Einleitung
[0001] Die Erfindung betrifft ein Stampfgerät zur Bodenverdichtung, mit einer stampfend
angetriebenen Arbeitsmasse, die von einem zu einer Obermasse gehörenden Motor über
einen Kurbeltrieb und einen Federsatz linear hin und her bewegbar ist, wobei der Federsatz
mindestens eine bei einer Hinbewegung des Kolbens komprimierbare erste Feder und mindestens
eine bei der Herbewegung des Kolbens komprimierbare zweite Feder aufweist.
[0002] Unter "Hinbewegung" und "Herbewegungen" im Sinne der vorliegenden Anmeldung kann
jeweils entweder die abwärts gerichtete Arbeit am zu verdichtenden Untergrund leistende
Arbeitsbewegung oder aber die entgegengesetzt gerichtete Rückhohlbewegung der Arbeitsmasse
vor dem nächsten Arbeitshub zu verstehen sein.
Stand der Technik
[0003] Ein Stampfgerät der vorstehend beschriebenen Art, ist beispielsweise aus der
EP 1 012 403 A bekannt. Die vorgenannte Druckschrift beschäftigt sich mit der Problematik, Schwingungen
der Obermasse, die sich im Betrieb des Stampfgerätes ungünstig auf den Bediener auswirken,
weitestgehend zu vermeiden. Der Ansatzpunkt der Lösung gemäß der
EP 1 010 403 A besteht in der Reduzierung der Masse der Bauelemente der Obermasse, insbesondere
des Pleuels, der Führungskolben sowie der Kolbenführung. Vorgeschlagen wird hier die
Ausführung einer Leichtbauweise in der Form, dass im Vergleich zu Stahl leichtere
Werkstoffe verwendet werden, insbesondere Aluminiumlegierungen oder Kunststoffmaterialien.
[0004] Ferner ist aus der
DE 1 925 870 A noch ein Stampfgerät bekannt, bei dem die Obermasse mit zwei parallel und gegenläufig
zueinander arbeitenden Kurbeltrieben und die Arbeitsmasse mit zwei entsprechend parallel
nebeneinander angeordneten Federsätzen ausgestattet ist, die beide parallel und synchron
zueinander arbeiten. Beide Federsätze weisen jeweils nur eine einzige Feder auf, so
dass mangels Zug- und Druckanbindung ein "Abheben" bzw. "Ablösen" von Kolben und Feder
auftreten kann.
[0005] Die vorbekannten Stampfgeräte sind, insbesondere für den Einsatz in enger Arbeitsumgebung,
zum Beispiel für den Grabeneinsatz, vorgesehen. Positiv ist es daher, wenn derartige
Stampfer möglichst klein und leicht ausgeführt sind, um ihre Handhabung für den Bediener
zu erleichtern. Dies gilt insbesondere, wenn mit solchen Stampfgeräten unter Verbaustreben
oder schräg unter Rohren in Gräben gearbeitet werden muss. Insbesondere auch die Baulänge
ist bei derartigen beengten Platzverhältnissen von Nachteil, da sie eine ungünstige
Schrägstellung des Geräts bei niedriger zur Verfügung stehender Höhe erforderlich
macht. Insofern wäre es wünschenswert, die Bauhöhe der bekannten Stampfgeräte zu reduzieren,
wobei jedoch der Kolben bei seiner Bewegung in beide Richtungen mit Federkraft beaufschlagt
sein soll.
Aufgabe
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stampfgerät mit reduzierter Bauhöhe,
insbesondere im Bereich der stampfenden Arbeitsmasse, vorzuschlagen, da Bauhöhenreduzierungen
im Bereich der den Kurbeltrieb aufweisenden Obermasse sehr enge Grenzen gesetzt sind.
Lösung
[0007] Ausgehend von einem Stampfgerät der eingangs beschriebenen Art, wird die vorgenannte
Aufgabe dadurch gelöst, dass die mindestens eine zweite Feder, in Richtung der Hin-
und Herbewegung betrachtet, innerhalb eines Freiraumes im Innern der mindestens einen
ersten Feder angeordnet ist.
[0008] Das erfindungsgemäße Stampfgerät löst sich somit von dem seit Anbeginn bei der Konstruktion
derartiger Geräte bestehenden Dogma, dass die von entgegengesetzten Richtungen auf
den Kolben wirkenden Druckfedern, längenmäßig betrachtet, einfach hintereinander angeordnet
werden. Aus der Addition der axialen Baulängen der Federn im Stand der Technik ergibt
sich nämlich eine große Bauhöhe der Arbeitsmasse und damit des Stampfgeräts insgesamt.
