DE4028617C2 - Hydraulikbär - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikbären gemäß dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Hydraulikbär ist in der DE 30 07 103 C2 offenbart, insbesondere dem dortigen Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und zugehörigem Text.

Bei diesem bekannten Hydraulikbären ist der Kolben eines einzigen doppelt wirkenden Arbeitszylinders starr mit dem Fallgewicht verbunden. Zusätzlich ist dafür Sorge getragen, daß das Gehäuseinnere ständig mit nicht kompressiblem Arbeitsfluid gefüllt ist, so daß der Arbeitszylinder hohen Außendrucken standhalten kann, wie sie beim Einsatz in großer Tiefe unter der Meeresoberfläche angetroffen werden. Aufgrund der starren Verbindung zwischen der Kolbenstange des Arbeitszylinders und dem Schlaggewicht treten beim Auftreffen des Schlagstückes auf die auf das Rammgut aufgesetzte Schlaghaube starke Druckstöße auf. Dies ist im Hinblick auf die Lebensdauer der hydraulischen Bauelemente und im Hinblick auf Leckagen nicht erwünscht. Auch wird durch die Rückwirkung des Hydrauliksystems die Härte des Schlages beeinträchtigt.

Aus DE 87 00 227 U1 ist ein weiterer Hydraulikbär bekannt.

Bei diesem bekannten Hydraulikbären wird die Kolbenstange des Hubzylinders nach Anheben des Schlaggewichtes sehr rasch eingefahren, so daß sich das Schlaggewicht im freien Fall nach unten gegen das Rammgut bewegen kann.

Für manche Anwendungsfälle wäre es wünschenswert, die Schlag­ kraft eines Hydraulikbären vergrößern zu können, ohne die geometrischen Abmessungen, insbesondere die Höhe des Hydrau­ likbären zu vergrößern. Vergrößert man zur Erhöhung der Schlagkraft nämlich beispielsweise die Fallhöhe, so muß ein entsprechend längerer Hubzylinder vorgesehen werden. Dies macht den Hydraulikbären nicht nur teurer, er kann auch unter räumlich beengten Verhältnissen, z. B. beim Rammen unter einer schon existierenden Gebäudedecke, nicht mehr einge­ setzt werden.

Zur Vergrößerung der Schlagkraft eines Hydraulikbären ohne Vergrößerung seiner Abmessungen und unter Fernhalten von harten Druckschlägen vom Hydrauliksystem wird durch die vorliegende Erfindung ein Hydraulikbär gemäß Anspruch 1 angegeben.

Da der Beschleunigungszylinder über eine Schub-Mitnahme­ verbindung am Schlaggewicht angreift, mit diesem also nicht starr zu gemeinsamer Bewegung gekoppelt ist, sind Beschä­ digungen des Beschleunigungszylinders und der Mitnahmever­ bindung beim harten Aufschlagen des Schlaggewichtes auf das Schlagstück vermieden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.

Ein Hydraulikbär gemäß Anspruch 2 baut in axialer Richtung besonders klein, da Hubzylinder und Beschleunigungszylinder einander axial überlappen.

Dabei wird mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß An­ spruch 3 erreicht, daß der Beschleunigungszylinder momenten­ frei am Schlaggewicht angreift.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 hat den Vorteil, daß das Schlaggewicht größere Masse hat als bei einem Hydraulikbären gemäß Anspruch 3 und nicht mechanisch bearbeitet zu werden braucht. Außerdem kann man auf diese Weise die zusätzliche hydraulische Beschleunigung des Schlag­ gewichtes auch bei herkömmlichen Hydraulikbären vorsehen, die schon im Einsatz sind.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist im Hinblick auf eine rasche und momentenfreie Beschleunigung des Schlaggewichtes in Fallrichtung unter Verwendung nicht auf extreme Robustheit ausgelegter Beschleunigungszylinder von Vorteil.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist im Hinblick auf eine einfache Montage und möglichst geringe Anzahl von Hydraulikleitungen von Vorteil.

