DE2538642C3 - Tauchfähige Rammvorrichtung - Google Patents

Description

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

Die aus der deutschen Auslegeschrift 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 Rarnmvorrichtung 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 zurückgeht. Auch beim Arbeiten mit Preßluft treten leicht Betriebsstörungen durch unerwünschte Kondensationserscheinungen auf. Beim Antrieb der Rammvorrichlung 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 54 521.9-25, 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 weiden.

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

das 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 über 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 Förderwtge zwischen der Druckmitteipumpe und dem Druckmittelzylinder ist es jedoch zweckmäßig, den Abstand der Antriebseinheit vom Gehäuse klein zu halten. Die mit dent 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 elastisch verformten Rammteiles entstehenden, aufwärts wirkenden Stöße werden von den Zugelementen nicht zur Antriebseinheit übertragen.

Während man bei Rammarbeiten 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 Kontrollvorrichtungen 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 Stoßdämpfvorrichtungen können einen oder mehrere mit einem Hydrospeicher verbundene Hydraulikzylinder aufweisen. Auf diese Weise werden auftretende 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 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 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 härter 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 Rammvorrichtung,

F i g. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine abgewandelte Rammvorrichtung, in welcher ein Teil des Druckmittelantriebes weggelassen ist.

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

eine 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 Raum 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 einer 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 11 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 Hydrospeichern kommunizierende Hydraulikzylinder mit dem Gehäuse 2 oder der Antriebseinheit 1 zu verbinden.

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 gewünschten Wert eingestellt werden.

Die in Fig. 2 dargestellte, abgewandelte Ausluh rungsform stimmt weitgehend mit der Konstrukiiior gemäß F i g. 1 überein, wobei jedoch jetzt dei

ίο Auftriebsbehälter 3 über eine mit einem Absperrventi 21 versehene Leitung 20 mit dem oberen Ende eines in Gehäuse 2 angeordneten Hohlraumes 35 verbunden ist der durch an seinem unteren Ende angeordnet öffnungen mit der Umgebung kommuniziert unc

π außerdem über einen Verbindungskanal 36 mit einen darin angeordneten Absperrventil 37 mit dem Bewe gungsraum 24 des Schlagkörpers 25 verbunden ist. Zun Absetzen der Antriebseinheit 1 sind anstelle dei Hydraulikzylinder 16 auf der Oberseite des Gehäuses ', Gaspolsterkörper 17 mit einem in einer flexiblen Hüll< eingeschlossenen Gaspolster oder Stoßdämpfer au: elastisch verformbarem Material vorgesehen.

Bei dieser Ausführungsform der Rammvorrichiunj wird beim Absenken unter Wasser die im Hohlraum 3!

· eingeschlossene Luft durch das infolge des mit der Tiefi zunehmenden äußeren Wasserdruckes in den Hohlraun 35 aufsteigende Wasser komprimiert. Die verdichteti Luft strömt einerseits über den Verbindungskanal 36 ii den Bewegungsraum 24 und andererseits über dii

jn Leitung 20 in den Auftriebsbehälter 3, so daß der ii diesem herrschende Luftdruck jeweils dem äußerei Wasserdruck entspricht und auf eine druckfest! Konstruktion des Auftriebsbehälters 3 verzichte werden kann. Infolge des Verbindungskanales 31 entspricht der Druck im Bewegungsraum 24 ebenfall dem äußeren Wasserdruck. Wenn das im Hohlraum 3! aufsteigende Wasser die darin verdichtete Luft in dei Bewegungsraum 24 und den Auftriebsbehälter : verdrängt hat, schließt das Absperrventil 37 un< verhindert ein Eindringen von Wasser in den Bewe gungsraum. In entsprechender Weise schließt da Absperrventil 21 in der Leitung 20 bei Überschreituni eines vorbestimmten Druckes im Auftriebsbehälter 3 Auf diese Weise kann der Innendruck im Auftriebsbe hälter 3 auf einen unter Berücksichtigung der Festigkei desselben gewählten Wert eingestellt werden. De Auftriebsbehäiter 3 besitzt ferner eine mit einen Rückschlagventil 23 versehene Auslaßöffnung 22, durcl welche beim Hochziehen der Rammvorrichtung der in Auftriebsbehälter 3 herrschende Überdruck entspre chend der Abnahme des äußeren Wasserdrucke forischreiiend abgeblasen wird, so daß der Irsnendrüc! des Auftriebsbehälters nach dem Auftauchen nur nocl dem Federdruck der Feder des Rückschlagventils 2.

entspricht

Die vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsfor men erläuterte Rammvorrichtung kann vom Fachmani je nach den Anforderungen in verschiedener Weisi zweckentsprechend weitergebildet werden, sofern da bei eine mit einem Auftriebsbehäiter versehene, mi dem Gehäuse über Zugelemente verbundene Antriebs einheit benutzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

1. Patentansprüche:

   J. Tauchfähige Ramm Vorrichtung, mit einem wasserdichten Gehäuse, einem darin aufwärts und abwärts verschiebbar geführten Schlagkörper, 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 (5), mindestens einer von diesem angetriebenen Druckmiitelpumpe (6) und einem Druckmittelbehälter (7) beweglich gehaltert ist,

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

   c) die Antriebseinheit (1) mit dem Gehäuse (2) über nur Zugkräfte übertragende Zugelemente (11) verbunden ist.
2. 2. Rammvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (1) über dem Gehäuse (2) angeordnet ist und zwischen der Antriebseinheit (1) und dem Gehäuse (2) Stoßdämpfvorrirhtungen (4,16,17) vorgesehen sind.
3. 3. Rammvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ^M dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelcmente (11) flexibel ausgebildet sind.
4. 4. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelcmente (U) in Zugrichtung elastisch ausgebil- '^r> det sind.
5. 5. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugelemente ^H) mit dem Gehäuse (2) und/oder mit der Antriebseinheit (1) jeweils über elastisch ⁴⁽⁾ verformbare Elemente (12,13) verbunden sind.
6. 6. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßdämpfvorrichtungen mindestens einen mit einem Hydrospeicher (15) verbundenen Hydraulikzylinder (16) aufweisen.
7. 7. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßdämpfvorrichtungen mindestens einen Gaspolsterkörper (17) mit in eine flexible Hülle (18) ^r'° eingeschlossenem Gas aufweisen.
8. 8. Rammvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (1) am Oberteil des Gehäuses (2) mittels elastisch verformbarer Stoßdämpfelemente ^r'⁵ (4) aufwärts und abwärts verschiebbar geführt ist.
9. 9. Rammvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit (I) über Stoßdämpfringe (4) an der Umfangsfläche eines an der Oberseite des Gehäuses (2) axial vorspringen- ^b0 den, gegebenenfalls den Druckmittelzylinder (30) enthaltenden Führungsschaftes (38) aufwärts und abwärts verschiebbar geführt ist.
10. 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. 11. Rammvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (20) ein bei Überschreitung eines vorbestimmten Druckes schließendes Absperrventil (21) angeordnet ist

    IZ 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.