DE20103665U1

DE20103665U1 - Tamper with ventilation device

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Publication number: DE20103665U1
Application number: DE20103665U
Authority: DE
Original assignee: Wacker Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Wacker Construction Equipment AG
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2011-03-03
Also published as: WO2002070824A1; EP1364090A1; WO2002070824A8

Description

MÜLLER & HOFFMANN - PATENTANWÄLTEMÜLLER & HOFFMANN - PATENT ATTORNEYS

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Anmelderzeichen: WW AZ 0000073 02.03.2001Applicant reference: WW AZ 0000073 02.03.2001

Wacker-Werke GmbH & Co. KGWacker-Werke GmbH & Co. KG

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Stampfer mit Be- und EntlüftungseinrichtungTamper with ventilation system

MÜLLER & HOFFMANN Wacker-Werke GmbH & Co. KGMÜLLER & HOFFMANN Wacker-Werke GmbH & Co. KG

Akte: 53.028File: 53.028

-2 02.03.2001 -2 02.03.2001

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsgerät, insbesondere einen Stampfer zur Bodenverdichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.The invention relates to a working device, in particular a rammer for soil compaction, according to the preamble of claim 1.

Üblicherweise sind derartige Stampfer so aufgebaut, daß eine einen Motor und einen Kurbeltrieb aufnehmende Obermasse über einen Federsatz mit einer im wesentlichen eine Stampfplatte bildenden Arbeitsmasse verbunden ist. Der Kurbeltrieb formt die vom Motor erzeugte Drehbewegung in eine oszillierende Linearbewegung um, wozu ein Führungskolben in einem Führungsrohr längsbeweglich geführt ist. Das sich zwischen dem Motorausgang und der Stampfplatte befindende System zur Erzeugung der Stampfbewegung wird nachfolgend als Stampfsystem bezeichnet. Bei modernen Stampfern ist das Stampfsystem mit einer Ölschmierung versehen. Um einen Ölaustritt aus dem Stampfsystem, aber auch ein Eindringen von Schmutz in das Stampfsystem zu verhindern, wird bei bekannten Stampfern das Stampfsystem von der Umhüllung umschlossen, die z.B. aus einer Kombination von starren Gehäuseteilen und einem Faltenbalg bestehen kann. Bisher wird die Umhüllung derart ausgeführt, daß sie eine völlige Abdichtung des Stampfsystems bewirkt, was zur Folge hat, daß ein Druckausgleich zwischen dem abgedichteten Inneren und der Atmosphäre nicht möglich ist.Such rammers are usually constructed in such a way that an upper mass, which accommodates a motor and a crank mechanism, is connected via a set of springs to a working mass, which essentially forms a rammer plate. The crank mechanism converts the rotary motion generated by the motor into an oscillating linear motion, for which purpose a guide piston is guided longitudinally in a guide tube. The system located between the motor outlet and the rammer plate for generating the rammer motion is referred to below as the rammer system. In modern rammers, the rammer system is provided with oil lubrication. In order to prevent oil from escaping from the rammer system, but also to prevent dirt from entering the rammer system, in known rammers the rammer system is enclosed in the casing, which can consist, for example, of a combination of rigid housing parts and a bellows. Up to now, the casing has been designed in such a way that it completely seals off the rammer system, which means that pressure equalization between the sealed interior and the atmosphere is not possible.

