DE2917600C2 - Hydraulischer Rammbär - Google Patents

Description

läutt

Der Hub- bzw. die Schlagenergie de* Bars wird damit

unabhängig von der Motordrehzahl, was bei Bemessung 55 der Hubzeit durch einen reinen Zeitgeber nicht erreicht Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydrauli- würde.

sehen Rammbär, dessen Masse mit mindestens einem Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausumsteuerbaren hydraulischen Hubzylinder gekuppelt führungsbeispiels und einer Ausführungsvariante eingeist, der mit einem druckempfindlichen Umsteuerventil hend erläutert

verbunden ist, über das bei fallender Masse die An- eo F i g. 1 zeigt ein vereinfachtes hydraulisches Schema, Schlüsse an den Enden des Hubzylinders direkt mitein· F i g. 2 zeigt den Aufbau eines Umsteuerventils, ander verbunden sind, und bei dem ein Zeitgeber vorge- F i g. 3 zeigt eine Seitenansicht des Rammbärs, teils

sehen ist, der während jeder Arbeitsperiode die Dauer im Schnitt, und

des Betriebsdruckes und damit den Hub der Masse be- F i g. 4 zeigt einen Längsschnitt durch den Rammbär,

mißt. 65 In F i g. 1 ist der Rammbär schematisch dargestellt

Ein bekannter Rammbär dieser Art (DE-AS durch seine Masse 1, die auf ein einzurammendes 11 600) weist den erheblichen Vorteil auf, daO er aus- Rammgut 2 wirkt Wie schematisch angedeutet, ist die schließlich durch den Betriebsdruck selbst steuerbar ist, Masse vertikal beweglich geführt und ihr oberes Ende

ist mit durchgehenden Hubkolben aufweisenden Kolbenstangen 3 von hydraulischen Hubzylindern 4 verbunden. Jedem Hubzylinder 4 ist ein automatisches Umsteuerventil 5 zugeordnet. Jeweils der untere Anschluß der beiden Umsteuerventile 5 ist mit der schematisch angedeuteten flexiblen Zuleitung 6 für das Druckmittel verbunden, während jeweils der obere Anschluß der Umsteuerventile 5 und der obere Anschluß der hydraulischen Hubzylinder 4 mit der flexiblen Rücklertung 7 verbunden sind. Je ein Ausgang 8 der Umsteuerventile ist mit dem unteren Ende der hydraulischen Hubzylinder 4 verbunden.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch eines der Umsteuerventile 5. Dieses Umsteuerventil weist in der die Zuleitung 6 und den Ausgang 8 verbindenden Längsbohrung eine bewegliche Hülse 9 auf, in der sich ein Rückschlagventil mit einer Kugel 10 und einer Feder 11 befindet Der über die Zuleitung 6 wirkende Betriebsdruck verschiebt die Hülse 9 in die in Fig.2 dargestellte obere Endstellung, wobei die Verbindung zur Rückleitung 7 gesperrt wird, und sobald ein bestimmter Druck überschritten wird, öffnet sich das Rückschlagveirdl 10, 11 und das Druckmittel gelangt aus der Zuleitung 6 über den Ausgang 8 in das untere Ende der hydraulischen Hubzylinder 4. Bei fehlendem Betriebsdruck in der Zuleitung 6 wird die Hülse 9 zurückgestellt, sobald an einem der übrigen Anschlüsse ein Oberdruck herrscht, womit eine direkte Verbindung zwischen der Rückleitung 7 und dem Ausgang 8 bzw. eine direkte Verbindung zwischen dem unteren und dem oberen Ende der Hubzylinder 4 entsteht

