EP0228059A2 - Dieselramme - Google Patents
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- EP0228059A2 EP0228059A2 EP86117830A EP86117830A EP0228059A2 EP 0228059 A2 EP0228059 A2 EP 0228059A2 EP 86117830 A EP86117830 A EP 86117830A EP 86117830 A EP86117830 A EP 86117830A EP 0228059 A2 EP0228059 A2 EP 0228059A2
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- cylinder
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- piston
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
- E02D7/02—Placing by driving
- E02D7/06—Power-driven drivers
- E02D7/12—Drivers with explosion chambers
- E02D7/125—Diesel drivers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Definitions
- the invention relates to a diesel ram according to the preamble of claim 1.
- Such a diesel ram is disclosed in DE-PS 20 40 924.
- the striking piece has a cylindrical shaft section which is guided in the sliding play in the lower end of the cylinder.
- the present invention is intended to further develop a diesel ram in accordance with the preamble of claim 1 to the effect that the overall axial dimension of the ram is reduced if the striking piece is guided securely against tipping.
- the impact piece is guided on the lower cylinder end using the outer surface of this cylinder end, which cooperates with a cylindrical peripheral wall of the cup-shaped impact piece.
- the guide device for the striking piece thus overlaps in the axial direction with the working area of the diesel ram, coaxially surrounding the latter. In this way, the overall axial dimension of the diesel ram is reduced by the axial dimension of the guide device for the striking element.
- the guide surfaces for the impact piece which are fixed to the cylinder, lie on the outside of the cylinder. They are therefore particularly easily accessible for separate treatment with regard to high wear resistance, they can simply be specially hardened, armored, tempered (e.g. chrome-plated) and machined. Reconditioning after any wear and tear is also easy.
- the separate impact piece guide sleeve which is necessary in the known diesel ram and whose inner surface must represent an exact continuation of the piston guide surface, can be omitted, which significantly reduces the manufacturing costs of the large, often many-ton cylinder.
- the diesel ram according to the invention can be built axially shorter with the same requirements for the hammer guide, which is advantageous with regard to use in confined spaces (ramming under a bridge or in a building with existing ceilings).
- you can with the same axial Overall dimensions as in the case of known diesel rams, increase the permissible stroke of the impact piece and improve the securing of the impact piece against tilting.
- Increasing the stroke of the striker is important for ramming on soft ground, where the piece to be driven in encounters little resistance at the beginning.
- special precautionary measures must be taken to limit the impact force, and sometimes a small ram has to be used.
- the striker is cup-shaped in the diesel hammer according to the invention, no lubricant can leak from the cylinder.
- Lubricant running down the guide surfaces for example, is collected on the bottom of the cup and atomized together with the fuel when it hits the piston and burned with it.
- Another advantage of the diesel ram according to the invention is that the distance between the upper end face of the striking piece, on which the piston strikes, and the lower end face of the striking piece, which engages the pile to be driven in or the like or a striking cap placed thereon, is chosen to be much smaller can than with the known diesel ram. There, the entire volume of the shaft section of the impact piece guided in the lower cylinder end is used by the impact. Since, under the very large impact loads, springs such as steel, such as steel, can also be regarded as rigid in everyday life, harder impacts can thus be exerted on the workpiece to be driven in with the diesel hammer.
- the outer peripheral wall of the cup-shaped striker in the case of the diesel ram according to the invention also represents an additional cooling surface for the striker, so that the latter heats up less during operation. If ge desires, cooling fins can be provided in the diesel ram according to the invention to further improve the cooling of the impact piece on the peripheral wall thereof, as stated in claim 15.
- the working space has no sections lying radially outside the cylinder wall, in which the gas flushing would be less effective.
- the striker is held captive on the one hand on the end of the cylinder.
- the diesel ram can thus be implemented as a unit with a hoist.
- a stop device that forcibly limits the path of the striking piece in both directions of movement is obtained with little construction effort: sealing collar and guide collar also serve as stop shoulders.
- the development of the invention according to claim 9 is advantageous in terms of a simple assembly of the striking piece on the cylinder end.
- the cooperating treads of the cylinder and the impact piece can also be easily inspected at the place of use, the piston rings in the outside of the cylinder end can be easily replaced if necessary, and the ring-shaped damper plates can also be easily replaced.
- the striking piece is guided non-rotatably on the cylinder end.
- This is not only advantageous in terms of preventing an uncontrolled wandering of the striking element in the angular direction, it is also possible to use the spaces remaining in the angular direction between the guide arms for attaching auxiliary devices on the cylinder outer surface, as stated in claim 14, or for feeding Lubricant to the sliding surface between the sealing collar and impact piece use an axial lubricant supply tube which is placed on the cylinder outer surface, as specified in claim 13.
