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Verfahren und VorriohtunL-aum Bohren und'Rammen
unter Wasser.
Es sind Bohrverfahren bekannt, bei welchen mit Druckluft
betriebene
Rammhämmer am Seil ins Bohrloch abgesenkt werden, die frei aufstehend
ein
Bohrwerkzeug ins Erdreich rammen. Bei grosser Wassertiefe wirkt sich
der
Wasserdruck schädlich auf die Schlagleistung aus, weil etnweder ein
grosser
Auspuffgegendruck bei freiem Auspuff unter Wasser oder ein grosser Seibungsaegendruck
in einem nach oben führenden Auspuffschlauch zu über-
winden ist.
Hierdurch wird der geringe Wirkungsgrad des Druckluftantriebes noch kleiner,
und es ist nur mit grossem Leistungsaufwand für Druck-
luft möglich, grössere
Schlagenergie zu erzielen.
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Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Einrichtung zu schaffen,
die zum Bohren und Rammen in grosser Wassertiefe mit grosser
Schlagenergie
und grossem Wirkungsgrad geeignet ist und umfasst
Arbeitsverfahren zur
vielseitigen Nutzanwsndung, vor allem zum Bohren
und Rammen in freier
See von einem sich im Wellengang bewegenden Schiff aus.
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Erfindungsgemäss wird Druckgas und der natürliche Wasserdruck zur
Arbeits-
leistung verwendet, in der Weise, dann für jeden Rammschlag
zuerst eine
Volumenvergrösserung unter Wasser erzeugt wird mit Mitteln,
die einen
grossen Wirkungsgrad gewährleisten und danach der Wasser- und Gasdruck,
oder
nur Wasserdruck oder nur Gasdruck dem Schlagkolben die gespeicherte
Energie
mitteilen. Das Druckgas wird erfindungsgemäss nicht verbraucht
sondern dient
als Energiespeicher.
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Bekanntlich erfordert eine Volumenvergröseerung unter Wasser
eine Energie
in mkg, die der Volumenzunahme in ltr
mal Wassertiefe in Metern entspricht.
Bei grosser Wassertiefe können schon
kleine Volumenvergrös$erungen grosse Energien speichern, die auf einen Schlagkolben
schnell übertragen werden
können. Die Hammeinrichtungen nach der Erfindung
bestehen aus zwei mit-
einander verbundenen Systemen, dem schlagenden Teil,
der die Volumenver-
grösserung durchführt, und in dem der umgebende Druck
diese in Schlagener-
gie Umwandelt, und der mechanischen ilubeinrichtung,
die den Schlagteil
entgegen dem umgebenden Druck mit grosser
Kraft bewegt und plötzlich frei-
gibt. Die Gestaltung der beiden Systeme
und die Verbindung untereinander
ist erfindungegemäse in manigfacher
Weise möglich.
Fig. 1 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform
zur Erläuterung des
Erfindungsprinzipen. In einem Gehäuse 1 ist
ein Rammkolben 8 längsbeweltlich geführt. Im unteren Gehäuseteil
gleitet das Einstzekstück 3, das
mit der Bohrschuppe 4, Meissel
oder Schlagstück verbunden ist. Dichtungenö verhindern Wasserzutritt ins
Gehäuse. Mittels Verbindungen 8 ist ein hy-
draulischer Hubzylinder 7 oder
eine andere mit grossem Wirkungsgrad arbei-
tende, z.B.
elektrisch betätigte Hubvorrichtung befestigt. Die Hubvorrich-
tung erhält
Druckflüssigkeit über Schläuche 8 oder Strom über ein Kabel
von oben
und wird in bekannter Weise oben oder unten umgesteuert. Die
abwärts bewegte
Stange der Hubvorrichtung greift mittels Klauen 9 den Fang-
knopf 10 am Kolben
und zieht diesen beim Aufwärtsbewegen mit hoch. Dabei
verdrängt der
Kolben ein Wasservolumen, das sich aus Flächenquerschnitt.
und Hub eriibt.
Beim Ausklinken der Fangklauen 9 bei Hubende wird der
Kolben einwärts beschleunigt
und erhält die Verdrängungsarbeit als Schlag-
energie. Der Wasserdruck drückt
auch das Einsteckstück 3 ins Gehäuse 1,
so dann beim Aufschlag
des Kolbens die Schlagenergie nur auf das Bohrwerk-
zeug und nicht aufs Gehäuse
übertragen wird. Dazu wird erfindungagemäas der Durchmesser des Einateckstückes
so auf den Kolbendurchmesser abgestimmt, dann auch nach dem Ausklinken
des Kolbens das Gehäuse sich nicht aufwärts
bewegt. Der Wasserdruck bewirkt
nach dem Ausklinken des Kolbens auch eine
Kraft auf das Gehäuse nach oben.
