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RAMMVORRICHTUNG Die Erfindung betrifft cine Rammvorrichtung für Rammarbeiten
unter und über Wasser, mit einem Gehäuse, einem darin aufwärts und abwärts verschiebbar
geführten Schlagkörper, einem am Gehäuse bzw. am Schlagkörper angeordneten Druckmittelzylinker,
einem darin verschiebbaren, mit dem Schlagkörper bzw.
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dem Gehäuse verbundenen Kolben sowie den Druclunittelzylinder über
eine Umsteuervorrichtung mit einer Druckmittelquelle verbindenden Druckmittelleitungen.
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Die aus der deutschen Auslegeschrift 1 955 300 bekannten Rammvorrichtungen
dieser Art 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 Schlauchlei-@@role @n@gieverluste
eintreten und die Schlauchle@tungen tungen / durch ihr hohes Eigengowicht und/oder
durch die Binwirkung von Unterwasserströmungen reißen können und sich auch leicilt
an Unterwasserhindernissen verfangen. Beim Antrieb der Rammvorrichtung mit Dampf
kommt noch die Schwierigkeit hinzu, daß sich dieser in den langen Schlauchleitungen
durch das umgebende wasser stark abkühlt, wodurch der Wirkungsgrad erheblich zurückgeht.
Auch beim Arbieten mit Pr@ l@ft treton leicht Betriebsstörungen durch unerwünschte
Kondensationserscheinungen auf. Beim Antrieb der Rammvorrichtung durch eine über
Wasser angeordnete Hydraulikpumpe verursachon die ni@drigen Wassertemperaturen sehr
hohe Vis-@ositäts- und Reibungsverluste in den langen Schlauchleitungen.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Rammvorrichtung dar eingangs
gonannten Art zu schaffen, welcho die bisherigen Schwierigkeiten vermeidet und auf
einfache Speise ohne lange Druckmittelleitungen auch in großer Wassertiefe mit gutem
Wirkungsgrad und ohne Störungen durch die Schlagerenütterungen arbeitet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Rammvorrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse eine Antriebs einheit
mit mindestens einem Antriebsmotor, mindostens einer von diesem angetriebenen Druckmittelpumpe
und einem Druckmittelbehälter aufwärts und abwärts beweglich gehaltert ist, die
Antriebseinheit einen Auftriebsbehälter mit das Gewicht der Antriebs einheit übersteigondem
Auftrieb aufweist, die Antriebseinheit mit dem Gehäuse über Zugelemente aufwärts
und abwärts beweglich verbunden ist und der Druckmittelzylinder mit der Druclmittelpumpe
und dem Druckmittelbehälter durch flexible Druc1cmittelleitungen verbunden ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Rammvorrichtung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Der bei der erfindungsgemäßen Rammvorrichtung an der Antriebseinheit
vorgesehene Auftriebsbehälter kann mit einem unter Normaldruck oder einem Überdruck
stehenden Gas, vorzugsweise Luft gefüllt sein, wobei es entscheidend darauf ankommt,
daß sein Auftrieb größer ist, als das Bigengewicht der Antriebs einheit. Da die
mit dem Auftriebsbehälter versehene Antriebs einheit mit dem Gehäuse über Zugelemente,
vorzugsweise flexible, elastische Zugseile oder dergleichen verbunden ist, kann
sie sich bei der Durchführung von Rammarbeiten unter Wasser vom Gehäuse lösen und
in einem durch die Länge der Zugelemente bestimmten Abstand über dem Gehäuse schwimmen.
Die Länge der Zugelemente und damit der Abstand der Antriebs einheit vom Gehäuse
kann
in einer den Erfordernissen des Einzelfalles angepaßsich ten Weise beliebig gewählt
werden, so daß die Antriebseinheit auch in einigem Abstand berührungsfrei über dem
Gehäuse befinden kann, wobei es jedoch zur Erzielung kurzer Förderwege zwischen
der Druckmittelpumpe und dem Druckmittelzylinder zweckmäßig ist, den Abstand der
Antriebseinheit vom Gehäuse klein zu halten.
