DE3590640C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ein­ spannvorrichtung für Einrichtungen zum Eintreiben von Stabelementen geringer Steifigkeit in den Erdboden nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Einspannvorrichtung ist aus der DE-OS 28 00 178 bekannt. Oft sind Stäbe in den Boden einzutreiben, die einen Korrosionsschutzüberzug aufweisen. Der Arbeitsaufwand beim Absenken derartiger Stäbe in den Boden ist be­ trächtlich und tendiert zur Vergrößerung. Insbesondere dürfen zur Sicherstellung einer hohen Lebensdauer sol­ cher Stäbe im Boden deren Korrosionsschutzüberzüge nicht beschädigt werden. Die bekannte Einspannvorrichtung dient zur Übertragung der Schläge eines Schlagwerks auf die einzutreibenden Stäbe, was nicht immer ohne Beeinträchtigung des Schutzüberzuges geschieht.

Die bekannte Einspannvorrichtung hat an der Innenfläche der Festklemmelemente, die mit dem einzutreibenden Stab zusammenwirken, scharfe Kanten zur Gewährleistung des Kraftschlusses des Stabes in der Einspannvorrichtung. Diese ist beispielsweise mit einem Druckluft-Schlagwerk starr verbunden, das einen durchgehenden Axialkanal be­ sitzt, wobei der einzuschlagende Stab von oben in den Axialkanal des Druckluft-Schlagwerkes eingesetzt und durch die Einspannvorrichtung bis zum Auftreffen auf dem Boden abgesenkt wird. Indem man den Stab in der erforderlichen Stellung festhält, hebt man längs die­ sem das Druckluft-Schlagwerk bis zu einer Höhe von 0,5 bis 0,7 m über der Bodenoberfläche. Die Festklemm­ elemente werden unter der Wirkung einer Feder in die obere Stellung bis zur Berührung ihrer scharfen Kanten mit dem Stab gedrückt. Unter der Wirkung der Schläge des Druckluft-Schlagwerkes auf die Einspannvorrichtung kommt es zum Festklemmen des Stabes in der Einspann­ vorrichtung und dieser wird in den Boden eingetrieben.

Bei der Annäherung der Einspannvorrichtung an die Bo­ denoberfläche wird diese geöffnet und unter der Wir­ kung von reaktiven Rückprallkräften und des nachfol­ genden Kraftschlusses des Stabes in der Einspannvorrich­ tung kommt es zu einer Verschiebung des Druckluft- Schlagwerks längs des Stabs nach oben. Somit bewirkt die Einspannvorrichtung die Umsetzung des Druckluft- Schlagwerkes um kleine Höhenbeträge, wodurch am Stab eine Vielzahl von Spuren des Einschneidens der scharfen Kanten in Form von Querrissen zurückbleiben, welche den Korrosionsschutzüberzug auf der Oberfläche des Stabes beeinträchtigen und Korrosionskonzentrationen darstel­ len.

Außerdem kommt es beim Betrieb der Einspannvorrich­ tung zum Verschleiß der scharfen Kanten der Festklemm­ elemente und zum Abstumpfen derselben. Infolgedessen nimmt ihre Einschnittiefe in den Stab ab, es verringern sich die Haftkräfte in der Kontaktzone und verschlech­ tern sich die Bedingungen des Kraftschlusses der Vor­ richtung. Als Folge davon kommt es zum Rutschen der Einspannvorrichtung auf dem Stab, wenn die Schlagbe­ anspruchungen wirksam werden. Mit dem fortschreitenden Verschleiß der Rippen kann ihr Einschneiden in den Stab überhaupt entfallen, und da der Koeffizient der Reibung von Stahl auf Stahl niedrig ist, wird die Rei­ bungskraft zwischen den Festklemmelementen und dem Stab unzureichend für den Kraftschluß des gesamten Systems (Gehäuse der Einspannvorrichtung - Festklemm­ element - Stab). Dann bewirken die Schläge nur noch ein Rutschen der Einspannvorrichtung relativ zum Stab, und das Eintreiben des Stabes wird unmöglich.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Einspann­ vorrichtung, mit der lange Stabelemente geringer Stei­ figkeit schonend in den Erdboden eingetrieben werden können. Stabelemente mit einem Oberflächenschutz, bei­ spielsweise einem Korrosionsschutzüberzug, sollen bei zuverlässigem Kraftschluß des Stabes in der Einspann­ vorrichtung ohne Beeinträchtigung des Überzuges einge­ trieben werden können.

