DE2243308A1

DE2243308A1 - Vorrichtung und verfahren zum eintreiben bzw. einrammen

Info

Publication number: DE2243308A1
Application number: DE2243308A
Authority: DE
Inventors: Joost Werner Jansz
Original assignee: Hollandsche Beton Groep NV
Current assignee: Hollandsche Beton Groep NV
Priority date: 1971-09-09
Filing date: 1972-09-02
Publication date: 1973-03-15
Also published as: DE2243309B2; DE2243309C3; JPS4836908A; JPS4836907A; NL7211335A; US3828866A; GB1388689A; JPS5512492B2; DE2243309A1

Description

PATENTANWÄLTE DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN ??/ 3⁴Tf)Q

D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54 £ £ *> V O U Q

01. Sep. 1972

Anmelder:

HOLLANDSCHE BETOiNl GROEP N.V.,

Rijswijlc / Niederlande, Generaal Spoorlaan 489

Vorrichtung und Verfahren zum Eintreiben bzw« Einrammen

Die Erfindung betrifft eine Impulseintriebsvorrichtung bzw. eine Impulseinrammvorrichtung und Verfahren dazu, welches insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, angewendet wird bzw. werden zum Eintreiben bzw. Einrammen von Objekten, z. B. Pfählen, in den Erboden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, daß größere Energiebeträge zum Eintreiben bzw. Einrammen der Objekte, z.B„ von Pfählen, in den Erdboden verfügbar sind als sie früher erhalten wurden. Es ist nicht möglich, einfach die Größe bekannter Vorrichtungen zu vergrößern, um größere Energiebeträge zu erhalten, und zwar unter anderem gemäß der Herstellungsschwierigkeiten betreffend die Wärmebehandlung und die Handhabung großer Teile.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Impulseintreibvorrichtung bzwο eine Impulseinrammvorrichtung vorge-

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S Lübeck (04 51) 7 58 88 ■ Bank: Commerabank Lübeck (BLZ 23Ö 400 22) Konto-Nr. 390187 · Postscheck Hamburfl 13811?

sehen, die eine Vielzahl von Schlagkörpern einschließt, die je zum Liefern eines Impulses an ein Objekt in Antwort auf ein Signal eingerichtet sind, wobei die Vorrichtung ferner einen Zylinder und einen Kolben in diesem Zylinder einschließt, wobei der Kolben eine mit den Schlagkörpern gekoppelte Kolbenstange trägt, und ferner eine Einrichtung einschließt, wodurch der Kolben und eine Fläche jedes Schlagkörpers je auf eine entsprechende Höhe über einem Objekt, dem die Impulse gegeben werden, angehoben werden kann, und eine Einrichtung einschließt, um den Kolben in Antwort auf das genannte Signal zu lösen bzw. loszulassen, um dadurch jeden Schlagkörper zu erlauben zu fallen und einen Impuls an ein Objekt zu lieferne

Gemäß einem anderen Aspekt der. Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Impulseinrammvorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben ist, vorgesehen, bei dem die Schlagkörper auf das Objekt im wesentlichen gleichzeitig aufschlagen.

Nach einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Impulseinrammvorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben ist, vorgesehen, bei der die Schlagkörper auf das Objekt in aufeinanderfolgenden, vorbestimmten ZeitIntervallen aufschlagen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise weggeschnitte Längsansicht durch eine Pfahleinrammvorrichtung.

Figur 2 einen Querschnitt nach der Linie II - II der Figur I

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Figur 5 einen Querschnitt an der gleichen Stelle in bezug auf eine-andere Ausführungsform einer Pfahleinr anrnivorrichtung,

Figur 4 a - 4 b Kraft - Zeit - Diagramme verschiedener Pfahleinrammvorrichtungen,

Figur 5 a - 5 b und

Figur 6 a - 6 e entsprechende Kraft - Zeit - Diagramme weiterer Pfahleinrammvorrichtungen,

Figur 7 und 8 schematische Darstellungen einer Impulseinheit für eine Pfahleinrammvorrichtung.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Vorrichtung gezeigt, die aus einem äußeren Gehäuse1 mit einem Endglied 2 mit einem Lastbügel 5 besteht, wobei die Vorrichtung an dem Lastbügel über einem in den Erdboden einzutreibenden bzwο einzurammenden Pfahl aufgehängt werden kann. Die Vorrichtung schließt einen Hauptteil 5 ein, der durch eine Querwand.6 von einem oberen Teil 7 getrennt ist. Der Hauptteil 5 enthält drei Impulseintriebseinheiten bzw. Impulseinrammeinheiten 8, von denen nur eine in Figur 1 gezeigt ist. Die Einheiten 8 sind von dem Typ, der in inserem britischen Patent Nr. 1168547 und in dem USÄ-Patent Nr₀ 3451986 beschrieben ist, wobei eine ein vorkorapriraiertes Gas enthaltende Kammer in.dem Weg bzw.der Bahn eines Hammers angeordnet ist, wobei den Gas mit einem solchen Maß vorkomprimiert ist,, daß die Minimumkraft, die den Erbodenwiderstand überwindet, direkt auf Grund des Stoßes bzw. des Aufschlages des Hammers verfügbar ist.

