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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdichten von Straßenbaustoffen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der
DE 26 00 108 A1 bekannt. dem Straßenfertiger
ist danach eine Glättbohle
befestigt, der ein Stampfer zur Vorverdichtung des Einbaumaterials
vorgeordnet ist. Beim Beginn eines Einbauvorganges kommt es nun vor,
dass das bituminöse,
in warmem Zustand befindliche Mischgut an der kalten Stampferleiste
kleben bleibt. Das an der Stampferleiste klebende Mischgut hinterlässt jedoch
Rillen in dem Belag, die von der nachfolgenden Glättbohle
nicht mehr beseitigt werden können
und daher auf der Oberfläche
der Fahrbahndecke verbleiben. Zur Vermeidung dieser Rillen beim
Beginn eines Einbauvorganges ist es bekannt, die Stampferleiste
zu beheizen. Die Verwendung eines Gasbrenners wurde dabei ersetzt
durch eine elektrische Heizung, die in ein offenes oder geschlossenes Hohlprofil,
das die Stampferleiste bildet, eingesetzt ist. Die elektrische Heizung
befindet sich dann im Inneren der Stampferleiste.
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Aus
der
EP 0 641 887 B1 ist
ein Deckenfertiger und Werkzeug als Stampferleiste für eine Einbaubohle
bekannt. Die Stampferleiste bildet zwischen einem Trägerteil
und einem Verschleißteil
einen Kanal, in dem ein Heizelement, insbesondere ein Heizstab, vorgesehen
ist. Das Heizelement ist ein elektrischer Flachrohrheizkörper, der
durch eine Beilage nach oben abgeschirmt ist. Die Beilage stellt
dabei sicher, dass das Heizelement festgeklemmt ist, so dass sich eine
möglichst
große
Kontaktfläche
für die
Wärmeleitung
ergibt. Nachteilig hierbei ist, dass das Heizelement häufig bricht.
Der Austausch eines defekten Heizelementes führt zu unerwünschten
Stillstandszeiten des Straßenfertigers.
Der Wartungsaufwand ist zudem erhöht.
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Aus
der
EP 1 757 734 A1 sind
ein Straßenfertiger
und ein elektrischer Heizkörper
für einen
solchen Straßenfertiger
bekannt. Der Straßenfertiger
ist mit einer Einbaubohle versehen, die wenigstens ein Einbaugut
beaufschlagendes beheiztes Arbeitselement wie eine Leiste und/oder
ein Glättblech
aufweist. Die elektrische Heizvorrichtung umfasst einen stab-, flachrohr-
oder patronenförmigen
Heizkörper, der
in oder an dem Arbeitselement installiert ist und über eine
Anschlussleitung versorgt wird. Die elektrische Verbindung ist dabei
lösbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Verdichten von
Straßenbaustoffen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, deren Wartungsaufwand
durch defekte Heizelemente reduziert ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Hierdurch
wird eine Stampferleiste mit einem elektrischen Heizelement geschaffen,
dessen Befestigung mittels Klemmung durch elastische Verformung
erfolgt. Ein statisch wirkender Energiespeicher wird unter Ausnutzung
der elastischen Formänderung
angewendet. Die beispielsweise von menschlicher Muskelkraft herrührende Energie
beim Einsetzen des Heizelementes in die Ausnehmung der Stampferleiste
wird so in geeigneter Weise gespeichert. Das Energiespeicherelement
wirkt dabei erfindungsgemäß in Richtung
der schlagenden Auf- und Abwärtsbewegung
zum Lagern des Heizelementes. Das Heizelement wird so innerhalb
der Stampferleiste auf der Länge
gestützt
und befestigt. In einem schlagenden Stampfer muss das Heizelement
aus rein mechanischen Gründen
gegen Schwingungen gesichert werden. Das Heizelement ist deshalb
vor Vibration geschützt.
