DE102011103401A1

DE102011103401A1 - Verfahren zum Steuern oder Regeln einer synchronisierten Vibrationsramme und Vibrationsramme zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE102011103401A1
Application number: DE102011103401A
Authority: DE
Inventors: Josef-Gerhard Tünkers
Original assignee: Tuenkers Maschinenbau GmbH
Current assignee: Tuenkers Maschinenbau GmbH
Priority date: 2011-06-04
Filing date: 2011-06-04
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-06-05
Also published as: DE102011103401B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vibrationsramme mit stufenloser Unwuchtverstellung und stufenloser Drehzahlverstellung bei konstanter Fliehkraft zwischen vorgegebenen Grenzwerten, zum Beispiel zwischen 0 und 2.100 U/min. Dies wird ohne mechanische Mittel wie Zahnriemen oder Zahnradvorgelege erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern oder Regeln einer synchronisierten Vibrationsramme zum Einrammen und/oder Herausziehen von länglichen Gegenständen (Rammgüter).
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vibrationsramme zum Durchführen dieses Verfahrens.
Spundbohlen, Träger, Rohre, Stahlprofile und dergleichen werden seit vielen Jahren durch motorisch angetriebene Vibrationsrammen in den Untergrund eingerammt oder auch wieder herausgezogen. Die Anwendungsgebiete sind vielfältig. Spundbohlen werden zum Beispiel zur Wasserregulierung, zum Abstützen von Dämmen, an Bahnkörpern, Flussläufen und dergleichen eingesetzt, aber auch in Baugruben.
Besonders in Wohngebieten besteht bei Abfall der Betriebsdrehzahl Resonanzgefahr, wodurch unkontrollierbare Erschütterungen in umliegenden Gebäuden, Denkmälern, Krankenhäusern und dergleichen auch im weiteren Umkreis von zum Beispiel 50 bis 200 m, entstehen können. Besonders problematisch ist die Vermeidung von Resonanzschwingungen während des Anlaufens und Auslaufens (Abbremsen) der Unwuchtmassen. Zum Teil können heute diese negativen Bodenresonanzen durch zügiges Hoch- bzw. Auslaufenlassen/Abbremsen der Unwuchtmassen wesentlich verringert werden, wobei es darauf ankommt, dass es nicht zu einem Abfall der Betriebsdrehzahl und damit zu einer unkontrollierbaren Resonanzgefahr kommt, wodurch unkontrollierbare Erschütterungen in umliegenden Gebäuden und Baugrund entstehen können. Um eine resonanzfreie Vibrationsarbeit zu ermöglichen, muss deshalb grundsätzlich eine hohe Leistungsreserve installiert werden, damit auch bei sehr schweren Rammgut und schweren Bodenbedingungen eine große Fliehkraftleistung und eine konstante Betriebsdrehzahl zur Verfügung steht.
Bei hydraulischen Vibrationsrammen ist die lange Anlauf- und Abbremszeit problematisch, weil konstruktionsbedingt die beim Anlauf für die zügige Drehzahlbeschleunigung der Unwuchtmassen erforderliche Antriebsleistung nicht verfügbar ist. Besonders durch den technisch begrenzten Betriebsdruck wird eine relativ instabile Drehzahlcharakteristik erzeugt.
Eine weitere wirksame Maßnahme, negative Resonanz im Boden zu verringern, ist, die Arbeitsfrequenz höher als bisher üblich war, einzustellen. Besonders kritisch ist während der Anlauf- und der Abbremsphase ein Betriebsdrehzahlbereich um etwa 600 bis 1200 Umdrehungen pro Minute.
Ein wirksamer Schutz vor unerwünschten Resonanzen im Boden besteht darin, die Unwuchtmassen in der Anlauf- und Auslaufphase so gegeneinander zu verstellen, dass keine Fliehkräfte entstehen, sich also die Fliehkräfte der Unwuchtmassen gegeneinander aufheben. Hierzu beschreibt die auf die Anmelderin zurückgehende DE 41 39 798 C2 eine Lösung, bei der sich das sogenannte statische Moment einstellen lässt, um schädliche Resonanzschwingungen zu vermeiden. Vorgeschlagen ist in der vorveröffentlichten Druckschrift ein Vibrationsbär zum Rammen und/oder Ziehen von Rammgütern, mit wenigstens zwei motorisch angetriebenen Unwuchterregern, denen jeweils mindestens eine Unwuchtmasse zugeordnet ist, mit veränderlichem statischen Moment, wobei die Unwuchtmassen an der jeweiligen Unwuchtwelle in Bezug auf den wirksamen Unwuchtradius verstellbar angeordnet sind und die Verstellung der Unwuchtmassen synchron und gleichsinnig vornehmbar ist, wobei jede der Unwuchtwellen je einen als Hohlkörper ausgebildeten Drehkolben aufweist, in dem jeweils die betreffende Unwuchtmasse verschiebbar angeordnet ist. Jeder Hohlkörper ist dabei als Zylinder ausgebildet, dessen Längsachse orthogonal zur Längsachse der betreffenden Unwuchtwelle verläuft, wobei in dem Zylinder die betreffende kolbenförmige Unwuchtmasse axial verschieblich angeordnet ist.