Hier schafft die Erfindung dadurch Abhilfe, dass sich die axialen Baulängen der Federn
nur noch zum Teil bzw. im extrem Fall überhaupt nicht mehr addieren, sondern dass
eine Art "Ineinanderschachtelung" bzw. "Überlappung" vorliegt. Der Begriff "Überlappung"
ist dabei nicht wörtlich zu verstehen, sondern bedeutet insbesondere das teleskopartige
Ineinandergreifen koaxial zueinander angeordneter Federn, wodurch die axiale Länge
des Federsatzes ganz deutlich reduziert werden kann. Dabei bleibt das Prinzip, dass
sowohl bei der Hin- als auch bei der Herbewegung des Kolbens jeweils mindestens eine
Feder komprimiert und mindestens eine jeweils andere Feder entspannt wird, unverändert,
so dass sich an dem Schwingungsverhalten des Stampfgeräts grundsätzlich nichts ändert.
Insbesondere können die bei der
DE 919 25 870 A auftretenden Abhebeerscheinungen nicht auftreten. Die kurze axiale Baulänge der geschachtelten
Federanordnung erlaubt darüber hinaus die Realisierung kurzer und damit schlanker
Pleuel, wodurch die oszillierenden Massen gesenkt und infolgedessen die Hand-/Arm-Schwingungen
für den Benutzer reduziert werden können.
[0009] Aus konstruktiven Gründen ist es vorteilhaft, wenn bei einem nur teilweisen axialen
Ineinandergreifen der beiden Federn, die eingeschobene, das heißt innere erste Feder,
näher an einer dem zu verdichtenden Untergrund zugewandten Unterseite des Stampfgeräts
angeordnet ist, als mindestens eine zweite Feder.
[0010] Eine besonders vorteilhafte Bauweise besteht darin, dass alle Federn koaxial zueinander
angeordnete Schraubenfedern sind, wobei ein Außendurchmesser der mindestens einen
ersten Feder kleiner ist als der Innendurchmesser der mindestens einen zweiten Feder.
Eine Ineinanderanordnung der Federn lässt sich auf diese Weise besonders einfach erreichen.
[0011] Eine erfindungsgemäße Möglichkeit zur konstruktiven Ausgestaltung des Kolbens besteht
darin, dass dieser eine Topfform aufweist, zwei voneinander wegweisende Stirnflächen
zur Abstützung der mindestens einen ersten Feder und der mindestens einen zweiten
Feder besitzt und in einem Überlappungsbereich der Federn zwischen der mindestens
einen ersten Feder und der mindestens einen zweiten Feder angeordnet ist, wobei im
Überlappungsbereich zwischen den Federn ein durch den Kolben im Wesentlichen ausgefüllter
Ringraum besteht.
[0012] Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn der Kolben einen oberen rohrförmigen Abschnitt
und einen unteren rohrförmigen Abschnitt besitzt, wobei der untere Abschnitt einen
gegenüber dem oberen Abschnitt größeren Durchmesser aufweist.
[0013] Im Zusammenhang mit der zuvor genannten Topfform des Kolbens ist es sinnvoll, wenn
die Obermasse ein äußeres Führungsrohr aufweist, in dem ein inneres Führungsrohr der
Arbeitsmasse linear hin und her bewegbar ist, wobei eine äußere Mantelfläche des inneren
Führungsrohrs gleitend mit einer inneren Mantelfläche des äußeren Führungsrohrs in
Kontakt ist, wobei vorzugsweise das innere Führungsrohr zwei im Abstand voneinander
angeordnete einander zugewandte Stirnflächen aufweist, an denen sich die mindestens
eine erste Feder und die mindestens eine zweite Feder jeweils mit ihrem abtriebsseitigen
Ende abstützen. Das abtriebsseitige Ende ist dabei jeweils als das Ende zu verstehen,
das - in Richtung des Kraftflusses betrachtet - einem an der Arbeitsmasse anzuordnenden
Bodenkontaktelement zugewandt ist. Durch das innere Führungsrohr werden die Biegemomente
und Querkräfte, die im Betrieb des Stampfers auftreten, aufgenommen, so dass ein Verschleiß
des äußeren Führungsrohres deutlich reduziert wird. Folglich wird durch die Anordnung
des inneren Führungsrohres die Robustheit des erfindungsgemäßen Stampfgerätes deutlich
erhöht.
[0014] Es ist zweckmäßig, wenn die erste Feder innerhalb eines von einer inneren Mantelfläche
des inneren Führungsrohres und einer äußeren Mantelfläche des Kolbens begrenzten Raumes
und die zweite Feder innerhalb eines rohrförmigen Endabschnitts des Kolbens angeordnet
ist.
