WO2002070824A1 - Stampfer mit be- und entlüftungseinrichtung - Google Patents

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    • 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
    • E02D3/061—Tampers with directly acting explosion chambers

Definitions

  • the invention relates to a working device, in particular a tamper for soil compaction, according to the preamble of claim 1.
  • Such rammers are usually constructed in such a way that an upper mass which receives a motor and a crank mechanism is connected via a spring set to a working mass which essentially forms a ramming plate.
  • the crank mechanism converts the rotary movement generated by the motor into an oscillating linear movement, for which purpose a guide piston is guided in a longitudinally movable manner in a guide tube.
  • the system for generating the ramming movement which is located between the motor outlet and the ramming plate, is referred to below as the ramming system.
  • the ramming system is oil lubricated.
  • the ramming system in known rammers is enclosed in the casing, which e.g. can consist of a combination of rigid housing parts and a bellows. So far, the envelope has been designed in such a way that it effects a complete sealing of the ramming system, with the result that pressure compensation between the sealed interior and the atmosphere is not possible.
  • the lack of pressure compensation has an adverse effect.
  • the ramming system is usually mounted in such a way that the crank assumes the top dead center position, that is to say that the device assumes its minimum overall height in which the upper mass approximates the working mass, or the upper mass assumes its lowest position relative to the working mass.
  • the crank mechanism By turning the crank mechanism, the tamper stretches, ie the upper mass is raised relative to the working mass, until finally the tamper has reached its maximum height in the bottom dead center position of the crank mechanism.
  • the tamper stroke between the two dead center positions is 60 mm. In order to be able to absorb this relative movement between the upper mass and the working mass, the aforementioned bellows is provided.
  • envelope volume increases, and consequently a negative pressure develops in the enclosed area.
  • This negative pressure not only makes it difficult to start the device when starting, which can lead to engine death and, for example, increased clutch wear.
  • the seals and the bellows are also stressed by the negative pressure that occurs.
  • the temperature of the working tool experiences a strong warming due to various causes, which can only be influenced to a minor extent without great effort, namely through solar radiation, frictional heat on the ram longitudinal guide, internal friction of the springs of the ramming system, friction of the bearings and shaft seals, as well Radiant heat from the engine flange and heating through the heated engine cooling air blowing on the crankcase.
  • This strong warming is further intensified by the heat loss from the compression work resulting from the constantly changing stroke volume. This also affects the pressure differences that arise in the closed system when there is a greater height difference between the location where the tamper has been installed and its location.
  • the invention is therefore based on the object of avoiding the compaction work and the resulting proportion of device heating.
  • the envelope surrounding the ramming system is provided with a small pressure equalization opening, the cross-section of which is just sufficient, a pressure equalization between the inside of the envelope, ie the envelope volume, and the To enable environment, preferably the pressure compensation opening is a bore with a diameter of 0.25-0.5 mm.
  • the pressure in the ramming system can be neutralized, so that no work 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 can no longer impair the spring system, the output increases.
  • the bellows forming part of the envelope is no longer burdened by overpressure or underpressure, which extends its service life.
  • the shaft seal to the drive motor is also less stressed and heats up less, which also benefits the service life.
  • the bore can have an angled course or the pressure equalization opening can consist of a labyrinthine channel.
  • the oil leakage can preferably also be prevented by connecting a sintered metal filter upstream of the pressure compensation opening.
  • a further advantageous embodiment consists in that the pressure compensation 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 compensation opening in the section of a combustion following an air filter and leading to the internal combustion engine - Air intake line opens.
  • This prevents negative pressure by sucking in air from the clean side of the filter, so that no dirt particles can enter the ramming system, while oil that is entrained in the air outlet to prevent overpressure is taken up by the intake air, fed to the internal combustion engine and used with the gasoline. Air mixture is burned so that the pressure compensation opening is absolutely harmless both for the device and for the environment.
  • the solution provided according to the invention can be relatively inexpensive realize if, according to a preferred feature, the pressure equalization opening is formed by the nozzle bore of a commercially available carburetor nozzle which is interchangeably inserted into the casing.
  • the pressure equalization opening is formed by the nozzle bore of a commercially available carburetor nozzle which is interchangeably inserted into the casing.
  • FIG. 1 shows 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;
  • Fig. 2 in an enlarged scale a section through a locking screw with an angled pressure compensation opening and a fastening thread for an air filter.
  • the total mass of 10, shown only partially in FIG. 1, of a rammer driven by an internal combustion engine for soil compaction shows a housing part 12 which is part of the envelope of the ramming system.
  • This housing part 12 is provided with a threaded bore traversing an eye 14, into which a screw plug 16 is screwed.
  • the screw plug 16 is provided with a threaded end 18, to which a collar 20 covering the threaded bore is connected.
  • a hexagon 22 is formed, which serves to tighten the locking screw 16 in the threaded bore.
  • a threaded bore 24 opens, which is used to fasten an air filter 26 by means of a fastening bolt 28 which passes centrally through the air filter 26.
  • the intake air for the internal combustion engine, not shown, crossing the air filter 26 flows through an air intake duct 30 formed on the housing part 12.
  • the screw plug 16 contains an eccentric blind bore 34 which is parallel to its threaded axis 32 and which emerges from the threaded end 18 emerges and is thus connected to the space (envelope volume) enclosed by the casing for receiving the tamping system, not shown, when the screw plug 16 assumes its position shown in FIG. 1.
  • a connection between the blind bore 34 and the air intake duct 30 or the clean side of the air filter 26 is established through a radial bore 36 that emerges above the collar 20 and serves as a pressure compensation opening.
  • the envelope volume describes the ramming system, which changes its length and thus its volume during operation due to the crank mechanism.
  • the bore 36 can also be formed by a nozzle bore in a commercially available carburetor nozzle. Then only the carburetor nozzle needs to be replaced if a change or maintenance of the bore is desired.

