DE2601230A1

DE2601230A1 - Vorrichtung zur verdichtung des erdbodens

Info

Publication number: DE2601230A1
Application number: DE19762601230
Authority: DE
Inventors: Roger Michael Elliott
Original assignee: BSP International Foundations Ltd
Current assignee: BSP International Foundations Ltd
Priority date: 1975-01-15
Filing date: 1976-01-14
Publication date: 1976-07-22
Also published as: BE837549A; NL7600316A; JPS51125910A; US4006886A

Description

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BSP INTERNATIONAL FOUNDATION LIMITED
Claydon, Ipswich, Suffolk, England

Vorrichtung zur Verdichtung des Erdbodens

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdichtung des Erdbodens, mit einem Kopf, der eine Vibratorexnrichtung enthält, sowie einem oberhalb des Kopfes angeordneten Verbindungsstück, an dem der Kopf angehängt ist.

Die Vorrichtung kann beispielsweise in ein Loch im Boden eingeführt oder zur Bildung eines Loches im Boden verwendet werden, beispielsweise zur Aufnahme von Pfählen oder anderen Einrichtungen zur Gründung von Bauwerken.

Vorrichtungen dieser Art haben üblicherweise eine langgestreckte Form, um den Verdichtungsprozess zu erleichtern und um eine bessere Führung der Vorrichtung längs eines geradliniges Weges zu erreichen. Um eine erwünschte Gesamtlänge zu

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erreichen_/ohne die Wirkung der Vibratoreinrichtung ungebührlich zu dämpfen, ist es bekannt, den Kopf, der die Einrichtung enthält, mit einem Verbindungsstück zu koppeln, das eine nach oben gerichtete Verlängerung des Kopfes bildet, wobei die Kupplung so ausgebildet ist, daß die Übertragung von Schwingungen vom Kopf auf das Verbindungsstück reduziert wird.

Die Kupplung ist erforderlich, um den Vibratorkopf am Verbindungsstück zu halten, wenigstens dann, wenn die Vorrichtung über einem Loch aufgehängt ist, wobei ferner verhindert v/erden soll, daß der Kopf sich frei dreht, weil Rohrleitungen und Kabel durch das Verbindungsstück zum Kopf verlaufen, beispielsweise um die Vibratoreinrichtung anzutreiben bzw. mit Energie zu versorgen, da diese Kabel oder Rohrleitungen dann verdrillt werden würden. Es ist schwierig, all diese Forderungen mit der Notwendigkeit zu kombinieren, die Übertragung von Schwingungen vom Kopf auf das Verbindungsstück auf ein Minimum herabzudrücken und auch damit, einen ausreichenden Zwischenraum in der Kupplung für die Durchführung der Rohrleitungen und Kabel vorzusehen. Das Ergebnis war daher ein Kompromiß, in welchem einige der gewünschten Forderungen geopfert wurden.

So ist in dem Britischen Patent Nr. 1 278 696 eine Anzahl von Universalkupplungen beschrieben, um den Vibratorkopf mit dem Verbindungsrohr in einer Weise zu verbinden, die relative seitliche Verschiebungen erlaubt, die Kupplungen sind aber sehr massig und beschränken den Raum beträchtlich, der für die Durchleitung der Rohrleitungen und Kabel erforderlich ist, wobei ferner die einzelnen Teile der Universalkupplungen einen starken Verschleiß zeigen wegen der Arbeitsbedingungen im Schmutz, denen sie ausgesetzt sind.

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Das Britische Patent Nr. 987 312 beschreibt eine Anordnung, bei der der Kopf an federnden Ringen aufgehängt ist, die mit dem Kopf und dem Verbindungsstück an kegeistumpfförmigen Flächen verbunden sind. Diese Anordnung beruht auf der Annahme, daß sich der Kopf als Kegelpendel um ein vertikales Zentrum bewegt, das durch die Spitze der Kegelfläche, die normal zu den Verbindungsflächen liegt, definiert ist, wobei dies jedoch durch die Wände des Loches, in welchem die Verdichtungsvorrichtung arbeitet, verhindert werden kann, und da die Bodenbeschaffenheit normalerweise beträchtlich variiert und nicht voraussagbar ist, ist es unmöglich, ihre Wirkungen zu berücksichtigen. Alle derartigen Abweichungen machen die elastischen Ringe hinsichtlich ihrer Funktion, das Verbindungsstück von den Schwingungen zu trennen, unwirksam.

