DE1634243A1 - Vibrations-Pfahlramme - Google Patents
Vibrations-PfahlrammeInfo
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- DE1634243A1 DE1634243A1 DE19651634243 DE1634243A DE1634243A1 DE 1634243 A1 DE1634243 A1 DE 1634243A1 DE 19651634243 DE19651634243 DE 19651634243 DE 1634243 A DE1634243 A DE 1634243A DE 1634243 A1 DE1634243 A1 DE 1634243A1
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Description
A 12065 14, April I965
EM/Fi/Mü/Sch
Mr. Albert George BODINE Jr., 7877, Woodley Avenue, Van Nuys,
California, U.S.A.
Vibrat i ons-Pfahlramme
Die Erfindung bezieht sich auf das Vibrations-Pfahlramme-n
mit Vibrationsfrequenzen im Schallwellenbereich gemäß dem USA-Patent 2 975 846 und dem britischen Patent 89I 188, wobei unter Einwirkung einer Auflast im Pfahl mittels Vibratoren
Dehnungswellen hervorgerufen werden.
Die diesem Vibrations-Pfahlrammen zu Grunde liegende
akustische Theorie ist in den genannten Patenten ausführlich
dargelegt und wird deshalb hier nicht in allen Einzelheiten
wiederholt. Sie besteht im wesentlichen darin, daß ein Vibrator, der im Schallfrequenzbereich arbeitet, akustisch mit
dem Pfahl gekoppelt ist, derart, daß die Ausgangsimpedanz des Vibrators an die Impedanz des mit dem Erdreich in Berührung stehenden Pfahls angepaßt ist, um im Pfahl longitudinale
BADORIQINAL
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Dehnungsschwingungen hervorzurufen. Der Vibrator wird, allgemein ausgedrückt, so betrieben, daß im Pfahl stehende
Dehnungseigenschwingungen auftreten. Wenn ein Betrieb im Grundfrequenzbereich angenommen wird, liegt die Eigenschwingungsfrequenz
während des Betriebs zwischen C/2L und C/4L,
wobei L die äquivalente Länge bezüglich des Pfahls und der akustisch angekoppelten Masse des Vibrators und C die Schallgeschwindigkeit
im Pfahl darstellt. PUr Pfähle von größerer Länge kann auch mit einer Harmonischen der Grundfrequenz gearbeitet
werden.-
Mit einer mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ausgestatteten
Vibrationsramme der obigen Art hat sich bei Versuchen an der Arbeitsstelle ergeben, daß die Rammgeschwindlgkeit
gegenüber derjenigen Leistung von herkömmlichen Dampfhammer-Pfahlrammen in einem durchschnittlichen Verhältnis
von etwa 20 : 1 steht, wobei in manchen Fällen dieses Verhältnis wesentlich überschritten wurde.
Versuche mit Einrichtungen der genannten Art haben gezeigt, daß ein Bedürfnis für einen Vibrationsantrieb besteht,
der eine hohe Leistung, Elastizität bezüglich des Antriebs und Anpassungsfähigkeit an Dreh- und/oder Neigungsbewegungen des Pfahls aufweist und eine dämpfende Lagerung
für die Antriebsmotoren am Pfahl gewährleistet, derart, daß
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die Antriebsmotoren· zwar auf dem Pfahl aufruhen, jedoch praktisch
von den Schwingungen isoliert sind, die in bestimmten Teilen des Vibrators und im Pfahl erzeugt werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vibrations
-Pfahl ramme von verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Leistung, Elastizität und Anpassung an die Bewegung des Pfahls
beim Rammvorgang, beispielsweise an Dreh- oder Neigungsbewegungen des Pfahls.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vibrations-Pfahlramme mit einer Art von plastischen Lagerung
für die Antriebsmotoren, so daß diese eine Auflast für den Pfahl bilden, Jedoch von der Schallfrequenzvibration des
Pfahls nachgiebig isoliert sind.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung
eines neuartigen flexiblen Antriebsgliedes zwischen dem Motorantrieb und dem von diesem angetriebenen Vibrator, der
einen massiven Planeten-Umlaufkörper aufweist, so daß der
Vibrator große Schwingungsamplituden erzeugen kann, jedoch nur ein geringer Anteil dieser Schwingungen auf den Motorantrieb
zurückreflektiert wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung
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einer Einrichtung für den Antrieb der Planetenkörper im Vibrator mit einem Servoelement innerhalb des Körpers.
Die Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen. Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform
der Erfindung dargestellt und zwar zeigenί
Fig. 1 scherr.atisch in perspektivischer Darstellung
eine erfindungsgemäße Vibrations-Pfahlramine,
Fig.la in vergrößertem Maßstab eine Teil-Seitenansicht
des oberen Endteils der Anordnung nach Flg. 1,
Fig. 2 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Vibrators zusammen mit einem Teil der Führungen, auf
denen der Vibrator senkrecht geführt ist,
Flg. J eine Draufsicht des in Fig. 2 dargestellten Vibrators,
wobei der Schwingungserzeuger und die Pfahleinspannvorrichtung In strichpunktierten
Linien in einer geneigten Stellung gezeigt sind, durch welche die Aufnahme des Pfahls aus einer
anfänglich waagrechten Bodenlage erleichtert wird,
Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 3 dargestellten
Vibrators, gesehen von der rechten Seite der Fig. 2 her, welche die Pfahlramme in der Nähe
des unteren Endes der Führungen zeigt und ferner mit strichpunktierten Linien der Schwingungser-
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zeuger, die Pfahleinspannvorrichtung und andere Teile des Vibrators in eine waagrechte
Stellung geneigt dargestellt sind, um die er-.leichterte
Aufnahme des Pfahles aus seiner ursprünglich
waagrechten Lage in Bodenhöhe zu erläutern,
Fig. 5 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 5-5 in
Fig.5a einen Teilschnitt nach der Linie 5a-5a von Fig. 5*
Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 6-6 von
Fig. J>,
Fig. 7 in vergrößertem Maßstab einen Teil von Fig* 6,
wobei Teile weggebrochen sind, um die darunter befindlichen Teile im Schnitt zeigen zu können,
Fig. 8 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 8-8 von
Fig. 6, wobei jedoch der Schwingungserzeuger und andere Innenteile im Aufriß dargestellt sind,
Fig. 9 eine Draufsicht der Teile innerhalb des in Fig. gezeigten Außengehäuses,
Fig.10 einen Teilschnitt nach der gebrochenen Linie
10-10 von Fig. 6,
Fig.11 einen Teilschnitt nach einer radialen Schnittlinie
von Fig. 12, '
Fig.12 einen weiteren Teilschnitt nach einer radialen
Schnittlinie von Fig. 14,
Fig. l^eine Ansicht des Vibrators im Schnitt nach der
Linie I3-I3 von Fig. 14,
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Pig. 14 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 14-14 von Fig. 13,
Pig. 15 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 15-15 von Pig. 14, wobei jedoch die Kurbelwelle, die
Servorolle und der Unwuchtring aus der in Fig. gezeigten Stellung um 90° gedreht sind und die
Kurbelwelle in ihre unterste Stellung gedreht ist,
Pig. 16 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 16-16 von Pig. 15,
Pig. 17 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 17-17 von Pig* 15,
Pig. 18 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 18-18 von Fig. 15,
Pig. 19 und 20
schematische Ansichten zur Erläuterung der Wirkungsweise des in Fig. 15 - 18 dargestellten
Vibrators,
Pig. 21 eine der Fig. 15 entsprechende Schnittansicht,
welche eine andere Ausführungsform der Servo-
rollen-Antriebsverbindung mit der Kurbelwellezeigt,
Fig. 22 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 22-22 von Fig. 21,
Pig. 25 eine der Pig. 15 entsprechende Schnittansicht,
welche eine weitere Ausführungsform zeigt, bei welcher die Servorolle durch ein Gleitelement
ersetzt ist und
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BAD ORIGtNAl.
BAD ORIGtNAl.
Pig. 24 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 24-24
von Fig. 23.
Für die erfindungsgemäße Pfahlramme wird eine bestimm*-
te Transport- und Bedienungsanordnung verwendet, wie sie bei Hammer-Pfahlrammen herkömmlich ist. In Fig. 1 ist ein Fahrzeug
30 dargestellt, das mit Raupenketten 31 versehen ist und
bei 32 gelenkig einen Ausleger 33 trägt, dessen oberes Ende
seinerseits bei 34 gelenkig das übliche Filhrungsgestänge 35
trägt, das durch eine Versteifungsrahmen-Trägerkonstruktion gebildet wird und zwei rohrförmige, senkrechte Vorderschenkel
36 aufweist, ,an und zwischen welchen ein Rahmen für den Vibrator
37 weitgehend wie bei den herkömmlichen Haimnerrammen
senkrecht geführt Ist. Der Vibrator 37 Überträgt auf den Pfahl P zyklische Schwingungen, die durch eine Folge von
Kraftimpulsen großer Amplitude einer Frequenz gleich der Frequenz stehender Dehnungseigenschwingungen des Pfahls gekennzeichnet
sind, wie nachstehend näher beschrieben wird. Ein Stellgestänge, welches aus einer teleskopischen Trägerkonstruktion
38, die in ihrer Länge verstellbar ist, besteht, ist zwischen dem Fahrzeug 30 und dem unteren Ende des Führungsgestänges
35 angeordnet und eine Verseilung 39 herkömmlicher Art dient zum Anheben und Absenken des Auslegers,
wie dies in der Pfahlrammtechnik an sich bekannt ist, so daß hier keiüe nähere Beschreibung erforderlich ist. Das
Filhrungsgestänge 35 weist zusätzlich zu den bereits erwähn-
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BAD ORIGIN&^SiRO W " 8 "
ten senkrechten Vorderschenkeln 36 zwei Hinterschenkel 36a
auf sowie geeignete horizontale Verstrebungen 36b und diagonale
Verstrebungen 36c, wie dargestellt. Der Vibrator ist am oberen Ende der Führungen durch einen Flaschenzug aufgehängt,
wie nachstehend beschrieben wird.
Obwohl die erfindungsgemäße Pfahlramme zum Eintreiben verschiedener Arten von Pfählen geeignet bzw. entsprechend
anpaßbar ist, wie rohrförmige Pfähle mit offenem oder geschlossenem unteren Ende, rohrförmige und gewellte Pfähle,
durch einen Innen- oder Außendorn getriebene Pfähle, Pfähle mit einem Η-Querschnitt usw., ist die Erfindung hier für
das Eintreiben eines rohrförmigen Pfahles P (siehe Fig. 2) dargestellt. Das obere Ende dieses Pfahles ist starr durch
eine hydraulisch betätigbare Einspann- oder Kupplungsvorrichtung eingespannt, die allgemein mit 40 bezeichnet ist
und nachstehend näher beschrieben wird. Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich ist, erstreckt sich eine allgemein mit
41 bezeichnete und aus den nachstehend beschriebenen Teilen bestehende Säule von der' Einspannvorrichtung 40 nach oben
und trägt an ihrem oberen Ende den Vibrator 42. Im Betrieb liefert dieser Vibrator an das obere Ende der Säule 41 eine
zyklische, vertikal gerichtete Wechselkraft von großer Stärke bzw. von großer Impulsstärke und diese zyklische
Kraft wird über die Säule 4l und die Einspannvorrichtung
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BAD ORKÄL ^
40 auf das obere Ende des Pfahles übertragai. Die Frequenz
dieser zyklischen Kraft wird so bemessen, daß sie im Bereich
der Frequenz der stehenden Eigenschwingungen des Pfahles liegt, wie allgemein in den vorgenannten Patenten beschrieben.
Der erfindungsgemäße Vibrator besitzt bei der dargestellten beispielsweisen Ausführungsform zwei gesonderte
Motoren für den Antrieb des Vibrators 42, die vorzugsweise aus zwei Brennkraftmaschinen 44 (Fig. 2,3 und 4) bestehen,
welche auf entgegengesetzten Seiten der Führungen einander gegenüberliegen, mit ihren Antriebswellen 45 in axialer
Ausfluchtung. Die gemeinsame Achse der Antriebswellen schnei^
det die Längsachse des Pfahles P und der Säule 41. Die beiden Antriebswellen treiben den Vibrator über ein nachstehend
näher beschriebenes Getriebe an, das die Schwingungen des Vibrators aufnimmt und die Motoren von diesen isoliert.
