DE3006234A1

DE3006234A1 - Schlaguebertragungsvorrichtung fuer rammgeraete

Info

Publication number: DE3006234A1
Application number: DE19803006234
Authority: DE
Inventors: Hans 2000 Hamburg Kühn; Arno 2085 Quickborn Viecenz
Original assignee: Koehring 2000 Hamburg GmbH; Koehring GmbH
Current assignee: Menck GmbH
Priority date: 1980-02-20
Filing date: 1980-02-20
Publication date: 1981-08-27
Also published as: NL8100660A; JPS6314131B2; US4408668A; DE3006234C2; NL190167B; JPS56134647A; GB2069576B; NL190167C; GB2069576A

Description

PATENTANWÄLTE ZUGELASSENE VERTRETER VOR ADENAUERALLEE 3O PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE DEM EUROPAISCHEN PATENTAMT D-2OOO HAMBURS 1 THE EUROPEAN PATENT OFFICE

Aktenzeichen: Neuanraeldung
Anmelderin: Koehring GmbH

Schlagübertragungsvorrich tung für Rammge rate

Die Erfindung betrifft eine Schlagübertragungsvorrichtung für Rammgeräte in Form einer zwischen dem Schlagkörper und dem Rammteil anzuordnenden Schlaghaube aus Stahl.

Bei Rammgeräten ist es zur Vermeidung von Beschädigungen des Rammteils und/oder des Schlagkörpers seit langem üblich, zwischen diesem und dem Rammteil eine Schlagplatte, eine Schlaghaube oder dergleichen anzuordnen. Diese sind zur Vermeidung· einer zu harten Schlagwirkung üblicherweise mit einer oder mehreren Einlagen aus einem geeigneten Puffermaterial versehen. Als Puffermaterial werden einerseits Blöcke oder Scheiben aus Hartholz, Kunststoff, Asbest oder Aluminium oder auch Stahlseillagen oder Tellerfedern verwendet. Da diese Puffermaterialien wegen der sehr großen Schlagkräfte jedoch im Betrieb mehr oder weniger rasch zerstört werden und dann ausgewechselt werden müssen, was störende Arbeitsunterbrechungen, zeitraubende Nebenarbeiten und zusätzliche Unkosten verursacht, wurden auch Schlagübertragungsvorrichtungen mit einem in einem Zylinder unter einem verschiebbaren Schlagkolben eingeschlossenen, vorgespannten Druckgaspolster entwickelt. Diese Vorrichtungen sind jedoch wegen der erforderlichen hohen Vorspannung und der auftretenden Dichtungsprobleme kompliziert und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schlagübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die bisherigen Nachteile vermeidet und bei einfacher, unaufwendig zu fertigender Konstruktion ohne auswechslungsbedürftige Puffermaterialien eine wirksame, jedoch gleichzeitig das Rammteil und das Ratnmgerät gegen Stoßschäden schützende Schlagübertragurig ermöglicht.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Schlagübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß diese ein massives, im wesentlichen zylindrisches Prallstück mit einer ballig gewölbten Aufschlagfläche zum direkten Aufprallen Stahl auf Stahl ohne jedes Puffermaterial, einen am Prallstück auf der von der Aufschlagfläche abgewandten Seite koaxial angeordneten Rohrabschnitt mit vom Prallstück aus fortschreitend zunehmendem Durchmesser und einen an dem vom Prallstück abgewandten Ende des Rohrabschnitts koaxial angeordneten Basisring mit einer von der Aufschlagfläche abgewandten Stützfläche aufweist.

Diese Schlagiiberti'agungsvorrichtung kann angesichts ihrer einfachen Konstruktion unaufwendig gefertigt werden und ermöglicht es, auf die bisher üblichen, im Betrieb rasch zerstörten Puffermaterialien ganz zu verzichten, ohne daß dadurch die beim Rammauf das Rammteil

schlag bzw. den Schlagkörper des Rammgeräts einwirkenden Stoßkräfte so hart ausfallen, daß Beschädigungen des Rammteiles oder des Rammgerätes zu befürchten sind. Durch die neuartige Konstruktion der Schlagübertragungsvorrichtung wird die sonst bei einem Rammschlag Stahl auf Stahl auftretende, übersteile und extrem kurzzeitige Stoßspitze gerade soviel gemildert und die Zeitdauer der Schlagübertragung soweit verlängert, daß insgesamt eine für das Eintreiben des Rammteiles wirksame Schlagübertragung mit gleichzeitig hinreichender Begrenzurg der der auf

