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Vorrichtung zur Betätigung des Fallgewichtes eines Rammbären Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen auf ein Objekt abgesetzten Rammbär
zum Heben des Fallgewichtes auf eine vorgegebene Höhe und zur anschließenden Freigabe
des Fallgewichtes für den freien Fall auf das Objekt.
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Bekanntlich werden zur Gründung von Bauwerken in nicht tragfähigem
Untergrund sowie bei der Herstellung von Waseerbauwerken
und von
Stützwänden Pfähle oder Träger mit Hilfe von Rammen in den Boden getrieben, wobei
ein Fallgewicht zunächst auf eine vorgegebene Höhe angehoben und dann nach Auslösen
aus der Hubvorrichtung im freien Fall aus dieser Höhe auf das einzuramuiende Objekt
trifft.
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Man kann die Rammen in zwei Gruppen einteilen. Bei der einen Gruppe
besteht die Ramme aus einem verfahrbaren Gerüst, wobei an dem Gerüst eine Führung
für den Rammbären vorgesehen ist, der über eine ausklinkbare Seilverbindung mit
dem Antriebsaggregat der Ramme gekuppelt wird. Diese, heute nur noch selten verwendete
Rammenart hat den Nachteil, daß infolge der exzentrischen Belastung durch den Freifallbär
insbesondere bei einer größeren Bauhöhe der Ramme eine Nickbewegung des Rammgerüstes
aus der Vertikalen während des Betriebes nicht zu vermeiden ist, so daß das Bärgewicht
in der Regel beschränkt ist.
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Bei der zweiten, und heute nahezu ausschließlich verwendeten Gruppe
von Rammen wird der Rammbar auf das Objekt abgesetzt und innerhalb des Rammbären
wird das Fallgewicht angehoben und schlägt im freien Fall auf das Objekt. Diese
Ramme hat den Vorteil, daß ständig das gesamte Gewicht des Rammbären, der lediglich
an einem Mäkler geführt wird, auf dem Objekt lastet und damit die Wirkung des Fallgewichtes
unterstützt.
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Die wirksame Schlagstärke ist damit erheblich höher als bei der zuvor
erwähnten Rammenart. Ein weiterer Vorteil besteht ferner darin, daß der Rammbär
nicht an ein vorgegebenes Rammgerüst gebunden ist, sondern in verschiedenen Geräten
zum Einsatz kommen kann.
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Zur Erzeugung der Hubkraft für das Fallgewicht wird häufig Dampf
verwendet. Ein Dampfantrieb hat den Nachteil, daß ein Generator für die Dampferzeugung
erforderlich ist, der lange vor Inbetriebnahme der Ramme angeheizt werden muß, um
den erforderlichen Dampfdruck zu erzeugen. Hierdurch kann wertvolle Arbeitszeit
verloren gehen. Hinzu kommt die bei Dampfkesseln erforderliche Überwachung und Wartung
sowie die Einhaltung von Vorschriften für den Betrieb und die Stillegungszeit des
Kessels Darüberhinaus ist häufig ein Einsatz der Dampframme nicht oder nur unter
Einsatz hoher Kosten im mobilen Betrieb, beispielsweise bei einem Bagger, möglich,
weil dann als Ersatz für den Dampferzeuger kostspielige und lärmverursachende Eompressoren
eingesetzt werden müssen.
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Es ist ferner bekannt, bei der zweiten Gruppe von Rammbären das Anheben
des Fallgewichtes dadurch zu bewirken, daß ein zündfähiges Gas-Brennstoff-Gemisch
zur Explosion gebracht und ein Schlagkolben durch Explosionsdruck angehoben wird.
Diese Explosionsbären sind nur für begrenzte Fallgewichte einsetzbar und benötigen
ferner für die durch das herabfallende Schlagkolbengewicht bewirkte Kompression
und Zündung des Gas-Brennstoff-Gemisches den Reaktionsdruck des Bodens. Falls nämlich
das Objekt in eine weiche Bodenschicht gelangt, gibt dieser unter Umständen beim
Herabfallen des Schlagkoibengewichtes so rasch nach, daß die erforderliche Kompression
und damit die Zündung nicht stattfindet, was zur Folge hat, daß der Schlagkolben
in seiner unteren Stellung verbleibt und anschließend von Hand über eine Winde in
seine Hubstellung gebracht werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
die sich durch einen geringen Aufwand für die Erzeugung der für das Fallgewicht
benötigten
Hubkraft auszeichnet und dadurch einen vielseitigen Einsatz
ermöglicht und die darüberhinaus auch bei großen Fallgewichten betriebssicher arbeitet.
