwuchtwellen 1, 2 werden gegenläufig und
mit gleicher Drehzahl angetrieben, wie durch die Pfeile A und B gekennzeichnet.
Jede der Unwuchtwellen 1, 2 trägt ein Fliehgewicht 3, 4, wodurch sich die
durch Pfeile dargestellten Fliehkräfte 5 und 6 ergeben. Zur Vereinfachung wird
in allen anderen Zeichnungen auf eine Wiederholung der Bezugszeichen verzichtet.
Es handelt sich jedesmal um die gleiche Anordnung, jedoch jeweils in
unterschiedlichen Stellungen.
Fig. 5a) zeigt den bekannten Schwingungserreger, bei dem die Phasenlage
durch eine nicht dargestellte Phaseneinstelleinrichtung, z. B. also durch das
relativ zu einer der Unwuchtwellen 1, 2 verdrehbare Zahnrad, so eingestellt ist,
daß sich die Fliehkräfte 5, 6 in eine Richtung schräg nach oben, also mit einer
Vertikal- und einer vorwärtsgerichteten Horizontalkomponente erstrecken. Zu
diesem Zweck ist auch ein Kräfteschaubild in Fig. 5a gezeigt.
Der genaue Verlauf einer 180°-Drehung der Unwuchtwellen 1, 2 mit den Fliehkräften
5, 6 ist in Fig. 6 in 45°-Schritten dargestellt. Die Drehung der Fliehgewichte
3, 4 bei der dargestellten, konstanten Phasenlage bewirkt aufgrund der
resultierenden Kräfte, daß sich die den Schwingungserreger tragende Rüttelplatte
nach vorne, in der Fig. 6 nach links bewegt. Die Vertikalkomponente
entlastet die Bodenkontaktplatte bzw. hebt sie sogar teilweise über den Boden
an, während die Horizontalkomponente für den gewünschten Vortrieb sorgt.
Fig. 5b) zeigt den Schwingungserreger mit veränderter Phasenlage. Hier wurde
die Unwuchtwelle 2 bzw. das Fliehgewicht 4 relativ zu der Unwuchtwelle 1 mit
dem Fliehgewicht 3 um einen Winkel von 90° verdreht, um die in Fig. 5b)
gezeigte Phasenlage zu erreichen. Fig. 7 zeigt dazu entsprechend einen 180°-Zyklus
in 45°-Schritten. Daraus läßt sich erkennen, daß bei der in den Fig. 5b)
und Fig. 7 gezeigten Phasenlage keine resultierenden Horizontalkräfte auftreten,
während sich die Vertikalkräfte maximal summieren. Bei dieser Phasenlage
bleibt folglich die Rüttelplatte auf der Stelle stehen und bewirkt eine maximale
Verdichtung des Bodens aufgrund maximaler Vertikalschwingung.
Ergänzend zeigt noch Fig. 5c) die Phasenlage der Unwuchtwellen 1, 2 für die
Rückwärtsfahrt der Rüttelplatte (in der Fig. nach rechts).
Allen aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungserregern ist es
gemeinsam, daß in dem sogenannten Umkehr- oder Reversierpunkt, d. h. in
der Phasenlage, bei der die Rüttelplatte auf der Stelle steht (Fig. 5b), der resultierende
Fliehkraftvektor vertikal gerichtet ist. Die auf den zu verdichtenden
Boden wirkende Kraft ist somit in dieser Stellung am größten und verringert
sich bei der Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt der. Platte und dem damit verbundenen
Verschwenken des resultierenden Kraftvektors um beispielsweise 45°
nach vorne oder hinten auf 1/√2 des Maximalwertes.
Die beschriebenen Anordnungen haben sich bei der Erd-, Sand- oder Kiesverdichtung
herragend bewährt, da gezielt punktuell mit maximaler Krafteinwirkung
verdichtet werden kann.