- a diesel ram according to claim 17 works in the same way as a diesel ram according to claim 1. Their total axial space requirement is also the same.
- the diesel ram shown in FIG. 1 has a cylinder 10 which is open at both ends and in which a piston 12 runs.
- the piston 12 has a lower central projection 14 which has a circular flat end face 16.
- a working slot 18 is provided in the wall of the cylinder 10 and communicates with a working nozzle 20.
- the working slot 18 serves to supply fresh air into the interior of the cylinder and to remove the combustion products from the interior of the cylinder.
- an injection channel 22 is provided in the cylinder wall, which is acted upon by an injection pump 24, which is only shown schematically, with fuel under pressure.
- the injection pump 24 is actuated mechanically by the falling piston 12, for which purpose it has an actuating lever 28 which can be pivoted about a pin 26. The latter is biased in the radial inward direction by a spring and can protrude through an opening 30 in the cylinder wall into the path of the piston 12.
- the piston 12 is at a point of downward movement supply reproduced, on which he has just pressed the actuating lever 28 radially outwards into the opening 30, so that the injection pump 24 has generated a fuel jet 32.
- the fuel jet 32 strikes the circular upper end face 34 of an impact piece designated overall by 36.
- the end face 34 like the end face 16, is perpendicular to the cylinder axis and has the same diameter as this. It is predetermined by an axially short projection 38 of the striking piece 36, into which a groove 40 is inserted at the edge. The latter serves to collect fuel migrating radially over the end face 34.
- the projection 38 is integrally formed on the top of a base 42, which carries a cylindrical peripheral wall 44 of the striker 36 at its edge.
- the striking piece 36 thus has the overall shape of a cylindrical cup.
- the underside 46 of the base 42 has the shape of a spherical cap, so that axial misalignments between the axis of the diesel ram and the axis of a pile 48 48 (pile, pipe or the like) indicated only schematically in FIG. 1 are recorded.
- a radially projecting sealing collar 50 is formed on the lower end of the cylinder 10, the lower end face of which coincides with the lower end face of the cylinder.
- two axially spaced piston rings 52, 54 are inserted, which are in sliding contact with the inner surface of the peripheral wall 44.
- a radially open lubrication groove 56 which is connected via a feed bore 58 leading to the upper annular surface of the sealing collar 50 with a feed pipe 60 which extends in the axial direction on the outer surface of the cylinder 10 is fitted and extends through the annular space between the outer cylinder surface and the inner surface of the peripheral wall 44.
- the second end of the feed pipe 60 which is not shown in the drawing, is connected to a lubricant pump (not shown in more detail), which is actuated by the piston 12 when falling down, similarly to the injection pump 24.
- a packet of annular plates is attached by means of screws 62, which consists of an annular stop plate 64, an underlying annular damper plate 66 and an overlying annular damper plate 68.
- the inner edge of these plates lies at a short distance from the outer surface of the cylinder 10.
- the plate stack just mentioned engages radially under the lower annular surface of a guide collar 70, which is formed on the cylinder 10 in the vicinity of the working nozzle 20 and which defines a cylindrical guide surface 72 which represents a continuation of the cylindrical outer surface of the sealing collar 50. Because of this geometry, the said ring plate stack also overlaps the annular upper end face of the sealing collar 50, so that a stop device which specifies both end positions of the striking piece 36 is obtained overall. Due to the movement damping by the damper plates 66, 68, impermissibly high impact loads on the sealing collar 50 and the guide collar 70 are avoided.
- a plurality of axial cooling fins 74 distributed in the circumferential direction can be formed on the outer surface of the circumferential wall 44, as indicated by dashed lines in FIG. 1.
- FIG. 3 also shows that the stop plate 64 and the damper plates 66, 68 each consist of two semicircular parts, which are designated 68a and 68b for the upper damper plate.
- two axial guide ribs 82, 84 are welded spaced apart in the angular direction in such a way that they cooperate with non-equivalent lateral plane guide surfaces 86 and 88 of the guide arm lying above or below the working nozzle 20 in sliding play, namely the in Figure 3 underlying narrow surface of the guide arm lying above the working nozzle 20 and the narrow surface above of the guide arm lying there under the working nozzle 20.
- These narrow surfaces each lie in a plane passing through the cylinder axis.
- the guide arms 76 thus together with the guide collar 70 provide axial guidance of the striker 36 on the cylinder 10 in a predetermined angular orientation. Due to this special design of the guide device for the striker 36, it is possible to give the striker guide a large axial dimension without an impairment in the choice of location for the working nozzle 20 or the injection pump 24 would have to be mowed. Further additional devices can be accommodated in the free spaces remaining between the guide arms 76 in the angular direction, for example a connection between the feed pipe 60 and the lubricant pump.
