DE3703222A1 - Einrichtung zur geraeuschdaempfung an einem rammgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Geräuschdämpfung an einem Rammgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Mit Schlaggewichten arbeitende Rammgeräte dienen zum Ein­ rammen von Betonpfählen oder Spundwänden und dergleichen ins Erdreich. Das Schlaggewicht wird durch einen Hydraulik­ zylinder oder einen mechanischen Antrieb auf eine bestimmte Höhe angehoben und dann freigegeben. Im freien Fall bewegt es sich auf ein Schlagstück zu, das seinerseits direkt oder unter Zwischenschaltung einer Schlaghaube am Rammgut an­ greift. Um zu verhindern, daß sich das Schlagstück in der zugeordneten Schlagstückführung verklemmt, wenn die Schlag­ stückachse nicht exakt auf die Fallachse des Schlaggewichtes ausgerichtet ist, um eine gute Übertragung der Schlagener­ gie auch bei geringen Fehlausfluchtungen der Achsen von Schlaggewicht und Schlagstück zu gewährleisten, sind die zusammenarbeitenden Stirnflächen von Schlaggewicht und Schlagstück nicht beide eben, vielmehr ist eine dieser Stirnflächen konvex gekrümmt, so daß man beim Schlag nur einen Punktkontakt zwischen dem Schlaggewicht und dem Schlagstück hat. Da das Schlaggewicht eine sehr viel grö­ ßere Masse hat als das Schlagstück, nimmt man in der Regel die mechanische Stirnflächenbearbeitung beim Schlagstück vor, so daß dieses die konvex gekrümmte Stirnfläche hat, während die ihm gegenüberliegende Stirnfläche des Schlag­ gewichtes in der Regel eben ist.

In jüngster Zeit werden Rammgeräte mit Schlaggewichten ins­ besondere bei Tiefbauarbeiten in bewohnten Gebieten weni­ ger verwendet, da die starken Schläge auch mit entsprechen­ der Geräuschentwicklung verbunden sind. Man bohrt daher an den Stellen, an denen ein Betonpfahl gesetzt werden soll, zunächst unter Verwendung eines Bohrers Löcher und setzt in diese Löcher vorgefertigte Betonpfähle oder gießt sie mit Ortsbeton aus. Dieses mit geringerer Geräuschbelästigung verbundene Verfahren bedingt aber erheblich höhere Kosten der Pfahlgründung.

Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, bei Rammgeräten mit Schlaggewichten, insbesondere auch Dieselbären, bei denen zum durch die Schläge bedingten Geräusch das Verbrennungsgeräusch hinzukommt, um das gesamte Rammgerät herum eine schall­ schluckende Haube vorzusehen. Derartige Hauben vergrößern jedoch die Abmessungen des Rammgerätes erheblich, erschwe­ ren seine Handhabung und stellen auch von der Geräuschver­ minderung her nicht vollständig zufrieden.

Es wurde nun erkannt, daß diese bekannten Schallschluckhau­ ben möglicherweise deshalb keine optimale Geräuschminderung erbringen, weil der Schall über die verschiedenen metalli­ schen Bauteile des Rammgerätes schon in die verschiedensten Richtungen gelaufen ist, so daß man am Rammgerät insgesamt sehr viele Abstrahlflächen hat, die mit einer Schallschluck­ haube aus betrieblichen Gründen nicht sämtliche abgedeckt werden können.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Einrichtung zur Geräuschdämpfung an einem Rammgerät geschaffen werden, welche den Schall möglichst nahe am Entstehungsort abfängt, ohne die Leistungsfähigkeit des Rammgerätes zu beeinträch­ tigen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Geräusch­ dämpfungseinrichtung gemäß Anspruch 1.

Bei der erfindungsgemäßen Geräuschdämpfungseinrichtung wird der Teil des Innenraumes des Rammgerätes, der dem Aufschlag­ punkt des Schlaggewichtes auf das Schlagstück unmittelbar benachbart ist, in radialer Richtung schon vollständig ge­ schlossen, bevor das Schlaggewicht auf das Schlagstück auf­ trifft. Der direkt durch das Aufschlagen erzeugte Schall wird somit entsprechend in radialer Richtung zurückgehalten und gedämpft. Darüber hinaus wird aber auch die Abstrahlung der in Schlaggewicht und in Schlagstück erzeugten Schall­ wellen durch die zusammenarbeitenden Stirnflächen noch un­ mittelbar nach dem Aufschlagen gedämpft, da der oben ange­ sprochene Ringbereich um den Aufschlagpunkt herum auch un­ mittelbar nach dem Schlag zunächst geschlossen bleibt. Auch die von den Stirnflächen abgestrahlten Schallmengen werden somit radial zusammengehalten und gedämpft. Damit wird ins­ gesamt ein großer Teil der Schallenergie abgefangen, bevor er den Führungskorb oder Führungszylinder für das Schlag­ gewicht und das Schlagstück erreicht.

