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Spannkopf zum Festklemmen eines dünnwandigen Pfahles, Rohres od. dgl.
an einem Ramm- oder Ziehgerät, insbesondere einem Rüttelgerät Die Erfindung bezieht
sich auf einen Spannkopf zum Festklemmen eines dünnwandigen Pfahls, Rohres od. dgl.
an einem Ramm- oder Ziehgerät, insbesondere einem Rüttelgerät, mit einem feststehenden
Widerlager und mit in Richtung auf das Widerlager schiebbar gelagerten keilförmigen
Spannbacken, die mittels eines in Achsrichtung des Pfahls schiebbar gelagerten,
von einem doppeltwirkenden hydraulischen Zylinder antreibbaren Spannstücks mit geneigter
Gleitbahn anspannbar sind.
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Zum Eintreiben oder Herausziehen von Rohren, Pfählen od. dgl. aus
der Erde ist es bekannt, Rüttelgeräte als Primärantrieb zu verwenden. Die Rüttelgeräte
arbeiten dabei mit einer Frequenz im Schall-oder Unterschallbereich. In diesen Fällen
ist es besonders wesentlich, daß die in die Erde einzutreibenden Pfähle, Rohre od.
dgl. und das Rüttelgerät möglichst starr miteinander verbunden werden, so daß die
Rüttelkräfte möglichst vollständig auf das in die Erde einzutreibende Element übertragen
werden.
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Ferner ist es wesentlich; daß ein Spannkopf zum Festklemmen des in
die Erde einzutreibenden Elementes dieses sicher abstützt oder festhält und daß
der Spannkopf den großen Kräften, die beim Eintreiben oder Herausziehen des Elementes
aufgewandt werden, widersteht. Zugleich soll der Spannkopf nicht so schwer und umständlich
sein, daß er beträchtliche Energiemengen bei der Übertragung der Rüttelkräfte absorbiert.
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Die in die Erde einzutreibenden Elemente können die verschiedensten
Querschnittsformen und Abmessungen haben. Der Spannkopf soll sich daher den verschiedensten
Fällen anpassen können. Typische Beispiele für die in die Erde einzutreibenden Elemente
sind Spundbohlen, Rohre und Pfähle. Alle diese Elemente können die unterschiedlichsten
Querschnittsformen und Querschnittsabmessungen haben.
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Es ist eine Klemmvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen
bekannt, bei der das einzutreibende Bauelement an der Außenseite angegriffen wird,
wobei Keile gegen die Außenwandung aneinandergedrückt werden. Das Bauelement ist
infolgedessen über seine ganze Breite den Klemmkräften der Keile ausgesetzt. Die
bekannte Anordnung ist nur zulässig für massive oder sehr stark ausgeführte Bauelemente,
wie z. B. Spundbohlen. Für hohle, dünnwandige Elemente ist die bekannte Vorrichtung
ungeeignet, weil die großen Klemmkräfte das Element zusammendrücken oder in unzulässiger
Weise verformen würde.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spannkopf zu schaffen, mit dem
dünnwandige Pfähle, Rohre od. dgl. von innen nach außen gegen ein Widerlager geklemmt
werden können.
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Bei einem eingangs geschilderten Spannkopf wird dies erfindungsgemäß
dadurch. erreicht, daß das Widerlager aus einer den Kopf des festzuklemmenden Pfahls
umschließenden Tülle besteht und daß das Spannstück zentrisch innerhalb der Tülle
gelagert und mit mehreren symmetrisch angeordneten Gleitbahnen für in Richtung auf
die Innenwand der Tülle schiebbare Spannbacken versehen ist.
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Weitere Ausgestaltungen des Spannkopfes gemäß der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel
eines Spannkopfes an einer Vorrichtung zum Eintreiben und Herausziehen rohrförmiger
Pfähle in die Erde bzw. aus der Erde beschrieben. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung
findet
aber auch Anwendung zum Eintreiben oder Herausziehen von anderen Arten in die Erde
einzutreibender Gegenstände. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt eines Spannkopfes
längs der Linie 1-1 in F i g. 2 mit einem Rohrpfahl, F i g. 2 und 4 Schnitte längs
den Linien 2-2 und 4-4 in F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie
3-3 in F i g. 2 und F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine Spannbacke. Am unteren
Ende 10 des nicht dargestellten Ramm- oder Ziehgerätes ist ein Außenflansch 11 vorgesehen.
An dem Flansch 11 ist mittels Kopfschrauben 13 eine Tülle 12 befestigt. Diese weist
eine Innenschulter 14 und endseitig einen Außenflansch 15 auf. In die Tülle 12 ist
das obere Ende eines Pfahls 16 einzuführen. Falls der Pfahl 16 aus einem Rohr besteht,
ist die Querschnittsform der Tülle 12 kreisförmig. Sie kann einen rechtwinkligen
Querschnitt haben, wenn der Pfahl H-förmigen Querschnitt hat. Die verfügbaren Pfähle
16 haben die verschiedensten Innen- und Außenabmessungen. Damit die Vorrichtung
an diese verschiedenen Abmessungen angepaßt werden kann, befindet sich in der Tülle
12 eine Anpassungsbuchse 12 a mit einem unteren Flansch 15 a. Die Anpassungsbuchse
12 a ist mit ihrem Flansch 15 a mittels Schrauben 17 an dem Außenflansch
15 der Tülle 12 befestigt.