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Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
das Fallgewicht über eine mit Druckluft geateuerte Verbindung mit einem relativ
zum Rammbären verschiebbaren Hydraulikkolben form- oder kraftschlüssig kuppelbar
ist.
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Da als Antriebsenergie lediglich Druckluft und Druckflüssigkeit benötigt
wird, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne Versorgungsschwierigkeiten bei
unterschiedlichen Geräten eingesetzt werden. Beispielsweise genügt bei einem Bagger
die vorhandene, in Fahrbetrieb zum Bremsen benötigte Druckluftanlage, die bei stehendem
Bagger voll zur Verfügung ateht, und auch die Hydraulikanlage des Baggers kann an
die Vorrichtung angeschlossen werden, wobei unter Umständen lediglich eine leistungsfähigere
Pumpe eingesetzt werden muß, nämlich wenn eine hohe Schlagzahl erwünscht ist, für
die dann eine entsprechend große Ölmenge gefördert werden muß. Es können ferner
hohe Fallgewichte realisiert werden, ohne daß hierdurch die Betriebssicherheit leidet,
und gegenüber den Explosionsrammbären besteht der Vorteil, daß auch beim Durchrammen
schluffiger Böden und dadurch hohen Senkschritten des Pfahls das Fallgewicht ohne
Schwierigkeiten mit den vorhandenen Antriebsmitteln wieder hochgefahren werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausfübrungsform der Erfindung besteht die Verbindung
aus Klemmsegmenten, die innerhalb des Hydraulikkolbens axial verschiebbar sind und
mit radialem Spiel mit einer Koppelstange verbunden sind, an der das Ballgewicht
hängt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht die Verbindung aus Klemmsegmenten,
die innerhalb des Fallgewichtes axial verschiebbar sind und mit radialem Spiel mit
einer Eoppelstange verbunden sind, die ihrerseits starr mit dem Hydraulikkolben
verbunden ist. Außen sind dabei die Klemmsegmente mit Reibbelägen versehen, und
zwischen Eoppelstanga und Klemmsegmenten ist eine hochflexible, an ihren Enden mit
der Koppelstange abdichtend verbundene Hülle angeordnet, die beim Beaufschlagen
mit Druckluft so stark aufgebläht wird, daß sie die Klemmsegmente radial nach außen
drückt und damit die Verbindung zwischen den Reibbelägen und der Innenwand des Hydraulikkolbens
bzw.
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des Fallgewichtes herstellt. Die Klemmsegmente können auch mit einem
Profil versehen werden, das mit einem entsprechenden Profil an der Innenwand des
Hydraulikkolbens bzw. des Ballgewichtes zusammenwirkt.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung sind dabei Mittel vorgesehen,
die nach Beaufschlagung der Verbindung mit Druckluft für den Vorgang "Heben des
Fallgewichts" selbsttätig den Hydraulikzylinder mit Druckmedium beaufschlagen,sobald
der lIuftdruck- in der Verbindung einen vorgegebenen Wert erreicht hat. In weiterer
vorteilhafter Ausgestaltung sind Mittel vorgesehen, die bei Erreichen eines vorgegebenen
Druckes im Hydraulikzylinder in der an gehobenen Endstellung des Kolbens die Druckluftquelle
absperren und einen Weg zum Abströmen der Druckluft aus der Hülle der Verbindung
und aus dem pneumatisch gesteuerten Hydraulikventii freigeben.Durch diese- Steuermittel
ist ein vollautomatischer Betrieb der Vorrichtung möglich, wobei lediglich durch
manuelle Betätigung eines Hand-Ventiles die Druckluft freigegeben zu werden braucht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:
Fig.
1 einen Vertikalschnitt durch das Antriebsaggregat einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit den zugehörigen Steuermitteln, Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie II-II
in Fig. 1, Fig. 3 einen Teilschnitt durch das Antriebsaggregat in gegenüber Fig.