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Befestigungen
durch Schrauben sind nicht notwendig, da die Federwirkung auch im
heizenden Zustand des Heizelementes erhalten bleibt.
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Besondere
Vorteile der erfindungsgemäßen Selbstklemmung
liegen in einem einfachen, schnellen Wechsel des Heizelementes.
Wärmespannungen über der
Länge des
Heizelementes werden vermieden und damit die Bruchgefahr des Heizelementes deutlich
verringert. Weiterhin sind weniger Befestigungselemente erforderlich,
d. h. weniger Fertigungs- und Montageaufwand besteht.
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Vorzugsweise
ist das Heizelement als Heizstab in gewellter Form bzw. zickzackartiger
Form ausgeführt.
Zur Befestigung wird die federnde Eigenschaft des Heizstabes ausgenutzt.
Dieser kann sich durch belastete Wellung in dem Stampfer selbstständig klemmen.
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Alternativ
ist die Verformung eines im unbelasteten Zustand geraden Heizstabes
durch geeignete Widerlage, wie beispielsweise eine gewellte Beilage,
möglich,
um die nötige
Klemmkraft aufzubringen.
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Das
Heizelement kann dabei als Flachrohrheizkörper oder Rundrohrheizkörper ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß wurde überraschend
festgestellt, dass der Rundrohrheizkörper das Heizvermögen des
Flachrohrheizkörpers
einhält.
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Die
Verwendung eines Rundrohrheizkörpers ist
bei gleicher Heizleistung kostengünstiger als die Verwendung
von Flachrohrheizkörpern.
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Innerhalb
von Rundrohrheizkörpern
wird üblicherweise
nur eine Heizwendel verlegt. Vorzugsweise wird der Heizstab am Ende
umgelegt und zurückgeführt. Dies
ermöglicht
die Verwendung nur einer Anschlusshülse. Durch diese Gestaltung
des runden Heizkörpers
ist es möglich,
die Ausnehmung sehr klein zu halten. Der Rundrohrheizstab hat somit
die gleichen geometrischen Vorteile wie ein Flachrohrheizstab.
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Vorzugsweise
ist die Stampferleiste eine horizontal geteilte Konstruktion, die
eine Trag- und eine Schlagleiste aufweist. Vorzugsweise innerhalb
der Tragleiste ist eine Nut vorgesehen, in der sich das Heizelement
befindet. Nach Verschleißen
der Schlagleiste kann so die Tragleiste an der Maschine verbleiben
und weiter verwendet werden. Die Nut befindet sich somit nicht im
verschleißenden
Teil. Durch diese Wahl können
die Schlagleisten kostengünstig gehalten
werden. Die Schlagleisten können
dabei mehrteilig ausgebildet und mittels eines Deckblechs überbrückt sein.
Die Anschlussflächen
werden hierdurch abgedichtet.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung
und den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen
dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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1a zeigt
eine schematische Seitenansicht eines Deckenfertigers,
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1b zeigt
schematisch eine Schnittdarstellung einer Glättbohle,
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2 zeigt
schematisch im Schnitt eine Stampferleiste gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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3 zeigt
schematisch im Schnitt eine Stampferleiste gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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4 zeigt
schematisch im Schnitt eine Stampferleiste gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
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5 zeigt
schematisch einen Schnitt A-A gemäß 4,
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6 zeigt
schematisch einen Schnitt gemäß 4 beim
Einsetzen des Heizelementes,
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7 zeigt
schematisch im Schnitt eine Stampferleiste gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
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8 zeigt
schematisch einen Schnitt C-C gemäß 7,
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9 zeigt
schematisch im Schnitt eine Stampferleiste gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
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10 zeigt
schematisch einen Schnitt D-D gemäß 9,
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11 zeigt
schematisch im Schnitt eine Stampferleiste gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
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12 zeigt
schematisch einen Schnitt E-E gemäß 11,
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13 zeigt
schematisch im Schnitt eine Stampferleiste gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel,
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14 zeigt
schematisch einen Schnitt F-F gemäß 13,
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15 zeigt
schematisch im Schnitt eine Stampferleiste gemäß einem achten Ausführungsbeispiel,
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16 zeigt
schematisch einen Schnitt G-G gemäß 15,
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17 zeigt
schematisch im Schnitt eine Stampferleiste gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel,
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18 zeigt
schematisch einen Schnitt H-H gemäß 17.