Das Druckmittel zur Betätigung des Rammbärs wird in einer Hauptpumpe 12 erzeugt, die von einem Motor 13 angetrieben wird. Der Betriebsdruck wird durch ein Überdruckventil 14 begrenzt Mit der Druckseite der Pumpe 12 ist ferner ein Druckspeicher 15 verbunden. Ein elektrisch betätigbares Umsteuerventil 16 gestattet die Zuleitung 6 und die Rückleitung 7 wahlweise mit dem Betriebsdruck, bzw. mit einer Rückleitung zum Druckmittelbehälter 17 zu verbinden. In der dargestellten Ruhestellung ist die Zuleitung 6 mit dem Rücklauf und die Rückleitung 7 mit dem Betriebsdruck verbunden. In der Rückleitung 7 liegt eine Drossel 18, und die Rückleitung 7 ist mit einem Druckvorspannventil 19 verbunden. Die Drossel 18 und das Vorspannventil 19 dienen beim dargestellten Betriebszustand zur Aufrechtei haltung eines bestimmten Restdrucks in der Rückleitung 7. Mit der H&uptpumpe 12 ist eine Hilfspumpe 20 starr gekuppeh, deren Fördermenge mit derjenigen der Hauptpumpe 12 in einem festen Verhältnis steht Die Druckseite der Hilfspumpe 20 ist mit einem Überdruckventil 21 und mit einem Umsteuerventil 22 verbunden. Das Umsteuerventil 22, das dem Umsteuerventil 16 parallel geschaltet ist, gestattet das von der Pumpe 20 geförderte Druckmittel in der dargestellten Ruhestellung mit dem Rücklauf, oder aber in der umgestellten Stellung mit einem Meßzylinder 23 zu verbinden. In der dargestellten Ruhestellung ist der Meßzylinder über eine einstellbare Drossel 24 mit dem Rücklauf verbunden. Der Meßzylinder, dessen Kolben durch Federn belastet ist, die ihn in der untersten Stellung zu halten trachten, ist mit einem Betätigungsorgan 25 verbunden, das nacheinander mehrere Tastschalter 26 zu betätigen gestattet Jeder Tastschalter kann mittels eines Wählschalters 27 einzeln wirksam gemacht werden, um auf die gemeinsame Steuerleitung der Umsteuerventile 16 und 22 zu wirlwn. Die Drossel 24 ist mit dem Wählschalter 27 derart gekoppelt, daß je nach dem wirksam gemachten Tastschalter 26 die Drossel in später beschriebener Weise mehr oder weniger geschlossen ist Ein weiterer Tastschalter 26a wird in der dargestellten Ruhelage des Kolbens des Meßzylinders 23 betätigt, und dieser Tastschalter 26a sowie der jeweils wirksame Tastschalter 26 wirkt, je auf einen Eingang einer Steuerschaltung 27a, deren Ausgang auf die Umsteuerventile 16 und 22 wirkt Der Meßzylinder 23 dient in später beschriebener Weise zur Steuerung des Arbeitszyklus des Rammbärs.

Die Fig.3 und 4 zeigen den Aufbau des Rammbärs an sich. In diesen Figuren sind nur die für die Erfindung wesentlichen Organe bezeichnet und im folgenden beschrieben. Die Masse 1 des Rammbärs ist am oberen Ende mit einer Platte 28 verschraubt, welche unter Zwischenlage elastischer, dämpfender Scheiben mit den oberen Enden der Kolbenstangen 3 gekuppelt ist Wie erwähnt sind durchgehende Kolbenstangen vorgesehen, die aus den hydraulischen Hubzylindeni 4 oben und unten vorragen. Die Hubzylinder 4 lk-^sn in Rohren 30, die mit einem oberen Teil 31 des Bärge&ieiis fest und mit einem unteren Teil 32 des Bärgestells beweglich verbunden sind. Beide Teile 31 und 32 des Bärgestells sind an einem in Fig.3 angedeuteten Mäkler 33 vertikal verschiebbar. Die beiden Hubzylinder 4 sind mittels Abstützringen 34 mit kugeligen Auflageflächen auf kugeligen Sitzen 35 in den Rohren 30 beweglich abgestützt

Die bewegliche Verbindung der Rohre 30 mit dem unteren Teil 32 des Bärgestells erfolgt einmal dadurch, daß die Rohre mittels elastischer dämpfender Scheiben 36 auf die Platte 32a des unteren Gestellteils abgestützt sind. Mit dem unteren Ende jedes Rohres sind im übrigen zwei Büchsen 37 verschweißt, in welchen Führungsstifte 38 gehalten sind, die durch Bohrungen der Platte 32a durchragen. Zwischen die Büchsen 37 und die Platte 32a sind elastische, dämpfende Körper 39 eingesetzt. Die Führungsstifte 38 tragen gemeinsam einen Flansch 40, der mit einem Rohr 41 verbunden ist in welches das untere Ende der Kolbenstange, bzw. das Führungsorgan eingreift Zwischen die Flansche 40 und den Boden der Roh.e 30 sind Führungshülsen 42 eingesetzt, welche der Führung der Rohre 30 in der Platte 32a dienen. Über den Flanschen 40 sind elastische, dämpfende Scheiben 43 auf den Führungsstiften 38 angeordnet.