das Rammteil bzw. das Rammgerät einwirkenden Stoßkräfte erreicht wird. Dies wird bei der erfindungsgemäßen, vollständig aus Stahl bestehenden Schlagübertragungsvorrichtung durch deren spezielle Formgebung sowie die Massenverteilung ihrer Teilabschnitte und die Ausbildung der Aufschlag- und Stützflächen ermöglicht. Durch geeignete Querschnittsgestaltung wird ferner eine optimale Biegesteifigkeit zur Aufnahme von Biegekräften bei asymmetrisch eingeleiteten Aufschlagkräften erzielt.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Schlagübertragungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

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Da beim Eintreiben von Rohrpfählen unter Wasser bei jedem Ramtnschlag ein dem erzielten Eindringweg entsprechender Volumenteil des im Inneren des Rohrpfahls enthaltenen Wassers über geeignete Öffnungen schlagartig verdrängt werden muß, kann die Schlagübertragungsvorrichtung zweckmäßig so ausgebildet sein, daß sie gleichzeitig eine Wasserschlagdämpfung ermöglicht.

Bei Rammgeräten für Off-shore-Rammungen, bei denen der in den Meeresboden einzutreibende Rammpfahl durch mehrere ringförmige Pfahlführungen hindurchgeführt wird, werden zweckmäßig besonders schlank gebaute Rammgeräte verwendet, bei denen der Durchmesser des Hammergehäuses dem Durchmesser des Rammpfahles entspricht, so daß das Rammgerät dem Rammpfahl durch die ringförmigen Pfahlführungen hindurchlfolgen kann. Da das Rammgerät hierbei keinen den Kopf des Rammpfahles umschließenden Pfahlführungsmantel aufweisen kann, wird die Schlagübertragungsvorrichtung zweckmäßig an ihrem von der Aufschlagfläche abgewandten Ende mit einer Führungsvorrichtung zum formschlüssigen Aufsetzen auf den Rammpfahl versehen, die eine quer zur Schlagrichtung biegesteife Verbindung ermöglicht. Um zu vermeiden, daß dieses Führungsteil bei jedem Rammschlag als einstückig angearbeitetes Teil der Schlaghaube voll mit beschleunigt werden muß, wodurch der Wirkungsgrad der Schlagübertra-'gung beeinträchtigt wird, kann das Führungsteil vorteilhaft in der Öffnung des Basisringes der Schlaghaube koaxial verschiebbar geführt sein, wobei das Führungsteil über Stoßdämpfvorrichtungen an der Schlaghaube abgestützt sein kann.

Die Schlagübertragungsvorrichtung wird vorzugsweise als vom Schlagkörper getrenntes, auf dem Rammteil abzustützendes Bauteil ausgebildet. Stattdessen kann sie aber auch am Schlagkörper angeordnet sein, wobei die Aufschlagfläche im Betrieb dem Rammteil zugewandt ist und die Stützfläche des Basisrings am Schlagkörper gehaltert oder mit diesem einstückig verbunden ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Schlagübertragungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten

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Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Rammgerät mit eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch ein Rammgerät mit schlankem Harnmergehäuse und eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit abgewandelter Schlagübertragungsvorrichtung,

Fig. h einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Raramgerät mit einer ein Führungsteil aufweisenden Schlagübertragungsvorrichtung,

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung und abgewandeltem Führungsteil,

Fig. 6 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung und weiter abgewandeltem Führungsteil,

Fig. 7 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung und erneut abgewandeltem Führungsteil und

Fig. 8 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung und einem mit Trennkolben versehenen Führungsteil.

Das in Fig. 1 dargestellte Rammgerät besitzt ein Hammergehäuse und einen darin axial verschiebbar geführten Schlagkörper 2, der bei der dargestellten Ausführungsform durch eine Kolbenstange mit einem Kolben h verbunden ist, der seinerseits in einem am öderen Ende des Hammergehäuses angeordneten Zylinder 3 begrenzt axial verschiebbar geführt ist. Durch abwechselndes Einführen eines Druckmittels in die oberhalb bzw. unterhalb des Kolbens h gelegenen Kammern des Zylinders 3 wird der Kolben 4 und der mit diesem über die Kolbenstange 5 verbundene Schlagkörper so hin- und herbewegt, daß er bei seiner Abwärtsbewegung auf eine im Hammergehäuse 1 begrenzt axial verschiebbare Schlaghaube

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auftrirft, die ihrerseits auf dem rohrförmigen Rammteil 7 abgestützt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Rammteil 7 in einem am unteren Teil des Hammergehäuses 1 angeordneten Führungsmantel 15 koaxial zur Bewegungsrichtung des Schlagkörpers 2 geführt.