Ausgehend von der oberbegrifflich vorausgesetzten Einspannvorrichtung wird die gestellte Aufgabe erfin­ dungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine solche Ausführung der Einspannvorrichtung gewährleistet ein schonendes Eintreiben von Stäben, wobei eventuelle Oberflächenschutzüberzüge unversehrt bleiben. Demnach wird ein zuverlässiger Kraftschluß des Stabes in der Einspannvorrichtung erzielt. Es können bedenkenlos empfindliche Stabwerkstücke wie Erdungselektroden, Anker, Nadelfilter od. gl. eingetrieben werden.

Es ist zweckmäßig, die Auflageplatten in Eindrehungen der Innenfläche der Festklemmelemente unterzubringen, so daß diese zuverlässig bezüglich der Festklemmelemente gehalten sind.

Die Wirkung der vorliegenden Erfindung läuft auf fol­ gendes hinaus: Die Schlagkräfte werden durch Haftrei­ bungskräfte in den Stab eingeleitet, wobei diese an der Stelle der Berührung des Festklemmelementes mit dem Stab entstehen. Diese Kräfte hängen hauptsächlich vom Neigungswinkel der Erzeugenden des konischen Ge­ häusehohlraumes, von der Art der Berührung des Fest­ klemmelementes mit dem Stab und vom Werkstoff des Fest­ klemmelementes und des Stabes ab. Die Verwendung der Auflageplatten aus Reibstoff an den Oberflächen der Festklemmelemente, die den Stab umfassen, bietet die Möglichkeit, den Kraftschluß des Systems Einspannvor­ richtung - Festklemmelemente - Stab durch die Haftrei­ bungskraft sicherzustellen. Überdies verhindert die für den Kraftschluß vorgesehene Verwendung der Reib­ stoff-Auflageplatten eine Beschädigung der Stabober­ fläche.

Dank der Verwendung der Ringscheibe mit zur Vorrich­ tungsachse hin ansteigender Kegelstumpf-Stirnfläche zu­ sammen mit der entsprechenden kegelstumpfförmigen Aus­ bildung der unteren Stirnflächen der Festklemmelemente sowie der zur Vorrichtungsachse hin abfallenden Neigung der das lösende Niederdrücken der Festklemmelemente be­ wirkenden Arme der zweiarmigen Hebel zusammen mit der entsprechenden Neigung der mit diesen Armen zusammen­ wirkenden Oberflächen des Nutgrundes ist gewährleistet, daß die Festklemmelemente sich beim Öffnen der Ein­ spannvorrichtung längs der Gehäuseinnenwand bewegen und so den lichten Durchtrittsquerschnitt für den Stab vergrößern, so daß dieser zuverlässig von der Beauf­ schlagung durch die Festklemmelemente freikommt.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung weiter erläutert. Diese zeigt die Gesamtansicht einer Einspannvorrichtung für eine Ein­ richtung zur Absenkung von langen Stabelementen in den Boden, wobei die linke Hälfte geschnitten gezeigt ist.

Die Einspannvorrichtung hat ein Gehäuse 1 mit einem durchgehenden, sich nach unten erweiternden konischen Hohlraum 2, in dem Festklemmelemente 3 mit in ihrem oberen Rand ausgeführten durchgehenden Nuten 4 und mit in die Innenfläche eingesetzten Auflageplatten 5 aus Reibstoff axialverschieblich untergebracht sind. Die Auflageplatten 5 befinden sich in Eindrehungen 6, die an den Innenflächen der Festklemmelemente 3 ausgeführt sind.

An der Außenfläche des Gehäuses 1 sind Vorsprünge 7 ausgebildet, in denen auf Achsen 8 zweiarmige Hebel 9 gelagert sind, welche mit ihrem einen Ende in die Nuten 4 greifen. Die zusammenwirkenden Oberflächen 10 und 11 der Hebel 9 bzw. der Nuten 4 der Festklemmelemente 3 sind mit zur Achse der Einspannvorrichtung hin fallen­ der Neigung ausgebildet.