Durch die erfindungsgemäße Geräuschdämpfungseinrichtung wird auch das Wandern des Aufschlagpunktes bei sich gering­ fügig ändernder Fallinie des Schlaggewichtes nicht beein­ trächtigt. Durch unterschiedliche Kompression des Abschirm­ ringes, der verglichen mit dem Material des Schlagstückes sehr weich ist, kann unterschiedlichen winkelmäßigen Fehl­ fluchtungen von Schlaggewicht und Schlagstück gut Rechnung getragen werden.

Die erfindungsgemäße Geräuschdämpfungseinrichtung bedeutet darüber hinaus einen nur geringen zusätzlichen baulichen Aufwand; mit ihr ist keinerlei Vergrößerung der Abmessungen des Rammgerätes verbunden; sie kann auch verhältnismäßig leicht an schon im Einsatz befindlichen Rammgeräten nachge­ rüstet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteran­ sprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 bis 4 axiale Schemaschnitte durch den untersten Abschnitt verschiedener Ausführungsformen eines Hydraulikbären.

Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch den untersten Teil eines Hydraulikbären, der einen Führungszylinder 10 auf­ weist, in welchem ein Schlaggewicht 12 läuft. Vom Schlag­ gewicht 12 ist nur der unterste Endabschnitt wiedergegeben, und zwar kurz vor dem Zeitpunkt des Aufschlagens auf ein ebenfalls vom Führungszylinder 10 geführtes Schlagstück 14.

Das Schlaggewicht 12 wiegt in der Praxis mehrere Tonnen, z. B. 5 oder 7 Tonnen, und wird im Betrieb des Rammgerätes perio­ disch unter Verwendung eines oder zweier Hydraulikzylinder (nicht gezeigt) auf eine vorgegebene Höhe angehoben. Nach Erreichen derselben werden die Hydraulikzylinder rasch ein­ gefahren, so daß das Schlaggewicht 12 frei fallen kann. Beim Aufschlagen auf das Schlagstück 14 gibt es die ihm innewoh­ nende Schlagenergie an das Schlagstück 14 weiter, das seiner­ seits wie gezeigt direkt (in Abwandlung auch über eine Schlaghaube) auf einen einzurammenden Betonpfahl 16 arbeitet.

Das Schlagstück 14 hat einen oberen kolbenförmigen Endab­ schnitt 18, der im Führungszylinder 10 läuft, einen mittle­ ren Stößelabschnitt 20, der durch eine Öffnung 22 in der unteren Stirnwand 24 des Führungszylinders 10 hindurchge­ führt ist, sowie einen unteren pilzförmigen Endabschnitt 25, der am Betonpfahl 16 angreift.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die obere Stirnfläche 26 des Schlagstückes 14 kugelkalottenförmig, also konvex ge­ krümmt. Die untere Stirnfläche 28 des Schlaggewichtes 12 ist dagegen eben und steht senkrecht auf der Achse des Führungs­ zylinders 10. Damit ergibt sich beim Aufschlagen des Schlag­ gewichtes 12 auf das Schlagstück 14 ein Punktkontakt bei einem Punkt, der bei Übereinstimmung der Achsen von Schlag­ gewicht 12 und Schlagstück 14 dem am weitesten obenliegenden Punkt der kalottenförmigen Stirnfläche 26 entspricht, der in Fig. 1 mit 30 bezeichnet ist.

Stimmt die Fallachse des Schlaggewichtes 12 nicht exakt mit der Achse des Schlagstückes 14 überein, was sich in der Pra­ xis nicht vermeiden läßt, da das Schlaggewicht 12 sehr lang ist und sehr großes Gewicht hat und der Führungszylinder 10 auch unter sehr rauhen Einsatzbedingungen und bei unter­ schiedlichen Temperaturen einen im wesentlichen freien Fall des Schlaggewichtes 12 ermöglichen muß, so wandert der Auf­ schlagpunkt 30 auf der oberen Stirnfläche 26 gemäß der Ver­ kippung der Fallachse des Schlaggewichtes 12. Auch in diesem Falle hat man jedoch stets einen einzigen Aufschlagpunkt, so daß auf das Schlagstück 14 keine Kippmomente ausgeübt werden, die zu einem Festklemmen des Schlagstückes 14 in den Führungszylinder 10 führen könnte. Durch ein solches Klemmen würde auch die Übertragung der Schlagenergie vom Schlagge­ wicht 12 auf den einzurammenden Betonpfahl 16 beeinträchtigt.