1 vergrößerter Darstellung, Fig. 4 einen vergrößerten Horizontalschnitt durch das
Antriebsaggregat entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 und Fig. 5 eine andere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Das in Fig. 1 dargestellte Antriebsaggregat besteht aus einem oben
abgeschlossenen und an der Unterseite offenen Hydraulikzylinder 1, in welchem ein
Hydraulikkolben 2 in Achsrichtung zwischen der dargestellten oberen Endstellung
und der durch eine Schulter 3 gebildeten unteren Endstellung verschiebbar ist. Die
nicht dargestellte Halterung des Hydraulikzylinders sitzt im Betrieb auf dem Kopf
des Objektes und wird in vertikaler Richtung an einem Mäkler geführt, so daß die
Vorrichtung dem in das Erdreich einsinkendenObjekt folgt.
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Innerhalb des Hydraulikkolbens ist eine Koppelstange 4 axial verschiebbar
gelagert, an deren unterem Ende das Fallgewicht 5 lösbar befestigt ist. Am oberen
Ende ist die Koppelstange mit zwei Flanschen 6 versehen, zwischen denen eine lösbare
Verbindung
angeordnet ist, mittels der eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Koppelstange
4 und dem Hydraulikkolben 2 herstellbar ist. Die in Fig. 3 vergrößert dargestellte
Verbindung besteht aus mit Reibbelägen 7 versehenen Klemmsegmenten 8, wobei die
Klemmsegmente in radialer Richtung ein Spiel aufweisen. Zwischen den Klemmsegmenten
und der Koppelstange 4 ist eine Hülle 9 aus hochflexiblem Material angeordnet, die
an ihren beiden Enden abdichtend mit der Koppelstange verbunden ist. Die Koppelstange
4 ist innen mit einem Kanal zum Durchlaß von Druckluft versehen, der in Austrittsöffnungen
10 zwischen den Flanschen 6 mündet. An den Kanal in der Koppelstange 4 ist über
eine Leitung 11 und ein Pneumatikventil 13 eine Druckluftguelle 12 angeschlossen.
Über ein Hydraulikventil 14 wird der Kolben 2 entweder von der einen oder anderen
Seite von einer Druckmittelquelle 15 mit Druckmittel beaufschlagt.
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Der Arbeitsablauf ist bei der dargestellten Vorrichtung wie folgt:
Der Hydraulikzylinder 2 nimmt ebenso wie die Eoppelstange 4 im Zylinder 1 eine untere
Ausgangslage ein. Die Verbindung ist entlüftet und der Kolben wird durch über das
Ventil 14 eingeströmte Druckflüssigkeit in seiner unteren Stellung gehalten. Durch
das handbetätigte Pneumatikventil 13 wird nun über die Leitung 11 Druckluft über
die Koppelstange 4 in den Ringraum 16 (Fig. 3) zwischen der Hülle 9 und der Eoppelstange
4 geleitet. Dadurch bläht sich die Hülle 9 auf und drückt die Elemmsegmente 8 radial
nach außen, wodurch die Reibbeläge 7 gegen die Innenwand des Hydraulikkolbens 2
gepreßt werden. Ist der Druck in der Hülle ausreichend groß, um eine Mitnahme des
Fallgewichtes beim Hochfahren des Hydraulikkolbens 2 zu gewährleisten, wird das
Hydraulikventil 14 umgesteuert, wodurch über die Leitung 18 Druckmittel -in den
Ringraum 17 gelangt. Die Umsteuerung
des Ventils erfolgt automatisch
mittels eines Überströmventils 19, das von der Leitung 11 abzweigt. Dieses Überströmventil
ist so eingestellt, daß Druckluft erat dann zum Ventil 14 durchgelassen wird, wenn
der Druck in der Hülle 9 für eine Mitnahme des Fallgewichtes 5 ausreicht.
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Das Fallgewicht kann nun in jeder gewünschten Höhe ausgelöst werden.