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

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Hydraulik­ bären mit erhöhter Schlagkraft und ein Prinzip­ schaltbild der zugeordneten Hydraulikkreise;

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, wobei ein Hydraulikbär mit abgewandelter Anordnung des Beschleunigungszylinders wiedergegeben ist; und

Fig. 3 einen schematischen vertikalen Schnitt durch einen weiter abgewandelten Hydraulikbären.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Hydraulikbären sind auf einer unteren Rahmenplatte 10 vier vertikale Winkelträger 12 an­ geschweißt, die einen im wesentlichen quadratischen Quer­ schnitt aufweisenden Führungskäfig vorgeben, in dessen Innerem ein Schlaggewicht 14 im Gleitspiel läuft. Die oberen Enden der Winkelträger 12 sind durch eine obere Rahmenplatte 16 fest miteinander verbunden. Weitere Versteifung des Führungskäfigs erhält man durch Traversen 18, die jedoch nur auf drei Seiten des Führungskäfiges vorgesehen sind.

Die obere Rahmenplatte 16 trägt eine Seilrolle 20, an wel­ cher der gesamte Hydraulikbär mittels eines über sie laufen­ den Drahtseiles an einem Mäkler verfahren oder aufgehängt werden kann.

Das untere Ende des Schlaggewichtes 14 trägt einen Ansatz 22, der mit der Oberseite eines insgesamt mit 24 bezeichne­ ten Schlagstückes zusammenarbeitet. Dieses ist in einer Führungsöffnung 26 der unteren Rahmenplatte 10 im Gleit­ spiel angeordnet und arbeitet seinerseits auf das obere Ende eines Rammgutes 28, z. B. eines Betonpfahles oder eines Spundwandteiles.

Die untere Rahmenplatte 10 trägt seitlich außerhalb des Führungskäfiges einen Hubzylinder 30, dessen Kolbenstange 32 an einem beim oberen Ende des Schlaggewichtes 14 vor­ gesehenen Mitnehmarm 34 angreift. Der Hubzylinder 30 ist ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder. Seine Arbeitsräume sind über Arbeitsleitungen 36, 38 mit einem 4/3-Umschaltventil 40 verbunden, welches einlaßseitig mit einer Druckleitung 42 bzw. einer Rücklaufleitung 44 verbunden ist. Die Rück­ laufleitung 44 führt zu einem Sumpf 46, aus welchem eine auf die Druckleitung 42 arbeitende Druckpumpe 48 ansaugt.

An der oberen Rahmenplatte 16 ist mittig herabhängend ein Beschleunigungszylinder 50 angebracht, der ein einfachwir­ kender Arbeitszylinder ist und über eine Arbeitsleitung 50 mit einem 3/2-Umschaltventil 54 verbunden ist. Über dieses kann der Arbeitsraum des Beschleunigungszylinders 50 wahlweise mit der Druckleitung 42 bzw. der Rücklauf­ leitung 44 verbunden werden.

Das Schlaggewicht 14 hat eine nach oben offene zylindrische Ausnehmung 56, in welche der Beschleunigungszylinder 50 beim Anheben des Schlaggewichtes 14 durch den Hubzylinder 30 eintaucht.

An Führungskäfig sind ein unterer Stellungsgeber 58 und ein oberer Stellungsgeber 60 angebracht, die jeweils dann ein Ausgangssignal erzeugen, wenn ein Abschnitt des Schlag­ gewichtes 14 ihnen gegenübersteht. Das Ausgangssignal des Stellungsgebers 48 wird über einen Verzögerungskreis 62 auf eine Steuereinheit 64 gegeben; das Ausgangssignal des oberen Stellungsgebers 60 wird direkt auf die Steuereinheit 64 gegeben.

Die Steuereinheit 64 stellt an ihrem in der Zeichnung rechts gelegenen Ausgang H (Heben) dann ein Signal bereit, wenn über den Verzögerungskreis 62 eine ansteigende Signalflanke des Stellungsgebers 58 erhalten wurde. Durch dieses Ausgangs­ signal wird das Umschaltventil 54 in seine Hub-Arbeitsstel­ lung gebracht, in welcher der untenliegende Arbeitsraum des Hubzylinders 30 mit Druck beaufschlagt, dessen oberer Arbeitsraum druckentlastet wird. Beim Anheben des Schlag­ gewichtes 14 kommt der Boden der Ausnehmung 56 in Anlage an das Ende der Kolbenstange 66 des Beschleunigungszylinders 50. Da das Umschaltventil 54 federnd in eine Ruhestellung vorgespannt ist, in welcher der Arbeitsraum des Beschleuni­ gungszylinders 50 mit der Rücklaufleitung 44 verbunden ist, wird die Kolbenstange 66 in Anlage am Boden der Ausnehmung 56 eingefahren.

Sowie das obere Ende des Schlaggewichtes 14 am Stellungs­ geber 60 vorbeifährt, erzeugt dieser eine ansteigende Sig­ nalflanke und hierauf beendet die Steuereinheit 64 das Sig­ nal am Ausgang H und stellt an ihrem weiteren Ausgang F (Fall) ein Signal bereit. Durch dieses Signal wird das Um­ schaltventil 40 in die Einfahr-Arbeitsstellung bewegt, in welcher der obere Arbeitsraum des Hubzylinders 40 mit Druck beaufschlagt ist und der untere Arbeitsraum mit der Rück­ laufleitung 44 in Verbindung steht. Die Kolbenstange 32 wird nun rasch unter dem Mitnehmarm 34 weggefahren. Gleich­ zeitig wird das Umschaltventil 54 in seine Arbeitsstellung bewegt, in welcher der Arbeitsraum des Beschleunigungszylin­ ders 50 mit der Druckleitung 42 verbunden ist. Die Kolben­ stange 66 wird nun ausgefahren und drückt das Schlaggewicht 14 nach unten.

Damit wirkt auf das Schlaggewicht 14 sowohl die Schwerkraft als auch die vom Beschleunigungszylinder 50 bereitgestellte hydraulische Kraft ein. Er gewinnt somit schneller an Ge­ schwindigkeit als unter dem bloßen Einfluß der Schwerkraft, und entsprechend ist auch die Schlagkraft des Hydraulikbären vergrößert.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Längen­ verhältnisse so gewählt, daß die Kolbenstange 66 ihre voll ausgefahrene Stellung schon erreicht, bevor das Schlagge­ wicht 14 auf das Schlagstück 24 auftrifft. Ferner liegt der Mitnehmarm 34 dann, wenn das Schlaggewicht 14 das Schlag­ stück 24 ganz gegen die Oberseite der untere Rahmenplatte 10 bewegt hat, noch eine kleine Strecke über dem Ende der voll eingefahrenen Kolbenstange 32.

Der oben beschriebene Hub- und Fallzyklus wiederholt sich laufend, solange ein der Steuereinheit 64 zugeordneter Schalter 68 geschlossen ist. Wird dieser Schalter geöffnet, so stellt die Steuereinheit 64 an keiner ihrer Ausgangs­ klemmen ein Signal bereit, und die Umschaltventile 40 und 54 nehmen die in der Zeichnung wiedergegebenen Ruhestellun­ gen ein.

Bei dem in Fig. 2 wiedergegebenen Hydraulikbären sind oben schon beschriebene Bauteile wieder mit denselben Bezugs­ zeichen versehen. Der Beschleunigungszylinder 50 ist nun ebenfalls seitlich außerhalb des Führungskäfiges angeordnet, und seine Kolbenstange greift an einem beim unteren Ende des Schlaggewichtes 14 vorgesehenen zweiten Mitnehmarm 70 an. Man erkennt, daß auch durch diese Anordnung des Beschleu­ nigungszylinders 50 die axiale Kompaktheit des Hydraulikbären nicht beeinträchtigt wird. Das Schlaggewicht 14 ist nun vollständig massiv.

Legt man bei dem in Fig. 2 gezeigten Hydraulikbären Wert auf eine momentenfreie Kraftübertragung, so kann man zwei oder vier Hubzylinder symmetrisch zur Führungsachse vor­ sehen und entsprechend zwei oder vier Beschleunigungszylin­ der ebenfalls symmetrisch zur Führungsachse winkelmäßig zwischen die Hubzylinder verschachtelt anordnen. Fig. 2 wäre dann ein unter 90° abgewinkelter axialer Schnitt durch einen solchen Hydraulikbären mit zwei Hubzylindern und zwei Beschleunigungszylindern.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind Einzelheiten der Schlaggewicht-Führungseinrichtung und der Hydraulikkreise weggelassen. Zwei doppeltwirkende Arbeitszylinder 72 ersetzen gleichzeitig die Hubzylinder 30 und die Beschleunigungszy­ linder 50 der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Ihre oberen Kolbenstangen 74 greifen an den oberen Mitnehm­ armen 34, ihre unteren Kolbenstangen 76 an den unteren Mitnehmarmen 70 des Schlaggewichtes 14 an. Dabei ist die Gesamtlänge der Kolbenstangen 74, 76 um die Strecke x kleiner als der Abstand der Mitnehmarme 34, 70. Ferner ist die Länge z der voll ausgefahrenen oberen Kolbenstangen 74 größer als die Strecke y, die bei voll angehobenem Schlaggewicht 14 und voll abgesenktem Schlagstück 24 zwischen Schlaggewicht­ unterseite und Schlagstückoberseite liegt. Auf diese Weise sind schlagbedingte Beschädigungen der Arbeitszylinder 72 nicht möglich.

Claims (6)

1. Hydraulikbär, mit einem Schlaggewicht (14), mit einer Führungseinrichtung für das Schlaggewicht (14), mit einer auf das Schlaggewicht (14) arbeitenden Zylinderanordnung (30, 50), durch deren Kolbenstange (32, 66) das Schlaggewicht anhebbar und in Abwärtsrichtung beschleunigbar ist, sowie mit einer Druckmittelquelle (48), die über ein Umschaltventil (40, 54) so mit der Zylinderanordnung (30, 50) verbindbar ist, daß das Umschaltventil (40, 54) dann den Beschleunigungszylinder (50) mit der Druckmittelquelle (48) verbindet, wenn der Hubzylinder (30) druckentlastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderanordnung einen Hubzylinder (30) und einen hiervon getrennten Beschleunigungszylinder (50) aufweist, und daß der Hubzylinder (30) über eine erste Schub-Mitnahmeverbindung (34) und der Beschleunigungszylinder (50) über eine zweite Schub-Mitnahmeverbindung (56; 70) am Schlaggewicht angreift.

2. Hydraulikbär nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (32) des Hubzylinders (30) an der Schub-Mitnahmeverbindung (34) beim oberen Ende des Schlaggewichtes (14) und die Kolbenstange (66) des Beschleunigungszylinders (50) an der Schub-Mitnahmeverbindung (56, 70) beim unteren Ende des Schlaggewichtes (14) angreift.

3. Hydraulikbär nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schub-Mitnahmeverbindung eine im Schlaggewicht (14) vorgesehene, nach oben offene Ausnehmung (56) aufweist, in welche der Beschleunigungszylinder (50) zumindest teilweise einfahrbar ist, und daß der Beschleunigungszylinder (50) mit dieser Ausnehmung (56) axial fluchtend angeordnet ist.

4. Hydraulikbär nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Hubzylinder (30) und Beschleunigungszylinder (50) seitlich außerhalb der Bahn des Schlaggewichtes (14) angeordnet sind und die erste Schub-Mitnahmeverbindung einen oberen auskragenden Mitnehmarm (34) des Schlaggewichtes (14) und die zweite Schub-Mitnahmeverbindung einen unteren auskragenden Mitnehmerarm (70) des Schlaggewichtes (14) aufweist.

5. Hydraulikbär nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine geradzahlige Anzahl von Hubzylindern (30) in Umfangsrichtung gleich verteilt vorgesehen ist und eine ebenfalls geradzahlige Anzahl von Beschleunigungszylindern (50) vorgesehen ist, wobei letztere vorzugsweise um eine halbe Teilung der Hubzylinderanordnung versetzt zwischen den Hubzylindern (30) angeordnet sind.

6. Hydraulikbär mit einem Schlaggewicht (14), mit einer Führungseinrichtung für das Schlaggewicht (14), mit einer auf das Schlaggewicht (14) arbeitenden doppeltwirkenden Zylinderanordnung (72), durch welche das Schlaggewicht anhebbar und in Abwärtsrichtung beschleunigbar ist, sowie mit einer Druckmittelquelle (48), die über ein Umschaltventil (40, 54) mit der Zylinderanordnung (72) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (74, 76) der Zylinderanordnung (72) über eine erste Schub-Mitnahmeverbindung (34) in Heberichtung und über eine zweite Schub-Mitnahmeverbindung (70) in Beschleunigungsrichtung am Schlaggewicht (14) angreifen, wobei die Gesamtlänge der Kolbenstangen (74, 76) um eine Strecke x kleiner ist als der Abstand der Mitnehmerarme (34, 70) und die Länge z der voll ausgefahrenen oberen Kolbenstange (74) größer ist als die Strecke y, die bei voll angehobenem Schlaggewicht (14) und voll abgesenktem Schlagstück (24) zwischen Schlaggewichtunterseite und Schlagstückoberseite liegt.