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Schlagwerkzeug, insbesondere Ramme mit innerer Verbrennung
Die Erfindung betrifft ein Schlagwerkzeug mit innerer Verbrennung, insbesondere eine Verbrennungskraftramme derjenigen Art, wie sie vom Anmelder in mehreren deutschen Patenten (z. B. Nr. 642828 und österr. Patenten, z. B. Nr. 150343) entwickelt wurde und bei der sich Arbeitszylinder und Kolbensystem im Sprung von der Unterlage abheben können, obwohl naturgemäss bei entsprechender Nachgiebigkeit, wie weicherem Boden, schwachem Pfahl-nicht unbedingt zum Sprung kommen muss, der Pfahl vielmehr auch ohne Sprung in das Erdreich getrieben werden kann. Bei diesem vom Anmelder entwickeltem Rammensystem war stets eine Kolbenstange vorhanden und diese war durch den Rammenfuss (Zylinderboden bzw.
Schlagkörper) hindurchgeführt, ferner musste mit"Verlängertem Hub"des Kolbens gearbeitet werden, um hinreichende Spülluftmengen zum Austreiben der Abgase und zur Vollspülung zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung strebt eine grundlegende Vervollkommnung solcher Rammen an und erzielt eine ganze Reihe erheblicher Vorteile, die mit der bisherigen Bauart nicht erreicht werden könnte. Zu diesem Zwecke wird zunächst die Kolbenstange beseitigt und der Kolben erfindungsgemäss in voller Länge bis zum Kolbenfuss ausgeführt.
Dadurch ist vor allem die mit der Anwendung der Kolbenstange verbundene Knickgefahr beseitigt (ebenso die bei der früheren Bauart durch die Knicklast verursachte Deformation, die eine Ausweitung der Kolbendurchführung am Kolbenfuss zur Folge hat, vermieden) und es wird eine knickungssichere Kolbenabstützung erzielt.
Ferner wird erfindungsgemäss dieser lange Kolbenkörper mit einer Kolbenstufe ausgebildet, die in einem erweiterten Teil des Rammenzylinders arbeitet und als Spülpumpe wirkt. Hiedurch ist die Möglichkeit gegeben, ohne" ver- längerten Hub" oder "höheren Sprung" (Seidlramme) eine 100% ige Vollspülung und somit eine gesicherte Funktion des Schlaggerätes zu erzielen.
Dies bietet den weiteren Vorteil der Herabsetzung der Konstruktionshöhe der Ramme trotz Erzielung beliebig reichlicher Spülluftmenge. Der Raum unter der Kolbenstufe wird hiebei vorteil- haft nicht in ganzer Länge als Spülpumpenraum ausgenützt, sondern der letzte Teil dieses Raumes dient als Verdichtungsraum, der im Sprung zufolge Verdichtung der darin befindlichen Luft die Mitnahme des Kolbensystems gewährleistet.
Innerhalb des Rammenzylinders wird ferner erfindungsgemäss ein reichlich bemessener Speicherraum für die Spülluft ausgebildet, um die Überschiebwiderstände zu verringern und so die Arbeitsleistung der Ramme zu erhöhen. Hiedurch wird auch die Zylinderkühlung verbessert. Zur vollen Auswertung der 100% igen Spülwirkung auf die einwandfreie Arbeit der Ramme am Pfahl oder sonstigen Unterlage ist es nötig, den Verdichtungsraum in solcher Grösse zu halten, dass die Fallhöhe (Verbrennungshub plus Auspuffschlitzhöhe) genügt, um das Kolbensystem zum Aufschlag auf den Kolbenfuss zu bringen.
Die vorangegebene Bedingung wird allgemein nicht bei einem Kompressionsgrad zu erreichen sein, bei dem Selbstzündung des eingespritzten Brennstoffes eintritt, sondern (z. B. bei weichem Boden) oft nur dann, wenn ein Teil des Verdichtungsraumes als Glühkörper ausgebildet ist.
