DE102010022468A1

DE102010022468A1 - vibratory hammer

Info

Publication number: DE102010022468A1
Application number: DE201010022468
Authority: DE
Inventors: Christian Heichel; Dr. Kleibl Albrecht
Original assignee: ANLAGENTECH BAUMASCH IND; ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
Current assignee: ANLAGENTECH BAUMASCH IND; ABI Anlagentechnik Baumaschinen Industriebedarf Maschinenfabrik und Vertriebsgesellschaft mbH
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-12-08
Also published as: EP2392413A2; EP2392413B1; EP2392413A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungserzeuger, umfassend zwei Wellengruppen, auf denen mindestens zwei Unwuchtgruppen angeordnet sind und die mit wenigstens einen Antrieb verbunden sind, durch den sie in Rotation versetzt werden, wobei die Wellengruppen (1, 2) derart mit dem wenigstens einem Antrieb verbunden sind, dass die Drehzahl der Wellengruppe (1) die Hälfte der Drehzahl der Wellengruppe (2) beträgt und dass das Verhältnis der statischen Momente der mit den Unwuchtgruppen (101, 201) versehenen Wellengruppen (1, 2) zwischen sechs zu eins und zehn zu eins beträgt, wobei die Frequenz der resultierenden Kraftkennlinie des Schwingungserzeugers weniger als 20 Hz, bevorzugt weniger als 18 Hz beträgt.The invention relates to a vibration generator comprising two shaft groups on which at least two unbalance groups are arranged and which are connected to at least one drive by means of which they are set in rotation, the shaft groups (1, 2) being connected to the at least one drive in this way that the speed of the shaft group (1) is half the speed of the shaft group (2) and that the ratio of the static moments of the shaft groups (1 1, 2) provided with the unbalance groups (101, 201) is between six to one and ten to one is, the frequency of the resulting force characteristic of the vibration generator is less than 20 Hz, preferably less than 18 Hz.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vibrationsramme mit einem Schwingungserzeuger, umfassend zwei, drei oder vier Wellengruppen, auf denen mindestens zwei Unwuchtgruppen angeordnet sind und die mit wenigstens einem Antrieb verbunden sind, durch den sie mit unterschiedlichen Drehzahlen in Rotation versetzt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Einbringen eines Profils in einen Boden mittels einer Vibrationsramme.The invention relates to a vibratory hammer with a vibration generator, comprising two, three or four wave groups, on which at least two imbalance groups are arranged and which are connected to at least one drive, by which they are rotated at different speeds in rotation. The invention further relates to a method for introducing a profile into a ground by means of a vibrating hammer.

Im Bauwesen werden Vibrationsrammen verwendet, um Objekte, wie beispielsweise Profile, in den Boden einzubringen oder aus dem Boden zu ziehen. Der Boden wird durch Vibration mit einer Frequenz oberhalb der Eigenfrequenz des Bodens angeregt und erreicht so einen „pseudoflüssigen Zustand”. Durch statische Auflast kann das Rammgut dann in den Baugrund gedrückt werden. Die Vibration ist gekennzeichnet durch eine lineare Bewegung und wird durch paarweise gegenläufig rotierende Unwuchten generiert.In construction, vibratory rams are used to bring objects such as profiles into the ground or to pull them out of the ground. The soil is excited by vibration at a frequency above the natural frequency of the soil and thus reaches a "pseudo-liquid state". By static load the pile can then be pressed into the ground. The vibration is characterized by a linear movement and is generated by pairwise counter-rotating imbalances.