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Der
Straßenfertiger 1 gemäß 1a umfasst
ein Fahrwerk 2, ein Antriebsaggregat 3, einen
in Fahrtrichtung vorne liegenden Gutbunker 4 und eine hintenliegende
Verteilerschnecke 5. Mit seitlichen Auslegern 6 wird
eine Glättbohle 7 geschleppt,
die aus dem Gutbunker 4 nach hinten transportiertes, von
der Verteilerschnecke 5 verteiltes Einbaugut einbaut. Die
Glättbohle 7 ist
vorzugsweise eine Vibrationsbohle, die glättet und verdichtet. An der
in Fahrtrichtung F vorne liegenden Seite der Einbaubohle 7 ist
mindestens ein Stampfer 8 angeordnet, wie in 1b dargestellt
ist. Nach 1b sind zwei Stampfer 8 hintereinander
angeordnet. Es handelt sich demnach um eine Doppelstampfer-Bohle.
Ein Stampfer 8 kann ferner auch der Glättbohle 7 nachgeordnet
sein. Die Glättbohle 7 kann
mit fester Arbeitsbreite oder für
größere Arbeitsbreiten
als Auszieh-Bohle seitlich verlängerbar
sein. Der in Fahrtrichtung F vor der Glättbohle 7 angeordnete
Stampfer 8 arbeitet als Vorverdichtungselement.
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Die 1a und 1b zeigen
somit eine Vorrichtung zum Verdichten von Straßenbaustoffen mit einer an
einem Straßenfertiger 1 befestigten,
quer zur Arbeitsrichtung des Fertigers 1 verlaufenden Glättbohle 7 und
einem derselben vorgeordneten Stampfer 8. Der nachfolgend
beschriebene Stampfer 8 kann vorzugsweise zusätzlich oder
alternativ der Glättbohle 7 nachgeordnet
sein.
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Der
Stampfer 8 weist eine für
eine schlagende Auf- und Abwärtsbewegung
antreibbare Stampferleiste 9 auf. Für den Antrieb der Stampferleiste 9 ist
ein Antrieb 10 vorgesehen.
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Wie 2 zeigt,
ist das Innere der Stampferleiste 9 mit einer elektrischen
Heizung in Form eines stabförmigen,
in einer Ausnehmung 11 der Stampferleiste 9 klemmbaren
Heizelementes 12 ausgerüstet. Die
Ausnehmung 11 bildet einen umschlossenen Raum für das Heizelement 12.
Zum Klemmen des Heizelementes 12 ist ein das Heizelement 12 in
Richtung der schlagenden Auf- und Abwärtsbewegung S lagernder Federspeicher
vorgesehen. Der Federspeicher bewirkt eine Klemmung durch elastische Verformung.
Der Federspeicher klemmt das Heizelement 12 längs der
Ausnehmung 11 derart, dass das Heizelement 12 stabilisiert
bzw. spielfrei in der Ausnehmung 11 liegt. Die Wärmeausdehnung
des Heizelementes 12 in Richtung eines freien Endes 13 ist gegeben.
Das erfindungsgemäße Klemmen
des Heizelementes 12 durch Verspannen ohne Anlenkung vermeidet
Brüche
des Heizelementes 12. Die Ausnehmung 11 kann einen
runden oder kantigen Querschnitt aufweisen, sie kann von einer Kernbohrung gebildet
werden oder sie kann als verschlossene Nut ausgebildet sein.
