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Doppelt wirkender Schnellschlagbär, insbesondere für Pfahlrammen Die
Erfindung betrifft einen doppelt wirkenden, . insbesondere für Pfahlrammen bestimmten
Schnellschlagbären mit einem Zylindergehäuse, in dein ein als Schlagkolben
ausgebildeter Hammer frei beweglich angeordnet ist.
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Bei derartigen Schlagbären wirkt (las Druckmittel, z. B. Dampf, Druckluft
o. dgl., auf die beiden Kolbenseiten des Hammers ein und bewirkt das Hochheben und
Niedertreiben des Hammers, der die ihin erteilte abwärts gerichtete . Beschleunigungskraft
auf einen Rammkopf überträgt, Der auf den Rammkopf ausgeübte Schlag treibt den Pfahl
in das Erdreich.
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Es ist ferner bekannt, bei solchen Schnellschlagbären den Schlagkolben
zweistufig auszubilden und' zwecks Erzielung einer Verbundwirkung im Zylindergehäuse
eine Hoch-und Niederdruckstufe vorzusehen. Dabei wird dann das der Hochdruckstufe
zugeführte Druckmittel zur nochmaligen Arbeitsleistung in die Niederdruckstufe:
geleitet und treibt hier den Schlagkolben entweder hoch oder nieder.
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Bei den bekannten Schlagbären finit zweistufigem Hammer hat das Zylindergehäuse-
in der Regel zwei verschiedene Bohrungen, um die verschieden großen Kolbenstufen
zu erzielen.
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Diese Schlagbären haben lieben dem verwickelten Aufbau den Nachteil,
daß sie zur Erzielung einer bestimmten Schlagwirkung jedes einzelnen Schlages nur
für einen ganz bestimmten Druck verwendbar sind. Die Wirkung des einzelnen Schlages
ist abhängig erstens voll dem Eigengewicht des Schlagkolbens und seiner Kalihöhe
und zweitens von der dein Schlagkolben durch (las zugeführte Druckmittel erteilten
Beschleunigung. Sinkt daher der Druck des Druckmittels, so verringert sich die durch
das Druckmittel (lein Schlagkolben erteilte Beschleunigungsarbeit und damit die
Schlagwirkung des einzelnen Schlages. Der Druck, mit welchem diese Bären betrieben
werden müssen, darf sich deshalb nur wenig ändern. Dieser Forderung läßt sich in
der Praxis kauni.Rechnung tragen.
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Man kann ferner finit derartigen Bären auch nicht ohne weiteres Einzelschläge
ausführen, die aus einem einmaligen Anheben und Niedertreiben des Hammets bestehen
und die als sogenannte Probeschläge zur Feststellung der Schlagwirkung auf den einzurammenden
Pfahl des öfteren erforderlich sind.
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Beien Erfindungsgegenstand liegt in erster Linie die Aufgabe vor,
die einleitend behandetten-Nachteile der bisher bekannten doppelt wirkenden Schnellschlagbären
zu beseitigen und vor allem die Schlagkraft des Hammers zu erhöhen.
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Dies wird bei der Erfindung dadurch erreicht, daß die oberhalb des
Schlagkolbens liegende Niederdruckstufe z. B. über ein im Zuführungskanal angeordnetes
Drosselorgan an eine Frischdruckmittel führende Leitung
angeschlossen
ist, so daß ihr beim Schlaghub außer dem gesamten vorexpandierten Druckmittel aus
der Hochdruckstufe noch zusätzliches Frischdruckmittel zugeführt wird.
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Bei einem bekannten Rammhammer wird zwar auch Frischdruckmittel zusätzlich
zugeführt, jedoch wird das Frischdruckmittel dort der beim Rückhub wirksamen Niederdruckstufe
unterhalb des Kolbens zugeführt. Bei der bekannten Ausführung ist dies für das Inbetriebsetzen
notwendig; dort kann zwar die Schlagzahl erhöht, nicht aber die Schlagkraft oder
-stärke des Hammers beeinflußt werden.