Problematisch erweisen sich jedoch Rüttelplatten mit derartigen Schwingungserregern,
die zur Asphalt- oder Verbundsteinverdichtung eingesetzt werden
sollen. Wenn hier nämlich im Reversierpunkt die maximale Vertikalkraft wirkt,
können punktuelle Setzungen auftreten, die nicht mehr korrigierbar sind. Bei
Asphaltwalzen wird daher üblicherweise im Reversierbereich die Vibration
abgeschaltet, um ein zu tiefes Eindringen der Walze in den Asphalt bei der
Richtungsumkehr zu vermeiden.
Aus der US-A-3,736,066 ist eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit zwei
Schwingungserregern bekannt, die derart einstellbar sind, daß die Vertikalkomponenten
der durch die Fliehgewichte erzeugten Fliehkräfte zwischen 0
und einem Maximalwert verstellbar sind, während sich die Horizontalkomponenten
der Fliehkräfte zu jedem Zeitpunkt kompensieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserreger für Bodenverdichtungsgeräte
anzugeben, bei dem eine starke Einwirkung auf bestimmte
Böden, wie Asphalt oder Verbundstein beim Reversieren oder Stillstand
der Maschine vermieden werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Schwingungserreger mit den
Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der
Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Ein erfindungsgemäßer Schwingungserreger für Bodenverdichtungsgeräte weist
parallel oder koaxial zueinander stehende, gegenläufig mit gleicher Drehzahl
antreibbare Unwuchtwellen auf, die jeweils wenigstens ein Fliehgewicht tragen.
Dabei ist es ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß die Phasenlage der
Fliehgewichte durch eine Phaseneinstelleinrichtung derart einstellbar ist, daß
sich die Vertikalkompozienten der durch die Fliehgewichte erzeugten Fliehkräfte
in jeder Drehstellung aufheben. Somit wird es erfindungsgemäß ermöglicht,
eine Phasenlage einzustellen, in der sich die Vertikalkomponenten der Fliehgewichte
aufheben, so daß die aus den Fliekräften resultierende Kraft keine Vertikalkomponente
aufweist und überhaupt keine Vertikalschwingung auf den zu
verdichtenden Untergrund einwirkt. Trotz Dauerbetrieb des Schwingungserregers
und somit Drehung der Fliehkräfte kann somit ein weiteres Verdichten
des Untergrunds vermieden werden.
Erfindungsgemäß addieren sich die Horizontalkomponenten der Fliehkräfte in
dieser Phasenlage gleichgerichtet. Der resultierende Kraftvektor weist somit
eine maximale Horizontalkomponente auf, Dadurch ist es möglich, über die Bodenkontaktplatte
eine hohe Schubspannung z. B. in die Asphaltoberfläche einzubringen,
um kleinere Risse oder Poren zu glätten. Da während einer 360°-Drehung
der Fliehgewichte jeweils resultierende Horizontalkräfte in die eine
und in die andere Richtung (vorwärts und rückwärts) erzeugt werden; bewegt
sich das Bodenverdichtungsgerät praktisch nicht von der Stelle.
Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß zum Bewirken einer Bewegung des Bodenverdichtungsgeräts
in eine erste Richtung die für den Stillstand definierte Phasenlage
um einen positiven Winkel verstellbar ist, während zum Bewirken einer Bewegung
in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung die Phasenlage
um einen negativen Winkel verstellbar ist. Somit ist es möglich, die bereits
bei aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungserregern vorhandenen
Vorteile zum Vorwärts- und Rückwärtsantrieb der Bödenverdichtungsgeräte
auszunutzen.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn bei einem Wechsel zwischen Vorwärts-
und Rückwärtsfahrt, d. h. einem Wechsel zwischen erster und zweiter
Richtung, die erfindungsgemäß für den Stand - bzw. Reversierpunkt definierte
Phasenlage übergangsweise einnehmbar ist. Wenn dann nämlich der Bediener
zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt wechselt, verringern sich im Reversierpunkt
automatisch die Vertikalschwingungen zu Null, so daß der Bediener
keine weitere Vorsorge zum Schutz des zu verdichtenden Untergrunds ergreifen
muß.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß die
Phasenlage derart einstellbar ist, daß sich die Horizontalkomponenten der
Fliehkräfte aufheben und sich die Vertikalkomponenten gleichgerichtet addieren.
