DE3303574C1

DE3303574C1 - Vibrationsramme

Info

Publication number: DE3303574C1
Application number: DE3303574A
Authority: DE
Inventors: Josef-Gerhard 4030 Ratingen Tünkers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-02-03
Filing date: 1983-02-03
Publication date: 1984-09-06
Also published as: EP0116164B1; US4625811A; JPS59145828A; ATE31950T1; EP0116164A1

Description

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vibrationsramme gemäß dem Gattungsbegriff zu schaffen, bei der sich eine betriebssichere Synchronisierung mit relativ einfachen konstruktiven Mitteln herstellen läßt, und die bei kompakter und damit handlicher Bauweise ausreichend große Fliehkräfte erzeugt.

Lösung

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruch 1 gelöst.

Einige Vorteile

Bei der erfindungsgemäßen Vibrationsramme kann auf jegliche mechanische Zwangssynchronisierung, also z. B. auf Zahnräder, Zahnriemen oder sonstige Kettengetriebe, aber auch auf elektrische Antriebsmotoren mit ihren großen Bauabmessungen, verzichtet werden.

Überraschend hat sich nämlich gezeigt, daß es zu einer Selbstsynchronisierung der Unwuchtmassen kommt, wenn deren Wellen einzeln durch je einen Hydromotor mit entgegengesetzter Drehbewegung in einem starren bzw. festen Gehäuse angetrieben werden. In diesem Falle heben sich die entgegengesetzt zueinander wirkenden Fliehkraftkomponenten der Unwuchtmassen auf, so daß die Vibrationsramme in horizontaler

Richtung im wesentlichen schwingungsfrei ist, während in der gewünschten vertikalen Richtung eine gerichtete Kraft erzeugt wird.

Dabei wird jede Unwuchtwelle unmittelbar durch einen Hydromotor, vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer drehelastischen Kupplung, angetrieben. Die Hydromotoren werden vorzugsweise durch eine geeignete Pumpe gemeinsam mit Druckflüssigkeit, und zwar ohne Zwischenschaltung von Mengenteilern, versorgt, so daß die Unwuchtmassen bei unterschiedlichen Drehzahlen der Unwuchtwellen die Synchronisierung über die Druckflüssigkeit der gemeinsamen Förderleitung erzwingen, da die Hydromotoren hierüber miteinander hydraulisch gekoppelt sind. Die Synchronisierung der Unwuchtmassen erfolgt dadurch selbsttätig.

Die Selbstsynchronisierung kann allerdings nur wirken, wenn an der Vibratorzelle, also dem eigentlichen Gehäuse, in dem die Unwuchtwellen gelagert sind, keine in der horizontalen Ebene federnd angeordnete Massen vorhanden sind. Deshalb kann man vorteilhafterweise auf einem fest am oberen Teil der starren Vibratorzelle angeordneten elastischen Ziehkopf verzichten, der bei den bisher hydraulisch betriebenen Vibrationsrammen funktionsnotwendig ist.

Infolgedessen baut eine erfindungsgemäße Vibrationsramme auch sehr niedrig, so daß sie sich besonders gut handhaben läßt. Dadurch wird auch das nachteilige Hochwandern des Schwerpunktes mit den obenbeschriebenen nachteiligen Eigenschaften vermieden. Vielmehr kann der schwingungsisolierte Ziehkopf exakt in vertikaler Richtung zwischen den Erregerzellen, also zwischen den Hydromotoren, angeordnet werden. Dadurch ergibt sich eine optimal geringe Bauhöhe der gesamten Vibrationsramme, was eine exakte Rammgutführung zur Folge hat, weil der Abstand des Gesamtschwerpunktes, bezogen auf den Rammgutklemmpunkt, sehr klein ist.

Die Schwingungsisolierung zwischen Lastaufnahmemittel, insbesondere einem Kranhaken, und der eigentlichen Vibratorzelle wird durch mindestens ein dazwischengeschaltetes Federelement erreicht. Dieser Schwingungsdämpfer ermöglicht es, daß eine optimale statische Vorspannung während des Ziehens auf die hydraulisch angetriebene Vibrationsramme ausgeübt wird, ohne die beschriebenen Nachteile bei den vorbekannten Vibrationsrammen in Kauf nehmen zu müssen wie z. B. hoher Schwerpunkt und geringe Zugfestigkeit der Federelemente.

In Patentanspruch 2 sind weitere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die Pumpe als regelbar hydrostatische Pumpe ausgebildet ist. Dadurch läßt sich die Ramm- und Ziehleistung je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen relativ feinfühlig ändern.

Bei Ausgestaltung gemäß Patentanspruchs bauen die Hydromotoren besonders kompakte bei großen Leistungen. Dadurch läßt sich die gesamte Vibrationsramme besonders kompakt bauen.