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In dem unteren Ende 10 des Ramm- oder Ziehgerätes ist ein Zylinder
18 befestigt, der oben einstöckig mit einem Zylinderboden 19 geschlossen ist. Der
Zylinderboden 19 weist eine Mittelbohrung 19 a auf. Unten ist der Zylinder
18 mit einem lösbaren, mit einer axialen Bohrung 23 versehenen Zylinderdeckel
22 geschlossen. Ein O-Ring 24 bewirkt eine Dichtung zwischen dem Zylinder
18 und dem Zylinderdeckel 22.
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Ein Kolben 26 befindet sich innerhalb des Zylinders 18. Er ist mit
einer O-Ring-Dichtung 27 versehen, die in dichtendem Schluß mit der Innenbohrung
des Zylinders 18 steht. Eine hohle Kolbenstange 28 des Kolbens 26 erstreckt sich
durch die axiale Bohrung 23 des Zylinderdeckels 22. In der Bohrung ist eine O-Ring-Dichtung
29 eingelassen. Über dem Kolben 26 weist die Kolbenstange eine hohle Verlängerung
30 auf, die sich durch die Bohrung 19 a im Zylinderboden 19 erstreckt. In diese
Bohrung 19 a ist eine O-Ring-Dichtung 31 eingelassen. Die Tülle 12 ist mit Kanälen
32 und 33 versehen, die von der äußeren Seitenwand der Tülle 12 zur oberen Radialfläche
der Innenschulter 14 verlaufen. In der erweiterten Mündung jedes Kanals 32 bzw.
33 sitzt ein Anschlußstück 34 bzw. 35 für die Druckmittelleitungen
37 bzw. 39.
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Der eine Kanal 32 geht in einen Kanal 40 über, der durch den
Zylinderdeckel 22 in den Zylinderraum unter dem Kolben 26 führt. Der zweite Kanal
33 steht über einen Kanal 42, der in der Wand des Zylinders 18 zum Zylinderboden
19 verläuft, mit dem Zylinderraum über dem Kolben 26 in Verbindung. Im Zylinderboden
19 und in der hohlen Kolbenstange ^28 sind Entlüftungsdurchlässe 43 bzw. 45 angeordnet,
die mittels eines Stöpsels 44 bzw. 46 geschlossen sind. Die Entlüftungsdurchlässe
43 und 45 werden geöffnet, um den Zylinder oberhalb und unterhalb des Kolbens
26 beim Füllen zu entlüften.
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Die Kolbenstange 28 und ihre Verlängerung 30 weisen - axiale Ausnehmungen
47 und 48 auf, die über eine Bohrung 49, die enger bemessen ist, miteinander verbunden
sind. Die Ausnehmung 48 in der Verlängerung 30 endet in einem konkaven Sitz
50, an den sich der konvexe Kopf 51 eines Bolzens 52 anlegen kann. Der Kopf 51 ist
mit einer Querrippe 53 versehe, Oie in einem komplementären Schlitz eines Verriegelungsstücks
54 sitzt. Das Verriegelungsstück 54. wird gegen Drehung durch Keile 55 festgehalten,
die in Ausnehmungen 56 im oberen Ende der Ausnehmung 48 eingreifen. Das Verriegelungsstück
54 ist überdies federnd in Richtung zum Bolzenkopf 51 vorgespannt. Hierzu ist eine
Druckfeder 57 vorgesehen, die sich an einem Deckel 58 abstützt, welcher mittels
eines Spannrings 59 an Ort und Stelle gehalten wird.
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Das untere Ende des Bolzens 52 durchsetzt mit Spiel eine Bohrung 60
in einem glockenförmigen Spannstück 61. Es weist ein Außengewinde auf, auf dem eine
Mutter 62 sitzt, die eine konvexe Beilagscheibe 63 gegen einten konkaven Sitz 64
in der Unterfläche des Spannstücks 61 drückt. Das Ende des Bolzens 52 weist eine
Querrippe 65 auf, die den Zusammenbau erleichtert, Bei der beschriebenen, in allen
Richtungen kippbaren und verschiebbaren Verbindung zwischen dem Spannstück 61 und
dem Kolben 26 ist es möglich, das Spannstück 61 seitlich zu verschieben, daß es
in das obere Ende eines Pfahls 16 eintritt.