Der fehlende Druckausgleich wirkt sich nachteilig aus. Das Stampfsystem wird üblicherweise derart montiert, daß die Kurbel die obere Totpunktstellung einnimmt, d. h., daß das Gerät seine minimale Bauhöhe einnimmt, in der die Obermasse der Arbeitsmasse maximal genähert ist, bzw. die Obermasse relativ zur Arbeitsmasse ihre tiefste Stellung einnimmt. Durch Drehen des Kurbeltriebs streckt sich der Stampfer, d.h. die Obermasse wird relativ zur Arbeitsmasse angehoben, bis schließlich in der unteren Totpunktstellung des Kurbeltriebs der Stampfer seine maximale Bauhöhe erreicht hat. Beispielsweise beträgt der Stampferhub zwischen beiden Totpunktstellungen 60 mm. Um diese Relativbewegung zwischen Obermasse und Arbeitsmasse aufnehmen zu können, ist der erwähnte Faltenbalg vorgesehen. Während der Bewegung zwischen der oberen und der unteren Totpunktstellung des Kurbeltriebs nimmt das von der Umhüllung umschlossene Volumen (Hüllvolumen) zu, und folglich entsteht im umschlossenen Bereich ein Unterdruck.The lack of pressure equalization has a detrimental effect. The tamping system is usually mounted in such a way that the crank is in the top dead center position, i.e. the device is at its minimum height, in which the upper mass is as close as possible to the working mass, or the upper mass is at its lowest position relative to the working mass. By turning the crank mechanism, the tamper stretches, i.e. the upper mass is raised relative to the working mass, until the tamper has finally reached its maximum height in the bottom dead center position of the crank mechanism. For example, the tamper stroke between the two dead center positions is 60 mm. The bellows mentioned above are provided in order to be able to absorb this relative movement between the upper mass and the working mass. During the movement between the top and bottom dead center positions of the crank mechanism, the volume enclosed by the casing (envelope volume) increases, and consequently a negative pressure is created in the enclosed area.

MÜLLER & HOFFMANNMÜLLER & HOFFMANN

Wacker-Werke GmbH & Co. KG Akte: 53.028 02.03.2001Wacker-Werke GmbH & Co. KG File: 53.028 02.03.2001

Dieser Unterdruck erschwert nicht nur das Anlaufen des Geräts beim Start, was zum Absterben des Motors und beispielsweise zu erhöhtem Kupplungsverschleiß führen kann. Auch die Dichtungen und der Faltenbalg werden durch den auftretenden Unterdruck belastet.
5This negative pressure not only makes it difficult for the device to start, which can lead to the engine stalling and, for example, increased clutch wear. The seals and bellows are also stressed by the negative pressure that occurs.
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Die Temperatur des Arbeitsgeräts erfährt durch verschiedene Ursachen, die sich ohne großen Aufwand nur unwesentlich beeinflußen lassen, eine starke Erwärmung, nämlich durch Sonneneinstrahlung, Reibungswärme an der Stampfer-Längsführung, innere Reibung der Federn des Stampfsystems, Reibung der Lager und Wellendichtungen, sowie Strahlungswärme von der Motoranflanschung und Aufheizung durch die auf das Kurbelgehäuse blasende, angewärmte Motorkühlluft. Diese starke Erwärmung wird noch zusätzlich verstärkt durch die Verlustwärme der aus dem ständig wechselnden Hubvolumen resultierenden Verdichtungsarbeit. Dabei wirken sich auch Druckunterschiede aus, die sich im geschlossenen System ergeben, wenn eine größere Höhendifferenz zwischen dem Ort, an dem der Stampfer montiert worden ist, und seinem Einsatzort besteht.The temperature of the working device rises significantly for various reasons that can only be influenced insignificantly without great effort, namely solar radiation, frictional heat on the rammer's longitudinal guide, internal friction of the springs of the rammer system, friction of the bearings and shaft seals, as well as radiant heat from the engine flange and heating by the warmed engine cooling air blowing onto the crankcase. This strong heating is further increased by the heat loss from the compression work resulting from the constantly changing displacement. Pressure differences that arise in the closed system also have an effect if there is a large difference in height between the place where the rammer is mounted and its place of use.

Die Stauwärme und der sich ergebende Druckaufbau sind oft der Grund dafür, daß der Stampfer - insbesondere bei vorverdichteten Böden - unruhig und sprunghaft läuft.The accumulated heat and the resulting pressure build-up are often the reason why the rammer runs unsteadily and erratically - especially in pre-compacted soils.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Verdichtungsarbeit und den daraus resultierenden Anteil der Geräteerwärmung zu vermeiden.The invention is therefore based on the object of avoiding the compression work and the resulting proportion of device heating.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 darin, daß die das Stampfsystem umschließende Umhüllung mit einer kleinen Druckausgleichsöffnung versehen ist, deren Querschnitt gerade ausreichend ist, einen Druckausgleich zwischen dem Inneren der Umhüllung, also dem Hüllvolumen, und der Umgebung zu ermöglichen, wobei vorzugsweise die Druckausgleichsöffnung eine Bohrung mit einem Durchmesser von 0,25 - 0,5 mm ist.The solution to this problem according to the invention consists in the characterizing feature of claim 1 in that the casing enclosing the tamping system is provided with a small pressure equalization opening, the cross section of which is just sufficient to enable pressure equalization between the interior of the casing, i.e. the casing volume, and the environment, wherein the pressure equalization opening is preferably a bore with a diameter of 0.25 - 0.5 mm.