Dadurch kann auch eine Phasenlage eingestellt werden, die die Vorteile
der bereits aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungserreger, insbesondere
eine maximale Verdichtungsleistung im Stillstand der Maschine, gewährt.
Eine weitere vorteilhafte Entwicklung besteht darin, daß die Phaseneinstelleinrichtung
wenigstens eine Einrichtung zum Verdrehen von jeweils einem der
Fliehgewichte relativ zu einem zugehörigen anderen Fliehgewicht in Überlagerung
zu der gegenläufigen Drehung der Unwuchtwellen aufweist. Die Phaseneinstelleinrichtung,
deren Aufbau und Funktionsweise prinzipiell aus den oben
zitierten Druckschriften zum Stand der Technik bekannt ist, kann somit aus
mehreren Einheiten kombiniert werden, um die erfindungsgemäß vorgesehenen
vielseitigen Einstellmöglichkeiten der Phasenlage zu befriedigen.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend
unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- in schematischer Seitenansicht einen Schwingungserreger gemäß der Erfindung in verschiedenen Phasenlagen;
- Fig. 2
- verschiedene Drehstellungen des Schwingungserregers bei der in Fig. 1b) gezeigten Phasenlage;
- Fig. 3
- einen Übergang aus der in Fig. 1b) gezeigten Phasenlage in die in Fig. 1a) gezeigte Phasenlage;
- Fig. 4
- einen Übergang aus der in Fig. 1b) gezeigten Phasenlage in die in Fig. 1c) gezeigte Phasenlage:
- Fig. 5
- verschiedene Phasenlagen bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungserreger;
- Fig. 6
- verschiedene Drehstellungen für die in Fig. 5a) gezeigte Phasenlage;
- Fig. 7
- verschiedene Drehstellungen für die in Fig. 5b) gezeigte Phasenlage.
Wie bereits oben erwähnt, sind Schwingungserreger in vielfältigen Ausprägungen
bekannt. Ebenso sind Phaseneinstelleinrichtungen - z. B. aus den
zitierten Druckschriften zum Stand der Technik - bekannt, durch die die
Phasenlage der von den Unwuchtwellen getragenen Fliehgewichte verändert
werden kann. Da die Erfindung nicht die detaillierte und konkrete Gestaltung
eines bestimmten Schwingungserregers oder einer bestimmten Phaseneinstelleinrichtung,
sondern vielmehr eine dafür besonders geeignete, aber bisher
nicht bekannte Phasenlage betrifft, ist eine Beschreibung einer konkreten Ausführungsform
nicht erforderlich.
Dem Fachmann ist es jedoch geläufig, daß die Phaseneinstelleinrichtung dazu
geeignet sein muß, die Relativstellung der Fliehgewichte auf den Unwuchtwellen
in Überlagerung der gekoppelten, gegenläufigen Drehbewegung einzustellen.
Dazu ist es z. B. möglich, daß die Unwuchtwellen durch miteinander kämmende
Zahnräder gekoppelt sind, wobei die Stellung eines Zahnrads bezüglich
der zugehörigen Unwuchtwelle verändert werden kann, wodurch sich auch die
Phasenlage der Fliehgewichte ändert. Dieses Prinzip hat sich in der Praxis hervorragend
bewährt und wird - wie bereits dargelegt - z. B. in der DE 29 09 204
C2 beschrieben, die ihrerseits wiederum auf weiteren Stand der Technik verweist,
bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
Bei dem Schwingungserreger kann es sich z. B. um einen Erreger mit zwei
parallelen Wellen handeln, die jeweils ein Fliehgewicht tragen, wobei die Fliehgewichte
der beiden Unwuchtwellen gegenüberstehend angeordnet sind. Ein
derartiger Schwingungserreger ist ebenfalls aus der DE 29 09 204 C2 bekannt.
