DE1817296A1

DE1817296A1 - Vibrationshammer mit hydraulischer Steuerung

Info

Publication number: DE1817296A1
Application number: DE19681817296
Authority: DE
Inventors: Emile Berrie
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-01-03
Filing date: 1968-12-28
Publication date: 1971-03-18
Also published as: US3529681A; BE726431A; NL6900082A; IL31357A0; LU57738A1; FR1560409A; ES362032A1; IL31357A

Description

Bezeichnung: Vibrationshammer mit hydraulischer Steuerung Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, das als"Vibrationshammer" bezeichnet wird und das zur Ausführung vor2 Bohrungen zum Einpflanzen von Pfählen und Spundbohlen oder für andere Arbeiten Verwendung findet, die die Benutzung eines Werkzeuges mit Schlagt oder Vibrationsbewegungen erfordern0 Zur Erhöhung der Arbeitsleistung des Gerätes eind die Schlag- oder Vibrationsbewegungen meistens mit einer Drehbewegung kombiniert.
Das Gerbt besteht im wesentlichen aus einem Masseelement, auch Hammerbär- genannt, das zur Erzeugung einer unter der Wirkung einer rlUssi£ikeit erfolgenden Hin- und Herbewegung im Innern eines Hohlkörpers dient, aus einer Einrichtung zum EinfUhren der Flüssigkeit zur Erzeugung der Hin- und Herbewegung des Masseelements, aus einer Einrichtung zur Befestigung den Werkzeugen, aus elastischen Mitteln, die willkürlich zwischen dem Werkzeug und dem Nasse element zur Wirkung gebracht werden können. Das Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdruck im Innern von zwei axialen zylindrischen Kammern zweier an den Stirnseiten des Masseelements angebrachten Zylindern ausgeübt wird, in deren Inneres an den beiden Böden des Hohlkörpers befestigte, in gerader Linie einander gegenüberliegende Kolben hineinragen.
Der Hohlkörper und das Masseelement spielen jeweils die Rolle einer trägen bzw. einer schlagenden Masse, deren Wirkung ein die Arbeitswerkzeuge aufnehmendes endseitiges Element ausgesetzt ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Gerät außerdem aus einer Einrichtung, die dazu dient, das Werkzeug in Drehung zu versetzen, was besonders dann wünschenswert ist, wenn mit dem Gerät Bohrungen ausgeführt werden sollen.
Vorzugsweise ist das Gerät durch einen Hydraulikmotor angetrieben, der eine Doppelkolbenpumpe betreibt, die abwechslungsweise unter Druck stehendes Öl in die eine oder die andere der beiden axialen Kammern drückt, die an den beiden einander gegenüberliegenden Enden des Masseelementes ausgespart sind und in die einander gegenüberliegende Kolben eintauschen, die je an einem der beiden Böden des äußeren @chlkörpers befestigt sind.
Das Gerät zeichnet sich zusätzlich durch folgende Besonderseiten ats: Das endseitige, das Werkzeug aufnehmende Element ist mit dem äußeren Hohlkörper durch elastische Mittel verbandet die mit einem Regelsystem zur Veränderung des Elastizitätsgrades versehen sind so daß das Gerät je nach Erfordernisentweder mit Schlag oder Vibration mit regulierbarer Intensität arbeiten kann.
Das für den Umlauf des Öls bestimmte Leitungssystem des Geräts ist derart gestaltet, daß zur Vermeidung einer anormalen Erwärmung des Öla die dauernde Erneuerung desselben im Innern der Zylinder der Kolbenpumpe der auf das Masseelement wirkenden hydraulischen Vorrichtung gewährleistet ist.
Das das Werkzeug aufnehmende endseitige Element ist mit einem Planetengetriebe zur Vervielfachung der Übersetzung versehen, dessen axiales Ausgangsritzel einen Spamidorn mit automatischem Verschluß aufweist, der das zentrale Bohrwerkzeug aufnehmen kann und geeignet ist, im Innern eines rohrförmigen Gerätes, das direkt mit dem endseitigen Element verbunden ist, zu arbeiten.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 den Vibrationshammer im axialen Längaschnitt und Fig. 2 in schematischer Darstellung den kreislauf zur Erneuerung des Öls.