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Die Antriebseinheit kann zweckmäßig am Gehäuse oder an einem an dessen
Oberseite vorspringenden Führungsschaft aufwärts und abwärts verschiebbar geführt
sein, wobei zur seitlichen Abstützung insbesondere für Schrägrammungen geeignete
Stoßdämpferelemente vorgesehen sein können.
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Bei der erfindungsgemäßen Rammvorrichtung werden die bisher üblichen,
zu einer über Wasser angeordneten Antriebsvorrichtung geführten, langen Druckmittelschläuche
vermieden und die Antriebs einheit zur Erzielung kurzer Druckmittelwege und eines
günstigen Wirkungsgrades dicht am Gehäuse, jedoch mit diesem nur indirekt verbunden
mitgeführt, so daß die bei den Rammarbeiten auftretenden, für die Antriebsvorrichtungen
schädlichen Stöße nicht auf die Antriebseinheit übertragen werden, da der durch
das Nachfallen des Gehäuses auf das unter der Schlagwirkung nach unten vorgeeilte
Rammteil erzeugte Stoß die Antriebs einheit über die elastischen Zugelemente nur
verzögert mit relativ geringer Beschleunigung nachzieht und die
aus der Rückprallenergie des durch den Rammschlag.elastisch verformten Rammteiles
entstehenden, aufwärts wirkenden Stöße von den Zugelementen nicht in Richtung zur
Antriebseinheit übertragen werden können.
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Bei Rammarbeiten über Wasser sitzt die Antriebseinheit auf den an
ihrer Unterseite bzw. der Obers-eite des Gehäuses angeordneten, elastischen Stoßdämpfvorrichtungen,
welche die Antriebseinheit vor den Stößen wirksam schützen.
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Bei der erfindungsgemäßen Rammvorrichtung wird bei kurzem Druckmittelförderweg
eine wirksame Stoßsicherung bei den unterschiedlichen Betriebsbedingungen über und
unter Wasser erreicht. Während bei Rammarbeiten über Wasser die Auswirkungen des
Rammschlages auf die Rammvorrichtung direkt beobachtet werden können und durch Veränderung
der Schlagintensität und/oder der Schlagfreouenz und/oder der Federeigenschaften
der Stoßdämpfelemente eine optimale Anpassung an die Betriebsbedingungen erzielt
werden kann, ist bei Rammarbeiten unter Wasser eine Anpassung an die durch die jeweilige
Bodenbeschaffenheit, die Form und die Länge des Rammteiles und die Verzögerung der
Abfederungsvorgänge durch den Wasserwiderstand beeinflußten Betriebsbedingungen
wegen der schlechten Beobachtungsmöglichkeiten und der Aufwendigkeit und Störungsanfälligkeit
automatischer Kontrollvorrichtungen schwierig, so daß mit der durch den Auftriebsbehälter
in geringem Abstand über dem Gehäuse schwimmend gehaltenen Antriebs einheit ein
sehr einfacher und wirtschaftlicher Stoßschutz erzielt wird, bei welchem in der
abwärts gerichteten I-Iauptstoßrichtung lediglich in Abhangigkeit von der Elastizität
der Zugelemente langsame Nachführbewegungen und keinerlei aufwärts gerichtete Stöße
zur Antriebs einheit weitergeleitet werden. Da die Antriebseinheit zum Schutz vor
mechanischen Beschädigungen ohnehin eines äußeren Schutzmantels bedarf, ist für
den Auftriebsbehälter nur ein sehr geringer Mehraufwand erforderlich.