Die Schlaghaube 6 ist ein einstückiges Stahlteil mit einem dem Schlagkörper 2 zugewandten Prallstück 8, einem im wesentlichen konischen Rohrabschnitt 9 und einem an dessen vom Prallstück abgewandten Ende angeordneten Basisring 10, der mit seiner Stützfläche 10a auf der Oberseite des rohrförmigen Rammteils aufliegt. Der Basisring 10 besitzt eine Ringschulter 11, auf welcher ein Zwischenring 13 aufliegt, auf welchem eine innenseitige Ringschulter des Hammergehäuses 1 unter Zwischenschaltung von Stoßdämpferelementen 12 abgestützt ist.

Das Prallstück 8 der Schlaghaube 6 besitzt eine mit der Schlagfläche 2a des Schlagkörpers 2 zusammenwirkende, ballig gewölbte Aufschlagfläche 8a. Der sich an das Prallstück 8 einstückig anschließende Rohrabschnitt 9 besitzt einen vom Prallstück 8 aus fortschreitend zunehmenden Durchmesser, wobei die Wandstärke des Rohrabschnitts 9 jeweils entsprechend der Zunahme seines Durchmessers so abnimmt, daß die Flächengrößeη der ringförmigen Querschnittsflächen jeweils etwa gleich groß sind. Die Massen des Prallstücks 8, des Rohrabschnitts 9 und des Basisringes 10 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Masse des Prallstücks 8 unter Beachtung der für die Aufnahme und Weiterleitung der Stoßkräfte und die Führung der Schlaghaube 6 im Hammergehäuse 1 erforderlichen Untergrenzen so gering gehalten ist, daß die Begegnungskraft der großen Masse des Schlagkörpers 2 mit der relativ kleinen Masse des Prallstücks 8 relativ gering bleibt, weil zur Mitnahme des Prallstücks 8 in Stoßrichtung zunächst keine große Masse in Bewegung zu setzen ist, so dasß eine zeitlich gedehnte, stoßmildernde Schlagübertragung ohne zerstörende Stoßkräfte erzielt wird.

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Während die Gesamtmasse der Schlaghaube 6 zweckmäßig je nach den Anforderungen zwischen 20 und 60 $ und vorzugsweise zwischen 30 und k5 i° der Masse des Schlagkörpers 2 liegen kann, beträgt die Masse des Prallstücks 8 vorteilhaft etwa 25 bis 45 $ und vorzugsweise 30 bis ho $> der Masse der Schlaghaube 6.

Die in den Figuren zur Verdeutlichung übertrieben dargestellte Balligkeit der Aufschlagfläche 8a ist unter Berücksichtigung ihres Durchmessers sowie des Durchmessers, der Masse und der Aufschlaggeschwindigkeit des Schlaglcörpers 2 so bemessen, daß der Radius der beim Aufprall mit maximaler Schlagenergie auftretenden elastischen Abplattung höchstens etwa 50 Ί° und vorzugsweise zwischen 20 und 35 $ des Radius der Aufschlagfläche 8a entspricht. Hierzu kann der Krümmungsradius der Aufschlagfläche in den meisten Fällen zwischen dem 5-fachen und dem 20-fachen und vorzugsweise zwischen dem 8-fachen und dem 15-fachen des Durchmessers der Aufschlagflache 8a liegen. Der Krümmungsradius braucht nicht notwendigerweise über die gesamte Aufschlagfläche 8a gleich zu sein. Insbesondere kann er im Randbereich der Aufschlagfläche 8a gegenüber demjenigen im mittleren Bereich geringer gehalten sein, um einer Rißbildung oder Abschälungserscheinungen im Randbereich vorzubeugen.