Die bekannte Konstruktion verlangt ferner, daß der Vibratorkopf an dem Verbindungsstück mittels der Ringe und ihrer Verbindungsflächen aufgehängt werden kann. Selbst wenn das Gewicht des Vibratorkopfes durch den Boden des Loches aufgenommen wird, ist es erforderlich, daß die Verbindung eine Belastungsumkehr zuläßt, was zu beträchtlichen Zugspannungen führen kann wegen der Bewegungen der Kupplung wenn der Kopf im Winkel bezüglich des Verbindungsstückes oszilliert. Es ist schwierig, sicherzustellen, daß die Verbindung eine ausreichende Festigkeit hat, um diesen verschiedenen Belastungen zu widerstehen und es ist nicht nur teuer, eine Verbindung derart hoher Qualität herzustellen, sondern auch wahrscheinlich, daß sie eine häufige Reparatur und Wartung erfordert. Praktisch ist es,abgesehen von den Festigkeitsanforderungen, ferner notwendig, daß die Verbindung eine vollständige Abdichtung zwischen dem Kopf und dem Verbindungsstück bewirkt, da die Vorrichtung notwendigerweise extremen Arbeitsbedingungen ausgesetzt ist und sonst durch das Eindringen von Schmutz und

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Feuchtigkeit unwirksam werden würde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Kupplung zu verbessern, um die vorgenannten Wachteile zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Kopf an wenigstens einem flexiblen Element, beispielsweise einem Seil oder Kabel, aufgehängt ist, daß ferner zwischen den benachbarten aber im Abstand angeordneten Enden von Kopf und Verbindungsstück eine flexible Dichteinrichtung angeordnet ist, die die Enden umschließt.

Vorzugsweise besteht die Dichteinrichtung aus einer elastischen Einrichtung, die durch das flexible Element zusammendrückbar ist. Die Dichtungseinrichtung kann die Form einer Hülse haben, wobei der Kopf, das Verbindungsstück und die Hülse praktisch dieselbe Außenform haben und eine im wesentlichen zylindrische Anordnung bilden.

Zweckmäßigerweise ist die Dichteinrichtung so angeordnet, daß sie eine relative Drehung zwischen dem Kopf und dem Verbindungsstück verhindert oder begrenzt.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 in einem axialen Schnitt eine Vorrichtung nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt in einem axialen Schnitt ein Detail einer Modifikation der Vorrichtung nach Fig. 1.

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Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt eine im wesentlichen zylindrische Vibratoreinrichtung 2 und ein im wesentlichen zylindrisches Verbindungsstück 4, mit zweckmäßigerweise demselben Durchmesser wie diese und in koaxialer Anordnung zu der Vibratoreinrichtung. Zwischen den benachbarten Enden der Vibratoreinrichtung und dem Verbindungsstück ist eine im wesentlichen zylindrische Dichteinheit 6 koaxial zu der Vibratoreinheit und dem Verbindungsstück derart angeordnet, daß die Vorrichtung im wesentlichen einen gleichförmigen Querschnitt über den größten Teil ihrer Länge hat.

Die Vibratoreinrichtung hat einen Kopf 10, in welchem ein Exzenter 12 auf einer Welle 14 angeordnet ist, die in einem unteren und einem oberen Lager 16, 18 gelagert und abgestützt ist und durch einen hydraulischen Motor 20 in Drehung versetzt werden kann. Das Verbindungsstück 4 besteht aus einem Rohr 30, mit einem Aufhängerad bzw. einer Seilscheibe 38 an ihrem oberen Ende.