Diese Erkenntnis führte schliesslich zur erfindungsgemässen Ausbildung des Zylinderdeckels als Glühkopf, der mit einer Anheizlampe vor Beginn der Arbeit anzuwärmen ist. Dieser Deckel bildet ferner durch seine erfindungsgemässe Formgebung ein Wirbelelement, welches im Verein mit einer Verengung des Arbeitszylinders eine gute Durchwirbelung des Verdichtungsraumes ergibt, womit wieder die Möglichkeit gegeben ist, den Brennstoff durch eine Einlochdüse einzuspritzen, ohne den Wirkungsgrad der Verbrennung zu beeinträchtigen. Der Deckel bildet hiebei einen rasch und mühelos auswechselbaren Konstruktionsteil, derart, dass z. B. bei fest sitzender Unterlage (schwerer Boden, starker Pfahl, bereits grössere erreichte Eindringstufe des Pfahls) der Verdichtungsraum verkleinert und damit der thermische Wirkungsgrad bzw. die Schlagleistung der Ramme erhöht werden kann.
Diese Ausbildung und Formgebung des Deckels ermöglicht somit gute Durchspülung, gute Durchwirbelung während der Verdichtung und bequeme Ver-
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grösserung oder Verkleinerung des Verdichtungraumes (um z. B. mit verringertem Kompressionsgrad arbeiten zu können und auch bei weichem Boden ein sicheres Arbeiten der Ramme zu gewährleisten oder die Möglichkeit zu haben, schwächere Pfähle mit schweren Rammen wirtschaftlich rammen zu können usw.).
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Ramme, u. zw. stellen die Fig. 1, 2 und 3 Längsschnitte durch den Arbeitszylinder nach den Linien A-B, C-D und E-F der Fig. 4 dar, welch letzterer eine Draufsicht zeigt. In Fig. 1 ist auch der Kolben im Zylinder eingezeichnet, links in Ansicht, rechts im Schnitt. Wie die Zeichnung zeigt, ist der Kolben 1, 2 der hier geteilt ausgeführt ist, in voller Länge bis zum Kolbenfuss 2'ausgebildet.
Ungefähr in der Mitte der Länge ist die Kolbenstufe 3 vorgesehen und dementsprechend weist auch der Rammenzylinder nicht einheitlichen Durchmesser auf, sondern ist unten mit grösserem Durchmesser ausgebildet. Der über und unter der Kolbenstufe 3 gebildete Ringraum wirkt als Spülluftpumpe, die bei entsprechender Bemessung bei einer Relativbewegung zwischen Zylinder 5 und dem Kolbensystem 1, 2, 3 von nicht mehr als Verbrennungsraumhöhe plus Auspuffschlitzhöhe stets eine hinreichende Spülluftmenge zu liefern vermag, um die Abgase auszutreiben und Vollspülung zu erreichen, ohne dass ein "Verlängerter Hub" (oder"Höherer Sprung"wie bei der Seidlramme) erforderlich wäre. Durch den Fortfall verlängerten Hubes bei beliebig reichlicher Spülluftmenge wird die Bauhöhe herabgesetzt durch den Fortfall einer Kolbenstange eine knickungssichere Kolbenabstützung erzielt.
Die Arbeitsweise dieses Stufenkolbens ist folgende : Vor Aufsitzen des Rammenkörpers 5 und 8 auf der Unterlage (Fig. 2) zum Zeitpunkt der Druckspitze bis zum Auspuffen und Spülen wird die im Ringraum 4 unter der Kolbenstufe 3 befindliche Luft über die unteren Überströmventile 11 und den Kanal 9 (Fig. 2) in einem im Zylinderkörper vorgesehenen als Luftspeicher dienenden Ringraum 10 geschoben ; dagegen wird im Ringraum 4 oberhalb der Kolbenstufe 3 Frischluft durch das Ansaugventil 12'angesaugt, welches Ventil in der Zeichnung nicht besonders dargestellt ist, weil es vollkommen gleich mit dem unten dargestellten Ventil 12 ausgebildet ist.