Damit das Prallstück 8 beim Rammschlag unter Ausnutzung der durch die Abplattung der balligen Aufschlagfläche 8a erzielbaren zeitlichen Dehnung der Schlagübertragung in der gewünschten Weise in Bewegung gesetzt wird, soll der anschließende konische Rohrabschnitt 9 in seiner Länge, seinem Neigungswinkel sowie seiner Wandstärke und deren Abnahme mit zunehmendem Abstand vom Prallstück 8 so ausgebildet sein, daß er beim Rammschlag die beginnende Bewegung des Prallstücks 8 unter Einfodern gestattet, dieser dann jedoch einen derart zunehmenden Widerstand entgegensetzt, daß die gemeinsame Bewegungsenergie des Prallstücks 8 und des Schlagkörpers 2 mit abgemilderter

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Stoßwirkung auf den Basisring 10 und von diesem auf das Rammteil 7 schonend übertragen wird. Da der Rohrabschnitt 9 hierzu elastische Federeigenschaften besitzen muß, soll seine Wandstärke möglichst dünn gehalten werden, soweit dies mit der Erzielung der zur Schlagübertragung erforderlichen Festigkeit vereinbar ist. Soweit die elastischen Federeigenschaften des Rohrabschnitts 9 einer unterproportionalen Federkernlinie entsprechen sollen, kann dies durch entsprechende Abwandlung der Wandstärke erreicht werden.

Die stoßmildernde Wirkung des Rohrabschnitts 9 wird besonders wichtig, wenn die Balligkeit der Aufschlagfläche 8a durch langdauernden Rammbetrieb abgenommen haben sollte oder aus besonderen Gründen relativ niedrig bemessen worden ist. In diesem Falle kommt es zur Vermeidung von Beschädigungen darauf an, den mit großer Geschwindigkeit auf das Prallstück 8 auftreffenden Schlagkörper 2 ohne übermäßig steile Stoßspitzen mittels des elastischen konischen Rohrabschnitts 9 über den Basisring 10 derart stoßmildernd aufzufangen, daß die Steilheit der auf das Rammteil 7 und den Schlagkörper 2 einwirkenden Stoßspitzen hinreichend verringert und die Zeitdauer der Stoßübertragung entsprechend verlängert wird. Da die Schlagübertragung vom Prallstück 8 in den Basisring 10 als Stoßwelle erfolgt und die durch die Balligkeit der Aufschlagfläche 8a und die elastischen Federeigenschaften des Rohrabschnitt» 9 bedingten stoßtn.ildernden Wirkungen ineinandergreifen, stehen nicht nur die Teilmassen des Prallstücks 8, des Rohrabschnitts 9 und des Basisringes 10 zueinander, sondern auch die Massen der Schlaghaube 6 insgesamt, des Schlagkörpers 2 und des Rammteils 7 (bzw. bei langen, elastischen Rammteilen deren Kopfabschnitt) in Beziehung zueinander. Wenn diese Massenverhältnisse den vorstehend genannten Zahlenwerten entsprechen und das jeweilige Rammgerät den Abmessungen des Rammteils und den auftretenden Bodenwiderständen angepaßt sind, werden günstige Rammergebnisse erzielt.

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Der vom konischen Rohrabschnitt 9 umschlossene Hohlraum 18 im Inneren der Schlaghaube 6 kann beim Eintreiben von hohlen Rammteilen unter Wasser zur Dämpfung von Wasserschlägen dienen und so zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades der Schlagübertragung beitragen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist die Schlaghaube 6 im Basisring 10 angeordnete Kanäle 16 zur Verbindung des Innenraumes des ^rohrförmigen Rammteiles 7 mit der äußeren Umgebung auf. Bei dieser schlanken Ausführungsform des Rammgerätes ohne Führungsmantel ist ferner an der Schlaghaube 6 zur Erleichterung des formschlüssigen Einführens in das hohle Rammteil 7 ein mit einem Außenkonus versehenes Führungsteil fest angebracht. Im Inneren der Schlaghaube 6 ist ferner eine flexible, gasdichte Hülle 17 angeordnet, die ein Druckgaspolster 31 enthält. Das Einführen und Ablassen von Gas in die Hülle 17 erfolgt über nicht dargestellte Ventile. Wenn beim Rammschlag das rohrförmige Rammteil 7 um eine bestimmte Strecke in den Meeresboden eingetrieben wird, so daß schlagartig ein entsprechender Teil der im Inneren des Rammteils 7 stehenden Wassersäule über die Durchlaßkanäle 16 oder sonstige Öffnungen in der Wandung des Rohrteiles 7 verdrängt werden muß, wird ein wegen der Trägheit dieses Verdrängungsvorgangs auftretender Wasserschlag durch das in der Hülle 17 eingeschlossene Druckgaspolster 31 elastisch abgefangen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist anstelle der Hülle 17 eine elastische Membran 28 in die Schlaghaube 6 gasdicht eingespannt. Der das Druckgaspolster 31 aufnehmende Hohlraum der Schlaghaube 6 steht über ein Rückschlagventil 25 und ein Auslaßventil 26 mit dem mit Druckgas gefüllten Bewegungsraum des Schlagkörpers 2 im Hammergehäuse 1 in Verbindung. Da bei Rammarbeiten unter Wasser der Überdruck im Hammergehäuse 1 zur Vermeidung einer druckfesten Ausbildung desselben jeweils der

