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Selbsttätige Steuervorrichtung für das Ein- und Auskuppeln der Windenkupplung
einer Freifallramme Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Steuervorrichtung für
das Ein- und Auskuppeln der Windenkupplung einer Freifallramme mit Seilwinde und
durchlaufendem Hubwerksantrieb, bei der ein elektrischer oder hydraulischer Schalter
für das Auslösen der Kupplungsbewegung in Abhängigkeit von der Bewegung des Bärseils
und des Pfahlkopfes steuerbar ist.
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Eine bekannte Seilramme, bei der eine selbsttätige Schaltung für das
Aufziehen und Fallenlassen des Bärs vorgesehen ist, weist einen festen Anschlag
für die höchste Stellung des Bären, sowie mit einer Kupplung für die Seilwinde in
Verbindung stehende Mittel auf, die bei der beim Anschlagen des Bären an den festen
Anschlag entstehenden Vergrößerung des Seilzuges betätigt werden und die Windenkupplung
auskuppeln. Der Seilabschnitt zwischen dem Anschlag und der Seilwinde ist über eine
Rolle geführt, die an einer einen Lenker mit dem Schalthebel der Windenkupplung
verbindenden feder- oder gewichtsbelasteten Wippe angebracht ist, und die das Seil
während des Aufziehens des Bären einknickt, das Seil beim Anschlagen des Bären am
Anschlag jedoch im Sinne einer Begradigung des Knicks streckt, wodurch der Schalthebel
die Kupplung auskuppelt.
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Bei dieser bekannten selbsttätigen Steuervorrichtung besteht die Gefahr,
daß die Wippe sofort wieder in ihre Ausgangslage zurückgeht und daß der Bär, bevor
er einen nennenswerten Weg fallen konnte, wieder gegen den Anschlag gezogen wird,
da beim Fallen des Bären die Seilspannung geringer ist als beim Heben und die Wippe
demnach den Kupplungshebel noch während des Fallens zum Einkuppeln freigibt.
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Eine andere bekannte Seilramme zeigt ebenfalls eine über eine Kupplung
angetriebene Seilwinde, die zum Heben und Fallenlassen des Bären ein- und ausgekuppelt
wird. Hierfür sind Steueranschläge vorgesehen, die dauernd nachgestellt werden müssen.
Dabei können Mittel zur selbsttätigen übertragung der Verstellkräfte auf die Steueranschläge
vorgesehen sein. Die Windenkupplung kann elektrisch oder hydraulisch betätigt sein,
und die Betätigung der entsprechenden Schalter erfolgt mittels einer Wandermutter.
Die selbsttätige Steuervorrichtung kann zum Umschalten der Ramme auf Handsteuerung
außer Betrieb gesetzt werden.
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Es ist ein zeitabhängiges Zwischenglied zum Verstellen der Steueranschläge
vorgesehen, was jedoch den Nachteil hat, daß beim Rammen ein Zeitverlust eintritt,
da eine gewisse Zeitreserve für jeden Schlag vorgesehen sein muß. Da die Seiltrommel
außerdem Gelegenheit hat, während der kurzen Reservezeit weiter Seil abzuwickeln,
besteht die Gefahr, daß das Schlappseil über den Trommelrand abläuft und beim einsetzenden
Wiederanzug beschädigt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine völlig selbsttätige
Steuervorrichtung zu schaffen, bei der das Bedienungspersonal weitgehend entlastet
ist. Dabei soll die eingestellte Fallhöhe des Bären bei jedem Schlag gleich bleiben
und das Nachlaufen der Seiltrommel vermieden werden.
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Dies wird bei einer Ramme der eingangs beschriebenen Bauweise gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuervorrichtung einen quer zum Bärseil gegen
die Wirkung einer Feder schiebbar gelagerten, mit einem Kontakt des Kupplungsschalters
und mit einer am Bärseil anliegenden Seilrolle versehenen Steuerschieber aufweist,
der bei schlaffem Bärseil von der Feder in eine das Schließen des Kupplungsschalters
bewirkende Stellung gedrängt und vom gespannten Bärseil aus dieser Stellung gezogen
wird. Ein den Gegenkontakt des Kupplungsschalters aufweisender, durch eine Steuerfeder
in Öffnungsrichtung belasteter Steuerbolzen ist, durch einen festen Anschlag begrenzt,
schiebbar im Steuerschieber gelagert, wobei ein Riegel zum Festlegen des Steuerbolzens
in der Schließstellung am Steuerschieber angeordnet und die Seilrolle über eine
Rutschkupplung mit der Spindel einer Wandermutter verbunden ist, welche bei angehobenem
Bär den Riegel außer Eingriff mit dem Steuerbolzen bringt und diesen damit zum Öffnen
des Kupplungsschalters freigibt.