In die obere Stirnfläche 26 des Schlagstückes 14 ist eine ringförmige Haltenut 32 eingestochen, welche einen unteren schwalbenschwanzförmigen Nutabschnitt 34 und einen oberen, sich erweiternden Nutabschnitt 36 aufweist. In die Haltenut 32 ist ein Abschirmring 38 eingesetzt, der aus elastisch verformbarem Material hergestellt ist. Geeignete derartige Materialien sind natürlicher oder synthetischer Kautschuk, Polyurethan und dergleichen. Vorzugsweise findet als Mate­ rial für den Abschirmring 38 ein offenporiges MaterialVerwendung, welches somit luftdurchlässig ist, jedoch eine Schallsperre darstellt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, steht der Abschirmring 38 um eine Strecke h über den obersten Punkt der konvexen Stirn­ fläche 26 des Schlagstückes 14 über. Der Abschirmring 38 hat ferner im wesentlichen rechteckigen Querschnitt, wobei ein unterer Ringabschnitt 40 schwalbenschwanzförmig ausge­ bildet ist und unter elastischer Komprimierung über die engste Stelle der Haltenut 32 in den schwalbenschwanzför­ migen unteren Nutabschnitt 34 der Haltenut 32 eingerastet ist. Die innenliegende freie Kante 42 und die außenliegende freie Kante 44 des Abschirmringes 38 sind abgerundet, wie ebenfalls Fig. 1 zeigt.

Bei dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser des Abschirmringes 38 etwa zwei Drittel des Durchmessers des oberen Endabschnittes 18 des Schlagstückes 14. Die radiale Dicke des Abschirmringes 38 entspricht etwa einem Achtel des Durchmessers des Endabschnittes 18, und etwa 70% der axialen Gesamterstreckung des Abschirmringes 38 befinden sich im Inneren der Haltenut 32. Die Shore- Härte des Materiales des Abschirmringes 38 beträgt etwa 70 bis 80. Ferner ist die Differenz h zwischen der Oberseite des Abschirmringes 38 und dem höchsten Punkt der oberen Stirnfläche 26 des Schlagstückes 14 etwa die Hälfte der Höhe des im Inneren des Abschirmringes 38 liegenden Teiles der kalottenförmigen Stirnfläche 26.

Man erkennt, daß bei der oben im einzelnen beschriebenen Geometrie und Anordnung des Abschirmringes 38 dieser das Wandern des Aufschlagpunktes 30 auf der oberen Stirnfläche 26 bei Verkippung des Schlaggewichtes 12 nicht behindert. Bei einer Fehlausfluchtung der Fallachse des Schlaggewich­ tes 12 wird der Abschirmring 38 nur geringfügig unterschied­ lich komprimiert. Auf jeden Fall kommt der Abschirmring 38 an allen Stellen seiner Stirnfläche in Anlage an die ebene Stirnfläche 28 des Schlaggewichtes 12, bevor dieses end­ gültig auf dem Schlagstück 14 aufschlägt. Die Aufschlag­ charakteristik wird durch den Abschirmring 38 insgesamt nicht merkbar beeinflußt, da das Material des Abschirm­ ringes im Hinblick auf die vom Schlaggewicht 12 mitgebrachte Schlagenergie als sehr weich angesehen werden kann.

Man erkennt ferner, daß das Material des Abschirmringes 38 insgesamt nur wenig verformt wird, so daß der Abschirmring 38 sehr viele Arbeitsspiele des Hydraulikbären überlebt.

Der Abschirmring 38 stellt dann, wenn das Schlaggewicht 12 auf das Schlagstück 14 auftrifft, eine radiale Schallsperre dar. Vom Aufschlagpunkt kann kein Luftschall direkt die Innen­ seite des Führungszylinders 10 erreichen. Auch die hochfre­ quenten Schwingungen, die beim Aufschlag in unmittelbarer Nachbarschaft des Aufschlagpunktes 30 sowohl in den benach­ barten Volumenabschnitten des Schlagstückes 14 als auch den benachbarten Volumenabschnitten des Schlaggewichtes 12 er­ zeugt werden, können nicht zu einer direkten Schallabstrah­ lung führen, da diese Abstrahlung überwiegend wieder in axia­ ler Richtung erfolgt und die so erzeugten Schallwellen wie­ der durch den Abschirmring 38 zusammengehalten und gedämpft werden.