- the diesel ram described above works as follows: If the piston continues its movement from the position shown in FIG. 1, it runs past the working slot 18 and then forms, together with the striking piece 36 and the lower end of the cylinder 10, a closed working space 90. The air enclosed in this becomes further downward movement strongly compressed and heated accordingly.
- the downward movement of the piston 12 ends with the striking of its flat end face 16 on the flat end face 34 of the striking piece 36.
- the striking force obtained in this way is passed on to the pile 48, whereby - as can be seen from FIG. 1 - the transmission distance in the striking piece is very small (Thickness of the bottom 42).
- the impact energy of the piston 12 is thus transmitted very effectively to the pile 48. This also contributes to the fact that the striker 36 has a low overall mass.
- the working space 90 extends practically into the end face of the cylinder 10. No space is required in the axial direction for guiding the striking piece 36. Rather, the hammer guide is radially outside and provided coaxially to the work space 90. A very good securing of the striking piece 36 against tilting about an axis perpendicular to the cylinder axis is ensured via the guide arms 76, auxiliary units and connecting lines being able to be arranged in the spaces remaining between the guide arms 76.
- the usable stroke of the guide device is large, so that the ram can also be used to drive rammed material into soft ground. Because of the guide arms 76, the striking element tilting protection is still outstanding even if the striking element in FIG. 1 has been moved far down.
- a plurality of work sockets 20 can also be provided, each of which is assigned to an intermediate space between guide arms 76. It is also possible to use only two or three instead of four guide arms, or vice versa, a larger number of guide arms.
- piston rings 52, 54 can also be fitted on the inside of the peripheral wall 44 of the striking piece 36 instead of on the outside of the cylinder 10, the outer surface of the cylinder 10 then running smoothly up to the end face.
- FIG. 4 shows an axial section through the lower end of a modified diesel ram, parts already explained above again being provided with the same reference numerals with reference to FIGS. 1 to 3. These frame parts do not need to be described again in detail here.
- the striker 36 in the diesel ram according to FIG. 4 has a circumferential wall 44 which extends into the lower end of the cylinder 10 is insertable and is sealed against the cylinder surface by means of piston rings 92.
- the lowermost section of the cylinder running surface thus also serves as a guide surface for the striking piece 36.
- the piston 12 has a lower end portion 94 of reduced diameter, which can be moved into the interior of the cup-shaped impact piece 36 with a slight radial clearance fit.
- the axial dimension of the end section 94 that is to say the distance between its end face and the piston shoulder delimiting the end section 94, is somewhat larger than the effective axial dimension of the interior of the cup-shaped striking piece 36, that is to say the distance between the end face 34 of the base 42 of the striking piece 36 from the free end face of the peripheral wall 44.
- the stroke of the piston 12 and the guide for the striking piece 36 also overlap. Since the piston 12 itself has very large axial dimensions, it is of less importance in practice if the reduced-diameter end section 94 is not in sliding contact with the cylinder surface itself.
- the ram cycle for the diesel ram according to FIG. 4 is the same as that described in detail for the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 above.
- the impact forces are transmitted from the piston 12 to the impact piece 36 with a small axial lever arm, so that the tilting moments are also small here.
- the embodiment of a diesel ram shown there is characterized by a particularly compact structure, even in the radial direction. At the lower end of the ram there are no moving ram parts projecting beyond the outer contour of the cylinder 10.
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Dieselramme gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Eine derartige Dieselramme ist in der DE-PS 20 40 924 offenbart. Bei ihr hat das Schlagstück einen zylindrischen Schaftabschnitt, welcher im Gleitspiel im unteren Ende des Zylinders geführt ist. Die obere Stirnfläche des Schaftabschnittes begrenzt zusammen mit der Zylinderwand und dem im Zylinder geführten Kolben den Arbeitsraum der Dieselramme.
- Wünscht man eine gute verkippungssichere Führung des Schlagstückes, so muß sein Schaftabschnitt weit in den Zylinder hineinragen. Bei vorgegebener maximaler Axialabmessung des Arbeitsraumes und vorgegebener Axialabmessung des Kolbens muß daher der Zylinder verhältnismäßig große Abmessung haben. Wählt man im Hinblick auf kompakte axiale Abmessungen der Ramme die Axialabmessung des Schaftabschnittes des Schlagstückes klein, so kann sich das Schlagstück bei den im rauhen Einsatz nicht vermeidbaren außermittigen Belastungen verkippen, wobei auf die Innenfläche des Zylinders hohe Kräfte einwirken. Aus diesem Grunde wird in der Praxis in das untere Zylinderende eine gesonderte Führungshülse für das Schlagstück eingesetzt. Dies bedingt einen hohen Fertigungsaufwand.
