DE1816120A1 - Vibrationsbaer - Google Patents

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE • MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O

Dr. Birfl Dipl.-Ing. Stopf, t Mflndwn 2. Hilbltttrofi« M . Unser Ztichin

Vl/Gd 18 012

Datum

20.Dez.t96B

Anwalt3akten-Nr. 18 012

ZAKMDY BEUONTU UASZYlI BUDOWLANYCH Hr.3 Gdansk/ Polen.

Vibrationsbär.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vibrationsbären, der insbesondere dazu bestimmt ist, Mantelrohre, die als Form zur Herstellung von im Boden geformten Eisenbetonpfählen dienen, in den Boden einzutreiben oder aus dem Boden herauszuziehen.

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Zum Formen von Pfählen im Boden sind Vibrationsbären von einer grosseren Leistungsfähigkeit erforderlich als z.B. wenn Pfähle oder Rohre in den Boden einzutreiben oder aus dem Boden herauszuziehen sind.

Vibrationsbären von gesteigerter Leistungsfähigkeit be~ ^ gitzen Vibratoren mit vergrößerten nicht ausgewuchteten Massen, nachfolgend Exzenter genannt, die auf zwei von einem oder mehreren Motoren getriebenen Wellen sitzen,wobei diese Exzenter sich an den Enden dieser Wellen befinden und innerhalb einer Phase umgesetzt werden können.

Um die möglichst besten Bedingungen für das füllen des Mantelrohres mit der Betonmasse und für das Einführen der Stahlbetonbewehrung in dieses Rohr zu gewährleisten, . sind die Vibrationsbären derart gebaut, dass deren Vibrator auf einem Zylinder sitzt, in den das Mantelrohr eingeführt wird, oder der Vibrator befindet sich unmittelbar auf dem mit zwei Begrenzern versehenen Mantelrohr, auf welche Begrenzer der Vibrationsbär hämmert, wobei die Wellen mit den Exzentern am Bären angeordnet und ausserhalb des Durchmessers des Zylinders oder Rohres angebracht sind.

Die vorstehend erwähnten bekannten Vlbrationsbären sind

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mit einigen Mängeln und Unzulänglichkeiten behaftet, welche die Arbeit erschweren und die Zeit der Pfahlformung verlängern.

Ein gemeinsamer Mangel der bisher bekannten Vibrationsbären besteht darin, dass sie ein verhältnismässig grosses Aufbaumass haben, da das Anbringen der Exzenter auf Wellen, die sich an beiden Seiten des Mantelrohres befinden, erheblich den Vibratormechanismus ausdehnt. Die Antriebsmotoren bei diesen Vibrationsbären sind gegen Schwingungen des Vibrators mittels sprungfederartiger Kuppelglieder oder Gummieinlagen geschützt, was in Verbindung mit der Anordnung von Riementrieben zur Folge hat, das derartige Vibrationsbären eine komplieierte Struktur besitzen. Versuche, Zahnradgetriebe anzuwenden, um die Antriebsmotoren mit den Vibratoren formschlüssig zu verbinden, haben die damit verbundenen Hoffnungen enttäuscht, ' da die den Schwingungen ausgesetzten Motoren häufig ausfielen. Bekannte Vibrationsbären, deren Vibratoren Exzenter haben, die an den Wellenden zweier Antriebsmotoren sitzen, sind strukturmässig ebenfalls schwerfällig und ausserdem unterliegen sie häufigen Beschädigungen, denn sie besitzen noch zwei zusätzliche mit den Zahnrädern der Antriebsmotoren verbundene Zahnradanordnungen, die die Motorrotationen synchronisieren.

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Antriebsmotoren bei derartigen Vibrationsbären sind fest mit dem Vibratorkörper verbunden und sind nicht vor Bärschwingungen geschützt, was wiederum einen negativen Einfluss auf die Lebensdauer der Motorlager ausübt.