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Die Einheiten 8 sind durch eine Stange 9 geführt und je an einer Platte 11 an entsprechenden Punkten 12 drehbar angekuppelt. Die Platte 11 ist bei 13 an einer Kolbenstange 14 drehbar befestigt, wobei sich die Kolbenstange von einem Kolben 15 aus erstreckt, der in einem Zylinder 16 in dem oberen Teil 7 der Vorrichtung untergebracht ist, und wobei sich die Kolbenstange durch die Querwand 6 erstreckt. Die Bewegung des Kolbens 15 in dem Zylinder 16 wird durch öl bestimmt, was durch Einlaß- und Auslaßrohre 17 bzw. 18 unter der Steuerung einer Einheit 19 geleitet wird.

Mit einem Bund 22 versehene Stifte 21 ragen durch die Platte 11 hindurch und greifen an dem oberen Ende jeder Einheit 8 an und werden gegen aufwärtsgerichtete Bewegung durch vorgespannte Federn 23 festgehalten, die zwischen dem entsprechenden Bund 22 und den Gehäusen 24 wirken.

Ein Schlagkörper 25, der innerhalb der Kammer 56 der Einheit 8 an einem Kolben 55 befestigt ist, erstreckt sich durch das untere Ende jeder Einheit i: und greift an einer Haube 2 6 für einen Pfahl an. Das vorkomprimierte Gas in der Kammer wirM; zwischen dem Kopf dieses Kolbens 55 und dem Kopf 57 der Kammer. Die Haube.2b ist in einem Deckel 27 untergebracht. Ein Führungsglied 28 erstreckt sich vom Deckel 27, um die Vorrichtung auf einem Pfahl zu führen.

Das in Figur 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 2 gezeigten dadurch, daß es anstatt drei Einheiten vier Einheiten O aufweist, die an einer Platte 11 auf-

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gehängt sind, jedoch ist die Betriebsweise die gleich wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2.

Im Betrieb tritt das Öl in den unteren Teil des Zylinders 16 ein und hebt den Kolben 15 und die die Platte 11 und die Einheiten einschließende Anordnung an, und zwar in die gestrichelte Position 30. Die Steuereinheit 19 veranlaßt dann den Kolben 15 zu fallen bzw. herabzufallen und erlaubt der Platte 11 und den Einheiten 8 unter dem Einfluß der Gravitätskraft, alleine oder zusammen mit einer zusätzlichen Triebkraft bzw. Rammkraft zu fallen bzw» herabzufallen, die den Schlagkörper 25 veranlaßt, gegen die Haube 26 zu stoßen und Kräfte zu erteilen, die den Pfahl 4 von jeder der Einheiten 8 im wesentlichen gleichzeitig weitergegebenen werden. Da die Körper 25 im wesentlichen auf dem Umfangsbogen des rohrförmigen Pfahles 4 vorgesehen sind, wird die Kraft im wesentlichen direkt auf den Pfahl übertragen, die Bolzen 21 wirken auf ihre entsprechenden Einheiten 8, um diese auf einer gemeinsamen Höhe zu halten, wenn sie sich in der Position 30 befinden. Die Federn 23 sind von solcher Stärke bzw. Festigkeit und so gespannt, daß, wenn die Einheiten angehoben sind, die Federn 23 starr, zu sein erscheinen, wobei das Gewicht, das in diesem Zustand auf die Platte wirkt, in einer besonderen Ausführungsform in der Größenordnung von 10 Tonnen je Einheit ist. Jedoch sind die Stärke bzw. Festigkeit und die Spannung der Federn 23 derart, daß, wenn die entsprechenden Schlagkörper gegen die Haube 26 stoßen ader schlagen, die Federn 23 fähig sind, sich zu deformieren ohne zu brechen, selbst.wenn in einem besonderen Ausführungsbeispiel die von jeder Einheit 8 resultierende

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Aufschlagskraft sich in der Größenordnung von 800 Tonnen bewegt.