Im unteren Teil 32 des Bärgestells ist eine Rammkappe 44 in Schlagrichtung beweglich eingesetzt Die Rammkappe 44 wird beispielsweise auf ein einzurammendes Rohr 45 aufgesetzt. Über eine elastische, dämpfende Zwischenlage 46 stützt sich mindestens im Ruheso zustand der untere Teil 32 auf die Rammkappe 44 ab, und sie ist mittels eines zylindrischen Fortsatzes 47 in einer öffnung der Platte 32a geführt. Im Fortsatz 47 ist ein Ü^srtragungskörper 48 aus dämpfendem Materia! mit einer kugeligen Pfanne 49 eingesetzt. In der Pfanne

49 ruht ein weitere"· metallischer Übertragungskörper 50 mit entsprechender kugeliger Auflagefläche, auf welchen ein weiterer elastischer und dämpfender Übertragungskörper 51 aufgesetzt ist, auf welchem die Masse des Rammbärs ruhe, bzw. gegen welchen sie in später beschriebener Weise schlägt. Die Teile 44, 48 und 50 sind mittels einer Schraube 52 eines Tellers 53 und einer Feder 54 beweglich miteinander verbunden.

Die Arbeitsweise des dargestellten, hydraulischen Rammbärs ist wie folgt: Im dargestellten Ruhezustand herrscht der obenerwühnte, geringe Restdruck im oberen Teil der Hubzylinder 4. Die Kolben dieser 2Iylinder und die Masse 1 des Rammbärs befinden sich in der dargestellten, unteren Ruhestellung. Das von der

Hauptpumpe 12 gelieferte Druckmittel ladet den Druckspeicher IS auf und fließt, nachdem der Druckspeicher gefüllt ist, durch das Überdruckventil 14, teils auch durch die Drossel 18 und das Vorspannventil 19 zurück in den Druckmittelbehälter 17. Das von der s Hilfspumpe 20 geförderte Druckmittel gelangt über Umsteuerventil 22 direkt zurück zum Rücklauf. Der Kolben des Meßzylinders 23 befindet sich in der dargestellten untersten Endstellung, bei welcher das Betätigungsorgan 25 den Tastschalter 26a betätigt. Wird nun die gemeinsame Steuerschaltung 27a mittels eines nicht dargestellten Hauptschalters eingeschaltet, werden die Ventile 16 und 22 umgesteuert. Damit gelangt das Druckmittel aus der Hauptpumpe 12, bzw. dem Druckspeicher 15 über das Ventil 16 und dit Zuleitung 6 zu den unteren Enden der Zylinder 4, die damit die Masse 1 anzuheben beginnen. Zugleich wird das von der Hilfspumpe 20 geförderte Druckmittel nun dem Meßzylinder 23 zugeführt, der das Betätigungsorgan 25 anhebt. Sobald dieses Betätigungsorgan den wirksam gemachten Tastschalter 26 betätigt, werden die beiden Ventile 16 und 22 in die dargestellte Ruhestellung umgesteuert. Damit wird nun die Zuleitung 6 direkt mit dem Rücklauf verbunden und somit drucklos, während die Rückleitung 7 über die Drossel 18 unter einen gewissen Druck gesetzt wird, welcher jedenfalls genügt, um die Umsteuerventile 5 in der oben beschriebenen Weise umzusteuern, und damit eine direkte Verbindung herzustellen zwischen dem unteren und oberen Ende der Hubzylinder 4. Da das ganze Gewicht der Masse 1 des Rammbärs auf den Kolben der Hubzylinder 4 lastet, besteht im unteren Teil dieser Zylinder ein erheblicher Überdruck, so daß nun ein sehr rasches Überströmen der Flüssigkeit aus den unteren Zylinderteilen in die oberen Zylinderteile stattfindet und somit die Masse 1 des Ramm- bärs rasch herunterfällt Der Austausch von Druckmittel nach außen ist hierbei nicht erforderlich, weii infoige der durchgehenden Kolbenstangen die in den unteren Zylinderteilen verdrängte ölmenge gleich ist der in die oberen Zylinderteile einströmenden ölmenge. Dank dem obenerwähnten Restdruck kann im Bereiche der oberen Zylinderteile weder Unterdruck noch Kavitation auftreten. Am Ende ihres Weges trifft die Masse 1 des Rammbärs auf den Obertragungskörper 51 auf, womit die Schlagkraft über diesen Körper, den Körper 50 und den Körper 48 auf die Rammkappe 44 und damit auf das einzurammende Rohr 45 übertragen wird. Beim Schlag werden die Teile 44, 45, 48, 50 und 51 um die Einrammtiefe plötzlich nach unten verschoben, während das Rammbärgestell mit den damit verbundenen Teilen noch stehen bleibt Diese Teile fallen dann aber auch nach, wobei die Massenkräfte durch die verschiedenen oben beschriebenen, elastischen, dämpfenden Teile in Grenzen gehalten werden.