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Eine besonders vorteilhafte Durchbildung des Erfindungsgegenstandes
wird dadurch erzielt, daß das Zylindergehäuse eine durchgehende gleich große Bohrung
für den Hammer erhält und der Rammkopf in eine axiale innere Bohrung des Hammers
hineinragt, so daß die Schlagfläche im Innern des Hammers liegt. Dadurch ergibt
sich eine übersichtliche, im Aufbau gedrängte und vor allem billig herzustellende
Bauart, cla die Bearbeitung des Zylinders wesentlich vereinfacht wird.
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Erfindungsgemäß dient zur Steuerung des den beiden Stufen des Kolbens
zugeführten Druckmittels ein frei fliegender, zweistufig ausgebildeter Kolbenschieber,
wodurch erreicht wird, daß unter Vermeidung von Klemmungen der Schieber stets seine
richtige Lage bei Arbeitsbeginn einnimmt: In weiterer Ausgestaltung der Erfindung
wird noch vorgeschlagen, die das Frischdruckmittel zuführenden Kanäle in bezug auf
den Einlaß des Druckmittels unabhängig voneinander regelbar zu machen, und zwar
vornehmlich mit Hilfe des bereits erwähnten mehrstufigen Kolbenschiebers, dessen
Hub durch eine Stellschraube einstellbar ist.
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Ein weiteres für den Betrieb des neuen Schnellschlagbären wichtiges
Erfindungsmerkmal besteht in der Anordnung eines besonderen Drosselgliedes im Auspuffkanal
bzw. in der Verwendung einer den Ein- und Auslaß des Druckmittels gemeinsam regelnden
Vorrichtung, z. B. in Form eines Hahnkükens, die derart ausgebildet ist, daß Ein-und
Auslaß sowohl beide geöffnet als auch wechselweise geöffnet und geschlossen werden
können.
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Die Anordnung des besonderen Drosselgliedes im Auspuffkanal ermöglicht
es, den Auspuff entsprechend der Ouerschnittseinstellung des Absperrgliedes zu beschleunigen
oder zu verzögern und damit die Schlagfolge des Hammers so zu. beherrschen, wie
dies für den jeweils einzurammenden Pfahl notwendig erscheint. So ist man ohne weiteres
in der Lage, beispielsweise bei Beginn des Rammvorganges den Pfahl zunächst durch
eine: Anzahl kleinerer Schläge zum Sitzen zu bringen und ihn dann durch rasche regelmäßige
Schläge möglichst rasch eindringen zu lassen. Wenn der Pfahl in der vorgeschriebenen
Tiefe eingerammt ist, kann man wieder vorsichtiger schlagen und gleichzeitig das
Eindringen genau beobachten.
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Die Anordnung zur wechselweisen Schließung und Öffnung des Ein- und
Auslasses mit Hilfe eines besonderen Halmkükens ermöglicht über die durch das Drosselorgan
im Auspuffkanal erzielte Regelung der Schlagfolge hinaus die Durchführung von Einzelschlägen.
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Weitere Vorteile der Erfindung; ergeben sich aus der, nachstehenden
Beschreibung der ig den Zeichnungen beispielsweise dargestellten beiden Ausführungsformen.
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Fig. r bis q. zeigen eine Ausführungsform im Längsschnitt in vier
verschiedenen Arbeitsstellungen.
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Fig. 5 bis 7 -zeigen eine besondere Steuerung für den in Fig. i bis
q. dargestellten Bären im Schnitt.
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Fig. 8 bis i i zeigen die Ausführung des frei fliegenden Steuerschiebers
im Schnitt. Fig. 1z bis 15 zeigen eine weitere Ausführungsforin - im Längsschnitt.
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Fig. 16 bis i8 zeigen eine besondere Steuerung für den in Fig. 12
bis 15 dargestellten Bären.
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Das Zylindergehäuse i hat eine durchgehend glatte Bohrung für den
in ihm spielenden, als Schlagkolben ausgebildeten Hammer 2. In letzterem ist eine
axiale Bohrung 21 zur Aufnahme des Ranimlcohfes 3 vOrgesehen, der in bekannter Weise
zur Übertragung der Schlagwirkung auf den einzurarninenden Pfahl dient. 3Q ist die
Schlagfläche, auf die der Hammer 2 einwirkt.