Aus Fig. 1 sind die beiden wesentlichen Teile des Gerätes ersichtlich, nämlich der äußere Körper 1 und das Masseelement 3, das sich in einer zylindrischen Höhlung des Körpers I befindet und sich dort frei hin- und herbewegen kann. Das Masseelement ist vorteilhafterweise mit Führungsringen 4 ausgestattet.
Am oberen Teil der äußeren Nasse 1 ist eine Ölpumpe 5 angeordnet, die in diesem Falle ein hydraulischer Motor 6 betätigt, an dem der Ölzuführungskanal 7 und der Austrittskanal 8 angebracht sind. Zwischen dem Motor und der Pumpe ist ein Dämpfer von geeigneter Art angebracht (nicht dargestellt). Auf der Welle des Notors 6 sitzt eiUe Kurbel, derenm Zapfen 9 die abwechselnde, übertragende Bewegung eines Doppelkolbens 10 steuert, die von zwei koaxialen Zylindern 11, 11' aufgenommen wird.
An der unteren und oberen Stirnseite des Hohlkörpers 1 sind zwei ortsfeste Kolben 12 und 13 befestigt, die mit Dichtungsringen versehen und üblicherweise gemäß der geometrischen Achse der Masse 1 in einer Linie angeordnet sind und sich Jeweils in zwei im Nässeelement 3 entsprechend ausgesparte zylindrische Kammern 14 und erstrecken. Von diesen beiden tzxsern 14, 15 gehen zwei Kanäle 16 und 17 ab, die parallel zur vorerwähnten geometrischen Achse an der oberen Stirzifläche des Maseeelemete 3 münden. In diese Kanäle 16, 17 tauchen mit Hilfe von Dichtungsmanschetten 18 die unteren Enden zweier Rohrstutzen 19 und 20 ein, die mit den beiden koaxialen Zylindern 11, 11' der Ölpumpe 5 kopfseitig verschraubt sind.
Am unteren Boden des Hohlkörpers l ist ein zylindrisches Formstück 21 angebracht, das die in der Mitte der Kuppllingsglocke 22 eingebrachte Öse mit Spiel durchgreift.
Am Ende dieses zylindrischen Formstückes 21 ist ein Schwengel 23 fest angebracht, der als Sitz fUr eine Reihe von Tellerfedern 24 dient, die zwischen ihm und einem Widerlagerring, der am Formstück 21 angebracht ist, liegen.
Der Schwengel 25 ist über seine beiden sich einander gegenüberliegenden Enden mit den Stangen 26 der Kolben der beiden doppelt wirkenden Hydraulikeinrichtungen verbunden, deren Zylinder 27 mit der Glocke 22 verbunden sind. Diese Zylinder 27 Bind durch ein Kanalnetz 28, das schematisch dargestellt ist, an einen Verteiler 29 angeschlossen, der die Hauptleitung 80 aneapft und so die Speisung mit unter Druck stehendem öl gewährleistet.
Die so aufgebaute hydraulische Vorrichtung gestattet, durch einfache Betätigung am Verteiler 29 die gleichzeitigen HUbe der beiden genannten Kolben in beide Richtungen zu steuern und zwangsläufig den Grad der Vorspannung der Tellerfedern 24 zu verändern.
Es ist verständlich, daß die Funktion eines derartigen Verb indungs systems zwischen der Glocke 22 und der äußeren Masse 1 es ermöglicht, das vom Vibrationshammer abhängige Werkzeug mit kontrollierbarer Inmtensität entweder zum Schlagen oder Vibrieren zu bringen.
Solange die Glocke 22 nicht in Berührung mit dem Haltering 25 kommt, arbeitet das Werkzeug durch Schlag und das Vibrationssystem tritt in Tätigkeit, wenn die Glocke auf dem genannten Ring aufsitzt.
Wie bereits ausgeführt, kann die Arbeitsleistung des Werk zeuges vorteilhaft durch eine Kombination der Axialbewe gungen, denen es ausgesetzt ist, mit einer Drehbewegung gesteigert werden, die man der Glocke 22 leicht vermitteln kann. Zu diesem Zweck ist auf derselben ein äußerer Zahnkranz 31 angebracht, in welchen ein nicht dargestelltes Antriebsritzel eingreift, das durch irgendwelche geeignete Mittel in Rotation versetzt wird.