Die Festklemmelemente 3 sind an die Hebel 9 und das Ge­ häuse 1 mittels einer Feder 12 angedrückt, die zwischen einem Flansch 13 des Gehäuses 1 und einer Ringscheibe 14 angeordnet ist. Der Flansch 13 bildet eine untere Ring­ wand des konischen Hohlraums 2 des Gehäuses 1 und ist in diesem mittels eines Sicherungsringes 15 fixiert.

Die zusammenwirkenden Stirnflächen 16 und 17 der Fest­ klemmelemente 3 bzw. der Scheibe 14 sind kegelig zur Achse der Einspannvorrichtung hin steigend ausgebildet.

Die Einspannvorrichtung ist im konischen Sitz eines Schlagkopfes 18 aufgenommen. An der Absenkungsstelle des Stabes 19 ist eine Spreizbuchse 20 mit einer mittig angebrachten Bohrung 21 montiert.

Der Betrieb mit der beschriebenen Einspannvorrichtung verläuft folgenderweise:

Der Schlagkopf 18 mit der in seinem konischen Sitz auf­ genommenen Einspannvorrichtung wird solcherweise in die senkrechte Lage gebracht, daß sich die Hebel 8 an der Spreizbuchse 20 abstützen. Unter der Wirkung des Ge­ wichts des Schlagkopfs 18 werden die Hebel 9 so um die Achsen 8 verschwenkt, daß sie auf die Oberfläche 11 der Nut 4 drücken und die Festklemmelemente 3 entgegen der Wirkung der Feder 12 nach unten verschieben. Da die zu­ sammenwirkenden Oberflächen 10 und 11 der Hebel 9 bzw. Nuten 4 zur Achse der Einspannvorrichtung fallend ge­ neigt sind und die zusammenwirkenden Stirnflächen 16 und 17 der Festklemmelemente 3 bzw. der Scheibe 4 kege­ lig zur Achse hin steigend ausgebildet sind, werden die Festklemmelemente 3 bei ihrer Abwärtsbewegung seitwärts auseinandergespreizt und an die Seitenfläche des durch­ gehenden konischen Hohlraumes 2 des Gehäuses 1 ange­ drückt. Hierbei wird der Durchgangsquerschnitt zwi­ schen den Festklemmelementen größer.

Der Stab 19 wird von oben her in den Schlagkopf 18 und die Einspannvorrichtung eingesetzt und durch diese so­ wie die Spreizbuchse 20 bis zum Auftreffen auf dem Bo­ den abgesenkt. Da die Festklemmelemente 3 an die Sei­ tenfläche des konischen Hohlraumes des Gehäuses 1 ange­ drückt sind, kann der Stab ungehindert durchtreten, ohne die Auflageplatten 5 zu streifen. Der Stab wird in der erforderlichen Lage festgehalten und die Schlag­ einrichtung in eine Höhe von 0,5 bis 0,7 m über die Bodenoberfläche angehoben. Wegen der freikommenden He­ bel 9 werden die Festklemmelemente 3 hierbei durch die Feder 12 längs der Gehäuseinnenwand in die obere Stel­ lung gehoben und berühren den Stab 19. Die dabei auf­ tretenden Reibungskräfte wirken nach unten auf die Festklemmelemente und behindern die Aufwärtsbewegung des Gehäuses 1 relativ zum Stab 19 nicht.

Wenn die Aufwärtsbewegung aufhört und das Gewicht von Schlagkopf 18 und Einspannvorrichtung vom Stab 19 zu übernehmen ist, kommt es zum Festklemmen der Einspann­ vorrichtung.

Beim Einschalten des Schlagwerks übt der Schlagkopf 18 Schläge auf das Gehäuse 1 aus, unter deren Wirkung das Gehäuse 1 der Einspannvorrichtung bestrebt ist, sich nach unten zu verschieben. Hierbei gleitet es relativ zu den gegenüber dem Stab 19 wegen der hier wirkenden Reibung unbeweglich bleibenden Festklemmelementen 3 durch und drückt diese an den Stab an.

Die während des Schlagbetriebs des Schlagkopfs auftre­ tenden Rückprallkräfte sind bestrebt, das Gehäuse 1 der Einspannvorrichtung nach oben zu verschieben und die Einspannvorrichtung zu öffnen. Jedoch übersteigen die zum Öffnen der Einspannvorrichtung erforderlichen Kräfte größenmäßig die Rückprallkräfte, weil der Spit­ zenwinkel des Kegels des konischen Hohlraumes 2 klei­ ner als der Keilselbsthemmungswinkel ist, so daß es nicht zu einem unkontrollierten Öffnen der Vorrichtung kommt.