Oberhalb und in Längsrichtung der beiden Motoren erstreckt
sich eine waagrechte Trägerkonstruktion 46 (Fig. 2 und 3), bestehend aus einem Mittelträger 47, zwei kurzen
Rahmenträgern 48, welche mit den Enden des Mittelträgers 47 verschraubt^sind und sich von diesen nach außen erstrek^
ken, und aus zwei rohrförmigen Motorstützträgern 49, die sich von den Rahmenträgern 48 nach außen erstrecken und
oberhalb der beiden Motoren liegen. Die beiden rohrförmigen
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Träger 49 sind mit versteiften Planschen 50 versehen, die in
geeigneter Weise an entsprechenden Planschen 51 der Rahmenträger 48 befestigt sind. Die rohrförmigen Träger 49 sind an
ihren Enden abgeschlossen und dienen als Druckluftbehälter für einen nachstehend noch näher beschriebenen Zweck. Ein
nicht gezeigter Kompressor herkömmlicher Art hält diese Behälter mit unter dem erforderlichen Druck stehender Luft gefüllt.
Von den·rohrförmigen Trägern 49 aus steht seitlich und
nach unten ein Motorstützrahmen ab, der seitliche Teile 55
und senkrechte Teile 54 mit U-Querschnitt aufweist, welche
Motorstützen 55 (Fig. 2, 4 und 5) tragen. Mit denanteren Enden
der Teile 54 sind untere waagrechte Rahmenteile 56 verbunden. Von den hinteren Rahmenteilen 56 erstrecken sich
Plattformen 58 nach rückwärts (Fig. 3 und 4). Auf mindestens
einer dieser Plattformen ist eine Handlaufschiene 59 und ein Sitz 60 für eine Bedienungsperson errichtet. Eine Schalttafel
in bequemer Reichweite der Bedienungsperson ist mit 61 bezeichnet .
Die Kraftstofftanks für die Motoren sind mit 62 bezeichnet
und werden unter diesen von den Rahmenteilen 56 getragen.
Die Motoren sind mit Auspuffrohren 63, Auspufftopfen
64 und mit Luftreinigern 65 (Pig. 2) versehen.
Der gesamte Vibrator kann mit Hilfe eines Plaschen-
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BAD ORfGINAt
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zuges 66 angehoben, oder abgesenkt werden, der Doppelrollen
am oberen Ende des FUhrungsgestänges, ein Seil 68 und einen Block 69,mit einer öse 70 zur Verbindung des einen Endes des
Seiles 68 sowie eine Rolle 71 aufweist, die in der Mitte des Trägers 46 (Fig. 1 - 5) angeordnet ist. Das Seil 68 verläuft
von der öse 70 über die eine Rolle 67 am oberen Ende der Führungen,
dann nach unten um die Rolle 71 herum, sodann wieder nach oben und um die zweite Rolle 67 herum, dann die Rückseite
der Führungen Über FUhrungsrollen 72a und 72b nach unten unter
eine Rolle 71, welche an den Führungen benachbart dem oberen Ende des Auslegers 2J5 angeordnet ist, unter eine weitere Rolle
74 in der Nähe des ,unteren Endes des Auslegers und von dieser
zu einer nicht gezeigten Kraftwinde innerhalb des Fahrzeuges 20. Während der Anhebe- bzw. Absenkbewegung des Vibrators
durch die beschriebene Verseilung wird dieser durch die rohrförmigen Teile der Führungen 36 geführt, wie nachstehend
beschrieben wird.
Die Rahmenträger 48 sind mit nach unten gerichteten
doppelwandigen Schenkeln (Fig. 5, 6 und 7) versehen, welche
in axialer Ausfluchtung mit den Motorantriebswellen mit nach innen gerichteten Naben 76 ausgebildet sind. Diese Naben 76
dienen zur Aufnahme von Lagerhülsen 77, welche Rollenlager für Antriebshülsen 79 enthalten, die mit einer Innenkeilverzahnung
80 ausgebildet sind.
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BAD ORiGINAjL
Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist jede der Motorwellen 45 über eine Kupplung 83 mit einem Hülsenteil
gekuppelt, welcher eine Innenkeilverzahnung 85 aufweist, und
eine Antriebswelle 86 ist an ihren, einen Ende mit einem Kopf
87 versehen, der sich in den Hülsenteil 84 e'rstrecKt und mit
einer bogenförmigen Keilverzahnung 88 ausgebildet ist, die
mit der Innenkeilverzahnung 85 in Eingriff steht. Das andere
Ende der Antriebswelle 86 trägt einen Kopf [jO, der sich in
einen entsprechenden Endteil der Hülse 79 erstreckt und mit einer bogenförmigen Keilverzahnung 9I versehen ist, die i:.it
der Keilverzahnung 80 in Eingriff steht. Die bogenförmiger. Kei!verzahnungen an den Köpfer. 07 und 'jL· ermöglichen eine
Winkelbewegung der Welle 86 um einen begrenzten Betrag während
des Antriebs der Hülse 79 durch die Rotorwelle 46. In
den entgegengesetzten Endteil der Hülse 79 erstreckt sich ein Kopf 94, der an. Ende einer Welle 96 ausgebildet und mit
einer bogenförmigen Keilverzahnung 95 versehen ist, die mit
der Keilverzahnung 80 in Eingriff steht. Das andere Ende der Welle 96 treibt bestimmte Zahnräder an, die zum Vibrator
führen, wie nachstehend näher beschrieben wird. Eine Zwischenwand 97 in der Hülse 79, an der die Köpfe 9I und 95·
zur Anlage kommen können, begrenzt die endweise Bewegung der Wellen 86 und 96 im Inneren der Hülse 79.
Die beiden Rahmennaben 76 (Pig, 6) bilden axial ausgefluchtete Zapfen, auf denen der Vibrator und bestimmte
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BAD ftl' :/;
und andgre Iauelemen£e d<?§ M§@h&ß4§filll§ &V§$MP gelagert sindf Die gapf-en J§ sind y§n Ljiger-bu§h.s.§n IQQ (Fig, £?
png 7) uiBggben, auf denen fehmenteil§ ©dgp Iynä§ IgI ,d
sind, welßhe um 4ie gap fen Ιϊβρμρι angegpdnejj §in§l jinc| jni|
ehen ,ein ßt).ej?§p Raiiinenping l§f yefs§hw§i§fe i§fe* Mil #§? ί.η-nenkanfeie
des Ringes lpg und pji| den pa|ipi§n|eilgn i§i l§%
§±n§ innere zylind|?i§e]tie Wand iQj y§?§§^weiß|, wäiipenii mi|
dei? AuJ3enkanfee des fy.ng§s löf ynniiltelbai' an deii 4uj3.ens.eile.
der? Bahiue^feiie 101 ein§ zylindpiggiig AußenWiand IQk ange=?
§.ehweiß| is|, die Hii| .eingi» öffnung 10§ (Fig, 7) z|i? Äufv-@n
paeh außen ab§|ehenden pingföpmigen feilen 1Q§ d§F.
Mife d§n Wänden lip und
der? Burjde IQl eine sehwepe, JsegelstuniBffQPinige Fl,a||§ lߧ
vePEfehweigb, welche an ihrer unteren iniiepen ifanfee ginen La-•gepungsi»ing
109 fe^ägfe^ an dem ein ümfangsflanscti llQ am Rand
sehwepen Stüfezplatfee ill anliegt, die nachfolgend nähep
wird. Diese ,Slüfezplatfce ist in der? senkreoh^eji
Richtung nachgiebig durch das obere Ende einer allgemein mit,
113 bezeichneten Luftfeder abgestützt. Es sei hier bereits erwähnt, daß das Gewicht der beiden Motoren übjer den Träger
.46, die Rahmenschenkel 75, die Zapfen 76, die Rahmenbunde 101, die zylindrischen Wände 103 und 104, die kegelstumpfförmlge
Platte I08 und die Platte 111 auf das obere Ende der
Luftfeder wirksam wird. In der Tat wird, wie sich aus dem
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ergib!, 4^s 0ewi§hfe deP 0§§gmSan0rdnung
Ausnahme de§ yibpat©PjS 42, dessen |ragend§ SlMle klt dep
naeh§$§b@8d §e§§hpl§b,ep,en Luftef#depkg.lben pnd der hydraul
-sehen f£a^lein§pannvoppieMung IiQ über d|e Flafctg 111 auf
Ende der !,pffcfedep ii^epfcpagen. big in d§p pif^f§dep
Dpugi? g|.§iiende Lyffc i3bepj>i?ägi di§§§ gesamte Lasfe
giebig auf die vorerwähnte, auf dem Pfahl angeordnete Säule
4X und äafliil auf den FfahJL, »%e naehfölgend epXäufegpt wipd,
Pepjiep ist epgiehtlieh, daß die fpägeFanprdnung; ^6, die yon
dieser ?innji|l;elfear getpagenen l?ptpplagepungen und die Halunen-«
Schenkel §diep Tpägep^PBje 75 einejri H^yptpahmen bilden, d§P
dupch die Pübpungen senkrecht geführt werden kann, wähpend
an d§n fpäfepapmen 7§ dieses Haup^pahmens ein Rahmen IQl, 102,
105, 104, Iö8 und 111 gapfengelagep^ isfcj, durch welehfi die
ii§sfc dep beschriebenen Anordnung auf das obere Ende der Luftfeder! Über|pagen wird.
QIe Luftfederung 112 ist bei dep dargestellten Ausführungsform
wie folgt aufgebaut (Fig. 6): Die hydraulische Einspannvorrichtung kO für den Pfahl weist einen oberen umgekehrten
Napf 115 mit eitlem Handflansch 116 auf, der durch Schrauben II7 am Boden eines unteren umgekehrten Einspannnapfes
118 befestigt 1st, von welchem das obere Ende des Pfahls aufgenommen und eingespannt wird. Der obere Napf
hat eine zylindrische Seitenwand II9 und eine flache obere
Wand 120, die mit einem mittigen Ansatz 121 versehen ist.
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Auf der oberen Wand 120 des Napfes 115 ist die unterste
einer Anzahl kreisförmiger Platten 124 angeordnet, von denen
bei der dargestellten Ausführungsform drei vorgesehen sind
und als Kolben der Luftfeder dienen. Die beiden Platten
oberhalb der untersten sind von der letzteren und voneinander durch dicke Abstandsringe· 125 getrennt und ein zylindrischer
Kopf 120 vom gleichen Durchmesser wie die Abstandsringe sitzt auf der obersten Platte 124 auf. Die Platten 124
sind mit mittigen öffnungen 124a zur Aufnahme des Ansatzes
121 am Napf 115 und ähnlicher Ansätze 127 an den Abstandsringen 125 und am Kopf 126 versehen. Der Napf 115, die Abstandsringe
125 und der Kopf 126 sind durch Verankerungsbolzen !JO miteinander verbunden, deren obere Enden in
einen Plansch I5I am unteren Ende eines rohrförmigen Schaftes
132 eingeschraubt sind, welcher einen oberen Teil der
Säule 41 bildet, während die unteren Enden der Verankerungsbolzen
mit einem Gewinde zur Aufnahme von Muttern I3I versehen
sind. Ein erweiterter zylindrischer Kopf Ij54 am oberen
Ende des Schaftes 1^2 ist durch Schrauben I35 an dem zylindrischen
Fußteil I36 des Vibratorkörpers Ij57 befestigt. Der
Napf 115, die Platten 124, die Abstandsringe 125, der Kopf
126 und der Schaft 1^2 bilden die vorerwähnte Säule 41,
mittels welcher der Vibratorkörper auf dem oberen Ende des Pfahls gelagert ist.