Die Bolzen 21 sichern, daß die Einheiten 8 auf dieselbe Höhe bzw. auf denselben Pegel angehoben wird, bevor sie gelöst bzw, losgelassen werden, und zwar durch Neigung zum Korrigieren
irgendwelchen Kippens bzw. Neigens der Platte 11 um den Drehpunkt 13 der an der Kolbenstange 14 befestigten Platte 11, wodurch es sicherer gemacht ist, daß die durch jede Einheit 8 gelieferte Energie dieselbe ist und daß die Aufschlagszeit ihres Schlagkörpers 25 auf der Haube 26 im wesentlichen dieselbe ist.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel beträgt die Dauer der von jeder Einheit S zum Pfahl gelieferten Aufschlagkraft fünf Hundertstel einer Sekunde und die Aufschläge werden innerhalb eines Tausendstels einer Sekunde nacheinander abgegeben.

An Stelle einer Feder 23 kann ein anderes bekanntes federndes Glied benutzt werden, um die federnde Einrichtung vorzusehen„

Ein idealisiertes Diagramm der Aufschlagkraft F über der Zeit t für eine der Einheiten 8 ist in Figur 4a gezeigt, worin der Pegel der Kraft Fg die Reaktionskraft des Erdbodens bedeutet, welche zu überwinden notwendig ist, und worin der Pegel der Kraft Fp, die durch eine besondere Einheit erteilt wird, die leicht höhere Minimalkraft bedeutet, die notwendig ist, auf den Pfahl ausgeübt zu werden, um die Bodenreaktionskraft zu überwinden.

In Figur 4b zeigt das Kraft - Zeit - Diagramm einer bekannten Dampfhammervorrichtung, daß die notwendige Energie zum Überwinden

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einer Bodenkraft Fg a-1 nur für eine Zeit t 1 verfügbar ist, während, die notwendige Kraft zum Überwinden einer höheren Bodenkraft Fg a-2 für eine noch kürzere Zeit t 2 verfügbar ist. Die Spitzenkraft Fp, die durch den Dampfhammer erzeugt wird, ist beträchtlich höher als die benötigte Kraft und könnte den Pfahl zerstörenο

Das Diagramm der Figur 4 c zeigt die Verteilung der Kraft über der Zeit, wobei die Kraft von einem dieselbetriebenen Hammer verfügbar ist» Diese Kurve zeigt auch eine hohe Spitzenkraft Fp, die einen Pfahl zerstören könnte_o Die erste Spitze, die der gespeicherten Energie des Hammers entsprich^ schafft ausreichend Energie, um eine Bodenreaktionskraft Fg 2 über eine sehe kurze Zeitperiode t 2 zu überwinden, während die Zeit t 1, während der Energie verfügbar ist, um -eine niedrige Bodenreaktionskraft Fg zu überwinden_? sich über eine Zagere Zeitperiode erstreckt, die einen Teil der Periode der ersten Spitze und einen Teil der Periode einer zweiten Spitze umfaßt, welch letztere aus der Energie resultiert, die aus der Verbrennung von Brennstoff in der Dieseleinheit erhalten wird«, In dem Diagramm der Figur 4 d ist in ausgezogenen Linien die Energie-Verteilung für eine Einheit nach dem in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigt, bei dem die Vorkomprimierung des Gases in 'den Einheiten 8 derart ist, daß die Minimalkraft Fp 1, die zum Aufschlag für eine Zeit t 1 verfügbar ist, gerade ausreichend ist, um eine Bodenwiderstandskraft Fg 1 zu überwinden. Zum Überwinden einer Bodenwiderstandskraft Fg 2, wobei dieselben Einheiten 8 benutzt werden, ist es notwendig, das Gas in den Einheiten auf

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ein höheres Maß vorzukomprimieren. Da der verfügbare gesamte Energiebetrag derselbe ist, wird der benötigte Pegel in dieser letzteren Anordnung über eine kürzere Zeitperiode t2 erreicht, wie es aus der gestrichelten Linie ersichtlich ist.

Wie mit Bezug auf die Figuren 5 und -6 entnommen werden kann, ist es weiterhin möglich, die Aufschläge von den Einheiten 8 oder von den Hämmern nacheinander und mit Zeitintervallen anzuwenden, die durch eine besondere gewünschte Verteilung der gespeicherten Erner^ie über der Zeit bestimmt sind und wobei entweder Einheiten 8 des Typs, wie sie in unseren vorgenannten Patenten genannt sind oder Hämmer eines Typs verwendet werden, wie sie allgemein bekannt und benutzt werden.

