DE29505383U1

DE29505383U1 - Device for compacting long, narrow trenches

Info

Publication number: DE29505383U1
Application number: DE29505383U
Authority: DE
Original assignee: LANCIER MASCH PETER
Current assignee: LANCIER MASCH PETER
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2005-04-01

Description

(LAG18_TX)(LAG18_TX)

Vorrichtung zur Verdichtung langer, schmaler GräbenDevice for compacting long, narrow trenches

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdichtung langer, schmaler Gräben mit
- einem Radkörper mit einer Laufoberfläche,The invention relates to a device for compacting long, narrow trenches with
- a wheel body with a running surface,

- einer Halterungseinrichtung, die den Radkörper hält und die an ein Trägerfahrzeug anbringbar ist und- a mounting device which holds the wheel body and which can be attached to a carrier vehicle and

- einer Vibrationseinrichtung.- a vibration device.

In dicht besiedelten Gebieten und in harten Böden werden Rohre, Kabel und dergleichen in sehr schmalen Gräben verlegt. Um spätere Set&zgr;erseheinungen, z. B. durch Absenken eines Teiles des Gehweges zu vermeiden, müssen die Gräben sorgfältig schichtweise verdichtet werden. Für diese Tätigkeit sind Rüttelplatten, Rüttelwalzen oder Walzenzüge im allgemeinen zu breit. Deshalb werden hier Schnellschlagstampfer verwendet, die aber von Hand geführt werden müssen und keine hohe Streckenleistung erbringen .In densely populated areas and in hard soils, pipes, cables and the like are laid in very narrow trenches. In order to avoid later settlement phenomena, e.g. due to the sinking of part of the pavement, the trenches must be carefully compacted in layers. Vibrating plates, vibrating rollers or roller trains are generally too wide for this task. For this reason, high-speed rammers are used here, but these must be operated by hand and do not achieve a high level of performance.

Deshalb werden Verdichtungsräder als Anbauaggregate an Baumaschinen oder als selbstfahrende Variante eingesetzt. Allerdings arbeiten diese Verdichtungsräder mit Vibrationseinrichtungen, die nur relativ geringe Frequenzen bis zu 50 Hz entwickeln können. Da die Eigenfrequenz von Kies oder gar Sand deutlich darüber liegt, wurde nur eine sehr unzureichende Verdichtungswirkung erreicht.That is why compaction wheels are used as attachments to construction machines or as a self-propelled variant. However, these compaction wheels work with vibration devices that can only develop relatively low frequencies up to 50 Hz. Since the natural frequency of gravel or even sand is significantly higher, only a very inadequate compaction effect was achieved.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verdichtung langer, schmaler Gräben der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, daß eine höhere Verdichtungswirkung durch eine hochfrequente Anregung des zu verdichtenden Materials eintritt.The invention is therefore based on the object of further developing a device for compacting long, narrow trenches of the type mentioned at the beginning in such a way that a higher compaction effect occurs through high-frequency excitation of the material to be compacted.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,According to the invention, the object is achieved by

- daß auf der Halterungsexnrichtung im wesentlichen- that on the mounting device essentially

vertikal über dem Radkörper ein 2-Massen-Vibrationsgetriebe mit in seine Zahnräder integrierte Fliehgewichtselemente als Vibrationseinrichtung angeordnet ist unda 2-mass vibration gear with centrifugal weight elements integrated into its gears is arranged vertically above the wheel body as a vibration device and