Deshalb ist erfindungagemäse das gesamte Unterwassergewicht grösser
als diese Kraft, dämit das Gehäuse mit Einsteckstück sich beim Einschnellen
den Kolbens nicht anhebt und der Rammschlag an Wirkung verliert. Die Abstimmung
der Durchmesser von Kolben und
Ein steckstück auf das Gesamtgewicht kann nur
bis zu einer zugrundegelegten grössten Wassertiefe richtig sein. Um jedoch
trotzdem auch in tieferen
Wasser rammen zii können, wird erfindungsgemäss
das Gehäuse 1 mit Druck-
gas(luft) gefüllt, entweder durch Füllung
oben oder über einen Schlauch 11
von oben. Hierdurch kann die Schlagenergie
begrenzt und reguliert werden.
Wenn z.B. die Bohrschuppe schon
festgerammt ist, kann sie eine Zugkraft
übernehmen und das Gehäuse an der
Aufwärtsbewegung hindern. Der Gasdruck.
im Gehäuse kann dann verringert
werden und die Schlagenergie dadurch vergrössert. Andererseits kann erfindungsgemäss
der Gasdruck auch soweit vergrössert werden, dass der Kolben entgegen
dem Wasserdruck ganz hochgeht
und bei Betätigung der Hubeinrichtung
nach oben schlägt, um eine festsitzen
de Sci.iappe zu lösen.
Fig.
2 zeigt eine kürzere Ausführung den erfindungsgemässen Rammhammers
mit der Hubeinrichtung in einem topfartigen Verdrängungskolben und einer
Einrichtung
zum Entfernen von eingedrungenem Leckwasser. Es sammelt
sich
in einer Vertiefung 12 den Einateckstückes 3 und wird von einem
Zapfern am
Kolben durch den Schlagdruck über ein Rückschlagventil
13 aus den Gehlinserauen hinausbefördert. Eine hydraulische Hubeinrichtung
kann erfindungsge-
mäss in bekannter Weise mit einem oder mit zwei Schläuchen
betrieben werden.
Hei Einechlauchbetrieb kommt ein Hydraulikepeicher
im oberen Zylinderraum zur Anwendung, der die Unbstange
abwärts drückt, sobald der Druck vom
Schlauch genommen wird.
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Vorteilhaft kann die Erfindung in hohlen Rammobjekten
zur Anwendung kommen, z.Ii. nach Fig.3, 4 und 6. In das zu
rammende Rohr 14 mit Spitze 16, Fig.3, ist ein Rammgerät
16 nach der Erfindung eingelassen bis auf den Boden. Um
ein
Zurückweichen des Gehäuses beim Einschnellen den Kolbens zu verhindern,
wird
es mit Stangen 17 am Rammobjekt befestigt oder mit hydraulischer
Klemmvorrichtung
seitlich befestigt, oder das Gehäuse wird passend in einer
Ausdrehung
der Spitze 16, Fig.4, geführt und mit nur nach oben dichtendem
Ring
18 festgesaugt. Die llubeinrichtung kann erfindungsgemäss
auch oben
am Rammobjekt angebracht und mittels Zugstange mit dem unten
sitzenden
Verdrängungskolben zur Einwirkung gebracht werden, wobei die Klinken
oben
oder unten sitzen können. Wenn die Rammobjekte oben abgeschlossen werden,
kann
erfindungsgemäss auch noch Druckgas über der Wasserfüllung zur Ein-
wirkung
kommen, das nur als Energfe®peicher dient und nicht verbraucht
wird.
Hierdurch kann die Schlagenergie beliebig gesteigert werden und
der Hammkolben
kann leicht sein, weil das Wassergewicht die Aufgabe der
rammenden
Masse mitübernimmt. Beim Aufwärtsrammen z.b. nach Fig.6
kann
es von Vorteil sein, nur eine ganz bestimmte Wassermenge und
Druckgas oder
auch nur Druckgas in das geschlossene Hammobjekt
einzubringen. Der Kolben
wird von der Hubeinrichtung 7 abwärts gedrückt
und dann ausgeklinkt. Es
ist dann erfindungegemäse nur soviel Wasser
im Rammobjekt, dass sich im
ikiigenblick des iiolbenaufeclilages
nach oben keine Wasserteile mehr abwärts
bewegen, da diese einen Impuls
nach unten ausüben würden beim plötzlichen
.lbbrirmsen. Auch bei dieser
erfindungsgemässen Ausführung kann der Kolben
leicht sein, da Wassergewicht
die Aufgabe des Aammgewichtes übernimmt. Die
ltamiuverfahren
nach der Lrfindunführen zu wesentlichen Verbesserungen der
Arbeitsverfahren
beim Bohren in offener See vom verankerten Schiff aus.