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Eine zweckmäßige Ausbildung der Rutschkupplung besteht darin, daß
sie eine federbelastete Kupplungsscheibe aufweist, gegen die sich eine Seilrolle
legt und deren Kupplungsfedern sich einerseits an einem mit der Seilrolle verschraubten
Kupplungsgehäuse abstützen und andererseits auf einen auf der Kupplungsscheibe aufliegenden
Druckring wirken.
Ferner kann die Kupplungsscheibe mit einem über
das Steuerungsgehäuse hinaus verlängerten Schaft versehen sein, der an seinem freien
Ende als Gewindespindel für die hin- und herbewegbare Wandermutter ausgebildet ist;
dabei kann die Wandermutter eine Führungsfahne aufweisen, die mit einer Bohrung
versehen ist, mit der sie beim Bewegen der Wandermutter auf einer Führungsstange
gleitet.
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Der Riegel zum Festlegen des Steuerbolzens ist zweckmäßig quer zum
Steuerbolzen gelagert und zum Festlegen des Steuerbolzens selbsttätig unter der
Wirkung einer Riegelfeder in eine Ausnehmung im Steuerbolzen einrückbar und zum
Entriegeln mit einem in die Bewegungsbahn der Führungsfahne ragenden einstellbarem
Fühler versehen.
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Eine starke Feder wirkt zum Schließen des Kupplungsschalters und eine
schwache Feder zum Öffnen des Kupplungsschalters auf den Steuerbolzen ein. Die Rutschkupplung
ist ausgerüstet mit einem Sperrad auf dem Schaft und einer Sperrklinke am Kupplungsgehäuse.
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Zum Umschalten der Ramme auf Handsteuerung ist eine mit dem Steuerschieber
im Eingriff stehende Exzenterscheibe am Steuergehäuse drehbar gelagert, die ein
Verschieben des Steuerschiebers entgegen der Wirkung der Feder ermöglicht.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Steuervorrichtung gemäß
der Erfindung zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist und sich an alle nach dem freien
Fall arbeitenden Maschinen nachträglich einbauen läßt.
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In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Dampframme mit Seilübertragung
in der üblichen Bauart mit einer Steuervorrichtung gemäß der Erfindung, Fig.2 die
Seilführung innerhalb der selbsttätigen Windensteuerung, Fig. 3 die Steuervorrichtung
mit elektrischem Kupplungsschalter im Vertikalschnitt, Fig. 4 einen Querschnitt
senkrecht zur Fig. 3 und Fig. 5 zwei Querschnitte durch einen hydraulischen Kupplungsschalter.
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An einer dampfgetriebenen Freifallramme 1 mit Seilübertragung in der
üblichen Bauart ist am Mäkler 2 eine selbsttätige Steuervorrichtung 3 angebracht.
Sie ist in einem Steuergehäuse 8 untergebracht und um ein Scharnier 4 schwenkbar,
um den seitlichen Bewegungen des Bärseils nachgeben zu können. Damit die Stellung
des Steuergehäuses 8 der Lage des Seiles sowohl bei voller als auch bei leerer Seilwindentrommel
angepaßt werden kann, ist der Schwenkarm zwischen dem Scharnier 4 der Steuervorrichtung
ein- und ausschiebbar gemacht.
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In Fig. 2 ist die Seilführung innerhalb der selbsttätigen Steuervorrichtung
3 dargestellt. Das Bärseil 5 läuft über drei Rollen 6 und 7. Von diesen dient die
mittlere Seilrolle 6 zur übertragung der Seilbewegung auf eine Rutschkupplung. Ihre
Einbaulage und das Zusammenwirken mit den Kupplungsteilen gehen aus den Fig. 3 und
4 hervor. Außer der Möglichkeit, sich um die eigene Achse zu drehen, hat die Seilrolle
6 auch eine Bewegungsmöglichkeit innerhalb des Steuergehäuses 8, da sie in einem
Steuerschieber 9 gelagert ist, der quer zum Bärseil 5 schiebbar im Steuergehäuse
8 angeordnet ist und den Seilspannungen nachgeben kann. Daher ist eine Druckfeder
10 als Gegenkraft wirksam und versucht, den Steuerschieber 9 mit der Seilrolle 6
in der Grundstellung zu halten, was allerdings nur bei schlaffem Bärseil 5 möglich
ist. Mit der Seilrolle 6 ist ein Kupplungsgehäuse 11 starr verschraubt, in dessen
Inneren eine Kupplungsscheibe 12 drehbar gelagert ist. Das Anpressen der Kupplungsscheibe
12 an die Seilrolle 6 erfolgt durch einen Druckring 13, der durch Bolzen 14 im Kupplungsgehäuse
11 geführt und durch Kupplungsfedern 15 an die Kupplungsscheibe 12 angedrückt ist.