[0015] Eine konstruktive Alternative zu einem Topfkolben, das heißt einem hülsenförmigen
Kolben mit Flanschflächen für die Federn, besteht darin, dass der Kolben zwei voneinander
beabstandete und über eine Kolbenstange miteinander gekoppelte Druckelemente, insbesondere
radial über die Kolbenstange nach außen vorstehende Druckteller aufweist, die zwei
aufeinander zu weisende Stirnflächen zur Abstützung der mindestens einen ersten Feder
und der mindestens einen zweiten Feder aufweisen und in einem Überlappungsbereich
der Federn innerhalb eines Freiraums der innersten Feder angeordnet ist.
[0016] Auch bei dieser Alternativkonstruktion hinsichtlich der Kolbengestaltung, kann die
Obermasse ein äußeres Führungsrohr aufweisen, wobei jedoch in Abweichung von der Gestaltung
bei einem Topfkolben in dem Führungsrohr der Kolben und ein Führungsglied des inneren
Führungsrohres linear hin und her bewegbar sind, wobei eine innere Mantelfläche des
äußeren Führungsrohrs gleitend sowohl mit einer äußeren Mantelfläche des Kolbens,
insbesondere dessen der Obermasse zugewandten Drucktellers, als auch mit einer äußeren
Mantelfläche des über eine äußere Mantelfläche des inneren Führungsrohres radial nach
außen vorstehenden Führungsglieds, insbesondere in Form eines Führungsrings, in Kontakt
steht. Dabei weist das innere Führungsrohr eine in seinem Innern angeordnete erste
Stützfläche für die mindestens eine erste Feder und eine radial über ihre äußere Mantelfläche
nach außen vorstehende zweite Stützfläche für die mindestens eine zweite Feder auf.
Vorzugsweise wird des Weiteren die zweite Stützfläche von dem Führungsglied, das heißt
insbesondere dem Führungsring gebildet.
[0017] Die zugrundeliegende Aufgabe wird darüber hinaus ausgehend von einem Stampfgerät
zur Bodenverdichtung mit einer stampfend angetriebenen Arbeitsmasse, die von einem
zu einer Obermasse gehörenden Motor über einen Kurbeltrieb und einen Federsatz linear
hin und her bewegbar ist, wobei der Federsatz sowohl bei der Hin- als auch bei der
Herbewegung eine resultierende Kraft auf die Arbeitsmasse überträgt, dadurch gelöst,
dass alle Federn des Federsatzes bei der Hinbewegung des Kolbens Druckkräfte und bei
der Herbewegung des Kolbens Zugkräfte auf die Arbeitsmasse übertragen.
[0018] Bei diesen alternativen Konstruktionsprinzip, das sich wie die zuvor beschriebene
Lösung durch seine kurze axiale Baulänge auszeichnet und daher die Herstellung kurzbauender
Stampfgeräte ermöglicht, wird darauf verzichtet, dass bei einer axialen Bewegung zwischen
Obermasse und Arbeitsmasse immer gleichzeitig mindestens eine Feder in ihrer Länge
verkürzt, hingegen mindestens eine weitere Feder in ihrer Länge vergrößert wird. Bei
dem erfindungsgemäßen Alternativprinzip werden somit stets alle Federn in der gleichen
Weise, das heißt entweder auf Zug oder auf Druck belastet, so dass im Zuge der Richtungsumkehr
der Relativbewegung zwischen Obermasse und Arbeitsmasse ein Vorzeichenwechsel in der
Federkraft eintritt, das heißt ein Wechsel von Zug- auf Druckkräfte und umgekehrt.
An die konstruktive Auslegung der Federn des Federsatzes bei einem solchen Prinzip
sind zwar hohe Anforderungen gestellt, um die erforderliche Dauerfestigkeit zu erreichen,
doch wird diese Schwierigkeit durch die Vorteile im Hinblick auf die Kosten, das Gewicht
sowie die Baugröße der Arbeitsmasse mehr als kompensiert.
[0019] Bei einer besonders einfachen Gestaltungsvariante dieses Erfindungsprinzips besteht
der Federsatz aus einer einzigen Feder, die vorzugsweise als Schraubenfeder ausgeführt
ist.
