DE9409581U1

DE9409581U1 - Vorrichtung zum Rammen, insbesondere von Spundwänden, mit einem Vibrator

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Publication number: DE9409581U1
Application number: DE9409581U
Authority: DE
Original assignee: MESSMANN JOSEF FA
Current assignee: MESSMANN JOSEF FA
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1994-06-15
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2004-06-16

Description

PATENTANWÄLTE I .* . &Idigr; IJ**..*..::.:. D-33330Gütersloh,Vennstraße9

··· · *··" "·.* ..* I Telefon: (05241)13054

Dipl.-Ing. Gustav Meldau Datum: 15.06.94

DipLPhys. Dr. Hans-Jochen Strauß Unser Zeichen: M 929 j S

Firma

Josef Messmann

Ahldersweg 45

26871 Papenburg

Vorrichtung zum Rammen, insbesondere von Spundwänden, mit einem Vibrator

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rammen eines Rammgutes, insbesondere von Spundwänden, mit einem durch eine Vertikalkraft vorgespannten Vibrator.

Zum Rammen insbesondere von Spundwänden werden Rammen eingesetzt, deren mit der Spundwand zusammenwirkende, von einem Mäkler gehaltenen Bären mit einem Fallgewicht gerammt werden; die dabei anfallenden Schlag-Geräusche haben den Einsatz geräuschärmerer Mittel erzwungen, nämlich den Einsatz von Vibratoren. Diese Vibratoren sind am Kopf des Bären angeordnet, wobei sie so gebaut sind, daß sich die horizontalen Kraftkomponenten aufheben, während sich die vertikalen

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Kraftkomponenten verstärken. Dazu weist die Vibrator-Zelle zwei umlaufende Unwuchtmassen auf, die zwangssynchronisiert umlaufen und deren Schwungmomente die Leistungsfähigkeit des Vibrators bestimmen. Der Antrieb dieser umlaufenden Unwuchtmassen erfolgt dabei hydraulisch. Um eine wirksame Übertragung auf die Spundbohle oder einen anderen zu rammenden Gegenstand zu gewährleisten und die Schwingungsenergie nicht in den Bären einzuleiten, ist zwischen dem Kopf des Bären und dem Vibrator ein, vorwiegend aus einem Elastomer gebildetes Federjoch angeordnet, das als Schwingungsisolator wirkt. Die äußere Haube des Federjochs weist eine Schlittenverbindung zum Mäkler auf, so daß jede Art von Mäkleranschluß möglich ist. In diesem Bereich können Auflastplatten angeschlossen werden, mit denen die Vorspannung des Vibrators erhöht werden kann. An der Unterseite des Vibrators befinden sich Klemmzangen, die das Rammgut mit dem Vibrationsbären verbinden. Der Hub des Vibrators ist dabei im praktischen Einsatz von der Größe der Schwingungsweite gegeben, die die Stoßkraft beim Rammen bestimmt. Im Betrieb ändert sich der sich dem Rammgut entgegensetzende Widerstand wegen des Rammfortschrittes und der damit verbundenen, sich erhöhenden Bodenreibung ständig, so daß eine konstante Anregung wegen dieser ständigen Änderungen keinen optimalen Rammfortschritt zuläßt.

Hier setzt die Erfindung an, der die Aufgabe zugrundeliegt, eine gattungsgemäße Vorrichtung anzugeben, mit der die Schwingungsweite des Vibrators dem Kraftbedarf des Rammgutes angepaßt werden kann, die einfach und sicher bedienbar ist und auch nachgerüstet werden kann.

Diese Aufgabenstellung wird gelöst durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale; vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche.

Mit dem vorgesehenen Meßfühler wird die Schwingungsweite erfaßt; ihr Meßwert kann fernübertragen und damit beispielsweise am Bedienungsstand zur Anzeige gebracht werden. Damit wird es möglich, die Schwingungsweite des Vibrators so nachzustellen, daß über den gesamten

