DE2454521C3 - Rammvorrichtung mit wasserdichtem Gehäuse - Google Patents

Description

Nach einer anderen Ausführungsform besteht jede Stoßdämpfvorrichtung aus einem mit einem Hydrospeicher verbundenen Hydraulikzylinder und einem Kolben.

Dadurch wird bewirkt, daß durch die Stoßenergie zunächst Druckmittel in den zugehörigen Hydrospeicher gegen dessen wachsenden Gasdruck verdrängt wird, wodurch sich eine rasche Relativbewegung des Kolbens im Hydraulikzylinder ergif/., da nur kleine Mengen Drucköl und Gas von geringer Trägheit beschleunigt werden müssen. Im Verlaufe des Einfederns wird die Antriebseinheit durch die im komprimierten Gaspolster des Hydrospeichers gespeicherte Energie wesentlich langsamer so lange beschleunigt, bis sich das komprimierte Gas im Hydrospeicher wieder auf seinen Anfangszustand ausgedehnt und das aufgenommene Drucköl in den Hydraulikzylinder zurückverdrängt hat. Auf diese Weise werden die kurzen, harten Stöße in sanfte, weiche Bewegungen umgesetzt.

Damit sich bei der Abgabe der gespeicherten Energie keine unerwünschte Federpendlung ergibt, wird die Rammvorrichtung zweckmäßig so ausgestaltet, daß jeder Hydraulikzylinder mit dem Hydrospeicher über eine jeweils nur den Rückstrom des Druckmittels zum Hydraulikzylinder verzögernde Drosselvorrichtung verbunden ist. Der Rückstrom des Druckmittels aus dem Hydrospeicher wird dadurch gedrosselt, daß zwar das Einfedern des Arbeitskolbens wegen der geringen zu bewegenden Masse rasch, das Ausfedern wegen der zu beschleunigenden großen Masse der Antriebseinheit jedoch nur langsam erfolgt und insgesamt eine ausgezeichnete Stoßdämpfung erzielt wird.

Bei besonders harten Stoßen, die beispielsweise bei sehr langen oder nicht mehr ziehenden Rammteilen aus der Rückfederung entstehen, würde der Einfederungsvorgang auf einem höheren Druckniveau erfolgen, weil durch die größere Stoßenergie das Gaspolster im Hydrospeicher stärker komprimiert und dadurch die Antriebseinheit auch stärker bewegt werden würde.

Durch die bevorzugte Ausführungsform, daß jeder Hydraulikzylinder über ein erst bei einem vorbestimmten Druck oberhalb des Gasfülldruckes des Hydrospeichers öffnendes Druckzuschaltventil mit einem weiteren Hydrospeicher verbunden ist, wird erreicht, daß die Speicherkapazität des weiteren Hydrospeichers erst bei Überschreitung eines vorbestimmten Druckes zugeschaltet wird. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer größeren Einfederung und damit einer weiteren Streckung des Stoßvorganges, die lediglich von der Schlagfolge der Rammvorrichtung begrenzt ist, damit jeder Schlag zur Vermeidung von Überlagerungen und Resonanzerscheinungen abgeklungen ist, bevor der nächste Stoß erfolgt.

Aus diesem Grunde wird der Gegenstand der Erfindung so weiter ausgestaltet, daß jeder Hydrospeicher eine Speicherblase aufweist, die über ein Umschaltventil entweder mit einem unter höherem Druck stehenden Druckgasbehälter oder mit einer Auslaßleitung verbunden ist und daß am Hydraulikzylinder jeweils bei Erreichen der Endstellungen des Kolbens betätigte Schaltkoniakte für das Umschaltventil vorgesehen sind. Der Fülldruck in der Speicherblase des 1 iydrospeichers wird somit erhöht, wenn der Kolben im Hydrozylinder eine vorbestimmte obere Endstellung erreicht. Umgekehrt wird über eine Auslaßleitung Gas aus der Speicherblase des Hydrospeichers abgelassen, wenn der Kolben im Hydrozylinder eine vorbestimmte untere Endstellung erreicht. Auf diese Weise kann die Ausgangsstellung des Kolbens im Hydrozylinder und die Federcharakteristik den jeweils unter verschiedenen Betriebszuständen auftretenden Stoßbeanspruchungen selbsttätig optimal angepaßt werden.