Die Wirkung des Ansaugventils kann noch dadurch erhöht werden, dass in jeder Endlage des Kolbens je ein Schlitz in der Kolbenwandung vorgesehen ist, der eine Nachfüllung des jeweilig arbeitenden Saugraumes im Wege durch den hohlen Kolbenraum ermöglicht (in der Zeichnung nicht dargestellt).
Die Ventile 11 und 12, ebenso die Ventile 11' und 12'können Gummi-Membran-Ventile (Buna, in Öl und Treibstoff unlöslich) sein. Sobald bei dieser Sprungbewegung die Auspuffschlitze 13 frei gelegt werden, entweicht der Überdruck und kurz darauf wird nach Freilegung der beiden Spül- schlitze 14 durch diese Spülluft aus dem Ringraum 10 eintreten und den Rest der Verbrennungsluft ausschieben (Spülen). Der Ringraum 10 dient hiebei als. Speicher um die Überschiebwiderstände zu verringern und damit die Leistung der Ramme zu erhöhen.
Fällt der Rammenkörper
5, 8 nunmehr wieder auf die Unterlage zurück, so wird das Kolbensystem ; ,. ? wieder in den Arbeitszylinder hineingedrückt und jetzt im Ringraum über der Kolbenstufe 3 die Luft über das Ventil 11' (gleich wie 11 ausgebildet) in den Raum 10 gedrückt, wogegen im Ringraum 4 unterhalb der Stufe 3 Frischluft durch das Ansaugventil angesaugt wird. Der untere Teil des Ringraumes 4 von der Unterkante 6 der Überströmschlitze bis zur Oberkante 7 des Kolbenfusses 8 dient zur Verdichtung der darin befindlichen Luft, die im Sprung die Mitnahme des Kolbensystems gewährleistet.
Der Abschlussdeckel für den Verbrennungsraum, dessen Ausbildung als leicht auswechselbarer Konstruktionsteil mit dem bereits ausgeführten Vorteil einer mühelosen Änderung des Verdichtungsgrades, sowie als Glühkopf und schliesslich als Wirbelelement ein wichtiges Merkmal der Erfindung bildet, ist aus der Zeichnung bei 16 zu ersehen. Seine innere Begrenzungsfläche bildet ein Rotationskörper, der im Verein mit der Verengung 17 des Arbeitszylinders eine gute Durchwirbelung des Verdichtungsraumes 18 ergibt, so dass ohne den Wirkungsgrad der Verbrennung zu beeinträchtigen, der Brennstoff durch eine Einlochdüse, eingespritzt werden kann (Fig. 3). Durch Austausch des Deckels 16 kann der Verdichtungsraum rasch und mühelos geändert werden. Eine Verkleinerung z. B. ist in Fig. 1 punktiert ein- gezeichnet.
Die Ramme kann also nach Belieben in reinem Dieselprinzip oder nach dem GlühkopfVerfahren arbeiten gelassen werden. Je nachdem das Kolbensystem gewichtsmässig ausgebildet ist, ergeben sich auch verschiedene Möglichkeiten der Schlagwirkung. Bei vollkommen massivem Kolben würde sich das Schlagwerkzeug z. B. sehr gut als Schmiedehammer (Grobhammer) eignen.
Die Treibstoffpumpe 15 ist, wie Fig. 3 zeigt, samt dem Rückdruckventil frei zugänglich und kann ohne Abmontieren des Arbeitszylinders ausgebaut werden. Die Brennstoffleitung ist bis auf ein kurzes Stück eingegossen und damit vollkommen geschützt. Die Ventile für die Spülung sind masselos und unempfindlich, leicht ein-und auszubauen und ohne Federn.
Durch die Spülluftdruckbehälter wird die Kühlung des Arbeitszylinders wesentlich erhöht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schlagwerkzeug, insbesondere Ramme mit innerer Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1, 2) in voller Länge bis zum Kolbenfuss (2') ausgeführt ist, so dass sich ein stangenfreies Kolbensystem mit knickungssicherer Kolbenabstützung ergibt.