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Rammweg hinweg konstante Verhältnisse eingehalten werden können. Zum Nachstellen der Schwingungsweite sind Mittel vorgesehen, mit denen die den Vibrator vorspannende Vertikal kraft so verändert werden kann, daß die Schwingungsweite des Vibrators konstant bleibt. Als Kraftmittel hat sich dabei der Windenzug erwiesen, der vorzugsweise gegen den Mäkler oder die Mäkler-Basis abgestüzt ist. Dieser so auf den Vibrator vorspannend einwirkende Windenzug kann dabei durch die Winde so gesteuert werden, daß die zur gewünschten Schwingungsweite notwendige Vorspannnung erreicht wird. Alternativ kann auch ein Hydraulikzylinder eingesetzt werden, dessen festes Ende gegen den Mäkler, die Mäkler-Basis oder den Rollenkopf des Mäklers abgestützt ist. Dieses Kraftglied kann dabei -je nach Anordnung- als Druckoder als Zugglied ausgebildet sein; ist es als Druckglied -beispielsweise ein drückender Hydraulikzylinder- ausgebildet, ist es oberhalb des Vibrators angeordnet und bei Ausbildung als Zugglied beispielsweise als ziehender Hydraulikzylinder- ist es unterhalb des Vibrators angeordnet ist. Die von ihm in das System eingeleitete Kraft wird dabei über die Winde bzw. mittels einer in der Hydraulik-Technik üblichen Technik erzeugt und mit der für die gewünschte Schwingungsweite notwendigen Größe in das System eingeleitet.

Vorteilhaft ist der Meßfühler mit einem mechano-elektrischen Wandler versehen, der den mechanisch abgenommenen Wert für die Schwingungsweite in ein elektrisches Ausgangssignal umsetzt. Dieses elektrische Ausgangssignal kann so über Signal leitungen fernübertragen und so zur Anzeige gebracht werden. Der Signal-Ausgang des Wandlers ist dabei vorteilhaft mit einem Steuergerät verbunden, das seinerseits mit dem Vorspannungsgeber des Vibrators in Wirkverbindung steht. Durch dieses Steuergerät läßt sich die Vorspannung so einstellen, daß die Schwingungsweite unabhängig vom Rammfortschritt sowie von den unterschiedlichen Boden-Widerständen nachgestellt und die Schwingungsweite des Vibrators so konstant gehalten werden kann. Dabei kann der Abstand einer Fläche von einem Meßkopf mit einem Laser- oder Ultraschal lgeber nach den bekannten Entfernungsmeßverfahren bestimmt werden; es kann jedoch auch ein entfernungsabhängiges Verfahren, wie

eine induktive oder eine kapazitive Entfernungsmessung eingesetzt werden. Der zeitliche Verlauf dieser so gemessenen Entfernungswerte ist ein Maß für die Schwingungsweite, die sich auf der zeitlichen Ableitung der Entfernung als Funktion der Zeit ergibt. Wesentlich dabei ist, daß das Verfahren zur Ermittlung der Amplitude der Schwingung gegenüber deren Schwingungsdauer hinreichend schnell ist, so daß ein hinreichend sicherer Wert für die Amplitude erhalten wird. Im Endergebnis wird dieses Amplituden-Signal in ein elektrisches Ausgangssignal umgesetzt, das dem Steuergerät zugeht, das seinerseits aufgrund dieses Wertes die Zugspannung des auf den Bären-Schlitten einwirkenden Spannseils so stellt bzw. hält, daß die Amplitude der Vibrator-Schwingungen den gewünschten Wert einhält.

Vorteilhaft ist dabei, wenn das Steuergerät als Regler ausgebildet ist, wobei die Regelkennlinie vorteilhaft vorgebbar ist. Mit dieser Ausbildung wird es möglich, die vorgegebene Schwingungsweite des Vibrators und somit auch die Stoßkraft über den gesamten Rammweg zu halten. Dabei lassen sich die Regelkennlinien so einstellen, daß Abweichungen von der vorgegebenen Schwingungsweite den Verhältnissen am Ort des Rammens angepaßt abgefangen werden. Um dieses Nachstellen automatisch vornehmen zu können, ist zwischen dem Mäkler und dem Vibrator ein Kraftglied vorgesehen, das vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgebildet ist. Die von diesem Kraftglied in das System eingeleitete Kraft wird dabei mittels des Reglers, beispielsweise mit dem in der Hydraulik-Technik üblichen Vorgehen, so eingestellt, das eine Abweichung der Schwingungsweite des Vibrators wieder auf den Vorgabewert zurückgeführt wird.

Das Wesen der Erfindung wird an Hand der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen Fig. 01: Übersicht Ramme mit Mäkler und Vibrationsbär; Fig. 02: Einzelheit Mäklerkopf mit Vibrationsbär und Seilzug

als Zugglied;

Fig. 03: Einzelheit Mäklerkopf mit Vibrationsbär und Hydraulikzylinder als Zugglied;

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Fig. 04: Einzelheit Mäklerkopf mit Vibrationsbär und Hydraulikzylinder als Druckglied.