Die Schwingungserzeuger solcher Vibrationsrammen sind linear wirkende Schwingungserreger, deren Fliehkraft durch rotierende Unwuchten generiert wird. Diese Schwingungserreger bewegen sich mit veränderlicher Geschwindigkeit. Die Größe der Unwucht wird auch als statisches Moment benannt. Der Verlauf der Geschwindigkeit des linearen Schwingungserregers entspricht einer periodisch wiederkehrenden Funktion, insbesondere einer Sinusfunktion. Auf Grund des sinusförmigen Verlaufs der mittels der rotierenden Unwuchtmassen erzeugten Kraftwirkung wird eine zeitlich versetzt abwechselnd in und entgegen der Vortriebsrichtung wirkender Antrieb erzeugt. Diese wird letztlich durch statische Kräfte, insbesondere Eigengewicht und statische Auflasten bestimmt. Ohne die Überlagerung der Schwingung mit statischen Kräften würde sich das Rammgut nicht vorwärts bewegen, sondern lediglich vor- und zurückschwingen. Nachteilig an den vorbekannten Systemen ist, dass der Rammvorgang mit dem vorgenannten sinusförmigen Kraftverlauf einen erheblichen Energieverbrauch aufweist, der durch Reibung des Rammguts im Boden zusätzlich vergrößert ist. Die für den Schwingungserzeuger aufgewandte Energie bewirkt praktisch keinen Vortrieb.The vibration generators of such vibratory rams are linearly acting vibration exciters whose centrifugal force is generated by rotating imbalances. These vibration exciters move at a variable speed. The size of the unbalance is also called a static moment. The course of the velocity of the linear vibration exciter corresponds to a periodically recurring function, in particular a sine function. Due to the sinusoidal course of the force generated by means of the rotating unbalanced masses a temporally offset alternately acting in and against the direction of advance drive is generated. This is ultimately determined by static forces, in particular dead weight and static loads. Without the superimposition of the vibration with static forces, the pile would not move forward, but would merely swing back and forth. A disadvantage of the known systems that the piling process with the aforementioned sinusoidal force curve has a considerable energy consumption, which is additionally increased by friction of the pile in the ground. The energy used for the vibrator causes virtually no propulsion.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vibrationsramme mit einem Schwingungserzeuger zu schaffen, der eine energieeffiziente gerichtete Kraftwirkung in Vortriebsrichtung ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.The invention aims to remedy this situation. The invention is based on the object to provide a vibrating hammer with a vibrator, which allows an energy-efficient directional force in the forward direction. According to the invention, this object is solved by the features of the characterizing part of patent claim 1.

Mit der Erfindung ist eine Vibrationsramme mit einem Schwingungserzeuger geschaffen, der eine gerichtete Kraftwirkung in Vortriebsrichtung ermöglicht. Durch die Kopplung wenigstens zweier Wellengruppen mit einem Drehzahlverhältnis von 2:1 und einem Verhältnis des statischen Moments von zwischen 6:1 und 10:1 wird durch Überlagerung der durch die rotierenden Unwuchten erzeugten sinusförmigen Kraftkennlinien eine gerichtete Kennlinie in Vortriebsrichtung erzeugt. In Vortriebsrichtung ergibt sich eine wesentlich größere Maximalkraft im Vergleich zur entgegengesetzten Richtung. Da beim Rammprozess der Boden der großen Beschleunigung in Rammrichtung nicht folgen kann, reißt das Rammgut bei jedem Vortriebsimpuls vom mitschwingenden Boden ab. Auf Grund dieser periodischen Entkopplung von Boden und Rammgut wird dem Baugrund weniger Energie zugeführt. Hierdurch wird weiterhin auch die Vibrationsbelastung der Umgebung deutlich reduziert. Durch die größere Maximalkraft in Vortriebsrichtung ist eine Beschleunigung des Rammprozesses erzielt. Während also bei den Vibrationsrammen des Standes der Technik der pseudoflüssige Zustand des Bodens zwingend erforderlich ist, so muss dieser Zustand bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vibrationsramme vermieden werden. Es handelt sich folglich vorliegend um ein Verfahren mit anderen physikalischen Wirkprinzipien. Durch die erheblich geringere Drehzahl ist zum einen ein energieeffizienter Betrieb ermöglicht, zum anderen sind die Drehzahlen der schneller laufenden Unwuchtgruppen für Wälzlager unproblematisch. Entsprechend den Eigenfrequenzen der regelmäßig vorliegenden Böden, welche sich im Bereich von 20 Hz bis 28 Hz befinden, wird die vorliegende Vibrationsramme bei einer Frequenz der resultierenden Kraftkennlinie des Schwingungserzeugers von weniger als 20 Hz, bevorzugt weniger als 18 Hz betrieben.With the invention, a vibrating hammer is provided with a vibration generator, which allows a directed force in the direction of advance. By coupling at least two wave groups with a speed ratio of 2: 1 and a ratio of the static torque of between 6: 1 and 10: 1, a directional characteristic in the direction of advance is generated by superposition of the sinusoidal force characteristics generated by the rotating imbalances. In the direction of advance, there is a much greater maximum force compared to the opposite direction. Since during the ramming process the ground can not follow the large acceleration in the direction of ramming, the pile rips off the resonating ground with each forward momentum impulse. Due to this periodic decoupling of soil and pile material less energy is supplied to the ground. As a result, the vibration load of the environment is also significantly reduced. Due to the greater maximum force in the direction of advance an acceleration of the piling process is achieved. Thus, while in the prior art vibratory rams the pseudo-liquid state of the soil is absolutely necessary, this condition must be avoided when using the vibrating ram according to the invention. It is therefore in the present case a method with other physical principles of action. On the one hand, energy-efficient operation is made possible by the considerably lower speed, and on the other hand, the speeds of the faster unbalance groups for rolling bearings are unproblematic. According to the natural frequencies of the regularly present soils, which are in the range of 20 Hz to 28 Hz, the present vibratory hammer is operated at a frequency of the resultant force characteristic of the vibrator of less than 20 Hz, preferably less than 18 Hz.

Vorteilhaft ist das statische Moment der ersten Wellengruppe acht Mal so groß wie das statische Moment der zweiten Wellengruppe. Hierdurch ist eine ausgeprägte Kraftspitze in Vortriebsrichtung bewirkt.Advantageously, the static moment of the first wave group is eight times as large as the static moment of the second wave group. As a result, a pronounced force peak is effected in the advancing direction.

Die vorliegende Aufgabe wird weiterhin durch die Merkmale des Patentanspruchs 3 gelöst. Durch den Einsatz von drei Wellengruppen, auf denen mindestens drei Unwuchtgruppen angeordnet sind, wobei die Wellengruppen ein Drehzahlverhältnis von 1:2:3 aufweisen und das Verhältnis der statischen Momente der Wellengruppen zueinander im Wesentlichen 100:16,64:3,68 beträgt, wird die maximal wirkende Kraft durch eine weiter ausgeprägte Kraftspitze in Vortriebsrichtung erhöht. Hierdurch ist eine weitere Steigerung der Energieeffizienz, verbunden mit einer Beschleunigung des Rammprozesses, bewirkt. Auch diese Vibrationsramme weist die Vorteile der vorgenannten Ausgestaltung einer Vibrationsramme auf und ist bei einer Drehzahl zu betreiben, die einer Frequenz entspricht, die deutlich unterhalb der Eigenfrequenz des Bodens liegt.The present object is further achieved by the features of claim 3. By using three wave groups on which at least three unbalance groups are arranged, the wave groups having a speed ratio of 1: 2: 3 and the ratio of the static moments of the wave groups to each other being substantially 100: 16.64: 3.68 the maximum acting force is increased by a further pronounced force peak in the direction of advance. This results in a further increase in energy efficiency, combined with an acceleration of the piling process causes. These vibratory ram has the advantages of the aforementioned embodiment of a vibrating hammer and is to operate at a speed that corresponds to a frequency that is well below the natural frequency of the soil.

Die gestellte Aufgabe wird weiterhin durch die Merkmale des Patentanspruchs 4 gelöst. Durch den Einsatz von vier Wellengruppen, auf denen mindestens vier Unwuchtgruppen angeordnet sind, wobei das Drehzahlverhältnis der Wellengruppen zueinander im Wesentlichen 1:2:3:4 beträgt und das Verhältnis der statischen Momente der Wellengruppen zueinander im Wesentlichen 100:18,72:5,6:1,38 beträgt, ist eine weitere Ausprägung des Kraftverlaufs in Vortriebsrichtung erzielt. Auch diese Vibrationsramme weist die Vorteile der vorgenannten Ausgestaltung einer Vibrationsramme auf und ist bei einer Drehzahl zu betreiben, die einer Frequenz entspricht, die deutlich unterhalb der Eigenfrequenz des Bodens liegt. Durch die spezifische Anordnung von Wellen- und Unwuchtgruppen ist eine sehr feine Einstellung der gewünschten Kraftkennlinie ermöglicht.The stated object is further achieved by the features of claim 4. By using four wave groups on which at least four imbalance groups are arranged, wherein the speed ratio of the wave groups to one another is substantially 1: 2: 3: 4 and the ratio of the static moments of the wave groups to one another is substantially 100: 18.72: 5, 6: 1.38, a further expression of the force curve is achieved in the advancing direction. These vibratory ram has the advantages of the aforementioned embodiment of a vibrating hammer and is to operate at a speed corresponding to a frequency which is well below the natural frequency of the soil. Due to the specific arrangement of wave and imbalance groups a very fine adjustment of the desired force characteristic is possible.

In Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zur Verstellung der Wirkrichtung des Schwingungserzeugers vorgesehen. Hierdurch ist eine Anpassung des Schwingungserzeugers an unterschiedliche Prozessanforderungen wie beispielsweise Rammen und Ziehen ermöglicht.In a further development of the invention means for adjusting the effective direction of the vibrator are provided. This allows adaptation of the vibrator to different process requirements such as ramming and pulling.

In Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Mittel zur Verstellung der Wirkrichtung einen Schwenkmotor, über den die Phasenlage wenigstens zweier mit unterschiedlicher Drehzahl rotierender Unwuchtgruppen zueinander veränderbar ist. Hierdurch ist eine Umstellung der Wirkrichtung ohne erforderliche Umbaumaßnahmen ermöglicht.In an embodiment of the invention, the means for adjusting the direction of action comprise a swivel motor, via which the phase position of at least two imbalance groups rotating at different rotational speeds is variable relative to one another. As a result, a conversion of the effective direction is made possible without any necessary conversion measures.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens zwei Unwuchtgruppen über Zahnräder mit dem Schwenkmotor verbunden, wobei wenigstens eine Unwuchtgruppe mit dem Stator und wenigstens eine Unwuchtgruppe mit dem Rotor des Schwenkmotors verbunden ist. Hierdurch ist eine direkte Verstellung der Unwuchtgruppen über den Schwenkmotor ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the at least two imbalance groups are connected via gears with the pivot motor, wherein at least one imbalance group with the stator and at least one imbalance group is connected to the rotor of the swing motor. As a result, a direct adjustment of the imbalance groups on the swing motor allows.

Vorteilhaft ist der Schwenkmotor ein Drehflügelschwenkmotor mit einem Flügel. Dieser zeichnet sich gegenüber den 180 Grad verstellbaren Schwenkmotoren durch mehrfach höheres Drehmoment und geringere Reibung aus. Alternativ kann der Schwenkmotor auch ein Schwenkmotor mit Steilgewinde sein.Advantageously, the swing motor is a rotary-wing pivoting motor with a wing. This is distinguished from the 180-degree adjustable swivel motors by multiple higher torque and lower friction. Alternatively, the swing motor may also be a swivel motor with coarse thread.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein ernergieffizientes Verfahren zum Einbringen eines Profils in den Boden mittels einer Vibrationsramme zu schaffen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst. Überraschend wurde herausgefunden, dass durch die Ausgestaltung der Vibrationsramme nach einem der Patentansprüche 1 bis 8 und den Betrieb der langsamsten Wellengruppe mit einer Drehzahl, die einer Frequenz unterhalb der Eigenfrequenz des Bodens entspricht, eine Beschleunigung der Profilbewegung bei gleichzeitiger Verringerung des Energieeintrags bewirkt wird.The invention is further based on the object to provide a energy-efficient method for introducing a profile in the ground by means of a vibrating hammer. According to the invention, this object is solved by the features of claim 9. Surprisingly, it has been found that by the design of the vibratory hammer according to one of the claims 1 to 8 and the operation of the slowest wave group at a speed corresponding to a frequency below the natural frequency of the soil, an acceleration of the profile movement is effected while reducing the energy input.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining subclaims. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in detail below. Show it:

1 die schematische Darstellung eines Getriebes eines Schwingungserzeugers einer Vibrationsramme für gerichtetes Vibrieren mit zwei Wellengruppen; 1 the schematic representation of a transmission of a vibrator of a vibration ram for directional vibration with two groups of waves;

2 das Vibrationsgetriebe aus 1 mit zusätzlichem Schwenkmotor zur Richtungsumschaltung; 2 the vibration gear 1 with additional swivel motor for direction switching;

3 die schematische Darstellung eines gerichtet wirkenden Getriebes mit zwei Wellengruppen, jeweils bestehend aus drei Wellen; 3 the schematic representation of a directionally acting transmission with two wave groups, each consisting of three waves;

4 die schematische Darstellung verschiedener Varianten gerichtet wirkender Vibratorgetriebe mit:

a) sechswelliger, kurzer Bauform;
b) siebenwelliger, einfacher Bauform;
c) siebenwelliger, kurzer Bauform;

4 the schematic representation of different variants of directionally acting vibrator gearbox with:

a) six-wave, short design;
b) seven-wave, simple design;
c) seven-wave, short design;

5 die schematische Darstellung gerichtet wirkender, richtungsumschaltbarer Vibratorgetriebe mit

a) sechswelliger, einfacher Bauform;
b) sechswelliger, kurzer Bauform;

5 the schematic representation directed acting, direction-switchable vibrator with

a) six-wave, simple design;
b) six-wave, short design;

6 die Darstellung des Vibratorgetriebes aus 5 in kompakter Ausführung und 6 the representation of the vibrator gearbox 5 in a compact design and

7 die schematische Darstellung eines richtungsumschaltbaren Vibratorgetriebes mit acht Wellen. 7 the schematic representation of a direction switchable vibrator gear with eight waves.

Die als Ausführungsbeispiel gewählten Schwingungserzeuger einer Vibrationsramme sind als Vibratorgetriebe ausgeführt. Solche Vibratoren bestehen im Wesentlichen aus einem Gehäuse, in dem mit Zahnrädern versehene Wellen drehbar gelagert sind. Die Zahnräder sind jeweils mit Unwuchtmassen versehen. Derartige Vibratorgetriebe mit drehbar gelagerten Unwuchtmassen sind dem Fachmann beispielsweise aus der DE 20 2007 006 283 U1 bekannt. Die nachfolgende Erläuterung der Ausführungsbeispiele beschränkt sich im Wesentlichen auf die Anordnung von Wellen und Unwuchtmassen.The vibration generator of a vibrating hammer selected as the exemplary embodiment are designed as vibrator gears. Such vibrators essentially consist of a housing in which gears provided with gears are rotatably mounted. The gears are each provided with imbalance masses. Such Vibratorgetriebe with rotatably mounted imbalance masses are the expert, for example from the DE 20 2007 006 283 U1 known. The following explanation of the embodiments is essentially limited to the arrangement of waves and imbalance masses.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind zwei Wellengruppen 1, 2 angeordnet. Die Wellen 11, 12 der Wellengruppe 1 sind mit Zahnrädern 112, 122 versehen, an denen Unwuchtmassen 111, 121 angeordnet sind. Die Unwuchtmassen 111, 121 sind im Ausführungsbeispiel gleichartig ausgeführt. Die Wellen 21, 22 der Wellengruppe 2 sind gleichsam mit Zahnrädern 212, 222 versehen, an denen gleichartige Unwuchtmassen 211, 221 angeordnet sind. Die Zahnräder 112, 122, 212, 222 sind derart ausgeführt, dass bei Rotation die Drehzahl der Wellen 21, 22 der Wellengruppe 2 doppelt so groß ist, wie die Drehzahl der Wellen 11, 12. Die Unwuchtmassen 111, 121, 211, 221 sind derart angeordnet, dass das statische Moment der Wellengruppe 1 acht Mal so groß ist wie das statische Moment der Wellengruppe 2. In the embodiment according to 1 are two wave groups 1 . 2 arranged. The waves 11 . 12 the wave group 1 are with gears 112 . 122 provided on which imbalance masses 111 . 121 are arranged. The imbalance masses 111 . 121 are executed in the same embodiment. The waves 21 . 22 the wave group 2 are as it were with gears 212 . 222 provided, where similar unbalance masses 211 . 221 are arranged. The gears 112 . 122 . 212 . 222 are designed so that when rotating the speed of the waves 21 . 22 the wave group 2 twice as large as the speed of the waves 11 . 12 , The imbalance masses 111 . 121 . 211 . 221 are arranged such that the static moment of the wave group 1 eight times as large as the static moment of the wave group 2 ,

Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist zusätzlich ein Schwenkmotor 5 angeordnet, dessen Stator ein Zahnrad 51 und dessen Rotor ein Zahnrad 52 aufweist. Die Wellengruppen 1, 2 sind derart über den Schwenkmotor 5 miteinander verbunden, dass das Zahnrad 112 der Welle 11 mit dem Zahnrad 52 des Schwenkmotors 5 im Eingriff steht; die Zahnräder 212, 222 der Wellengruppe 2 stehen mit dem Zahnrad 51 des Schwenkmotors 5 im Eingriff. Durch relative Verschwenkung des Rotors gegenüber dem Stator ist nun die Einstellung einer Phasenverschiebung der Schwingungen der Wellengruppe 2 relativ zu den Schwingungen der Wellengruppe 1 ermöglicht, wodurch eine Richtungsänderung einstellbar ist. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Schwenkmotor 5 um einen Drehflügelschwenkmotor mit einem Flügel.In the embodiment according to 2 is additionally a swivel motor 5 arranged, whose stator is a gear 51 and its rotor is a gear 52 having. The wave groups 1 . 2 are so about the swing motor 5 connected to each other, that the gear 112 the wave 11 with the gear 52 the swing motor 5 is engaged; the gears 212 . 222 the wave group 2 stand with the gear 51 the swing motor 5 engaged. By relative pivoting of the rotor relative to the stator is now the setting of a phase shift of the oscillations of the wave group 2 relative to the vibrations of the wave group 1 allows, whereby a direction change is adjustable. In the embodiment, it is the swing motor 5 around a swing-wing motor with a wing.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 sind die Wellengruppen 1, 2 aus jeweils drei Wellen 11, 12, 13, 21, 22, 23 gebildet, welche jeweils mit Unwuchtmassen 111, 121, 131, 211, 221, 231 versehen sind. Die Unwuchtmassen 111, 121 und 131 bilden die Unwuchtgruppe 101, die Unwuchtmassen 211, 221 und 232 bilden die Unwuchtgruppe 201. Die Zahnräder 112, 122, 132, 212, 222, 232 der Wellen 11, 12, 13, 21, 22, 23 sind wiederum derart gewählt, dass bei Rotation die Wellen der Wellengruppe 2 die doppelte Drehzahl aufweisen, wie die Wellen der Wellengruppe 1. Durch Versatz der Weilen 21, 22, 23 der Wellengruppe 2 ist eine kompaktere Bauweise erzielbar (vgl. 4a)). Die Anzahl an Wellen der Wellengruppen 1, 2 kann auch unterschiedlich gewählt sein. Im Ausführungsbeispiel gemäß 4b)) ist eine zusätzliche Welle 24 mit entsprechender Unwuchtmasse 241 hinzugefügt. Durch versetzte Anordnung der Wellen 21, 22, 23, 24 der Wellengruppe 2 ist wiederum eine kompakte Bauweise erzielbar (vgl. 4c)).In the embodiment according to 3 are the wave groups 1 . 2 out of three waves each 11 . 12 . 13 . 21 . 22 . 23 formed, each with imbalance masses 111 . 121 . 131 . 211 . 221 . 231 are provided. The imbalance masses 111 . 121 and 131 form the imbalance group 101 , the imbalance masses 211 . 221 and 232 form the imbalance group 201 , The gears 112 . 122 . 132 . 212 . 222 . 232 the waves 11 . 12 . 13 . 21 . 22 . 23 are again chosen such that during rotation, the waves of the wave group 2 have twice the speed, as the waves of the wave group 1 , By displacement of the parts 21 . 22 . 23 the wave group 2 is a more compact design achievable (see. 4a) ). The number of waves of the wave groups 1 . 2 can also be chosen differently. In the embodiment according to 4b) ) is an additional wave 24 with corresponding imbalance mass 241 added. By staggered arrangement of the waves 21 . 22 . 23 . 24 the wave group 2 in turn, a compact design can be achieved (cf. 4c) ).

Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist zwischen den Wellen 11, 12, 13 der Wellengruppe 1 und den Wellen 21, 22, 23 der Wellengruppe 2 ein Schwenkmotor 5 angeordnet. Die Unwuchtmassen 111, 121 und 131 bilden die Unwuchtgruppe 101, die Unwuchtmassen 211, 221 und 232 bilden die Unwuchtgruppe 201. Dabei sind die Zahnräder 112, 122, 132 der Wellengruppe 1 mit dem Zahnrad 51 des Stators des Schwenkmotors 5 im Eingriff und die Zahnräder 212, 222, 232 der Wellengruppe 2 sind mit dem Zahnrad 52 des Rotors des Schwenkmotors 5 im Eingriff. Durch relative Verdrehung von Stator und Rotor des Schwenkmotors 5 ist so wiederum eine Umschaltung der Wirkrichtung ermöglicht. Durch versetzte Anordnung der Wellen der Wellengruppe 2 ist wiederum eine kompaktere Bauhöhe erzielbar (vgl. 5b)). Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Schwenkmotor 5 um einen Drehflügelschwenkmotor mit drei Flügeln.In the embodiment according to 5 is between the waves 11 . 12 . 13 the wave group 1 and the waves 21 . 22 . 23 the wave group 2 a swing motor 5 arranged. The imbalance masses 111 . 121 and 131 form the imbalance group 101 , the imbalance masses 211 . 221 and 232 form the imbalance group 201 , Here are the gears 112 . 122 . 132 the wave group 1 with the gear 51 the stator of the swing motor 5 engaged and the gears 212 . 222 . 232 the wave group 2 are with the gear 52 the rotor of the slewing motor 5 engaged. By relative rotation of stator and rotor of the swing motor 5 In turn, a switching of the effective direction is possible. By staggered arrangement of the waves of the wave group 2 In turn, a more compact height can be achieved (cf. 5b) ). In the embodiment, it is the swing motor 5 around a three-winged rotary vane motor.

In 6 ist ein veränderter Aufbau der vorgenannten Anordnung gemäß 5 gezeigt, der eine deutliche Verkürzung der Baulänge zulässt, bei dem jedoch an Stelle von sechs Wellen acht Wellen erforderlich sind, was sich aber in einer geringeren Belastung der Wellenlager niederschlägt und Vorteile hinsichtlich der erzielbaren Fliehkraft, der Eignung für hohe Drehzahlen sowie einer geringeren Empfindlichkeit gegenüber großen Winkelbeschleunigungen mit sich bringt.In 6 is a modified structure of the aforementioned arrangement according to 5 shown, which allows a significant reduction in length, but in which instead of six waves eight waves are required, but this is reflected in a lower load on the shaft bearings and advantages in terms of recoverable centrifugal force, suitability for high speeds and lower sensitivity large angular acceleration brings with it.

Zur Erzielung einer möglichst ausgeglichenen Kennlinienform kann eine zusätzliche Drehzahlstufe, deren Unwuchten mit dreifacher Drehzahl rotieren, eingesetzt werden. Im Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist eine solche Anordnung basierend auf der Getriebekonzeption gemäß 5 dargestellt. Diese fällt geringfügig breiter aus, da das untere große Zahnrad 132, das die beiden nebeneinander angeordneten Wellen 31, 32 antreibt, gegenüber der Getriebemitte verschoben ist. Bei der Verstellung der Wirkrichtung bleibt die Winkelstellung der langsamen Unwuchten 111, 121, 131 und schnellen Unwuchten 311, 321 zueinander unverändert. Durch den Schwenkmotor 5 ist die Verstellung der Unwuchten 211, 221, 231 mittlerer Geschwindigkeit gegenüber den Anderen ermöglicht.To achieve the most balanced characteristic curve, an additional speed stage whose unbalances rotate at three times the speed can be used. In the embodiment according to 7 is such an arrangement based on the transmission concept according to 5 shown. This falls slightly wider, because the lower large gear 132 , which is the two waves arranged side by side 31 . 32 drives, is shifted relative to the transmission center. When adjusting the effective direction, the angular position of the slow imbalances remains 111 . 121 . 131 and fast imbalances 311 . 321 unchanged to each other. By the swivel motor 5 is the adjustment of the imbalances 211 . 221 . 231 medium speed over the others.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 7 beträgt das Verhältnis der Drehzahlen der Wellengruppen 1, 2, 3 zueinander etwa 1:2:3; das statische Moment der Wellengruppen 1, 2, 3 zueinander beträgt im Wesentlichen 100:16,64:3,68.In the embodiment according to 7 is the ratio of the speeds of the wave groups 1 . 2 . 3 to each other about 1: 2: 3; the static moment of the wave groups 1 . 2 . 3 to each other is substantially 100: 16.64: 3.68.

Mit Hilfe vorgenannten und beanspruchten Verhältnisse der Drehzahlen beziehungsweise der statischen Momente zueinander ist eine sehr effektive Kraftwirkung in Vorschubrichtung erzielbar. Diese Wirkung lässt sich auch bei geringer Abänderung der Verhältniszahlen im Bereich bis zu zehn Prozent erzielen, jedoch unter Effizienzeinbuße. Derartige Modifikationen der Verhältnisse der Drehzahlen beziehungsweise der statischen Momente zueinander sind von den Patentansprüchen, in denen die Verhältniszahlen mit dem Zusatz „im Wesentlichen” angegeben sind, ebenfalls umfasst.With the help of the above-mentioned and claimed ratios of the speeds or the static moments to one another a very effective force in the feed direction can be achieved. This effect can be achieved even with a small change in the ratios in the range up to ten percent, but with loss of efficiency. Such modifications of the ratios of the speeds or the static moments to each other are of the claims, in which the Ratios with the addition of "substantially" are also included.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202007006283 U1 [0022]

Claims

Vibratory hammer with a vibration generator, comprising two wave groups, on which at least two imbalance groups are arranged and which are connected to at least one drive, by which they are set in rotation, characterized in that the wave groups ( 1 . 2 ) are connected to the at least one drive such that the rotational speed of the shaft group ( 1 ) half the speed of the shaft group ( 2 ) and that the ratio of the static moments of the with the imbalance groups ( 101 . 201 ) provided wave groups ( 1 . 2 ) is between six to one and ten to one, the frequency of the resultant force characteristic of the vibrator being less than 20 Hz, preferably less than 18 Hz.

Vibratory hammer according to claim 1, characterized in that the static moment of the wave group ( 1 ) is eight times the static moment of the wave group ( 2 ).

Vibratory hammer with a vibration generator, comprising three wave groups, on which at least three imbalance groups are arranged and which are connected to at least one drive, by which they are set in rotation, characterized in that the wave groups ( 1 . 2 . 3 ) are connected to the at least one drive such that the rotational speed of the shaft group ( 1 ) half the speed of the shaft group ( 2 ) and one third of the speed of the shaft group ( 3 ) and that the ratio of the static moments of the with the imbalance groups ( 101 . 201 . 301 ) provided wave groups ( 1 . 2 . 3 ) is substantially 100: 16.64: 3.68, wherein the frequency of the resultant force characteristic of the vibrator is less than 20 Hz, preferably less than 18 Hz.

Vibratory hammer with a vibration generator, comprising four wave groups, on which at least four imbalance groups are arranged and which are connected to at least one drive, by which they are set in rotation, characterized in that the wave groups ( 1 . 2 . 3 . 4 ) are connected to the at least one drive such that the ratio of the rotational speeds of the wave groups ( 1 . 2 . 3 . 4 ) is substantially 1: 2: 3: 4 and that the ratio of the static moments of the unbalance groups ( 101 . 201 . 301 . 401 ) provided wave groups ( 1 . 2 . 3 . 4 ) is substantially 100: 18.72: 5.6: 1.38, wherein the frequency of the resultant force characteristic of the vibrator is less than 20 Hz, preferably less than 18 Hz.

Vibratory hammer according to one of the preceding claims, characterized in that means for adjusting the effective direction of the vibration generator are provided.

Vibratory hammer according to claim 5, characterized in that the means for adjusting the direction of action a swivel motor ( 5 ), via which the phase position of at least two unbalance groups rotating at different speeds ( 101 . 201 ) is mutually variable.

Vibrating hammer according to claim 6, characterized in that the at least two unbalance groups ( 101 . 201 ) via gears ( 232 . 112 ) with the swivel motor ( 5 ), whereby an imbalance group ( 13 ) with the stator and at least one unbalance group ( 101 ) with the rotor of the swivel motor ( 5 ) connected is.

Vibratory hammer according to claim 6 or 7, characterized in that the swivel motor ( 5 ) is a rotary vane or a swivel motor with coarse thread.

A method for introducing a profile into the ground by means of a vibratory hammer, characterized in that the vibrating hammer comprises a vibrator according to one of claims 1 to 8, wherein its slowest wave group is operated at a speed corresponding to a frequency which is smaller than the natural frequency of the soil, thereby avoiding a pseudo-liquid condition of the soil.

A method according to claim 9, characterized in that the frequency of the resulting force characteristic of the vibrator is less than 20 Hz, preferably less than 18 Hz.