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Wie 3 zeigt,
ist ein Austausch des Heizelementes 12 außerdem merklich
einfacher, wenn dieses nur an der Stirnseite des Stampfers 8 über einen
Anschlussblock 14 befestigt ist. Das Lösen von Klemmschrauben, die
vorher von Einbaumaterialien befreit werden müssen, entfällt. Der Stillstand der Maschine
zum Austausch des Heizelementes 12 ist dadurch deutlich
verkürzt.
Das Heizelement 12 ist über
den Anschlussblock 14 elektrisch angeschlossen an eine
Stromquelle, wofür
ein Anschlusskabel 19 vorgesehen ist. Der Anschlussblock 14 ist
an der Stampferleiste 9 befestigt.
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Das
Heizelement 12 ist vorzugsweise als gewellter, geknickter
oder zickzackförmiger
Heizstab ausgebildet, dessen elastische Formänderung den Federspeicher bildet.
Das Heizelement 12 sitzt elastisch vorgespannt in der Ausnehmung 11 der
Stampferleiste 9. Die Ausnehmung 11, die sich
längs der Stampferleiste 9 erstreckt,
besitzt somit Abmessungen, insbesondere in der Höhe und in der Breite, die die
elastische Verformung des Heizelementes 12 und damit die
Vorspannung bestimmt (vgl. 6). Die elastische
Formänderung
des Heizelementes 12 wird ausgenutzt, wozu die Stärke der
Wellung oder der Zickzackform des Heizstabes in Bezug auf die Ausnehmung 11 gewählt wird. 6 zeigt
beispielsweise die von der menschlichen Muskelkraft herrührende Energie
(beim Einsetzen des Heizelementes 12) zum Aufbau des statisch
wirkenden Federspeichers unter Ausnutzung der elastischen Formänderung.
Das eigenständige
Klemmen von Heizstäben
als Heizelemente 12 ist unabhängig von der Rohrform. Das
Heizelement 12 kann von einem Flachrohrheizkörper, einem
Rundrohrheizkörper
oder Patronenheizstab gebildet werden.
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Gemäß 2 ist
das Heizelement 12 als Flachrohrheizkörper ausgebildet. Gemäß 3 ist das
Heizelement 12 als Rundrohrheizkörper ausgebildet. Die Anzahl
Wellen der Knickstellen 15, 16, 17, 18 kann
variieren. Mindestens eine Knickstelle ist jedoch erforderlich.
Die Achse der Knickung kann variieren. Gemäß 2 und 3 befinden
sich die Knickstellen in einer Ebene. Dies ist aber nicht zwingend
erforderlich, wie nachfolgend zu den 7 bis 18 noch
ausgeführt
wird.
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Neben
der Treppenform der Knickstellen ist auch eine spiralförmige Formung
wählbar.
Jegliche Abweichung von der geraden Form ermöglicht ein Klemmen in der Ausnehmung 11,
solange die räumliche
Ausdehnung des Heizelementes 12 vor dem Einsetzen in die
Ausnehmung 11 größer ist
als der zur Verfügung
stehende Raum der Ausnehmung 11 nach dem Einsetzen, d.
h. die Ausbildung eines Federspeichers. 6 zeigt
das Einsetzen eines Heizelementes 12 in die Ausnehmung 11 der
Stampferleiste 9.
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Andererseits
kann auch die Ausnehmung 11 räumlich gekrümmt sein. Hierbei wird ein
ursprünglich
gerader Heizstab als Heizelement 12 durch die Montage in
eine gekrümmte
Form gebracht mit dem Ergebnis einer eigenständigen Klemmung. Auch kann
die Krümmung
des Heizstabes um eine Achse mit einer in einer anderen Achse gekrümmten Ausnehmung
kombiniert werden. Die federnde Klemmwirkung kann schließlich auch
von dem eigentlichen Heizelement 12 getrennt sein. Dabei
wird eine zusätzliche,
nicht beheizte Beilage in Wellen- oder Knickform genutzt, um das
Heizelement 12 zu klemmen, wie in 15, 16 dargestellt
ist.