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erreichten Wassertiere angepaßt wird, kann das Druckgaspolster 31 über das Rückschlagventil 25 jeweils entsprechend der erreichten Wassertiefe aus dem Hammergehäuse 1 aufgefüllt werden. Wenn das Rammgerät aus der erreichten Wassertiefe wieder angehoben wird, kann das Gas aus dem Druckgaspolster 31 über das Auslaßventil 26 entsprechend dem sinkenden Wasserdruck abgelassen werden, so daß die Membran 28 sowohl während der Rammarbeit, als auch beim Absenken und Aufholen des Rammgerätes nur dem jeweiligen Differenzdruck ausgesetzt wird.

Bei Rammarbeiten in größerer Wassertiefe sind zum Abfangen von Wasserschlägen vielfach relativ große Druckgasvolumina erforderlich, die sich nicht ohne weiteres in dem in seiner Größe begrenzten Hohlraum 18 der Schlaghaube 6 unterbringen lassen. Eine an sich mögliche Verlängerung der Schlaghaube 6 in das Innere des hohlen Rammteiles 7 kann sich jedoch nachteilig auf den Wirkungsgrad der Schlagübertragung auswirken, weil sich dabei eine entsprechende Veränderung des Massenverhältnisses der Teilabschnitte der Schlaghaube 6 ergibt und der in das Innere des rohrförmigen Rammteils 7 hineinragende, für die eigentliche Schlagübertragung unwichtige Teil bei jedem Rammschlag nutzlos mit beschleunigt werden muß.

Bei der in Fig. k dargestellten Ausführungsform ist daher in der Öffnung des Basisringes 10 der Schlaghaube 6 ein getrenntes Führungsteil 19 axial verschiebbar geführt. Das im wesentlichen rohrförraige Führungsteil 19 besitzt zur Erleichterung des formschlüssigen Einführens in das Rammteil 7 einen Außenkonus I^ und ist einerseits an seinem oberen Ende an einer zylindrischen Führungsfläche 9a an der Innenseite des Rohrabschnitte 9 axial verschiebbar geführt und andererseits über elastische Stoßdämpfelemente 20 am unteren Teil der Schlaghaube 6 abgestützt. Wegen der elastischen Stoßdämpfelemente 20 wird das Führungsteil 19 während der sehr kurzen Zeit der Schlagübertragung praktisch nicht wesentlich mit beschleunigt und kann dennoch

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quer zur Achsrichtung der Schlaghaube blegeateif geführt werden. Das rohrartige Flihrungsteil 19 kann hinreichend groß gestaltet werden, das in seinem Inneren ein auch für Rammarbeiten in großen Wassertiefen ausreichendes Druckgaspolster untergebracht werden kann. Bei Rammarbeiten über Wasser kann das Führungsteil 19 einfach weggelassen werden, so daß sich für beide Einsatzarten eine optimale Anpassung ergibt.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist in einem kugelförmig ausgebildeten Hohlraum des Führungsteils 19 eine flexible Hülle zur Aufnahme eines Druckgaspolsters 31 vorgesehen. Das rohrähnliche Führungsteil 19 weist zusätzlich zu seinen axialen Öffnungen noch mehrere durch seine Seitenwand geführte Kanäle auf, so daß die im Inneren des rohrförmigen Rammteils 7 stehende Wassersäule während des Rammschlages von mehreren Seiten her auf das in der kugelförmigen Hülle eingeschlossene Druckgaspolster einwirken kann und so ein auftretender Wasserschlag angemessen gedämpft wird.