Hierzu ist jeder Zylinder an Leitungen druckmittelleitend angeschlossen, durch die in ihren Grundeigenschaften (Förderdruck, Fördermenge und Fördergeschwindigkeit) gleich große Teilförderströme gleichsinnig wirkenden Zylinderräumen zuführbar sind. Zu Beginn einer Rammung, zum Beispiel bei leichten Rammarbeiten, oder aber am Ende eines Ziehvorganges wird das statische Moment zurückgenommen, das heißt kleinere Fliehkraft bei konstanter Drehzahl, wobei es durchaus möglich ist, die Fliehkraft bis auf Null einzustellen. Dadurch treten wesentlich kleinere Erschütterungen auf. Eine Anpassung an den Rammfortschritt ist durch Verstellen der Unwuchten möglich. Bei schweren Rammarbeiten kann durch Zurückstellen des statischen Moments die Drehzahl gehalten werden, so dass störende Schwingungen des Bodens im Umkreis vermieden werden können. Unter Umständen können sonst durch den Drehzahlabfall bei Schwingern ohne Verstellung des statischen Moments bzw. der Fliehkraft während des Laufes die Bodenschwingungen so groß werden, dass nicht mehr gerammt oder gezogen werden kann, da sonst Gebäudeschäden wie Risse oder dergleichen befürchtet werden müssen. Beim An- und Hochfahren der Vibrationsramme werden die Unwuchtmassen praktisch abgeschaltet, das heißt, sie sind nicht als Unwuchtmassen wirksam. Das bedeutet, dass die Ausleger mit wesentlich kleineren Resonanzschwingkräften belastet werden. Auftretende Resonanzkräfte könnten sonst den Ausleger vorzeitig zerstören. Die Verstellung der Unwuchtmassen kann stufenlos hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch erfolgen.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 93 12 846.0 ist eine Vibrationsramme zum Rammen und/oder Ziehen von Rammgütern, mit wenigstens vier motorisch angetriebenen Unwuchterregern, vorbekannt, denen jeweils mindestens eine Unwuchtmasse zugeordnet ist, mit veränderlichem statischen Moment, wobei die Unwuchtmassen an der jeweiligen Unwuchtwelle in Bezug auf den wirksamen Unwuchtradius verstellbar angeordnet sind und die Verstellung der Unwuchtmassen synchron und gleichzeitig vornehmbar ist. Die Unwuchtmassen sind jeweils paarweise durch ein flexibles Zugelement, zum Beispiel einen Zahnriemen, zwangsgekuppelt und in beiden Richtungen, insbesondere stufenlos, verstellbar. Die Verstellung jedes Zugelements ist über je mindestens eine Verstellrolle vornehmbar. Die Verstellrollen sind orthogonal zu einer die Mittelpunkte der Unwuchtwellen der Unwuchtmassen verbindenden geraden Linie verstellbar angeordnet. Die Zahnriemen selbst sind flexible Zugelemente, die gezahnte Unwuchtmassen und je eine zwischen den Unwuchtwellen außermittig angeordnete gezahnte Umlenkrolle umschlingen. Auf diese Weise soll es möglich sein, die Unwuchtmassen in beiden Richtungen stufenlos auch während des Betriebes zu verstellen. Dadurch soll die Resonanzgefahr vermieden werden, da die Aktivierung der Unwuchtmassen erst nach Erreichen, zum Beispiel der maximalen Drehzahl oder Durchfahren einer kritischen Drehzahl, erfolgt. Auch soll man es durch diese Konstruktion in der Hand haben, die Fliehkraftleistung an die Bodenverhältnisse durch entsprechende Drehwinkelverstellung der Unwuchtmassen stufenlos anzupassen. Diese Vorrichtung besitzt keine Selbstsynchronisierung.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 94 16 260.3 ist eine ähnliche Unwuchtramme vorbekannt, bei welcher alle Unwuchtmassen und alle motorischen Antriebe der Unwuchtramme durch ein gemeinsames flexibles Antriebs- und Verstellelement, zum Beispiel durch einen Zahnriemen, miteinander zwecks gleichzeitiger und synchroner Verstellung aller Unwuchtmassen und Zwangssynchronisierung aller Unwuchtmassen miteinander verbunden sind. Auch hierdurch soll eine stufenlose Einstellung des Fliehkraftmomentes erzielbar sein.
Aus der DE 35 15 690 C1 ist eine Unwuchtramme mit Unwuchtverstellung zum Rammen und/oder Ziehen von Rammkörpern mit wenigstens zwei durch mindestens einen Motor oder Getriebe synchron gegenläufig angetriebenen parallel zueinander gelagerten Unwuchtmotoren vorbekannt, von denen jeder aus zwei auf zueinander konzentrischen Unwuchtwellen angeordneten, gleichläufig angetriebenen und mittels einer Verstelleinrichtung winkelmäßig relativ zueinander verstellbaren Unwuchtmassen besteht, wobei jeweils die ersten Unwuchtmassen beider Unwuchtmotoren über einen ersten Zahnradersatz gegenläufig zueinander und jeweils die zweiten Unwuchtmassen über einen zweiten Zahnradersatz gegenläufig zueinander antreibbar sind. Zumindest der Unwuchtmotor soll nach Art eines Drehkolben-Stellantriebs ausgebildet sein, wobei beide Unwuchtmassen in einem zylindrischen, geschlossenen Gehäuse angeordnet sind und die erste Unwuchtmasse einen mit dem Gehäuse fest verbundenen radialen Steg bildet, während die zweite Unwuchtmasse den in dem Gehäuse begrenzt drehbaren, gegenüber dem Gehäuse und dem Steg abgedichteten, radialen Flügel bildet. Jede der beiden zwischen Flügel und Steg gebildeten Kammern ist über eine eigene Steuerleitung wechselweise mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar. Jede Unwuchtmasse ist im Querschnitt im wesentlichen sektorförmig ausgebildet. Dabei soll sich jede Unwuchtmasse über einen Viertelkreis erstrecken. Die den Flügel bildende Unwuchtmasse ist mit einer inneren Unwuchtwelle verbunden, in welcher axiale Bohrungen für die Hydraulikflüssigkeit vorgesehen sind, wobei die Steuerleitungen stirnseitig in die Unwuchtwelle münden und über Unwuchtwellendichtungen gegenüber dieser abgedichtet sind. Der zweite Unwuchtrotor ist ähnlich ausgebildet wie der erste Unwuchtrotor, wobei beim zweiten Unwuchtrotor hiervon abweichend die beiden Kammern unter Weglassung der beiden Steuerleitungen durch eine Verbindungsbohrung oder dergleichen miteinander verbunden sind. Die als Hydromotoren ausgebildeten Motoren greifen an den Unwuchtwellen des zweiten Unwuchtrotors an. Es ist eine Winkelverstellung der Unwuchtmassen der Unwuchtrotoren relativ zueinander sowohl während des Betriebes als auch im Stillstand möglich. Hierzu wird beispielsweise über ein Ventil und Steuerleitungen Druckflüssigkeit in Kammern eingeleitet, während gleichzeitig aus einer anderen Kammer über eine Steuerleitung Hydraulikflüssigkeit austritt. Je mehr sich die beiden Unwuchtmassen aneinander nähern, desto größer wird das statische Moment, welches bei vollständiger Annäherung der beiden Unwuchtmassen sein Maximum erreicht. Umgekehrt können durch entsprechende Zuleitung von Hydraulikflüssigkeit die beiden sektorförmigen Unwuchtmassen in entgegengesetzter Richtung zueinander verstellbar werden. Liegen sie einander diametral gegenüber, dann heben sich die Fliehkräfte der Unwuchtmassen gegeneinander auf, und es wird ein minimales statisches Moment erreicht. Zwischen diesen beiden Extremstellungen ist jede Zwischenstellung über ein Ventil sowohl während des Betriebes als auch während des Stillstandes des Vibrationsbären möglich. Hierdurch wird die Möglichkeit eröffnet, diesen Vibrationsbären ohne aktive Unwuchtmasse über den Bereich der kritischen Drehzahl hochzufahren und erst über dem kritischen Drehzahlbereich (Resonanzbereich) die Unwuchtmasse oder die Unwuchtmassen zuzuschalten bzw. zu aktivieren und beim Herunterfahren der Drehzahl oberhalb des kritischen Resonanzbereiches die Unwuchtmassen auch wieder abzuschalten bzw. zu neutralisieren. Nachteilig bei dieser den Oberbegriff des Patentanspruches 1 bildenden vorbekannten Bauart ist die relativ komplizierte Konstruktion und die Notwendigkeit der Zwangssynchronisierung der Unwuchterreger durch Zahnradvorgelege.