Bekanntlich
musste bisher eine bis über den Wasserspiegel reichende Röhr= fahrt in
den Seegrund eingebracht werden, was schwierig und gefahrvoll"fst.
Durch Anstossen des Schiffes und starker Strömung ist die Rohrfahrt und
das
Schiff gefährdet, erstere arbeitet sich los und muss oft tiefer ge-
setzt
werden.
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Erfindungsgemäss wird die Rohrfahrt 19 nach Fig.6
und 7 an einem Einfüh-
rungstrichter 20 an zwei Seilen 21 aufgehängt bis
unter den Wasserspiegel ' in den Seegrund gerammt mittels Rammgerät
18 nach der Erfindung mit Schlag-
stück 24, das in Trichter 20 passt oder
im Rohrschuh an einem innen vor-
stehenden Ansatz. Die Seile 21 laufen
über Rollen 22 an Bord des Schiffes
und werden durch Gewicht 23
oder mittels Winden mit elastischem Antrieb
stramm gehalten. Dann wird
nach Fig.7 das Rammgerät zum Bohren mit Sehappe4 an Führungsbügeln
25, die sich auf Trichter 20 absetzen, in die Rohrfahrt
eingelassen zum Bohren.
Weitere Rohrfahrten 28, Fig.7, werden in glei-
cher Weise eingerammt
und beim Einlassen an den Seilen 21 im Schuh und.am Trichter geführt.
Schiffsbewegung und Strömung können die Seile 21 nicht
gefährden, diese können
bei Sturm a:: an eine Boje gelegt werden, wenn der
Bohrplatz verlassen
werden muss. Bei grosser Wassertiefe ist das geringere
Rohrgewicht
und die grössere Schlagenergie gleichermassen vorteilhaft.
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Die Erfindung ist in manigfacher Abwandlung beim Rammen
im Wasser vorteil-
haft, z.B. kann Rohr 19 nach Fig.6
auch mit geschlossener Spitze 27 mit
dem Trichter bis zum Grund eingerammt
und darin ein bis über Wasser rei-
chendes taagrohr'einzementiert
werden. Das Rammobjekt ist dann entspre-
chend leichter und der Rammerfolg
besser. Auch Entrammnngen von Unter-
wasserrohrfahrten sind nach der
Erfindung sofort möglich, wenn das Raaaagerät mit Greiferkrallen,
die den Trichter umfassen, versehen wird.
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Die Erfindungsgedanken sind gleichermassen zum Bohren und Rammen
an Land
vorteilhaft, da Bohrungen oft mit Wasser gefüllt sind oder werden
können.
Ist dies nicht der Fall, dann kann das Erfindungsprinzip auch insofern
zur
Anwendung kommen, dass ein Schlagkolben 2 in geschlossenem Gehäuse 1,
Fig.8, entgegen Feder- oder Gasdruck von einer Hubeinrichtung 7 gezogen oder
ge-
drückt und bei Hubende ausgelöst wird. Der Kolben wird von einer Dich-
tung
27 nur nach einer Seite abgedichtet und an dieser Seite über Schlauchil
mit Gasdruck gefüllt oder auch übertage nur aufgefüllt. Auch bei dieser
Ausführung
ist die Schlagenergie mit dem Gasdruck einstellbar.
Das Einbringen
und Entfernen von Spun4#wänden ist mit besonderen Spuni@-bohlen
nach Fig;9 und .10, die im Mittelteil ein Rohr oder einen geschlosse-
nen
Kasten aufweisen, mit den erfindungsgemässen Rammgeräten vorteilhaft
sowohl
an Land wie im Wasser, weil das Führungsgestell entfallen kann.
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Die Erfindung ist mit den dargestellten Figuren und Beispielen
nicht er- schöpft, es sind viele formliche Abwandlungen des Erfindungsprinzipen
mög-
lich, das darin besteht, Rammschläge grosser Energie zu erzeugen
durch Ver-
wendung des natürlich gegebenen Wasserdruckes, unterstützt oder
reguliert
durch zusätzlichen Gasdruck oder Federdruck als Energiespeicher
und hy-
draulisch oder elektromechanisch betätigter Hubeinrichtung
zum Übertragen der Leistung mit grossem Wirkungsgrad,
wobei das natürlich gegebene Wasser
auch die Aufgabe der Schlagmasse oder
des Rammgewichtes mit übernimmt.