- Durch die vorliegende Erfindung soll eine Dieselramme gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend weitergebildet werden, daß bei gut verkippungssicherer Führung des Schlagstückes die axiale Gesamtabmessung der Ramme vermindert ist.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Dieselramme gemäß Anspruch 1.
- Bei der erfindungsgemäßen Dieselramme erfolgt die Führung des Schlagstückes auf dem unteren Zylinderende unter Ausnutzung der Außenfläche dieses Zylinderendes, welche mit einer zylindrischen Umfangswand des becherförmig ausgebildeten Schlagstückes zusammenarbeitet. Die Führungseinrichtung für das Schlagstück überlappt sich somit in axialer Richtung mit dem Arbeitsraum der Dieselramme, umgibt letzteren koaxial. Auf diese Weise ist die axiale Gesamtabmessung der Dieselramme um die Axialabmessung der Führungseinrichtung für das Schlagstück vermindert.
- Bei der erfindungsgemäßen Dieselramme liegen die zylinderfesten Führungsflächen für das Schlagstück auf der Außenseite des Zylinders. Sie sind daher für eine gesonderte Behandlung im Hinblick auf hohe Verschleißfestigkeit besonders gut zugänglich, können einfach besonders gehärtet, aufgepanzert, vergütet (z.B. verchromt) und bearbeitet werden. Auch ein Wiederaufarbeiten nach etwaigem Verschleiß ist so einfach möglich. Die gesonderte Schlagstück-Führungshülse, welche bei der bekannten Dieselramme notwendig ist und deren Innenfläche eine exakte Fortsetzung der Kolbenführungsfläche darstellen muß, kann entfallen, was die Herstellungskosten des großen, oft viele Tonnen schweren Zylinders deutlich senkt. Es sind zwar auch bei der erfindungsgemäßen Dieselramme innenliegende Führungsflächen zu bearbeiten (Innenseite der Umfangswand des Schlagstückes), diese liegen aber auf einem verglichen mit dem Zylinder kleinen und daher einfacher zu bearbeitenden Rammenteil (Schlagstück).
- Wie oben schon dargelegt, kann die erfindungsgemäße Dieselramme bei gleichen Anforderungen an die Schlagstückführung axial kürzer gebaut werden, was im Hinblick auf den Einsatz unter beengten räumlichen Verhältnissen (Rammen unter einer Brücke oder in einem Gebäude mit schon existierenden Decken) von Vorteil ist. Umgekehrt kann man bei gleichen axialen Gesamtabmessungen wie bei bekannten Dieselrammen den zulässigen Hub des Schlagstückes erhöhen und die Sicherung des Schlagstückes gegen Verkippungen verbessern. Eine Erhöhung des Schlagstückhubes ist wichtig für das Rammen auf weichem Untergrund, wo das einzurammende Stück zu Beginn nur geringen Widerstand antrifft. Hier müssen bei bekannten Dieselrammen mit kleinem Schlagstückweg besondere Vorkehrungsmaßnahmen zur Schlagkraftbegrenzung getroffen werden, zuweilen muß mit einer kleinen Ramme vorgerammt werden.
- Da bei der erfindungsgemäßen Dieselramme das Schlagstück becherförmig ausgebildet ist, kann aus dem Zylinder auch kein Schmiermittel auslaufen. Etwa an den Führungsflächen nach unten laufendes Schmiermittel wird auf dem Becher boden gesammelt und beim Aufschlagen des Kolbens zusammen mit dem Kraftstoff zerstäubt und mit diesem verbrannt.
- Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dieselramme liegt darin, daß der Abstand zwischen der oberen Stirnfläche des Schlagstückes, auf welche der Kolben auftrifft, und der unteren Stirnfläche des Schlagstückes, welche am einzurammenden Pfahl oder dergleichen bzw. einer hierauf aufgesetzten Schlaghaube angreift, viel kleiner gewählt werden kann als bei der bekannten Dieselramme. Dort wird das gesamte Volumen des im unteren Zylinderende geführten Schaftabschnittes des Schlagstückes durch den Schlag beansprucht. Da unter den sehr großen Schlagbeanspruchungen auch im Alltagsleben als starr anzusehende Werkstoffe wie Stahl federn, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Dieselramme somit auf das einzurammende Werkstück härtere Schläge ausüben.
- Die bei der erfindungsgemäßen Dieselramme außenliegende Umfangswand des becherförmigen Schlagstückes stellt zugleich eine zusätzliche Kühlfläche für das Schlagstück dar, so daß sich letzteres im Betrieb weniger stark aufheizt. Falls ge wünscht, kann man bei der erfindungsgemäßen Dieselramme zur weiteren Verbesserung der Kühlung des Schlagstückes auf dessen Umfangswand noch Kühlrippen vorsehen, wie im Anspruch 15 angegeben.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
- Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf eine gute Abdichtung des Arbeitsraumes der Dieselramme bei geringer Gleitreibung zwischen Schlagstück und Zylinder von Vorteil.