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Der Zylinder i ist oben durch einen Deckel mit eine Öse 5 zum Aufhängen
des Bären verschlossen.
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Am oberen Teil des Zylinders i ist die Steuerung für die Zufuhr des
Druckmittels, das im vorliegenden Fall Dampf sein soll, untergebracht. Ein aus zwei
verschieden großen Kolben bestehender Steuerschieber 6 spielt in den. Steuerzylindern
7 und B. Diese Zylinderräume stehen mit einem Einlaßkanal 9 für den Dampf in Verbindung.
Vom Steuerraum 8 führt ein Kanal io zur ersten Kolbenstufe ii, die aus einem Ringraum
zwischen dem unteren Zylinderteil i und dem Hammer 2 besteht.
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Der Steuerraum 8 steht ferner .durch einen Kanal 12 mit dem oberen
Zylinderraum 13 und über einen Kanal 1q. mit einer ringförinigen Aussparung
15 im Hammer 2 in Verbindung. Der Hammer besitzt zwei weitere ringförmige
Aussparungen 16 und 17. Der
Ringraum 16 steht durch eine
Bohrung i8 ebenfalls mit dem oberen Zylinderraum 13 in Verbindung. Dieser Raum steht
weiterhin durch zwei Kanäle i9 und zo mit dem Steuerraum 7 in Verbindung. Letzterer
ist der Auslaßkanal für den Dampf.
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Im Kanal i9 ist ein Drosselorgan 2d., beispielsweise eine Stellschraube,
angeordnet, durch welche der Ouerschnitt des Kanals verändert werden kann. Vom Ringraum
15 führt einerseits ein Kanal 22 zur Bohrung 2 t, andererseits. ein Kanl 23 ins
Freie. Im Auslaßkanal 23 kann zweckmäßiger weise ein Drosselorgan (nicht dargestellt)
bekannter Ausführung angeordnet werden.
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Der Schnellschlagbär wirkt folgendermaßen: Bei Arbeitsbeginn nehmen
die beweglichen Teile des Schnellschlagbären durch ihr Eigeligewicht die in Fig.
i dargestellte Lage ein. Der Dampf tritt durch den Kanal 9 in den Steuerzylinder
8 _über, gelangt durch den Kanal ro in den Ritigrautn r i unter die Ringfläche
des Hatnniers 2 und treibt diesen aufwärts.
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Nach einem bestinfiniten Hub passiert der I3animer 2 mit seiner unteren
Steuerkante =" den Kanal 1q., so daß der ins Ringraum i i befindliche Dampf den
Kolbenschieber 6 in seine linke Totlage treibt. Der Kolbenschieber 6 schließt dann
den Dainpfeinströmungskanal 9 und den Auslaßkanal 20 ab und öffnet den Kanal i9.
Entsprechend der Öffnung des Kanalquerschnitts i9 durch die Stellschraube 24 dringt
Frischdampf während der Aufwärtsbewegung des Hammers 2 in den oberen Zylinderraum
13 ein und wirkt hier als Dampfkissen, das die Aufwärtsbewegung und ein Anschlagen
des Hammers 2 gegen den Zylinderdeckel q: verhindert.
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Nach weiterem Aufwärtssteigen des Haniiners 2 (wie Fig. 3 zeigt) passiert
die obere Kante des Ringraumes 16, der durch den Kanal 18 Verbindung mit: dein oberen
Zylinderraum 13 hat, den Kanal r2. Dadurch tritt der ins Ringraum ri und in den
Kanälen 1o, 14 und 12 befindliche Dampf in den oberen 7_ylinderrautn 13 über und
unterstützt das Abfangen des aufwärts steigenden Hammers 2. Nachdem der Hammer 2
zain Stillstand gekommen ist, beginnt seine Abwärtsbewegung, (la die obere Kolbenfläche
des Hammers 2 größer ist als die Ringfläche, die Drücke in den beiden Räumen 1i
und 13 gleich groß sind und gleichzeitig durch den Kanal i9 Frischdampf zuströmt.