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Der Auftriebsbehälter kann entweder eine für die vorgesehene Arbeitstiefe
hinreichende Druckfestigkeit besitzen oder mit Druckluft gefüllt sein, was eine
leichtere Bauweise ermöglicht, weil der Auftriebsbehälter dann nicht der Druckdifferenz
zwischen dem Wasserdruck und dem Atmosphärendruck, sondern nur der geringeren Druckdifferenz
zwischen dem Wasserdruck und dem Luftdruck im Auftriebsbehälter standhalten muß.
Dies ist für Rammarbeiten über Wasser günstig, da auf diese Weise das Gewicht der
sich auf dem Gehäuse abstützenden
Antriebseinheit und der zu deren
elastischer Abstützung benötigte Federauf@and kleingehalten werden kann. Um dabei
zu vermeiden, da der Auftriebsbehälter bereits vor @rbeitsbeginn über Wasser mit
Druckluft befüllt und entsprechend druckfest a@sgebildet worden muß, kann der Auftrie@s@oh@lter
über eine Leitung mit dem oberon @nde oines im Gehäuse angeordneton, an seinem untere@
Endo mit der Umg@@@g @o@-munizierenden Hohlraum es verbunden sein, in welche@ die
darin enthaltene Luft durch das beim Absenken auf die Arbeitstiofe von unten eindringende
Wasser ko@primiert wird, so daß der Gasdruck im Auftriebsbehälter mit der Arbeitstie@e
ansteigt und stets dem äußeren @asserdr@ck entspricht. Die im oberen @eil des Hohlraumes
verdichtete Luft @@@@ @erno@ über einen mit einem Absperrventil versehenen Verbindun@skanal
in den Bewegungsraum des Schlagkörpers eingeleitet werden, so daß auch in diesem
stets ein dem umgebenden Wasserdruck entsprechenden Luftdruck herrscht. Zur Begrenzung
des Luftdruc@es i@ Auftri@bsbehälter @ann i@ der @eitun@ ein @@@@errventil v@r@@@@o@en
sein, das bei Überschreitung eines vorbestimmten Druckwertes selbsttätig schließt.
Um unerwünschte Belastungen des Auftriebsbehälters beim Hochziehen der Rammvorrichtung
an die Wasseroberfläche zu vermeiden, kann der Auftriebebehälter eine mit einem
Rückschlagventil versehene Auslaßöffnung aufweisen, so daß der Überdruck im Auftriobsbehälter
relativ zur Umgebung auf einen durch die Federkraft der das Rückschlagventil schließenden
Feder entsprechenden Wert begrenzt bleibt. Da das Rückschlagventil nur so lange
geschlossen gehalten wird, wie die aus der Summe des Federdruckes und des äußeren
Wasserdruckes entsprechende Kraft den inneren Luftdruck übersteigt, wird die überschüssige
Druckluft beim Heraufziehen der Rammvorrichtung entsprechend dem nachlassenden Wasserdruck
kontinuierlich abgeblasen.
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Da die Antriebseinheit bei Rammarbeiten unter Wasser nicht direkt
auf dem Gehäuse aufsitzt, kann bei Rammarbeiten über Wasser zum Absetzen der Antriebseinheit
auf dem
Gehause ein Gaspolsterkörper mit in eine elastische Hülle
eingeschlossenem Gaspolster benutzt werden, die eine optimal weiche und wartungsfreie
Lagerung ergibt, unter Wasser jedoch wegen des mit der Tiefe zunehmenden Wasserdruckes
härter und in größeren Tiefen wirkungslos wird.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Rammvorrichtung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeiger Fig.i
einen schematischen Teil-Längsschnitt durch eine Rammvorrichtung und Fig.2 einen
schematischen Längsschnitt durch eine abgewandelte Rammvorrichtung, in welcher ein
Teil des Druckmittelantriebes weggelassen ist.