- Bei einer Dieselramme gemäß Anspruch 4 hat der Arbeitsraum keine radial außerhalb der Zylinderwand liegende Abschnitte, in denen die Gasspülung weniger effektiv wäre.
- Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist bei geringer Gleitreibung zwischen dem axial vergrößerten Schlagstück und der Zylinderaußenfläche eine verbesserte Verkippsicherung des Schlagstückes gewährleistet. Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 erfolgt im Hinblick auf die Verminderung der Reibung.
- Mit der Maßnahme gemäß Anspruch 7 wird erreicht, daß das Schlagstück zum einen unverlierbar auf dem Ende des Zylinders gehalten ist. Die Dieselramme kann so als eine Einheit mit einem Hebezeug umgesetzt werden. Darüber hinaus erhält man so eine den Weg des Schlagstückes in beiden Bewegungsrichtungen zwangsweise begrenzende Anschlageinrichtung bei geringem baulichen Aufwand: Dichtbund und Führungsbund dienen zugleich als Anschlagschultern.
- Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 wird erreicht, daß harte Anschlagstöße bei den Enden des Hubes des Schlagstückes vermieden werden, Dichtbund und Führungsbund somit keinen unzulässig hohen Schlagbelastungen ausgesetzt sind.
- Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 ist im Hinblick auf eine einfache Montage des Schlagstückes auf dem Zylinderende von Vorteil. Bei einer Dieselramme gemäß Anspruch 9 können die zusammenarbeitenden Laufflächen von Zylinder und Schlagstück auch am Einsatzort leicht inspiziert werden, bei Bedarf die Kolbenringe in der Außenseite des Zylinderendes leicht ausgetauscht werden und auch die ringförmigen Dämpferplatten einfach ersetzt werden.
- Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 wird erreicht, daß das Schlagstück unverdrehbar auf dem Zylinderende geführt ist. Dies ist nicht nur im Hinblick auf das Verhindern eines unkontrollierten Wanderns des Schlagstückes in Winkelrichtung von Vorteil, man kann so auch die in Winkelrichtung verbleibenden Räume zwischen den Führungsarmen zum Anbringen von Hilfseinrichtungen auf der Zylinderaußenfläche nutzen, wie im Anspruch 14 angegeben, oder zum Zuführen von Schmiermittel zur Gleitfläche zwischen Dichtbund und Schlagstück ein axiales Schmiermittelzuführrohr verwenden, welches auf die Zylinderaußenfläche aufgesetzt ist, wie im Anspruch 13 angegeben.
- Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 16 wird erreicht, daß sich der Arbeitsraum der Dieselramme im wesentlichen im Inneren des Zylinders befindet, es aber nicht notwendig ist, die Außenfläche des Dichtbundes exakt koaxial zur Zylinderinnenfläche herzustellen.
- Auch bei einer Dieselramme gemäß Anspruch 17 wird durch die Schlagstückführung die axiale Baulänge der Dieselramme nicht vergrößert. Gemäß Anspruch 17 dient als Führungsfläche für die Umfangswand des becherförmigen Schlagstückes der unterste Teil der Zylinderlauffläche, welche vom Kolben deshalb nicht überstrichen wird, weil der untere Kolbenendabschnitt verminderten Durchmesser aufweist. Bezüglich der Verbrennung des Kraftstoffes und der Schlagübertragung vom Kolben auf das Schlagstück arbeitet eine Dieselramme gemäß Anspruch 17 gleich wie eine Dieselramme gemäß Anspruch 1. Auch ihr axialer Gesamtraumbedarf ist gleich. Die Tatsache, daß für die Führung des Kolbens eine etwas geringere axiale Abmessung aufweisende Lauffläche zur Verfügung steht, ist in der Praxis in vielen Anwendungsflächen tragbar, da der Kolben sowieso große axiale Abmessung aufweist, so daß seine Verkippsicherung durch axial großen Abstand aufweisende Führungsflächen auch dann gewährleistet ist, wenn ein nicht geführter, verminderten Durchmesser aufweisender Kolbenendabschnitt vorgesehen wird.
- Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- Figur 1: einen axialen Schnitt durch das untere Ende einer Dieselramme;
- Figur 2: eine seitliche Aufsicht auf das untere Rammenende;
- Figur 3: einen Schnitt durch die in Figur 1 gezeigte Dieselramme längs der dortigen Schnittlinie III-III, wobei im linken Teil der Schnittansicht Zylinder und Kolben der Ramme weggelassen sind, um Einzelheiten des darunter liegenden Schlagstückes besser zeigen zu können; und
- Figur 4: einen axialen Schnitt durch das untere Ende einer abgewandelten Dieselramme.