In Figur 5 ist in einer idealisierten Form bei a ein Diagramm der Kraft gezeigt, die von einer einzelnen Einheit 8 verfügbar ist, und bei b sind die Kräfte dargestellt, die von dreien der Einheiten 8 verfügbar sind und Aufschlagkräfte vorsehen, die im wesentlichen gleichzeitig mit einer Phasendifferenz von t=O folgen. Die Summe dieser gleichzeitigen Aufschlagkräfte ist in Figur 5 c gezeigt, womit eine annehmbare Verteilung der Aufschlagkraft geschaffen ist.

Es ist nach einem Aspekt der Erfindung möglich, die Einheiten so anzuwenden, um die Zeiten der Aufschläge der einzelnen Einheiten 8 zu verzögern. Das Ergebnis einer solchen Betriebsweise ist in Figur 5 d gezeigt, wo eine Verzögerung von t = O,yt zwischen den aufeinanderfolgenden Aufschlagszeiten vorgesehen 1st

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Die Resultante dieser aufeinanderfolgenden Aufschläge ist in Figur 5 e gezeigt, um eine Aufschlagkraft vorzusehen, die einen gewünschten Pegel erreicht und die sich über eine verlängerte Zeitperiode von 2,7 t erstreckt.

Wie sich ergibt, kann ein annehmbares Ergebnis auch durch Anwendung eines Verfahrens bzw. einer Betriebsweise erhalten werden, wie sie mit Bezug auf Figur 6 beschrieben ist, wobei eine Vielzahl von Impulseinheiten oder Hämmern eines bisher bekannten Types, die kein vorkomprimiertes Gas in der Bahn des Hammers enthalten, um die Minimalkraft zu geben, die nötig ist, um die Bodenkraft zu überwinden, wie es in unseren vorgenannten Patenten beschrieben ist, angeordnet ist, um aufeinanderfolgende Aufschläge vorzusehen, jedoch bei genau vorbestimmten Intervallen.

In Figur 6 a ist eine idealisierte Form der Kraft - Zeit - Aufschlagkurve für einen Dampfhammer gezeigt, wie sie mit Bezug auf Figur 4 a beschrieben ist. In Figur 6 b sind die Kräfte von drei Dampfhammereinheiten gezeigt, die gleichzeitig wirken, d_oh. mit einer Phasenverzögerung mit t = O, die eine Gesamtkraft von III = 3 vorsehen, wie aus Figur 6 c ersichtlich ist, und die eine Spitze aufweisen, die ganz unannehmbar ist, und zwar deshalb, weil sie wahrscheinlich zerstörend wirkt. Dadurch jedoch, daß die Stöße dieser Einheiten, welch letztere in einem einzigen Yorrichtungsgehäuse enthalten sind, so in Phase gelegt werden, daß das Intervall zwischen jedem Stoß ΐ = t/2 beträgt, wird eine Kraft erzeugt, wie sie in Figur 6 d dargestellt ist, die in Kombination ein annehmbares Ergebnis vorsieht, wie es in

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Figur 6 e gezeigt ist«

Schematische Darstellungen praktischer Ausführungsformen, die das letzt -genannte Verfahren anwenden, sind in den Figuren 7 und 8 gezeigt. In Figur 7 sind konzentrische Hammerglieder oder Impulseinheiten A, B und C durch Mittel aufgehängt, die Federn und 47 an einer Platte 48 einschließen, welch letztere an der Kolbenstange 49 eines Kolbens in einem Zylinder 50 befestigt ist«, Die Hämmer oder Impulseinheiten A, B und C werden zusammen mit der Platte 48 angehoben, und zwar durch den Kolben und die Zylinderanordnung 50, und dann gelöst bezw. losgelassen. Die länge der Hämmer oder Einheiten A, B und C und die Stärke der Federn 46 und 47 ist derart, daß, bei Abwärtsbewegung in Richtung des Pfeiles mit einer bekannten Geschwindigkeit V die Hammer oder dergleichen auf eine Haube auf einem Pfahl aufschlagen, und zwar aufeinanderfolgend mit vorbestimmten Phasenintervallen, um die Gesamtaufschlagkraft zu bewirken, die in Figur 6 e dargestellt ist. Die Phasenintervalle und damit die relative Länge der Hämmer oder Impulseinheiten, die Anzahl der entsprechenden Einheiten, die Stärke der Federn und die Geschwindigkeit V können gemäß der Gesamtenergie und Ihrer Dauer, die von jeder Einheit verfügbar ist, geändert werden, wie es gewünscht wird*

Eine weitere Anordnung, die nach dem-selben Prinzip arbeitet und dieselben Bezugszeichen trägt, ist in Figur 8 dargestellt.