Durch eine derart kleine Öffnung kann der Druck im Stampfsystem neutralisiert werden, so daß keine Arbeit zur Überwindung einer Druckdifferenz und folglich auch keine daraus resultierende Erwärmung auftritt, während andererseits die Schutzfunktion der Umhüllung weitgehend erhalten bleibt. Weil ein vom Umgebungsdruck abweichender Über- oder Unterdruck das Federsystem nicht mehrThrough such a small opening, the pressure in the ramming system can be neutralized so that no work is required to overcome a pressure difference and consequently no resulting heating occurs, while on the other hand the protective function of the casing is largely retained. Because an overpressure or underpressure deviating from the ambient pressure no longer

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beeinträchtigen kann, erhöht sich die Abgabeleistung. Der einen Teil der Umhüllung bildende Faltenbalg wird durch Über- oder Unterdruck nicht mehr belastet, was seine Lebensdauer verlängert. Auch die Wellendichtung zum Antriebsmotor wird geringer belastet und erwärmt sich weniger, was ebenfalls der Lebensdauer zugute kommt.The bellows, which form part of the casing, are no longer subjected to excess or negative pressure, which extends their service life. The shaft seal for the drive motor is also subjected to less stress and heats up less, which also benefits their service life.

Schließlich entfällt auch die Ursache für die bisher häufig zu beobachtende Erscheinung, daß nach Beendigung der Arbeit und der dabei auftretenden Erwärmung der Stampfer wegen des erhöhten Innendrucks im hermetisch abgeschlossenen Stampfersystem nicht mehr in seine Ausgangslage zurückkehrt, in der er seine geringste Bauhöhe einnimmt.Finally, the cause of the previously frequently observed phenomenon that after completion of the work and the resulting heating of the rammer, due to the increased internal pressure in the hermetically sealed rammer system, no longer returns to its initial position in which it assumes its lowest construction height is also eliminated.

Um zu verhindern, daß über die Druckausgleichsöffnung Verunreinigungen in den von der Umhüllung umschlossenen Innenraum eindringen oder geringste Mengen Öl aus diesem Innenraum austreten können, kann nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung die Bohrung einen abgewinkelten Verlauf aufweisen oder die Druckausgleichsöffnung aus einem labyrinthartigen Kanal bestehen.In order to prevent contaminants from penetrating the interior space enclosed by the casing via the pressure equalization opening or from even the smallest amounts of oil escaping from this interior space, according to an expedient design the bore can have an angled course or the pressure equalization opening can consist of a labyrinth-like channel.

Der Ölaustritt kann vorzugsweise auch dadurch verhindert werden, daß der Druckausgleichsöffnung ein Sintermetallfilter vorgeschaltet ist.The oil leakage can preferably also be prevented by installing a sintered metal filter upstream of the pressure equalization opening.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Druckausgleichsöffnung in einem formstabilen Bereich der Umhüllung angeordnet ist, wodurch sie stets die gleiche Position einnimmt, insbesondere aber vorzugsweise derart, daß die Druckausgleichsöffnung in den auf einen Luftfilter folgenden, zum Verbrennungsmotor führenden Abschnitt einer Verbrennungsluft-Ansaugleitung mündet. Damit wird ein Unterdruck dadurch verhindert, daß Luft von der Reinseite des Filters angesaugt wird, so daß keine Schmutzpartikel in das Stampfsystem eindringen können, während beim Luftaustritt zur Verhinderung eines Überdrucks etwa mitgerissenes Öl von der Ansaugluft aufgenommen, dem Verbrennungsmotor zugeführt und mit dem Benzin-Luft-Gemisch verbrannt wird, so daß die Druckausgleichsöffnung sowohl für das Gerät als auch für die Umwelt absolut unschädlich ist.A further advantageous embodiment consists in that the pressure equalization opening is arranged in a dimensionally stable area of the casing, whereby it always assumes the same position, but in particular preferably in such a way that the pressure equalization opening opens into the section of a combustion air intake line following an air filter and leading to the combustion engine. This prevents a negative pressure by sucking in air from the clean side of the filter, so that no dirt particles can penetrate into the tamping system, while when the air escapes, to prevent excess pressure, any oil entrained is absorbed by the intake air, fed to the combustion engine and burned with the gasoline-air mixture, so that the pressure equalization opening is absolutely harmless both to the device and to the environment.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung läßt sich relativ kostengünstig realisieren, wenn nach einem bevorzugten Merkmal die Druckausgleichsöffnung durch die Düsenbohrung einer handelsüblichen Vergaserdüse gebildet ist, dieThe solution provided according to the invention can be implemented relatively inexpensively if, according to a preferred feature, the pressure compensation opening is formed by the nozzle bore of a commercially available carburetor nozzle, which