- Die in Figur 1 gezeigte Dieselramme hat einen an seinen beiden Enden offenen Zylinder 10, in welchem ein Kolben 12 läuft.
- Der Kolben 12 hat einen niederen mittigen Vorsprung 14, welcher eine kreisförmige ebene Stirnfläche 16 aufweist.
- In der Wand des Zylinders 10 ist ein Arbeitsschlitz 18 vorgesehen, der mit einem Arbeitsstutzen 20 kommuniziert. Der Arbeitsschlitz 18 dient zum Zuführen von Frischluft ins Zylinderinnere und zum Abführen der Verbrennungsprodukte aus dem Zylinderinneren.
- Dem Arbeitsschlitz 18 gegenüberliegend ist in der Zylinderwand ein Einspritzkanal 22 vorgesehen, welcher von einer nur schematisch wiedergegebenen Einspritzpumpe 24 mit unter Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt ist. Die Einspritzpumpe 24 wird mechanisch durch den herabfallenden Kolben 12 betätigt, wozu sie einen um einen Stift 26 verschwenkbaren Betätigungshebel 28 aufweist. Letzterer ist durch eine Feder in radialer Einwärtsrichtung vorgespannt und kann durch eine Öffnung 30 in der Zylinderwand in die Bahn des Kolbens 12 ragen. In der Zeichnung ist der Kolben 12 an einem Punkt der Abwärtsbewe gung wiedergegeben, an dem er den Betätigungshebel 28 gerade radial nach außen in die Öffnung 30 gedrückt hat, so daß die Einspritzpumpe 24 einen Kraftstoffstrahl 32 erzeugt hat.
- Der Kraftstoffstrahl 32 trifft auf die kreisförmige obere Stirnfläche 34 eines insgesamt mit 36 bezeichneten Schlagstückes auf. Die Stirnfläche 34 steht ebenso wie die Stirnfläche 16 senkrecht auf der Zylinderachse und hat gleichen Durchmesser wie diese. Sie ist durch einen axial kurzen Vorsprung 38 des Schlagstückes 36 vorgegeben, in welchen am Rand eine Rinne 40 eingestochen ist. Letztere dient zum Auffangen radial über die Stirnfläche 34 wandernden Kraftstoffs.
- Der Vorsprung 38 ist an die Oberseite eines Bodens 42 angeformt, welcher an seinem Rand eine zylindrische Umfangswand 44 des Schlagstückes 36 trägt. Das Schlagstück 36 hat somit insgesamt die Gestalt eines zylindrischen Bechers. Wie aus Figur 1 ersichtlich, hat die Unterseite 46 des Bodens 42 die Form einer Kugelkalotte, so daß axiale Fehlfluchtungen zwischen der Achse der Dieselramme und der Achse eines in Figur 1 nur schematisch angedeuteten Rammgutes 48 (Pfahl, Rohr oder dergleichen) aufgenommen werden.
- An das untere Ende des Zylinders 10 ist ein radial überstehender Dichtbund 50 angeformt, dessen untere Stirnfläche mit der unteren Zylinderstirnfläche zusammenfällt. In die Außenfläche des Dichtbundes 50 sind zwei axial beabstandete Kolbenringe 52, 54 eingesetzt, die in Gleitberührung mit der Innenfläche der Umfangswand 44 stehen.
- In das obere Ende der Außenfläche des Dichtbundes 50 ist ferner eine radial offene Schmiernut 56 eingestochen, welche über eine zur oberen Ringfläche des Dichtbundes 50 führende Speisebohrung 58 mit einem Zuführrohr 60 in Verbindung steht, welches in axialer Richtung verlaufend auf die Außenfläche des Zylinders 10 aufgesetzt ist und sich durch den Ringraum zwischen Zylinderaußenfläche und Innenfläche der Umfangswand 44 erstreckt. Das in der Zeichnung nicht wiedergegebene zweite Ende des Zuführrohres 60 ist mit einer nicht näher gezeigten Schmiermittelpumpe verbunden, die ähnlich durch den Kolben 12 beim Herabfallen betätigt wird wie die Einspritzpumpe 24.
- An dem oberen Ende der Umfangswand 44 ist mittels Schrauben 62 ein Paket ringförmiger Platten angebracht, welches aus einer ringförmigen Anschlagplatte 64, einer darunterliegenden ringförmigen Dämpferplatte 66 und einer darüberliegenden ringförmigen Dämpferplatte 68 besteht. Der innere Rand dieser Platten liegt unter geringem Abstand vor der Außenfläche des Zylinders 10.
