<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von
Rüttelarbeiten durch Innenrüttlung
Die Erfindung bezieht sich auf die Durchführung von Rüttelarbeiten aller Art, die mittels Innenrüttlern ausgeführt werden. Zu diesen Arbeiten gehören die Herstellung von Bohrlöchern, die gegebenenfalls durch Ausfüllung mit Beton für die Herstellung von Pfeilern dient, ferner die Herstellung von Bohrlöchern unter Anbringung von Auskleidungen, beispielsweise durch Einbringen von Verrohrungen, weiterhin die Einbringung von Spundwandteilen, Hohlkörpern und ähnlichen Bauelementen in das Innere des Bodens unter gleichzeitiger Verdichtung des Bodens und schliesslich die Ausführung von Verdichtungsarbeiten.
Diese Arbeiten können in beliebigen natürlichen Bodenarten oder auch in künstlichen Schüttungen vorgenommen werden, wobei der Rüttler, d. h. ein Gerät zur Erzeugung von Vibrationen, in das Innere dieser Bodenart oder Schüttungen eingebracht wird, um innerhalb derselben Schwingungen auf das umgebende Erdreich auszuüben.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Verfahren der vorstehend genannten Art, bei de- nen ein Innenrüttler Verwendung findet, der im Inneren der natürlichen oder künstlichen Bodenmasse durch Ausübung eines zu seiner Achse senkrechten Schlages wirkt, und wobei der Rüttlerkörper im wesentlichen aus einem geschlossenen, an einem Gestänge oder an Rohren aufgehängten Gehäuse besteht, in dem sich ein Antriebsmotor und die Schwungmasse befinden.
Zur Durchführung solcher Arbeiten sind bereits Innenrüttler verwendet worden, beispielsweise um Verdichtungen natürlichen Bodens oder von Schüttungen zu erzielen oder um durch Niederbringen von Rohren, Hohlkörpern u. dgl. bestimmte Arbeiten im Innern des Erdreiches auszuführen. Dabei war man bisher jedoch darauf angewiesen, durch gleichzeitiges Zuführen von Wasser den Boden, in den der Rüttlerkörper eingeführt wurde, mit Hilfe des Wassers oder wässeriger Zubereitung in einen breiflüssigen Zustand zu versetzen, um das Absinken des Rüttlers infolge dieser Veränderung des physikalischen Zustandes des Bodens und die gewünschte Wirkung in. einem gewissen Umfangsbereich des Rüttlers zu erzielen.
Die bisherigen Verfahren, die unter dem Begriff"Rütteldruckverfahren"Eingang in die Erdbautechnik gefunden haben, waren demnach in ihrer Verwendbarkeit auf solche Böden beschränkt, die aus lockeren und durch Flüssigkeit in einen gewissen Fliesszustand überführbaren Teilchen bestehen, u. zw. im wesentlichen aus Sand.
Es ist demgegenüber Hauptziel der Erfindung, die angeführten Arbeiten mittels Innenrüttler auch in andern natürlichen Bodenarten ausführen zu können, u. zw. grundsätzlich in jeder beliebigen oder künstlichen Bodenart, die sich durch Rütteln, Walzen oder Rammen verdichten lässt, beispielsweise auch in stark bindigen Böden, wie Tonen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass ein Rüttlergehäuse, in welchem in an sich bekannter Weise die Schwungmasse und der Antriebsmotor untergebracht sind, und über welchem, durch eine elastische Kupplung getrennt, ein nicht mitschwingendes Belastungsgewicht angeordnet ist, dessenDurchmesserdemdes Rüttlerkörpers entspricht, unter Rütteln in den Boden eingedrückt und der Boden durch gleichzeitige Wirkung des Rütteln und des Belastungsgewichtes verdrängt wird.
Durch die Zwischenschaltung einer elastischen Kupplung bleibt der Vibrationsteil, d. h. die wirksame Länge des eigentlichen Rüttlerkörpers, in dem sich die Schwungmasse und der Antriebsmotor befinden sowie der wirksame Rilttlerdurchmesser beschränkt, so dass die volle, vom Vibrator erzeugte RUttelkraft auf einen kleinen Raum konzentriert wird. Es ist hiedurch möglich, die spezifische Schlagkraft grösser zu halten als mit einemRüttlergerätvon gleicher Stärke wie bei den bekannten Ausbildungen ohne Trennung durch eine elastische Kupplung, so dass erfindungsgemäss auch feste Bodenarten zur Verdrängung gebracht werden
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Tiefen praktisch unbegrenzt sind.