Bei einem anderen, z. B. aus der DE 30 43 719 C2 bekannten Schwingungserreger
trägt jede der Unwuchtwellen zwei Fliehgewichte, die koaxial versetzt
sind. Bei wieder einem anderen Schwingungserreger ist es möglich, die Lage
der auf einer Unwuchtwelle koaxial angeordneten Fliehgewichte zueinander zu
verändern, um zum Beispiel eine Lenkbewegung der Rüttelplatte zu bewirken.
Wie bereits ausgeführt, kann die Erfindung bei all diesen Schwingungserregern
zur Anwendung kommen.
Fig. 1 zeigt einen Überblick über die erfindungsgemäß vorgesehenen Phasenlagen,
wobei Fig. 1a) eine Vorwärtsfahrt der Rüttelplatte (in der Fig. nach
links), Fig. 1b) eine Phasenlage im Stand bzw. Reversierpunkt und Fig. 1c) die
Phasenlage für die Rückwärtsfahrt der Rüttelplatte betrifft.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung wird in den Fig. 1b) bzw. 2 gezeigt, die
die Phasenlage betreffen, bei denen die Rüttelplatte auf der Stelle steht. In der
in den Fig. 1b) und 2a) gezeigten Ausgangsstellung sind die Unwuchtwellen 1,
2 mit den Fliehgewichten 3, 4 so zueinander gestellt, daß die Fliehkräfte 5, 6 in
Horizontalrichtung liegen und sich zu einem Maximalwert addieren.
Bei der weiteren, durch die Pfeile A und B gekennzeichneten Drehung, die in
den Fig. 2a) bis 2e) in 45°-Schritten dargestellt ist, eliminieren sich jeweils die
Vertikalkomponenten der Fliehkräfte, während die Horizontalkomponenten
sich aufaddieren und damit im Rahmen eines 180°-Zyklus ihre Richtung
ändern.
Das bedeutet, daß die Rüttelplatte nicht vom Boden abhebt und keine Vertikalschwingung
in den Boden einbringt. Vielmehr wird die Rüttelplatte wechselweise
nach vorne und hinten gezerrt, ohne nennenswert ihren Standpunkt zu verändern,
so daß Schubkräfte in den Boden einwirken und bei Asphalt z. B. Poren
oder Risse verschließen können.
Fig. 3 zeigt die Änderung der Phasenlage, wenn aus dem Reversierpunkt in
Vorwärtsstellung umgeschaltet wird.
Dabei greift Fig. 3a) die in Fig. 1b) gezeigte Phasenlage für die Reversierstellung
auf. Die Phasenlage wird dann mittels der nicht dargestellten Phaseneinstelleinrichtung
dahingehend verändert, daß die Unwuchtwelle 2 mit dem
Fliehgewicht 4 relativ zu der Unwuchtwelle 1 mit dem Fliehgewicht 3 um einen
Winkel von -90° (gemäß mathematischem Drehsinn) verdreht wird. Es sei darauf
hingewiesen, daß diese Verdrehung zusätzlich zu der permanent laufenden,
gekoppelten gegenläufigen Drehung erfolgt, also überlagert wird.
Fig. 3c) zeigt dann in der gleichen Phasenlage wie Fig. 3b) die Stellung für die
Vorwärtsfahrt, bei der sowohl resultierende Vertikal- als auch Horizontalkomponenten
auftreten, die die Rüttelplatte in einer Weise vorwärtsbewegen, wie
sie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Ergänzend wird in Fig. 4 noch die Umschaltung aus der Reversierstellung (Fig.
4a)) in die Rückwärtsfahrt (Fig. 4b)) dargestellt. Dazu wird die Phasenlage derart
verändert, daß die zweite Unwuchtwelle 2 gegenüber der ersten Unwuchtwelle
1 um einen Winkel von +90° verstellt wird. Auch hier überlagert sich die
Verdrehung durch die Phaseneinstelleinrichtung der permanent gekoppelten
gegenläufigen Drehung, so daß die in Fig. 4c) gezeigte Stellung erreicht werden
kann.