Die Vibratoreinrichtung 2 ist an dem Verbindungsstück 4 mittels eines zentralen Drahtseiles oder Kabels 32 angehängt, dessen oberes Ende 26 an einer Kabelhalterung 34 nahe dem oberen Ende des Rohres 30 befestigt ist und dessen unteres Ende 28 an einer Kabelhalterung 36 eines Trägerblockes 40 befestigt ist, der seinerseits mit einem Flansch 22 der Vibratoreinrichtung fest verbunden ist. Dar Block 40 hat einen Ringteil 42 mit demselben Durchmesser wie der Kopf 10 und er ist an dem Flansch 22 mittels einer Anzahl von Kopfschrauben 44 angeschraubt, die in Taschen 46 am Umfang des Kopfes angeordnet sind. Die Kabelhalterung 36 ist mit dem Ringteil 42 des Blockes 40 mittels einer Anzahl von radial verlaufenden Streben 48 verbunden, wobei ähnliche Streben 50 zwischen der oberen Kabelhalterung 34 und dem Rohr 30 ausgebildet sind.

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Ein Rincrteil 62, der eine ähnliche Form wie der Ringteil 42 des Träfeerblockes hat, ist am Flansch 24 am unteren Ende des Rohres 30, in umgekehrter Anordnung zum Ringteil 42, mittels einer Anzahl von Kopfschrauben 64 befestigt, die in Taschen 66 am Umfang des Rohres 30 sitzen. Die Ringteile 42 und 62 haben je eine Nut 68, die längs ihres Umfanges verläuft, und in den Nuten sitzen entsprechende einwärts ragende Lippen 70 einer faserverstärkten Dichtungshülse 72 aus Gummi oder gummiartigem Material, die im wesentlichen denselben Durchmesser wie die Vibratoreinheit und das Verbindungsstück hat. Eine v/eitere in ümfangsrichtung verlaufende Lippe 74 ragt benachbart zu jeder der Lippen 70 und im Abstand von diesen von der Hülse 72 aus nach innen vor, derart, daß die beiden Lippen 74 die sich gegenüberliegender. Stirnflächen der Ringteile 42 und 62 abdecken. Die Hülse 72 ist beispielsweise durch eine geeignetes Bindemittel befestigt und gehalten.

Durch das Rohr 30 und die Hülse 72 verlaufen hydraulische Schläuche in bekannter Weise in die Vibratoreinrichtung hinein und zum Motor 20, sie sind jedoch in konventioneller Weise angeordnet und aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Es können ferner Schläuche zu der angeschrägten Nase der Vibratoreinrichtung geführt sein, um Druckwasser zuzuführen, was manchmal verwendet wird, um die Eindringrate zu erhöhen. Im Betrieb treibt der Motor 20 den Exzenter 12 an und erzeugt Schwingungen der Vibratoreinrichtung im wesent-' liehen in der Art eines Kegelpendels. Die Flexibilität der Verbindung zwischen der Vibratoreinheit und dem Verbindungsstück verhindert oder begrenzt eine Schwingungsbewegung des Verbindungsstückes, wodurch die Anstrengung reduziert wird, die erforderlich ist, um eine gegebene Verdichtungswirkung im Erdboden, durch den sich die Vorrichtung bewegt, zu erreichen. Das Kabel selbst überträgt die Schwingungen nicht, während das elastische Material der Hülse einen Dämpfungs-

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effekt ausübt, der die übertragung von Störkräften, die von der Schwingung der Vibratoreinheit herrühren, auf das Verbindungsstück abschwächen.

Das Kabel 32 ist vorgespannt und so angeordnet, daß wenn die Vorrichtung frei an der Seilscheibe hängt, die Hülse 72 axial gedrückt wird. Die Form und der Aufbau der Hülse können so sein, daß sich eine zylindrische Außenfläche ergibt, wenn sie zusammengedrückt wird. Die Bodenreaktion erhöht diese Zusammendrückung wenn die Vorrichtung in den Boden eingesenkt bzw. auf ihn abgesenkt wird, obgleich auch lokale Zugspannungen vorübergehend auftreten können, wenn die Vibratoreinheit am Verbindungsstück schwingt.

Die Hülse 72 wirkt ferner als Distanzstück zwischen der Vibratoreinheit und dem Verbindungsstück 4, wobei sie die beiden Teile im wesentlichen in Flucht miteinander hält. Sollte die Amplitude der Schwingung der Vibratoreinrichtung 2 zu groß werden, verhindern die Lippen 74 der Hülse 72 einen Kontakt von Metall auf Metall.

