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Rammgerät Die Erfindung betrifft ein Rammgerät zum Ein-und Ausrammen,
insbesondere von Bohrrohren, mit einem ringförmigen, das Rammobjekt konzentrisch
umfassenden Rammkörper, der auf eine mit dem Rammobjekt fest verbundene ringförmige
Gegenfläche einwirkt und selbsttätig angetrieben ist.
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Es ist bekannt, Rammpfähle, Rohre u..dgl. durch ringförmige, das Rammobjekt
konzentrisch umfassende Rammgewichte ein- oder auszurammen. Diese Rammgewichte erhalten
ihren Antrieb von einer getrennten Hubvorrichtung.
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Es ist auch bekannt, zum gleichen Zweck um das Rammobjekt herum achsparallel
mehrere Schlagkolben anzuordnen, die auf eine fest mit dem Rammobjekt verbundene
Schlagplatte schlagen.
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Zweck der Erfindung ist, eine ebenso einfache wie leistungsfähige
Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, welche besonders zum Ein- und Ausrammen
von Rohrfahrten beim Bohren von Tiefbohrungen mit Vorteil verwendet werden kann,
da der Rohrquerschnitt hierbei nicht behindert wird, und deshalb das Bohrloch während
des Rammens mit Bohrgestänge oder Bohrseil befahrbar bleibt.
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Darüber hinaus bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Gerätes
der erwähnten Art, welches sich durch eine überaus einfache Ausbildung des die Rammschläge
erzeugenden Antriebs auszeichnet. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß der Rammkörper als freibeweglicher Ringkolben eines Dampf- oder Druckmittelantriebs
ausgebildet ist. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Geräten bildet also ein das
Rammobjekt ringförmig umgebender Rammkörper gleichzeitig den Arbeitskolben des Antriebs.
Hierdurch werden die Rammschläge absolut gleichmäßig über den Umfang des Rammobjekts,
vorzugsweise des Bohrrohrs, verteilt, auf dieses übertragen, wobei die Stärke und
Häufigkeit, mit der die Schläge ausgeübt werden, auf Grund des Antriebs mittels
Dampf oder eines anderen Druckmittels in Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse
bequem regelbar ist.
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Im einzelnen kann der Rammkörper mit beiderseits zentrisch vorspringenden
Ringansätzen ausgestattet sein, welche als Zylinderstirnwände ausgebildete, mit
dem Rammobjekt festverbundene Ringe mit Gleitsitz übergreifen. Hierdurch wird eine
klemmungsfreie Führung des freibeweglichen Arbeitskolbens erzielt, ohne daß der
Kolben in Axialrichtung eine bestimmte Mindestlänge aufweisen muß.
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Zur Erzielung der selbsttätigen Steuerung des erfindungsgemäßen Gerätes
ist der Rammkörper vorteilhaft als Stufenkolben ausgebildet, wobei sein mit der
kleineren Kreisringkolbenfläche ausgestatteter Zylinderraum, wie an sich bekannt,
ständig mit der Antriebsmittelzuleitung verbunden ist, und der Kolben am Ende des
Hubs in Richtung zur größeren Kolbenfläche Öffnungen freigibt, durch die Antriebsmittel
in den Zylinderraum mit der größeren Arbeitsfläche überströmt, nachdem der Kolben
zuvor dessen Entlüftungsöffnung verschlossen hat.
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Im Rahmen der Erfindung sind die verschiedensten Ausführungsformen
gegeben, einige werden an Hand der Zeichnung nachfolgend erläutert, aus welcher
noch weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ersichtlich sind.
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In der zeichnerischen Darstellung sind fünf Ausführungsbeispiele der
Erfindung schematisch in Längsschnittdarstellungen veranschaulicht. In dem Ausführungsbeispiel
nach F i g. 1 ist mit 1 ein Führungsrohr bezeichnet, auf welchem der ringförmig
ausgebildete Schlagkolben 2 in axialer Richtung gleitet. Das Führungsrohr 1 ist
mit dem z. B. auszurammenden Rohr 3 durch Gewindeeingriff verbunden. Das Führungsrohr
1 ist oben und unten mit den Flanschansätzen 4 und 5 versehen, welche mit entsprechenden
Ausnehmungen des ringförmigen Schlagkolbens 2 Zylinderräume 6 und 7 bilden. Mit
S ist ein ringförmiger Ansatz am Führungsrohr 1 bezeichnet, welcher in der Bewegungsbahn
des Schlagkolbens 2 angeordnet ist und die Aufschlagfläche für den Schlagkolben
bildet. Hier wie auch im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist davon ausgegangen,
daß das erfindungsgemäße Gerät zum Ausrammen von Rohren dienen soll.
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Wie in der Zeichnung ersichtlich, läßt das Führungsrohr 1 praktisch
den gesamten lichten Querschnitt des auszurammenden Rohres frei. über die Zuleitung
9 steht der Ringraum 6 des Schlagkolbens 2
ständig mit der Druckmittelzufuhr
(Dampf, Preßluft, Druckgas, Druckwasser od. dgl.) in Verbindung, so daß der ringförmige
Schlagkolben 2 ständig aufwärts in Schlagrichtung gedrückt wird. Kurz vor Erreichen
des Aufschlagansatzes 8 wird jedoch der obere Ringraum 7 über die Nuten
10 mit dem Ringraum 6 verbunden und mit Druckmittel gefüllt. Der Druckraum
7 besitzt eine größere Kreisringfläche im Kolben 2, so daß der Kolben 2 nach erfolgtem
Aufschlag auf den Ansatz 8 entgegen dem ständig im Ringraum 6 herrschenden Druck
zurückgeworfen wird. Die Kanäle oder die Eindrehung 10 zwischen Ringraum 6 und Ringraum
7 wird jedoch nach kurzem Abwärtshub des Schlagkolbens 2 wieder abgeschlossen und
das Druckmittel expandiert im Raum bis die Auspuffkante 11 den Ringraum 7 mit der
Außenluft verbindet. Durch seine Bewegungsenergie bewegt sich jedoch der Schlagkolben
2 noch weiter abwärts bis die Druckkraft im Ringraum 6 die Bewegungsenergie des
Kolbens aufgezehrt hat und dieser wieder in Schlagrichtung beschleunigt wird.