In der Zeichnung ist die Erfindung — teils schematisch — an Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 eine Vibrationsramme in der Seitenansicht, aufgehängt an einem Kranhaken, teils im Schnitt;

F i g. 2 einen Querschnitt zu F i g. 1 nach der Linie 11-IIderFig.l;

F i g. 3 die Kraftverhältnisse beim Selbstsynchronisieren der aus den F i g. 1 und 2 ersichtlichen Vibrationsramme und

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform in der Seitenansicht, teils abgebrochen dargestellt.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist bei sämtlichen Ausführungsformen ein starres, insbesondere aus Stahl bestehendes Gehäuse bezeichnet, das die Vibratorzelle bildet. In dem Gehäuse 1 sind mit Abstand sowie parallel zueinander verlaufend zwei Unwuchtwellen 2 und 3 drehbar gelagert. Jeder Unwuchtwelle 2 bzw. 3 ist ein einzelner, insbesondere in seiner Drehzahl regelbarer Hydromotor 4, 5 zugeordnet, der die betreffende Unwuchtwelle 2 bzw. 3 direkt, vorliegend unter Zwischenschaltung einer drehelastischen Kupplung 6 bzw. 7, antreibt. Auf jeder Unwuchtwelle 2 bzw. 3 ist je mindestens eine Unwuchtmasse 8 bzw. 9 angeordnet, die jeweils von der betreffenden Unwuchtwelle 2 bzw. 3 angetrieben wird. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Unwuchtwellen 2, 3 jeweils entgegengesetzt zueinander, z. B. die Unwuchtwelle 2 in Richtung A und die Unwuchtwelle 3 in Richtung B, von dem zugeordneten Hydromotor 4 bzw. 5 angetrieben wird. Als Hydromotoren 4,5 werden z. B. hydrostatische Motoren verwendet. Selbst beim Leckwerden eines Motors oder bei ungleicher Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit, würden die Unwuchtmassen die Synchronisierung ihrer Drehzahlen erzwingen. Es kommt somit nicht darauf an, die Hydromotoren mit möglichst genauen Druckflüssigkeitsmengen pro Zeiteinheit zu versehen. Vielmehr ist es sogar möglich, die Hydromotoren 4,5 nur von einer gemeinsamen nicht dargestellten geeigneten, insbesondere regelbaren, z. B. hydrostatischen Pumpe, anzutreiben, wobei alle Hydromotoren an eine Förderleitung angeschlossen werden können. Die Unwuchtmassen sorgen über das hydraulische Druckmedium dafür, daß die mit entgegengesetztem Drehsinne umlaufenden Unwuchtwellen 2 und 3 stets mit gleichgroßer Drehzahl umlaufen, wobei sich die Unwuchtmassen 8 und 9 dynamisch synchronisieren.

Im Grunde genommen erfolgt die Selbstsynchronisierung der Unwuchtmassen 8 und 9 durch die horizontalen Fliehkraftkomponenten Fh, die sich in horizontaler Ebene der Vibratorzelle 1 aufheben, so daß das Gehäuse 1 in horizontaler Ebene schwingungsentlastet ist. In vertikaler Ebene addieren sich indessen die Komponenten, so daß der gewünschte Ramm- oder Zieheffekt erzielt wird.

An der Oberseite des Gehäuses 1 ist ein Lager 10, z. B. durch einen Blechlappen gebildet, angeordnet, insbesondere angeschweißt, das ein Lagerauge 11 aufweist, mit dem ein Lastaufnahmemittel 12, z. B. ein Kranhaken, oder aber auch ein Lenkerelement eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 13 bezeichneten Schwingungsdämpfers (Fig. 1) kuppelbar ist. Das Lastaufnahmemittel 12 kann auch ein flexibles Zugelement, z. B. ein Seil, sein, das über eine Kupplung 14, z. B. über ein Gelenk, mit dem Schwingungsdämpfer 13 verbunden ist.

Mit dem Bezugszeichen 15 ist ebenfalls ein Zugelement bezeichnet, das zu einem Lastaufnahmemittel, insbesondere zu einem nicht dargestellten Kranhaken, führt. Das Zugelement 15 kann ebenfalls ein Seil sein, das über eine Kupplung 16, z. B. gleichfalls über ein Gelenk, mit dem Schwingungsdämpfer 13 gekuppelt ist. Die Bezugszeichen 17,18,19 bzw. 20 bezeichnen Lenker, die vorzugsweise flexibel ausgebildet sind, z. B. ebenfalls flexible Zugelemente, insbesondere Seile, darstellen. 21,22 bzw. 23, 24 bezeichnen Kupplungen, z. B. Gelenke, an denen die Lenker bzw. Zugelemente angeordnet sind. Sämtliche Kupplungen 16,21,22,23 und 24 weisen insbesondere einen Freiheitsgrad auf und sind