[0020] Eine besonders einfache Art und Weise der Befestigung der Federn besteht darin, dass
alle Federn Schraubenfedern sind und jeweils an einem der Obermasse zugewandten Ende
mit einem Endabschnitt ihres Drahtes gesichert in eine Bohrung in dem Kolben und jeweils
an einem der Arbeitsmasse zugewandten Ende mit einem Endabschnitt ihres Drahtes gesichert
in eine Bohrung in einem inneren Führungsrohr der Arbeitsmasse eingreifen. Dabei steht
eine äußere Mantelfläche des inneren Führungsrohrs axial gleitend mit einer inneren
Mantelfläche eines äußeren Führungsrohrs der Obermasse in Kontakt. Die Befestigung
der Federn über die Drahtenden in entsprechenden Bohrungen der angrenzenden kraftübertragenden
Bauteile ermöglicht auf einfache Weise den bei diesem Prinzip zwingenden Wechsel zwischen
einer Zugkraft- und Druckkraftübertragung.
[0021] Die Erfindung weiter ausgestaltend ist vorgesehen, dass zwischen einer ersten Stützfläche
des Kolbens und einer ersten Stützfläche des inneren Führungsrohrs ein erstes Dämpfungselement
angeordnet ist, das einen der Obermasse zugewandten Abschnitt des Kolbens radial außenliegend
umgibt, und dass zwischen einer zweiten Stützfläche des Kolbens und einer zweiten
Stützfläche des inneren Führungsrohrs ein zweites Dämpfungselement angeordnet ist,
das sich im Innern des Federsatzes, insbesondere im Innern der einzigen Feder, insbesondere
in Form einer Schraubenfeder, befindet. Die Dämpfungselemente werden in ihrer axialen
Länge so gewählt, dass sie zum einen verhindern, dass die Windungen einer Feder bis
"auf Block" komprimiert werden und zum anderen, dass während der Zugphase der Kolben
mit der zweiten Stirnfläche des inneren Führungsrohr in Form direkten metallischen
Kontakts kollidiert.
[0022] Die Erfindung wird nachfolgend anhand dreier Ausführungsbeispiele von Stampfgeräten,
die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert, es zeigt:
- Figur 1
- eine erste Ausführungsform eines Stampfgeräts mit einem Topfkolben im Längsschnitt,
- Figur 2
- wie Figur 1, jedoch in einem um 90° gedrehten Längsschnitt,
- Figur 3
- eine zweite Ausführungsform eines Stampfgerätes mit einem Doppelteller- Kolben im
Längsschnitt,
- Figur 4
- wie Figur 3, jedoch in einem um 90° gedrehten Längsschnitt,
- Figur 5
- eine dritte Ausführungsform eines Stampfgeräts mit einer einzigen kombinier- ten Zug-Druck-Feder
im Längsschnitt und
- Figur 6
- wie Figur 5, jedoch in einem um 90° gedrehten Längsschnitt.
[0023] Ein in den Figuren 1 und 2 in um 90° gegeneinander verdrehten Längsschnitten dargestelltes
Stampfgerät 1 zur Bodenverdichtung besitzt mit einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor
ausgestattete Obermasse 2 und eine elastisch über einen Federsatz 3 damit gekoppelte
Arbeitsmasse 4, die an ihrem unteren Ende mit einem Fußadapter 5 verbunden ist. Der
Fußadapter 5 ist auf seiner Unterseite mittels Schrauben mit einem nicht dargestellten
Bodenkontaktelement aus einem verschleißfesten Material verbindbar. Auf der gegenüberliegenden
Seite schließt sich an den Fußadapter 5 nach oben hin ein Fußrohr 6 an, das auch als
"unterer Flansch" bezeichnet wird und wie ein an der Obermasse angeordneter oberer
Flansch 7 zur klemmenden Befestigung eines gummielastischen Faltenbalgs 8 dient, mit
dem unter Ausgleich der auftretenden Längenänderungen die Mechanik im Bereich des
Federsatzes 3 vor den auf Baustellen rauen Umweltbedingungen, insbesondere vor Schmutz
und Wasser, geschützt ist. Im Innern des Faltenbalges befindet sich eine Teilfüllung
mit Öl, um die gleitenden Teile dauerhaft zu schmieren.
[0024] Über ein nicht dargestelltes Ritzel, dessen Drehachse durch die gestrichelte Linie
9 veranschaulicht ist, wird mittels des Motors ein Zahnrad 10 angetrieben, dass einen
exzentrisch angeordneten Kurbelzapfen 11 besitzt, an dem ein Pleuel 12 unter Zwischenschaltung
eines Wälzlagers mit seinem oberen Auge 13 angeschlossen ist. Das untere Auge 14 des
Pleuels 12 wirkt gleichfalls unter Zwischenschaltung eines Lagers mit einem Kolbenbolzen
15 eines als Topfkolben ausgebildeten Kolbens 16 zusammen. Abgesehen von der erfindungsgemäßen
Topfform des Kolbens 16, sind die bisher beschriebenen Bauteile des Stampfgeräts 1
in dieser Form aus dem Stand der Technik bekannt und benötigen daher keiner weiteren
Erläuterung. Dasselbe gilt für die sich aus dem Kurbeltrieb ergebende oszillierende
Hubbewegung des Kolbens 16, die über den Federsatz 3 zu einer entsprechend oszillierenden
Bewegung der Arbeitsmasse 4 und damit des Fußadapters 5 und des dort angeschlossenen
Bodenkontaktelements führt.