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Die Kolbenplatten 124 sind in Kammer 140 angeordnet
deren Seitenwände durch zylindrische Ringe 141 gebildet werden. Auf dem obersten Ring 141 liegt eine Luftfeder-Deckelplatte 143 dichtend auf, welche die Auflast der Platte 111
trägt und mit einer mittigen Bohrung versehen ist, die zur Aufnahme des Kcffes 126 der Säule 41 mit einem geringen Cpiel
dient. Senkrecht voneinander in Abstand befindliche Kolbenring 145 sind um den Kopf 126 herum angeordnet, um eine
druckdichte Abdichtung zu bilden. "
Am unteren Ende der Luftfederanordnung ist eine untere
Deckelplatte 147 vorgesehen, die am unteren Ende des unter-' sten Ringes 141 anliegt und mit einer Bohrung zur Aufnahme
der zylindrischen Seitenwand II9 des Napfes II5 mit Spiel
versehen ist. Die Deckelplatte 147 ist zur Aufnahme einer
Bronzelagerbüchse 148 zur Dämpfung der Napfwand II9 ausgesenkt
und Kolbenringe 149 dichten die Deckelplatte 147 mit der Seitenwand II9 ab.
Zwischen den Ringen 141 befinden sich Abstandsringe 150, welche mit Trennwänden 15I geformt sind, die Büchsen
152 tragen, welche die Abstandsstücke 125 mit einem geringen
ringförmigen Spiel aufnehmen, wobei Kolbenringe 152 zur
Bildung druckdichter Abdichtungen dienen. Die Anordnung aus den Ringen l4l und I50 und der oberen sowie der unteren
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Deckelplatte 14.5 bzw. L 47 wird durch lange Bolzen l4la zusammengehalten,
so daß ein Luft federgehäuse 152J- erhalten
wird. Die Kolbenplatten 124 tragen an ihrem Umfang Kolbenringe
155, die druckdichte Abdichtungen mit den zylindrischen Innenflächen der Ringe 14-1 bilden.
Den Luftfederkammern 140 wird Druckluft zugeführt.
Für die Zufuhr der Druckluft dient ein Schlauch (Fig. 8), der mit einem Anschlußstüok 156a am Rand der Deckelplatte 143
verbunden ist. Der Schlauch I56 geht von einem Anschlußstück
an der Innenseite der Gehäusewand h aus, das durch ein Verbindungsstück an der Außenseite' der Gehäusewand von einem
Schlauch beliefert wird, der nicht dargestellt jedoch mit einer geeigneten Druckluftquelle, beispielsweise mit einem
der Druckluftbehälter verbunden ist. Die in das Anschlußstück
156a eintretende Druckluft tritt durch zwei Drosselöffnungen in nicht gezeigte Kanäle ein, die sieh senkrecht
nach unten durch die Ringe I4l und I50 erstrecken. Obere
und untere Öffnungen in den Ringen 141 stellen eine Verbindung zwischen den senkrechten Kanälen und den Kammerräumen
oberhalb und unterhalb der Kolben 124 her, so daß die Druckluft beiden Kammerräumen zugeführt wird. Die Kolbenringe
an den Rändern der Ko/lben 124 steuern öffnungen in den Ringen
141, die zu mehreren, nicht gezeigten, senkrechten Luftaustrittskanälen und einer entsprechenden Anzahl öffnungen
führen. In den mittleren Stellungen dieser Kolben
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BADORIGlNAt
sind die erwähnten öffnungen durch die Kolbenringe 155 verschlossen.
Wenn die aiif las Luft federgehäuse 154 wirkende
Auflast einen bestimmten Wert überschreitet, senkt sich das
Luftfedergehäuse mit Bezug auf die Kolben 124 ab, so daß
die erwähnten t5ffnungen ganz oder teilweise mit den Kammerräumen
unterhalb der KoLben in Verbindung treten. Es tritt
daher unterhalb der Kolben Druckluft aus, so daß an den
Kolben ein Druckunterschied in Abwärtsrichtung auftritt. Dieser Druckunterschied ist derart, daß eine nach oben gerichtete
Kraft auf daa Luftfederggiäuse ausgeübt wird, so
daß das letzteres das Bestreben hat, anzusteigen. Die beschriebene Anordnung strebt einen Zuband an, der durch Druckluftkörper
oberhalb und unterhalb der verschiedenen Kolben
gekennzeichnet ist sowie durch einen ausreichenden kontinuierlichen
oder periodischen Luftaustritt unterhalb der Kolben, um so geregelte Luftdrücke und einen geregelten
Druckunterschied zu erhalten, der eine Luftfederabstützung für das Luftfedergehäuse und die auf diesem aufruhenden
Teile ergibt. Beim Eintreiben des Pfahls schwingen die Kolben 124 in senkrechter Richtung, während die Luftkissen
zwischen den Platten und das Luftfedergehäuse letzteres
praktisch von dieser Schwingbewegung isolieren. Gleichzeitig sind die auf dem Luftfedergehäuse aufruhenden Teile
senkrecht durch die in der Luftfeder unter Druck stehende Luft abgestützt, wobei etvraige geringere senkrechte
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BAD ORIGINAL·
Schwingungen, die im Luftfedergehäuse auftreten können,
durch die Druckluft In der Druckfederanordnung aufgenommen
werden.
Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, ist der Deckel der Federanordnung an seiner Unterseite mit einem ringförmigen
Widerlager 165 für die oberste Kolbenplatte 124 versehen, von der es sich normalerweise nach oben in Abstand
befindet, jedoch eine Änschlagschulter bildet, welche an der
obersten Platte 124 zur Anlage kommen kann und zwar dann, wenn ein Druckverlust in den Kammern 140 oberhalb der Platten
124 eintritt. In ähnlicher Weise weist der untere Luftfederdeckel 147 ein ringförmiges Widerlager 166 auf, das an
der untersten Platte 124 zur Anlage kommen kann, wenn ein unter nachstehend näher beschriebenen Bedingungen auftretender
Aufwärtszug auf das Luftfedergehäuse bei einem Druckverlust in den Kammern 140 unterhalb der Platten 124 auftritt.
Im normalen Betrieb haben die Kolbenplatten 124 einen Schwingungshubbereich, der kurz vor den Widerlagerschultern
I65 und 166 endet.
Am Umfang der Platte 111 ist ein ümfangsflansch oder
Lagerungsrandteil 110 vorgesehen. Von diesem Randteil nach innen erstreckt sich auf der Platte ein rinnenförmiger Teil
I70 (der Grund für diese^orm ergibt sich aus dem Nachfolgenden),
innerhalb welchem die Platte 111 einen mit einer
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mittigen Öffnung versehenen schalenförmigen oder gewölbten
Teil 171 aufweist, der durch einen Kreisbogen um einen Mittelpunkt
T begrenzt wird (Fig. 6), der sich im Schnittpunkt der Achsen der Motorwellen mit der senkrechten Achse der
Säule 41 und des Pfahls befindet. Dieser gewölbte Teil 171
umgibt einen Nabenteil I73 auf der Oberseite der Deckelplatte
I4j ringförmig mit beträchtlichem Spiel. Ein Lagerring
174 in einer Tasche der Oberseite der Platte 143 weist eine
konkave gewölbte Oberfläche auf, welche der konvexen gewölbten Unterseite des Plattenteils I7I entspricht. Ein weiterer
Lagerring I76 besitzt eine konvex gewölbte Unterseite,
welche der konkaven Oberseite des Plattenteils I7I entspricht.
Der Lagerring I76 sitzt auf dem rohrförmigen unteren Endteil 178 einer Hülse I80, wobei der rohrförmige Teil I78 auf einem
ringförmigen Sitz am Luftfederdeekel 143 aufruht und auf diesem
befestigt ist. Der gewölbte Teil 17I der Platte 111 hat freien Gleitsitζ zwischen den Lagerringen I74 und I76.
Die Hülse 18O ist unmittelbar oberhalb des rohrförmigen
Teils 178 mit einem Ringflansch 18I versehen, dessen Unterseite auf dem Lagerring I76 aufruht und der seinerseits
bestimmte Teile des Mechanismus trägt, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Die Hülse I80 reicht bis zu einer Höhe
unmittelbar oberhalb des unteren Endes des zylindrischen Fußteils 136 des Vibratorgehäuses, das an seinem obersten
Ende eine Innenschulter I83 aufweist, in welche der Fußteil
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- - 21 -
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1834243
136 des Vibrators und der zylindrische Kopf 134 des Schaftes
132 mit Spiel einpaßt und unter welcher sich eine Bronzelkgerbüchse
184 für den zylindrischen Kopf 134 befindet.
Wie aus Pig* 6, 7 und 10 ersichtlich ist, sind die Wellen 96, welche gleichachsig sind und von den beiden Motoren
in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden, an ihren der Pfahlachse am nächsten gelegenen Enden mit Köpfen
190 versehen, die bogenförmige Keilverzahnungen I9I aufweisen,
welche mit innerhalb der Bohrungen von Kegelrädern I92 befindlichen
Innenkei!verzahnungen in Eingriff stehen· Jedes dieser Kegelräder I92 weist einen Hülsenteil I93 auf, der sieh
in einem Lager 194 dreht, dessen zylindrisches Äüßengehäuse
195 mit einem zwischen seinen Enden vorgeaiienen Anbauflansch
196 versehen ist. Die beiden Lagergehäuse 195 befinden sich
in zylindrischen öffnungen I97, welche an entgegengesetzten
Seiten des Rahmenringes I98 vorgesehen sind, der von dem Umfangsteil
des Flansches I8I getragen wird und an diesem befestigt
ist. Die Lageranbauflansche 196 liegen am Rahmenring
198 um die öffnungen I97 herum an und sind an diesem, wie
gezeigt, befestigt.
Die sich entgegengesetzt drehenden Kegelräder I92
stehen mit einem Zahnkranz 200 in Eingriff, der die Hülse 180 mit einem ringförmigen Spiel umgibt und an einem Ringflansch
210 am unteren Ende einer teleskopischen Antriebs-
103309/0528
- 22 -
hülseilanordnung 211 (Pig. 7 und 10) befestigt ist, welche
die vorerwähnte Hülse l8o tungibt und relativ dazu um diese herum drehbar ist. Die HUlsenanordnung 211 weist vorzugswel-
se einen unteren Hülsenteil 212 auf, der sin vom Plansch 210
nach oben erstreckt und eine Bronzebüchse 215 trägt, welche
auf der Hülse l80 drehbar ist, sowie einen gegenüberliegenden oberen Hülsenteil 214, der sich im Abstand oberhalb des Hülsenteils
212 befindet und eine Bronzebüchse 215 trägt, die ebenfalls auf der Hülse 18O drehbar ist. Ferner weist die
HUlsenanordnung 211 eine Verbindungs-Zwischenhülse 216 mit
Teilen auf, welche den oberen und den unteren Hülsenteil 212 bzw. 214 überlappen und mit diesen Hülsenteilen durch Keilverzahnungen
218 in Antriebsverbindung stehen.
An der Unterseite des Flansches 210 am unteren Ende der Antriebshülsenanordnung 211 ist ein Bronzelagerring 220
befestigt, der auf dem Flansch 181 aufruht und sich auf diesem dreht. Die Oberseite des Flansches 210 liegt gegen einen
Bronzelagerring 220' an, der von dem Rahmenring I98 getragen
wird (Fig. 6). Der obere Rand des oberen Hülsenteils 214 der Hülsenanordnung 211 ist mit einem Zahnkranz 221 versehen,
der mit zwei Kegelrädern 222 eines Revolverkopfes 224 in Eingriff steht und diese in entgegengesetzten Richtungen auf
einer gemeinsamen Achse antreibt, welche ihrerseits den Vibrator 42 anteiben. Der teleskopische Aufbau der Hülsenanordnung
211 ist mit Rücksicht auf Längenveränderungen
109809/0528 _
infolge von Temperaturschwankungen vorgesehen und ist derart,
daß sichergestellt ist, daß die arbeitenden Teile am oberen und am unteren Ende der Hülsenanordnung die richtigen
Stellungen mit Bezug auf die Lagerflächen, Zahnräder usw. beibehalten.
Die Kegelräder 222 befinden sich auf Hülsen 230
(Fig. 6), welche in geeigneten Lagern in Lagergehäusen 231
gelagert sind, die in den entgegengesetzten Seiten eines Revolverrahmenringes 232 befestigt sind, der an seiner Unterseite
mit einem rohrförmigen Ansatz 233 u™* mit einer nach
unten gerichteten Lagerfläche 234 an seiner Außenseite versehen
1st, die an einem Bronzelagerring 235 anliegt, welcher
in dem vorangehend beschriebenen Rahmenring I98 sitzt. Der
Revolverrahmenring 232 ist daher auf dem Rahmenring I98
drehbar. Der Revolverrahmenring 232: ist ferner an seiner
Oberseite mit einer inneren zylindrischen Lagerfläche 238
und mit einer nach außen gerichteten Lagerfläclie 239 versehen,
welche gegen einen Bronzelagerring 240 anliegt, der an einem Plansch 241 am oberen Ende einer Kappe 242 befestigt
ist, die über dem oberen Ende der Hülse I80 an diesem angebracht
ist.