Da die zum Einschließen des Druckgaspolstere 31 verwendeten Hüllen nach dem derzeitigen Stand der Technik nicht im Vorwege auf einen für große Wassertiefen hinreichenden Überdruck vorgespannt werden können und ein nach dem Absenken des Rammgeräts in das Wasser erfolgendes Vorspannen des Druckgaspolstars auf einen der jeweiligen Tauchtiefe entsprechenden Überdruck oder einen diesen Wert nur um ein vorbestimmtes Maß übersteigenden Wert die Mitführung von Druckgasflaschen und automatisch gesteuerten Ventilen erfordern würde, ist bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform die im Führungsteil 19 mitgeführte flexible Hülle 21 mit einem Einlaßventil 29 und einem Auslaßventil 30 versehen. Die Hülle 21 wird vor dem Absenken des Rammgerätes unter Wasser bis zum zulässigen Fülldruck mit Gas aufgefüllt. Beim nachfolgenden Absenken des Rammgerätes in eine Wassertiefe, deren Wasserdruck den Fülldruck des Druckgaspolsters 31 übersteigt, öffnet das entsprechend vorgespannte Einlaßventil 29 und läßt Wasser zur weiteren Verdichtung des

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Druckgaspolsters 31 in die Hülle 21 einströmen. Dadurch wird zwar das zum Abfangen von Wasserschlagen dienende Volumen des Druckgaspolsters 31 verkleinert, jedoch eine Anpassung des Überdruckes im Druckgaspolster 31 ^an den jeweiligen Wasserdruck ermöglicht. Damit auch nach der durch einströmendes Wasser bewirkten Reduzierung des Volumens das Druckgaspolster 31 noch eine hinreichende Auffangwirkung gegen Wasserschläge besitzt, muß das Druckgaspolster 31 ein entsprechend größeres Anfangs-Volumen aufweisen, was durch entsprechend verlängerte Ausbildung des Führungsteils 19 ohne weiteres möglich ist. Auf diese Weise kann auch in größerer Wassertiefe eine wirksame Dämpfung des Wasserschlages bewirkt werden, so daß im Inneren des rohrförmigen Rammteils 7 kein hoher Kompressionsdruck erzeugt wird und der Rammschlag auch unter Wasser mit gutem Wirkungsgrad übertragen wird, weil keine Schlagenergie zur nutzlosen Kompression der Wassersäule im Rammteil 7 verbraucht wird. Beim Heraufholen des Rammgeräts wird entsprechend dem Wasserdruck in der jeweiligen Wassertiefe über das Auslaßventil 30 Wasser aus der flexiblen Hülle 21 abgelassen. Um dabei ein Entweichen von Druckgas zusammen mit dem Wasser zu vermeiden, kann das Druckgaspolster innerhalb der flexiblen Hülle 21 noch durch eine weitere, nicht dargestellte flexible Hülle oder Membran vom eingeströmten Wasser getrennt gehalten werden. Auf diese Weise braucht das Druckgaspolster 31 vor dem nächsten Absenken des Rammgeräts nicht erneut aufgefüllt zu werden.

Wenn der im Hammergehäuse 1 des Rammgerätes liegende Bewegungsraum des Schlagkörpers 2 zur Vermeidung einer druckfesten Bauart des Hammergehäuses 1 jeweils so mit Druckgas gefüllt wird, daß der innere Gasdruck dem äußeren Wasserdruck entspricht, ist es auch möglich, das Druckgaspolster 31 jeweils mit Druckgas aus dem Hammergehäuse 1 nachzufüllen. Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform steht der vom konischen Rohrabschnitt 9 umschlossene innere Hohlraum der Schlaghaube 6 über