Ein gemeinsamer Nachteil der Bekannten, auf einem Zylinder oder Mantelrohr sitzenden Vibrationsbären besteht darin, dass sie als Gleitstücke ausgebildet sind, was eine exakte Genauigkeit bei der Herstellung der Friktionselemente, eine reiche Schmierung und peinlichen Schutz vor Verunreinigungen voraussetzt. Besonders schwierig beim Bau von Vibrationsbären ist das Erzielen eines wirksamen Schutzes der Antriebsmotoren vor Erschütterungen, die voit Vibrationserreger stammen und durch dessen Schläge auf den Amboss noch gesteigert werden. Das die Motorrotationen auf die Exzentersätze übertragende Zahnradgetriebe ist gegen derartige Erschütterungen ganz besonders empfindlich, weshalb auch die technischen, aus der Anwendung eines Zahnradgetriebes resultierenden Effekte,wie eine Minderung der Ausmasse und des Gewichts des Vibrationsbären, durch häufige Beschädigungen dieser Zahnräder ausgeglichen werden.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Abschaffung der vorstehend erwähnten Unzulänglichkeiten. In Verfolgung dieses Zieles wurde ein Exzentersatz und ein derartiges aus

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antreibenden und die Exzenterrotationen synchrinisierenden Zahnrädern bestehendes Getriebe sowie eine Anordnung dieser Exzenter im Vibrationsbär und schliesslich ein Schutz der Antriebsmotoren gegen Erschütterungen ausgearbeitet« dass es möglich wurde, die Ausmasse des Vibrationsbären zu verkleinern sowie einen wirksamen Schutz der Antriebsmotoren und eine Verlängerung der Lebensdauer der Antriebszahnrader zu erreichen.

Das Wesen der Konstruktion des Vibrationsbären nach der Erfindung besteht darin, dass der Vibrator des Vlbrationsbären aus zwei Exzentersatzen besteht, welche auf im Schläger befestigten Zapfen sitzen und miteinander mit Hilfe von an den Exzentern angebrachten Zahnrädern verbunden sind, wobei diese Exzenter gleichzeitig von zwei Antriebsmotoren über an beiden Enden der Wellen dieser Antriebsmotoren angebrachte Antriebssahnräder angetrieben werden. Die Antriebsmottren dagegen sind an dem Schläger mit Hilfe von Wippen und StOBSdämpfungskuppelgliedern derart angebracht, dass sie längs eines Radius, dessen Länge dem Achsabstand der miteinander kämmenden Motorabtriebs- und Exzenterantriebszahnräder entspricht, Bewegungen ausführen können*

Weiterhin ist beim Vibrationsbären nach der Erfindung

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wesentlich, dass der Vibratorschläger mit Hilfe von Führungsrollen auf einem Zylinder oder Mantelrohr angebracht ist und eine Vorrichtung hat, welche diesen Schläger in einer bestimmten und unveränderlichen Lage in einer Normalebene zur Längsachse des Mantelrohres oder irgendeines anderen Elements, welches eingetrieben oder herausgezogen wird, hält.

Die Anordnung der Exzenter auf Zapfen im Schläger und die Antriebsverbindung beider Exzentersätze durch Zahnräder mittels zweiter Antriebemotoren hat zu einer bedeutenden Verkleinerung der Bauaasse des Vibrationsbären geführt. Eine derartige Konstruktion macht es möglich, die Exzenter eines Satzes dicht aneinander anzuordnen unabhängig von der Grosse des Zylinder- oder Mantelrohrdurohmessers und gewährleistet eine vollkommene Synchronisierung der Antriebsmotorrotationen, was bei Mehrwellen-Vibratoren sehr wesentlich ist·

Ausserdem ist der Zapfen stets in einer Richtung belastet, was bei der Welle, in Verhältnis zu welcher die ΰelastung während eines Arbeitszyklus rotiert, nicht der Fall ist. Mit Rücksicht darauf werden bei der Berechnung des Zapfendurchmessers Schwellbelastungen und bei der Ermittlung des Wellendurchmessers ftechselbelastungen berücksichtigt,

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wodurch der Zapfendurchmesser bei Belastung mit derselben vom Exzenter ausgehenden Erregerkraft und dem Impuls im Anschlagmoment kleiner ausfällt als der ^Innendurchmesser unter analoger Belastung, was wiederum eine Verkleinerung des Lagerbaumasses, der Exzenternabe usw. nach sich zieht.

Die Tatsache, dass die Antriebsmotoren mit Hilfe von Wippen und Stossdämpf ungskuppelgliedern am Vibrato anschläger angebracht sind, bewirkt dass diese Motoren von den vertikalen Bewegungen des Schlägers isoliert sind und dass die die beiden Exzentersätze verbindenden Zahnräder von den Zahnrädern des Antriebsmotors immer gleichmässig und zu gleicher Zeit elastisch gedreht werden. Dank einer derartigen Anordnung und bei entsprechend angepassten elastischen Kuppelgliedern werden die Antriebsmotoren in einer unveränderlichen Lage im Verhältnis zu dem sich auf- und abwärts bewegenden Schläger gehalten, wobei die Elastizität ( und der gleichmässige Eingriff der Zahnräder durch die lippen gesichert ist, deren am Schläger befestigte Enden sich auf- und abwärts bewegen und deren am Motor angeordnete Enden diesen Motor in einer unveränderlichen Lage halten.