Am Revolverrahmenring 232 sind an diametral entgegengesetzten
Stellen Lagergehäuse 250 befestigt, die zur Aufnahme
bestimmter Zahnräder und Lager für diese dienen, wie
109809/0528
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nachfolgend beschrieben wird. Jedes der Kegelräder 222 ist
über eine Innenkeilverzahnung 251 mit einer Welle 252 verbunden,
die ein Stirnrad 255 antreibt, das in geeigneter Weise in dem zugeordneten Lagergehäuse 250 gelagert 1st. Das Zahnrad
253 treibt ein Stirnrad 254 an, das seinerseits ein Zahnrad
255 antreibt, das sich auf einer Welle 256 befindet, die ein größeres Zahnrad 257 trägt, welches mit einem Zahnrad
in Eingriff steht und dieses antreibt (siehe Fig. 13). Das Zahnrad 258 befindet sich auf einer verzahnten Hülse 260,
welche ein Schwungrad 261 trägt und mit einer Innenkeilverzahnung 262 versehen ist, welche mit einer bogenförmigen Kellverzahnung
263 an einem Kugelkopf 264 an dem einen Ende einer Antriebswelle 265 in Eingriff steht, deren anderes Ende mit
einem Kopf 266 versehen ist, der eine bogenförmige Keilverzahnung 267 trägt, die mit einer Keilverzahnung 268 innerhalb
jeiner Kupplung 269 an der einen Seite des Vibrators 42 in Eingriff steht. Wie aus Fig. 6 und 9 ersichtlich ist, sind
die beiden Zahnradgehäuse 250 so ausgebildet, daß die beiden Antriebswellen 265 zueinandeijparallel sind, sich auf entgegengesetzten
Seiten des Vibrators 42 befinden und mit den entgegengesetzten Hälften des letzteren ausgefluchtet sind.
Ferner sind die Zahnrädersätze so angeordnet, daß die beiden Wellen 265 sich in entgegengesetzten Richtung drehen.
Der Vibrator enthält von den beiden Wellen 265 angetriebene Unvnichtkörper, durch welche dem massiven Vibrator-
körper Ij57 eine senkrechte Schwingbewegürtg Von verhältnismäßig kleiner Amplitude jedoch großer Kraft ftiitgeteü wird,
welche Körper durch mehrere, beispielsweise zwei, umlaufende Unwuchtwalzen oder -ringe gebildet werden, von denen je einer
durch jede der beiden sich entgegensetzt drehenden Wellen zur Drehung angetrieben wird, wobei diese Rotoren in Bahnen ab*
rollen, die im Körper IJT ansgebildet sind, und mit ihren unausgewuchteten
Massen so synchronisiert sind, daß sie sich in
der senkrechten Richtung gemeinsam und seitlich gemeinsam auf-
/zü
einander bzw» voneinander weg bewegen* Bei einer solchen Vorrichtung
üben die beiden unausgewuchteten Rollen, deren Schwerpunkte Umlaufbahnen beschreiben, Gegendruckkräfte auf
den Körper Γ57 aus, die sich in der senkrechten Richtung zueinander
addieren, jedoch einander in der seitlichen Richtung aufheben. Hierdurch werden auf die Vorrichtung, auf der
der Vibratorkörper Ij57 angeordnet ist, senkrecht gerichtete
•Schwingungskräfte großer Kraft ausgeübt. Die Verwendung derartiger Rotoren bringt eine Anzahl funktioneller Vorteile
mit sich, die neuartig und von besonderer Wirksamkeit in
einem HoOhleistungsvibrator der beschriebenen Art sind und
eine hohe Leistung ergeben.
Wie Pig. 13 und 14 zeigen, ist der Vibratorkörper
in der waagrechten Richtung langgestreckt und bildet einen massiven T-Kopf 27O am oberen Ende seines zylindrischen Fußteils
136. Dieser T-Kopf hat ebene Seitenflächen 27I und
103809/0528 ~2δ
BAD ORIG|&
und enthält parallele Querbohrungen 273* die sich zwischen
diesen Seltenflächen, und zwar je eine In jeder Hälfte des
T-Kopfes, erstrecken, wobei beide Bohrungen sich mit den vorerwähnten
Vibratorantriebswellen 265 In Ausfluchtung befinden»
In den Bohrungen 273 sitzen mit enger Passung Büchsen
274 aus gehärtetem Stahl.
Auf die Überstehenden Randteile der Büchsen 274 sind
Endplatten 276 aufgebracht, deren Innenflächen zusammen mit den Büchsen 274 zwei zylindrische Kammern 268 für zwei verhältnismäßig
massive hohlzylindrische Ringrotoren 280 mit Axialbohrungen 281 bilden. Den Ringen 28O, deren Außendurchmesser
wesentlich größer als der Innenhalbmesser der Büchsen 274 ist, wird eine Rollbewegung um die Innenflächen der
Büchsen 274 herum in entgegengesetzten Richtungen durch Servorollen 282 mitgeteilt, die sich innerhalb der Bohrungen
der Ringe 280 befinden und in entgegengesetzter Richtung innerhalb
von Umlaufbahnen über Kurbelmechanismen 283 von den
sich entgegengesetzt drehenden Vlbratorantriebswellen 265 angetrieben werden, wie außer in Fig. I3 und 14 auch in
Fig. 15 bis 20 gezeigt und schematisch dargestellt ist» In
Fig. 15 bis 20 sind die Ringe 28O und die Arme der Kurbelmechanismen
in Stellungen dargestellt, die von denjenigen in Fig. 13 und 14 verschieden sind, d.h. im unteren Teil
ihrer Bahnen. Die Ringe 280 üben beim Herumrollen in den Buchsen im Vibratorkörper I37 Fliehkräfte auf den letzteren
BAD ORIGfNAC
10 9 8 0 9/OS 2 S, . - 27 -
aus und die Servorollen sowie die diese antreibenden Kurbelmechanismen werden zu Beginn so synchronisiert, daB die rollenden Ringe sich in der senkrechten Richtung gemeinsam und
seitlich gemeinsam aufeinander zu bzw. voneinander weg be wegen, so daß sich die hierdurch auf den Vibratorkörper 137
ausgeübten vertikalen Kräfte addieren, während die seitlichen Kräfte, da sie gleich und entgegengesetzt sind, einander aufheben.
• -
Eine Kurbewelle 284, die sich durch die Bohrung 281
im Ring 280 erstreckt, weist ah ihrem getriebenen Ende einen
erweiterten Kopf 285 auf, der in geeigneten Lagern 286 gelagert 1st, welche von der zugeordneten Endplatte 276 getragen werden und eine Flanschverbindung mit der. erwähnten
Kupplung 269 haben, wie sich am besten aus Fig. 13ergibt.
Am anderen Ende der Kurbelwelle isfe eine Scheibe 288 angeordnet, die sich innerhalb eines Lagers"289 befindet, welches von der entsprechenden Endplatte 276 getragen wird. Die
Endplatten 276 sind mit öffnungen 276a versehen, damit der
nachstehend erwähnte Sehmiermittelnebel austreten kann.
Die Kurbelwelle 284 weist zwei Vfangenplatten 290 auf,
durch die ein Querbolzen 291 gesteckt ist, auf welchem sieh
zwischen den beiden Wangenplatten eine exzentrische Büchse
292 befindet, die kurze,, rohrförmige Endteile 293 aufweist.,
die zum Bolzen 29I konzentrisch sindj, sowie einen exzentri-
sehen mittigen Hauptteil 294. Der exzentrische Teil 294 ist
konzentrisch von der vorerwähnten Servorolle 282 unter Zwischenschaltung
von Nadellagern 295 umgeben. Die Badellager werden von Abstandsringen 296 und 297 in Abstand voneinander
gehalten, welche in die Bohrung 298 der Rolle 282 eingesetzt
sind.
Zwischen den Enden der Rolle 282 und den Kurbelwellenwangenplatten
sind Abstandsplatten 299 vorgesehen, die Ausschnitte 299a zur Aufnahme der Kurbelwelle aufweisen (Fig. 16),
um zu verhindern, daß sie sich mit Bezug auf die Wangenplatten drehen.
Die Wirkungsweise der Servorollen ergibt sich am besten
aus Pig. 18 sowie aus Fig. I9 und 20, die funktionsmäßige Darstellungen
des Mechanismus sind. Es sei zunächst der Ring in der Büchse 274 im Vibratorkörper 270 betrachtet und angenommen,
daß er sich in seiner untersten Stellung befindet, wie in Fig. 18 dargestellt. Das Problem besteht darin, ihn
an der Innenseite der Büchse 274 so herumzurollen, daß die
Berührungsstelle zwischen der Büchse und dem Ring 280 im Uhrzeigersinn um die Büchse herumwandert. Wie ersichtlich, muß
der Ring bei dieser Bewegung tatsächlich im Gegenzeigersinn um seinen Mittelpunkt herumrollen, wie durch den Pfeil a angegeben.
Gleichzeitig bewegt sich der Ring im ganzen in einer Kreisbahn im Ohrzeigersinn, wie durch'den Pfeil b an-
Τ63Λ2Α3
gegeben. Ferner ist ersichtlich, daß der Ring 280, der ohne wesentlichen Schlupf an der Mantelfläche der Büchse abrollt,
eine Ümlaufzahl je Sekunde um die Büchsenrollbahn erreicht,
die wesentlich größer ist als die Zahl der rein körperlichen Umdrehungen je Sekunde, mit welcher sich der Ring um seine
eigene Mittelachse dreht.
Nun muß zur Weiterbewegung des Ringes 280 über die dargestellte unterste Stellung (Pig. 18, 19 und 20) hinaus
die Servorolle 282 geringfügig über die in Fig. 18 und 19 gezeigte unterste Stellung hinaus zu der in Fig. 20 gezeigten
Stellung bewegt werden. Mit anderen Worten, die Servorolle
kann den Ring 280 nur antreiben, nachdem sie eine kurze Strekke auf der durch die Innenbohrung 281 des Ringes 280 gebildeteRollbahn
hochgeklettert ist. Die Servorolle 282 wird von einem Kurbelarm getragen, der sich um die Kurbelachse C dreht.
Die exzentrische Büchse 292 ermöglicht einen veränderlichen
Abstand zwischen der Kurbelachse und der Drehachse S der Servorolle 282. In der Tat ergeben die Wangenplatten 290
einen Kurbelarm, der sich von der Kurbelwellenachse C zur Achse A des Drehzapfens 291 erstreckt, während die exzentrische
Büchse 292 praktisch eine Schleppstange bildet, die am Kurbelarm an der Drehzapfachse A angelenkt ist und sich von
dieser Achse A zur Drehungsmittelachse S der Servorolle 282
erstreckt. Fig. I9 und 20 zeigen die Bedingungen, wobei
Fig. 19 eine Anfangsstellung oder eine Stellung mit der
109809/0528 - J>o -
Leistungsabgabe Null zeigt, während die letztere die Vorrichtung
im normalen Betrieb zeigt, bei welchem tatsächlich Leistung abgegeben wird. Das Glied CA ist der wirksame Kurbelarm
der Exzenterbüchsenvorrichtung nach Pig. 18 und hat eine Länge, die gleich dem Abstand von der Kurbelwellenachse C
zur Achse A des Zapfens 291 1st. Die Schleppstange AS ist
praktisch ein Glied, das bei A am Kurbelarm CA angelenkt ist und an seinem hinteren Ende auf der Achse S die Servorrolle
drehbar trägt, wobei die Länge der Schleppstange AS gleich dem Abstand von der Achse A des Zapfens 291 zur Achse S der
Servorolle ist.
Wie ersichtlich, zieht das wirksame Schleppglied AS den wirksamen Kurbelarm CA nach und bei der Drehung der
Kurbelwelle hat die auf die Servorolle 282 wirkende Fliehkraft das Bestreben, die Rolle nach außen zu drücken, so daß
sie gegen die Innenseite des Ringes 280 anliegt.