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Die in Fig. 1 dargestellte Rammvorrichtung besitzt ein im wesentlichen
zylindrisches Gehause 2 mit einem zylindrischen Uewegungsraum 24 für einen darin
aufwärts und abwärts verschiebbar geführten Schlagkörper 25. Der Bewegungsraum 2k
ist nach unten durch eine Schlagplatte 27 abgeschlossen, die auf dem Pammteil 29
aufliegt. Zwischen dem Gehäuse 2 und der Sehlagplatte 27 ist eine Ringdichtung 26
angeordnet. Am oberen sunde des Gehäuses 2 ist ein axial auswärts vorspringender
Druckmittelzylinder 30 angebracht, in welchem ein Kolben 31 verschiebbar geführt
ist, dessen holbenstange 32 am Schlaglcörper 25 angelenkt ist. Das bei der Bewegung
des Schlagkörpers 25 im Bewegungsraum 2k verdrängte Gas kann über Durchtrittsöffnungen
34 und einen Überströmkanal 33 jeweils in den Raum hinter dem bewegten Schlagkörper
25 strömen.
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Am oberen Ende des Druckmittelzylinders 30 ist ein axial vorstenender
Führungsschaft 38 angeordnet. Das Gehäuse 2 ist an einem am oberen Ende des Führungsschaftes
38 angreifenden Tragseil 28 aufgehängt.
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Über dem Gehäuse 2 ist eine auf dem Druckmittelzylinder 30 bzw. dem
Führungsschaft 38 aufwärts und abwärts verschiebbar geführte Antriebseinheit 1 angeordnet,
die mehrere jeweils von einem Antriebsmotor 5 angetriebene Hydraulikpumpen 6, einen
Druckmittelbehälter 7 und den Druckmittelzylinder 30 über eine Umsteuervorrichtung
10 einerseits mit den Hydraulikpumpen 6 und andererseits mit dem Druckmittelbehälter
.7 verbindende Druckmittelleitungen 8 und 9 aufein weist. In der Wandung des Druckmittelbehälters
7 ist bei der dargestellten Ausführungsform als elastische Membram ausgebildetes,
in Abhängigkeit vom Druckverhältnis unter Volumenänderung des Druckmittelbehälters
verschiebbares Trennelement 19 dicht eingefügt. Durch dieses auf der einen Seite
vom Druckmittel und auf der anderen Seite vom umgebenden Wasser beaufschlagte Trennelement
ist das im Druckmittelbehälter 7 enthaltene Druckmittel stets dem herrschenden Wasserdruck
ausges-etzt, so daß es der I-Iydraulikpumpe 6 mit entsprechend erhöhtem Vordruck
zugeführt wird und die Kolbenstange 32 mit einer im Vergleich zum normalen Arbeitsdruck
im Druckmittelkreislauf entsprechend vergrößerten Kraft in den Bewegungsraum 24
hineinbewegt wird.
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Die Antriebseinheit 1 weist ferner einen ringförmigen Auftriebsbehälter
3 auf und ist jeweils über Stoßdämpferringe 4 aus elastisch verformbarem Material
an der Umfangsfläche des Druckmittelzylinders 30 bzw. des Führungsschaftes 38 gleitend
verschiebbar geführt. Zwischen der Obe:seite des Gehäuses 2 und der Unterseite der
Antriebs einheit 1 sind ferner mehrere bei der dargestellten Ausführungsform als
flexible Zugseile ausgebildete Zugelemente 11 vorgesehen, welche die Antriebseinheit
1 bei Rammarbeiten unter Wasser entgegen der durch den Auftriebsbehälter 3 erzeugten
Aufschwimmtendenz in einem durch die Länge der Zugelemente 11 bestimmten Abstand
über dem Gehäuse 2 schwimmend halten.
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Die Zugelemente 11 sind bei der dargestellten Ausführungsform mit
dem Gehäuse 2 über elastisch verformbare Federn 12 bzwo 13 verbunden. Hierfür können
je nach den Anforderungen
Zugfedern 12 oder Druckfedern 13 Verwendung
finden. Statt dessen ist es auch möglich, die Zugelemente 11 jeweils über mit Hydrospeichern
l kommunizierende Hydraulikzylin der mit dem Gehäuse 2 oder der Antriebseinheit
1 zu verbinden.