Infolge der unabhängigen Veränderung des Speichervolumens und des Gasfülldruckes wird daher bei allen Betriebszuständen eine weitgehend gleichmäßige Stoßbelpstung und ein auch unter !schwierigen Arbeitsbedingungen zuverlässig und betriebssicher arbeitender Antrieb erreicht.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zwischen den Hydraulikzylindern und dem Hydrospeicher jeweils ein Rückschlagventil und eine zu diesem parallel geschaltete, mit einem Druckabschaltventil und einer Drosselvorrichtung versehene Zweigleitung angeordnet sein, wobei der Hydrospeicher zugleich als Speicher des hydraulischen Antriebskolbens für den Schlagkörper dient. Mehrere Hydraulikzylinder können miteinander kommunizieren. Bei einer Rammvorrichtung mit am Gehäuse angeordnetem Druckmittelzylinder steht der Druckmittelzylinder am oberen Ende des Gehäuses nach oben vor, wobei die Antriebseinheit zur Erzielung einer möglichst stoßgeschützten Lagerung zweckmäßig an diesem Druckmittelzylinder koaxial verschiebbar geführt ist.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Rammvorrichtung, T

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Stoßdämpfungsvorrichtung und

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausgestaltung der Stoßdämpfungsvorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Rammvorrichtung besitzt ein an Tragseilen aufgehängtes Gehäuse 3, das in seinem Inneren einen aufwärts und abwärts verschiebbar geführten Schlagkörper It, einen unter diesem angeordneten Amboß 12 und eine darunter liegende, während der Rammarbeit auf dem Rammteil 14 aufsitzende Schlagplatte 13 enthält, die an ihrem oberseitigen Außenrand ein gegen eine Auflageschulter 3a des Gehäuses 3 anliegendes, elastisches Ringelement 15 zur Dämpfung des nach dem Schlag entstehenden Rückpralles aufweist. An der Innenseite der Auflageschulter 3a ist eine mit der Umfangsfläche des Ambosses 12 zusammenwirkende Ringdichtung 36 vorgesehen.

Am oberen Ende des Gehäuses 3 ist ein zu diesem koaxial liegender Druckmittelzylinder 8 befestigt, der durch einen darin verschiebbar geführten Antriebskolben 9 in eine untere Arbeitskammer 36 und eine obere Arbeitskammer 37 unterteilt wird. Die Kolbenstange 10 des Antriebskolbens 9 ist durch eine mit einer Ringdichtung 3c versehene Durchlaßöffnung des Gehäuses 3 abgedichtet hindurchgeführt und am Schlagkörper 11 angelenkt. Dieser besitzt an seinem Umfangsrand geeignete Überströmkanäle 11a, um bei seiner Bewegung ein Überströmen des verdrängten Gases entgegen der Bewegungsrichtung des Schlagkörpers 11 zu ermöglichen.

Zur Betätigung des Antriebskolbens 9 im Druckmittelzylinder 8 ist eine Antriebseinheit 1 vorgesehen, die auf dem Druckmittelzylinder 8 koaxial verschiebbar geführt ist und einen Druckmittelbehälter 19, zwei mit diesem verbundene, jeweils durch Elektromotoren 16 angetriebene Hydraulikpumpen 17 sowie über ein Umsteuerventil 32 zu den Arbeitskammern 36 und 37 des Druckmittelzylinders 8 führende Druckmittelleitungen 34 und 35 umfaßt. Die Stromzufuhr für die Elektromotoren 16 erfolgt über dünne Stromkabel 16a.

Die Antriebseinheit 1 ist mit dem Gehäuse 3 über mehrere Hydraulikzylinder 6 verbunden, in denen

jeweils ein Kolben 7 verschiebbar geführt ist. Jeder Hydraulikzylinder 6 ist mit einem Hydrospeicher 4 verbunden, der eine mit Druckgas gefüllte Speicherblase 23 enthält.