Mit der Umsteuerung der Ventile 16 und 22 in die dargestellte Ruhelage, ist auch der Meßzylinder 23 über die Drossel 24 mit dem Rücklauf verbunden worden, und der Kolben des Meßzylinders 23 mit dem Betätigungssteuerorgan 25 beginnt sich zu senken. Die Sinkgeschwindigkeit wird bestimmt durch die Einstellung der Drossel 24. Die Einstellung erfolgt vorzugsweise so, daß die Sinkgeschwindigkeit um so größer ist, je höher der Kolben des Meßzylinders 23 und das Betätigungsorgan 25 vorher angestiegen waren, d. h. je höher der wirksame Tastschalter 26 liegt Die Pause nach dein Schlag kann in dieser Weise immer etwa gleich bemessen werden. Wird der Tastschalter 26a betätigt, erfolgt eine neue Umsteuerung und damit ein Heben der Masse

1. Die Verwendung eines Druckspeichers hat den Vorteil, daß die Leistung des Motors, bzw. der Pumpe besser ausgenützt werden kann, indem auch während des Schlaghubs und einer eventuellen Pause nach dem Sehlag das geförderte Druckmittel nicht einfach durch das Überdruckventil 14 zurückfließt, sondern gespeichert werden kann. Es ist jedoch in einer Ausführungsvariante auch möglich, auf einen Druckspeicher zu verzichten. In diesem Falle ist anstelle der Drossel 18 ein Rückschlagventil einzusetzen, welches das nicht benötigte Drucköl bei Ruhestellung des Ventils 16 über das Vorspannventil 19 mit geringem Druck zurückströmen läßt. Es wäre auch möglich, die beiden Hubzylinder 4 mit einem Umsteuerventil 5 zu steuern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 daß also keine besonderen Steuerleitungen zum Ramin-Patentansprüche: bär selbst zu verlegen sind. Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß zur Umsteuerung des Ventils beim Heben des