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Wie 3 zeigt,
ist das Heizelement 12 vorzugsweise als Rundrohrheizstab
ausgebildet. Dieser Rundrohrheizstab weist nur eine Heizwendel 20 auf, deren
freies Ende 13 umgelegt und zurückgeführt ist. Anfang 21 und
Ende 22 der einen Heizwendel 20 sind an den einen
Anschlussblock 14 angeschlossen und befestigt. Durch die
Verwendung eines Rundrohrheizstabes mit umgelegter Heizwendel 20 ist
die Ausnehmung 11 klein ausbildbar. Die dadurch verminderte
Konvektion liefert ein großes
Einsparpotential an Verlustwärme
zugunsten von Wärmeleitung und
Wärmestrahlung.
Die Heizwendel 20 überträgt Wärme auf
die Stampferleiste 9, wobei der Kontakt zur Stampferleiste 9 nicht
mehr vorrangig ist wie bei Flachrohrheizkörpern. Die umgelegte Heizwendel 20 bildet
ein Heizpaket mit zwei über-
oder nebeneinander angeordneten Stäben der Heizwendel 20 eines Rundrohrheizkörpers, die
in einem gemeinsamen Anschlussblock 14 mit einer elektrischen
Zuleitung 19 verbunden sind.
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Die
gemäß 3 vorgesehenen
vier Knickstellen 15, 16, 17, 18 sind
so gewählt,
dass das Heizelement 12 genug Federspannung aufbaut, um
sich während
des Betriebs des Stampfers 8 ausreichend in der Stampferleiste 9 festzuklemmen.
Das Heizelement 12 hat vorzugsweise eine gute Biegeeigenschaft,
damit dieses eine eigene elastische Verformung zulässt.
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Gemäß 3 umfasst
die Stampferleiste 9 vorzugsweise eine Tragleiste 23 und
eine Schlagleiste 24. Die Stampferleiste 9 ist
damit horizontal geteilt. Zur Ausbildung der Ausnehmung 11 in
einem umschlossenen Raum der Stampferleiste 9 ist vorzugsweise
in der Tragleiste 23 eine Nut 25, in der sich
das Heizelement 12 befindet. Die Nut 25 ist über eine Kopffläche 26 der
Schlagleiste 24 geschlossen zur Ausbildung der Ausnehmung 11.
Nach einem Verschleißen
der Schlagleiste 24 kann die Tragleiste 23 am
Fertiger 1 verbleiben und weiter verwendet werden. Die
Nut 25 kann somit in einem nicht verschleißenden Teil
angebracht werden.
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Die
Schlagleiste 24 kann aus mehreren Schlagleistensegmenten
bestehen. Die Schlagleiste 24 kann beispielsweise mindestens
zwei hintereinander angeordnete Schlagleistensegmente aufweisen. Die
Schlagleistensegmente können
durch ein Deckblech überbrückt sein.
Das Deckblech kann dann die Kopffläche 26 zur Begrenzung
der Ausnehmung 11 bilden.
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Die
Schlagleiste 24 ist ferner vorzugsweise als dünnwandiges
Profil ausgebildet. Die Tragleiste 23 ist als Tragkörper an
die Einsatzbedingungen anpassbar. Die Befestigung des Stampfers 8 an
dem Antrieb 10 erfolgt beispielsweise über Arme 28, 29 an der
Stampferleiste 9.