Wie F i g. 2 zeigt, ist der Hydraulikzylinder 6 mit dem Hydrospeicher 4 über ein Rückschlagventil 27 und eine zu diesem parallel geschaltete Drosselvorrichtung 41 verbunden. Zur Aufnahme stärkerer Druckstöße ist ein weiterer Hydrospeicher 5 vorgesehen, der mit dem Hydraulikzylinder 6 über ein Druckzuschaltventil 20 und das Rückschlagventil 27 bzw. die Drosselvorrichtung 41 in Verbindung steht. Beide Hydrospeicher 4 und 5 sind ferner über Rückschlagventile mit einem Sicherheitsventil 25 verbunden. Die Speicherblasen 23 der Hydrospeicher 4 und 5 sind über ein Umschaltventil 21 einerseits mit einem unter höherem Gasdruck stehenden Druckgasbehälter 29 und einer Auslaßleitung 28 verbunden. Das Umschaltventil 21 steht normalerweise in der in F i g. 2 dargestellten Sperrstellung und wird durch lediglich schematisch angedeutete Stellvorrichtungen in Abhängigkeit von an den Enden des Hydraulikzylinders 6 angeordneten Schaltkontakten 22 und 24 jeweils beim Erreichen der oberen bzw. unteren Endstellung des Kolbens 7 so umgesteuert, daß es die Speicherblasen 23 mit dem Druckgasbehälter 29 bzw. der Auslaßleitung 28 verbindet.

Bei der in F i g. 3 dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist der Hydraulikzylinder 6 über eine mit einem Rückschlagventil 27 und eine zu diesem parallel geschaltete, mit einem Druckabschaltventil 40 und einer Drosselvorrichtung 41 versehene Zweigleitung mit dem Hydrospeicher 18 der hydraulischen Antriebsvorrichtung für den Schlagkörper 11 verbunden. Auf diese Weise kann der Hydrospeicher 18 gleichzeitig zur Abfederung der Antriebseinheit 1 mitbenutzt werden.

Bei der in Fig.3 dargestellten Anordnung wird das von der Hydraulikpumpe 17 aus dem Druckmittelbehälter 19 angesaugte Drucköl über das Umsteuerventil 31 der unteren Arbeitskammer 36 des Druckmittelzylinders 8 zugeführt. Das weitere Umsteuerventil 32 gestattet in seiner in F i g. 3 dargestellten Stellung ferner das Einströmen von Druckmittel über die Druckmittelleitung 34 in die obere Arbeitskammer 37 des Druckmittelzylinders 8, so daß sich der nach dem Differentialdruckprinzip arbeitende Antriebskolben 9 wegen der um den Querschnitt der Kolbenstange 10 größeren oberen Wirkfläche zusammen mit dem Schlagkörper 11 abwärts bewegt. Das Umsteuerventil 32 wird in Abhängigkeit von an der Bewegungsbahn des Schlagkörpers 11 angeordneten, durch ein Schaltelement 38 betätigten Schaltkontakten 39 umgesteuert, wobei in der anderen Schaltstellung ein Abströmen des Druckmittels aus der oberen Arbeitskammer 37 über die Druckmittelleitung 34 und das Umsteuerventil 32 zum Druckmittelbehälter 19 eröffnet wird.