Die schallabdichtende Wirkung des Abschirmringes 38 bleibt auch dann erhalten, wenn sich das Schlagstück 14 aufgrund von Schwingungen, die bei der Übertragung der Schlagenergie vom Schlaggewicht 12 auf den Betonpfahl 16 auftreten, kurz­ fristig geringfügig wieder von der unteren Stirnfläche 28 des Schlaggewichtes 12 löst. In diesem Falle federt der Abschirmring 38 wieder rasch auf und bildet so weiterhin eine wirksame Schallsperre.

In Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispieles kann man den Abschirmring 38 mit bezüglich der Schalldämmung gleicher Wirksamkeit auch auf der unteren Stirnfläche 28 des Schlaggewichtes 12 vorsehen. Da das Schlaggewicht 12 aber eine erheblich größere Masse aufweist und mechanisch schwe­ rer zu bearbeiten ist, ist es in der Regel vorzuziehen, den Abschirmring 38 auf der oberen Stirnfläche 26 des Schlag­ stückes 14 vorzusehen.

Es versteht sich ferner, daß man ggf. auch beide Stirnflä­ chen mit Abschirmringen belegen kann, wobei dann die Gesamt­ höhe beider Abschirmringe die oben angesprochene Höhe h er­ geben muß.

Bei dem in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist das Schlagstück 14 zusätzlich mit einer Dämpfungseinrichtung versehen, welche den auf den Betonpfahl 16 ausgeübten Schlag zeitlich streckt (unter entsprechender Verminderung der Schlagintensität).

Der Abschirmring 38 ist nunmehr von einem Einsatzteil 46 ge­ tragen, welches mit der kalottenförmigen oberen Stirnfläche 26 versehen ist und in einer Kammer 48 des Schlagstückes 14 axial verschiebbar ist. Zwischen die untere Stirnfläche des Einsatzteiles 46 und den Boden der Kammer 48 sind mehrere Lagen aus metallischem Drahtgeflecht 50 und elastomerem Material 52 alternierend eingefügt. Bezüglich der Geräusch­ verminderung arbeitet der Abschirmring 38 beim Ausführungs­ beispiel nach Fig. 2 genauso wie oben schon beschrieben.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 er­ folgte die Ausrichtung des Abschirmringes 38 auf die Achse des Schlagstückes 14 durch die ihn aufnehmende Haltenut 32. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeipiele eignen sich insbesondere zur Nachrüstung einer Geräuschdämpfungs­ einrichtung an schon im Einsatz befindlichen Rammgeräten, wobei zunächst von einer mechanischen Nachbearbeitung des Schlagstückes 14 abgesehen werden soll, bis das Rammgerät für eine Grundüberholung sowieso in eine Werkstatt gebracht wird, wo dann in das Schlagstück 14 eine Haltenut 32 einge­ stochen werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist auf die obere Stirnfläche 26 des Schlagstückes 14 ein abgewandelter Ab­ schirmring 38′ aufgelegt, der sich mit seinem äußeren Rand direkt an der Innenwand des Führungszylinders 10 abstützt. Der außenliegende Rand des Abschirmringes 38′ trägt eine Gleitschicht 54 aus Material niederer Reibung wie Polytetra­ fluoräthylen, so daß der Abschirmring 38′ leicht in axialer Richtung im Führungszylinder 10 verschiebbar ist und somit keinen großen Scherbelastungen unterliegt. Solange die win­ kelmäßige Fehlfluchtung zwischen der Achse des Schlaggewich­ tes 12 und der Achse des Schlagstückes 14 nicht so groß ist, daß der Aufschlagpunkt 30 in den vom Abschirmring 38′ ein­ genommenen Ringraum fällt, arbeitet die in Fig. 3 gezeigte Geräuschdämpfungseinrichtung analog zu den oben beschriebe­ nen Ausführungsbeispielen. Nur bei Auftreten extremer Fehl­ fluchtungen, wie sie in der Praxis nur bei schon lange im Einsatz befindlichen Rammgeräten auftreten könnte, würde der Aufschlagpunkt 30 in den Bereich des Abschirmringes 38′ hineinwandern, wodurch der Abschirmring 38′ lokal zerstört würde.