Selbstverständlich liegt es völlig im Belieben des Fachmanns, statt der
Unwuchtwelle 2 auch die Unwuchtwelle 1 gleichzeitig oder ausschließlich zu
verdrehen, um die gewünschte Phasenlage zu erzeugen.
Für die Erfindung ist es wesentlich, daß die genannten Phasenlagen eingestellt
werden können. Die dazu erforderlichen Einrichtungen sind prinzipiell bekannt,
werden jedoch bisher nicht in der erfindungsgemäßen Weise eingesetzt.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungserregern besteht
die Phaseneinstelleinrichtung üblicherweise aus einer einzelnen Einheit, die
die gewünschte Verstellung der Phasenlage ermöglicht. In Anbetracht des großen
Spektrums an Phasenlagen, das durch die Erfindung eröffnet wird, kann
es zweckmäßig sein, mehrere Einrichtungen im Schwingungserreger vorzusehen,
die jeweils geeignet sind, die Phasenlage über einen bestimmten Bereich
zu verändern, so daß durch Addition sämtlicher Veränderungen alle gewünschten
Phasenlagen einstellbar sind.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei Nichtbetätigen der Phaseneinstelleinrichtung
die Phasenlage über die gesamte Drehung der Unwuchtwellen konstant
bleibt. Daher zeigen die Fig. 1a), 1b) und 1c) drei unterschiedliche Phasenlagen,
während die Fig. 2 in den Darstellungen a) bis e) lediglich eine Phasenlage,
aber in unterschiedlichen Drehstellungen zeigt.
Durch die Erfindung ist es möglich, daß die Unwuchten im Reversierpunkt lediglich
einen resultierenden horizontalen Kraftvektor erzeugen, der bei zunehmender
Laufgeschwindigkeit abnimmt und beim Verändern der Phasenlage
und dadurch Verschwenken des Kraftvektors, beispielsweise auf einen Wert
von 45° nach vorne oder hinten den Wert 1/√2 · C für die horizontale (VH) und
vertikale (VV) Komponente erreicht, wobei C dem maximal erreichbaren Kraftwert
entspricht.
Claims (6)
- Vibrationsplatte zur Bodenverdichtung, mit einem Schwingungserreger. der parallel zueinander stehende, gegenläufig mit gleicher Drehzahl antreibbare Unwuchtwellen (1, 2) aufweist, die jeweils wenigstens ein Fliehgewicht (3. 4) tragen, wobei die Phasenlage der Fliehgewichte durch eine Phaseneinstelleinrichtung derart einstellbar ist, daß sich die Vertikalkomponenten der durch die Fliehgewichte erzeugten Fliehkräfte (5, 6) in jeder Drehstellung aufheben, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dieser Phasenlage die Horizontalkomponenten der Fliehkräfte (5, 6) gleichgerichtet addieren.
- Vibrationsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewirken einer Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts in eine erste Richtung die in Anspruch 1 definierte Phasenlage um einen positiven Winkel verstellbar ist.
- Vibrationsplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewirken einer Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung die in Anspruch 1 definierte Phasenlage um einen negativen Winkel verstellbar ist.
- Vibrationsplatte nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Wechsel zwischen den in den Ansprüchen 2 und 3 definierten Phasenlagen die in Anspruch 1 definierte Phasenlage übergangsweise einnehmbar ist.
- Vibrationsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage durch die Phaseneinstelleinrichtung derart einstellbar ist, daß sich die Horizontalkomponenten der Fliehkräfte (5, 6) aufheben und sich die Vertikalkomponenten gleichgerichtet addieren.
- Vibrationsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phaseneinstelleinrichtung wenigstens eine Einrichtung zum Verdrehen von jeweils einem der Fliegewichte (3) relativ zu einem zugehörigen anderen Fliehgewicht (4) in Überlagerung zu der gegenläufigen Drehung der Unwuchtwellen (1, 2) aufweist.
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