Dies geschieht mittels eines Ventils 20, durch den das Ventil 13 gegen die Druckluftquelle
12 abgesperrt und die Leitung 11 freigegeben wird. Hierdurch wird augenblicklich
die Hülle 9 entlüftet, die Verbindung gelöst und damit die Koppelstange für den
freien Fall freigegeben. Da zugleich auch wegen des fehlenden Druckes das Ventil
14 wieder umgesteuert wird, gelangt über die Leitung 21 Druckmedium auf die Stirnfläche
des Kolbens 2, der dadurch sofort wieder in seine untere Ausgangalage zurückkehrt.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch in einfacher Weise
ein automatischer Betrieb durchführbar, wobei der Hydraulikkolben 2 jeweils bis
in die in Pig. 1 dargestellte Endlage angehoben wird. Über einen Druckumsetzer wird
bei Erreichen eines vorgegebenen Druckes im Ringraum 17 über die Leitung 18 und
die Leitung 22 das pneumatische Ventil 13 umgesteuert,so daß wiederum die Druckluftquelle
gesperrt und die in der Verbindung und am Ventil 14 anstehende Druckluft entweichen
kann.
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Die Erfindung ermöglicht eine hohe Schlagfolge, und zwar rührt dies
daher, daß bei der «ntltStung der H5lle 9 auch das Ventil 14 umgesteuert wird und
damit der Kolben 2 unter der Einwirkung der Druckflüssigkeit sofort dem Fallgewicht
in die Ausgangslage folgen kann, so daß unmittelbar nach dem Sohlag erneut ein Hubvorgang
beginnen kann. Bei einer mechanischen Steuerung würde
dagegen der
Kolben 2 erst nachfolgen können, nachdem das Fallgewicht seinen vollen Abwärtshub
vollzogen hat. Somit hängt bei der Erfindung die Schlagzahl praktisch nur noch von
der Börderleistung der Pumpe für die Druckflüssigkeit ab. Wegen der hohen Schlagzahl
und der Möglichkeit, große Fallgewichte einsetzen zu können, ist ein einwandfreier
Anschluß der Koppelstange 4 an das Fallgewicht 5 erforderlich. Aufgrund der zu zu
vielseitigen Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung muß dieser Anschluß aber auch
lösbar sein, damit im Bedarfsfall das Fallgewicht gegen ein Gewicht anderer Größe
ausgetauscht werden kann. Eine geeignete Verbindung zeigt Fig. 1 unten und Fig.
2. Das untere Ende der Koppelstange 4 ist kugelförmig (oder augenförmig) ausgebildet
und sitzt in zwei Körpern 23 mit haibkugelförmiger Ausnehmung, die an die Kugelform
des Koppelstangenendes angepaßt ist. Mittels einer Überwurfmutter 24 können die
Körper 23 spielfrei an das kugelförmige Ende der Stange 4 gelegt werden, wobei eine
Feder 25 (Fig. 2) dafür sorgt, daß die Spielfreiheit erhalten bleibt.
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Anstelle der kraftschlüsaigen Verbindung unter Einsatz von Reibbelägen
kann auch eine formschlüssige Verbindung zwischen den glemmsegmenten'8 und der Innenwand
des Hadraulikkolbens 2 vorgesehen werden. In diesem Falle wird dann beispielsweise
ein wellenförmiges Profil an den Klemmsegmenten vorgesehen, das mit einem dazu passenden
Profil in der Innenwand des Hydraulikkolbens zusammenwirkt. Die Verwendung eines
stark abgerundeten Profils ist erforderlich, damit bei der Ballbewegung des Fallgewichtes
keine Behinderung auftritt und das Profil nicht zerstört wird.
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Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung arbeitet im Prinzip gleich
wie die Vorrichtung gemäß Fig. 1, und es sind daher die in ihrer Wirkung gleichen
Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die aus den Klemmsegmenten 8 und den Reibbelägen 7 bestehende lösbare Verbindung
nicht im Hydraulikkolben 2 angeordnet, sondern im Fallgewicht 5. Der Hydraulikzylinder
1ist wie bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 an einer Haltevorrichtung 26 befestigt,
relativ zu welcher das Fallgewicht 5 in vertikaler Richtung bewegbar ist. Über die
Flansche 6 und die Koppelstange 4 sind die Klemmsegmente 8 mit dem Hydraulikkolben
2 verbunden. Die Steuerung erfolgt in gleicher Weise über die Leitungen 11, 18 und
21 wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Die Anordnung gemäß Fig. 5 hat
den Vorteil, daß gängige Kolben/Zylindereinheiten für den Hydraulikantrieb verwendbar
sind, so daß auf diese Weise ohne großen Aufwand Dampframmen, deren Fallgewicht
ohnehin als Zylinder ausgebildet ist, auf die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung
umrüstbar sind.
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- Patentanaprüche -