Ferner wird, wenn die Rolle 282 auf der geneigten Rollbahn 281 innerhalb des Ringes 2&Ό geringfügig nach oben
klettert, der Abstand von C zum Tangenfcialpunkt oder Kontaktpunkt
zwischen der Rolle 282 und der Innenfläche 281 des Ringes 280 geringfügig verkürzt. Der Winkel CAS zwischen der
Linie von C nach A und der Linie A nach S wird dann kleiner, was bei einer relativen Gegenzeigersinndrehung der exzentrischen
Büchse auf dem Zapfen 291 (auf der Achse A) geschieht.
109809/0528 - 51 - ■
Das Schleppglied AS für die Rolle 282 verringert daher seinen Winkel mit Bezug auf den wirksamen Kurbelarm CA. Daher
wandert die Servorolle auf der Neigung der Ringbahn 28l nach oben und die Fliehkraft der Rolle gegen den Ring 280, die nun
an einem gegenüber dem ursprünglichen Angriffspunkt (an der tiefsten Stelle) vorverlegten Punkt wirksam wird, zwingt den
Ring 280 auf der Rollbahn 274 um einen entsprechenden Betrag weiterzurollen.
Die Teile bewegen sich daher aus der in Fig. 19 gezeigten Stellung in die in Fig. 20 gezeigte Stellung weiter.
In Fig. 19 verläuft die Linie der durch die Servorolle 282 ausgeübten Fliehkraft F„ durch den Berührungspunkt T zwischen
dem Ring 280 und der Rollbahn 274. Es wird in diesem Augenblick und in dieser Stellung keine Kraft durch die Rolle 282
ausgeübt, welche das Bestreben hat, den Ring 280 weiterzurollen. In der sofort darauf folgenden Stellung der Fig. 20
ist jedoch die Servorolle 282> wie erwähnt, um einen geringen
Betrag die Neigung der Bohrung des Rings 280 zu einem neuen Berührungspunkt M "aufwärts" weitergerollt. Der Ring 28O
hat sich noch nicht in die in Fig. 20 gezeigte Stellung weiterbewegt
und die Teile konnten offensichtlich die dargestellte Stellung auf Grund der Drehachse A einnehmen.
JU8Ö!!i Ζ" ί
BAD ORIQfNAL
In der in Fig. 20 gezeigten Stellung wirkt die durch
die Servorolle 282 auf die Innenseite des Ringes 280 ausgeübte Fliehkraft F0 unter einem Winkel 0-zur Linie CT. Der Punkt M
wird zur augenblicklichen Mitte, um welche der Ring vorwärtslaufen bzw. -rollen kann und, wenn angenommen wird, daß keine
Reibung zwischen dem Ring 280 und der Rolle 282 besteht, wirkt
letzter längs einer Linie von S nach M. Die Fliehkraft F hat daher eine Komponente F_f, welche längs der Linie von S
nach M wirkt, und eine Komponente F M, welche längs der
Stange von A nach S gerichtet ist, und T wird der Augenblicksdrehpunkt, um welchen der Ring 280 vorwärtslaufen
oder -rollen kann, während die Strecke Δ, die vom Punkt T senkrecht zur Linie der Kraft F f gezogen ist, die Länge
des Hebels ist, mit welchem Fn 1 auf den Ring 280 einwirkt,
um ihn um den Augenblicksmittelpunkt T vorwärts zu rollen. Je größer der Winkel θ ist, (welches der Phasenwinkel ist,
um den die Servorolle 282 über den Ring 2δΟ weiterbewegt wird), desto größer ist der Hebelarm, mit welchem die Kraft
F ' am Ring 2ßO angreift, und desto größer ist auch die
Leistung, die auftritt. Die Drehachse bei A im Kurbelmechanismus, der die Servorolle trägt, läßt es ohne weiteres zu, daß der
Phasenwinkel θ größer und eine verhältnismäßig große Leistung erzeugt wird. Es läßt sich natürlich ein kleiner Phasenwinkel
S ohne Drehachse bei A infolge des Spiels in den Teilen er-
~2 I
109809/0528
BAD ORJGINAl.
zielen,und es kann in den Fällen, in denen eine geringe Leistung
eines Vibrators ausreichend ist, die Drehachse bei A sowie das Schleppglied (die exzentrische Büchse 292 bei
der dargestellten Ausführungsform) weggelassen werden. Für hohe Leistungen, wie sie für Vibrationsplahlrammen, die im
Schallfrequenzbereich arbeiten, erforderlich sind, sind jedoch die Anordnungen mit Gelenkachse und Schleppglied äußerst
vorteilhaft.
Ein Vorteil des beschriebenen Vibrators gegenüber bestimmten älteren Vibratoren, beispielsweise gegenüber Bauformen
mit mechanisch angetriebenen Unwuchtrotoren, besteht in einer "Entkopplung" der Unwuchtmassenelemente (der Ringe
280) von ihrem Antriebsmechanismus. So tritt beispielsweise beim Unwuchtrotor-Generator eine unerwünschte Rückwirkung
.von den Rotoren auf den Antriebsmechanismus auf, da bei den
sich entgegengesetzt drehenden Rotoren während der zweimaligen Energieabgabe bei jedem Zyklus die Neigung zu einer Verzögerung
und während der zwischenliegenden Zeiten, während welchen sie Energie vom Triebwerk aufnehmen, die Neigung zu einer
Beschleunigung besteht. Bei dem erfindungsgemäßen Vibrator kann offensichtlich keine solchen Rückwirkung entstehen,
da die Ringe 280 von den trieibenden Kurbelwellen mechanischfentkoppelt
sind.
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Im Betrieb des Vibrators treiben die Kegelräder den Zahnkranz 200 an und die Rückwirkung auf die Kegelräder
192 ist derart, daß sie die Neigung zu einer unerwünschten
Drehung des Ringrahmens 198 hervorruft. Um diesem auf den
Ringrahmen 198 ausgeübten Drehmoment entgegenzuwirken, ist
der letztere an diametral entgegengesetzten Seiten in der Mitte zwischen den Lagern 194 mit Zapfen 300 in Lagerblöcken
301 (Fig. 8 und lo) versehen« die sich in eenkrechten
Schlitzen 302 in zwei diametral gegenüberliegenden Rahmenarmen 303 befinden, die sich vom Rand der Trägerplatte 111
nach oben erstrecken. Die Achse der beiden Zapfen 300
schneidet den Drehmittelpunkt T. Die Schlitze in den Armen 303 halten die Blöcke 301» um dem Drehmoment am Ringrahmen
198 entgegenzuwirken.
Beim Rammen eines Pfeils in das Erdreich hat dieser gewöhnlich die Neigung» sich nicht gerade nach unten
zu bewegen, sondern sich etwas zu neigen, was durch die * ungleichmäßige Zusammensetzung des Erdreichs oder durch das
Auftreffen auf Felsblöcke oder dergleichen bedingt ist.
Ferner kann auch die Neigung zu einer gewissen Drehbewegung bestehen. Die erfindungsgemaße Pfahlramme trägt diesen Abweichungen Rechnung und zieht sogar aus der Neigung zur
Drehung des Pfahls Nutzen und fördert diese.
109809/0528
Im Falle einer Neigung des Pfahls gegenüber der Senkrechten neigt sich die auf das obere Ende des Pfahls aufgespannte
und den Vibrator tragende Säule 41 in entsprechender Weise. Die umgebende Anordnung aus der Hülse l8o und dem
Iiuf tf ede rgeh&use erfährt die gleiche Neigung, ebenso wie
der Ringrahmen 198, die Lager 194, die von diesen gelagerten
Kegelräder 200 und das Vibratorantriebszahnrad, das von den Kegelrädern 200 angetrieben wird, einschließlich der Gesamtheit
der Revolveranordnung 224. Diese Neigungswirkung der erwähnten Teile wird durch das Gleiten der bogenförmigen Lagerringe
174 und 176 auf dem gekrümmten Teil 171 der Trägerplatte
111 ermöglicht, wobei die relative Gleitwirkung dieser bogenförmigen bzw. gekrümmten Teile um den Mittelpunkt T als
Schwenkpunkt stattfindet. Hierin besteht der Grund für die Rinnenform der Trägerplatte 111, da diese Formgebung die
Schwenkwirkung des Flansches 181 oberhalb und des Luftfederdeckels 143 unterhalb ermöglicht.
Wie ersichtlich, werden bei dieser Schwenk- oder Neigungswirkung die Hülse I80 des Flansches 181 und des Ringrahmens
I98 mit Bezug auf die Trägerplatte 111 die von dem Ringrahmen getragenen Blöcke 3501 einfach in den Schlitzen 302
der Arme 303, die vom Ringrahmen nach oben abstehen, verschwenkt,
wodurch die relative Schwenkbewegung der beiden Bauelement-gruppen aufgenommen wird.
109809/052S t. - 36 BAD
ORIGINAL·
Insbesondere aus Flg. 7 ist erkennbar, daß die
bogenförmigen Kellverzahnungen an den Enden der Wellen 96 eine Schwenkbewegung der Kegelräder I92. um den erforderlichen
Winkel zulassen, ohne daß der Antrieb von den Wellen 86 und den Motoren beeinträchtigt wird. Die Platte 111 kann
unter diesen Bedingungen um die Zapfenachse schwingen, welche durch die Bunde 101 gebildet wird, die auf den Naben oder
Zapfen 76 drehbar sind, obwohl diese Zapfenachse in erster
Linie einem anderen Zweck dient, wie nachfolgend erläutert wird.
Wie erwähnt, kann sich der Pfahl beim Rammen um seine Achse drehen, was als Vorteil betrachtet wird. Der
erfindungsgemäße Vibrator ist so gestaltet, daß die Neigung zur Drehung gefördert oder verstärkt wird, da eine Drehung
des Pfahls beim Rammen die vorteilhafte Wirkung hat, daß die Reibung zwischen dem Pfahl und dem Erdreich verringert
wird. Die Rückwirkung des Zahnkranzes 221, welcher die auf der Revolveranordnung gelagerten Zahnrädersätze antreibt,
ist derart, daß ein Drehmoment auf den Revolverrahmen 232 ausgeübt wird, was zur Folge hat, daß der Revolverrahmen
sich langsam auf den Lagerbüchsen 235 und 240
dreht.
- 37 -BAD
109809/0528
Der Revolverrahmen 1st mit dem Vibratorkörper mittels zweier Flügel 137a verkeilt, die sich in senkrechte
Schlitze 310 in Armen 311 (Fig. 8 und 9) erstrecken, welche
auf dem Revolverrahmen 232 angeordnet sind« In den Schlitzen
der Arme werden vorzugsweise senkrechte Lagereinsätze 3i2
verwendet. Der Re\dverrahmen bewirkt daher bei der beschriebenen Drehung über diese Verkeilung eine Drehung des Vibratorkörpers
und damit der Säule 41 und des Pfahls. Der Revolverrahmen
ist daher mit Bezug auf den Ringrahmen I9I drehbar und verursacht eine langsame Drehung des Pfahls beim Rammen,
beispielsweise sechs Umdrehungen des Pfahls beim vollständigen Eintreiben eines Pfahls.
Der Vibrator 42, die Revolveranordnung 224 und die zugeordneten Teile sind mit einer Haube 315 abgedeckt,
welche bei 3I6 eine lösbare Flanschverbindung mit einem Ring
317 hat, der mit dem vorerwähnten Ring 102 verschweißt 1st. Unterhalb der Gehäusewand 1θ4 befinden sich Gehäuseabschnitte
3I8, 319 und 320 (Fig. 6 und 8), welche miteinander durch
aneinander anliegende Flansche verschraubt sind, wobei der unterste Abschnitt 320 eine Platte 321 trägt, auf der ein
öldichtungselement 321 angeordnet ist, welches an der Luftfederbodenwand
147 abdichtend anliegt. Schmieröl wird im unteren Gehäuse h, das aus den erwähnten Abschnitten zusammen-
BAD
109808/062»
gesetzt 1st, bis zum Spiegel O In Flg. 6 gehalten und wird
durch eine Pumpe 322 (Pig. 6) In Umlauf gesetzt« die am
Gehäuseabschnitt 3I9 angebracht 1st. Die Pumpe 322 wird
von einem Kettenrad323 auf der Hülse 79 über eine Kette 324
und ein Kettenrad 325 auf der Welle der Pumpe angetrieben.