[0025] Der Federsatz 3 besteht aus einer im Durchmesser größeren und damit äußeren, ersten
Feder 17 und einer im Durchmesser kleineren und damit inneren, zweiten Feder 18. Die
ersten Feder 17 stützt sich mit ihrem unteren, von der Obermasse 2 wegweisenden Ende
an einer unteren Stirnfläche 19 des Kolbens 16 ab, die von einem radial nach außen
vorstehenden unteren Flanschabschnitt ausgebildet ist. Mit ihrem gegenüberliegenden
oberen Ende stützt sich die erste Feder 17 an einer Stirnfläche 20 ab, die an einem
oberen Deckel 21 eines inneren Führungsrohrs 22 der Arbeitsmasse 4 abgebildet ist.
Neben dem oberen Deckel 21 besitzt das innere Führungsrohr 22 auch einen unteren Deckel
23, wobei beide Deckel 21 und 23 fest mit dem inneren Führungsrohr 22 verbunden sind,
so dass sich insgesamt die Form einer geschlossenen Dose bzw. Trommel ergibt. Durch
eine Öffnung in dem oberen Deckel 21 tritt der Kolben 16 mit seinem oberen in seinem
Durchmesser kleineren Abschnitt 24 in das Innere des inneren Führungsrohrs 22 ein.
Im Anschluss an einen Absatz 25 schließt sich ein unterer Abschnitt 26 des Kolbens
16 der im Durchmesser gegenüber dem oberen Abschnitt 24 vergrößert ist. Der Absatz
25 dient als Anschlag für ein als Ring ausgebildetes oberes Dämmungselement 27, das
in dem oberen Deckel 21 angeordnet ist.
[0026] In dem unteren Abschnitt 26 des Kolben 16 befindet sich die zweite Feder 18, die
sich mit ihrem oberen, der Obermasse 2 zugewandten Ende an einem Zwischendeckel 28
des Kolbens 16 abstützt, wobei der Zwischendeckel im Übergangsbereich zwischen dem
oberen Abschnitt 24 und dem unteren Abschnitt 26 angeordnet ist. Die zweite Feder
18 stützt sich mit ihrem gegenüberliegenden Ende auf dem als untere Stirnfläche 29
des inneren Führungsrohrs 22 wirkenden unteren Deckel 23 ab. Der Zwischendeckel 28
bildet an seiner Unterseite hingegen Stirnfläche 30 des Kolbens 16.
[0027] Ein verjüngtes Oberteil 31 des unteren Deckels 23 trägt ein zweites Dämpfungselement
32, das wie die zweite Feder 18 auch an der oberen Stirnfläche 30 des Kolbens 16 anschlagen
kann, um zu verhindern dass die Feder 18 bis auf Block zusammengedrückt wird.
[0028] Die durch den Kurbeltrieb bewirkte oszillierende Hubbewegung des Kolbens 16 wird
somit über die beiden vorgespannten und stets als Druckfedern wirkenden Federn 17,
18 auf das innere Führungsrohr 22 übertragen und bewirkt so die gewünschte oszillierende
Hubbewegung der Arbeitsmasse 4. Dabei wird das innere Führungsrohr 22 teleskopartig
in einem zu der Obermasse 2 gehörenden äußeren Führungsrohr 33 in axiale Richtung
gleitend geführt. Dabei ist eine äußere Mantelfläche 34 des inneren Führungsrohres
22 mit einer inneren Mantelfläche 35 des äußeren Führungsrohres 33 in Kontakt.
[0029] Man erkennt deutlich, dass der in Topfform bzw. Hülsenform ausgeführte Kolben 16
eine Ineinander-Verschachtelung der beiden Federn 17, 18 erlaubt, wodurch die axiale
Baulänge des Federsatzes 3 gegenüber einer einfachen, aus dem Stand der Technik bekannten
linearen Hintereinanderanordnung deutlich reduziert wird, so dass insgesamt die Bauhöhe
des Stampfgeräts 1 vermindert wird, was dessen Einsatzmöglichkeiten unter beengten
Platzverhältnissen verbessert.