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Abstract

Ein Arbeitsgerät, insbesondere ein Stampfer zur Bodenverdichtung weist eine durch ein Stampfsystem antreibbare Arbeitsmasse auf. Eine Umhüllung (12) des Stampfsystems ist mit einer kleinen Druckausgleichsöffnung (36) versehen, deren Querschnitt grade ausreichend ist, einen Druckausgleich zwischen dem Inneren der Umhüllung (12) und der Umgebung zu ermöglichen. Durch die kleine Öffnung kann der Druck im Stampfsystem neutralisiert werden, so dass keine Verlustarbeit zur Überwindung einer Druckdifferenz und folglich auch keine daraus resultierende Erwärmung auftritt. Dadurch bleibt die Schutzfunktion der Umhüllung weitgehend erhalten.

Description

Stampfer mit Be- und Entlüftungseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Arbeitsgerät, insbesondere einen Stampfer zur Bodenverdichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 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 os- zillierende 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.
Der fehlende Druckausgleich wirkt sich nachteilig aus. Das Stampfsystem wird üblicherweise derart montiert, daß die Kurbel die obere Totpunktstel- lung 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 Totpunkt- Stellung 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. 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.
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, Rei- bung der Lager und Wellendichtungen, sowie Strahlungswärme von der Mo- toranflanschung 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 Druckun- terschiede 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.
Die Stauwärme und der sich ergebende Druckaufbau sind oft der Grund da- für, daJ3 der Stampfer - insbesondere bei vorverdichteten Böden - unruhig und sprunghaft läuft.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Verdichtungsarbeit und den daraus resultierenden Anteil der Geräteerwärmung zu vermeiden.
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 zwi- sehen 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.
Durch eine derart kleine Öffnung kann der Druck im Stampfsystem neutrali- siert 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 mehr 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.
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.
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.
Der Ölaustritt kann vorzugsweise auch dadurch verhindert werden, daß der Druckausgleichsöffnung ein Sintermetallfilter vorgeschaltet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Druckaus- gleichsöffnung 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 Verbrennungs- luft-Ansaug-leitung mündet. Damit wird ein Unterdruck dadurch verhindert, daß Luft von der Reinseite des Filters angesaugt wird, so daJ3 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 Druckausgleichsöff- nung sowohl für das Gerät als auch für die Umwelt absolut unschädlich ist.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung läßt sich relativ kostengünstig realisieren, wenn nach einem bevorzugten Merkmal die Druckausgleichsöffnung durch die Düsenbohrung einer handelsüblichen Vergaserdüse gebildet ist, die auswechselbar in die Umhüllung eingefügt ist. Dadurch können nicht nur besonders kleine Bohrungen verwendet werden, sondern es kön- nen auch bei Bedarf durch Auswechseln der Düse schnell Querschnittsänderungen der Druckausgleichsöffnung vorgenommen werden.
Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.
Es zeigen:
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. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch eine Verschluß schraube mit einer abgewinkelten Druckausgleichsöffnung und einem Befestigungsgewinde für einen Luftfilter.
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.
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 austre- tende, als Druckausgleichsöffnung dienende feine Bohrung 36 wird eine Verbindung zwischen der Sackbohrung 34 und dem Luftansaugkanal 30 bzw. der Reinseite des Luftfilters 26 hergestellt.
Das Hüllvolumen umschreibt das Stampfsystem, welches im Betrieb auf- grund des Kurbeltriebs seine Länge und damit seine Volumen ändert.
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 stattfin- den 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.
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.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Arbeitsgerät, insbesondere Stampfer zur Bodenverdichtung, mit einer zur Ausübung einer Stampf- oder Schlagwirkung durch einen Antriebsmotor linear hin- und hergehend antreibbaren Arbeitsmasse und einem Stampfbzw. Schlagsystem, durch das die Drehbewegung des Antriebsmotors in eine hin- und hergehende Linearbewegung umgeformt und auf die Arbeitsmasse übertragen wird, wobei das Stampf- bzw. Schlagsystem ein veränderbares Hüllvolumen beansprucht, welches von einer Umhüllung (12) umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (12) mit einer kleinen Druckausgleichsöffnung (36) versehen ist, deren Querschnitt gerade ausreichend ist, einen Druckausgleich zwischen dem Inneren der Umhüllung und der Umgebung zu ermöglichen.
2. Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsöffnung (36) eine Bohrung mit einem Durchmesser von 0,25 - 0,5 mm ist.
3. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Druckausgleichsöffnung (34, 36) eine Bohrung mit abgewinkeltem Verlauf aufweist.
4. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsöffnung einen labyrinthartigen Kanal auf- weist.
5. Arbeitsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsöffnung (36) ein Sintermetallfilter vorgeschaltet ist.
6. Arbeitsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsöffnung in einem formstabilen Bereich der Umhüllung (12) angeordnet ist.
7. Arbeitsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsöffnung (36) durch eine Düsenbohrung einer handelsüblichen Vergaserdüse gebildet ist, die auswechselbar in die Umhüllung (12) eingefügt ist.
8. Durch einen Verbrennungsmotor angetriebenes Arbeitsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsöffnung (36) in einen auf einen Luftfilter (26) folgenden, zum Verbrennungsmotor führenden Abschnitt einer Verbrennungsluft-Ansaugleitung (30) mündet.
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