Die Glocke 22 ist außerdem mit einem Getriebe zur Vervielfältigung des Übersetzungsverhältnisses ausgerüstet, von welchem nur die vier wesentlichen Teile gezeichnet sind: Ein innerer Zahnkranz 32, der mit der Glocke 22 verbunden ist, und in welchen ei planetarischer Ritzelsatz 33 eingreift, der ein axiales Aufnahmeritzel 34 treibt, das einen automatisch schließenden Spanndorn trägt, der bei 35 befestigt ist und sich zur Aufnahme von üblichen Bohrstangen eignet.
So ermöglicht en das Gerät, eine Bohrarbeit im Innern eines rohrartigen Gerätes (engin), das direkt mit der Glocke 22 verbunden ist, mit einem Werkzeug auszuführen, das, eingespannt im Spanndort 35, in eine der Drehrichtung der Glocke entgegengesetzte Drehung versetzt wird, sobald das Werkzeug einen gewissen Widerstand von seiten des Bodens findet.' Die Kanäle, die die Ölerneuerung im Kreislauf der Pumpe 5 ermöglichen, sind in Fig. 1 nicht dargestellt, um die Übersichtlichkeit nicht zu beeinträchtigen. Sie sind Gegenstand der schematischen Darstellung gemäß Fig. 2, wo die Teile, die diese Kanäle bilden, mit kräftigen Strichen dargestellt sind, wohingegen die Organe, an welche die besagten Teile angeschlossen sind, in feineren Linien eingezeichnet sind.
In Fig. 2 sind der Hydraulikmotor 6 und seine Ausgangsleitung 8 dargestellt, die zum Ölbehälter führt, der nicht gezeichnet ist. An zwei Stellen dieser Leitung finden sich Abzweigungen 36, 37 von denen eine in den Zylinder 11 und die andere in den Zylinder II' der Pumpe 5 münden. Nach den Abzweigungen ist ein Bremsventil 38 mit regelbarem Durchlaß in die Leitung eingefügt. Mit Bezug auf die beiden Zweige 36 und 37 gehen von den beiden Zylindern 11, 11' zwei Rohrleitungen 39, 40 ab, die in einem dritten Rohr 41 zusammenlaufen, das wiederum an die Rohrleitung 42 angeschlossen ist und zur Hauptausgangsleitung 8 führt.
In der Arbeitsphase, in der der Kolben 10 eine Position einnimmt, die gleichzeitig die Mündungsöffnungen des Zweiges 36 sowie der Ausgangsgleitung 39 am Zylinder 11 fergibt, fließt Öl unter dem Druck des Motors 6 durch die Leitung 8 und drückt gegen das Bremsventil 38, das nur eine gewisse leicht durch einfache Regelung des Ventils 28 dosierbare Menge dieses Öls durchläßt. Durch den Wiederstand, den das Ventil dem Ölfluß entgegensetzt, muß die restliche Menge des Öls automatisch direkt den Weg des freien Rohrsweiges 36 nehmen, um in den Zylinder 11 zu gelangen, in dem ein Flüssigkeitswirbel entsteht, der geeignet ist, die vollständige Erneuerung des Flüssigkeitsvolumens herbeizuführen.
Die Pltissigkeit fließt weiter durch den Kanal 39, 41, um schließlich Uber den Anschluß 42 und die Hauptleitung 8 zum Ölbehälter zu gelangen.
Wird der Kolben 10 nach rechts verschoben, bie die Anschlußöffnung des Abzweiges 37, sowie der Ausgangsleitung 40 am Zylinder 11, gleichzeitig freigegeben sind, wiederholt sich derselbe Erneuerungsprozeß auf dem Weg der genannten Leitungen im Innern des Zylinders 11', von wo die Flüssigkeit in den Kreislauf der Leistungsabschnitte 40, 41 und 8 fließt.
Der Hydraulikmotor 6 kann durch andere Motoren irgendwelcher Art, s.B. durch Elektromotoren, ohne weiteres ersetzt werden, wobei der ölkreislauf der Pumpe 5 dann durch eine geeignete Hilfsvorrichtung gespeist wird.
Im gleichen Sinne kann auch die Gruppe, bestehend aus Motor 6 und Pumpe 5, die gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit der äußeren Schlagmasse 1 fest verbunden ist, mit dem Masseelement 3 verbunden sein, wobei gewisse einfach. Ausrüstungen unter ;Benutzung üblicher mechanischer Einrichtungen Verwendung finden können.