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Das Spannstück 61 ist mit einer Reihe von Gleitbahnen 66 versehen,
die sich längs seiner Außenfläche von oben nach unten erstrecken und die an ihren
unteren Enden von einem Rückhaltering 67 geschlossen sind, der am offenen Ende des
Spann" stüeks 61 befestigt ist. Die Gleitbahnen 66 weisen jeweils eine Innenwand
68 auf, die nach oben und innen zur Achse des Spannstücks 61 geneigt verläuft. In
jeder Gleitbahn 66 liegt eine keilförmige Spannbacke 69 mit einer Seitenfläche 70,
die auch nach oben und innen zur Achse des Spannstücks 61 geneigt verläuft.
Die Neigung der Innenwand 68 und der Seitenfläche 70 ist derart, daß die gerippten
oder sperrigen rauhen Kontaktflächen der Spannfutter 71 parallel zur Mittelachse
der Vorrichtung verlaufen. Jedes Spannfutter 71 ist in einen schwalbenschwanzförmigen
Schlitz 72 eingesetzt, der sich von einer Schulter 73 an der Spannbacke nach oben
erstreckt und sich oben in eine Ringausnehmung 74 öffnet. In der Ringausnehmung
74 liegt ein Rückhaltering 75 für die Spannbacken und verhindert eine Bewegung der
Spannfutter relativ zu den Spannbacken 69. Jede Spannbacke 69 weist einen Spalt
71 a auf, der es gestattet, das Spannfutter nach unten in den Schlitz 72 einzuführen.
Dis Spannbarken 69 werden in den Gleitbahnen 66 mittels Platten
83 festgehalten, die an dem Spannstück 61 mittels Bolzen 82 befestigt sind
und sich in Ausnehmungen 81 der nächst" liegenden Seitßnflächen der Spannbacken
erstrecken.
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Im Betrieb wird das Ramm- oder Ziehgerät relativ zum Ende des Pfahls
derart bewegt, daß das Pfahlende in die Tülle 1Z und das Spannstück 61 in die Bohrung
des Pfahls eintritt. Wegen der allseitig verschiebbaren und verschwenkbaren Kupplung
zwischen dem Spannstück 61 und dem Kolben 26 ist das Spannstück relativ lose und
seine Mittelachse relativ zu der des Kolbens verstellbar. Der Rückhaltering 67 weist
unten nach innen schmaler werdende Vorsprünge 76 auf, die den Eintritt des Spannstücks
in die Bohrung des Pfahls erleichtern.
Eine Buchse 77, die
an dem Außenflansch 15 der Tülle 12 befestigt ist und die nach unten und
außen verlaufende Innenflächen 78 hat, erleichtert ebenfalls den Eintritt des Pfahls
in die Tülle 12. Die Tülle 12 und gegebenenfalls die Anpassungsbuchse 12 a weisen
zu demselben Zweck sich nach unten und außen erweiternde Mündungsflächen 79 bzw.
80 auf. Druckmittel wird nun durch das Anschlußstück 34 der Unterseite des Kolbens
26 zugeführt. Dadurch werden der Kolben 26 und das Spannstück 61 nach oben gedrängt.
Bei dieser Bewegung stoßen die oberen Flächen der Spannbacken 69 an die Innenschulter
14 der Tülle 12 an. Bewegen sich dann der Kolben und das Spannstück
noch weiter nach oben, so werden die Spannbacken längs der Gleitbahnen 66 verschoben.
Dadurch werden die Spannbacken 69 nun, bezogen zur Mittelachse des Spannstücks,
radial nach außen gedrängt und drücken an die Innenfläche des Pfahlendes, wodurch
sie die oberen Endteile des Pfahls etwas nach außen biegen und an die Innenfläche
der Tülle 12 andrücken. Dadurch wird eine sichere Verbindung mit dem Ramm- oder
Ziehgerät hergestellt. Der Pfahl kann nun in die Erde eingetrieben werden oder aus
der Erde herausgezogen werden.
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Wenn der Pfahl eingetrieben worden ist oder wenn er herausgezogen
worden ist, wird die Vorrichtung erneut betätigt, um den Pfahl freizugeben. Die
Druckmittelleitungen 37, 39 werden derart angeschlossen, daß das Druckmittel in
den Zylinderraum oberhalb des Kolbens 26 eingeführt und aus dem Zylinderraum unterhalb
des Kolbens 26 abgeführt wird. Dadurch werden der Kolben 26 und das Spannstück 61
nach unten geschoben, und die Spannbacken 69 lösen sich vom Pfahl. Die Spannbacken
69 können nun frei längs der Gleitbahnen 66 bewegt werden und damit außer Eingriff
mit dem Pfahl gebracht werden.
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Die Buchsen 12 a und 77 können durch andere Buchsen ersetzt werden,
um eine Anpassung an Pfähle mit größerem als dem dargestellten Durchmesser herzustellen.
Es können auch abnehmbare Beilagplatten 69 a an den Rückseiten der Spannbacken
69 befestigt werden, wie dies F i g. 5 zeigt, um eine Anpassung an Pfähle mit größerem
Innendurchmesser herbeizuführen.