mindestens um je eine horizontale Achse schwenkbe- 16 weglich. 17

Den Gelenken 21, 22 bzw. 23, 24 sind Druckwideria- 18 ger 25 bzw. 26 zugeordnet, die aus starren Stahlplatten 19 bestehen können. Zwischen den Druckwiderlagern 25 5 20 und 26 ist ein Federelement 27 angeordnet, das vorlie- 21 gend (F i g. 1) eine nach außen gerichtete tonnenförmige 22 Grundgestalt aufweist und in seinem Innern (nicht dar- 23 gestellt) hohl, also faßförmig, ausgebildet sein kann. 24

Mit 28 ist ein Ziehkopf (F i g. 1) bezeichnet, der das zu 10 25 rammende oder zu ziehende Gut 29 in der gewohnten 26 Art und Weise führt und hält. 27

Man erkennt leicht, daß der Schwingungsdämpfer 13 28 alle schädlichen Schwingungen von der Vibrationsram- 29 me zu dem nicht dargestellten Kranhaken entfernt hält, 15 30 da die beim Rammen oder Ziehen auftretenden Schwin- 31 gungen von dem Federelement 27 durch dessen Druck- 32 beanspruchung aufgenommen werden können. Durch 33 das Pendeln der Lenker 17,19 um deren Gelenke 21,23 34 vermögen sich Horizontalschwingungen nicht über das 20 35 Zugelement 15 auf den Kran o. dgl. fortzupflanzen. Da- 36 bei werden in der Regel die Lenker 18 und 20 stärker um A deren Gelenke 22 bzw. 24 schwingen. Die Folge ist ein in B horizontaler Ebene vollkommen ruhiges Gehäuse 1 und Fn die Vermeidung eines Springens oder Schiagens des 25 Lastaufnahmemittels am Kran.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 sind für Teile gleicher Funktion die gleichen Bezugszeichen verwendet worden. Diese Ausführungsform eignet sich für den Einsatz hydraulisch angetriebener Vibrationsrammen 30 an einem Mäkler 30. Hierzu wird an der Vibratorzelle eine Mäklerführung 31 derart angeordnet, daß die Masse dieser Mäklerführung 31 in der horizontalen Ebene so steif wie möglich, dagegen in vertikaler Ebene schwingungsisolierend federnd angeordnet ist. Dies 35 wird dadurch erreicht, daß an der Oberseite des Gehäuses 1 ein metallischer Auflagekörper 32 angebracht, insbesondere angeschweißt oder angeschraubt wird, der von einem U-förmigen Teil umgriffen ist, dessen U-Schenkel 33 bzw. 34 mit Spaltabstand zu den Außenflä- 40 chen des Auflagekörpers 32 verlaufen, derart, daß innerhalb dieses Spaltabstandes je eine steife Feder 35 bzw. 36 angeordnet ist, die in horizontaler Ebene auf Druck belastet ist und damit eine hohe Steifigkeit aufweist, während die Federn 35 und 36 in der vertikalen Ebene 45 auf Schub belastet werden und in dieser Belastungsebene hohe Elastizität gewährleisten. Sowohl der Mäkler 30 als auch die Mäklerführung 31, die U-Schenkel 33, 34 und der Auflagekörper 32 bestehen aus einem biegesteifen Werkstoff, insbesondere Stahl. 50

55

60

65

Kupplung

Lenker

Kupplung, Gelenk

Druckwiderlager

Federelement

Ziehkopf

Gut

Mäkler

Mäklerführung

Auflagekörper

U-Schenkel

Feder

Drehrichtung

Fliehkraftkomponente

Bezugszeichenliste	Gehäuse
1	Unwuchtwelle
2	Unwuchtwelle
3	Hydromotor
4	Hydromotor
5	Kupplung
6	Kupplung
7	Unwuchtmasse
8	Unwuchtmasse
9	Lager
10	Lagerauge
11	Lastaufnahmemittel, Kranhaken
12	Schwingungsdämpfer
13	Kupplung
14	Zugelement
15

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vibrationsramme mit mindestens zwei im Abstand sowie parallel zueinander gelagerten, einer starren Vibrationszelle zugeordneten Unwuchtwellen, wobei jeder der Unwuchtwellen je ein besonderer Motor und jeder Unwuchtwelle je mindestens eine Unwuchtmasse zugeordnet sind und die Motoren die Unwuchtmassen drehwinkelkonform mit entgegensetztem Drehsinn zueinander antreiben, so daß die Unwuchtmassen horizontal im wesentlichen schwingungsfrei und in vertikaler Richtung zur Erzeugung einer gerichteten Kraft unter Verzicht auf eine Zwangskopplung zwischen den Unwuchtwellen in ihren Drehzahlen synchronisierbar sind und die Unwuchtwellen in einer zur Rammrichtung senkrecht stehenden Ebene gelagert sind, wobei die Motoren an die gleiche Energiequelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Hydromotoren (4,5) dieselben an eine gemeinsame Druckflüssigkeitsquelle, insbesondere an eine gemeinsame Förderleitung einer geeigneten Pumpe angeschlossen sind, derart, daß die Hydromotoren (4, 5) hydraulisch miteinander gekoppelt sind.