- daß die Laufoberfläche des Radkörpers mit Stegen versehen ist, die derart zueinander angeordnet sind, daß sie Kammern ausbilden.- that the running surface of the wheel body is provided with webs which are arranged in such a way that they form chambers.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Integrierung der Fliehgewichtselemente in die Zahnräder und durch die Ausbildung und die Eigenschaften der Zahnräder des 2-Massen-Vibrationsgetriebes die Umdrehungszahl bis auf 5000 U/min erhöht werden kann. Dadurch wird eine Frequenz von etwa 85 Hz erreicht. Durch eine stufenlose Steigerung der Frequenz bis zu diesem Höchstwert ist es möglich, diese der Eigenfrequenz der einzelnen zu verdichtenden Teile der Grabenfüllung wie Kies oder Sand oder dergleichen anzupassen. Bei Anregung der Eigenfrequenz von Kies oder Sand geraten die kleinen Körner in Eigenschwingung und versuchen so, sich in die dichteste Packung zu legen, so daß eine höchstmögliche Verdichtungswirkung erreicht wird. Die durch die Stege gebildeten Kammern sorgen dabei dafür, daß beim VerdichtungsVorgang der Sand oder Kies oder dergleichen nicht unter der Laufoberfläche des Radkörpers ausweichen können. Durch die Kammerbildung wird eine wirksame Übertragung der Frequenz auf die entsprechenden zu verdichtenden Bestandteile wie Kies,The advantages achieved with the invention are in particular that by integrating the centrifugal weight elements into the gears and by the design and properties of the gears of the 2-mass vibration gear the number of revolutions can be increased to 5000 rpm. This achieves a frequency of around 85 Hz. By continuously increasing the frequency up to this maximum value, it is possible to adapt it to the natural frequency of the individual parts of the trench filling to be compacted, such as gravel or sand or the like. When the natural frequency of gravel or sand is stimulated, the small grains start to vibrate naturally and try to pack themselves into the densest possible package so that the highest possible compaction effect is achieved. The chambers formed by the webs ensure that the sand or gravel or the like cannot escape under the running surface of the wheel body during the compaction process. The chamber formation ensures an effective transmission of the frequency to the corresponding components to be compacted, such as gravel,

Sand oder dergleichen direkt übertragen, so daß die höhere Verdichtungswirkung effektiv und ohne Verdränungseffekte umgesetzt wird.Sand or the like is transferred directly so that the higher compaction effect is implemented effectively and without displacement effects.

Die Halterungseinrichtung kann aus einer Anbindungsplatte bestehen, die über wenigstens eine Gelenkeinrichtung mit einer Radhalterungsexnrichtung verbunden ist. Hierdurch ist eine Verbindung über entsprechende Zwischenglieder an unterschiedlichste Trägerfahrzeuge möglich. Die Gelenkeinrichtung sorgt dafür, daß der Radkörper sicher und gerade in Gräben unterschiedlichster Tiefe geführt werden kann.The mounting device can consist of a connection plate that is connected to a wheel mounting device via at least one joint device. This enables a connection to a wide variety of carrier vehicles via appropriate intermediate links. The joint device ensures that the wheel body can be guided safely and straight in trenches of varying depths.

Die Radhalterungseinrichtung besteht aus einem Plattenelement und daran über eine Wange angekröpfte Radgabelplattenelemente. Auf dem Plattenelement ist das Vibrationsgetriebe und zwischen den Radgabelplattenelementen der Radkörper angeordnet. Durch die angekröpften Wangen ist es möglich, die Radgabelplattenelemente zu wechseln, so daß Radkörper unterschiedlichster Breite eingesetzt werden können.The wheel mounting device consists of a plate element and wheel fork plate elements bent to it via a cheek. The vibration gear is arranged on the plate element and the wheel body is arranged between the wheel fork plate elements. The bent cheeks make it possible to change the wheel fork plate elements, so that wheel bodies of different widths can be used.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das 2-Massen-Vibrationsgetriebe aus zwei Zahnrädern mit im wesentlichen gleichgroßen Durchmesser ausgebildet. Ihre Verzahnungen greifen kraftschlüssig ineinander ein. In den Zahnrädern sind wenigstens gleichgroße Fliehgewichte angeordnet, die sich im wesentlichen gegenüberliegen. Fliehgewichte können Segmente sein, die wenigstens in einer gleichen Größe ausgebildet sind.In a further embodiment of the invention, the 2-mass vibration gear is made up of two gears with essentially the same diameter. Their teeth engage with each other in a force-locking manner. The gears contain flyweights of at least the same size, which are essentially opposite each other. Flyweights can be segments that are at least the same size.

Um die Vibration des Radkörpers ausschließlich auf den Untergrund und nicht auf das Trägerfahrzeug zu übertragen, enthält die Gelenkeinrichtung wenigstens ein Gelenk, das mit einer Feder mit Dämpfung versehen ist.In order to transmit the vibration of the wheel body exclusively to the ground and not to the carrier vehicle, the joint device contains at least one joint which is provided with a damping spring.

Vorteilhaft ist es, wenn wenigstens zwei Stege eine Kammer bei Abrollen des Radkörpers ausbilden.It is advantageous if at least two webs form a chamber when the wheel body rolls.