Claims

S c h u t z a n s p r ü c h e

1. Gerät zur Ausführung verschliedener Arbeiten, insbesondere von Bohr- und Schlagarbeiten, das nach Be darf einem angeschlossenen Werkzeug Längsbewegungen sowohl in Form von Schlägen als auch in Form einer Vibration vermittelt und das ein sich unter der Wirkung einer Flüssigkeit im innern eines Hohlkörpers hin- und herbewegendes Masseelement (auch Bär genannt), ferner eine Einrichtung zur Einführung einer Flüssigkeit sur Erzeugung der Wechselbewegung des Masseelements, eine Einrichtung zur Halterung des Werkzeuges, sowie elastische Mittel, die sich zwischen Werkzeug und Masseelement mit der Möglichkeit einer Steuerung einfügen können, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdruck im Innern von zwei axialen zylindrischen Kammern (14, 15) zweier an den den des Masseelements angebrachten Zylinder ausgeübt wird, in deren Inneres an den beiden Böden des Hohlkörpere (1) befestigte, in gerader Linie einander gegenüberliegende Kolben (12, 13) hineinragen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Einrichtung (31 - 34) zur Drehung des Werkzeuges vorgesehen ist.

3. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Druck stehende Flüssigkeit abwechselungsweise dem einen oder anderen Zylinder mit Hilfe einer Doppelkolbenpumpe (5) zugeführt wird die die Flüssigkeit in die in das Innere eines Masseelements (3) eingebrachten Kanäle (16, 17) drückt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet. daß die Doppelkolbenpumpe (5) durch einen Motor, insbesondere durch einen hydraulischen Motor (6) angetrieben ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der antriebsmotor (6) und die Doppelkolbenpumpe (5) am oberen Teil des Gerätes angeordnet und aneinander befestigt sind.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbind zwischen der Pumpe (5) und dem Masseelement (3) durch zwei feste Rohrabschnitte (19, 20) der Pumpe hergestellt ist, die mit dem Hohlkörper (1), durch welchem sie hindurchgehen, fest verbunden sind, und die quer zu den Dichtungsringen gleitet, wobei sie ins Innere der Kanäle oder der in das Masseelement gebohrten Leitungen (16, 17) eintauchen, um die unter Druck stehende Flüssigkeit bis zu den Zylindern (14, 15) gelangen zu lassen.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 - 6 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislauf eine Einrichtung zur Erneuerung der Flüssigkeit aufweist.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrnetz des Kreislaufs der Druckflüssigkeit ein Bremsventil (38) mit regulierbarem Durchfluß umfaßt, das in eine Leitung (8) eingefügt ist, die einerseits direkt die Speiseleitung in die Pumpe und andererseits den Rücklauf oder den Flüssigkeitsaustritt verbindet.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitskreislaufnetz aus zwei Rohrweigen (36 und 37), die von dem Bremsventil (38) abzweigen und in die beiden einander gegenüberliegenden Zylinder (11, 11') der Pumpe (5) einmünden und zwei Austrittsrohren (39 und 40), die an den Rücklauf (8) hinter dem Bremsventil (38) angeschlossen sind, besteht.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeit Öl ist.

11. Gerät naoh einem der Ansprüche 1 " 10, dadurch gekennzeichnet, daß es an seinem unteren Teil ein das Werkzeug aufnehmendes Element aufweist, das mit der Schlagmasse durch eine Einrichtung verbunden ist, deren Elastizität regulierbar ist.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einrichtung ein System mit Druckfedern (24) umfaßt, das um eine mit der Schlagmasse fest verbundene Stange (21) angeordnet und auf einer Basisauflage oder einem Schwenkel (23) abgestützt ist, der frei auf der Stange gleitbar gelagert, aber entsprechend einer regulierbaren Höhe am endseitigen Element (22) festgelegt ist, wobei das Federsystem (24) anderenends durch einen im Inneren des endseitigen Elements auf O.r Stange (21) befestigten Haltering (25) erriert und an der Innenwand desselben widergelagert ist.

130 Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagebasis oder der Schwengel (23) des Federsystems (24) durch die Wirkung zweier doppelt wirkender Hydraulikzylinder in der Höhe regulierbar ist, wobei sich diene letzteren einerseits auf dem Schwengel, andererseits auf der Innenfläche des endseitigen Elements (22) abstützen.

14. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das das Werkzeug anfnehmende endseitige Element (22) auf seiner Außenseite und an seinem Umfang einen eine Drehbewegung ermöglichenden Zahnkranz (31) und in seinem Innenren ein Planetegetriebe aufweist, dessen Axialritzel einen Spanndorn trägt, der sich zur Aufnahme eines zentralen Bohrwerkzeuges eignet, das in der Lage ist, im Inneren eines rohrförmigen direkt mit der besagten endseitigen Einheit verbundenen Gerätes zu arbeiten.