- Der soeben angesprochene Plattenstapel greift radial unter die untere Ringfläche eines Führungsbundes 70, der in der Nachbarschaft des Arbeitsstutzens 20 an den Zylinder 10 angeformt ist und eine zylindrische Führungsfläche 72 vorgibt, die eine Fortsetzung der zylindrischen Außenfläche des Dichtbundes 50 darstellt. Aufgrund dieser Geometrie übergreift der genannte Ringplattenstapel zugleich die ringförmige obere Stirnfläche des Dichtbundes 50, so daß man insgesamt eine beide Endlagen des Schlagstückes 36 vorgebende Anschlageinrichtung erhält. Aufgrund der Bewegungsdämpfung durch die Dämpferplatten 66, 68 werden unzulässig hohe Schlagbelastungen auf den Dichtbun 50 und den Führungsbund 70 vermieden.
- An die Außenfläche der Umfangswand 44 kann eine Mehrzahl in Umfangsrichtung verteilter axialer Kühlrippen 74 angeformt sein, wie in Figur 1 gestrichelt angedeutet.
- Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, sind an das obere Ende der Umfangswand 44 vier unter einem Winkelabstandvon 90° angeordnete Führungsarme 76 angeformt, deren Krümmung und Dicke derjenigen der Umfangswand 44 entspricht. Die Führungsarme 76 sind durch komplementäre Randausnehmungen 78 der Anschlagplatte 64 sowie der Dämpferplatten 66, 68 hindurchgeführt. Wie aus Figur 3 ersichtlich, weist der Plattenstapel zusätzlich eine innenliegende Randausnehmung 80 auf, durch welche das Zuführrohr 60 unter Spiel hindurchgeführt ist. Ferner zeigt Figur 3, daß die Anschlagplatte 64 ud die Dämpferplatten 66, 68 jeweils aus zwei halbkreisförmigen Teilen bestehen, welche für die obere Dämpferplatte mit 68a bzw. 68b bzeichnet sind.
- An die Außenfläche des Zylinders 10 sind ferner zwei axiale Führungsrippen 82, 84 derart in Winkelrichtung beabstandet angeschweißt, daß sie mit nicht äquivalenten seitlichen ebenen Führungsflächen 86 bzw. 88 des in Figur 3 über bzw. unter dem Arbeitsstutzen 20 liegenden Führungsarmes im Gleitspiel zusammenarbeiten nämlich der in Figur 3 untenliegenden Schmalfläche des über dem Arbeitsstutzen 20 liegenden Führungsarmes und der obenliegenden Schmalfläche des dort unter dem Arbeitsstutzen 20 liegenden Führungsarmes. Diese Schmalflächen liegen jeweils in einer durch die Zylinderachse gehenden Ebene.
- Die Führungsarme 76 sorgen somit zusammen mit dem Führungsbund 70 für eine Axialführung des Schlagstückes 36 auf dem Zylinder 10 in vorgegebener winkelmäßiger Orientierung.. Aufgrund dieser speziellen Ausbildung der Führungseinrichtung für das Schlagstück 36 ist es möglich, der Schlagstückführung große axiale Abmessung zu geben, ohne daß eine Beeinträchtigung in der Wahl der Lage für den Arbeitsstutzen 20 bzw. die Einspritzpumpe 24 gemaht werden müßte. In den zwischen den Führungsarmen 76 in Winkelrichtung verbleibenden freien Räumen können noch weitere Zusatzeinrichtungen untergebracht werden, z.B. eine Verbindung zwischen dem Zuführrohr 60 und der Schmiermittelpumpe.
- Die oben beschriebene Dieselramme arbeitet folgendermaßen:
Setzt der Kolben seine Bewegung aus der in Figur 1 gezeigten Stellung fort, so läuft er am Arbeitsschlitz 18 vorbei und bildet dann zusammen mit dem Schlagstück 36 und dem unteren Ende des Zylinders 10 einen geschlossenen Arbeitsraum 90. Die in diesem eingeschlossene Luft wird bei weiterer Abwärtsbewegung stark komprimiert und erhitzt sich entsprechend. Die Abwärtsbewegung des Kolbens 12 findet ihr Ende mit dem Aufschlagen seiner ebenen Stirnfläche 16 auf die ebene Stirnfläche 34 des Schlagstückes 36. Die hierbei erhaltene Schlagkraft wird an das Rammgut 48 weitergegeben, wobei - wie aus Figur 1 ersichtlich - die Übertragungsstrecke im Schlagstück sehr klein ist (Dicke des Bodens 42). Die Schlagenergie des Kolbens 12 wird somit sehr effektiv auf das Rammgut 48 übertragen. Hierzu trägt auch bei, daß das Schlagstück 36 insgesamt geringe Masse hat. - Beim Auftreffen des Kolbens 12 auf das Schlagstück 36 wird zugleich der auf der Stirnfläche 34 befindliche Kraftstoff zerstäubt, und das so erhaltene Gemisch aus hocherhitzter Luft und feinen Kraftstofftröpfchen explodiert. Hierdurch wird der Kolben 12 wieder nach oben geschleudert, und nach Freigabe des Arbeitsschlitzes 18 können die Verbrennungsgase durch den Arbeitsstutzen 20 abströmen. Beim weiteren Nachobenbewegen des Kolbens 12 wird über den Arbeitsstutzen 20 Frischluft angesaugt, und dann, wenn der Kolben seine Bewegungsenergie in potentielle Energie umgesetzt hat und wieder nach unten zu fallen beginnt, beginnt ein neuer Arbeitszyklus.