Zur Herstellung zylindrischer Hohlkörper ist es zwar bereits bekannt, den Kern mit einer Rüttelvorrichtung zu verbinden, wobei der eigentliche Hohlraumerzeuger, nämlich der Kern ; über einen sogenannten Beruhigungsteil an dem Rüttler elastisch aufgehängt ist. Für die Durchführung von Rüttelarbeiten der erfindungsgemässen Art ist ein solches Gerät jedoch nicht geeignet, da ihm das Belastungsgewicht über dem Rüttelkörper und die elastische Verbindung zwischen einem Rüttler und einem darüber angeordneten Belastungsgewicht mit nicht grösserem Aussendurchmesser fehlt, was eine entscheidende Voraussetzung für die Herstellung von Bohrlöchern darstellt.
Auch andere bekannte Verdichtungseinrichtungen, bei denen der Vorgang der Rüttelarbeit ausschliesslich durch das Zusammenwirken eines Vibrators mit von unten in das Erdreich zugeführter Pressluft versucht wird, eignen sich nicht für die Herstellung von Bohrlöchern und ähnlichen Rüttlerarbeiten, z. B. zum Niederbringen von Rohren in bindigen Böden, da unerwünschte Rückwirkungen auf die Bohrlochumgebung durch die eingepressten Medien, wie Pressluft oder Flüssigkeiten, vermieden werden sollen.
Es ist gemäss der Erfindung möglich, auch Rohre niederzubringen, ohne dass dabei ein wesentlicher Teil der aufgewendeten Energie für die Rüttlerarbeit durch ein etwaiges Mitschwingen der aufgehenden Rohre nach oben hin nutzlos verbraucht wird. Der durch die Rüttelwirkung und das Belastungsgewicht verdrängte Boden kann durch Einfüllen von Zusatzmassen, beispielsweise von an der Baustelle vorhandenem oder fremdem Bodenmaterial, von Beton oder von zur Verdichtung geeigneten natürlichen oder künstli- chen Massen, wie bituminösen Gemischen, ersetzt werden, um den Grad der Verdichtung von Bohrlöchern zu steigern oder örtlich besonders verdichtete Teile, wie verbreiterte Pfahlfüsse, zu bilden oder schliesslich Pfeiler aufzubauen,
die mit fortschreitender Verdichtung unter allmählichem Ziehen des Rüttelgerätes entstehen. Zusatzmassen dieser Art oder Verdichtungsmittel werden erfindungsgemäss während der aufgehenden oder niedergehenden Bewegung des Rüttlers durch mit dem Rüttlerkörper verbundene, vorzugsweise mitschwingende Zuführungsrohre eingefüllt bzw. eingepresst.
Wenn mittels des Rüttlerkörpers zum Zwecke der Erzielung örtlich bevorzugter Verdichtungen gearbeitet wird, ist es zweckmässig, den Boden bzw. das Nachfüllmaterial durch Auf-und Abbewegen des Rüttlerkörpers mit seinem Belastungsgewicht so lange zu verdrängen, bis das Gerät unter dem Einfluss des Rütteln und des Belastungsgewichtes nicht mehr weiter eindringt. Man hat hiedurch in einfacher Weise die Gewähr einer vollkommenen, d. h. maximal erreichbaren Verdichtung an der betreffenden Stelle.
Insbesondere für die Durchführung von Bohrarbeiten wird vorteilhaft ein Rüttlergehäuse mit einer gegen die Sohle gerichteten, möglichst schlanken konischen Spitze bei waagrerhter Schlagrichtung des Rüttlers verwendet, um dadurch auch im Bereich der Spitze eine im wesentlichen seitliche Verdrängung und damit ein leichteres Eindringen zu erreichen.