Der Radkörper kann für die jeweilige Grabenbreite eine Breite zwischen 100 mm und 300 mm haben. Größere oder kleinere Breiten sind bezogen auf den jeweiligen Anwendungsfall möglich. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn die Radsegmente auswechselbar sind.The wheel body can have a width between 100 mm and 300 mm for the respective trench width. Larger or smaller widths are possible depending on the respective application. For this reason, it is advantageous if the wheel segments are interchangeable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. They show:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Verdichtungsvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht,Fig. 1 shows a compaction device according to the invention in a schematic side view,

Fig. 2 eine Vibrationseinrichtung einer VorrichtungFig. 2 a vibration device of a device

gemäß Fig. 1 in einer teilgeschnittenen Darstellung undaccording to Fig. 1 in a partially sectioned view and

Fig. 3 eine an ein Trägerfahrzeug angebrachte Verdichtungsvorrichtung gemäß Fig. 1.Fig. 3 shows a compaction device attached to a carrier vehicle according to Fig. 1.

Wesentliche Bestandteile einer Verdichtungsvorrichtung gemäß Fig. 1 sind:Essential components of a compaction device according to Fig. 1 are:

- ein Vibrationsgetriebe 1, das im wesentlichen gegenüber einem Radlagerteller 5 eines- a vibration gear 1, which is essentially opposite a wheel bearing plate 5 of a

- Radkörpers 2 angeordnet ist.- wheel body 2 is arranged.

Das Vibrationsgetriebe 1 weist gemäß Fig. 2 zwei Zahnräder 2 auf, die über ihre Zahnungen kraftschlüssig miteinander verbunden sind und durch eine Antriebswelle 17 angetrieben werden. Wesentlich ist, daß in die Zahnräder Fliehgewichtselemente 19 integriert sind. Die Fliehgewichtselemente sind im allgemeinen gleichgroß und sind bezüglich der Mittelsenkrechten der Strecke zwischen ihren Wellenmittelpunkten spiegelbildlich angeordnet.According to Fig. 2, the vibration gear 1 has two gears 2 which are connected to one another in a force-locking manner via their teeth and are driven by a drive shaft 17. It is important that centrifugal weight elements 19 are integrated into the gears. The centrifugal weight elements are generally the same size and are arranged in a mirror image with respect to the perpendicular bisector of the distance between their shaft centers.

Die Fliehkraft der Fliehgewichtselemente 19 kann durch die Größe von Segmenten 20 entsprechend begrenzt werden. Ist das Segment 20 als Halbtorus ausgebildet, entwickelt es eine maximale Fliehkraft. Ein kleines Segment 20 hingegen entwickelt eine geringere Fliehkraft.The centrifugal force of the centrifugal weight elements 19 can be limited accordingly by the size of segments 20. If the segment 20 is designed as a half-torus, it develops a maximum centrifugal force. A small segment 20, on the other hand, develops a lower centrifugal force.

Dadurch, daß in die Zahnräder 18 gleichgroße Fliehgewichtselemente 19 integriert sind, laufen diese mit synchroner Drehzahl gegenläufig, so daß die Fliehkräfte sich im allgemeinen aufheben, nur in vertikaler Richtung sich addieren.Because equally sized centrifugal weight elements 19 are integrated into the gears 18, they run in opposite directions at a synchronous speed, so that the centrifugal forces generally cancel each other out, only adding up in the vertical direction.

Das so als 2-Massen-Vibrationsgetriebe 1 ausgebildete Vibrationsgetriebe ist auf einem Plattenelement 22 befestigt. Zu beiden Seiten des Plattenelements 22 sind Radgabelplattenelemente 23 angeordnet. Die Radgabelplattenelemente sind als gekröpfte Wangen 23 an das Plattenelement 23 ausgeführt. Das Plattenelement 22 wird von einem Gelenkelement 13 gehalten. Es ist über ein Gelenk 7 an einer Anbindungsplatte 10 befestigt. Mit der Anbindungsplatte 10 ist weiterhin ein Gelenk 8 verbunden, das Schwankungen eines Trägerfahrzeugs 100 aufgrund von Fahrbahnunebenheiten ausgleicht und damit die Übertragungen von Kräften auf das im Graben "eingespannte" Rad verhindert.The vibration gear, designed as a 2-mass vibration gear 1, is attached to a plate element 22. Wheel fork plate elements 23 are arranged on both sides of the plate element 22. The wheel fork plate elements are designed as cranked cheeks 23 on the plate element 23. The plate element 22 is held by a joint element 13. It is attached to a connection plate 10 via a joint 7. A joint 8 is also connected to the connection plate 10, which compensates for fluctuations in a carrier vehicle 100 due to uneven road surfaces and thus prevents the transmission of forces to the wheel "clamped" in the ditch.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Verdichtungsvorrichtung, wie sie sich aus dem dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt, sei erläutert:The operation of the compaction device according to the invention, as it results from the illustrated embodiment, is explained:

