DE2554013B2 - Verfahren zur dynamischen Bodenverdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Bodenverdichtung mittels schwingender Massen in Verdichtungsgeräten, wie Vibrationswalzen, Platten- ^4r> rüttlern, Stampfern od. dgl., bei dem eine Kenngröße zum Erreichen eines Leistungsmaximums variiert wird.

Ein derartiges Verfahren ist durch die US-PS 56 789 bekannt geworden. Dabei wird die Frequenz der schwingenden Masse variiert, um eine optimale ■>'· Verdichtung sicherzustellen. Die Frequenzvariation erfolgt durch Änderung der Pumpleistung für die hydraulisch angetriebene schwingende Masse, wobei der Druck der Hydraulikflüssigkeit als Maß für die bewirkte Verdichtung des Bodens dient. ^r'^r>

Nachteilig hieran ist, daß der Druck des Hydraulikmittals oder allgemein die Antriebsleistung zum Antrieb der schwingenden Masse keine zuverlässige Aussage gibt, wie hoch die tatsächlich in den Boden hineingesteckte Verdichtungsleistung ist. Denn ein gewisser Teil ^Wl der Antriebsleistung wird aufgrund des Beschleunigungsaufwandes und der Bcwegungswiderstäncle als Blindleistung im schwingenden System verbraucht. Die Größe dieser Blindleistung hängt von den jeweiligen Betriebsbedingungen ab. Das heißt, daß ein Maximum ^(l> an Antriebsleistung noch kein Maximum an in den Boden hineingesteckter Wirkleistung gewährleistet.

Hinzu kommt, daß die .Schwingungsfrequenz in engen Grenzen durch die Beschaffenheit des zu verdichtenden Bodens vorgegeben ist. Üblicherweise wird mit Frequenzen gearbeitet, die nahe der Eigenfrequenz des Bodens sind. Für eine Frequenzvariation zur Optimierung der Verdichtungsleistung besteht also wenig Spielraum,

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Verdichtungswirkung des bekannten Verfahrens zu erhöhen, insbesondere djs Verhältnis zwischen aufgewendeter und in Verdichtung u.jigesetzter Energie zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Kenngröße die Amplitude der schwingenden Masse verwendet wird und daß ein Regler die Amplitude im Sinne maximaler Wirkleistung variiert

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die bei einer Kenngrößenvariation eintretende Änderung der im System selbst verbrauchten Blindleistung berücksichtigt wird und man mit der für die Wirkleistung maßgeblichen Amplitude und nicht mit einer unnötig hohen Antriebsleistung arbeitet Daneben kann durch die Verwendung der Amplitude als Kenngröße ein größerer Leistungsbereich als bei der Frequenzvariation durchfahren und dadurch die Wirkleistung in breiterem Rahmen maximiert werden.

Da die direkte Messung der Wirkleistung aufwendig ist, empfiehlt es sich, die Wirkleistung aus der Antriebsleistung oi'er aus einem hieraus abgeleiteten Wert durch eine Störgrößenaufschaltung der im System selbst verbrauchten Blindleistung zu ermitteln. Die Blindleistung kann im Regler oder in einem Rechner berücksichtigt und herausgefiltert werden, so daß man als Regelgröße denjenigen Teil der Antriebsleistung erhält, der als Wirkleistung in den Boden hineingesteckt wird.

Grundsätzlich können verschiedene abgeleitete Größen, die mit der Antriebsleistung in einem bestimmten Zusammenhang stehen, als Regelgrößen verwendet werden. Bei den am häufigsten verwendeten hydraulischen Antrieben ist es zweckmäßip daß der Hydraulikdruck der aus der Antriebsleistung abgeleitete Wert ist, sofern der Volumenstrom des Druckmittels konstant gehalten oder in seinen Abweichungen entsprechend berücksichtigt wird. Der Volumenstrom richtet sich nach der Drehzahl des die schwingende Masse antreibenden Hydromotors, d. h., nach der gewünschten Vibratorfrequenz. Diese hängt von der Beschaffenheit des zu verdichtenden Bodens ab und kann daher meist konstant gehalten werden. Der Hydraulikdruck ist dann direkt proportional der Leistung, wobei Reibungsverluste im Antrieb entsprechend berücksichtigt werden.

Die Amplitudenvariation im Sinne maximaler Wirkleistung kann automatisch während des Überganges durchgeführt werden, insbesondere dann, wenn während des Überganges mit starken Änderungen der Bodenbeschaffenheit zu rechnen ist. Normalerweise ist es aber ausreichend, wenn die Amplitudenvariation zu Beginn eines jeden neuen Überganges erfolgt.

Ferner ist es vorteilhaft, daß der als Maß für die Antriebsleistung fungierende Wert einen Störfilter durchläuft, der momentane, innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen liegende Sprünge climi'iiert. Damit wird sichergestellt, daß lokale Inhomogenitäten kein falsches Dichteergebnis vortäuschen.

Schließlich hat es sich als günstig erwiesen, daß bei Unterschreiten des Änderiingsbetrages der Wirkleistung zwischen aufeinanderfolgenden Übergängen unter einen vorgegebenen Wert ein Signal ausgelöst

wird. Dadurch kann die Bedienungsperson erkennen, ab wann sich weitere Obergänge mit dem Verdichtungsgerät nicht mehr lohnen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert; diese zeigt den Einfluß der Amplitudenvaria- s tion auf die Wirkleistung,

Im allgemeinen ist die Frequenz durch die Bodenbeschaffenheit mit einer Toleranz von einigen Hertz vorgegeben. Man variiert daher bei festgehaltener Frequenz die Amplitude innerhalb eines vorgegebenen Bereiches und stellt dann mittels an sich bekannter Steuer- oder Regelgeräte diejenige Optimalamplitude Sopi ein, bei der der Verdichtungseffekt aufgrund der gemessenen Antriebsleistung oder des Hydraulikdrukkes unter Berücksichtigung der im System selbst verbrauchten Blindleistung seinen Maximalwert einnimmt

Die Amplitudenänderung kann durch an sich bekannte Maßnahmen erfolgen, meist durch Änderungen in der Geometrie des Unwuchtsystems Dieser Vorgang kann jeweils zu Beginn eines neuen Überganges während einer gewissen Einlaui'strecke durchgeführt werden, wobei die Amplitude dann Dr diesen Übergang auf dem ermittelten Wert festgehalten wird.

Es ist jedoch auch eine stetige Folgeregelung während des gesamten Überganges möglich.

Selbstverständlich ist in entsprechender Weise auch eine Frsquenzvariation möglich, wenn die Bodenbeschaffenheit sehr unterschiedlich ist Dabei empfiehlt es sich, jeweils eine der beiden Kenngrößen (Amplitude bzw. Frequenz) festzuhalten, wenn die andere Größe variiert wird.

Durch die Berücksichtigung der Blindleistung während der Amplitudenvariation erreicht man nicht nur, daß das Verdichtungsgerät praktisch immer mit dem höchstmöglichen Wirkungsgrad arbeitet, sondern die Bedienungsperson wird auch in die Lage versetzt, genau zu erkennen, ab wann sich weitere Übergänge mit dem Verdichtungsgerät nicht mehr rentieren. Denn die in den Boden hineingesteckte Wirkleistung nimmt aufgrund der höheren Bodendichte mit jedem Übergang zu. Sinkt diese Zunahme zwischen aufeinanderfolgenden Übergängen unter einen vorgegebenen Grenzwert, so kann automatisch ein Signal für den Abbruch der Weiterverdichtung ausgelöst werden da dann die mit weiteren Übergängen erzielbare Verdichtung unwirtschaftlich gering wird oder es im Gegenteil zu einem Wiederauflockern des Bodens kommt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur dynamischen Bodenverdichtung mittels schwingender Massen in Verdichtungsgeräten, wie Vibrationswalzen, Plattenrüttlern, Stampfern od. dgl, bei dem eine Kenngrööe zum Erreichen eines Leistungsmaximums variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße die Amplitude der schwingenden Masse verwendet wird und daß ein Regler die Amplitude im Sinne to maximaler Wirkleistung variiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkleistung aus der Antriebsleistung oder aus einem hieraus abgeleiteten Wert durch eine Störgrößenaufschaltung der im System ;s selbst verbrauchten Blindleistung ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei hydraulischem Antrieb der Hydraulikdruck der aus der Antriebsleistung abgeleitete Wert ist

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, fiadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenvariation während des gesamten Oberganges erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenvariation zu Beginn eines neuen Überganges erfolgt

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsleistung oder der hieraus abgeleitete Wert μ einen Störfilter durchläuft, der momentane innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen liegende Sprünge eliminerL

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekonnzeichnet, daß bei Unter- « schreiten des Änderungsbetragu der Wirkleistung zwischen aufeinanderfolgenden Übergängen unter einen vorgegebenen Wert ein Signal ausgelöst wird.