Um bei der Herstellung von Bohrlöchern in stark bindigen, d. h. in sogenannten fetten Böden, wie Tonen, ein leichtes Abheben des Rüttelgerätes von der Bohrlochsohle zu erreichen, d. h. die Bildung eines Vakuums zu vermeiden, wird erfindungsgemäss durch Verwendung eines Rückschlagventiles an der Rüttler- spitze beim Abhebendes Rüttlers von der Bohrlochsohle eine Verbindung zwischen Atmosphäre und Rüttlerauflager, nämlich der Bodentasse an der Sohle, geschaffen.
Zur Durchführung dieses Verfahrens wird in weiterer Ausbildung der Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, die sich durch ein nach aussen geschlossenes Rüttlergehäuse auszeichnet, in welchem sich in an sich bekannter Weise der Antriebsmotor und die über eine Kupplung von diesem in Umdrehung versetzte Unwucht befinden, wobei das Rüttlergehäuse an seinem der Spitze entgegengesetzten Ende über eine ela- stische Kupplung derart mit einem Belastungsgewicht verbunden ist, dass das Belastungsgewicht gegen Übertragung der Rüttelschwingungen gesichert ist und das Belastungsgewicht einschliesslich dasselbe aufnehmender Bauteile keinen grösseren Durchmesser aufweist als der grösste Durchmesser des Rüttlergehäuses.
Das Belastungsgewicht kann durch ein entsprechend schwer ausgeführtes Gestänge oder einen entsprechend bemessenen Teil des Gestänges gebildet werden. Es kann auch durch ein das Gestänge in einer ge- wissen Höhe umgebendes Rohr gebildet werden und schliesslich kann auch ü ! Jer eine gewisse Länge über der elastischen Kupplung ein etwa zylindrischer, dickwandiger Körper vorgesehen sein, um als Belastungsgewicht zu dienen, wobei dieser Körper in seinem Inneren Bohrungen für die Durchführung von Kabeln u. dgl. zum Rüttler aufweist und an dem freien Ende dieses Belastungskörpers das eigentliche Gestänge angreift.
Da als Aufhängung auch ein Rohr dienen kann, ist es ferner möglich, innerhalb dieses Aufhängungsrohres eine Füllung entsprechenden Gewichtes oder ein anderes Mittel zur Belastung vorzusehen ; in allen Fällen ist jedoch wesentlich, dass das den Rüttler nach oben fortsetzende Aufhängerohr, Belastungsgewicht oder Ge-
<Desc/Clms Page number 3>
stänge den Aussendurchmesser des Rüttlergehäuses nicht überschreitet.
Vor allem für die Herstellung von Bohrlöchern, wobei gegebenenfalls gleichzeitig Rohre niedergebracht werden sollen, ist es zweckmässig, einen Rüttler mit zur Vortriebsrichtung senkrechter Exzentrität zu verwenden, bei welchen sowohl die Kupplung zwischen dem Rüttler und dem Belastungsgewicht bzw. dem Gestänge, wie auch die Kupplung zwischen dem den Rüttler umfassenden mitschwingenden Rohrteil und dem aufgehenden Rohrteil zur Ver-
EMI3.1
des Rohr elastisch ausgeführt sind.
In manchen Fällen hat es sich als zweckmässig erwiesen, die zentrisch verjüngte Spitze des Rüttlers mit einem Ringwulst auszustatten, wobei der grössere Durchmesser der Spitze im Bereich dieser Wulst entweder dem Durchmesser des Rüttlers entspricht oder so bemessen ist, dass dieser Ringwulst als Rohrmitnehmerdient. Man vermeidet hiedurch, dass bei der Verdrängung, wie sie mit zunehmender Absenkung stattfindet, die seitliche Beweglichkeit des Rüttlers beeinträchtigt wird und die Schlagkraft des Rüttlers etwa durch eine gewisse Rückfederung verringert werden kann. Die maximale Ausladung des Wulstes soll jedoch zweckmässig nicht grösser sein als etwa die Hälfte der seitlichen Ausschwingung im Bereich des Wulstes, um ein Zusammenfallen der inneren Lochwandung beim Rütteln zu vermeiden.
Um Drehungen des Rüttlergerätes um seine Achse während der Arbeit zu verhindern, empfiehlt es sich, in der Länge der Spitze des Rüttlers radial nach aussen gerichtete Rippen anzuordnen, die gleichzeitig als Verstärkungen dienen.