Die Hülse 72 dient ferner dazu, das Eintreten von Schmutz oder Erde in die Verbindung zwischen den Teilen 2 und 4 zu verhindern, und da sie eine gleichmäßige äußere Verbindung zwischen diesen beiden Teilen herstellt, wird das Eindringen der Vorrichtung in den Boden erleichtert. Ferner verhindert die Verbindung der Hülse 72 mit den Ringteilen 42 und eine relative Drehung zwischen der Vibratoreinrichtung 2 und dem Verbindungsstück 4, wodurch Beschädigungen der in die Vibratoreinrichtung hineinverlaufenden Schläuche vermieden werden.

Die beschrieben Vorrichtung kann modifiziert werden. So kann das obere Ende des Kabels, das in der Nähe des oberen Endes

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des Verbindungsstückes befestigt ist, um den Zugang zu dem Befestigungspunkt zu erleichtern, auch an anderen Stellen angebracht werden,und wie Fig. 2 zeigt, ist es auch möglich, mehr als ein Kabel zu verwenden, z.B. die Seile oder Kabel 32a und 32b, die an entsprechenden ähnlichen oberen und unteren Kabelhalterungen befestigt sind, von denen nur die untere Kabelhalterung 36a gezeigt ist. Ferner kann es zweckmäßig sein, die Lippen 74 getrennt von der Hülse 72 auszubilden oder andere seperate elastische Elemente 74a vorzusehen, die dieselbe Pufferwirkung wie die Lippen haben.

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Claims

Patentansprüche

.J Vorrichtung zur Verdichtung des Erdbodens, mit einem Kopf, der eine Vibratoreinrichtung enthält, sowie einem oberhalb des Kopfes angeordneten Verbindungsstückes, an dem der Kopf aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängeeinrichtung zwischen der Vibratoreinrichtung (2) und dem Verbindungsstück (4) wenigstens ein flexibles Element (32, 32a), z.B. ein Seil oder Kabel, aufweist, daß der Kopf (10) und das Verbindungsstück (4) benachbarte, jedoch im Abstand voneinander angeordnete Endstücke (22, 24) aufweisen, zwischen denen eine flexible Dichtungseinrichtung (6) angeordnet ist, die die Endstücke umschließt, daß ferner die Dichtungseinrichtung eine elastische Hülse (72) aufweist, die durch die Spannung in dem flexiblen Element (32, 32a) druckbelastet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Dichteinrichtung (6) mit der Vibratoreinrichtung (2) eine im wesentlichen zylindrische Form bildet, daß ferner die Verbindungseinrichtung (4) und die Hülse (72) im wesentlichen dieselbe Querschnittsform haben und eine im wesentlichen zylindrische Anordnung bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß durch die Dichteinrichtung (6) die relative Drehung zwischen der Vibratoreinrichtung (2) und dem Verbindungsstück (4) verhinderbar oder wenigstens begrenzbar ist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse (72) mit ringförmigen Teilen (42, 62) verbunden ist, die abnehmbar an den benachbarten Endstücken (22, 24) der Vibratoreinrichtung (2) und des Verbindungsstückes (4) angebracht sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (72) mit nach innen vorragenden Lippen (70) versehen ist, die in am Umfang verlaufende Nuten (68) der entsprechenden ringförmigen Teile (42, 72) eingreifen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß elastische Teile (74 bzw. 74a) zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen der ringförmigen Teile (42, 62) angeordnet sind, um einen Kontakt dieser Flächen zu verhindern.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Teile (74) einstückig mit der Hülse (72) ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das obere Ende des oder der flexiblen Elemente (32, 32a) mittels einer oberen Halterung (34) am Verbindungsstück (4) nahe bei dessen oberem Ende befestigt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des oder der flexiblen Elemente (32, 32a) mittels einer unteren Halterung (36) an der Vibratoreinrichtung (2) befestigt ist, und daß die Halterungen (34, 36) die flexiblen Elemente (32, 32a) im Abstand von den Seitenwänden des Verbindungsstückes (4) halten.

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