Ein Schaft 19 dient als Lagerwelle der Kupplungsscheibe 12, er ragt mit einem Ende
aus dem Kupplungsgehäuse 11 und dem Steuergehäuse 8 und ist hier als Gewindespindel
10 ausgebildet. Das Kupplungsgehäuse 11 und die Seilrolle 6 sind im Steuerschieber
9 mit Hilfe von Lagern 16 und 17 gelagert. Zur Lagerung der Kupplungsscheibe 12
im Kupplungsgehäuse 11 dient ein Lager 18. Die Drehbewegungen der Seilrolle 6, die
durch das darübergeführte Bärseil 5 hervorgerufen werden, werden durch die Rutschkupplung
auf die Gewindespindel 20 übertragen. Auf der Gewindespindel 20 läuft eine Wandermutter
21 hin und her, die mit Hilfe einer Führungsfahne 22, die an einer Führungsstange
23 läuft, an Drehbewegungen gehindert wird. Bei ihrer Bewegung nach außen schlägt
die an der Wandermutter 21 befestigte Führungsfahne 22 an einem durch Gewinde einstellbaren
Fühler 24 an, der an dem abgewinkelten Ende eines Riegels 25 angeordnet ist. Der
Riegel 25 wird durch eine Riegelfeder 26 normalerweise mit seinem freien
Ende in einer Bohrung eines Steuerbolzens 27 gehalten. Solange der Steuerbolzen
27 durch den Riegel 25 festgelegt ist, bleiben die Kontakte eines Kupplungsschalters
28 geschlossen, der den Stromkreis für das magnetische Kuppeln der Seilwindenkupplung
schaltet.
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An die Stelle des elektrischen Schalters 28 können auch hydraulische,
pneumatische oder mechanische Schalter treten, die das öffnen oder Schließen der
Windenkupplung auf dem entsprechenden Wege einleiten. Als Ausführungsbeispiel dafür
ist in Fig. 5 ein Schalter gezeichnet, der für den Durchgang flüssiger oder gasförmiger
Medien eingerichtet ist. Sein wesentliches Merkmal ist das wechselseitige Öffnen
und Schließen eines Einlaß- und eines Auslaßkanals 35 bezw. 36 durch den Steuerbolzen
27 und eine darin angebrachte Bohrung 37 für das Ein- und Ausströmen des Steuermediums
in den Arbeitszylinder der Windenkupplung. Die Bewegungen des Steuerbolzens 27 sind
hier die gleichen wie die bei dem vorher beschriebenen elektrischen Schalter.