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Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Hammers 2 passiert die obere
Steuerkante des Ringraumes 16 den Kanal 12, wodurch die Verbindung der Räume 13
und i i unterbrochen, kurz darauf aber durch die Steuerkante der Aussparung 17 wieder
hergestellt wird. Die Lage des Kolbenschiebers 6 ist immer noch umverändert, cla
der in den Zylinderräumen ii und 13 arbeitende expandierende Dampf auf die größere
Kolbenfläche des Kolbenschiebers 6 einwirkt und ihn in seiner linken Totsage hält.
Die Arbeitsstellung des Hammers 2 in diesem Zeitpunkt ist in Fig. @. dargestellt.
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Schließlich gelangt der 11aninier 2 wieder ganz. nach unten in die
in Fig. r dargestellte Lage, d. h. der Schlag erfolgt. Gleichzeitig passierte die
untere Steuerkante des Ringraumes 15, der dauernd durch den Kanal 23 in i Zylinder
i mit der Atmosphäre verbunden ist, den Kanal 14, so (laß lltlntllellr der Arbeitsdampf
ins Freie entweichen kann, denn der Kanal 14. steht einerseits über den Kanal 12
finit dem oberen Zylinderraum r3, andererseits über den Steuerraum S und den Kanal
io mit dein unteren Zylinderraum i r in Verbindung. Dadurch überwindet der durch
den Kanal g eintretende, auf den größeren Kolben des KOlbeilwlilel)erS 6 ständig
wirkende hrischdanipf den Gegendruck des expandierenden Dampfes auf der anderen
Kolbenseite und treibt den Kolbenschieber <> wieder in seine rechte '.1.'otlage
zurück. Er nininit dann wieder die in 1@ ig. i dargestellte Lage ein, und das beschriebene
Arbeitsspiel wiederholt sich voll neuem.
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Die Abwärtsbewegung des llaniniers 2 gescliiellt natürlich finit großer
Geschwinciigkeit, so (laß ein kräftiger Schlag atlf den auf dein einzuranilnenden
Pfahl aufruhenden Raninikopf ausgeübt wird.
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lni Gegensatz zu bekannten Schnellschlagbären wird beiden Kolbenstufen,
d.li. unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführtingsfornien:
dein unteren. kleineren Zvlinderraum ii und (lein oberen, größeren Zylinderraum
13, Frischdampf ztigefiilirt. Die Arbeit des Niedertreibens des Hammers 2 geschieht
gemeinsam durch den in den Zylinderraum 12 eingeleiteten Frischdampf und den aus
der unteren Kolbenstufe umgeleiteten etl)andierenden Arbeitsdampf.
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Die Zufuhr des Frischdampfes durch den Kanal i9 in den oberen Zylinderraum
13 kann durch das Drosselorgan 24 beliebig geregelt werden.
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Die Drosselung des Frischdampfes kann auch durch Drosselung des Kanals
io, der den Frischdatupf zum unteren Ringraum i i führt, vorgenommen «-erden. In
den Fig. 8 und 9 ist eine solche Drosselung im Schnitt dargestellt. Der größere
Kolben 25 .des Kolbenschiebers 6 öffnet den Kanal io nicht ganz, wenn er sich in
seiner rechten Totlage befindet. Er deckt die Öffnung des Kanals 10 etwa
gur Hälfte ab. Durch Bemessung der Kolbenhöhe des Kolbens 25 kann eine
Veränderung
der Öffnung des Kanals io nach Belieben erreicht werden. Die Einrichtung kann so
getroffen werden, daß der Kolbenschieber 6 gegen andere auswechselbar ist.
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Eine andere Regelung der Frischdampfzufuhr durch eine Drosselung des
Zufuhrkanals i o zum unteren Ringraum i i ist in den Fig. io und i i dargestellt.