Das öl wird Im Gehäuse durch die Dichtung bei 321a gehalten,
wobei die Dichtungsträgerplatte 321 elastisch biegsam 1st
und sich mit jeder Bewegung des Luftfedergehäuses 154 bewegt, um die Dichtung aufrechtzuerhalten.
Die Schmierölpumpe 322 j}22 saugt Ol aus dem Sumpf
innerhalb des Gehäuses h über einen Schlauch 400 an und fördert öl unter Druck in einen Schlauch 401. Der Schlauch
401 führt zu einem verstellbaren Druckminderventil (nicht gezeigt), das durch eine Rücklaufleitung mit dem Gehäuse h
für das unter zu hohem Druck geförderte öl versehen ist. Der
Hauptförderauslaß aus dem Druckminderventil ist mit einem Schlauch 405 (Fig. H) verbunden, der zu einem AnschlußstUck
4o6 führt, welches am Rand des Luftfederdeckels 143 angeordnet ist. Das Anschlußstück 4o6 steht mit einem ölkanal
im Deckel 157 in Verbindung und erstreckt sich nach oben und duroh den rohrförmigen unteren Endteil I78 der Hülse I80,
von dem aus das Öl in den Raum benachbart der Lagerbüchse gelangt, so daß diese geschmiert wird. Dieses öl steigt ferner
- 39 -109809/0528
durch nicht gezeigte geeignete ölnuten an, um Büchsen
213 und 215 zu schmieren. Es sind in den Zeichnungen verschiedene Olkanäle dargestellt« für die jedoch keine nähere
Beschreibung erforderlich ist und durch die Schmieröl zu den verschiedenen Lagern des Mechanismus gelangt.
Ein innerhalb des Gehäuseteils 319 angeordnetes
Anschlußstüok «eist ein äußeres Verbindungsstück auf« das
von einer nicht gezeigten geeigneten Quelle über einen Schlauch ein Gemisch «us Ol und Druckluft zuführt. Die Luft
nimmt das Schmieröl in fein verteilten Teilchen als Nebel mit und verteilt es auf die von der Luft erreichten Lagerflächen.
Dieses Anschlußstück ist mit einem Schlauch 414 (Fig. 8 und 12) verbunden, der zu einem Anschlußstück 415
am Rand des Luftfederdeckels 14j3 führt. Ein Kanal 416 im Luftfederdeckel 14} verbindet das Anschlußstück 415 mit
einem Ringkanal 417, der den Luftfederkopf 126 zwischen Kolbenringen 145 umgibt und über einen Kanal 418 mit dem unteren
Ende eines Rohres 419 (Fig. 6) verbunden ist, das in den Kopf 126 eingesetzt ist und sich von diesem nach oben durch den
Schaft 132 in eine Bohrung 420 in der Unterseite des Vibrator-• fußes 156 erstreckt. Das obere Ende des Rohres 419 ist in der
109809/0528
Bohrung 420 abgedichtet und steht mit ölkanälen 422 in
Verbindung, welche durch entgegengesetzte Seiten des Fußteils 136 des Vibratorkörpers I37 nach außen führen.
An den Mündungen der Kanäle 422 sind Gehäuse 424 (Fig. 6 und IjJ) mit hohlen Armen 425 angeordnet, die sich
zu den Achsen der beiden Kurbelwellen 284 erstrecken und bei 426 in geeigneter Weise mit hohlen Armen 427 gekuppelt
sind, welche sich von Kappen 428 aus erstrecken, die an den Endplatten 276 an den Seiten des Vibratorgehäuses angeordnet
sind, welche den Antriebswellen 265 abgekehrt sind. Die Arme 427 weisen Bohrungen 4^0 auf, welche mit den hohlen
Armen 425 in Verbindung stehen,und die Kappen 428 haben
innere rohrförmige Ansätze 4351, welche mit den Bohrungen 4j5O
und den Längsbohrungen 4^2 durch die Kurbelwellen 284 in Verbindung
stehen, wobei die Ansätze 4^1 sich in Aussenkungen
in den Enden der Kurbelwellen erstrecken und mit diesen abgedichtet sind, wie in Fig. I3 gezeigt. Der auf diese Weise
dem Rohr 419 zugeführte ölnebel wird daher zu den Bohrungen 432 in den Kurbelwellen gefördert. Mit diesen Bohrungen 4^2
stehen Wangenplattenbohrungen 440 in Verbindung, welche Abzweigungen 441 und 442 aufweisen, die zu den verschiedenen
Lagerflächen im Kurbelmechanismus und im Servorollensystem führen und diese mit Schmierölnebel beliefern. Die Einzel-
BAD ORJGtNAL - 41 -
109809/0528
heiten dieser Anordnungen bedürfen keiner Beschreibung,
da sie beliebig abgeändert werden können, was durch den Fachmann ohne weitere Schwierigkeiten geschehen kann.
Wie aus Fig. 2, 4 und 5 ersichtlich, ist zur Führung des Vibrators durch die Führungsrohr J>6 jedes der
letzteren aus einer Anzahl Rohrabschnitte ?6d hergestellt,
die an ihren Enden mit aneinander anliegenden und verschraubten KupplungsflansGhen 450 versehen sind. An die
einander zugekehrten Seiten der Rohrabschnitte 36d sind
voneinander in Abstand befindliche parallele Führungsschienen 452 angeschweißt, die sich in der Längsrichtung
der Rohrabschnitte erstrecken und Fübrungsbahnen W zur
Aufnahme von Führungsblöcken 45 j5 und 454 (Fig. 5 und 5a)
bilden, die sich in senkrechten Abständen voneinander befinden und von den Trägerarmen 75 abstehen. Vorzugsweise
'sind die oberen und die unteren Enden der Rohre 36 durch
Platten 450a abgeschlossen, während die zwischenliegenden Kupplungsflansche 450 eine Verbindung zwischen den aufeinanderfolgenden
Rohrabschnitten (Fig. 2) zulassen, so daß die Rohre 36 mit Wassersäulen gefüllt werden können, um das
Gewicht der Führungen zu erhöhen. Der Grund hierfür ergibt sich aus dem Nachfolgenden.
- 42
109809/0528 BAD ORIGINAL
Bei dem Einraramen in einen hohen Widerstand ent-.gegensetzenden
Untergrund 1st es manchmal wünschenswert, eine zusätzliche Auflast für den Vibrator vorzusehen. Für diesen
Zweck dient eine Verseilung mit Verbindungen am oberen Ende des Vibrators und mit nicht gezeigten Mitteln am Fahrzeug
zur Ausübung eines Zuges auf das Seil. Mit den Rahmenarmen 75 sind zwei Glieder 460 an ihren oberen Enden bei 461
(Fig. 5) verbunden, von wo aus sie sich winkelig nach unten erstrecken und an ihren unteren Enden ein waagrechtes Rohr
462 (Fig. 8) tragen. Das Rohr 462 ist seinerseits durch Streben 463 versteift, die Gleitblöcke 464 tragen, welche
sich in den Führungsbahnen W befinden. Die Streben 463 sind mit den Gliedern 460 starr verbunden. Mit dem Rohr 462 1st
ein Seil 467 verbunden und nach unten unter eine Rolle 465 an den unteren Enden der Führungen geführt, von wo aus es
zu einer nicht gezeigten Kraftwinde innerhalb des Fahrzeugs 30 verläuft. Hieraus ergibt sich, daß die nach unten gerichtete
Kraft, welche auf diese Weise auf den Vibrator und den Pfahl ausgeübt werden kann, durch das Gewicht der Führungen
begrenzt ist, da die Seile infolge der Herumführung unter der von den Führungen getragenen Rolle 465 das Bestreben
haben, die Führungen anzuheben. Aus diesem Grunde ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß die Führungen
dadurch beschwert werden können, daß die Rohre mit Wasser gefüllt werden.
103309/0829
BAD ORIGINAL
Die hydraulische Einspannvorrichtung zum Einspannen des oberen Endes des Pfahles weist eine Bohrung
innerhalb des Einspannapfes 118 (Fig. 6) auf, in welche sich lose oder mit einem gewissen Spiel der obere Endteil
eines Stahlrohrpfahles P erstreckt. Innerhalb dieses Napfes 118 befindet sich ein Dorn 504, der im wesentlichen die Form
eines nach oben konvergierenden umgekehrten Kapfes hat, dessen Seltenwände mit einer Anzahl von sich im wesentlichen senkrecht
erstreckenden Schlitzen 502 versehen ist, welche senkrechte Seiten 5OJ und nach unten und außen geneigte Unterseiten
aufweisen. Eine Aufwärtsbewegung des Doms Innerhalb
des Napfes 118 hat zur Folge, daß Qleitkelle (die am Herausfallen
durch eine Leiste 508 gehindert werden) und verzahnte Einsätze auf den Gleitkeilen radial nach außen gegen den
Pfahl gedrückt werden, um diesen am Napf zu sichern. Da Einspannvorrichtungen an sich in verschiedenen Arten bekannt
sind und die Erfindung mit verschiedenen Formen von Einspannvorrichtungen angewendet werden kann, werden hier
keine Einzelheiten der Gleitkeile oder des hydraulischen Systems zum Bewegen des Domes näher beschrieben.
Zu Beginn der Pfahlrammarbeit, ruht der einzutreibende
Pfahl üblicherweise waagrecht auf oder über Erdbodenhöhe. Der gesamte Vibrator wird in den Führungen
109809/0S28 '44 "
BAD ORIGINAt
durch den Piaschenzug 66 und die erwähnte Winde auf dem
Fahrzeug 30 abgesenkt, bis der Drehpunkt T sich etwa mit
dem Ende des waagrechten Pfahles in einer Linie befindet. Der Zapfenteil R des Vibrators, der um die Zapfen 76 schwenkbar
ist, wird dann nach oben in eine waagrechte Stellung verschwenkt, wie durch die strichpunktierten Linien in Fig. 3 und
4 dargestellt. Dies geschieht mit Hilfe von zwei teleskopischen Druckluftstreben 550, welche die Form von Arbeitszylindern
haben. Die Zylinder 55I dieser Streben sind an ihren
oberen Enden gelenkig mit den Überkopf-Trägern 48 bei 552 verbunden, während die Kolbenstanden 553 bei 554 gelenkig mit
Armen 555 verbunden sind, die von der Gehäusezylinderwand 104 abstehen, wobei die Gelenkverbindung 554 von der Achse der
Zapfen J6 seitlich versetzt „ist, wie sich aus den Zeichnungen
ergibt. Geeignete Druckluftleitungen 556 und 557 (Fig. 5)
und nicht gezeigte Steuerventile dienen zur Regelung und Betätigung der beschriebenen verkürzbaren Streben, durch
deren Verkürzung die schwenkbare Einheit in die in Fig. 3 und 4 mit gestrichelten Linien gezeichnete Stellung
verschwenkt werden kann.
Sodann wird der Pfahl P in die Einspannvorrichtung 40 eingeführt und in dieser durch die Anheben des Dorns 504
gesichert. Hierauf wird der Vibrator in den Führungen durch
8 0 9/012.3^, -45-
..'/■V ■ - ■ . -
BAD ORfGiNAt
163424a - 45 - .
den Flaschenzug 66 angehoben und der Pfahl In eine senkrechte
Stellung gezogen, wobei die geneigte Einheit R des Vibrators allmählich in ihre normale senkrechte Stellung
zurückschwingt.
Das Fahrzeug JO, der Ausleger 33 und die Abstützung
38 werden so betätigt, daß der Pfahl an die Stelle gebracht wird, an welcher er eingerammt werden soll,
worauf der Pfahl in den Führungen durch den Flaschenzug abgesenkt wird, bis sein unteres Ende auf dem Erdreich aufruht.