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Durchlaßkanäle 27 mit dem druckgasgefüllten Bewegungsraum des Schlagkörpers 2 im Hammergehäuse 1 in Verbindung. Durch ein Rückschlagventil 25 kann somit der Druck des in der flexiblen Hülle eingeschlossenen Druckgaspolsters 31 jeweils automatisch dem der Wassertiefe entsprechenden Pülldruck des Hammerge_ häuses 1 angepaßt werden. Beim Heraufholen des Rammgerätes wird aus dem Druckgaspolster 31 über das Auslaßventil 26 entsprechend dem sinkenden Wasserdruck langsam Gas abgeblasen. Das Rückschlagventil 25 und das Auslaßventil 26 lassen nur in der vorgesehenen Richtung Druckgas hindurchtreten. Das Auslaßventil 26 sperrt darüberjhinaus auch bei einem plötzlichen Druckanstieg in der Hülle, wenn diese beispielsweise bei einem Wasserschlag zusammengedrückt wird. Das Führungsteil 19 ist dabei in der Schlaghaube 6 gasdicht geführt.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform ist das Druckgaspolster 31 in einem im Führungsteil 19 angeordneten Zylinder zwischen zwei axial begrenzt verschiebbaren Kolben 22 eingeschlossen. Die Kolben 22 werden durch die Wirkung des vorgespannten Druckgaspolsters 31 jeweils gegen entsprechende Ringschultern Zh angedrückt, bei einem im Inneren des rohrförmigen Rammteils 7 auftretenden Wasserschlag jedoch gegen die Kraft des Druckgaspolsters 31 von den Ringschultern Zh abgehoben, so daß das überschüssige Wasser zwischenzeitlich aufgenommen werden kann. Bei dieser Konstruktion kann der Vorspanndruck des Druckgaspolsters 31 entsprechend dem Stand der Dichtungstechnik wesentlich höher gehalten werden, so daß das Rammgerät in entsprechend großer Tauchtiefe arbeiten kann. Bei dieser Konstruktion kann das Druckgaspolster 31 natürlich auch in einem Zylinder mit festem Boden angeordnet sein, der nur an einer Seite durch einen verschiebbaren Kolben 22 verschlossen ist. Zur raschen Aufnahme des beim Rammschlag verdrängten, überschüssigen Wassers sind jedoch große Einströmflächen erforderlich, was am besten durch mehrere jeweils durch einen Kolben 22 geschlossene Öffnungen 23 oder durch mehrere in Abständen hintereinander geschaltete Speichereinheiten bewirkt werden kann. Das Druckgaspolster 31 kann auch in dem durch den konischen Rohrabschnitt

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umschlossenen inneren Hohlraum 18 der Schlaghaube 6 angeordnet sein, wobei ein Kolben 22 in der Öffnung des Basisringes 10 gasdicht verschiebbar geführt ist.

Die vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschriebene Schlagübertragungsvorrichtung kann vom Fachmann je nach den Anforderungen in verschiedener Weise zweckentsprechend abgewandelt werden, sofern dabei das Grundprinzip erhalten bleibt, die Schlagenergie des Schlagkörpers mittels einer stählernen Schlaghaube durch unmittelbaren Aufschlag Stahl auf Stahl so auf das Rammteil zu übertragen, daß durch die Formgebung der Schlaghaube selbst eine ausreichende Milderung und zeitliche Dehnung der Stoßspitze erreicht wird.

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Claims

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PATENTANWÄLTE

ZUSELASSEN6 VERTRETER VOR ADENAUERALLEE 3O PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE

DEM EUROPAiSCMEN PATENTAMT D-2OOÜ HAMBURG 1 THE EUROPEAN PATENT OFFICE

Aktenzeichen; Neuanmeldung
Anmelderin; Koehring GmbH

PATENTANSPRÜCHE

)ySchlagübertragungsvorrichtung für Rammgeräte in Form einer zwischen dem Schlagkörper und dem Rammteil anzuordnenden Schlaghaube aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß diese;

a) ein massives, im wesentlichen zylindrisches Prallstück (8) mit einer ballig gewölbten Aufschlagfläche (8a) zum direkten Aufprallen Stahl auf Stahl ohne jedes Puffermaterial,

b) einen am Prallstück (8) auf der von der Aufschlagfläche (8a) abgewandten Seite koaxial angeordneten Rohrabschnitt (9) mit vom Prallstück (8) aus fortschreitend zunehmendem Durchmesser und

c) einen an dem vom Prallstück (8) abgewandten Ende des Rohrabschnitts (9) koaxial angeordneten Basisring (1O) mit einer von der Aufschlagfläche (8a) abgewandten Stützfläche (1Oa)

aufweist,

2) Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung der Aufechlagfläche (8a) mindestens im randfernen Bereich einem Krümmungsradius zwischen dem Fünffachen und dem Zwanzigfachen und vorzugsweise zwischen dem Achtfachen und dem Fünfzehnfachen des Durchmessers der Aufschlagfläche (8a) entspricht.

3) Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung der Aufschlagfläche (8a) in Abstimmung auf das Rammgerät^ßemessen ist, daß der Radius der beim Aufprall mit maximaler Schlagenergie auftretenden elastischen Abplattung höchstens etwa dem halben Radius der Aufschlagfläche (8a) entspricht.

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h) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen dem Prallstück (8) und der Stützfläche (1Oa) mindestens dem Doppelten und vorzugsweise dem 2,5- bis 4,5-fachen der durchschnittlichen Wandstärke des RohrabSchnitts (9) entspricht.