Die Figur 1 zeigt eine Übersichtsdarstellung einer Ramme mit Mäkler und Vibrationsbären: Eine Rammeneinrichtung 10 ist auf ein Trägergerät 1 aufgesetzt, das einen mit einem Raupenfahrwerk 2.1 versehenen Unterwagen 2 aufweist, auf dem über einen Drehkranz ein Oberwagen 3 aufgesetzt ist. Der Oberwagen 3 ist mit einem Fahr- und Bedienungsstand 3.1 versehen, er ist über eine absenkbare Stütze 3.2 gegen den Untergrund abstützbar, wobei die Stütze 3.2 auf den Untergrund aufgestellt ist, und er trägt am Heck ein Gegengewicht 3.3 zum Ausgleich auftretender Überlasten. Weiter befinden sich im Oberwagen die Seilwinde &dgr; für das Hubseil 17 des Bären 20 sowie die Spannwinde 28 für das als Zugglied wirkende Spannseil 25.

Die Ramme 10 weist einen mit einem Schlitten 20.1 in {nicht näher bezeichneten) Schienen des Mäklers 11 geführten Vibrationsbären 20 auf dessen Hubseile 17 über den Mäkler-Rollenkopf 11.1 geführt sind. Ob dabei der Mäkler 11 mit einer Mäklerverlängerung verlängert ist, ist dabei ohne Bedeutung. Der Mäkler 11 wird von einem Mäklerhaltearm 13 mit einem oberen und einem unteren Mäklerhalter 13.1 und 13.2 gehalten. Am unteren Mäklerhalter 13.2 greift weiter der Mäkler-Hubzylinder 14 an, der mit dem Mäkler-Hubschlitten 14.1 zusammenwirkt. Eine Arretierung sorgt für die für ein Heben des Mäklers 11 notwendige starre Verbindung zwischen dem Hubschiitten 14.1 und dem Mäkler 11, die wechselweise arbeiten: Ist der untere Mäklerhalter 13.2 arretiert, kann der Mäkler 11 nicht angehoben werden; erst nach Entarretierung kann er über den Hubzylinder 14 und den Hubschlitten 14.1 angehoben werden.

Der Mäkler-Haltearm 13 ist über einen Grundarm 12 an die vorderen Lastaufnahmen 4.1 des Trägergerätes 1 angelenkt, wobei der Grundarm 8 mittels zweier Grundarmzylinder 8.1 schwenkbar ist. Durch diese Ausbildung kann die Ausladung des Mäklers 11, d.h. der Abstand der Mäklerachse von der Vorderkante des Trägergerätes 1, verändert wer-

den. Um die Hubseile 17 und das Spannseil 25 trotz seitlicher Verlagerung führen zu können, ist eine Zugseilstütze 16 vorgesehen, die mit Seilrollen versehen sein kann. Der Mäkler-Haltearm 13 seinerseits ist nach rückwärts über die Haltearmstütze 15, die an die hinteren Lastaufnahmen 4.2 des Trägergerätes 1 angelenkt ist, abgestützt, der nahe dem Haltearm 13 Seilführungsrollen 15.1 aufweist, über die die Hubseile 17 und das Spannseil 25 geführt sind. Die Haltearmstütze 15 ist mit dem Haltearm 13 über einen Stützschlitten 18 verbunden, an den die Spitze der HaUearmspitze angelenkt ist, und der mittels des im inneren des Haltearmes 20 angeordneten Längsneigungszylinders in seiner Höhe verstellt werden kann.