Für eine Verwendung des Gerätes in stark bindigen Böden kann schliesslich eine Spitze aus einem sehr widerstandsfähigen Baumaterial, wie Stahl verwendet werden, die innen hohl ist und durch den Rüttler nach oben, z. B. durch eine Rohrleitung, mit der Atmosphäre verbunden werden kann, während sich am unteren Ende im Mantel der Spitze ein nach aussen öffnendes, auf Unterdruck zwischen Bohrlochsohle und Spitze ansprechendes Ventil befindet.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele. Zur näheren Erläuterung zeigt Fig. l teilweise im Längsschnitt eine Vorrichtung zur Durchführung von Rüttelarbeiten nach der vorliegenden Erfindung, wobei diese Vorrichtung aus einem Rüttelkörper und einem durch eine elastische Kupplung mit demselben gekuppelten hohlen Belastungsgewicht besteht, an welches sich nach oben das Gestänge anschliesst ; Fig. 2 ebenfalls teilweise im axialen Längsschnitt und teilweise in Ansichteinen Rüttlerkörper, der durch eine elastische Kupplung mit einem rohrförmigen Belastungsgewicht verbunden ist und wobei ferner ein auf einem Ringwulst der Rüttlerspitze gehaltenes Mitführrohr durch ein durch eine elastische Kupplung gekuppeltes, nach oben führendes weiteres Mitführrohr verbunden ist ; das letztere ist dabei nur in einem Teil dargestellt ;
Fig. 3 von unten gegen die Spitze gesehen und Fig. 4 zur Hälfte in Ansicht und zur Hälfte in einem axialen, durch die Mitte geführten Schnitt eine besondere Ausführungsform der sogenannten Verdrängungsspitze eines Rüttlerkörpers gemäss der Erfindung.
EMI3.2
aus Stahlblech, mit 1 bezeichnet. In den Lagern 3 und 4 ist der Rotor 2 eines Elektromotors gelagert, dessen Kabelanschlüsse nicht dargestellt sind. Über eine Kupplung 5 ist die Unwuchtwelle 8 mit der Rotorwelle gekuppelt und in den Lagern 6 und 7 im Gehäuse gelagert.
Die Umwuchtkörper, beispielsweise in Form von flachen Gusskörpern oder Schmiedekörpern, sind mit der Welle verschweisst oder verschraubt und mit 9 bezeichnet. 10 ist die konisch zulaufende Spitze des Rilttlergehäusez, die als Verdrängungsspitze wirkt. Am oberen, konisch verjüngten Teil des Rüttlergehäuses ist ein Flansch 11 befestigt, beispielsweise durch Schweissung, der den elastischen Kupplungskörper 12 trägt, welcher beispielsweise durch Verschraubung auf dem Flansch befestigt ist. Mit einem der Kupplungsteile ist ein Hohlstutzen 13 fest verbunden, der in den konisch verjüngten Teil des Belastungsgewichtes 14 von langgestreckter, zylindrischer Gestalt eingeschraubt ist, so dass dessen Bohrung die Bohrung 15 des Belastungsgewichtes 14, z. B. eines Stahlkörpers, fortsetzt.
Durch diese Bohrungen führt ein Kabel 16 für die Stromzuleitung zum Motor. Die Bohrung dient gleichzeitig auch zur Entlüftung und gegebenenfalls auch zur Durchführung von Leitungen für Kühlmittel u. a. 17 ist ein eingeschraubter Flansch zur Aufnahme des Gestänges, beispielsweise eines Gestängerohres 18. Mit 19 ist ein mitgeführtes Rohr bezeichnet, welches über das Rüttlergehäuse aufgeschoben ist (abgebrochen dargestellt), und welches mit seinem entsprechend geformten Ende über einen Ringwulst 20 des Rüttlergehäuses zum Zwecke der Abstützung greift. Das Rohrende des Rohres 19 greift federnd in die Ringnut des Ringwulstes ein und wird auf diese Weise festgehalten.