Der Radkörper 2 läuft bei einem Verdichtungsvorgang in einem Graben auf dem zu verdichtenden Medium wie &zgr;. B. Sand, Kies oder dergleichen ab. Die Belastung in vertikaler Richtung erfolgt durch das Eigengewicht und durch die Fliehkräfte, die durch das 2-Massen-Vibrationsgetriebe 1 erzeugt werden. Die Kraft wird von dem Vibrationsgetriebe 1 über die gekröpften Radgabelplattenelemente,During a compaction process, the wheel body 2 runs in a trench on the medium to be compacted, such as sand, gravel or the like. The load in the vertical direction is caused by the weight and by the centrifugal forces generated by the 2-mass vibration gear 1. The force is transmitted by the vibration gear 1 via the cranked wheel fork plate elements,

d.h., die Wangen 23, auf das Radlager 5 des Radkörpers und die Radsegmente 3, die die Stege 4.1, ... und 14.1, ... tragen, auf den Boden übertragen. Die Drehung des Radkörpers 2 wird durch die Zug- oder Schubbewegungen des Trägerfahrzeuges 100 (vgl. Fig. 3) und das Abrollen des Radkörpers unter Eigengewicht erreicht. Hilfreich sind dabei die Stege 4.1, ... und 14.1, ..., die ein Rutschen des Rades verhindern. Wesentlich ist aber, daß durch die sich ausbildenden Kammern 15.1, ... 15.&eegr; deri.e., the cheeks 23, on the wheel bearing 5 of the wheel body and the wheel segments 3, which carry the webs 4.1, ... and 14.1, ..., on the ground. The rotation of the wheel body 2 is achieved by the pulling or pushing movements of the carrier vehicle 100 (see Fig. 3) and the rolling of the wheel body under its own weight. The webs 4.1, ... and 14.1, ... are helpful in this, as they prevent the wheel from slipping. It is important, however, that the chambers 15.1, ... 15.1, ... that form ensure that the

Boden so verdichtet werden kann, ohne daß er sich in Grabenlangsrichtung wegdrückt. Ein weiterer Vorteil der relativ hohen Stege besteht darin, daß lockeres Erdreich von den Stegen beim Überrollen erfaßt wird und sich damit nicht vor dem Radkörper herschieben kann.Soil can be compacted in this way without being pushed away in the longitudinal direction of the trench. Another advantage of the relatively high ridges is that loose soil is caught by the ridges when rolling over and cannot therefore be pushed in front of the wheel body.

Das Vibrationsgetriebe arbeitet beim Verdichtungsvorgang mit veränderbaren Drehzahlen, die bis zu 5000 U/min und mehr erreichen können. Das bedeutet, daß die Fliehkraft von bis zu 70 kN und mehr mit einer Frequenz von ca.During the compaction process, the vibration gear works at variable speeds that can reach up to 5000 rpm and more. This means that the centrifugal force of up to 70 kN and more is generated at a frequency of approx.

Hz und mehr aufgebracht wird. Durch eine entsprechende Variation der Frequenz ist es möglich, die jeweilige Eigenfrequenz für Bestandteile des zu verdichtenden Bodens, der aus Kies, Sand oder dergleichen bestehen kann, zu erreichen. Bei der Eigenfrequenz werden dieHz and more. By varying the frequency accordingly, it is possible to achieve the respective natural frequency for components of the soil to be compacted, which can consist of gravel, sand or the like. The natural frequency is the

kleinen Körner von Kies oder Sand so m Schwingungen gesetzt, daß sie versuchen, in ihre dichteste Packung zu gelangen. Hierdurch wird eine hohe Verdichtungswirkung erreicht.Small grains of gravel or sand are set in vibration so that they try to get into their densest packing. This achieves a high compaction effect.