[0030] Bei der in den Figuren 3 und 4 dargestellten alternativen Ausführungsform besitzt
der Kolben 16' die Form eines Doppelkolbens, bei dem an eine mittige Kolbenstange
36 an deren oberen Ende ein oberer Druckteller 37 und an deren gegenüberliegenden
unteren Ende ein unterer Druckteller 38 angeordnet ist. An dem unteren Druckteller
38 ist eine untere Stirnfläche 39 ausgebildet, an der sich die innere, zweite Feder
18 mit ihrer Unterseite abstützt. An dem oberen Druckteller 37 befindet sich eine
obere Stirnfläche 40, die zur Abstützung des oberen Endes der äußeren ersten Feder
17 dient. Während somit von Seiten der Druckteller 37, 38 die Krafteinleitung in die
weiteren Federn 17, 18 erfolgt, erfolgt die Kraftableitung über das innere Führungsrohr
22', in das lediglich ein oberer Deckel 21' fest eingesetzt und starr damit verbunden
ist. Über einer oberen Stirnfläche 41 des oberen Deckels 21' stützt sich das zweite
Ende der inneren Feder 18 ab und sorgt somit bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens
16 für eine Kraftausleitung in das innere Führungsrohr 22' und somit in die Arbeitsmasse
4. Bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 16 erfolgt die Kraftausleitung aus der äußeren
Feder 17 an deren unterem Ende über eine untere Stirnfläche 42 eines Führungselements
43 in form eines fest mit dem inneren Führungsrohr 22' verbundenen Führungsrings.
[0031] Auch das Stampfgerät 1 gemäß den Figuren 3 und 4 besitzt an seiner Obermasse 2 ein
äußeres Führungsrohr 33, an dessen innerer Mantelfläche 35 sich sowohl eine äußere
Mantelfläche 44 des Führungselements 43 als auch eine äußere Mantelfläche 45 des oberen
Drucktellers 37 abstützen. Auf diese Weise ist mit großem axialen Abstand des oberen
Drucktellers 37 von dem Führungselement 43 eine saubere koaxiale Führung des Federsatzes
3 und des inneren Führungsrohres 22' der Arbeitsmasse 4 in dem obermassenfesten äußeren
Führungsrohr 33 gesorgt.
[0032] Der Vorteil der deutlich reduzierten axialen Baulänge des Federsatzes 3 gegenüber
der linearen Hintereinander-Anordnung gemäß dem Stand der Technik trifft auf die Ausführungsform
des Stampfgeräts 1 nach den Figuren 3 und 4 ebenso zu.
[0033] Der Unterschied der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zu dem Stampfgerät
gemäß den Figuren 5 und 6 besteht im Wesentlichen darin, dass der dortige Federsatz
3' lediglich aus einer einzigen Feder 17 besteht. Der Draht der obersten Windung 46
der Feder 17 ist in seinem Endabschnitt 47 durch eine Bohrung 48 in dem Kolben 16"
geführt und durch Umbiegen gesichert. Gleiches gilt für den gegenüber liegenden Endabschnitt
49 der untersten Windung 50 der Feder 17, die gesichert in der Bohrung 51 in dem inneren
Führungsrohr 22' fixiert ist. Die Bewegung des Kolbens 16" führt somit beim Abwärtshub
zu einer Kompression der Feder 17 und damit zur Übertragung von Druckkräften auf eine
Zwischenwand 52 des inneren Führungsrohrs 22' und damit der Arbeitsmasse 4. Die entgegen
gesetzte Aufwärtsbewegung führt analog zur Übertragung von Zugkräften auf die Arbeitsmasse.
Während das innere Führungsrohr 22" und das äußere Führungsrohr 33 wie bei den bereits
vorbeschriebenen alternativen Ausführungsformen teleskopartig gleiten ineinander geführt
sind, wird der eine Stufenform aufweisende Kolben 16" in seinem im Durchmesser kleineren
oberen Abschnitt 24" innerhalb einer angepassten Bohrung in einem oberen Deckel 21"
des inneren Führungsrohrs 22" geführt. In einem unteren, in Durchmesser vergrößerten
Abschnitt 26" des Kolbens 16" gleitet letzterer an der inneren Mantelfläche 53 des
inneren Führungsrohrs 22".
[0034] Zur Vermeidung eines metallischen Anschlagens des unteren Abschnitts 26" des Kolbens
16" an der Unterseite des oberen Deckels 21" des inneren Führungsrohrs 26" kann in
einem Freiraum 54 ein nicht eingezeichneten Dämpfungselement eingesetzt werden. Um
analog einen Blockanschlag der Feder 17 zu vermeiden, kann in deren inneren Freiraum
55 ebenfalls ein Dämpfungselement platziert werden, das im Aktivierungsfall den Kolben
16" mit seiner Unterseite gegenüber einer Oberseite der Zwischenwand 52 abstützt.