Der Hydrospeicher 18 hat normalerweise die Aufgabe, die sich aus dem kontinuierlichen Druckmittelstrom von der Hydraulikpumpe 17 über die Umsteuerventile 31 und 32 und dem durch die oszillierende Bewegung ungleichmäßigen Druckölverbrauch des Druckmittelzylinders 8 ergebenden Überschußmengen an Drucköl aufzunehmen und sie wieder abzugeben, wenn die abwärtsbewegte Kolbenstange 10 der Förderleistung der Hydraulikpumpe 17 davonzulaufen droht. Der Hydrospeicher 18 steht dabei mit der unteren Arbeitskammer 36 des Druckmittelzylinders 8 ständig, dagegen mit der oberen Arbeitskammer 37 nur während des Abwärtshubes in Verbindung. Bei entsprechender Dimensionierung des Hydrospeichers 18 kann dieser ohne merkliche Beeinträchtigung des Antriebes für den Schlagkörper 11 zusätzlich die Abfederung der Antriebseinheit 1 übernehmen, sofern der Druck im Druckmittelzylinder 8 etwas niedriger eingestellt wird, als der normale Mitteldruck im Hydrospeicher 18. Bei einem Stoß durch Rückfederung wird das aus dem Hydraulikzylinder 6 verdrängte Drucköl über die Druckmittelleitung 26 und das entsprechend vorgespannte Rückschlagventil 27 dem Hydrospeicher 18 zugeführt. Durch dieses zusätzlich zugeführte Drucköl bleibt der Druck im Druckmittelkreislauf so lange über den normalen Arbeitsdruck hinaus erhöht, bis die Wirkung des Rückpralls abgeklungen ist. Da die Auswirkung des Rückpralles jedoch in die Phase fällt, in welcher der Schlagkörper 11 nach dem Schlag aufwärts beschleunigt werden muß, wirkt sich die Druckerhöhung im Hydrauliksystem vorteilhaft als zusätzliche Beschleunigungskraft aus. Hierdurch kann ein Teil der Rückprallenergie für das beschleunigte Anheben des Schlagkörpers 11 genutzt und der Wirkungsgrad der Rammvorrichtung erhöht werden. Nach dem Abklingen des Rückprallstoßes fließt dem Hydraulikzylinder 6 über das Druckabschaltventil 40 und die Drosselvorrichtung 41 so lange Drucköl zu, bis der normale Arbeitsdruck im Hydraulikzylinder 6 wieder erreicht ist und das Druckabschaltventil 40 schließt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Ramm vorrichtung mit einem wasserdichten Gehäuse, einem darin aufwärts und abwärts j verschiebbar geführten Schlagkörper, einem mit dem Schlagkörper — bzw. dem Gehäuse — verbundenen Antriebskolben, der mit einem am Gehäuse — bzw. am Schlagkörper — koaxial zu diesem angeordneten Druckmittelzylinder zusammenwirkt, sowie mit Druckmittelleitungen, die den Druckmittelzylinder über eine Umsteuervorrichtung mit einer Druckmittelquelle verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinheit (1) mit mindestens einer Hydraulikpumpe (17), mit mindestens einem Elektromotor (16) und mit einem Druckmittelbehälter (19) an der Rammvorrichtung aufwärts und abwärts verschiebbar geführt und mit dem Gehäuse (3) über Stoßdämpfvorrichtungen verbunden ist und daß die Hydraulikpumpe (17) mit dem Druckmittelzylinder (8) durch kurze, flexible Druckmittelleitungen (34,35) verbunden ist.

2. Rammvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßdämpfvorrichtungen elastisch verformbar sind.

3. Ramm vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stoßdämpfvorrichtung aus einem mit einem Hydrospeicher (4,18) verbundenen Hydraulikzylinder (6) und einem Kolben (7) besteht.

4. Rammvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hydraulikzylinder (6) mit dem Hydrospeicher (4) über eine jeweils nur den P'-ückstrom des Druckmittels zum Hydraulikzylinder (()) verzögernde Drosselvorrichtung (41) verbunden ist.

5. Rammvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hydraulikzylinder (6) über ein erst bei einem vorbestimmten Druck oberhalb des Gai;fülldruckes des Hydrospeichers (4) öffnendes Druckzuschaltventil (20) mit einem v/eiteren Hydrospeicher (5) verbunden ist.

6. Rammvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hydrospeicher (4, 5) eine Speicherblase (23) aufweist, die über ein Umschaltventil (21) entweder mit einem unter höherem Druck stehenden Druckgasbehälter (29) oder mit einer Auslaßleiiung (28) verbunden ist und daß am Hydraulikzylinder (6) jeweils bei Erreichen der Endstellungen des Kolbens (7) betätigte Sichaltkontakte (22, 24) für das Umschaltventil (21) vorgesehen sind.

7. Rammvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Hydraulikzylindern (6) und dem Hydrospeicher (18) jeweils ein Rückschlagventil (27) und eine zu diesem parallel geschaltete, mit einem Druckabschaltventil (40) und einer Drosselvorrichtung (41) versehene Zweigleitung angeordnet ist, wobei der Hydrospeicher (18) zugleich als Speicher des hydraulischen Antriebskolbens (9) für den Schlagkörper (11) dient.

8. Rammvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit am Gehäuse angeordnetem Druckmittelzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelzylinder (8) am oberen F.nde des Gehäuses (3) nach oben vorsteht und daß die Antriebseinheit (I) an diesem Druckmittelzylinder (8) koaxial verschiebbar geführt ist.

Die Erfindung betrifft eine Rammvorrichtung mit einem wasserdichten Gehäuse, einem darin aufwärts und abwärts verschiebbar geführten Schlagkörper, einem mit dem Schlagkörper — bzw. dem Gehäuse — verbundenen Antriebskolben, der mit einem am Gehäuse — bzw. am Schlagkörper — koaxial zu diesem angeordneten Druckmittelzylinder zusammenwirkt, sowie mit Druckmittelleitungen, die den Druckmittelzylinder über eine Umsteuervorrichtung mit einer Druckmittelquelle verbinden.

Die aus der DT-OS 19 55 300 bekannten Ramm vorrichtungen dieser Art mit am Gehäuse angeordnetem Druckmittelzylinder sind durch Druckmittelleitungen mit einer an Land, auf einem Schiff oder auf einer Arbeitsplattform angeordneten KraFtstation verbunden, welche der Rammvorrichtung das unter Druck stehende Arbeitsmedium zuführt. Bei Rammarbeiten in größeren Wassertiefen führt dies jedoch zu Schwierigkeiten, weil in den langen Schlauchleitungen, verursacht durch niedrige Wassertemperaturen, sehr hohe Viskositätsund Reibungsverluste, d. h. Energieverluste eintreten und die Schlauchleitungen durch ihr hohes Eigengewicht und/oder durch die Einwirkung von Unterwasserströmungen reißen können und sich auch leicht an Unterwasserhindernissen verfangen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Rammvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ohne die störenden langen Druckmittelleitungen einen auch in großer Wassertiefe mit gutem Wirkungsgrad arbeitenden Antrieb besitzt und trotz der starken Schlagerschütterungen störungsfrei arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Rammvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinheit mit mindestens einer Hydraulikpumpe, mit mindestens einem Elektromotor und mit einem Druckmittelbehälter an der Rammvorrichtung aufwärts und abwärts verschiebbar geführt und mit dem Gehäuse über Stoßdämpfvorrichtungen verbunden ist und daß die Hydraulikpumpe mit dem Druckmittelzylinder durch kurze, flexible Druckmittelleitungen verbunden ist.

Bei der erfindungsgemäßen Rammvorrichtung ist die gesamte Antriebsvorrichtung einschließlich der Druckmittelpumpe und des Druckmittelbehälters stoßgeschützt am Gehäuse angeordnet, so daß die bisher üblichen, von der Rammvorrichtung bis über die Wasseroberfläche geführten Druckmittelschläuche vermieden werden. Da die Hydraulikpumpe und der Druckmittelbehälter am Gehäuse angeordnet sind, ergeben sich nur sehr kurze Förderwege und ein günstiger Wirkungsgrad, gleichgültig ob die Rammarbeiten über Wasser oder in erheblicher Wassertiefe durchgeführt werden. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion werden die während der Rammarbeit auftretenden Stöße, die insbesondere aus der Rückprallenergie des durch den Rammschlag elastisch verformten Rammgutes herrühren, nicht mit gleicher Intensität schlagartig auf die Antriebseinheit übertragen, da die Stöße von den Stoßdämpfvorrichtungen elastisch abgefangen werden.

Nach einer Ausführungsform kann die Antriebseinheit über elastisch verformbare Stoßdämpfvorrichtungen, insbesondere Pufferteile aus Gummi oder aus elastomerem Kunststoff mit dem Gehäuse verbunden