Das Anbringen des Vibratormechanismus samt den Antriebsmotoren am Schläger, welcher mittels i'Uhrungsrollen auf

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einem Zylinder oder auf ein Mantelrohr aufgesetzt ist, gibt noch einen weiteren Effekt in technischer Hinsicht. Der Schläger wird nämlich regelrecht auf dem Zylinder oder Mantelrohr geführt, ohne dass er genau angepasst werden muss. Ausserdem ermöglicht ein entsprechend gewähltes Spiel zwischen den Rollen und dem Zylinder bzw. dem Mantelrohr bei der Arbeit in vertikaler Lage eine freie Bewegung des Vibrators ohne Rollenführung, was den Bewegungswiderstand und die Abnutzung der Elemente mindert, denn die Rollenführung wird nur dann nötig, wenn der Vibrationsbär in einer nicht vertikalen Lage arbeitet.

Der den Gegenstand der Erfindung bildende Vibrationsbär wird nachstehend anhand des auf der Zeichnung schematisch dargestellten AusfUArungsbeispiels erläutert.

Fig· 1 zeigt den Vibrationsbär in Vorderansicht, wie er

auf einen Mantelrohr sitzt.

Fig· 2 zeigt perspektivisch das Antriebs- und Exzentersystem des Vlbrationsbären nach der Erfindung.

Fig, 3 zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung, welche den Vibratorschläger in einer unveränderlichen Lage und in einer Normalebene zur Längsache eines Mantelrohres hält.

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yig. 4 zeigt im Schnitt A - A aus It¹Ig, t, wie der Vibratorsohläger auf eine» Rohrmantel «der Zylinder sitst·

yig« 5 veranschaulicht dieselbe Anordnung des Schlägers in einer Ausbildung, um den Schläger des Vibrationsbären in unveränderlicher Lage und Normalebene iur Längsachse eines Hentelrohres zu halten.

Wie aus Fig· 1 und 2 ersichtlich, besteht der Vibrations· bär aus eines Vibrator 1, welcher auf dem Mantelrohr 2 sitzt, aus den unteren und oberen .Begrenzer 3 und 3a, die auf dem vorstehend erwähnten Rohr angebracht sind und aus einer Vorrichtung 4 die dazu dient, die Rlohtung der Schläge des Vibrators auf die Begrenser au ändern. Auf dieser Vorrichtung ist der Vibrator mittels WeüBien aage« ordnet· Diese Vorrichtung ist nur schematisch dargestellt, da sie bereits bekannt ist und nicht den Gegenstand der Erfindung bildet.

Der Vibrator 1 besteht aus einem Schläger 6 und Exzentereätzen T und 7a, die drehbar auf Zapfen 8 sitzen, welche am Schläger angeordnet und miteinander mittels Zahnräder 9 und 9a verbunden sind.

Die Exzenter 7 und 7a können ebenfalls an den Zahnrädern 9 und 9a befestigt sein, oder aber die Exzenter und die

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Zahnräder können tin untrennbares Oanieg bilden. Z.B. könne» es Zahnräder »it Angüssen sein. Di· lxsentersätse werden durch Antyiebsmeteren 10 mittels Antriebssahnrädern 11, die en beiden finden der Antrieb ame te rwell en angeordnet sind, angetrieben· Wenn die Motoren in entgegengesetsten Richtungen rotieren, bringen eie die Exzenter· sätse in einen Oegenlauf, wobei deren Rotationen dank der Verbindung mit Hilfe von Zahnrädern synchronisiert sind, wodurch unveränderliche und phaaengetreue Rotationen der Extenter gesichert sind.

X» Fig· 2 iit ;Hi Ίλ$9 de* KxBt&ttr im· inendes· veranschaulicht* web«l di«·· Jjag· so gtvriUüt ist, dass der Vibrator in Bewegungen gesetst wird, die längs der Mantelrohrachse β»sillieren. Diese Lage kann nach Belleben geändert werden, indem die Exzenter winkelförmig umgestellt werden, wodurch das periodisch-variable Drehmoment sum Vorschein kommt. Bine Änderung der Lage der Exsenter kann durch Änderung der Befestigung dieser Exsenter an den Zahnrädern oder durch entsprechende Änderung der Eingriffslage der Zahn· rüder, *·£« wenn die Exsenter und Zahnräder ein untrennbares Oanses bilden, erreicht werden.