In der Anordnung nach Figur 8 erreicht zuerst ein äußerer konzentrischer Hammer oder eine Impulseinheit A den Pfahl und

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wird, in vorbestimmten Intervallen durch die Einheiten B und C bei einer bekannten Geschwindigkeit V gefolgt„

Es ist natürlich möglich, daß jeder Hammer getrennt angetrieben bzw. bewegt wird,und zwar unter der Steuerung einer separaten Einheit in einer der beschriebenen Ausführungsbeispiele, was so lange geschieht, wie eine Gesamtsteuerung bzw_o Gesamtkontrolle der gleichzeitigen oder in Phase gelegten Betriebsweise der Einheiten besteht_o

Die Erfindung ist nicht auf die speziell beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und innerhalb des Gedankens der Erfindung liegende Änderungen und Variationen können vorgenommen werden„ Z₀ B₀ kann die Platte 11 und können die Einheiten ' 8 nach anderen Verfahren angehoben werden als nach der hydraulischen Methode, wobei Kolben und Zylinder angewendet werden können, Wo Einheiten 8 benutzt· werden, bei denen vorkomprimiertes Gas in der Bahn eines Hammers verwendet wird, kann das Gas unter der Steuerung des Öldrucks vorkomprimiert werden, wobei eine Leitung verwendet wird, die gemeinsam zu allen Einheiten verläuft, wodurch gesichert ist, daß das Gas in jeder Einheit auf einen gemeinsamen Wert vorkomprimiert ist„

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Claims

PATENTANWÄLTE

DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN2 2 4 3308

D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54

Ot, Sep. 1972 Anmelder:

HOLLANDSCHE BETON GROKP N₀V.,

Rijswijk / Niederlande, Generaal Spoorlaan 489

Patentansprüche

1 ο/Impulseintreibvorrichtung bzw. Impulseinrainmvorrichtung, bestehend aus einem Zylinder mit einem Kolben und einer sich vom Kolben aus erstreckenden Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schlagkörpern, (25)i die je zum Abgeben eines Impulses an ein Objekt in Antwort auf ein Signal eingerichtet sind, und eine Steuereinheit (19) vorgesehen ist, wodurch der Kolben (15) und eine Fläche je eines der Schlagkörper (25) je auf eine entsprechende Höhe über einem Objekt, dem die Impulse gegeben werden, angehoben und in Antwort auf das Signal losgelassen werden kann, um dadurch jedem Schlagkörper (25) zu erlauben zu fallen und einen Impuls an ein Objekt zu liefern,,

2„ Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element 11 in der Kupplung zwischen der Vielzahl der Schlagkörper (25) und der Kolbenstange (14) vorgesehen ist, wobei das Element (11) drehbar mit der Kolbenstange (14) verbunden ist«

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■:»■■ Lübeck (04 51) 7 58 88 ■ Bank: Commeribank Lübeck (BLZ 230 400 22) Konto Nr. 390187 - Postscheck' Hamburg 1381 19

3» Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (11) aus einer Platte besteht„

4ο Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (H) aus einem Schlagkörper (G in Figur 8) besteht ο

5ο Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schlagkörpern (25) und dem Element (11) eine drehbare Verbindung (12) besteht«,

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß federnde Mittel (21, 22, 23) zwischen dem Element (11) und einem Schlagkörper (25) angeordnet sind, um den Schlagkörper (25) in einer vorbestimmten Position zu halten, wenn er auf die angegebene Höhe angehoben ist₀

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Schlagkörper (B,C in Figur 7) an einem Element (48) durch nachgebende Federmittel (46, 47) aufgehängt sind,

8«, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder (56) in der Kupplung zwischen der Kolbenstange (14) und einem Schlagkörper (25) vorgesehen ist, daß in dem Zylinder (56) ein an dem Schlagkörper (25) befestigter Kolben (55) vorgesehen ist und daß ein unter Druck stehendes Gas in dem Zylinder zwischen dem Kopf des am Schlagglied (25) befestigten Kolbens (55) und dem Kopf des Zylinders (56) vorgesehen ist, wobei der Gasdruck

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derart ist, daß die den Erdbodenwiderstand überwindende Minimalkraft direkt als Aufschlag des Schlagkörpers (25) auf das Objekt verfügbar ist₀

9. Verfahren zum Betrieb einer Einramravorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagkörper im wesentlichen zum gleichzeitigen Aufschlag auf das Objekt gebracht werden.

10. Verfahr en zum Betrieb einer Einranun vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagkörper in aufeinanderfolgenden, vorbestimmten Zeitintervallen zum Aufschlag auf das Objekt gebracht werden.

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