- Aus der obenstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß bei der beschriebenen Dieselramme der Arbeitsraum 90 praktisch bis in die Stirnfläche des Zylinders 10 reicht. Für die Führung des Schlagstückes 36 wird in axialer Richtung kein Raum benötigt. Vielmehr ist die Schlagstückführung radial außerhalb und koaxial zum Arbeitsraum 90 vorgesehen. Über die Führungsarme 76 ist eine sehr gute Sicherung des Schlagstückes 36 gegen Verkippung um eine zur Zylinderachse senkrechte Achse gewährleistet, wobei in den zwischen den Führungsarmen 76 verbleibenden Räumen Hilfsaggregate und Verbindungsleitungen angeordnet werden können. Der nutzbare Hub der Führungseinrichtung ist groß, so daß die Ramme auch zum Einschlagen von Rammgut in weichen Untergrund verwendet werden kann. Wegen der Führungsarme 76 ist die Schlagstück-Verkippsicherung auch noch dann hervorragend, wenn das Schlagstück in Figur 1 weit nach unten bewegt worden ist.
- In Abwandlung des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles kann man auch eine Mehrzahl von Arbeitsstutzen 20 vorsehen, welche jeweils einem Zwischenraum zwischen Führungsarmen 76 zugeordnet sind. Man kann auch anstelle von vier Führungsarmen nur zwei oder drei oder umgekehrt eine größere Anzahl von Führungsarmen verwenden.
- In weiterer Abwandlung des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles kann man die Kolbenringe 52, 54 statt auf der Außenseite des Zylinders 10 auch auf der Innenseite der Umfangswand 44 des Schlagstückes 36 anbringen, wobei dann die Außenfläche des Zylinders 10 glatt bis zur Stirnseite durchläuft.
- Figur 4 zeigt einen axialen Schnitt durch das untere Ende einer abgewandelten Dieselramme, wobei obenstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 schon erläuterte Teile wiederum mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Diese Rammenteile brauchen hier nicht noch einmal im einzelnen beschrieben zu werden.
- Das Schlagstück 36 hat bei der Dieselramme nach Figur 4 eine Umfangswand 44, welche in das untere Ende des Zylinders 10 einführbar ist und gegen die Zylinderlauffläche mittels Kolbenringen 92 abgedichtet ist. Der unterste Abschnitt der Zylinderlauffläche dient somit zugleich als Führungsfläche für das Schlagstück 36.
- Der Kolben 12 hat einen unteren Endabschnitt 94 verminderten Durchmessers, welcher unter geringer radialer Spielpassung in das Innere des becherförmigen Schlagstückes 36 hineinbewegt werden kann. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die axiale Abmessung des Endabschnittes 94, also der Abstand zwischen seiner Stirnfläche und der den Endabschnitt 94 begrenzenden Kolbenschulter etwas größer als die effektive axiale Abmessung des Innenraumes des becherförmigen Schlagstückes 36, also der Abstand zwischen der Stirnfläche 34 des Bodens 42 des Schlagstückes 36 von der freien Stirnfläche der Umfangswand 44.
- Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 überlappen sich somit der Hub des Kolbens 12 und die Führung für das Schlagstück 36. Da der Kolben 12 selbst sehr große axiale Abmessungen hat, ist es für die Praxis von geringerer Bedeutung, wenn der verminderten Durchmesser aufweisende Endabschnitt 94 nicht selbst in Gleitberührung mit der Zylinderlauffläche steht.
- Der Rammenzyklus läuft bei der Dieselramme nach Figur 4 gleich ab wie für das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 oben im einzelnen beschrieben. Auch beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 erfolgt die Übertragung der Schlagkräfte vom Kolben 12 auf das Schlagstück 36 unter geringem axialem Hebelarm, so daß auch hier die Kippmomente klein sind.
- Wie aus Figur 4 ersichtlich, zeichnet sich die dort gezeigte Ausführungsform einer Dieselramme durch besonders kompakten Aufbau auch in radialer Richtung aus. Man hat auch am unteren Rammenende keine über die Außenkontur des Zylinders 10 überstehenden bewegten Rammenteile.
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