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Mit Hilfe der genannten Steuerorgane oder auch eines beliebigen anderen
soll je nach Stellung der Wandermutter 21 die Seilwindenkupplung einer Ramme oder
eines zum Rammen verwendeten Baggers geöffnet oder geschlossen werden. Die Stellung
der Wandermutter ist aber abhängig von der Stellung des Fallbären, d. h. also: in
der oberen Totlage des Fallbären wird die Windenkupplung geöffnet, der Bär fällt,
und in seiner unteren Totlage wird die Windenkupplung geschlossen, die Winde zieht
den Bär am Bärseil 5 wieder hoch in die obere Endlage usf. Durch die Bewegung, die
der Steuerschieber 9 im Steuergehäuse 8 ausführt, hebt sich auch ein am Steuerbolzen
27 starr befestigter Teller 32 von einer Begrenzungsfeder 33 in einer Führungshülse
34 am Steuergehäuse 8 ab. Wird nun durch das Anschlagen der Wandermutter 21 an dem
Fühler 24 der Riegel aus der Bohrung des Steuerbolzens 27 herausgezogen, so drückt
eine Steuerfeder 29 den Steuerbolzen 27 aus der Schließstellung des Schalters 28,
bis der Teller 32
wieder an der Begrenzungsfeder 33 anliegt. Dabei
wird die Seilwinde ausgekuppelt. Die Folge ist, daß der Bär fällt und seinen Schlag
ausführt. Dabei dreht das Bärseil 5 die Seilrolle 6 wieder rückwärts, wodurch die
Wandermutter 21 zurückläuft bis zum Anschlag am Kupplungsgehäuse 11. Das Bärseil
5 erschlafft, so daß die Druckfeder 10 den Steuerschieber 9 in die gezeichnete Ausgangsstellung
zurückschieben kann. Bei diesem Vorgang bleibt der Teller 32 an der Begrenzungsfeder
33 liegen, so daß der Steuerbolzen 27 die weitere Bewegung des Steuerschiebers 9
nicht mitmachen kann. Die Steuerfeder 29 ist schwächer als die Begrenzungsfeder
33 und wird dabei wieder zusammengedrückt. Sobald der Steuerschieber 9 die gezeichnete
Endlage erreicht hat, schließt sich auch der Schalter 28, und die Spitze des durch
das Zurücklaufen der Wandermutter 21 freigegebenen Riegels 25 rastet in die Bohrung
des Steuerbolzens 27 ein. Durch das Schließen des Schalters 28 wird die Windenkupplung
wieder eingerückt und damit der Bär hochgehoben. Dadurch strafft sich das Bärseil
5, der Steuerschieber 9 wird entgegen dem Drucke der Feder 10 nach außen geschoben,
und die Wandermutter 21 bewegt sich infolge der Drehung der Seilrolle 6 durch das
Bärseil 5 wieder in Richtung auf den Fühler 24.
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Das Spiel wiederholt sich laufend und stellt somit die gewollte selbsttätige
Steuerung der Ramme dar. Da aber der einzurammende Pfahl od. dgl. und damit der
Bär mit jedem Schlag ein Stück tiefer saust, die Wandermutter 21 aber bereits beim
Aufschlag des Bären am Kupplungsgehäuse 11 anliegt, muß die Kupplungscheibe 12 auf
dem Wege, den der einzurammende Pfahl macht, an der Seilrolle 6 schleifen. Das Erschlaffen
des Seiles kann erst frühestens beim Aufschlag beginnen. Von diesem Augenblick ab
wird der Druckfeder 10 die Möglichkeit gegeben, den Steuerschieber 9 in die Ausgangslage
zurückzudrücken. Gleichzeitig damit lassen dann auch der Seildruck auf die Seilrolle
6 und die drehende Reibungskraft nach, so daß ein Schleifen der Kupplungsscheibe
12, bei festgezogener Wandermutter 21 vermutlich schon vor Ende des
effektiven Schlagweges aufhört. Dies hat aber auf die Funktion der Wandermutter
21 und die durch sie ausgelösten Vorgänge keinen Einfluß. Damit die Wandermutter
21 beim Hochziehen des Bären unter allen Umständen gelöst wird, ist ein Sperrad
30 auf dem Schaft 19 der Rutschkupplung aufgekeilt, auf dem eine am Kupplungsgehäuse
11 angebrachte Sperrklinke 31 schleift. Beim Hochheben rastet die Sperrklinke 31
ein, beim Niederfallen gleitet sie über die Zähne des Sperrades 30 ohne Kraftübertragung.
Dadurch, daß die Bewegungen der Wandermutter 21 und der von ihr gesteuerten Teile
bei gleichbleibender Einstellung des Fühlers 24 immer die gleichen sind, sind die
Hubhöhe des Bären und damit natürlich auch die Wucht der Schläge immer dieselben.
Die Hubhöhe kann durch Verstellen des Fühlers 24, der hier beispielsweise mit Gewinde
hin- und herbewegt werden kann, nach Belieben in den erforderlichen Grenzen variiert
werden. Soll von Hand gesteuert werden oder jedenfalls die selbsttätige Steuerung
nicht benutzt werden, so ist das Hochdrücken des Steuerschiebers 9 gegen die Druckfeder
10 und sein Festhalten in dieser Lage erforderlich. Ein Schließen des Schalters
28 oder ein Einsteuern der Einströmkanäle ist jetzt nicht mehr möglich. Diese Bewegung
des Steuerschiebers 9 kann beispielsweise mit Hilfe einer am Steuergehäuse 8 drehbar
gelagerten Exzenterscheibe 38 durchgeführt werden. Der Steuerschieber 9 muß dabei
so weit zur Seite geschoben werden, daß das Bärseil 5 die Seilrolle 6 nicht bewegen
kann.