Nach Fig. 2 sind der Rüttlerkörper sowie der Elektromotor samt Lagerung und die Kupplung mit der Unwuchtwelle in gleicher Weise bezeichnet wie in Fig. 1. Der Rüttlerkörper ist in diesem Fall durch eine elastische Kupplung 21 mit einem starkwandigen Rohr 22, welches hier als Belastungsgewicht dient, gegekuppelt. 23 ist (im unteren Teil dargestellt) ein Mitführrohr, d. h. ein aufgesetztes Rohr, das durch eine
<Desc/Clms Page number 4>
elastische Kupplung 25 mit dem das Rüttlergehäuse selbst umfassenden Mitführrohr 24 gekuppelt ist.
Die elastische Kupplung zwischen den beiden Rohren, welche dem Zweck dient, eine Übertragung von Schwin- gungen auf die nach oben führenden, mitgeführten Rohre zu verhindern, besteht aus den beiden Endstücken 26 (an dem Rohr 24) und 27 (an dem Rohr 23), welche sich konzentrisch ineinandersetzen und auf ihren gegenüberliegenden Wandungen mit Ringnuten oder einer in Schraubenwindungen verlaufenden Nut ausgestattet sind und einem zwischen die beiden Endstücke und deren von ihnen eingeschlossenen Zwischenräume ausfüllenden Körper aus Kautschuk bzw. axial übereinander angeordneten Ringen aus Kautschuk bestehen.
Die Verdrängungsspitze 28 weist ein kugelkonusartiges Ende auf, wobei der den ausgewölbten Teil zylindrisch nach oben fortsetzende Abschnitt wiederum mit einem Ringwulst 20 ausgestattet ist, über welchen in gleicher Weise zwecks Abstützung das mitgeführte Rohr 24 greift, wie das Rohr 19 über den Wulst 20 gemäss Fig. 1.
Nach Fig. 3 und 4istdie Auswölbungder kugelkonusförmigen Verdrängungsspitze mit 29 bezeichnet, 30 ist der Teller eines Ventils, das sich auf einen Sitz unter Wirkung der zylindrischen Zugfeder 31 festzieht, welcher Sitz von aussen in den Mantel der Verdrängungsspitze eingefräst bzw. eingeschliffen ist. Die hohle Verdrängungsspitze steht durch eine Leitung 32 mit dem Inneren des Gehäuses des Rüttlers und weiterhin nach oben mit der Atmosphäre in Verbindung. 33 sind Rippen, die im Querschnitt dreieckig sind und radial von der Spitze des verdrängungsteiles 28 nach oben einen gewissen Betrag über die Höhe der Verdrängungsspitze 29 hinausragen. Diese Rippen 33, welche beliebige Formen, gegebenenfalls auch flügelartige Formen haben können, dienen einer Verhinderung unerwünschter Drehbewegung des Rüttlers.
Die in den gezeigten Darstellungen erläuterten Vorrichtungen sind Ausführungsbeispiele, die je nach den besonderen Verhältnissen der Verwendung der Vorrichtung im Rahmen des Verfahrens nach der Erfindung in üblicher Weise abgewandelt werden können.
Das Belastungsgewicht insbesondere kann nicht nur, wie Fig. 2 als Beispiel zeigen soll, einen Teil eines etwa rohrförmigen Gestänges darstellen ; das Belastungsgewicht kann auch um ein Gestänge üblicher Art als Rohrabschnitt aufgesetzt werden und durch eine elastische Kupplung mit dem Rüttler gekuppelt sein ; das Belastungsgewicht kann auch in einem Rohrgestänge untergebracht sein, und schliesslich kann auch das Belastungsgewicht aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, um je nach den örtlichen Verhältnissen, unter welchen eine Innenrüttlung durchgeführt wird, die Schwere des Belastungsgewichtes zu variieren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Durchführung von Rüttlerarbeiten durch Innenrüttlung, insbesondere zur Herstellung von Bohrlöchern mit oder ohne Niederbringen von Rohren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rüttlergehäu- se (1), in welchem in an sich bekannter Weise die Schwungmasse (9) und der Antriebsmotor (2) untergebracht sind, und über welchem, durch eine elastische Kupplung (12) getrennt, ein nicht mitschwingendes Belastungsgewicht (14) angeordnet ist, dessen Durchmesser dem des Rüttlerkörpers entspricht, unter Rütteln in den Boden eingedrückt und der Boden durch gleichzeitige Wirkung des Rütteln und des Belastungsgewichtes verdrängt wird.