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Sobald der Kolben 2 bei seiner Aufwärtsbewegung die Auspuffkante
11 wieder abgeschlossen hat, erfolgt im Ringraum 7 eine Rückkompression,
welche bei der Bemessung der Ringräume 6 und 7 und ihrer wirksamen Kreisringfiächen
rechnerisch berücksichtigt wird.
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Die geschilderte Art der Steuerung des Schlagkolbens 2 hat neben einer
großen Einfachheit und Zuverlässigkeit noch wesentliche weitere Vorteile. Die große
Kreisringkolbenfläche des Ringraumes 7 erzeugt nicht nur auf den Schlagkolben die
für den Rückhub erforderliche große Kraft, sondern bewirkt gleichzeitig im Führungsrohr
1 eine gleich große entgegengesetzt gerichtete, also in Schlagrichtung wirkende
Kraft. Der Rammschlag wird hierdurch besonders wirkungsvoll. Während nämlich der
harte Aufschlag des Schlagkolbens 2 auf die Stoßfläche 8 eine Zugstoßwelle nach
unten in dem Bohrrohr 3 auf den Weg schickt, die mit Schallgeschwindigkeit - in
Stahl etwa 5000 m/s - weiter eilt, wird vom Schließen der Auspuffkante 11 an bis
etwa zum Wiederöffnen, also kurz vor bis kurz nach dem harten Aufschlag zugleich
eine große schwellende Kraft in Schlagrichtung ausgeübt, wodurch die Zugstoßwelle
bestens ausgenutzt wird. Erfindungsgemäß ist diese Eigenschaft besonders ausgeprägt,
da der Schlagkolben ja nur auf einem Bruchteil seines Rückhubes angetrieben wird,
die Kraft also entsprechend groß ist. Der kraftangetriebene Teil des Rückhubes kann
durch entsprechende Vergrößerung der Ringfläche des Ringraumes 6 so kurz ausgelegt
werden, daß der harte Stoßimpuls praktisch ganz ausgeschaltet wird und nur eine
zwar große, aber schwellende Kraftwirkung erfolgt. Bei Rammobjekten, die keine harten
Stoßimpulse vertragen, wie Betonpfähle, ist dies von großer Bedeutung.
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Bei dem in F i g. 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der
Schlagkolben 2 innerhalb eines Gehäuses 12 angeordnet. Im übrigen entspricht jedoch
das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 der in F i g. 1 veranschaulichten Ausführungsform
der Erfindung, und es sind mit gleichen Zeichen jeweils in F i g. 2 gleiche Teile
gekennzeichnet.
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Während beim Herausrammen von Rohren, wie F i g. 1 und F i g. 2 durch
Pfeil angedeutet, zugleich eine Zugkraft ausgeübt wird, um mindestens das Eigengewicht
aufzunehmen, genügt beim Einrammen mit umgekehrt befestigtem Ringrammgerät das Eigengewicht.
Beim Bohren kann nach der Erfindung also eine Rohrfahrt dem Bohrfortschritt folgend
weiter eingerammt werden, und zugleich ein Bohrwerkzeug an einem Bohrgestänge oder
Bohrseil betätigt werden, wobei das Rammgerät entweder umgekehrt, wie in F i g.
1 oder F i g. 2 dargestellt, auf das oberste Rohr aufgeschraubt oder auch nach F
i g. 3 das Rammgerät in Bodennähe angeklemmt werden kann.
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Das Führungsrohr 1 nach F i g. 1 oder Gehäuse 12
nach
F i g. 2 ist in F i g. 3 an einem Ende hohlringartig ausgebildet und enthält sektorförmige
Klemmbacken 14 mit Klemmzähnen. Eine Gummimanschette 13 sorgt für guten Luftabschluß.
Durch Verbindung mit dem Druckmittel bei 15 wird das das Rammobjekt umfangende Ringrammgerät
festgeklemmt und kann absatzweise nach Bedarf versetzt werden. Diese Ausführungsform
eignet sich besonders für Rammpfähle, auch in seichtem Wasser; Zaunpfähle, Ankerpfähle
für Abspannseile, festgewordenes Bohrgestänge usw.
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In F i g. 4 ist eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung
beispielsweise dargestellt, bei der über Druckmittelzuleitungen 16 und
17 von einer außerhalb des Ringrammgerätes befindlichen hand-oder maschinell
betätigten Umschaltvorrichtung abwechselnd gleichzeitig die beiden Ringkolbenfläehen
des Schlagkolbens 2 mit der Außenluft und der Druckmittelquelle verbunden werden.
Dieses Gerät braucht zum Ein- und Ausrammen nicht umgedreht zu werden, da sowohl
auf- wie abwärtsgerichtete Schläge erzeugt werden können, ebenso wie bei der in
F i g. 5 beispielsweise gezeigten Ausführungsform, bei der die Bewegungsantriebsfiächen
für den Schlagkolben nicht kreisringförmig ausgebildet sind, sondern als einzelne
Kolben 18, die in entsprechenden Bohrungen im Schlagkolben 2 passend geführt
sind.