Die Motoren werden für den Antrieb des Vibrators in Gang gesetzt und der Flaschenzug 66 durch eine entsprechende
Betätigung der Kraftwinde entspannt, so daß ein Teil des Gewichtes oder das gesamte Gewicht des Vibrators auf das
obere Ende des Pfahles wirksam wird. Die Motoren treiben die keilverzahnten Wellen 86 und 96 an und über diese Wellen
die Kegelräder I92 und den Zahnkranz 200, der seinerseits
die Kegelräder 222 der Revolveranordnung 224 antreibt und über die Zahnrädersätze in den beiden Revolverantriebsgehäusen
250 die beiden Vibratorantriebswellen 2β5» Hierdurch werden die umlaufenden Ringe 280 des Vibrators angetrieben
und wird, wie vorangehend beschrieben, eine senkrecht --,
schwingende Reaktionskraft dem VibratorkSrper 137 raitgeteilt,
von dem sie über die Säule 41 auf das obere Ende
8AD ORIGiNAi.
109809/0628 "46 -
. Pfahles wirksam wird. Die Motoren werden mit einer solchen Drehzahl angetrieben, daß die Frequenz dieser senkrecht
schwingenden Kraft der Eigenfrequenz des Pfahles P einschließlich der schwingenden Masse des Vibrators, der mit
diesem gekoppelt 1st, entspricht, so daß im Pfahl eine stehende Dehnungswelle erzeugt wird. Das Verhalten des
Pfahls unter der Einwirkung dieser stehenden Dehnungswelle ist im wesentlichen wie in dem vorgenannten Patent beschrieben,
weshalb es hier nicht wiederholt wird.
Das obere Ende des Pfahles, die Säule 41 einschließlich der Luftfederkolben 124 und des Vibratorkörpers Ij57
nehmen dann an einer senkrechten Schwingung teil, deren Größe von der Größe der Einrichtung und der durch den
Vibrator entwickelten Kraft abhängt.
Infolge der bogenförmigen Keilverzahnungen an den Enden der Vibratorantriebswellen 265* die praktisch eine
Art Universalgelenk bilden, erfahren diese Wellen eine winkelige zyklische Querbiegung oder -Vibration in senkrechten
Ebenen im Takt der senkrechten Schwingung des Vibratorkörpers, jedoch wird die senkrechte Vibration nicht im
wesentlichen Maße durch sie auf die Revolveranordnung übertragen.
BAD ORIQtMAL
109809/OS28 " 47 "
Das Gewicht der Teile des Vibrators außerhalb der Teile, die unmittelbar und von diesem getragen auf dem
Pfahl angeordnet sind, d. h. die Teile einschließlich der Motoren, des Rahmenwerks, der Zahnrädersätze usw., mit Ausnahme
der hydraulischen Einspannvorrichtung, der Säule 41 einschließlich der Luftfederkolben und des Vibratorkörpers,
sind alle auf dem Luftfedergehäuse gelagert und werden daher von der unter Druck stehenden Luft in den Luftfederkammern oberhalb
der Luftfederkolben 124 nachgiebig getragen» Die Luftfederkolben
können daher senkrecht schwingen, ohne daß eine wesentliche Vibration auf das Luftfedergehäuse und
Teile des auf diesem aufruhenden Vibrators übertragen werden, die praktisch von dem schwingenden Vibrator und dem Pfahl
isoliert sind. Die Drücke in der Luftfeder werden selbsttätig geregelt, wie vorangehend beschrieben, so daß sie
eine einwandfreie kontinuierliche nachgiebige Lagerung für die auf dem Luftfedergehäuse aufruhenden Teile bildet.
Der Vibrator paßt sich den Dreh- und Neigungsbewegungen des Pfahles an, wie vorangehend beschrieben,
und die Antriebsverbindungen zwischen den Motoren und dem Pfahl umfassen biegsame Antriebselemente, wie z. B. die
verschiedenen bogenförmig keilverzahnten Antriebswellen, die die erwähnten Anpassungen erleichtern.
Unter"bestimmten Umständen und bei besonders
schwierigem Untergrund wird es wünschenswert oder notwendig werden, die Auflast auf dem Pfahl zu erhöhen. Dies kann durch
einen zusätzlichen Ballast auf dem Vibrator oder dadurch geschehen, daß dieser durch die Seile 464 nach unten gezogen
wird, wie vorangehend beschrieben.
Für eine mäßige Antriebskraft braucht nur einer
der beiden Motoren verwendet zu werden. In der Tat ist ein Antrieb durch einen einzigen Motor meist ausreichend und
ist ein Antrieb durch zwei Motoren nur bei schwerster Arbeit erforderlich.
Der Vibrator kann auch dazu verwendet werden, einen Pfahl aus dem Erdreich zu ziehen. In diesem Falle muß die
Auflast auf dem Pfahl eine Gegenwirkung erfahren und eine nach oben gerichtete Kraft ausgeübt werden. Dies kann in einfacher
Weise dadurch geschehen, daß das Hebeseil 68 mit Hilfe der Kraftwinde auf dem Fahrzeug 30 aufgewickelt wird. Dies
hat zur Folge» daß eine aufwärts gerichtete Kraft durch das Seil 68 auf den Hauptträger 46 des Vibrators und die an
diesem Träger aufgehängten Teile des Vibrators ausgeübt wird, so daß, wenn der Vibrator unter diesen Bedingungen betrieben
wird, der Pfahl aus dem Erdreich gehoben wird. Die
109809/0528 -49-
Winde wird während dieses Arbeitsvorgangs so angetrieben*
daß das Seil 68 gespannt bleibt und bei der Anhebung des Pfahls aufgewickelt wird.. Während dieses He be Vorgangs arbeitet
die Luftfeder 112 ebenso wie beim Rammen, jedoch in der umgekehrten Richtung. Dies bedeutet, daß, wenn die
auf das Luftfedergehäuse ausgeübte, nach oben gerichtete Kraft einen bestimmten Wert überschreitet, das Gehäuse mit
Bezug auf die Kolben 124 angehoben wird, so daß die Öffnungen
162 ganz oder teilweise mit den Kammerräumen oberhalb der Kolben in Verbindung treten. Es tritt daher eine bestimmte
Luftmenge von oberhalb der Kolben aus, so daß ein Druckunterschied an den Kolben in Aufwärtsrichtung entsteht. Dies hat
zur Folge, daß auf das Luftfedergehäuse eine nach unten gerichtete Kraft wirksam wird, so daß es das Bestreben hat,
sich mit Bezug auf die Kolben abzusenken» Das beschriebene System ergibt einen geregelten Druckunterschied an den Kolben,
so daß diese nachgiebig in einer zentrierten Stellung im Luftfedergehäuse gehalten werden und Schwingungen der
Kolben mit dem Pfahl und dem Vibrator zulassen, während das
Luftfedergehäuse und die Hauptteile der Ramme, die an diesem
befestigt sind, praktisch von der Vibration isoliert sind.
Nach der vorangehenden Beschreibung ©ines? vollständigen
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vibrations-
109809/0S28 " 5°"
Pfahlramme werden einige der wichtigsten Faktoren bezüglich des Aufbaus und des Betriebs sowie andere Ausführungsformen,
welche diesen Paktoren noch besser Rechnung tragen, beschrieben.
Eine sehr bemerkenswerte Eigenschaft der Vibrations-Pfahlramme
ist das Ansprechen auf die Leistung. Mit anderen Worten, die beschriebene besondere Ausführungsform des Vibrators
ist sehr empfindlich bezüglich der Antriebsleistung im Hinblick auf die Rammleistung. Eine hohe Antriebsleistung
ergibt eine sehr hohe Leistung des Vibrators,und zwar nicht
im proportionalen Verhältnis. Mit anderen Worten, oberhalb eines bestimmten Schwellenwert-Antriebsleistungspegels wird,
je nach dem Zustand des Erdreiches, bei einer Verdopplung der Antriebsleistung beispielsweise eine wesentlich höhere
als eine verdoppelte Antriebsleistung erzielt. Es ist daher wünschenswert, alles daranzusetzen, um eine maximale Antriebsleistung
im Rammpfahl zu erhalten. In diesem Zusammenhang 1st es daher wichtig festzustellen, daß der Leistungswirkungsgrad des im Schallfrequenzbereich arbeitenden Vibrators
sehr hoch sein soll. Mit anderen Worten, es ist nicht erwünscht, daß der im Schallfrequenzbereich arbeitende Vibrator
für sich selbst eine zu große Masse hat. Eine große Masse des Schallfrequeüiviur-ators führt zu einer Verlagerung des
109809/0528 .51 _
Schwingungsbauches der inneren Spannungen nach oben hin nahe dem Vibrator, so daß sich dieser selbst nicht mit einem
wesentlichen Hub und damit mit einer wesentlichen Eingangsleistung bewegt. Es ist daher wünschenswert, daß der Vibratorkörper
ein ziemlich geringes Gewicht hat. Dies bedeutet dann natürlich, daß der Vibrator eine Vorrichtung mit hohem Wirkungsgrad
sein muß, um eirie beträchtliche Leistung zu entwickeln.
Hinsichtlich dieser Leistungscharakteristik ist zu erwähnen, daß der vorangehend beschriebene "Orbital-Vibrator"
besonders wirksam ist, da seine Leistungsabgabe infolge der
Fliehkraftwirkung der massiven, um ihre Laufbahn umlaufenden Unwuchtkörper sehr hoch ist. Von gleicher Wichtigkeit ist
naürlich der Umstand, daß zur Handhabung einer hohen Leistung eine Antriebseinrichtung vorhanden sein muß, welche diese
großen Unwuchtkörper wirksam antreibt.
Um den großen Unwuchtkörper eine beträchtliche Leistung zuzuführen, ist es meist wünschenswert, daß die
Antriebskraft ihre Antriebswirkung auf den Körper so weitgehend wie möglich symmetrisch ausgeglichen ausübt. Mit anderen
Worten, es ist wünschenswert, die Kraft dem Rotor in einer Weise zuzuführen, die keine Unwucht oder Unsymmetrischen
Kräfte verursacht, welche das Bestreben haben, den
Rptor aus seiner Bahn zu bringen, wenn dieser umläuft. Es ist daher wünschenswert, den Rotor so anzutreiben, daß die
Antriebskraft an der Massenmittellinie angreift. Hierdurch wird es möglich, eine größtmögliche Kraft dem Rotor zuzuführen,
so daß er um die Laufbahn herumrollt, ohne daß er aus der optimalen Umlaufbahn gedrückt wird und eine Reibung
außen an den Führungen auftritt, welche den Rotor auf seiner Rollbahn halten sollen.
Hieraus folgt, daß bei einer wünschenswerten Bauform des Vibrators eine Antriebseinrichtung verwendet wird,.
durch welche der große Rotor von einem Punkt aus innerhalb des Rotors selbst angetrieben wird. Bei der vorangehend beschriebenen
Ausführungsform kann, wie ersichtlich, dieser Antrieb
viele verschiedene Formen haben. Es ist jedoch zu erwähnen, daß in allen Fällen der Antrieb sich innerhalb des
Rotors selbst befinden soll.
Zur Anordnung des Antriebs innerhalb des Rotors muß dieser für einen Betrieb unter hohen Spannungsbelastungen
gebaut sein,und es muß der Umstand Berücksichtigung finden, daß notwendigerweise sehr hohe Spannungsbelastungen im Antrieb
auftreten, die sich in der Mitte des Rotors konzentrieren.
109809/0828
BAD ORIGINAL
Außerdem wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß dann, wenn der durch die Vibrationspfahlramme eingetriebene
Pfahl während seiner Abwärtsbewegung im Erdreich auf harte Gegenstände, wie Felsen u. dgl·., auftrifft, möglicherweise
Vibrationsstoßwellen durch den Pfahl nach oben zurückreflektiert werden. Dies ist offenbar durch den Umstand bedingt,
daß die im Pfahl nach unten laufende Vibrationsenergie an der Stelle, an der sie auf solche Gegenstände auftrifft,
eine hohe Energiedichte hat, so daß Stoßwellen sehr hoher Energie erzeugt werden. Die Stoßwellen kommen daher oben
am Vibrator mit beträchtlicher Energie an. Diese Stoßwellen werden durch die sich bewegenden Rotoren in den Antrieb
innerhalb der Rotoren als Drehimpulse übertragen. Beiif
Vibrationsrammen wurde daher festgestellt, daß beträchtliche Stöße auf den inneren Antrieb in den. Rotoren auftreffen können.
