DE2538642B2 - Tauchfähige Räumvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine tauchfähige itammvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art

Die aus der deutschen Auslegeschrifi 19 55 300 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 Schlauchleitungen große 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. 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 zurückgehe Auch beim Arbeiten mit Preßluft treten leicht Betriebsstörungen durch unerwünschte Kondetiia'.ionserscheinungen auf. Beim Antrieb der Rammvorrichtung durch eine über Wasser angeordnete Hydraulikpumpe verursachen die niedrigen Wassertemperaturen sehr hohe Viskositäts- und Reibungsverluste in den langen Schlauchleitungen.

In der früher angemeldeten, nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 24 54 5215-25, auf die das Patent 24 54 521 inzwischen erteilt wurde, ist eine tauchfähige Rammvorrichtung beschrieben, deren Gehäuse über Stoßdämpfvorrichtungen mit einer Antriebseinheit mit mindestens einer Hydraulikpumpe, mindestens einem Elektromotor und einem Druckmittelbehälter so verbunden ist, daß die vom Gehäuse ausgehenden Stöße jeweils gedämpft auf die Antriebseinheit übertragen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Rammvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacher Konstruktion ohne lange Druckmittelleitungen auch in großer Wassertiefe trotz der Schlagerschütterungen mit gutem Wirkungsgrad arbeiten kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Rammvorrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale.

Der an der Antriebseinheit vorgesehene Auftriebsbehälter ist erfindungswesentlich. Er kann mit einem unter Normaldruck oder einem unter Überdruck stehenden Gas, vorzugsweise Luft gefüllt sein, wobei es entscheidend darauf ankommt, daß sein Auftrieb größer ist als

dos Eigengewicht der Antriebseinheit Die über Zugelemente mit dem Gehäuse verbundene Antriebseinheit kann sich bei Rammarbeiten unter Wasser vom Gehäuse lösen und in einem durch die Länge der Zugelemente bestimmten Abstand berührungsfrei ober dem Gehäuse schwimmen. Die Länge der Zugelemente und damit der Abstand der Antriebseinheit vom Gehäuse kann je nach den Erfordernissen zweckentsprechend gewählt werden. Zur Erzielung kurzer Förderwege zwischen der Druckmittelpumpe und dem ι ο Druckmittelzylinder ist es jedoch zweckmäßig, den Abstand der Antriebseinheit vom Gehäuse klein zu halten. Die mit dem Gehäuse nur indirekt verbundene Antriebseinheit wird beim Nachfallen des Gehäuses auf das unter der Schlagwirkung nach unten vorgeeilte Rammteil über die Zugelemente nur verzögert mit relativ geringer Beschleunigung nachgezogen. Die aus der Rückprallenergie des durch den Rammschlag elastiscn verformten Rammteiles entstehenden, aufwärts wirkenden Stöße werden von den Zugelementen nicht zur Antriebseinheit übertragen.

Während man bei Ranunarbeite» über Wasser die Auswirkungen des Rammschlages auf die Rammvorrichtung direkt beobachten und durch Veränderung der Schlagintensität und/oder der Schlagfrequenz und/Oder der Federeigenschaften der Stoßdämpfelemente eine optimale Anpassung an die Betriebsbedingungen erzielen kann, ist dies bei Rammarbeiten unter Wasser wegen der schlechten Beobachtungsmöglichkeiten und der Störanfälligkeit automatischer Kontrollvorrichtung gen schwierig. Mit der durch den Auftriebsbehälter dicht über dem Gehäuse schwimmend gehaltenen Antriebseinheit wird bei kurzen Förderwegen für das, Druckmittel ein sehr einfacher und wirksamer Stoßschutz erzielt Da die Antriebseinheit zum Schutz vor mechanischen Beschädigungen ohnehin eines Schutzmantels bedarf, ist für den Auftriebsbehälter nur ein sehr geringer Mehraufwand erforderlich.

Die Antriebseinheit kann zweckmäßig über dem Gehäuse angeordnet sein, wobei zwischen diesem und der Antriebseinheit elastische Stoßdämpfvorrichtungen vorgesehen sind, die zur Stoßdämpfung bei Rammarbeiten über Wasser dienen und bei kurzen Zugelementen etwaige durch im Rammteil reflektierte Rückprallstöße erzeugte stärkere Aufwärtsbewegungen des Gehäuses dämpfen.

Die Zugelemente können flexibel und/oder in Zugrichtung elastisch ausgebildet und mit dem Gehäuse bzw. mit der Antriebseinheit über elastisch verformbare Elemente verbunden sein. Hierdurch wird der Schutz der Antriebseinheit gegen unerwünschte Stoßeinwirkungen weiter verbessert

Die S:oßdämpfvorrici)tungen können einen oder mehrere mit einem Hydrospeicher verbundene Hydraulikzylinder aufweisen. Auf diese Weise werden auftre- tende Stöße besonders wirksam und schonend abgefangen.