Aus einer Veröffentlichung der Firma Dr.-Ing. Ludwig Müller & Söhne, Gesellschaft für neuzeitliche Bautechnik mbH, Marburg/Lahn, in der bpz baupraxis zeitung, Sonderdruck, 4. Jahrgang, Nr. 46 vom 15. November 1968, ist eine sogenannte Leichtlaufvorrichtung (Anmerkung: gemeint ist ebenfalls eine Vibrationsramme) vorbekannt, bei welcher zunächst der Antrieb einer Zelle 1 eingeschaltet und die Unwuchtmassen dieser Zelle zu rotieren beginnen und dabei über einen Zahnriementrieb auch die Kupplungs-Zahnscheibe in Drehung versetzen, die jeweils erst nach 180°-Drehung die Unwuchtwellen der Zelle 2 mitnehmen und die hier gewünschte Phasenverschiebung zur Aufhebung der Fliehkräfte eingestellt wird. Bei Erreichen der Nenndrehzahl wird der Antrieb der Zelle 1 abgeschaltet, wobei die Drehzahl absinkt. Es erfolgt die Einschaltung des Antriebs der Erregerzelle 2 und die Beschleunigung der Unwuchtmassen auf die Nenndrehzahl. Durch die Anlauf-Kupplung tritt jetzt eine Phasenverschiebung in entgegengesetzter Drehrichtung um 180° zwischen den beiden Zellen ein; eine fliehkraftgesteuerte Sperre verhindert eine weitere Verdrehung. Nach Zuschalten des Antriebs der Zelle 2 ist der Anlaufvorgang beendet. Hierdurch sollen unter Einschaltung einer Sterndreieckschaltung hohe Stromstöße verhindert werden, da es zur damaligen Zeit problematisch war, starke Antriebsaggregate (Jahr 1968) auf Baustellen zur Verfügung zu stellen. Nachteilig ist die notwendige Verwendung einer Fliehkraftkupplung.
Aus einem Prospekt der Tünkers Maschinenbau GmbH mit dem Titel „Elektrischer Vibrationsbär PE 50 RF" ist ein vibrationsfreies An- und Auslaufen von Vibrationsrammen vorbekannt. Hierbei werden ebenfalls paarweise zueinander angeordnete Unwuchtkörper eingesetzt, die erst nach Erreichen der vollen Betriebsdrehzahlen – in der Regel Betriebsdrehzahlen größer als 1200 Umdrehungen pro Minute und nachdem der kritische Resonanzbereich sicher überschritten wird – auf elektrischem Wege die Unwuchtkörper so zueinander gedreht werden, dass gerichtete Fliehkräfte auftreten.
Aus der DE 199 20 348 A1 ist eine Verstelleinrichtung für einen Unwucht-Richtvibrator mit folgenden Merkmalen vorbekannt:

a) es sind wenigstens zwei Paare von zum Umlauf um eine zugeordnete Achse antreibbaren Teil-Umwuchtkörpern vorgesehen, deren vektorisch summierte Teil-Fliehkraftvektoren den resultierenden Fliehkraftvektor bilden, durch dessen Wirkung die Masse des Vibrators in gerichtete Schwingungen versetzt ist,
b) jeweils ein Paar ist gebildet durch einen Teil-Unwuchtkörper der ersten Art und einen Teil-Unwuchtkörper der zweiten Art, wobei zwischen den zugehörigen Teil-Fliehkraftvektoren der Teil-Unwuchtkörper eines Paares während der Drehung der Teil-Unwuchtkörper ein Phasenwinkel β definierbar ist, der durch die Verstelleinrichtung verstellbar ist,
c) der Antrieb zur Rotation der Teil-Unwuchtkörper und/oder zur Verstellung des Phasenwinkels β ist bewirkt durch den Einsatz von einem oder von mehreren elektrisch oder hydraulisch betriebenen Motoren, mit Ausnahme jener Anordnung, bei welcher für die Verstellung des Phasenwinkels β im Bereich β = 180° (β = 180° entsprechend einer Null-Amplitude) bis β = 90° oder im Bereich β = 180° bis β = 270° zwei hydraulisch hintereinandergeschaltete Hydraulikmotoren vorgesehen sind,
d) die Verstellung des Phasenwinkels β ist durch eine Relativ-Verdrehung der Teil-Unwuchtkörper der ersten Art relativ zu den Teil-Unwuchtkörpern der zweiten Art bewirkt, wobei die für die Verstellung benötigte Verstellenergie von einem oder von mehreren elektrisch oder hydraulisch betriebenen Motoren abgeleitet ist, welche Motoren mit Teil-Unwuchtkörpern drehmomentübertragend verbunden sind;
e) die Verstelleinrichtung ist vorgesehen auch zur Durchführung einer Verstellung des Phasenwinkels β von einer Minimalstellung mit einer Position β(A) des Phasenwinkels [bei z. B. β(A) = 180°], bei der die Schwingungsamplituden ein Minimum aufweisen, auf eine Maximalstellung mit einer Position β(E) des Phasenwinkels [bei z. B. β(E) = 0°], bei der die Schwingungsamplituden ein Maximum aufweisen, wobei
– die Verstellung des Phasenwinkels β von einer Minimalstellung auf eine Maximalstellung bewirkt ist
– durch das Einschalten eines an wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der einen Art wirkenden Verstell-Brems-Drehmoments,
– oder durch das Einschalten eines an wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art wirkenden Verstell-Beschleunigungs-Drehmoments,
– oder durch das Einschalten sowohl des Verstell-Brems-Drehmoments als auch des Verstell-Beschleunigungs-Drehmoments,
– und dass die Relativ-Verdrehung bei erreichter Maximalstellung zwangsläufig beendet ist durch einen mechanisch wirkenden Anschlag, wobei der Anschlag gebildet ist durch zwei sich kontaktierende Organe, von denen das eine drehmomentübertragend verbunden ist mit wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der einen Art und das andere drehmomentübertragend verbunden ist mit wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art.