Bei dieser Ausführung ist der -Hub des Kolbenschiebers 6 durch eine Stellschraube
26 verstellbar. Hierzu ist der Kolbenschieber senkrecht angeordnet. Die Drosselung
des Kanals io bei den Ausführungen gemäß Fig. 8 bis ii wird aber nur erreicht, wenn
dem unteren Ringraum ii Frischdampf zugeführt wird. Der Kanal io ist dagegen ganz
geöffnet, wenn der Steuerkolben in seine linke bzw. obere Tot-Jage zurückgedrängt
ist, wie dies aus den Fig.9 und ii ersichtlich ist. Das ist notwendig, damit bei-
der Abwärtsbewegung des Hammers 2 der aus dem Ringraum i i durch den Kanal io -in
den oberen Zylinderraum 13 zurückgedrängte Dampf ungehindert durchs s trömen kann.
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In den Fig. i2 bis 15 ist eine weitere Ausführungsform des neuen Rammbären
beschrieben. Der grundsätzliche Aufbau gemäß der Erfindung ist auch bei dieser Ausführungsform
gewahrt. Sie unterscheidet sich daher nicht wesentlich von dem in den Fig. i bis
4 Beschriebenen. Daher bedeuten die in den Fig. 12 bis r5 verwendeten gleichen Bßzugszeichen
gleiche Teile. Der Unterschied bei dieser Ausführungsform liegt im wesentlichen
nur in der Zuführung des Druckmittels in den Raum 2i, der im Bereich der Schlagfläche
des Rammkopfes 3 im Inneren des Hammers 2 liegt.
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In den Fig. i2 bis 15 ist das zweite Ausführungsbeispiel wiederum
in vier verschiedenen Arbeitsstellungen gezeigt, die den in den Fig. i bis 4 dargestellten
Arbeitsstellungen entsprechen.
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Der Hammer 2 besitzt vier Eindrehungen 27, 28, 29 und 3.o. 28 und
29 sind Ringräume. Der Ringraum 29 steht mit einem Kanal 31 in Verbindung, der aus.
dem Zylinderraum 8 des Kolbenschiebers 6 das Druckmittel, das wiederum Dampf sein
soll, zuführt. Der Ringraum 28 steht mit dem oberen Zylinderraum 13 durch den Kanal
9,8" in Verbindung und bei der Stellung des Hammers 2 (s. Fig. 1z) auch durch einen
Auslaßkanal 32 im - Zylinder i mit der Atmosphäre.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Bohrung 21 die erste Kolbenstufe,
in die der Frischdampf eintritt und den Hammer 2 aufwärts treibt. Der Weg des Frischdampfes
unter die kleinere Kölbenfläche des Hammers 2 führt vom Einlaßkanal 9 über den Zylinderraum
8, Kanal 31, Ringraum 29, Kanal 22 in den Raum 2i.
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Die einzelnen Arbeitsgänge spielen sich genau so ab wie bei dem vorher
beschriebenen Ausführungsbeispiel (Fig. i bis :4).
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Auch bei dieser Ausführungform ist der Gedanke gewahrt, beiden Kolbenstufen,
<l. h. dem unteren, kleineren Kolbenraum > > und dem größeren, oberen Kolbenraum
13, Frischdampf zuzuführen. Ferner ist dessen Zufuhr beliebig regelbar.
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Eine Drosselung des Einlaßkanals 3t, der dem Einlaßkanal io des ersten
Ausführungsspiels entspricht, kann ehenfalis vorgenoininen werden.
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In den Fig. 5 bis 7 und 16 bis iS sind z"%,ei Vorrichtungen dargestellt,
die, bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. i bis 4. bzw. gemäß Fig. 12 bis 15
angewendet, die Ausführung eines Einzelschlags ermöglichen. Zu diesem Zweck -werden
der Eintritt des Frischdampfes und der Auslaß des Abdampfes durch einen Hahn 33
geregelt. Seine Anordnung und Ausbildung sowie seine Stellung bei den verschiedenen
Arbeitsvorrichtungen sind aus den Fig. 5 bis 7 und 16 bis 18 zu entnehmen. In den
Fig. 5 bis 16 steht das Küken des Hahns 33 so, daß der Einlaß 9 des Frischdampfes
geöffnet und der Auslaß 35 für den Abdampf geschlossen ist. Dadurch findet nur ein
Arbeitsspiel statt, d. h. Auf- und Abwärtsbewegung des Hammers 2, der nach ausgeführtem
Schlage auf dein Rammkopf 3 liegenbleibt, weil der Dampf, der bereits Arbeit geleistet
hat, nicht entweichen kann.