Die Antriebseinheit kann am Oberteil des Gehäuses über elastisch verformbare Stoßdämpfelemente aufwärts und abwärts verschiebbar geführt sein. Hierzu kann am Oberteil des Gehäuses ein axial vorspringender Führungsschaft angeordnet sein, an dessen Umfangsfläche Stoßdämpfringe verschiebbar anliegen. Hierdurch wird auch bei Schrägrammungen eine: von Stoßwirkungen freie ausgerichtete Führung der Antriebseinheit erreicht

Der Auftriebsbehälter kann entweder eine für die vorgesehene Arbeitstiefe hinreichende Druckfestigkeit besitzen oder mit Druckluft gefüllt sein, was eine leichtere Bauweise ermöglicht, weil der AuftriebsbehäJ-ter 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 Federaufwand kleingehalten werden kann.

Der Auftriebsbehälter kann über eine flexible Leitung mit dem oberen Ende eines am Gehäuse angeordneten, an seinem unteren Ende mit der Umgebung kommunizierenden Hohlraumes verbunden sein, in welchem die Luft durch das beim Absenken eindringende Wasser selbsttätig komprimiert wird, so daß der Gasdruck im Auftriebsbehälter mit der Arbeitstiefe ansteigt und stets dem äußeren Wasserdruck entspricht Hierdurch wird vermieden, daß der Auftriebsbehälter bereits vor Arbeitsbeginn über Wasser mit Druckluft befüllt und entsprechend druckfest ausgebildet werden muß. Die im oberen Teil des Hohlraumes verdichtete Luft kann ferner über einen mit einem Absperrventil versehenen Verbindungskanal in den Bewegungsraum des Schlagkörpers eingeleitet werden, so daß auch in diesem stets ein dem umgebenden Wasserdruck entsprechender Luftdruck herrscht

Zur Begrenzung des Luftdruckes im Auftriebsbehälter kann in der flexiblen Leitung ein Absperrventil vorgesehen 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 Auftriebsbehälter eine Auslaßöffnung mit einem bei Überschreitung eines vorbestimmten innendruckes öffnenden Rückschlagventil aufweisen. Hierdurch bleibt der Überdruck im Auftriebsbehälter relativ zur Umgebung auf einen durch die Federkraft der das Rückschlagventil schließenden Feder entsprechenden Wert begrenzt 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.

Bei Rammarbeiten über Wasser kann zum Absetzen der Antriebseinheit auf dem Gehäuse 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 här »er und in größeren Tiefen wirkungslos wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Rammvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Teil-Längsschnitt durch eine RammvorrHitung,

F i g. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ramm vorrichtung, in weicher ein Teil des Druckmittelantriebes weggelassen ist

Die in F i g. 1 dargestellte Rammvorrichtung besitzt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 2 mit einem zylindrischen Bevegungsraum 24 für einen darin aufwärts und abwärts verschiebbar geführten Schlagkörper 25. Der Bewegungsraum 24 ist nach unten durch

cine Schlagplatte 27 abgeschlossen, die auf dem Rammteil 29 aufliegt. Zwischen dem Gehäuse 2 und der Schlagplatte 27 ist eine Ringdichtung 26 angeordnet. Am oberen Ende des Gehäuses 2 ist ein axial auswärts vorspringender Druckmittelzylinder 30 angebracht, in welchem ein Kolben 31 verschiebbar geführt ist, dessen Kolbenstange 32 am Schlagkörper 25 angelenkt ist. Das bei der Bewegung des Schlagkörpers 25 im Bewegungsraum 24 verdrängte Gas kann über Durchtrittsöffnungen 34 und einen Überströmkanal 33 jeweils in den kaum hinter dem bewegten Schlagkörper 25 strömen.

Am oberen Ende des Druckmittelzylinders 30 ist ein axial vorstehender Führungsschaft 38 angeordnet. Das Gehäuse 2 ist an einem am oberen Ende des Führungsschaftes 38 angreifenden Tragseil 28 aufgehängt.

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 aufweist. In der Wandung des Druckmittelbehälters 7 ist ein 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 ausgesetzt, so daß es der Hydraulikpumpe

6 mit entsprechend erhöhtem Vordruck zugeführt wird und die Kolbenstange 32 mit e'ner im Vergleich zum normalen Arbeitsdruck im Druckmittelkreislauf entsprechend vergrößerten Kraft in den Bewegungsraum 24 hineinbewegt wird.

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 Oberseite des Gehäuses 2 und der Unterseite der Antriebseinheit 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 It bestimmten Abstand über dem Gehäuse 2 schwimmend halten. Die Zugelemente 11 sind bei der dargestellten Ausführungsform mit dem Gehäuse 2 über elastisch verformbare Federn 12 bzw. 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 Hydrospeichem kommunizierende Hydraulikzylinder mit dem Gehäuse 2 oder der Antriebseinheit 1 zu verbinden.

Ober 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 gewünschten Wert eingestellt werden.