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Über Wasser setzt sich die Antriebseinheit 1 mittels an ihrer Unterseite
angeordneter, jeweils mit einem Hydrospeicher 15 verbundener Hydraulikzylinder 16
auf der Oberseite des Gehäuses 2 stoßgedämpft ab. Die Federeigenschaften der Hydraulikzylinder
16 können mittels der Hydrospeicher 15 auf den jeweils gewlinschten Wert eingestellt
werden.
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Die in Fig. 2 dargestellte, abgewandelte Ausführungsform stimmt weitgehend
mit der Konstruktion gemäß Figur 1 überein, wobei jedoch jetzt der Auftriebsbehälter
3 über eine mit einem Absperrventil 21 versehene Leitung 20 mit dem oberen Ende
eines im Gehäuse 2 angeordneten IIohlraumes 35 verbunden ist, der durch an seinem
unteren Ende angeordnete Öffnungen mit der Umgebung kommuniziert und außerdem über
einen Verbindungskanal 36 mit einem darin angeordneten Absperrventil 37 mit dem
Bewegungsraum 24 des Schlagkörpers 25 verbunden ist, Zum Absetzen der Antriebseinheit
1 sind anstelle der Hydraulikzylinder 16 auf der Obers-eite des Gehäuses 2 Gaspolsterkörper
17 mit einem in einer flexiblen Hülle eingeschlossenen Gaspolster i-d*t Stoßdämpfer
aus elastisch verformbarem Material vorgesehen0 Bei dieser Ausführungsform der Rammvorrichtung
wird beim Absenken unter Wasser die im Hohlraum 35 eingesclilossene Luft durch das
infolge des mit der Tiefe zunehmenden äußeren Wasserdruckes in den Hohlraum 35 aufsteigende
Wasser komprimiert. Die verdiohtete Luft strömt einerseits über den Verbindungskanal
36 in den Bewegungsraum 24 und andererseits über die Leitung 20 in den Auftriebsbehälter
3, so
daS der in diesen herrschende Luftdruck jeweils dem äußeren
iasserdruck entspricht und auf eine druckfeste Konstruktion des Auftriebsbehälters
3 verzichtet werden kann. Infolge des Verbindungskanales 36 entspricht der Druck
im Bewegungsraum 24 ebenfalls dem äußeren Wasserdruck. Wenn das im Hohlraum 35 aufsteigende
Wasser die darin verdichtete Luft in den Bewegungsraum 24 und den Auftriebsbehälter
3 verdrängt hat, schließt das Absperrventil 37 und verhindert ein Eindringen von
Wasser in den Bewegungsraum. In entsprechender Weise schließt das Absperrventil
21 in der Leitung 20 bei Überschreitung eines vorbestimmten Druckes im Auftriebsbehälter
3. Auf diese Weise kann der Innendruck im Auftriebsbehälter 3 auf einen unter Berüclrsichtigung
der Festigkeit desselben gewählten Wert eingestellt werden. Der Auftriebsbehälter
3 besitzt ferner eine mit einem Rückschlagventil 23 versehene Auslaßöffnung 22,
durch welche beim Hochziehen der Rammvorrichtung der im Auftriebsbehälter 3 herrschende
Überdruck entsprechend der Abnahme des äußeren Wasserdruckes fortschreitend abgeblasen
wird, so daß der Innendruck des Auftriebsbehälters nach dem Auftauchen nur noch
dem Federdruck der Feder des Rückschlagventils 23 entspricht.
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Die vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen erläuterte Rammvorrichtung
kann vom Fachmann je nach-den Anforderungen in verschiedener Weise zweckentsprechend
weitergebildet werden, sofern dabei eine mit einem Auftriebsbehälter versehene,
mit dem Gehäuse über Zugelemente verbundene Antriebseinheit benutzt wird,