Bei dem weiter abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 hat ein weiter abgewandelter Abschirmring 38′′ die glei­ chen radialen Abmessungen wie der Abschirmring 38 des Aus­ führungsbeispieles nach Fig. 1. Zum Zentrieren des Ab­ schirmringes 38′′ sind in diesen in Umfangsrichtung verteilt drei oder mehr Ärmchen 56 aus Kunststoffmaterial einvulka­ nisiert, wobei die Ärmchen gemäß der Neigung des Randberei­ ches der Stirnfläche 26 angestellt sind. Auch das Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 4 arbeitet bezüglich der Geräusch­ dämpfung ähnlich wie die oben schon beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiele, wobei natürlich die mechanische Belastung des elastischen Materiales größer ist als bei den Ausfüh­ rungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2, so daß der Ab­ schirmring 38′′ ebenso wie der in Fig. 3 gezeigte Abschirm­ ring 38′ nach einer Betriebszeit von einigen Wochen ersetzt werden sollte. Da der Abschirmring 38′ aber ein verhältnis­ mäßig einfaches und billiges Teil ist, sind hiermit keine großen Kosten verbunden.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Geräuschdämpfung an einem Rammgerät, ins­ besondere Hydraulikbär, welches ein Schlaggewicht und ein Schlagstück aufweist, wobei das Schlagstück einen treibenden ersten Abschnitt zur Zusammenarbeit mit einer Schlaghaube oder mit dem Rammgut und einen durch das Schlaggewicht ge­ triebenen zweiten Endabschnitt aufweist und wobei eine der zusammenarbeitenden Stirnflächen von Schlaggewicht und Schlag­ stück konvex gekrümmt ist und die andere dieser Stirnflächen entweder im wesentlichen eben oder ebenfalls konvex oder in schwächerem Ausmaße konkav gekrümmt ist als die erste Stirn­ fläche konvex gekrümmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine der zusammenarbeitenden Stirnflächen (26, 28) einen axial elastisch verformbaren, zur Schlagachse koaxia­ len Abschirmring (38) trägt und die axiale Gesamtabmessung der Abschirmringanordnung im unbelasteten Zustand größer ist als der Abstand derjenigen einander gegenüberliegenden Höhen­ linien auf den beiden Stirnflächen (26, 28), die gleichen Abstand von der Schlagachse wie die Abschirmringanordnung (38) haben.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmringanordnung (38) aus einem natürlichen oder synthetischen Elastomermaterial besteht, welches vorzugs­ weise ein offenporiges Material ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomermaterial eine Shore-Härte von etwa 70 bis 80 aufweist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abschirmringanordnung (38) im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die überstehenden freien Randkanten (42, 44) vorzugsweise ab­ gerundet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Abschirmringan­ ordnung (38) etwa zwei Drittel des Durchmessers des getrie­ benen Endabschnittes (18) des Schlagstückes (14) beträgt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Abschirmringanordnung (38) etwa ein Achtel des Durchmessers des getriebenen Endab­ schnittes (18) des Schlagstückes (14) beträgt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Unterschied (h) zwischen der axia­ len Gesamtabmessung der Abschirmringanordnung (38) und der Höhe desjenigen Teiles der konvexen Stirnfläche (26), der radial innerhalb der Abschirmringanordnung (38) liegt, etwa die Hälfte der Höhe dieses Teiles der konvexen Stirnfläche (26) über ihrem Fußkreis beträgt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abschirmringanordnung (38) von einem Einsatzteil (46) des Schlagstückes (14) getragen ist, welches seinerseits über ein Schlagfutter (50, 52) am Haupt­ teil des Schlagstückes (14) angreift, wobei dieses Schlag­ futter aus aufeinanderfolgenden Lagen aus Drahtgeflecht (50) und elastomerem Material (52) besteht.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abschirmringanordnung (38) einen schwalbenschwanzförmigen Fußabschnitt (40) aufweist, der in einem komplementären schwalbenschwanzförmigen Nutabschnitt (34) einer Haltenut (32) Aufnahme findet, welche in die eine der Stirnflächen (26, 28) eingestochen ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Haltenut (32) zum offenen Ende hin erweitert.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der in die Haltenut (32) eintauchende Teil der Abschirmringanordnung (38) etwa 70% der axialen Gesamter­ streckung der Abschirmringanordnung (38) beträgt.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmringanordnung (38) mit ihrer Außenseite oder mit radial nach außen verlaufenden Armen (56) an der Innenfläche eines Führungszylinders (10) des Schlagstückes (14) abgestützt ist.