Die Figur 2 zeigt vergrößert eine Einzelheit des Vibrationsbären 20, der mit seinem Schlitten 20.1 am Mäkler 11 geführt ist. Der Vibrationsbär weist eine Spundwandaufnahme 22 auf, die mit einem darüber angeordneten Vibrator 21 in Vertikal schwingungen versetzt werden kann. Die Schwingungsweite kann dabei mittels einer zwischengeschalteten Amplituden-Meßeinrichtung 21.1 gemessen werden. Am Schlitten 20.1 des Bären 20 ist der Anschlag 24 vorgesehen, an dem das als Zugglied wirkende Spannseil 25 angeschlagen ist. Um eine im wesentlichen parallel zu dem Hubsei 1 17 verlaufende Sei!führung zu erreichen, sind am Mäkler eine untere Umlenkrolle 27.1 und im Rollenkopf 11.1 des Mäklers 11 mindestens eine obere Umlenkrolle 27.2 vorgesehen, so daß die sowohl das/die Hubseil/-le 17 als auch das Spannseil 25 im wesentlichen parallel zueinander zu den ihnen zugeordneten Hub- bzw. Spannsei!winden 6 bzw. 28 geführt sind. Beim Rammen einer Spundwand-Bohle (mit 9 angedeutet) verlagert sich der Bär entsprechend dem Rammfortschritt nach unten, wobei gerade soviel Hubsei 1 17 ausgelassen werden muß, wie Spannseil 25 geholt werden muß, um die notwendige Spannung aufrechtzuerhalten. Daher können beide Seile auf einer Winde liegen, wobei der Wickelsinn entgegengesetzt ist. Vorteilhaft dürfte es sein, wenn die Trommel mit einem für das Spannsei! separatem Trommel teil versehen ist, das gegenüber dem Trommel teil für das Hubseil verschwenkt werden kann, wobei dieses Verschwenken vorteilhaft mit Federkraft erfolgt, wodurch die Spannung über

diese Federkraft im wesentlichen konstant gehalten wird.

Eine Alternative ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt: Hier ist das Zugglied als Hydraulikzylinder 30 ausgebildet, der an dem Anschlag 24 am Bären-Schlitten 20.1 angreift, dessen auf diesen ausgeübte Kraft unabhängig vom Grad des Ausfahrens nur von dem Hydraulikdruck abhängt. Das Widerlager 31 befindet sind dabei unterhalb des Bären 20 am Mäkler 11. Die Umkehrung ist in der Fig. 4 gezeigt: Hier ist der Hydraulikzylinder 32 als Druckglied geschaltet und drückt über den Anschlag 24' auf den Bären-Schlitten 20.1. Das Widerlager 33 befindet sich hier am Rollenkopf 11.1; es versteht sich von selbst, das es in gleicher Weise auch am Mäkler 11 vorgesehen sein kann, und zwar oberhalb des Bären-Schlittens 20.1.

Claims

PATENTANWÄLTE*: y % XX,. X XX, D-33330 Gütersloh, Vennstraßc

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Dipl.-Ing, Gustav Meldau Datum: 15.06.94

Dipl.Phys. Dr. Hans-Jochen Strauß Unser Zeichen: M 929 j S

Schutzansprüche

01. Vorrichtung zum Rammen eines Rammgutes, insbesondere von Spundwänden, mit einem durch eine Vertikalkraft vorgespannten Vibrator, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vibrator (21) und Maschinenkopf (22) ein Meßfühler (21.1) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Schwingungsweite des Maschinenkopfes (22) abnehmbar und fernübertragbar ist, und daß Mittel vorgesehen sind, zur Veränderung der den Vibrator vorspannenden Vertikalkraft.

02. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftglied ein Windenzug mit einem Zugseil (25) vorgesehen ist, dessen Winde (28) vorzugsweise gegen den Mäkler (11) oder die Mäkler-Basis (2, 3) abgestüzt ist.

03. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftglied ein Hydraulikzylinder (30; 32) vorgesehen ist, dessen festes Ende gegen ein Widerlager (31; 33) an dem Mäkler (11) oder die Mäkler-Basis (2, 3) abgestützt ist.

04. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (32) als Druckzylinder ausgebildet ist, der nach einem am Mäkler (11) oder dessen Rollenkopf (11.1) angeordneten Festpunkt (33) oberhalb des Bären (20) gerichtet ist.

05. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (30) als Zugzylinder ausgebildet ist, der unterhalb des Vibrators angeordnet ist, der nach einem am Mäkler (11) angeordneten Festpunkt (33) oberhalb des Bären (20) gerichtet ist.

06. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zugkraft erzeugende Glied (28; 30; 32) mit einem Steuergerät in Wirkverbindung steht, das seinerseits mit dem Meßfühler (21.1) für die Amplitude des Vibrators (21) in Wirkverbindung steht, und mit dem die Größe der auf den Bären (20) ausgeübten Kraft einstellbar ist.

07. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (21.1) für die Amplitude mit einem mechanoelektrischen Wandler versehen ist, dessen Ausgang mit dem Steuergerät verbunden ist.

08. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät als Regler ausgebildet ist, dessen Ausgang das die Zugkraft erzeugende Glied (28; 30; 32) derart steuert, daß eine vorgegebene Schwingungsweite gehalten wird.