Aus der DE 20 2007 018 580.4 ist eine selbstsynchronisierende Vibrationsramme zum Einrammen und/oder Herausziehen von länglichen Gegenständen (Rammgüter) in ein bzw. aus einem Untergrund/Boden vorbekannt, mit einem an einem Transportgerät – Bagger, Mäkler oder dergleichen – lösbar anzuordnenden Erregergehäuse, in dem in verschiedenen mit Abstand übereinander angeordneten Ebenen je mindestens zwei Unwuchtwellen mit gleich großen Unwuchtkörpern gelagert und durch je einen steuer- oder regelbaren Elektro- oder Hydromotor, zum Beispiel Asynchronmotor, paarweise in entgegengesetzten Richtungen angetrieben sind, wobei die durch die Drehmittelpunkte der Antriebswellen verlaufenden, gedachten geradlinigen Ebenen oder Mittellinien parallel zueinander und die gedachten Verbindungsebenen oder Mittellinien, die durch die Mittelpunkte übereinander angeordneter Antriebswellen verlaufen die beiden anderen gedachten Ebenen oder Mittellinien orthogonal schneiden, und dass den Antriebswellen jeweils je eine Zahnscheibe zugeordnet ist, wobei vorzugsweise die oben liegenden Zahnscheiben drehbar auf den zugeordneten Antriebswellen angeordnet und die unteren Zahnscheiben drehfest mit den zugeordneten Antriebswellen verbunden sind und dass jeweils paarweise übereinander angeordnete Zahnscheiben durch je einen Zahnriemen getrieblich miteinander verbunden sind und die oben liegenden Zahnscheiben mit gleich großen und in gleicher Ebene hervorragenden Anschlägen versehen sind, gegen die die Unwuchtkörper nach einer Drehung von jeweils 180° anschlagbar sind, derart, dass beim Anlaufen der Vibrationsramme die Unwuchtkörper der oben liegenden Antriebe in ihre gegenüber den zugeordneten unteren Unwuchtkörpern neutrale Stellung (Fliehkräfte in entgegengesetzter Richtung) über die Zahnriemen durch Einschalten der Energiezufuhr der zugeordneten oben liegenden Antriebe drehbar sind und bis zum Durchfahren einer kritischen Drehzahl eingeschaltet bleiben, woraufhin die oberen Motoren gleichzeitig oder vorher abgeschaltet und die unteren Motoren einschaltbar sind, woraufhin über die Zahnriemen die oben liegenden Unwuchtkörper in Arbeitsstellung um 180° bis zu dem zugeordneten Anschlag der oben liegenden Zahnscheiben um 180° gedreht werden (Arbeitsstellung), und dass zum Abbremsen die unteren Motoren von der Energiezufuhr abschaltbar sind und die oberen Motoren eingeschaltet werden, woraufhin über die Zahnriemen die Unwuchtkörper um 180° bis zum entgegengesetzten Anschlag in die fliehkraftneutrale Stellung gegenüber den unten liegenden, zugeordneten Unwuchtkörpern gedreht werden, woraufhin das Abbremsen dadurch erfolgt, dass die oberen Motoren nach dem Abschalten von der Energiezufuhr zusammen mit ihren zugeordneten Antriebswellen und den Unwuchtkörpern bis zum Stillstand auslaufen.
Aus der gleichen Druckschrift ist eine selbstsynchronisierende Vibrationsramme gemäß dem Gattungsbegriff vorbekannt, bei welcher die durch die Drehmittelpunkte der Antriebswellen verlaufenden, gedachten geradlinigen Ebenen oder Mittellinien parallel zueinander und die gedachten Verbindungsebenen oder Mittellinien, die durch die Mittelpunkte übereinander angeordneter Antriebswellen verlaufen die beiden anderen gedachten Ebenen oder Mittellinien orthogonal schneiden, und dass den Antriebswellen jeweils je eine Zahnscheibe zugeordnet ist, wobei vorzugsweise die oben liegenden Zahnscheiben drehbar auf den zugeordneten Antriebswellen angeordnet und die unteren Zahnscheiben drehfest mit den zugeordneten Antriebswellen verbunden sind und dass jeweils paarweise übereinander angeordnete Zahnscheiben durch je einen Zahnriemen Betrieblich miteinander verbunden sind und die oben liegenden Zahnscheiben mit gleich großen und in gleicher Ebene hervorragenden Anschlägen versehen sind, gegen die die Unwuchtkörper nach einer Drehung von jeweils 180° anschlagbar sind, derart, dass beim Anlaufen der Vibrationsramme die Unwuchtkörper der oben liegenden Antriebe in ihre gegenüber den zugeordneten unteren Unwuchtkörpern neutrale Stellung (Fliehkräfte in entgegengesetzter Richtung) über die Zahnriemen durch Einschalten der Energiezufuhr der zugeordneten oben liegenden Antriebe drehbar sind und bis zum Durchfahren einer kritischen Drehzahl eingeschaltet bleiben, woraufhin über die Zahnriemen die Unwuchtkörper um 180° bis zum entgegengesetzten Anschlag in die fliehkraftneutrale Stellung gegenüber den unten liegenden, zugeordneten. Unwuchtkörpern gedreht werden, woraufhin das Abbremsen dadurch erfolgt, dass die oberen Motoren von der Energiezufuhr abgeschaltet und die Energiezufuhr zu den unteren Motoren eingeschaltet und diese dann bis zum Stillstand vorzugsweise elektrisch abgebremst werden.
Des Weiteren ist aus dieser Vorveröffentlichung eine selbstsynchronisierende Vibrationsramme zum Einrammen und/oder Herausziehen von länglichen Gegenständen (Rammgüter) in einen bzw. aus einem Untergrund/Boden, mit einem an einem Transportgerät – Bagger, Mäkler oder dergleichen – lösbar anzuordnenden Erregergehäuse vorbekannt, in dem in verschiedenen mit Abstand übereinander angeordneten Ebenen je mindestens zwei Unwuchtwellen mit gleich großen Unwuchtkörpern gelagert und durch je einen steuer- oder regelbaren Elektro- oder Hydromotor, zum Beispiel Asynchronmotor, paarweise in entgegengesetzten Richtungen angetrieben sind, wobei die durch die Drehmittelpunkte der Antriebswellen verlaufenden, gedachten geradlinigen Ebenen oder Mittellinien parallel zueinander und die gedachten Verbindungsebenen oder Mittellinien, die durch die Mittelpunkte übereinander angeordneter Antriebswellen verlaufen die beiden anderen gedachten Ebenen oder Mittellinien orthogonal schneiden, und dass den Antriebswellen jeweils je eine Zahnscheibe zugeordnet ist, wobei vorzugsweise die oben liegenden Zahnscheiben drehbar auf den zugeordneten Antriebswellen angeordnet und die unteren Zahnscheiben drehfest mit den zugeordneten Antriebswellen verbunden sind und dass jeweils paarweise übereinander angeordnete Zahnscheiben durch je einen Zahnriemen getrieblich miteinander verbunden sind und die oben liegenden Zahnscheiben mit gleich großen und in gleicher Ebene hervorragenden Anschlägen versehen sind, gegen die die Unwuchtkörper nach einer Drehung von jeweils 180° anschlagbar sind, derart, dass beim Anlaufen der Vibrationsramme die Unwuchtkörper der oben liegenden Antriebe in ihre gegenüber den zugeordneten unteren Unwuchtkörpern neutrale Stellung (Fliehkräfte in entgegengesetzter Richtung) über die Zahnriemen durch Einschalten der Energiezufuhr der zugeordneten oben liegenden Antriebe drehbar sind und bis zum Durchfahren einer kritischen Drehzahl eingeschaltet bleiben, woraufhin die oberen Motoren gleichzeitig oder vorher abgeschaltet und die unteren Motoren einschaltbar sind, woraufhin über die Zahnriemen die oben liegenden Unwuchtkörper in Arbeitsstellung um 180° bis zu dem zugeordneten Anschlag der oben liegenden Zahnscheiben um 180° gedreht werden (Arbeitsstellung), und dass zum Abbremsen die unteren Motoren von der Energiezufuhr abschaltbar sind und die oberen Motoren eingeschaltet werden, woraufhin über die Zahnriemen die Unwuchtkörper um 180° bis zum entgegengesetzten Anschlag in die fliehkraftneutrale Stellung gegenüber den unten liegenden, zugeordneten Unwuchtkörpern gedreht werden, woraufhin das Abbremsen dadurch erfolgt, dass die oberen Motoren und die unteren Motoren mit der Energiezufuhr verbunden und anschließend sämtliche Motoren bis zum Stillstand abgebremst werden.