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Die
nachfolgenden Ausführungsbeispiele
in den Schemazeichungen der 4 bis 18 zeigen das
elektrische Heizelement 12 in der Ausnehmung 11 der
Stampferleiste 9. Die jeweilige Befestigung durch Klemmung
muss einerseits sicherstellen, dass das Heizelement 12 bezüglich der
auftretenden Schwingungen ausreichend fixiert ist, andererseits muss
die aus der Wärmeausdehnung
des Heizelementes 12 resultierende Relativbewegung zwischen dem
Heizelement 12 und der Ausnehmung 11 möglich sein.
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4 und 5 zeigen
die Stampferleiste 9 gemäß 3 mit zwei übereinander
angeordneten Stäben
der Heizwendel 20 eines Rundrohrheizkörpers. Die Ausnehmung 11 wird
stirnseitig der Stampferleiste 9 durch den Anschlussblock 14 verschlossen.
Wie 6 zeigt, ist vor dem Einbau das Heizelement 12 stärker geknickt
als im montierten Zustand. Während
der Montage, beispielsweise durch Anwendung menschlicher Muskelkraft,
wird das Heizelement 12 seitlich in die Nut 25 zwischen
Tragleiste 23 und Schlagleiste 24 geschoben. Währenddessen verformt
sich das Heizelement 12 elastisch und gegebenenfalls anteilig
plastisch soweit in eine vorgespannte Form, dass es die Nut 25 ausfüllt. Der
Anteil der elastischen Verformung bewirkt die Klemmung. Die Länge der
Ausnehmung 11 ist derart bemessen, dass sich das Heizelement 12 zum
freien Ende durch gleitende Bewegung ausdehnen kann. Wie 5 zeigt,
ist das Heizelement 12 im geschlossenen System der Ausnehmung 11 vollkommen
von der Stampferleiste umhüllt.
Kein direkter Kontakt zwischen Heizelement 12 als Rundrohrheizkörper und
Schlagleiste 24 ist erforderlich. Die Oberflächentemperatur
des Rundrohrheizkörpers
erhöht
sich im Vergleich zu einem Flachrohrheizkörper mit Kontakt. Der Rundrohrheizkörper ist
für diese
höhere
Temperatur geeignet. Der Anteil des Wärmestroms aus der verringerten Kontaktwärmeübertragung
des Rundrohrheizkörpers verteilt
sich folglich insbesondere auf die Wärmestrahlung und die Konvektion
als Wärmeübertragungsarten.
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7 und 8 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
für ein
Heizelement 12 mit einem Rundrohrheizkörper, das sich von 4 dadurch
unterscheidet, dass die Wellung bzw. Knickung kürzer ausgebildet ist.
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9 und 10 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
für ein
Heizelement 12 mit einem Rundrohrheizkörper, der quer zur Schlagrichtung
geklemmt ist, in dem die Heizwendel 20 horizontal gewellt
oder geknickt ist. Eine Knickstelle 18 ist dargestellt.
Die Heizwendel 20 liegt nach Art einer Schlange auf der Kopffläche 26 der
Schlagleiste 24.
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11 und 12 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
mit zwei nebeneinander angeordneten Stäben der Heizwendel 20.
Der Federspeicher lagert auch hier das Heizelement 12 in
Schlagrichtung S.
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13 und 14 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
für ein
Heizelement 12 mit einem Rundrohrheizkörper, der quer zur Schlagrichtung
geklemmt ist, vergleichbar 9 und 10.
Die beiden Stäbe
der Heizwendel 20 liegen hier übereinander und nicht nebeneinander.
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Gemäß 15 und 16 ist
als Federspeicher eine gewellte oder geknickte Beilage 27 vorgesehen,
deren elastische Formänderung
den Federspeicher bildet. Die federnde Klemmwirkung ist hier von
dem eigentlichen Heizelement 12 getrennt. Die Beilage 27 ist
ein zusätzliches,
vorzugsweise nicht beheiztes Element in Wellen- oder Knickform, das das Heizelement 12 klemmt.
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Gemäß 17 und 18 ist
anstelle einer Treppenform eine spiralförmige Formung der Heizwendel 20 vorgesehen.