Antrieben»teren 10 sind mit Hilfe von Wippen 12 und ätoesdämpfungskuppelgliOdern 13, die z.£. als Federn, Gummi-

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einlagen oder pneumatische Stossdämpfer ausgebildet sind am Schläger 6 angebracht, wodurch die Bewegungen des Meters und des vibrierenden Schlägers von einander unabhängig sind. Die Länge der Wippen ist so gewählt, dass eine korrekte (permanente) interaxiale Entfernung der miteinander kämmenden Zahnräder 11, 9 und 9a, die auf ihren sich im Verhältnis zueinander verlagernden Achsen angeordnet sind, gesichert ist·

Vorzugsweise sind die Wippen als Parallelegrammgetriebe ausgebildet, wobei der Motor in der Mitte des einen Lenkers und das von diesem getriebene Zahnrad in der Mitte des gegenüberliegenden Lenkers sitzt, wobei die beiden freien Lenker so lang sind, wie der Abstand von Motorachse zur Zahnradachse,

( Dank einer derartigen Anordnung sind die Antriebsmotoren gegen die Bewegungen des Schlägers in vertikaler Ebene geschützt. Ausserdem aber halten die Zahnräder 11 immer den gleichen Achsabstand aufrecht, der ein korrektes Kämmen der Zahnräder 9 und 9a unabhängig von deren Lage·sichert, wobei diese Lage infolge der vorstehend erwähnten Schlägerteewegungen eine periodisch, variable ist.

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Wie aus Fig« 3 ersichtlich, ist der Schläger 6 des Vibrators mit einer Vorrichtung versehen, die ihn in einer unveränderlichen !tage in der Normalebene zur Längsachse des Mantelrohres 2 hält, wobei diese Vorrichtung aus einer Helle 14» welche auf dem Schläger 6 angebracht ist, und aus einer Führung 15, die auf Begrentern 3 und 3a oder auf Mantelrohr 2 angeordnet sind, besteht.

Die vorstehend erwähnte Vorrichtung kann auch auf eine andere Welse konstruiert sein, nämlich kann sie z.B. aus einigen Rollen und Führungen bestehen, die auf eine der vorstehend beschriebenen entgegengesetzte Weise angebracht sind, d.h. die Führungen können auf dem Schläger 6 und die ο Roll® 14 oder einige Rollen auf einem Mantelrohr oder auf Begrenzern 3 und 3a angeordnet sein.

t Der freie Gleitvorgang bei Vibrator 1 auf dem Mantelrohr wird dadurch gewährleistet, dass der Schläger 6 des Vibrators auf dem erwähnten Rohr mit Hilfe von Führungerollen 16 angeordnet ist, wie das aus den Figuren 4 und ersichtlich ist.

Der Schläger des Vibrationsbären kann in unveränderlicher Lage in einer zur Längsachse eines Mantelrohres normalen Ebene mittels Führungsrollen 16, deren Kränzen ein ent-

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sprechendes Profil verliefen wird, wie z.B. das Profil von Hollen mit Flanschen 16a, die die am Zylinder oder Mantelrohr 2 angebrachten Hippen 17 umfassen, oder mittels Rollen von kugelförmigem Profil, die in entsprechend geformten Leisten geführt werden, gehalten werden. Derart gestaltete Rollen gewährleisten eine freie Bewegung des Vibrators, vereiteln dessen Verdrehungen und halten den Vibrator in einer unveränderlichen Lage.

Der Vibrationsbär gemäss Erfindung arbeitet folgendermassen: Nachdem die -Antriebsmotoren in Gang gebracht worden sind, fängt der Vibrator 1 an, oszillierende Bewegungen längs der vertikalen Achse des Mantelrohres auszuführen. Wird nun das mit dem kegeligen Aufsatz 18 versehene Mantelrohr auf den Grund gestellt und werden die an der Widerstandsplatte 20 befestigten Seile 19 ein wenig gelockert, so nähert sich Vibrator 1 dem unteren Begrenzer 3 und beginnt mit seinem Schläger 6 auf diesen Begrenzer zu hämmern und auf diese Weise das Mantelrohr in den Grund zu treiben. Ist das Rohr in den Grund getrieben, so wird nach einer leichten Spannung der Seile, der Vibrator nach oben gehoben, verliert so seinen Kontakt mit dem Begrenzer 3 und wird auf diese Weise zu einem normalen Vibrator, dessen Oszillationen zur Verdichtung der ins Mantelrohr eingeführten Betonmasse verwendet werden können. Sine stärkere

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Spannung· der Seile 19 bewirkt, dass sich Vibrator 1 dem oberen Begrenzer 3a nähert, was die Wirkung hat, dass der Vibrator mit seinem Schläger 6 auf diesen Begrenzer zu hämmern beginnt und dass infolge dessen das Mantelrohr aus dem Grunde gezogen und zu gleicher Zeit der entsprechende Pfahl geformt wird.