[0035] Aufgrund der Verwendung lediglich einer einzigen Feder 17 als Zug- und Druckfeder
mit periodisch wechselnder Lastbeaufschlagung ist der konstruktive Bauaufwand gering
und die axiale Baulänge ebenso wie bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis
4 gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert.
Bezugszeichenliste
[0036]
- 1
- Stampfgerät
- 2
- Obermasse
- 3, 3'
- Federsatz
- 4
- Arbeitsmasse
- 5
- Fußadapter
- 6
- Fußrohr
- 7
- oberer Flansch
- 8
- Faltenbalg
- 9
- Linie
- 10
- Zahnrad
- 11
- Kurbelzapfen
- 12
- Pleuel
- 13
- oberes Auge
- 14
- unteres Auge
- 15
- Kolbenbolzen
- 16, 16', 16"
- Kolben
- 17
- erste Feder
- 18
- zweite Feder
- 19
- untere Stirnfläche
- 20
- obere Stirnfläche
- 21, 21"
- oberer Deckel
- 22, 22', 22"
- inneres Führungsrohr
- 23
- unterer Deckel
- 24, 24"
- oberer Abschnitt
- 25
- Absatz
- 26, 26"
- unterer Abschnitt
- 27
- oberes Dämpfungselement
- 28
- Zwischendeckel
- 29
- untere Stirnfläche
- 30
- obere Stirnfläche
- 31
- Oberteil
- 32
- zweites Dämpfungselement
- 33
- äußeres Führungsrohr
- 34
- äußere Mantelfläche
- 35
- innere Mantelfläche
- 36
- Kolbenstange
- 37
- oberer Druckteller
- 38
- unterer Druckteller
- 39
- untere Stirnfläche
- 40
- obere Stirnfläche
- 41
- obere Stirnfläche
- 42
- untere Stirnfläche
- 43
- Führungselement
- 44
- äußere Mantelfläche
- 45
- äußere Mantelfläche
- 46
- oberste Windung
- 47
- Endabschnitt
- 48
- Bohrung
- 49
- Endabschnitt
- 50
- unterste Windung
- 51
- Bohrung
- 52
- Zwischenwand
- 53
- innere Mantelfläche
- 54
- Freiraum
- 55
- Freiraum
- Ü
- Überlappungsbereich
- F
- Freiraum
1. Stampfgerät (1) zur Bodenverdichtung, mit einer stampfend angetriebenen Arbeitsmasse
(4), die von einem zu einer Obermasse (2) gehörenden Motor über einen Kurbeltrieb,
einen Kolben (16, 16') und einen Federsatz (3) linear hin und her bewegbar ist, wobei
der Federsatz mindestens eine bei einer Hinbewegung des Kolbens (16, 16') komprimierbare
erste Feder (17) und mindestens eine bei einer Herbewegung des Kolbens (16, 16') komprimierbare
zweite Feder (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite Feder (18) innerhalb eines Freiraums (F) im Inneren der
mindestens einen ersten Feder (17) angeordnet ist.
2. Stampfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Federn (17, 18) koaxial zueinander angeordnete Schraubenfedern sind, wobei ein
Außendurchmesser der mindestens einen ersten Feder (17) größer ist als der Innendurchmesser
der mindestens einen zweiten Feder (18).
3. Stampfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (16) eine Topfform aufweist, zwei voneinander weg weisende Stirnflächen
(19, 30) zur Abstützung der mindestens einen ersten Feder (17) und der mindestens
einen zweiten Feder (18) besitzt und in einem Überlappungsbereich (Ü) der Federn (17,
18) zwischen der mindestens einen ersten Feder (17) und der mindestens einen zweiten
Feder (18) angeordnet ist.
4. Stampfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (16) einen oberen rohrförmigen Abschnitt (24) und einen unteren rohrförmigen
Abschnitt (26) besitzt, wobei der untere Abschnitt (26) einen gegenüber dem oberen
Abschnitt (24) größeren Durchmesser aufweist.
5. Stampfgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Obermasse (2) ein äußeres Führungsrohr (33) aufweist, in dem ein inneres Führungsrohr
(22) der Arbeitsmasse (4) linear hin und her bewegbar ist, wobei eine äußere Mantelfläche
(34) des inneren Führungsrohrs (22) gleitend mit einer inneren Mantelfläche (35) des
äußeren Führungsrohrs (33) in Kontakt ist, wobei vorzugsweise das innere Führungsrohr
(22) zwei im Abstand voneinander angeordnete, einander zugewandte Stirnflächen (20,
29) aufweist, an denen sich die mindestens eine erste Feder (17) und die mindestens
eine zweite Feder (18) jeweils mit ihren antriebsseitigen Enden abstützen.
6. Stampfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feder (17) innerhalb eines von einer inneren Mantelfläche des inneren Führungsrohres
(22) und einer äußeren Mantelfläche des Kolbens (16) begrenzten Raumes und die zweite
Feder (18) innerhalb eines rohrförmigen Endabschnitts des Kolbens (16) angeordnet
ist.
7. Stampfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (16') zwei voneinander beabstandete und über eine Kolbenstange (36) miteinander
gekoppelte Druckelemente, insbesondere Druckteller (37, 38), aufweist, die zwei aufeinander
zu weisende Stirnflächen (39, 40) zur Abstützung der mindestens einen ersten Feder
(17) und der mindestens einen zweiten Feder (18) aufweisen und in einem Überlappungsbereich
(Ü) der Federn (17, 18) innerhalb eines Freiraums (F) in der innersten Feder (18)
angeordnet ist.
8. Stampfgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Obermasse (2) ein äußeres Führungsrohr (33) aufweist in dem ein inneres Führungsrohr
(22') der Arbeitsmasse (4) linear hin und her bewegbar ist, wobei eine innere Mantelfläche
(35) des äußeren Führungsrohrs (33) gleitend sowohl mit einer äußeren Mantelfläche
(45) des Kolbens (16'), insbesondere dessen der Obermasse (2) zugewandten Drucktellers
(37), als auch mit einer äußeren Mantelfläche (44) eines über eine äußere Mantelfläche
(34) des inneren Führungsrohrs (22') radial nach außen vorstehenden Führungselements
(43), insbesondere in Form eines Führungsrings, in Kontakt steht, wobei das innere
Führungsrohr (22') eine in seinem Inneren angeordnete erste Stirnfläche für die mindestens
eine erste Feder (17) und eine radial über ihre äußere Mantelfläche nach außen vorstehende
zweite Stützfläche für die mindestens zweite Feder (18) aufweist, wobei die zweite
Stirnfläche von dem Führungselement (43), insbesondere dem Führungsring, gebildet
ist.
9. Stampfgerät (1) zur Bodenverdichtung, mit einer stampfend angetriebenen Arbeitsmasse
(4), die von einem zu einer Obermasse (2) gehörenden Motor über einen Kurbeltrieb,
einen Kolben (16") und einen Federsatz (3") linear hin und her bewegbar ist, wobei
der Federsatz (3") sowohl bei der Hin- als auch bei der Herbewegung eine Kraft auf
die Arbeitsmasse (4) überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass alle Federn (17) des Federsatzes (3") bei der Hinbewegung des Kolbens (16") Druckkräfte
und bei der Herbewegung des Kolbens (16") Zugkräfte auf die Arbeitsmasse (4) übertragen.
10. Stampfgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Federsatz (3") aus einer einzigen Feder (17) besteht, die vorzugsweise als Schraubenfeder
ausgeführt ist.
11. Stampfgerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Federn (17) Schraubenfedern sind und jeweils an einem der Obermasse (2) zugewandten
Ende mit einem Endabschnitt (47) ihres Drahtes gesichert in eine Bohrung (48) in dem
Kolben (16") und jeweils an einem der Arbeitsmasse (4) zugewandten Ende mit einem
Endabschnitt (49) ihres Drahtes gesichert in eine Bohrung (51) in einem inneren Führungsrohr
(22") der Arbeitsmasse (4) eingreifen, wobei eine äußere Mantelfläche (34) des inneren
Führungsrohres (22") axial gleitend mit einer inneren Mantelfläche (35) des äußeren
Führungsrohrs (33) der Obermasse (2) in Kontakt steht.
12. Stampfgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer ersten Stirnfläche des Kolbens (16") und einer ersten Stirnfläche
des inneren Führungsrohrs (22") ein erstes Dämpfungselement angeordnet ist, das einen
der Obermasse (2) zugewandten Abschnitt des Kolbens (16") radial außen liegend umgibt
und dass zwischen einer zweiten Stirnfläche des Kolbens (16") und einer zweiten Stirnfläche
des inneren Führungsrohrs (22") ein zweites Dämpfungselement angeordnet ist, das sich
im Inneren des Federsatzes (3"), insbesondere im Inneren der einzigen Feder (17),
insbesondere in Form einer Schraubenfeder, befindet.