Unter der Wirkung der Schläge wird der Stab 19 in den Boden eingetrieben. Bei Erreichen der auf dem Boden stehenden Spreizbuchse 20 werden die Hebel 9 der Ein­ spannvorrichtung um die Achsen 8 auseinandergeschwenkt. Die Innenarme der Hebel 9 drücken mit ihrer Oberfläche 10 auf die mit dieser zusammenwirkende Oberfläche 11 der Nut 4 des Festklemmelementes 3 ein und verschieben diese nach unten. Da die zusammenwirkenden Oberflächen 10 und 11 zur Achse der Einspannvorrichtung abfallen und die Stirnflächen 16 und 17 der Festklemmelemente 3 bzw. der Scheibe 14 aber zur Achse hin ansteigen, wer­ den die Festklemmelemente 3 bei ihrer Abwärtsbewegung seitwärts auseinandergetrieben und gleiten längs der Gehäuseinnenwand nach unten, wobei sich zwischen ihnen und dem Stab 19 ein Spalt öffnet.

Im Augenblick des Öffnens der Einspannvorrichtung ver­ schiebt sich der Schlagkopf 18 unter der Wirkung der Rückprallkräfte längs des Stabs 19 nach oben, bis das Schlagwerk einen nächstfolgenden Schlag ausübt, welcher die Einspannvorrichtung erneut schließt und den Stab in derselben festklemmt.

Des weiteren wiederholt sich der beschriebene Zyklus bis zum vollständigen Eintreiben des Stabes in den Bo­ den.

Die beschriebene Funktion der Einspannvorrichtung er­ gibt einen so schonenden Betrieb, daß auch Stäbe mit einem Oberflächenschutzüberzug ohne Beeinträchtigung dieses Überzugs eingetrieben werden können. Hierbei sind auch von Bedeutung die Reibstoff-Auflageplatten 5, die einen zuverlässigen Kraftschluß des Stabes in der Spannvorrichtung dank der Haftreibungskraft sicherstel­ len, die bekanntlich die Gleitreibungskraft überschrei­ tet und die Staboberfläche nicht beschädigt. Darüber hinaus führt der Verschleiß der Auflageplatten nicht zur Störung der Arbeit der Einspannvorrichtung und zum Rutschen derselben auf dem Stab, da der Reibungskoeffi­ zient vom Verschleiß der Auflageplatten nicht abhängt.

Claims (2)

1. Einspannvorrichtung für eine Einrichtung zum Eintrei­ ben von langen Stabelementen geringer Steifigkeit in den Erdboden,
mit einem Gehäuse (1) mit einem durchgehenden, sich nach unten erweiternden konischen Hohlraum (2),
mit mindestens zwei im Hohlraum (2) angeordneten, durch eine Feder (12) beaufschlagten Festklemmelemen­ ten (3) mit Nuten (4),
und mit Vorsprüngen (7) an der Außenfläche des Gehäu­ ses (1), an welchen zweiarmige Hebel (9) gelenkig ge­ lagert sind, die nach erfolgtem Eintreiben mit einem ihrer in die Nuten (4) greifenden Enden die Fest­ klenmelemente (3) lösend beaufschlagen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringscheibe (14) zwischen der Feder (12) und den Festklemmelementen (3) angeordnet ist, deren obere Stirnfläche (17) so­ wie die mit dieser zusammenwirkenden Stirnflächen (16) der Festklemmelemente (3) kegelig zur Achse einer Ein­ spannvorrichtung hin steigend
und die zusammenwirkenden Oberflächen (11; 10) der Nuten (4) der Festklemmelemente (3) bzw. der Hebel (9) zur Achse der Einspannvorrichtung hin fallend aus­ gebildet sind,
und daß die den abzusenkenden Stab (19) umfassenden Oberflächen der Fest lemmelemente (3) Auflageplatten (5) aus Reibstoff aufweisen.

2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageplatten (5) in Eindrehungen (6) untergebracht sind, die an der Innenfläche der Festklemmelemente (3) ausgeführt sind.