Die Antriebsleistung der jeweils unten liegenden Motoren ist größer als die Antriebsleistung der jeweils darüber angeordneten Motoren bei dieser vorbekannten Vibrationsramme.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern oder Regeln einer synchronisierten Vibrationsramme zum Einrammen und/oder Herausziehen von länglichen Gegenständen (Rammgüter) zu schaffen, mit der sich ohne großen mechanischen baulichen Aufwand je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen schädliche Schwingungen vermeiden lassen.
Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vibrationsramme zum Durchführen dieses Verfahrens vorzuschlagen.
Lösung der Aufgabe betreffend das Verfahren
Diese Aufgabe wird durch die Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.
Die als Asynchronmotoren ausgebildeten Antriebsmotoren werden nur in der Anlaufphase bis zum Durchfahren eines von den Betriebsbedingungen wie Bodenbeschaffenheit, Gebäude und dergleichen abhängigen kritischen Resonanzschwingungsbereiches ohne Fliehkräfte hochgefahren. In dieser Phase sind die Unwuchten nicht zugeschaltet, das heißt sie werden in neutraler Stellung winkelverstellt, also paarweise gegeneinander um z. B. 180° gedreht und in dieser Stellung auch gehalten. Dadurch können sich bei dem Hochfahren der Antriebsmotoren keine schädigenden Schwingungen weder auf den Boden noch auf in der Nachbarschaft befindliche Gebäude noch auf das Betriebsgerät wie einen Bagger, übertragen. Da kritische Frequenzbereiche zwischen etwa 500 bis 1200 Umdrehungen/Minute erfahrungsgemäß auftreten, wird dieser Drehzahlbereich praktisch sanft und schwingungsfrei durchfahren.
Nach Erreichen der jeweils spezifischen Betriebsdrehzahl werden die Unwuchten zugeschaltet. Je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen, insbesondere Bodenbeschaffenheit, hat man es durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren in der Hand, bei höheren Drehzahlen die Unwuchten so einzustellen, dass die resultierenden Fliehkräfte die konstruktionsbedingten Werte nicht überschreiten oder stets konstant oder annähernd konstant bleibt. Lediglich die Frequenz wird dann verändert. Wird zum Beispiel eine höhere Frequenz und damit eine höhere Drehzahl verlangt, werden die Unwuchten synchron paarweise so winkelverstellt, dass die sich aus den jeweiligen Drehzahlen ergebenden Fliehkräfte stets unterhalb des konstruktionsbedingten Wertes, zum Beispiel von 50 Tonnen oder von 100 Tonnen oder von 160 Tonnen, nicht überschritten werden. Werden dagegen geringere Frequenzen, also geringere Drehzahlen verlangt, werden die Unwuchten so eingestellt, dass wiederum die zu den entsprechenden Drehzahlen gehörenden Fliehkräfte die vorgeschriebene Fliehkraft nicht überschreiten. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise hat man es somit in der Hand, stufenlos ohne mechanische Mittel wie Zahnriemen oder Zahnräder eine Winkelverstellung der Unwuchtkörper auf den Drehachsen vorzunehmen. Selbstverständlich sind auch andere Fliehkräfte als die angegebenen Beispielsangaben von 50 Tonnen oder 100 Tonnen oder 160 Tonnen möglich, ohne an der grundsätzlichen erfinderischen Lehre etwas zu verändern.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 und 3 beschrieben.
Wie sich aus Patentanspruch 2 ergibt, wird bei Vergrößerung der Drehzahlen der Unwuchtwellen und damit der Unwuchtkörper die resultierende Fliehkraft durch entsprechende Drehwinkelverstellung der Unwuchtkbrper proportional verringert, so dass die aus Drehzahl und Winkelstellung der Unwuchtkbrper erzielten Fliehkräfte z. B. stets gleich bleiben, ohne dass eine kritische Fliehkraft, die zum Zerstören der Vibrationsramme führen könnte, überschritten wird.
Entsprechend wird nach der Lehre gemäß Patentanspruch 3 beim Verringern der Drehzahlen der Unwuchtwellen die Winkelstellung der Unwuchtkbrper entsprechend so eingestellt, dass die Fliehkräfte proportional vergrößert werden, so dass wiederum das Produkt aus Drehzahl und statischem Moment z. B. gleich bleibt, auf jeden Fall das konstruktionsbedingte Grenzmaß für die Vibrationsramme nicht überschritten wird.
Lösung der Aufgabe betreffend die Vibrationsramme
Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 4 wiedergegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Vibrationsramme ermöglicht eine feinfühlige Abstimmung der Fliehkräfte auf die jeweiligen Bodenverhältnisse über Frequenzregler. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, die Asynchronmotoren zunächst hochzufahren, und zwar über eine kritische Drehzahl entsprechend der vorliegenden Rammverhältnisse hinaus, bevor die Unwuchtkörper zugeschaltet werden. Diese können dann über die Frequenzregler nicht nur in ihrer vollen Rammleistung genau eingestellt werden. Vielmehr ist es auch möglich, die Unwuchtkörper in ihrer Winkelstellung zueinander praktisch beliebig einzustellen, so dass sich die Rammleistung sehr feinfühlig ändern lässt. Die Vibrationsramme lässt sich auf diese Weise vibrationsfrei anfahren und erst bei Erreichen der jeweils gewählten Arbeitsdrehzahl von zum Beispiel 1.200 Umdrehungen pro Minute oder 2.100 Umdrehungen pro Minute oder dazwischen liegenden Drehzahlen einstellen. Zusätzlich können Drehzahl und Winkel der Unwuchten mittels der Potentiometer beeinflusst bzw. verstellt und eingestellt werden. Beim Ausschalten der Vibrationsramme werden die jeweils gegenüberliegenden Unwuchtkörper – paarweise – um 180° zueinander verstellt, so dass keine Vibration mehr eintritt und die Drehzahlen der Asynchronmotoren bis auf Null heruntergefahren werden können.