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In den Fig. 6 und 17 ist das Halmküken herumgelegt, so daß jetzt der
Einlaß 9 geschlossen und der Auslaß 35 geöffnet ist. Der Abdampf kann nunmehr entweichen.
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Durch Umlegen des Hahnes in die Stellungen der Fig.5 bzw. 16 wiederholt
sich das vorher beschriebene Arbeitsspiel.
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Wird der Hahn in die Stellungen, wie sie in Fig.7 und 18 gezeigt sind,
umgelegt, so sind Einlaß 9 und Auslaß 35 geöffnet, und der Hammer 2 vollzieht seine
gewöhnliche Schnellschlagarbeit, wie sie an Hand der Ausführungsformen nach Fig.
i bis q. und 12 bis 15 beschrieben ist.
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Diese Einrichtung zur Ausführung von Einzelschlägen bringt den Vorteil
mit sich, daß man sehr vorsichtig arbeiten, den einzurammenden Pfahl beobachten
kann und sein Eindringen auf vorgeschriebenes Maß leichter beherrscht.
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Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Bären lassen sich fü>: in weiten
Grenzen veränderliche Druckbereiche anwenden. Wird beispielsweise ein Bär gemäß
der Erfindung mit Dampf betrieben und sinkt der Kesseldruck
sehr
stark oder steht überhaupt nur ein niedriger Druck zur Verfügung, dann werden die
Kanäle io und ig (Ausführungsbeispiel nacli Fig. i bis q.) bzw. 31 und ig (Ausführungsbeispiel
nach Fig. 12 bis 15) mit Hilfe der beiden beschriebenen Drosselorgane 24 und 25
bzw. 26 (s. Fig. 8, 9 und io, - i i). so weit geöffnet, daß die volle Wirkung des
Einzelschlages erreicht wird. Dem Absinken des Kesseldrucks kann man so weit begegnen,
bis bei völligem Öffnen der Drosselorgane der obere Zylinderraum 13 volle Füllen,
die zur Ausübung des Einzelschlages erforderlich sind, erhält. Bei sinkendem Druck
bzw. bei niedrigem Druck des Betriebsmittels erreicht inän also durch Öffnen der
Drosseln 24 die volle Wirkung des Einzelschlages. Ferner kann durch Öffnen des Drosselorgans
25 bzw. 26 die Schlagzahl bis zu einem bestimmten Druck konstant gehalten werden.
Erst bei weiterem Absinken des Druckes wird die Wirkung kleiner.
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Selbstverständlich kann auch durch Drosseln; des Kanals io bzw. 31
ohne weiteres erreicht werden, daß der Druck des in den unteren Zylinderrauen i
i bzw. 21 eintretenden Druckmittels kleiner ist als der Druck des in den oberen
Zylinderrauen 13 eintretenden Frischdruckmittels, wodurch die Schlagzahl des Bären
verringert werden kann. Man hat aber auch die Möglichkeit, durch Drosselst des Auslaßkanals
23 bzw. 32 (s. Fig. i und i2) den Auspuff des Dampfes so zu verzögern, daß automatisch
zeitlich weit auseinanderliegende Einzelschläge erfolgen, deren Schlagkraft trotzdem
nicht kleiner ist.
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Schnellschlagbären gemäß der Erfindung sind auch ohne weiteres für
höhere, Betriebsdrücke verwendbar, als normalerweise vorgesehen ist, denn durch
die Anordnung der Drosselorgane 24 und 25 bzw. 26 kann inan die Drücke im Bären
beliebig ändern.