1. Hydraulischer Rammbär, dessen Masse mit Bars auf der Rücklaufseite ein Oberdruck aufgebaut mindestens einem umsteuerbaren, hydraulischen s werden muß, wozu in der Rückleitung eine Drossel vor-Hubzylinder gekuppelt ist, der mit einem druckemp- gesehen ist. Beim Fallen des Bars fließt nur ein Teil der Endlichen Umsteuerventil verbunden ist, über das Flüssigkeit direkt vom unteren Zylinderraum Ober das bei fallender Masse die Anschlüsse an den Enden des Ventil zum oberen Zylinderraum. Der restliche Flüssig-Hubzylinders direkt miteinander verbunden sind, keitsaostausch muß über die Druckmittelzu- unc* -rück- und bei dem ein Zeitgeber vorgesehen ist, der wäh- ι ο leitung erfolgen, wodurch erhebliche Energieverluste rend jeder Arbeitsperiode die Dauer des Betriebs- entstehen, die sich in einer ohnehin schwer zu beherrdruckes und damit den Hub der Masse bemißt, da- sehenden Erwärmung der Druckflüssigkeit auswirken, durch gekennzeichnet, daß als Umsteuer- und die Schlagenergie des Bars wird herabgesetzt Beim ventil ein Dreiweg-Umsteuerventil (S) vorgesehen erwähnten Aufbau des Überdrucks auf der Rücklaufseiist, über das das Druckmittel zum Heben der Masse is ie ist Druckmittel zuzuführen, das nicht dem Anheben (1) zu dem unteren Anschluß (8) des Hubzylinders (4) des Rammbärs dient Es ist daher nicht möglich, den gelangt, und welches die Druckmittel-Zuleitung (6) Hub dies Rammbärs bzw. dessen Fallenergie direkt absperrt und die Anschlüsse (7,8) an den Enden des durch die zugeführte Druckmittelmenge zu bestimmen. Hubzylinders direkt miteinander verbindet wenn Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, bei einem hyder Druck ^:τι Hubzylinder unter dem Hubkolben 20 draulischen Rammbär der obengenannten Art Energiedenjenigen m der von der Druckmittelpumpe (12) Verluste und Erwärmungen weitgehendst zu vermeiden, getrennten Zuleitung übersteigt daß jeder Hubzy- und den Hub des Rammbärs durch die Druckmittelmenlinder eine durchgehende Kolbenstange (3) aufweist ge zu bestimmen. Dieses Ziel wird dadurch erreicht daß derart, daß bei fallender Masse (1) die vom Hubkol- als Umsteuerventil ein Dreiweg-Umsteuerventil vorgeben verdrängte Flüssigkeitsmenge der vom Hubkol- 25 sehen ist Ober das das Druckmittel zum Heben der ben angesaugten Flüssigkeitsmenge entspricht und Masse zu dem unteren Anschluß des Hubzylinders gedaß als Zeitgeber ein mit einer zur Drehzahl der langt, und welches avt Druckmittel-Zuleitung absperrt Druckmittelpumpe (12) proportionalen Geschwin- und die Anschlüsse an den Enden des Hubzylinders didigkeit laufender Zeitgeber vorgesehen ist rekt miteinander verbindet wenn der Druck im Hubzy-

2. Rammbär nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 30 linder unter dem Hubkolben denjenigen in der von der zeichnet, daß mit der Druckmittelpumpe (12) eine Druckmittelpumpe getrennten Zuleitung übersteigt Hilfspumpe (Ä) gekuppelt ist, deren Fördermenge daß der Hubzylinder eine durchgehende Kolbenstange in einem festen VerhäK/iis zu derjenigen der Haupt- aufweist, derart, daß bei fallender Masse die vom Hubpumpe steht, wobei die Hilfspumpe (20) auf einen kolben verdrängte Flüssigkeitsmenge der vom Hubkol-Meßzylinder (23) arbeitet, der ei ; Umschaltung von 35 ben angesaugten Flüssigkeitsmenge entspricht, und daß Betriebsdruck auf drucklosen Zustand steuert als Zeitgeber ein mit einer zur Drehzahl der Druckmit-

3. Rammbär nach Anspruch 2, dadurch gekenn- teipumpe proportionalen Geschwindigkeit laufender zeichnet, daß dem Meßzylinder (23) Endschalter (26) Zeitgeber vorgesehen ist

zugeordnet sind, die im Steuerstromkreis eines Um- Das Dreiweg-Umsteuerventü in Kombination mit

schaltventils (16) liegen. 40 den durchgehenden Kolbenstangen erlaubt einen voll-

4. Rammbär nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge- ständigen lokalen Flüssigkeitsaustausch zwischen den kennzeichnet, daß der Meßzylinder (23) über eine beiden Zylinderräumen bei fallendem Rammbär, so daß einstellbare Drossel (24) entleerbar ist in dieser Phase minimale Verluste und Erwärmungen

5. Rammbär nach einem der Ansprüche 1 —4, mit auftreten. Beim Heben des Bars wird anderseits die voleinem Druckspeicher, der mit einer Rückleitung ver- 45 Ie Zylinderfüllung also alles alte, erwärmte öl abgeleitet bindbar ist, in der eine Drossel liegt, dadurch ge- und durch neues, gekühltes öl ersetzt. Der stets gleiche, kennzeichnet, daß der Druckspeicher (15) wahlweise genau bemessene Austausch von Druckmittel gestattet mit der Druckmittelzu- (6) und -rückleitung (7) ver- auch eine besonders genaue Bemessung des Hubs bzw. bindbar ist und daß zwischen der Drossel (18) und der Schlagenergie des Bars. Zu diesem Zweck ist der den Hubzylindern ein Vorspannventil (19) ange- χ Zeitgeber vorgesehen, der mit einer zur Drehzahl der schlossen ist Druckmittelpumpe proportionalen Geschwindigkeit