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auswechselbar in die Umhüllung eingefügt ist. Dadurch können nicht nur besonders kleine Bohrungen verwendet werden, sondern es können auch bei Bedarf durch Auswechseln der Düse schnell Querschnittsänderungen der Druckausgleichsöffnung vorgenommen werden.is inserted into the casing in an interchangeable manner. This not only allows particularly small holes to be used, but also allows the cross-section of the pressure compensation opening to be changed quickly if necessary by changing the nozzle.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.The invention will be explained in more detail in the following description of an embodiment shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil der Obermasse eines Stampfers zur Bodenverdichtung, mit einem Luftfilter und einem vom Luftfilter zum nicht dargestellten Antriebsmotor führenden Luftansaugkanal; und Fig. 1 is a section through part of the upper mass of a rammer for soil compaction, with an air filter and an air intake duct leading from the air filter to the drive motor (not shown); and

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch eine Verschlußschraube mit einer abgewinkelten Druckausgleichsöffnung und einem Befestigungsgewinde für einen Luftfilter. Fig. 2 shows on an enlarged scale a section through a screw plug with an angled pressure equalization opening and a fastening thread for an air filter.

Die in Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete, nur teilweise dargestellte Obermasse eines durch einen Verbrennungsmotor antreibbaren Stampfers zur Bodenverdichtung zeigt ein Gehäuseteil 12, das Teil der Umhüllung des Stampfsystems ist. Dieses Gehäuseteil 12 ist mit einer ein Auge 14 durchquerenden Gewindebohrung versehen, in die eine Verschlußschraube 16 eingeschraubt ist. Die Verschlußschraube 16 ist zu diesem Zweck mit einem Gewindeende 18 versehen, an das sich ein die Gewindebohrung abdeckender Bund 20 anschließt. Auf der vom Gewindeende 18 abgewandten Seite des Bundes 20 ist ein Sechskant 22 angeformt, der zum Festziehen der Verschlußschraube 16 in der Gewindebohrung dient. An der Stirnseite des Sechskants 22 öffnet sich eine Gewindebohrung 24, die der Befestigung eines Luftfilters 26 mittels eines den Luftfilter 26 zentrisch durchquerenden Befestigungsbolzens 28 dient. Die den Luftfilter 26 durchquerende Ansaugluft für den nicht gezeigten Verbrennungsmotor strömt diesem durch einen am Gehäuseteil 12 ausgebildeten Luftansaugkanal 30 zu.The upper mass of a rammer for soil compaction that can be driven by an internal combustion engine, designated as a whole with 10 in Fig. 1 and only partially shown, shows a housing part 12 that is part of the casing of the rammer system. This housing part 12 is provided with a threaded hole that passes through an eye 14 and into which a locking screw 16 is screwed. For this purpose, the locking screw 16 is provided with a threaded end 18, to which a collar 20 that covers the threaded hole is connected. On the side of the collar 20 facing away from the threaded end 18, a hexagon 22 is formed that serves to tighten the locking screw 16 in the threaded hole. A threaded hole 24 opens up on the front side of the hexagon 22 and is used to attach an air filter 26 by means of a fastening bolt 28 that passes centrally through the air filter 26. The intake air for the combustion engine (not shown) passing through the air filter 26 flows to the engine through an air intake duct 30 formed on the housing part 12.