5) Schlagübertragungsvorrxchtung nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (9) eine im wesentlichen kegelstumpfförmige Gestalt mit einem Neigungswinkel zwischen 10 und 25 besitzt.

6) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Rohrabschnitts (9) vom Prallstück (8) aus fortschreitend abnimmt.

7) Schlagübertragungsvorrxchtung nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Rohrabschnitts (9) vom Prallstück aus entsprechend der Zunahme des Durchmessers fortschreitend so abnimmt, daß die Flächengrösse der ringförmigen Querschnittsflächen etwa gleich groß
bleibt.

8) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Schlaghaube (6) etwa 20 bis 6o% und vorzugsweise 30 bis 45$ der Masse des
Schlagkörpers entspricht.

9) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des Prallstücks (8) etwa 25 bis 45%, vorzugsweise 30 bis 40% der Masse der
Schlaghaube (6) beträgt.

10) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Rohrabschnitt (9) umschlossene Innenfläche des Prallstücks (8) eine allseitig
nahtlos in die Innenfläche des RohrabSchnitts (9) übergehende, konkav gewölbte Form besitzt.

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11) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisring (1O) eine außenseitige Ringschulter (11) zur Abstützung des Hammergehäuses (1) aufweist.

12) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Öffnung des Basisrings (1O) ein Führungsteil (19) für ein hohl ausgebildetes Rammteil (7) koaxial verschiebbar geführt ist.

13) Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (19) einen Außenkonus (14) zur Einführung in ein rohrförmiges Rammteil (7) aufweist.

14) Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder I3» dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (19) eine zum Hohlraum (18) der Schlaghaube (6) und zur gegenüberliegenden Seite offene, rohrähnliche Form und eine sich gegen den Basisring (1O) anlegende Ringschulter (33) besitzt.

15) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schlaghaube (6) oder im Führungsteil (19) ein durch ein bewegliches Absperrelement gasdicht abgeschlossener Hohlraum (18) zur Aufnahme eines Gaspolsters (31) angeordnet ist.

16) Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement als geschlossene flexible Hülle (17» 21-) oder als gasdicht eingespannte flexible Membran (28) ausgebildet ist.

17) Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch I5» dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement als in einem Zylinder begrenzt verschiebbarer Trennkolben (22) ausgebildet ist.

18) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I5 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß der in einem rohrähnli-

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chen Führungsteil (I9) angeordnete Hohlraum zur Aufnahme des Gaspolsters (3I) eine vom Prallstück (8) abgewandte, durch ein Absperrelement (21,28,22) verschlossene Öffnung (23) und eine dem Prallstück (8) zugewandte ebenfalls durch ein Absperrelement (21,22,28) verschlossene Öffnung (23) aufweist.

19) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß im Absperrelement (21, 22,28) oder in der Wandung des Führungsteils (19) ein bei einem vorbestimmten Außendruck öffnendes Einlaßventil (29) sowie gegebenenfalls ein bei einem vorbestimmten inneren Überdruck öffnendes Auslaßventil (30) angeordnet ist.

20) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaghaube (6) mindestens einen ihren inneren Hohlraum (18) mit dem Innenraum des Hammergehäuses (i) verbindenden Durchlaßkanal (27) aufweist.

21) Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der im Führungsteil (I9) angeordnete Hohlraum zur Aufnahme des Gaspolsters (31 ) über ein Rückschlagventil (25) mit dem Hohlraum (18) der Schlaghaube (6) verbunden ist.

22) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I5 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung der Schlaghaube (6) ein Rückschlagventil (25) zum Einlassen von Gas aus dem Hammergehäuse (1) in den Hohlraum (i8) und vorzugsweise auch ein bei einem vorbestimmten inneren Überdruck im Hohlraum (18) öffnendes Auslaßventil (26) vorgesehen sind.

23) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaghaube (6) mindestens einen im Basisring (1O) angeordneten Durchlaßkanal (i6) zur Verbindung des Innenraums eines rohrförmigen Rammteils (7)

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mit der äußeren Umgebung aufweist.

2k) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (I9) an der Innenfläche des Basisrings (1O) und einer in axialem Abstand hierzu an der Innenwand des Rohrabschnitte (9) angeordneten Führungsfläche (9a) verschiebbar geführt ist.

25) Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis Zk₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (19) über Stoßdämpfvorrichtungen (20) an der Schlaghaube (6)
abgestützt ist.

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