2. Vibrationsramme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydromotoren (4,5) und/oder die diesen zugeordnete hydraulische Pumpe in ihren Drehzahlen regelbar ausgebildet sind.

3. Vibrationsramme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydromotoren (4,5) als hydrostatische Motoren ausgebildet sind.

Gattung der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vibrationsramme mit mindestens zwei mit Abstand sowie parallel zueinander gelagerten, einer starren Vibrationszelle zugeordneten Unwuchtwellen, wobei jeder der Unwuchtwellen je ein besonderer Motor und jeder Unwuchtwelle je mindestens eine Unwuchtmasse zugeordnet sind und die Motoren die Unwuchtmassen drehwinkelkonform mit entgegengesetztem Drehsinn zueinander antreiben, so daß die Unwuchtmassen horizontal im wesentlichen schwingungsfrei und in vertikaler Richtung zur Erzeugung einer gerichteten Kraft unter Verzicht auf eine Zwangskopplung zwischen den Unwuchtwellen in ihren Drehzahlen synchronisierbar sind und .die Unwuchtwellen in einer zur Rammrichtung senkrecht stehenden Ebene gelagert sind, wobei die Motoren an die gleiche Energiequelle angeschlossen sind.

Stand der Technik

Es ist bekannt, hydraulisch betriebene Vibrationsrammen im Kanal-, Tief-, Wasserbau und in Baugruben wegen ihrer Vielseitigkeit, besonders zum Rammen und Ziehen stählerner Rammelemente, einzusetzen. Ein wesentlicher Vorteil der in der Regel hydrostatischen Antriebe solcher Vibrationsrammen ist in der stufenlosen Frequenzregelung und in der kompakten, raumsparenden Bauweise zu sehen.

Die in der Praxis überwiegend eingesetzten hydraulisch betriebenen Vibrationsrammen weisen eine zwangssynchronisierte Vibrationszelle mit in der Ramm- bzw. Ziehrichtung gerichteten Schwingungen auf, an deren Oberteil sich ein elastisch ausgebildeter Ziehkopf und am Unterteil eine Klemmvorrichtung fest mit der Vibratorzelle verbunden, befinden. Die mittels Zahnradgetrieben zwangssynchronisierten Unwuchtmassen erzeugen Schwingungen, deren dynamische Wirkung abhängig ist unter anderem vom statischen Moment der Unwuchtmassen und von deren Betriebs-ίο drehzahl.

Im praktischen Rammbetrieb haben sich jedoch Mangel herausgestellt, die zu einer erheblichen Leistungsverminderung und zu hoher betrieblicher Störanfälligkeit führen. Besonders die Zwangssynchronisierung mittels Zahnradgetrieben hat sich in der Praxis als außerordentlich nachteilig erwiesen.

Eine Vibrationsramme gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 ist durch die DE-OS 21 35 393 vorbekannt. Dabei sind die Gehäuse zweier gleich ausgebildeter, elektrischer Drehstrom-Kurzschlußläufer-Motoren unter Zwischenschaltung einer Platte starr miteinander verbunden. An der Oberseite der Platte ist ein Bügel unter Zwischenschaltung einer Dämpfungsfeder angebracht, der zum Aufhängen an ein Zugseil, insbesondere eines Baggers dient. An der Unterseite der Klemmbacke ist eine Zange angebracht, die eine starre Verbindung mit dem Rammkörper herstellt. Die erforderliche Kraft liegt zwischen 5 bis 101 bei einer gesamten Unwuchtkraft von 5 t und einer Unwuchtfrequenz von 25 Hz. Die Unwuchten synchronisieren sich nach dem Anlaufen der Motoren selbständig in der Weise, daß eine Amplitude in der Wirkungslinie der Kraft erzeugt wird, ohne daß die beiden Motorwellen mittels eines Getriebes drehfest miteinander verbunden sind.
Zwar wird auf elektrischem Wege über die elektrisch erzeugten Magnetfelder nach einiger Zeit eine Synchronisierung von Unwuchtmassen erzielt, jedoch bauen solche Vibrationsrammen verhältnismäßig groß.