Wie die Fig. 2 zeigt, enthält die Verschlußschraube 16 eine exzentrische, zu ihrer Gewindeachse 32 parallele Sackbohrung 34, die aus dem Gewindeende 18 austritt und somit mit dem von der Umhüllung umschlossenen Raum (Hüllvolumen) zur Aufnahme des nicht gezeigten Stampfsystems in Verbindung steht, wenn die Verschlußschraube 16 ihre in Fig. 1 gezeigte Stellung einnimmt. Durch eine radial verlaufende, oberhalb des Bundes 20 austretende, als Druck-As shown in Fig. 2, the screw plug 16 contains an eccentric blind hole 34 parallel to its thread axis 32, which exits from the thread end 18 and is thus connected to the space enclosed by the casing (envelope volume) for receiving the ramming system (not shown) when the screw plug 16 assumes its position shown in Fig. 1. A radially extending blind hole 34 exiting above the collar 20 and serving as a pressure

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ausgleichsöffnung dienende feine Bohrung 36 wird eine Verbindung zwischen der Sackbohrung 34 und dem Luftansaugkanal 30 bzw. der Reinseite des Luftfilters 26 hergestellt.A connection is established between the blind bore 34 and the air intake duct 30 or the clean side of the air filter 26 by means of a fine bore 36 serving as a compensation opening.

Das Hüllvolumen umschreibt das Stampfsystem, welches im Betrieb aufgrund des Kurbeltriebs seine Länge und damit seine Volumen ändert.The envelope volume describes the ramming system, which changes its length and thus its volume during operation due to the crank drive.

Es besteht somit ständig eine Verbindung zwischen dem das Stampfsystem enthaltenden Innenraum (Hüllvolumen) der Umhüllung und der den Stampfer umgebenden Atmosphäre, so daß jederzeit ein Druckausgleich stattfinden kann. Soll der Querschnitt der Bohrung 36 verändert werden, kann die Verschlußschraube 16 nach dem Abnehmen des Luftfilters leicht gegen eine andere Verschlußschraube ausgetauscht werden, deren Bohrung 36 einen anderen Querschnitt aufweist.There is therefore a constant connection between the interior space (envelope volume) of the casing containing the tamping system and the atmosphere surrounding the tamper, so that pressure equalization can take place at any time. If the cross-section of the bore 36 is to be changed, the plug screw 16 can easily be replaced with another plug screw whose bore 36 has a different cross-section after removing the air filter.

Die Bohrung 36 kann zudem durch eine Düsenbohrung in einer handelsüblichen Vergaserdüse gebildet werden. Dann muß lediglich die Vergaserdüse ausgetauscht werden, wenn eine Änderung oder Wartung der Bohrung gewünscht ist.The bore 36 can also be formed by a jet bore in a commercially available carburetor jet. In this case, only the carburetor jet needs to be replaced if a change or maintenance of the bore is desired.

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Claims

1. Working device, in particular a rammer for soil compaction, with a working mass which can be driven in a linear reciprocating manner by a drive motor in order to exert a ramming or impact effect, and with a ramming or impact system by which the rotary movement of the drive motor is converted into a reciprocating linear movement and transmitted to the working mass, the ramming or impact system taking up a variable envelope volume which is enclosed by an enclosure ( 12 ), characterized in that the enclosure ( 12 ) is provided with a small pressure equalization opening ( 36 ) whose cross-section is just sufficient to enable pressure equalization between the interior of the enclosure and the environment.

2. Tool according to claim 1, characterized in that the pressure equalization opening ( 36 ) is a bore with a diameter of 0.25-0.5 mm.

3. Tool according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pressure equalization opening ( 34 , 36 ) has a bore with an angled course.

4. Tool according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pressure equalization opening has a labyrinth-like channel.

5. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that a sintered metal filter is connected upstream of the pressure equalization opening ( 36 ).

6. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure equalization opening is arranged in a dimensionally stable region of the casing ( 12 ).

7. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure equalization opening ( 36 ) is formed by a nozzle bore of a commercially available carburettor nozzle, which is replaceably inserted into the casing ( 12 ).

8. A working device driven by an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure equalization opening ( 36 ) opens into a section of a combustion air intake line ( 30 ) following an air filter ( 26 ) and leading to the internal combustion engine.