Dadurch sind keine schädigen Erschütterungen von in der Nähe befindlichen Gebäuden oder dergleichen zu befürchten.
Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 5 bis 15 beschrieben.
Patentanspruch 5 beschreibt eine Lösung, bei welcher jeder Motor und jede Unwuchtwelle und/oder die Unwuchtkörper einzeln – unabhängig voneinander – steuer- oder regelbar ausgebildet sind.
In Patentanspruch 6 ist eine Vibrationsramme beschrieben, bei welcher die in der Zeichnungsebene in einer Ebene horizontal angeordneten Motoren und deren Unwuchtwellen und/oder die Unwuchtkörper gemeinsam oder paarweise jeweils steuer- oder regelbar ausgebildet sind, während bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 7 die in der Zeichnungsebene gesehenen, vertikal übereinander angeordneten Motoren und deren Unwuchtwellen paarweise steuer- oder regelbar ausgebildet sind.
Vorteilhafterweise ist gemäß Patentanspruch 8 den Frequenzumformern vorzugsweise ein gemeinsames Element zur Drehzahlbestimmung zugeordnet.
Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 9 ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung den Frequenzumformern ein gemeinsames Element zur Winkelverstellung der Unwuchtkörper zugeordnet.
In Patentanspruch 10 ist eine Vibrationsramme beschrieben, bei welcher den Frequenzumformern gemeinsam oder jedem Frequenzumformer einzeln ein Programm oder Programme zugeordnet sind, in denen die Regel- und Steuerdaten für die Asynchronmotoren einerseits, für die Drehgeber andererseits sowie für die einzelnen Arbeitsdrehzahlen über das Element bzw. für die verschiedenen Rammleistungen abgespeichert und veränderbar angeordnet sind. Dadurch lassen sich zum Beispiel im praktischen Betrieb gewonnene empirische Daten abspeichern, um für die einzelnen Betriebsbedingungen Programme zu erstellen, die dann bedarfsweise abgerufen werden können. Dadurch werden Fehler vermieden und gewonnene Erfahrungen in der betreffenden Maschine archiviert und abrufbar bereitgehalten – Patentanspruch 11.
Dem dient auch die Lehre nach Patentanspruch 12, bei welcher Arbeitsbedingungen in ein Programm hinterlegt worden sind. Auf diese Weise lassen sich zum Beispiel, abhängig von den vorliegenden Gegebenheiten, wie Rammen an Böschungen, in Wasserläufen, unter erheblichen Regenfällen oder gefährlichen Bedingungen, Programme erstellen, die abrufbar an der Maschine vorhanden sind.
Auch die Rammgüter spielen eine Rolle, zum Beispiel müssen Spundbohlen, Pfähle, Rohre oder dergleichen, gerammt werden. Auch die für die einzelnen Bodenbeschaffenheiten und Betriebsbedingungen gewonnenen Daten lassen sich gemäß Patentanspruch 13 an der erfindungsgemäßen Vibrationsramme speichern und abrufen.
Patentanspruch 14 beschreibt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, was auch für die Lehre nach Patentanspruch 15 gilt, bei welcher die Daten aus den abgespeicherten Programmen durch Funksignale an die Frequenzumformer und/oder an die Motoren übertragbar sind. Hierfür können alle möglichen Telekommunikationseinrichtungen zur Anwendung kommen, was beim Verlegen von Kabeln, besonders unter schwierigen oder gefährlichen Arbeitsbedingungen, von großem Vorteil ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung – teils schematisch – an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:
1 eine über ein Programm synchronisierende Vibrationsramme mit einem Schaltkreis, mit geöffneter, starrer Erregerzelle;
2 die Vibrationsramme nach dem Anfahren der Asynchronmotoren, wobei die oberen Unwuchtkörper in neutraler Funktion um 180° gegenüber dem unteren Umwuchtkörper verstellt wurden (vibrationsfrei) und
3 die aus 1 ersichtliche Vibrationsramme in Arbeitsstellung.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein starres Erregergehäuse aus zum Beispiel Gusseisen oder zusammengeschweißten Stahlblechen bezeichnet, das über ein mit dem Erregergehäuse 1 einstückig verbundenes Lager 2 über ein flexibles Zugmittel 3 (Seil oder Kette) an einen Bagger, Mäkler oder dergleichen aufgehängt werden kann. Dazwischen ist ein nicht dargestellter Schwingungsdämpfer geschaltet sein, um schädigende Schwingungen auf das nachgeschaltete Gerät, zum Beispiel einen Baggerausleger, zu dämpfen.
In dem starren Erregergehäuse 1 sind in zwei parallel zueinander und mit Abstand übereinander angeordneten Ebenen paarweise zueinander vier Asynchronmotoren 4, 5 bzw. 6, 7 angeordnet, deren Unwuchtwellen in nicht dargestellten Wälzlagern reibungsarm gelagert sind. Verbindet man die Mittelpunkte der paarweise übereinander angeordneten Unwuchtwellen durch gedachte geradlinige Linien 8, 9, so verlaufen diese Linien 8, 9 parallel zueinander und orthogonal zu nicht näher bezeichneten gedachten Horizontallinien, die die Mittelpunkte der Unwuchtwellen der Asynchronmotoren 4, 5 einerseits bzw. 6, 7 andererseits geradlinig verbindet. Den Unwuchtwellen der Asynchronmotoren 4, 5 einerseits sowie 6, 7 andererseits sind jeweils Drehgeber/Encoder 10, 11 bzw. 12, 13 zugeordnet, die jeweils die Drehwinkelstellung der Unwuchtwellen der Asynchronmotoren 4, 5 bzw. 6, 7 und dadurch auf diesen Unwuchtwellen angeordnete gleich große (gleiche Masse) Unwuchtkörper 14, 15 bzw. 16, 17 genau messen und an Frequenzumformer 18, 19, 20, 21 über Leitungen 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 weiterleiten bzw. von diesen ausgehende Signale an die Asynchronmotoren jeweils zurückmelden. Dabei ist die Leitung 22 als Motorleitung, die Leitung 23 als Geberleitung, die Leitung 24 als Motorleitung, die Leitung 25 als Geberleitung, die Leitung 26 als Motorleitung und die Leitung 27 als Motorleitung, die Leitung 28 als Motorleitung und die Leitung 29 als Geberleitung ausgebildet.
Den Frequenzumformern 18 bis 21 ist eine vorliegend als Generator ausgebildete elektrische Energiequelle 30 zugeordnet.