Die in Fig. 2 dargestellte, abgewandelte Ausführungsform stimmt weitgehend mit der Konstruktion gemäß F i g. 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 Hohlraumes 35 verbunden ist. der durch an seinem unteren Ende angeordnete Öffnungen mit der Umgebung kommuniziert und

i^ri 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 Oberseite des Gehäuses 2 (Jaspolsterkörper 17 mit einem in einer fiexibien Hüiie eingeschlossenen Gaspolster oder Stoßdämpfer aus elastisch verformbarem Material vorgesehen.

Bei dieser Ausführungsform der Rammvorrichtung wird beim Absenken unter Wasser die im Hohlraum 35

2ί eingeschlossene Luft durch das infolge des mit der Tiefe zunehmenden äußeren Wasserdruckes in den Hohlraum 35 aufsteigende Wasser komprimiert. Die verdichtete Luft strömt einerseits über den Verbindungskanal 36 in den Bt.vegungsraum 24 und andererseits über die

jn Leitung 20 in den Auftriebsbehälter 3, so daß der in diesem herrschende Luftdruck jeweils dem äußeren Wasserdruck entspricht und auf eine druckfeste Konstruktion des Auftriebsbemälters 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 Auftriebsbehalter 3 auf einen unter Berücksichtigung 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

so Auftriebsbehälter 3 herrschende überdruck entsprechend der Abnahme des äußeren Wasserdruckes fortschreitend abgeblasen wird, so daß der Innenuruck des Auftriebsbehälters nach dem Auftauchen nur noch dem Federdruck der Feder des Rückschlagventils 23 entspricht

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, mil dem Gehäuse über Zugelemente verbundene Antriebseinheit benutzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Tauchfähige Rammvorrichtung, mit einem wasserdichten Gehäuse, einem darin aufwärts und abwärts verschiebbar geführten Schlagkörper, ^s einem mit dem Schlagkörper bzw. dem Gehäuse verbundenen Antriebskolben, einem mit diesem zusammenwirkenden, am Gehäuse bzw. am Schlagkörper koaxial angeordneten Druckmittelzylinder sowie von diesem über eine Umsteuervorrichtung zu einer Druckmittelpumpe bzw. einem Druckmittelbehälter führenden flexiblen Druckmittelleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß:

a) am Gehäuse (2) eine Antriebseinheit (1) mit mindestens einem Antriebsmotor (S), mindestens einer von diesem angetriebenen Druckmittelpumpe (6) und einem Druckmittelbehälter (7) beweglich gehaltert ist,

b) die Antriebseinheit (1) einen Auftriebsbehälter (3) mit das Gewicht der Antriebseinheit (1) ^M übersüigendem Auftrieb aufweist und

c) die Antriebseinheit (1) mit dem Gehäuse (2) über nur Zugkräfte übertragende Zugelemente (11) verbunden ist

2. Rammvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ^K gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (1) über dem Gehäuse (2) angeordnet ist und zwischen der Antriebseinheit (1) und dem Gehäuse (2) Stoßdämpfvorrichtungen (4,16,17) vorgesehen sind.

3. Rammvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ^Μ dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente i(l 1) flexibel ausgebildet sind.

4. Rammvorrichtung nac^!\ einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente (11) in Zugrichte g elastisch ausgebildetsind.

5. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Zugelemente (11) mit dem Gehäuse (2) und/oder mit der Antriebseinheit (1) jeweils über elastisch verformbare Elemente (12,13) verbunden sind.

6. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßdämpfvorrichtungen mindestens einen mit einem Hydrospeicher (15) verbundenen Hydraulikzylinder (16) aufweisen.

7. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßdämpfvorrichtungen mindestens einen Gaspolsterkörper (17) mit in eine flexible Hülle (18) eingeschlossenem Gas aufweisen.

8. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (1) am Oberteil des Gehäuses (2) mittels elastisch verformbarer Stoßdämpfelemente (4) aufwärts und abwärts verschiebbar geführt ist

9. Rammvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Antriebseinheit (1) über Stoßdämpfringe (4) an der Umfangsfläche eine* an der Oberseite des Gehäuses (2) axial vorspringen- ^M den, gegebenenfalls den Druckmittelzylinder (.30) enthaltenden Führungsschaftes (38) aufwärts und abwärts verschiebbar geführt ist.

10. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Auftriebsbehälter (3) über eine flexible Leitung (20) mit dem oberen Ende eines am Gehäuse (2) angeordneten, an seinem unteren Ende durch mindestens eine öffnung mit der Umgebung kommunizierenden Hohlraumes (35) zur Luftkomprimierung durch aufsteigendes Wasser verbunden ist

11. Rammvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß in der Leitung (20) ein bei Überschreitung eines vorbestimmten Druckes schließendes Absperrventil (21) angeordnet ist.

12. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftriebsbehälter (3) eine Auslaßöffnung (22) mit einem bei Überschreitung eines vorbestimmten Innendruckes öffnenden Rückschlagventil (23) aufweist