,Diese überraschende Feststellung dieser auf den
inneren RotoreHantrieb einwirkenden, von außen herkommenden Belastungen hat zur Entdeckung des Prinzips der neuartigen
Innenantriebskombinationen geführt, wie sie in verschiedenen Formen in den Zeichnungen gezeigt slnd„ Insbesondere
ist su erwähnen., daß eine flexible oder elastische Antriebswelle
zwischen der Motorkraftquelle und -der1 lingsagsseit©
d©3 Viteafeorantriebs verwendet wird. Unter einer flexiblen
Antriebswelle ist hier ein schlankes Glied, wie bei 265 •(Pig. 13) gezeigt, zu verstehen, bei dem eine Torsionselastizität
besteht, um die Stofibelastungen aufzunehmen, die
dem inneren Mechanismus des Rotors als Folge der vorerwähnten, im Pfahl nach oben wandernden Stoßwellen wirksam werden. Die
flexible oder drehelastische Antriebswelle ermöglicht, daß der erwähnte innere Antriebsmechanismus plötzlich seine
Winkelstellung ändert, ohne daß er den vom Pfahl zurückwirkenden Stoßkräften ausgesetzt wird oder versu^it^- die
Motordrehung zu beschleunigen. *
Hielaus ergibt sich, daß ein sehr wichtiges Merkmal der. Erfindung In «tj^neuartigen Verwendung einer
besonderen Antriebswelle zwischen dem Antriebsmotor und ■"
der Eingangsseite des Vibrators besteht.
Mit einer solchen Antriebswelle sind noch weitere unerwartete Vorteile einschließlich des Umstandes verbunden,
daß sie an jedem Ende mit einem Universalgelenk versehen werden kann, so daß der vorerwähnte Innenantrieb des Vibrators
durch den Vibratorkörper selbst erhalten werden kann. Der Innenantrieb des Vibrators ist im vorliegenden Fall derjenige
Teil, der innerhalb des Rotors angeordnet ist, wie vorangehend beschrieben. Das hier zu beachtende wichtige Merkmal besteht
1GS803/ÖS28
BADORiSiNAL
darin, daß der erwähnte Innenantrieb, da er vom Vibratorgehäuse
getragen wird, sehr genau mit Bezug auf den Rotor festgelegt wird, so daß dem Rotor durch die beschriebenen
Mittel große Kräfte zugeführt werden können. Hieraus ergibt sich, daß durch die Verwendung der Universalgelenk-Antriebswelle
ein wesentlicher neuartiger Vorteil erzielt wird, welcher eine Kombination des innen angetriebenen Rotors mit am Gehäuse
angeordnetem Antrieb in einem Vibrator ermöglicht, bei welchem das Gehäuse selbst beträchtliche Beschleunigungskräfte
erfährt. Dieses neuartige Merkmal ist natürlich nur bei einer Vibrationspfahlramme wichtig, bei welcher die Beschleunigungskräfte
sehr hoch sind.
Die vorangehend beschriebene exzentrische Büchse für die Servorolle 282 hat sich in einem Prüfmodell der Vibrationspfahlramme
als zufriedenstellend erwiesen. Diese Bauform ist jedoch etwas empfindlich hinsichtlich der Genauigkeit
der Herstellung, da eine Anzahl von Lagereinheiten zugleich in genauer Ausfluchtung sein muß. Dies bedeutet,
daß die Hauptlager 286, welche die Kurbelwelle lagern, in genauer Ausfluchtung sein müssen, die Bohrungen in den Kurbelarmen 290 für den Bolzen 29I in genauer Ausfluchtung mit den
Hauptlagern sein müssen, der Bolzen 29I selbst und die exzentrische
Büchse 292 mit sehr hoher Genauigkeit hergestellt
109809/0528
sein müssen und schließlich die Servorolle 282 sehr genau hinsichtlich der Ausfluchtung und der Konzentrizität ihrer
Innenbohrung mit Bezug auf ihren Außendurchmesser bearbeitet sein muß. Wenn nicht alle diese Bedingungen mit einem außerordentlich
hohen Genauigkeitsgrad erfüllt sind, werden sehr hohe Belastungen auf das Nadel- oder Zapfenlager 295
wirksam, das innerhalb der Servorolle gezeigt ist. Mit anderen Worten, die Servorolle muß gewichtsmäßig sehr gleichmäßig auf
dem Innendurchmesser der Hauptwalze 28O abgestützt sein, da sonst eine beträchtliche Unwucht und eine außerordentliche
Belastung einiger Teile des Lagers innerhalb der Servorolle die Folge ist.
Zur Überwindung des vorstehenden Problems kann die in Fig. 21 und 22 dargestellte Ausführungsform bei den
erfindungsgemäßen Vibrationspfahlrammen verwendet werden, bei welcher ein Zapfenlager 295a sich innerhalb der Servorolle
282 auf einer Achse 292a mit ziemlich großer Durchbohrung dreht. Das Lager 295a kann ein Nadellager sein,
wie in Fig. I5 und 18 gezeigt. An der Achse 292a liegt ein
Bolzen 28^a von kleinerem Durchmesser an, der zwischen den
Wangen 290 der Kröpfung der Kurbelwelle 284 angeordnet ist..
Wie ersichtlich, kann infolge des Spiels zwischen der Bohrung der Achse 282a und dem Antriebsbolzen 28^a eine optimale
109809/0528
Ausfluchtung dieser Achse mit dem Antriebsbolzen erreicht
werden. Hierdurch wird jegliche Neigung zur Unwucht der Lagerbelastungen der Zapfen- oder Nadellager stark gemildert.
Die ölzufuhr geschieht über Bohrungen, -zu denen die
Bohrungen 4^2 und 440 gehören, wie vorangehend ausführlich
beschrieben. Das öl erreicht die Zapfen- oder Nadellager durch Bohrungen 292b in der Achse und eine Nut 295b im Zapfen©lager.
Diese Lager stellen ein sehr stark belastetes Element im Gesamtsystem dar, da sie sehr hohenDrehzahlen unterworfen
sind und sehr hohe Kräfte auftreten, und zwar unter Bedingungen, bei welchen starke Fliehkräfte das öl aus dem Lagersystem herauszuschleudern
suchen. Mit anderen Worten, es bestehen günstige Schmierbedingungen nur für die äußeren Nadellager oder die
Außenfläche des Zapfenlagers. Dieses System ist daher sehr
empfindlich bezüglich der Ausfluchtung, so daß die selbsttätige Ausfluchtung des losen Äntriebsbolzens innerhalb der
Bohrung in der Antriebsachse einen wesentlichen Vorteil darstellt. Die Teile 270, 2γ4 und 280 sind,wie vorangehend
beschrieben, ausgebildet.
Pig. 23 und 24 zeigen eine Ausführungsform der
Erfindung, bei welcher das vorangehend beschriebene Nadeloder Zapfenlagerproblem völlig ausgeschaltet ist. Bei dieser
Ausfüteungsform ist das Lager öuroh ein einfaches Gleitelsment
BAD
282a ersetzt, das auf einem drehbaren Zapfen 283b gelagert
1st, der durch die Wange 290 der Kurbelwelle 284a und einen Träger 290a, der mit der Kurbelwelle verschraubt ist, drehbar
gelagert ist. Der Zapfen 283b besitzt einen exzentrischen,
raittig zylindrischen Teil 283c, auf dem das Gleitelement 282a
drehbar ist. Durch die Drehung des Zapfens 283b wird eine
radiale Freiheit für das Gleitelement 282a erzielt. Dieses Gleitelement gleitet um die Innenseite der Rolle 280 in der
Weise herum, daß nur ein einfacher Zapfenlagerkontakt dazwischen vorgesehen zu werden braucht. Mit anderen Worten,
das Gleitelement gleitet lediglich auf einem Ölfilm, der
durch eine Austrittsbohrung 442a aus der Kurbelwelle 284a erhalten wird, welche Austrittsbohrung einen Ölfilm auf die
Innenfläche der Bohrung innerhalb der Hauptwalze 280 leitet·
Wie ersichtlich, ist das Gleitelement 282 so geformt, daß es einen schweren hinteren oder nacheilenden Teil 282b aufweist,
so daß es eine kleinere Nasse an der Vorderkante (in Fig. im Uhrzeigersinn gesehen) hat, wodurch eine Annäherung an den
Ölfilm mit einer geneigten Fläche erhalten wird. Durch diesen keilförmigen Ölfilm wird erreicht, daß das Gleitelement an
der Oberseite des Ölfilms ähnlich Schlittenkufen gleitet. Da das Gleitelement auf einem ziemlich beträchtlichen Ölfilm
gleitet, sind die Abmessungen der Gesamtanordnung nicht so sehr kritisch, da sich der Ölfilm geringen Ausfluchtungsfehlern
109809/0528
BAD ORK3INAL
des Gleitelements anpassen kann. Außerdem sind infolge der beträchtlichen Kontaktfläche mit diesem Ölfilm die Belastungen
des Gleitelements je Flächeneinheit im Vergleich zu dem vorerwähnten
Nadel- oder Zapfenlager sehr niedrig.
Wie ersichtlich, gleitet bei allen Ausführungsforraen
der Erfindung das Servoelement, unabhängig davon,, ob
es eine Rolle oder ein Gleitelement ist, normalerweise dem Kontaktpunkt etwas^voraus, an welchem die Hauptwalze,
d. h. der Rotor, die Hauptrollbahn berührt. Dies ist durch den Umstand bedingt, daß die Servoeinheit dem System Leistung
zuführt. Wenn nun Stoßirapulse auf den Rotor 280 als Folge der übertragung von Stoßimpulsen im Pfahl nach oben übertragen
werden, so verursacht dies plötzliche Drehmomentstöße an der Antriebswelle 265. Der wichtige Punkt besteht hier darin,
daß die Kurbelwelle 284 oder 284a plötzlich ihre Winkelstellung verändern kann, um die Belastung der Servovorrichtung, unabhängig
davon, ob es sich um ein Gleitelement oder um eine Rolle handelt, zu erniedrigen. Der Grund dafür, daß die Kurbelwelle
ihre Winkelstellung plötzlich verändern kann, besteht darin, da3 eine elastische Nachgiebigkeit/einen geringen Durchmesser
aufweisenden Welle 265 besteht.
1.09 809/0528
- 6ο -
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt,
sondern kann zahlreiche Abänderungen erfahren.
109809/0528
Claims (5)
1. Vibrations-Pfahlramme mit einem Vibrator zur Erzeugung
einer Wechselkraft in Eintreibrichtung des Pfahls, wobei der Vibrator eine Antriebswelle, einen Schwingkörper,
eine Kupplung zum Verbinden des Schwingkörpers mit dem Pfahl, einen Motor und ein Getriebe zum Antrieb der Antriebswelle
aufweist und wobei ein die Schwingungen dämpfender Träger vorgesehen ist, der mit dem Schwingkörper verbunden ist und
den Motor sowie das Getriebe trägt, derart, daß der Motor und das Getriebe von der Wechselkraft isoliert sind, dadurch
gekennzeichnet, daß das Getriebe eine Kupplungswelle aufweist, die im wesentlichen senkrecht zur Eintreibrichtung
des Pfahls (P) verläuft, mit der Antriebswelle axial ausgefluchtet ist und Universalgelenkkupplungen an ihren entgegengesetzten
Enden aufweist, daß der Vibrator (42) einen großen, massiven Umlaufkörper (280) aufweist, der im Schwingkörper
(IJT) um eine Rollbahn umläuft, und daß die Antriebswelle so
•angeordnet ist, daß sie die Antriebskraft innerhalb einer Bohrung (281) des Rotors (28o) abgibt.
109803/0528
BAD ORfGlNAl
BAD ORfGlNAl
2. Ramme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebswelle eine kleinere Rolle antreibt, die innerhalb der Bohrung des Rotors (280) abrollt.
3· Ramme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die kleinere Rolle mit der Antriebswelle derart verbunden
ist, daß eine radiale Stellungsfreiheit der Rolle gewährleistet ist.
4. Ranne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle den Rotor (28o) über ein Gleitelement
antreibt,, das innerhalb der Bohrung des Rotors gleitet.
5. Ranne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gleitelement mit der Antriebswelle derart verbunden ist, daß eine radiale Stellungsfreiheit des Gleitelements gewährleistet ist.
1Ü9809/0528
BAD ORIGiNAl.
Leersfttte
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Family Applications (1)
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |