DE4118069C2 - Vibrator für eine Vibrationsramme - Google Patents
Vibrator für eine VibrationsrammeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Vibrator der im Ober
begriff des Anspruchs 1 genannten Art für eine Vibrations
ramme.
Durch DE 86 00 053 U1 ist ein Vibrator für eine
Vibrationsramme bekannt, der zwei Paare von Unwuchtrotoren
aufweist, wobei die Unwuchtrotoren jedes Paares um parallel
zueinander angeordnete Achsen synchron rotieren und die
Unwuchten jeweils winkelmäßig um 180° zueinander versetzt
sind. Jedes Paar ist um die Rotationsachse eines der Un
wuchtrotoren schwenkbar. Durch eine Verschwenkung um 180° um
diese Rotationsachse ändert sich gleichzeitig die Winkellage
der Unwuchten zueinander zwischen 0 und 180°, so daß die
Unwuchten sich einmal addieren und einmal aufheben. Auf
diese Weise ist es möglich, die Unwuchtsumme und damit die
Größe des Unwuchtantriebes des Vibrators zwischen einem
maximalen Betrag und null zu verstellen. Dieser bekannte
Vibrator ist jedoch sehr aufwendig. Eine Verstellung während
des Betriebes ist schwierig, insbesondere deshalb, weil
dabei beträchtliche Kräfte auftreten. Außerdem ist der
Bauraum sehr groß.
Durch DE 35 15 690 C1 ist ein Vibrator der betreffenden Art mit Un
wuchtverstellung bekannt, bei dem zwei Unwuchtrotoren durch
einen Motor und ein Getriebe synchron und gegenläufig ange
trieben sind. Jeder der beiden Unwuchtrotoren besteht aus
zwei auf konzentrisch zueinander angeordneten Wellen gleich
läufig angetriebenen und mittels einer Verstelleinrichtung
winkelmäßig relativ zueinander verstellbaren Unwuchtrotoren.
Jeweils die ersten Unwuchtmassen beider Unwuchtrotoren sind
über einen ersten Zahnrädersatz gegenläufig zueinander und
jeweils die zweiten Unwuchtmassen über einen zweiten Zahnrä
dersatz gegenläufig zueinander antreibbar. Zumindest der
eine Unwuchtrotor ist nach Art eines Drehkolben-Stellantrie
bes ausgebildet. Hierbei sind beide Unwuchtmassen in einem
zylindrischen, geschlossenen Gehäuse angeordnet, wobei die
erste Unwuchtmasse dem mit dem Gehäuse fest verbundenen,
radialen Steg bildet und die zweite Unwuchtmasse den in dem
Gehäuse begrenzt drehbaren, gegenüber dem Gehäuse und dem
Steg abgedichteten radialen Flügel. Jede der beiden zwischen
Flügel und Steg gebildeten Kammern ist über eine eigene
Steuerleitung wechselweise mit Hydraulikflüssigkeit beauf
schlagbar. Die Größe der Gesamtunwucht ist durch die Ver
stellung des Drehkolben-Stellantriebes einfach zwischen
einem Maximalwert und null verstellbar. Auf diese Weise kann
die Stärke der Vibration den jeweiligen Verhältnissen ange
paßt werden. Insbesondere ist es möglich, den Vibrator
zunächst auf die gewünschte Antriebsdrehzahl hochzufahren
und erst dann die gewünschte Unwucht einzustellen. Dadurch
wird der Nachteil vermieden, daß die Vibration sich über den
gesamten Frequenzbereich erstreckt, wodurch in dem durchfah
renen Frequenzbereich benachbarte Gebäude, Bauteile oder
dergleichen in ihrer Eigenfrequenz erregt und eventuell
zerstört werden können.
Ein Nachteil dieses bekannten Vibrators besteht
darin, daß er in seinem Aufbau äußerst kompliziert ist. Da
alle Unwuchten gleichzeitig Teil eines hydraulischen Dreh
kolben-Stellantriebes sind, sind viele Dichtungen, insbeson
dere auch großen Durchmessers, erforderlich.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die
Dimensionierung des Verstellantriebes sich der Größe der
erwünschten Unwucht anpassen muß. Der Verstellantrieb ist
daher unverhältnismäßig groß.
Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Vibrators
besteht darin, daß die Hydraulikflüssigkeit das Maß der
Unwucht verringert. Dieser Nachteil fällt besonders deshalb
stark ins Gewicht, weil die Menge der Hydraulikflüssigkeit
wegen der Anpassung der Dimensionierung des Verstellantrie
bes an die Unwuchtgröße verhältnismäßig groß ist.
Schließlich ergibt sich aufgrund des komplizier
ten Aufbaues der Nachteil, daß nur sehr begrenzte Möglich
keiten für unterschiedliche Vibratoranordnungen bestehen,
bei denen z. B. eine größere Zahl von Unwuchtpaaren vorhanden
ist, um die Gesamtunwucht und damit die Größe des Vibra
tionsantriebes zu vergrößern.
Durch die DE-OS 29 32 287 ist ein Vibrator
für eine Vibrationsramme bekannt, bei der
das Verbindungsgetriebe aus einer Kette von vier Zahnrädern
besteht, von denen das erste und das letzte jeweils mit
Zahnrädern kämmen, die die ersten und zweiten Unwuchtrotoren
antreiben. Die ersten und letzten Zahnräder der Kette von
Zahnrädern befindet sich jeweils am Ende von Schwingen, die
um die Achsen verschwenkbar sind, um die jeweils die Zahnrä
der rotieren, mit denen sie kämmen. Durch Verschwenken der
Schwingen läßt sich die relative Drehlage der ersten und
zweiten Unwuchtrotoren und damit die Gesamtunwucht verstel
len.
Dieser bekannte Vibrator hat den Nachteil, daß das
Verbindungsgetriebe, und insbesondere die Verstellung mit
den Schwingen sehr kompliziert, aufwendig und groß ist.
Hinzu kommt als wesentlicher Nachteil, daß sich die Vibra
tionen des Vibrators auch auf die Schwingen und damit auch
auf das Zwischengetriebe übertragen, so daß dieses ständig
im Takte der Vibrationen versucht, die relative Drehlage der
ersten und zweiten Unwuchtrotoren zueinander zu ändern. Das
Verbindungsgetriebe ist daher extremen Belastungen und einem
großen Verschleiß unterworfen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Vibrator der betreffenden Art zu schaffen, der einfach und
raumsparend im Aufbau, bei dem die Verstellung der Drehlage
der Unwuchtrotoren vereinfacht und dabei der Verschleiß
verringert ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird
durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre
gelöst.
Der Grundgedanke dieser Lehre besteht darin, die
Verstelleinrichtung zur Verstellung der Drehlage jeweils der
Unwuchtrotoren der Paare von Unwuchtrotoren als Drehkolben-Verstelleinrichtung
auszubilden, wobei das Zwischengetriebe
um eine Achse rotierende Zahnräder gleichen Durchmessers
aufweist, die durch die Drehkolben-Verstelleinrichtung
gegeneinander verdrehbar, miteinander gekoppelt sind, und
die mit den die ersten bzw. zweiten Unwuchtrotoren koppeln
den Zahnrädern in Eingriff stehen. Durch die Verwendung der
Drehkolben-Verstelleinrichtung ergibt sich ein besonders
einfacher Aufbau. Komplizierte Schwenkmechanismen sind nicht
erforderlich. Insbesondere besteht keine Gefahr einer Beein
flussung der Drehkolben-Verstelleinrichtung durch die Vibra
tionen des Vibrators. Die Drehkolben-Verstelleinrichtung
benötigt nur wenige Dichtungen und kann verhältnismäßig
klein ausgebildet werden. Sie ist insbesondere unabhängig
von der gewählten Größe der Unwuchten dimensionierbar. Die
Zu- bzw. Abführung der Hydraulikflüssigkeit ist über Dreh
verbindungsstellen geringen Durchmessers möglich.
Die Verstelleinrichtung zur Verstellung der Dreh
lage der Unwuchtrotoren gewährleistet ständig die gewünschte
Winkelbeziehung der Unwuchtrotoren zueinander. Es ist daher
grundsätzlich gleichgültig, wo der Rotationsantrieb für die
Unwuchtrotoren erfolgt. Es ist z. B. möglich, daß der Antrieb
beispielsweise in Form eines Ölmotors für die Unwuchtrotoren
nur die ersten oder die zweiten Unwuchtrotoren antreibt. Der
Antrieb der jeweils anderen Unwuchtrotoren erfolgt dann über
das Zwischengetriebe. Besonders zweckmäßig ist es aber, wenn
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die ersten und
zweiten Unwuchtrotoren jeweils durch eigene Ölmotoren ange
trieben sind. Sind diese genügend elastisch, so kann die
Verstelleinrichtung zur Verstellung der Drehlage der Un
wuchtrotoren ohne zusätzliche Beaufschlagung durch Antriebs
kräfte die gewünschte Verstellwinkellage zu bewirken. Die
Verstelleinrichtung kann daher verhältnismäßig klein und
billig sein.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt schematisch in einem Vertikalschnitt
ein Ausführungsbeispiel eines Vibrators
gemäß der Erfindung als Teil eines
Rammgerätes,
Fig. 2 zeigt schematisch einen Horizontal schnitt
II-II durch Fig. 1,
Fig. 3 ist ein Schnitt III-III durch Fig. 2,
Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch eine
rechte Einzelheit in Fig. 3,
Fig. 5 zeigt im Prinzip den gleichen Schnitt wie
Fig. 2, jedoch mit anderer Verstellage der
Unwuchtrotoren,
Fig. 6 ist ein Schnitt VI-VI durch Fig. 5,
Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 6,
und
Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform
gemäß den Fig. 1 bis 7 mit einer Verdopplung
der Zahl der Unwuchtrotoren.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ein
Vibrator 1 schematisch im Schnitt gezeigt, der ein Gehäuse
2 aufweist, in dem Unwuchtrotoren 3 und 4 um Achsen 5 und 6
drehbar gelagert sind. Unwuchtrotor 3 ist mit einem Zahnrad
7 verbunden, in das ein Antriebszahnrad 45 eingreift. Der
Unwuchtrotor 4 ist mit einem Zahnrad 9 verbunden, das mit
dem Zahnrad 7 und einem Zahnrad 10 eines Zwischengetriebes
in Eingriff steht.
An dem Gehäuse 1 befindet sich unten eine Zange
11, die am oberen Ende einen Pfahl 12 hält, der in einen
Boden 13 eingerammt oder aus einem Boden herausgezogen
werden soll. Auf der Oberseite befindet sich an dem Gehäuse
1 ein Kasten 14, der über Federn 15 mit einem Joch 16 ver
bunden ist, in dem sich ein Loch 17 zur Aufhängung an einem
Kran befindet.
Aus dem in Fig. 2 gezeigten vergrößerten Schnitt
II-II durch Fig. 1 ist zu ersehen, daß die Unwuchtrotoren 3
und 4 mittels Buchsen 18 und 19 auf den Achsen 5 und 6
drehbar gelagert sind. Sie sind über schematisch darge
stellte Stifte 20 und 21 drehfest mit den Zahnrädern 7 und 8
verbunden.
Auf den Achsen 5 und 6 sind drehfest weitere Un
wuchtrotoren 22 und 23 sowie Zahnräder 24 und 25 drehfest
befestigt. Das Zahnrad 24 steht mit dem von einem Ölmotor 26
angetriebenen Antriebszahnrad 45 und außerdem mit dem Zahnrad
25 in Eingriff, das wiederum mit einem weiteren Zahnrad 27
in Eingriff steht. Zahnrad 27 ist mit Zahnrad 9 über eine
Drehkolben-Verstelleinrichtung 28 verbunden, die im wesent
lichen aus einem Drehzylinderteil 29, auf dessen Achszapfen
30 drehfest das Zahnrad 27 sitzt, und aus einem Kolbenteil
31 besteht, auf dessen Achszapfen 32 drehfest das Zahnrad 9
sitzt. Das Achszapfenteil 32 ist mittels Buchsen 33 und 34
um einen bestimmten Winkel drehbar und dicht gelagert.
Durch das Drehzylinderteil 29 läuft ein Kanal 35,
der in einem Zylinderraum 36 mündet. Durch den Achszapfen 32
und das Kolbenteil 31 verläuft ein Kanal 37, der ebenfalls
in dem Zylinderraum 36 mündet. Die Kanäle 35 und 37 sind
über Leitungen 38 und 39 mit einer Steuereinrichtung 40 und
schließlich mit einer Druckmittelquelle 41 verbunden.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt III-III durch Fig. 2,
wobei die Fig. 2 praktisch einen Schnitt II-II durch Fig. 3
darstellt. In Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Massen der
Unwuchtrotoren 3 und 22 eine Winkellage von 0° zueinander
haben, also gleich gerichtet sind. Rotieren die
Unwuchtrotoren 3, 22, angetrieben über Antriebszahnrad 8
durch den Ölmotor 26, so bewegen sich die Schwungmassen der
Unwuchtrotoren synchron auf und ab. Sie arbeiten daher mit
maximaler Vibrationskraft.
Wie das durch gleichzeitige Betrachtung der Fig. 2
ersichtlich ist, haben die Unwuchtrotoren 4 und 23 die glei
che Drehlage zueinander. Sie arbeiten daher mit maximaler
Vibrationskraft. Da über das durch die Zahnräder 27
und 9 sowie die Drehkolben-Verstelleinrichtung 28 gebildete
Zwischengetriebe die relative Drehlage der beiden Paare
von Unwuchtrotoren ständig aufrechterhalten wird, hat
somit der Vibrator insgesamt eine maximale Unwucht.
Fig. 4 zeigt vergrößert die rechte Einzelheit in
Fig. 3 mit dem Drehzylinderteil 29 und dem Drehkolbenteil
31. Es ist zu ersehen, daß sich an dem Drehkolbenteil 31 ein
Drehkolben 42 befindet, der dicht an der Innenwandung des
Drehzylinderteiles 29 anliegt. Von dem Drehzylinderteil 29
erstreckt sich ein Fortsatz 43 radial nach innen und liegt
dicht an dem Drehkolbenteil 31 an. Der Kanal 35 mündet auf
der einen Seite des Drehkolbens 42 in den Zylinderraum 36,
während der Kanal 37 auf der anderen Seite des Drehkolbens
42 in den Zylinderraum 36 mündet. Der Zylinderraum 36 und
die Kanäle 35 und 37 wie auch die Leitungen 38 und 39 sind
mit Flüssigkeit gefüllt und durch die Steuereinrichtung 40
abgeschlossen. Auf diese Weise ist der Drehkolben 42 in
einer festen Drehlage in dem Zylinderraum 36 gehalten, wobei
der Drehkolben 42 an dem Fortsatz 43 anliegt. Auf diese
Weise werden ständig die Zahnräder 27 und 9 und damit auch
alle Unwuchtrotoren 3, 4, 22, 23 in der in den Fig. 2 und 3
gezeigten Drehlage zueinander gehalten, wobei sie natürlich
ständig durch den Antrieb rotieren. Die Drehkolben-Verstell
einrichtung 28 rotiert dabei natürlich mit.
Wird nun Flüssigkeit über den Kanal 37 zugeführt
und über den Kanal 35 abgeleitet, so bewegt sich der Dreh
kolben 32 in dem Zylinderraum 36 gegenüber dem Drehzylinder
teil 29 im Uhrzeigersinn. Über die Zahnräder 9 und 27 werden
dadurch auch die Zahnräder 8 und 25 bzw. 7 und 24 und damit
auch die Unwuchtrotoren 4, 23 und 3, 22 gegeneinander ver
stellt. In der Endlage schlägt der Drehkolben 42 an dem
Fortsatz 43 an, so daß die Drehkolben-Verstelleinrichtung
ihre Endlage einnimmt. Diese Endlage ist in den Fig. 5, 6
und 7 gezeigt, die den Fig. 2, 3 und 4 entsprechen. Insbe
sondere aus Fig. 6 ist zu ersehen, daß in dieser anderen
Endstellung die Unwuchtrotoren eine um 180° zueinander
versetzte Drehlage haben. Die Unwuchten sind daher aufgeho
ben, die Vibrationswirkung des Vibrators ist null. Durch
entsprechende Steuerung mittels der Steuereinrichtung 40
können natürlich alle Zwischenlagen eingestellt werden, so
daß die Unwucht von null bis auf einen Maximalwert
einstellbar ist. Dadurch ist es möglich, während des
Rammens durch Einstellung von Unwucht und Frequenz eine
optimale Vibrationswirkung in den jeweiligen Böden zu
erreichen.
Fig. 8 zeigt den Vibrator 1 in einer abgewandelten
Ausführungsform. Gleiche oder sich entsprechende Teile sind
mit gleichen Bezugsziffern versehen. Das Gehäuse 2 ist ohne
die übrigen, die Ramme bildenden Teile gezeigt. Die Darstel
lung in Fig. 8 entspricht im übrigen der Darstellung in Fig.
3. Der Unterschied besteht darin, daß jeweils zwei Unwucht
rotoren 22′ und 22′′ sowie 23′ und 23′′ übereinander vorge
sehen sind, denen natürlich - in dieser Zeichnung nicht
ersichtlich - wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1
bis 7 Unwuchtrotoren 3′, 3′′ und 4′, 4′′ zugeordnet sind.
Zahnräder 24′, 24′′ und 25′, 25′′ sind mit den Unwuchtroto
ren drehfest verbunden. Zahnräder 24′ und 24′′ stehen mit
dem Antriebsrad 45 in Eingriff, von dem sie gemeinsam ange
trieben werden. Andererseits stehen die Zahnräder 25′, 25′′
beide mit dem Zahnrad 27 des Zwischengetriebes mit der
Drehkolben-Verstelleinrichtung 28 in Eingriff. Obwohl die
Zahl der Unwuchtrotoren verdoppelt ist, ist Antrieb 45 und
Zwischengetriebe 27, 28, 9 nur einfach vorhanden. Dadurch
ergibt sich eine äußerst einfache und preiswerte Konstruk
tion.
In Fig. 8 ist zusätzlich als Beispiel ein Antriebs
zahnrad 44 gezeigt, das ebenso wie das Antriebszahnrad 45
mit einem Ölmotor verbunden ist und für einen zusätzlichen
Antrieb sorgt.
Claims (6)
1. Vibrator für eine Vibrationsramme,
- - mit einem ersten Paar von Unwuchtrotoren (3, 22) gleicher Unwucht zueinander, die um eine erste Achse (5) rotieren und in ihrer Drehla ge gegeneinander verstellbar sind,
- - mit einem zweiten Paar von Unwuchtrotoren (4, 23), die gleiche Unwucht zueinander und zu dem ersten Paar von Unwuchtrotoren haben (3, 22) und um eine zweite, zu der ersten Achse parallele Achse (6) rotieren und in ihrer Drehlage gegeneinander verstellbar sind,
- - mit Mitteln zum gegensinnigen und in der Drehlage zueinander um 180° versetzten An trieb der Unwuchtrotoren (3, 4) des ersten Paares von Unwuchtrotoren und zum gegensinni gen und in der Drehlage zueinander um 180° versetzten Antrieb der Unwuchtrotoren (22, 23) des zweiten Paares von Unwuchtrotoren
- - und mit einer Drehkolben-Verstelleinrichtung (28) zur Verstellung der Drehlage der Un wuchtrotoren (3, 22; 4, 23) der beiden Paare von Unwuchtrotoren,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite
Paar von Unwuchtrotoren (3, 4; 22, 23) über ein
Zwischengetriebe miteinander verbunden ist, das um
eine gemeinsame Achse rotierende Zahnräder (9, 29)
gleichen Durchmessers aufweist, die gegeneinander
verdrehbar über die Drehkolben-Verstelleinrichtung
(28) miteinander gekoppelt sind und daß das Zahnrad
(9) mit den die ersten Unwuchtrotoren (3, 4) koppeln
den Zahnrädern (7, 8) und das Zahnrad (27) mit den
die zweiten Unwuchtrotoren (22, 23) koppelnden Zahn
rädern (24, 25) in Eingriff stehen.
2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zum Antrieb der Unwuchtrotoren (3, 4;
22, 23) nur die ersten Rotoren (3, 4) oder zweiten
Unwuchtrotoren (22, 23) antreiben und daß der Antrieb
für die zweiten Rotoren (22, 23) oder die ersten Ro
toren (3, 4) über das Verbindungsgetriebe (27, 9)
erfolgt.
3. Vibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eines der Zahnräder (24) mit einem Antriebszahn
rad (45) eines Ölmotors (26) in Eingriff steht.
4. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils die Unwuchtrotoren eines Paares von Un
wuchtrotoren (3, 22; 4, 23) auf einer gemeinsamen
Achse (5, 6) axial nebeneinander angeordnet sind.
5. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten Unwuchtrotoren (22′, 23′;
22′′, 23′′) jeweils durch eigene Ölmotoren angetrie
ben sind.
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-
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- 1991-06-01 DE DE19914118069 patent/DE4118069C2/de not_active Expired - Fee Related
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