Der Vibrationsbär gemäss der Erfindung kann auch nach einer anderen Konstruktion angefertigt werden. Diese Konstruktion beruht darauf, dass der Vibrator auf einen mit einem unteren und oberen Begrenzer versehenen Zylinder gesetzt wird, in welchen Zylinder ein Mantelrohr eingeführt wird, wobei der Vibrationsbär auf diesem Rohr mittels einer Schelle befestigt wird. Ein so hergestellter Vibrationsbär kann zu anderen Arbeiten, wie z.B. zum Eintreiben verschiedener Elemente in den Grund und zum Herausziehen dieser Elemente aus dem Grunde (aus dem Boden) verwendet werden·

Patentansprüche :

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Claims (5)

1. Patentansprüche:

   t. Vibrationsbär, insbesondere zur Pfahlformung im Boden, dessen Vibrator auf einem Zylinder oder dem Mantelrohr des EU formenden Pfahles angebracht ist, welcher Vibrationsbär so eingerichtet ist, dass die Vibratorenenter im Verhältnis zueinander naoh Belleben umgestellt werden können, und mit einer Vorrichtung versehen ist, die es ermöglicht die Anschläge dee Vibrators wahlweise auf den unteren und oberen Begrenser zu richten, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrator des Vibrationsbären aus swei Essenteraätsen (?, 7a) besteht, die drehbar auf den am Solalmger (6) des Vibrators befestigten Zapfen (8) siteen, miteinander durch äie trennbar an den Exzentern {?$ 7a) befestigten Zahnräder (9, 9a) verbunden sind und gleichzeitig von zwei Antriebsmotoren (10) mit Hilfe von Antriebssahnrädern (11), die an beiden Enden der Wellen (

   dieser Motoren angebracht sind, in Betrieb geeetst werden _Q welche Motoren an Schläger (6) mit Hilfe von Wippen (12) und Stosadämpfungskuppelgliedern (13) derart angeordnet sind, dass sie sich längs des Radius, dessen Länge dem Achsabstand Ewlsohen den miteinander kämmenden Zahnrädern (11), die auf den Motorwellen siteen und den Zahnrädern (9t 9a), die mit den Exzentern verbunden sind, entspricht bewegen.

   INSPECTED ~

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2. 2. Vibrationsbär nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schläger (6) des Vibrators auf einem Zylinder oder Mantelrohr des zu formenden Pfahles mit Hilfe von Führungsrollen (16) angebracht 1st und eine Vorrichtung besitzt, welche Ihn In unveränderlicher Lage In einer Normalebene zur Längsachse des Mantelrohres oder eines anderen In den Boden einzutreibenden oder aus dem Boden herauszuziehenden Elements hält.
3. 3. Vibrationsbär nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnräder (9, 9a), welche die Exzenter(7, 7a) miteinander verbinden, drehbar auf Zapfen (8) sitzen und die Exzenter an diesen Zahnrädern befestigt sind, oder dass die Zahnräder und Exzenter ein untrennbares Ganzes bilden.
4. 4. Vibrationsbär nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, welche den Schläger (6) des Vibrators in unveränderlicher Lage in einer Normalebene zur Längsachse des Mantelrohres hält, aus einer oder einigen auf dem Schläger angeordneten Rollen (14) und aus auf dem Mantelrohr oder auf Begrenzern (3, 3a) angebrachten Führungen (15) dieser Rollen oder umgekehrt aus Führungen, die auf dem Schläger und Rollen, die auf dem Mantelrohr oder auf den Begrenzern angeordnet sind, besteht.

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5. 5. Vibrationsbär nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kränze der Führungsrollen (16) derart gef οrat sind, dass sie eine freie Bewegung des Vibrators In der Längsachse des Mantelrohres oder eines anderen einzutreibenden Elements gewährleisten und dass sie Verdrehungen dieses Vibrators verhindern.

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