Ein Schutz des Trägerfahrzeugs 100, das mit dem Radkörper 2 über die Anbindungsplatte 10 verbunden wird, vor Vibrationen wird durch die Gelenke 7 und 8 und die in sie integrierten Federn mit Dämpfung 9 bzw. 11 erreicht. Die Gelenke 7 und 8 haben weiterhin die Aufgabe, bestehende Unebenheiten des Fahrwegs des Trägerfahrzeugs 100 auszugleichen. Der dargestellte Stützfuß 12 dient zum Abstellen des Verdichtungsrades bei Nichtgebrauch.The carrier vehicle 100, which is connected to the wheel body 2 via the connection plate 10, is protected from vibrations by the joints 7 and 8 and the springs with damping 9 and 11 integrated into them. The joints 7 and 8 also have the task of compensating for existing unevenness in the travel path of the carrier vehicle 100. The support foot 12 shown is used to park the compaction wheel when not in use.

'•7'•7

Zusammengefaßt weist die erfindungsgemäße Verdichtungsvorrichtung folgende Besonderheiten auf:In summary, the compaction device according to the invention has the following special features:

- Radkörper 2 als Verdichtungsrad mit hochfrequenter Vibration,- Wheel body 2 as compaction wheel with high frequency vibration,

- hohe Stege 4.1, ... und 14.1, ... auf der Laufoberfläche 24 zur Bildung von Kammern 15.1, ... für eine Erfassung des Füllgutes wie Sand, Kies oder dergleichen, - high webs 4.1, ... and 14.1, ... on the running surface 24 to form chambers 15.1, ... for collecting the filling material such as sand, gravel or the like,

- Zusammensetzung der Laufoberfläche 24 aus mindestens zwei einfach auswechselbaren Radsegmenten 3,- Composition of the running surface 24 from at least two easily replaceable wheel segments 3,

- Variation der Breite des Radkörpers zwischen 100 mm bis 300 mm,- Variation of the width of the wheel body between 100 mm to 300 mm,

- Ausgleich beim Nicken des Trägerfahrzeugs ca. 100 (unebene Fahrstrecke) durch ein Gelenk 8 mit Federn mit Dämpfung 9,- Compensation for pitching of the carrier vehicle approx. 100 (uneven road) by a joint 8 with springs with damping 9,

- Verdichtung nur durch das Eigengewicht und die Vibration des Radkörpers 2,- Compaction only through the weight and vibration of the wheel body 2,

- keine Andrückkraft durch die Hydraulik des Trägerfahrzeugs 100,- no pressing force from the hydraulics of the carrier vehicle 100,

- hohe Arbeitsgeschwindigkeit durch eine hohe Frequenz bis zu 85 Hz und- high working speed due to a high frequency of up to 85 Hz and

- Fliehkräfte, von ca. 70 kN.- Centrifugal forces of approx. 70 kN.

• ··&diams;•··&diams;

Claims

•Al *·' (LAG18_SA) Protection claims;

1. Device for compacting long, narrow trenches with

- a wheel body (2) with a running surface (24),

- a mounting device (7, 8, 9, 10, 11, 13, 21) which holds the wheel body (2) and which can be attached to a carrier vehicle (100) and

- a vibration device (1), characterized in that

- that on the support device (7, 8, 9, 10, 11, 13, 21) substantially vertically above the

Wheel body (2) a 2-mass vibration gear (1) with centrifugal weight elements (19) integrated into its gears (18) is arranged as a high-frequency vibration device and - that the running surface (24) of the wheel body (2) with

webs (4.1, ... 4.n, 14.1, ... 14.n) which are arranged relative to one another in such a way that they form chambers (15.1, ... 15.n).

2. Device according to claim 1, characterized in that the holding device consists of a connection plate (10) which is connected to a wheel holding device (6, 22, 23) via at least one joint device (7, 8, 9, 11, 12, 13, 21).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the wheel mounting device comprises a plate element (22) on which the vibration gear (1) is arranged, with two wheel fork plate elements (23) bent over a cheek (6) which support the wheel

body (2) hold.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the 2-mass vibration gear (1) consists of two gears (18) with essentially the same diameter, the teeth of which mesh with one another in a force-locking manner and in which at least

equally sized flyweight elements (19) are arranged.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the joint device has at least one joint (7, 8) provided with a spring with damping (9, 11).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least two webs

(4.1, ... 4.n, 14.1, ... 14.n) penetrate into the soil to be compacted during the work process and thus form at least one chamber (15.1,...15.n) at all times.
20

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the webs (4.1, ... 4.n, 14.1, ... 14.n) have a height of at least 25 mm.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the webs (4.1, ... 4.n, 14.1, ... 14.n) are arranged on wheel segments (3) which are exchangeable.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the running surface (24) of the wheel body (2) has a width of approximately 100 mm to 300 mm.