Des Weiteren ist allen Frequenzumformern 18 bis 21 ein geeignetes elektrisches oder elektronisches Element, zum Beispiel ein Potentiometer 31, zur Drehzahleinstellung der Asynchronmotoren 4, 5 bzw. 6, 7 und ein weiteres elektrisches oder elektronisches Element 32, vorzugsweise ebenfalls ein Potentiometer, für die Winkeleinstellung der Unwuchtkörper 14, 15 bzw. 16, 17, zugeordnet. An dem Element 31 lässt sich somit die Drehzahl der Asynchronmotoren 4, 5, 6, 7 einstellen, während an dem Element 32 sich die Winkelstellung der Unwuchtkörper 14, 15 bzw. 16, 17 einstellen lässt. Je nachdem, wie die Unwuchtkörper 14, 16 einerseits und 15, 17 andererseits eingestellt sind, ändert sich die Fliehkraft. Dabei kann jeder Asynchronmotor 4, 5 bzw. 6, 7 und die diesen zugeordneten Unwuchtwellen einzeln – unabhängig voneinander – steuer- oder regelbar ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, die in den einzelnen Zeichnungsebenen in einer Ebene horizontal angeordneten Unwuchtwellen der Asynchronmotoren 4, 5 bzw. 6, 7 gemeinsam oder jeweils paarweise steuer- oder regelbar auszubilden, wie es auch möglich ist, die in der Zeichnungsebene vertikal übereinander angeordneten Antriebswellen der Antriebsmotoren 4, 6 bzw. 5, 7 paarweise steuer- oder regelbar auszubilden. Sind sie wie in 2 eingestellt, ergibt sich beim Erreichen der vorbestimmbaren, einstellbaren Nenndrehzahl der Asynchronmotoren 4, 5, 6, 7 die höchste Rammleistung, während in Zwischenwinkelstellung und/oder Zwischendrehzahlstellung sich entsprechend feinfühlig die Fliehkräfte und damit die Rammleistungen ändern lassen. Durch das Potentiometer 31 wird bei der dargestellten Ausführungsform die Drehzahl sämtlicher Asynchronmotoren 4, 5 bzw. 6, 7 gleichzeitig und synchron bestimmt (eingestellt), während durch das Potentiometer 32 die Winkelstellung sämtlicher Unwuchtkörper 14, 15 bzw. 16, 17 gleichzeitig und paarweise synchron bestimmt wird. Den Frequenzumformern 18, 19, 20, 21 kann gemeinsam oder einzeln ein geeignetes Programm oder Programme zugeordnet sein. Es können auch mehrere Programme hinterlegt/abgespeichert sein, so dass durch bloßes Auswählen des Programms für die jeweils vorliegenden Rammverhältnisse das betreffende Programm abgerufen wird. Die Abfolge kann in dem Programm hinterlegt/abgespeichert werden. Ist die Rammdrehzahl, zum Beispiel für 1500 oder 2100 Umdrehungen pro Minute, erreicht, werden über das Programm die Unwuchtkörper 14, 15 in die aus 4 ersichtliche Position um 180° gedreht, so dass dann die volle Rammleistung über die Spannzange 33 auf das Rammgut 34 übertragen wird.
Zum sicheren Funktionieren ist stets eine paarweise Anordnung von mindestens vier, wie in der Zeichnung dargestellt, sechs, acht oder mehreren Asynchronmotoren, erforderlich.
Die Wirkungsweise der aus der Zeichnung ersichtlichen automatischen oder selbstsynchronisierenden Vibrationsramme ist Folgende:
Jeder Motor bzw. Asynchronmotor 4, 5, 6, 7 wird bei der dargestellten Ausführungsform über einen separaten Frequenzumformer 18, 19, 20, 21 geregelt, wobei die aktuelle Lage der Unwuchtkörper 14, 15 bzw. 16, 17 und der Drehgeber/Encoder 10, 11 bzw. 12, 13 an die Frequenzumformer 18, 19, 20, 21 zurückgemeldet wird. Alle Frequenzumformer 18, 19, 20, 21 werden somit über die Zuleitungen gespeist. Statt Leitungen können für die Signalübermittlungen auch Telekommunikationsmittel zum Einsatz kommen (Funk oder dgl.).
Das Anfahren der Vibrationsramme geschieht vibrationsfrei. Erst beim Erreichen der gewählten Arbeitsdrehzahl von zum Beispiel 1.500 Umdrehungen pro Minute oder 2.100 Umdrehungen pro Minute wird die Ramme in Vibration (Arbeitsstellung) versetzt. Zusätzlich können Drehzahl der Asynchronmotoren 4, 5 bzw. 6, 7 und der Winkel der Unwuchten 14, 15 bzw. 16, 17 jeweils paarweise oder einzeln mittels Potentiometer 31/32 beeinflusst werden.
Beim Ausschalten der Vibrationsramme (Herunterfahren) werden jeweils die Unwuchten 14, 16 bzw. 15, 17 paarweise oder einzeln auf Leerlauf um 180° gegeneinander verstellt, so dass keine Vibration auftritt. Danach wird die Drehzahl der Asynchronmotoren auf Null reduziert.
Die in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Erregergehäuse, starres
2: Lager
3: Zugmittel, flexibles
4: Asynchronmotor
5: Asynchronmotor
6: Asynchronmotor
7: Asynchronmotor
8: Linie, gedachte
9: Linie, gedachte
10: Drehgeber, Encoder
11: Drehgeber, Encoder
12: Drehgeber, Encoder
13: Drehgeber, Encoder
14: Unwuchtkörper
15: Unwuchtkörper
16: Unwuchtkörper
17: Unwuchtkörper
18: Frequenzumformer
19: Frequenzumformer
20: Frequenzumformer
21: Frequenzumformer
22: Motorleitung
23: Geberleitung
24: Motorleitung
25: Geberleitung
26: Motorleitung
27: Geberleitung
28: Motorleitung
29: Geberleitung
30: Energiequelle
31: Element, Generator, Drehzahlvorgabe
32: Element, Winkelvorgabe
33: Spannzange
34: Rammgut

Literaturverzeichnis

DE 35 15 690 C1
DE 41 39 798 C2
DE 199 20 348 A1
DE 20 2007 018 580.4
G 93 12 846.0
G 94 16 260.3
US 3,004,389
Katalog „Elektrischer Vibrationsbär PE 50 RF", Tünkers Maschinenbau GmbH
„Neue Leichtanlauf-Vorrichtung" aus bpz baupraxis Zeitung, 4. Jahrgang Nr. 46 vom 15. November 1968

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4139798 C2 [0007]
DE 9312846 U [0009]
DE 9416260 U [0010]
DE 3515690 C1 [0011]
DE 19920348 A1 [0014]
DE 202007018580 [0015]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Veröffentlichung der Firma Dr.-Ing. Ludwig Müller & Söhne, Gesellschaft für neuzeitliche Bautechnik mbH, Marburg/Lahn, in der bpz baupraxis zeitung, Sonderdruck, 4. Jahrgang, Nr. 46 vom 15. November 1968 [0012]
Prospekt der Tünkers Maschinenbau GmbH mit dem Titel „Elektrischer Vibrationsbär PE 50 RF” [0013]

Claims

Verfahren zum Steuern oder Regeln einer synchronisierten Vibrationsramme zum Einrammen und/oder Herausziehen von länglichen Gegenständen (Rammgüter = Spundbohlen, Träger, Rohre, Stahlprofile) in einen bzw. aus einem Untergrund/Boden, mit mehreren mit gleichem Abstand zueinander in verschiedenen Ebenen jeweils paarweise angeordneten Unwuchtwellen mit je einem von der Trägheitsmasse und deren Verteilung um die Drehachse gleich großen, in Drehrichtung oder entgegengesetzt verstellbaren Unwuchtkörper (14, 15 bzw. 16), denen je ein steuer- oder regelbarer Asynchronmotor (4, 5 bzw. 6, 7) zugeordnet ist, deren Drehzahl über je einen Frequenzumformer (18, 19, 20, 21) regelbar ist, wobei jeder Unwuchtwelle je ein Drehgeber/Encoder (10, 11 bzw. 12, 13) zugeordnet ist, der die Winkelstellung des zugeordneten Unwuchtkörpers (14, 15 bzw. 16, 17) misst und verstellt und in der jeweils eingestellten Winkelstellung auch hält, wobei sämtliche Frequenzumformer (18, 19, 20, 21) zum Beispiel an eine Energiequelle (30) angeschlossen sind, und beim Inbetriebnehmen der Vibrationsramme die Asynchronmotoren zunächst bis zum Durchfahren einer für die gegebenen Betriebsbedingungen vorgegebenen Antriebsdrehzahl unter Einhaltung der jeweiligen neutralen Winkelstellungen der Unwuchtkörper über kritische Resonanzschwingungen, z. B. des Bodens, hochfahren und anschließend die zugeordneten Unwuchtkörper durch entsprechende Winkelverstellungen zur Erzielung einer entsprechenden Fliehkraft hinzugeschaltet werden, derart, dass in Abhängigkeit von der jeweils eingestellten Drehzahl die Winkelstellungen der Unwuchtkörper synchron paarweise so verstellt werden, dass die sich aus Drehzahl und den Fliehkräften der Unwuchtkörper einen maximalen vorgegebenen Wert nicht überschreiten oder proportional zueinander so geändert werden, dass für unterschiedliche Rammfrequenzen die Fliehkräfte konstant oder annähernd konstant bleiben.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vergrößern der Drehzahlen der Unwuchtwellen der Asynchronmotoren die Winkeleinstellung der Unwuchtkörper zueinander proportional entsprechend entgegengesetzt vergrößert wird, derart, dass eine vorgegebene Fliehkraft nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verringern der Drehzahlen der Unwuchtwellen der Asynchronmotoren die Winkeleinstellung der Unwuchtkörper proportional zueinander verringert wird, derart, dass eine vorgegebene Fliehkraft nicht überschritten wird.
Synchronisierende Vibrationsramme zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 oder 3 zum Einrammen und/oder Herausziehen von länglichen Gegenständen (Rammgüter, 34) in einen bzw. aus einem Untergrund/Boden, mit einem an einem Transportgerät – Bagger, Mäkler, Kran oder dergleichen – lösbar angeordneten starren Erregergehäuse (1), in dem mit gleichem Abstand übereinander in verschiedenen Ebenen je mindestens zwei Unwuchtwellen mit mindestens je einem von der Masse und deren Verteilung gleich großen, in Drehrichtung oder entgegengesetzt verstellbare Unwuchtkörper (14, 15 bzw. 16, 17) gelagert sind, denen je ein steuer- oder regelbarer Asynchronmotor (4, 5 bzw. 6, 7) zugeordnet ist, deren Drehzahl über je einen Frequenzumformer (18, 19, 20, 21) regelbar ist, wobei jeder Unwuchtwelle je ein Drehgeber/Encoder (10, 11 bzw. 12, 13) zugeordnet ist, der die Winkelstellung des zugeordneten Unwuchtkörpers (14, 15 bzw. 16, 17) misst und verstellt und in der jeweils eingestellten Winkelstellung auch hält, wobei sämtliche Frequenzumformer (18, 19, 20, 21) zum Beispiel an eine Energiequelle (30) angeschlossen sind.
Vibrationsramme nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen jedes Asynchronmotors (4, 5 bzw. 6, 7) und die diesen zugeordneten Unwuchtwellen und/oder die Unwuchtkörper (14, 15, 16, 17) einzeln – unabhängig voneinander – steuer- oder regelbar ausgebildet sind.
Vibrationsramme nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen der in der Zeichnungsebene in einer Ebene horizontal angeordneten Motoren (4, 5 bzw. 6, 7) und deren Unwuchtwellen und/oder die Unwuchtkörper (14, 15, 16, 17) gemeinsam oder paarweise steuer- oder regelbar ausgebildet sind.
Vibrationsramme nach Anspruch 4 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen der in der Zeichnungsebene vertikal übereinander angeordneten Motoren (4, 5 bzw. 6, 7) und deren Unwuchtwellen paarweise steuer- und/oder regelbar ausgebildet sind.
Vibrationsramme nach Anspruch 4 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Frequenzumformern (18, 19, 20, 21) vorzugsweise ein gemeinsames Element (31) zur Drehzahlbestimmung zugeordnet ist.
Vibrationsramme nach Anspruch 4 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Frequenzumformern (18, 19, 20, 21) ein gemeinsames Element (32) zur Winkelverstellung der Unwuchtkörper (14, 15 bzw. 16, 17) zugeordnet ist.
Vibrationsramme nach Anspruch 4 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass allen Frequenzumformern (18, 19, 20, 21) gemeinsam oder jedem Frequenzumformer einzeln ein Programm oder Programme zugeordnet sind, in denen die Regel- und Steuerdaten für die Asynchronmotoren (4, 5 bzw. 6, 7) einerseits, die Drehgeber (10, 11 bzw. 12, 13) andererseits sowie für die einzuhaltenden Arbeitsdrehzahlen über das Element (31) bzw. für die verschiedenen Rammleistungen abgespeichert und veränderbar angeordnet sind.
Vibrationsramme nach Anspruch 4 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Programmen die Betriebsbedingungen als empirische Daten abgespeichert sind.
Vibrationsramme nach Anspruch 4 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Programmen die Arbeitsbedingungen abgespeichert sind.
Vibrationsramme nach Anspruch 4 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Programmen die unterschiedlichen Rammgüter und deren Eigenschaften beim Rammen abgespeichert sind.
Vibrationsramme nach Anspruch 4 oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Programmen die unterschiedlichen Bodenbeschaffenheiten, wie zum Beispiel Kies, Lehm, Schlamm, Wasser oder dergleichen als Rammbedingungen abgespeichert sind.
Vibrationsramme nach Anspruch 4 oder einem der darauf folgenden Ansprüche oder einem der darauf folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Programmen abgespeicherten empirischen Werte durch Funksignale an die Frequenzumformer (18, 19, 20, 21) und/oder die Asynchronmotoren (4, 5 bzw. 6, 7) übertragbar sind.