NL1001122C2 - Inrichting voor het overbrengen van stootenergie van een slagmassa naar een te heien orgaan. - Google Patents

Description

Inrichting voor het overbrengen van stootenergie van een slagmassa naar een te heien orgaan.

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op de inrichting voor het overbrengen van stootenergie van een slagmassa naar een te heien orgaan, omvattende drie op een lijn geplaatste onderdelen waarvan het eerste onderdeel is ingericht om samen te werken met een slagmassa, en massief is, waarin het tweede onderdeel is ingericht om samen te wer-10 ken met een te heien orgaan, tegenover het eerste onderdeel is gelegen en werkt als ondersteuning, en waarbij het derde onderdeel een schok-absorberend onderdeel is dat is verbonden met de eerste en de tweede onderdelen.

Een dergelijke inrichting is bekend uit DE-A-3.006.23^. Vanwege 15 de veelvuldige toepassing van palen in de bouwindustrie is het noodzakelijk geworden om palen te beschermen tegen bezwijken of tegen plastische vervorming die optreedt wanneer de palen in de grond worden geheid met een slagmassa.

Tegenwoordig wordt het probleem van het beschermen van palen 20 tegen bezwijken opgelost door toepassing van schok-absorberende onderdelen die zijn geplaatst tussen de slagmassa en een uiteinde van de paal. In het algemeen zijn de schok- absorberende onderdelen vervaardigd van materialen die zachter zijn dan staal, zoals harde en duurzame houtsoorten, asbest, vilt, kunststof, en dergelijke. De schok-25 absorberende onderdelen hebben echter een korte levensduur en vallen snel uit. De uitval daarvan wordt versneld door oververhitting tijdens gebruik vanwege de geringe temperatuurgeleiding vein het materiaal waaruit de schok-absorberende onderdelen zijn gemaakt. Daarenboven vermindert oververhitting de elastische eigenschappen van het materi-30 aal en dit verhindert dat stabiele schok-absorberende eigenschappen worden verkregen en kan zelfs verbranding van het schok-absorberende onderdeel veroorzaken. De korte levensduur van het schok-absorberende onderdeel vermindert het totale rendement van de bewerkingen die worden toegepast bij het in de grond heien van palen.

35 Een poging om de levensduur van het schok-absorberende onderdeel te verbeteren, zoals beschreven in DE-A 3^006.23^. heeft een inrichting opgeleverd voor het overbrengen van stootenergie van een slagmassa naar een te heien orgaan. Deze bekende inrichting is ontworpen voor 1001122 2 toepassing in hamers voor het in de grond heien van palen. Zij omvat drie onderdelen. De inrichting is geheel vervaardigd van staal en is voorzien van een massief bovendeel, bekend als heikop, dat een bolvormig slagvlak heeft dat is gericht naar een slaghamermassa. De heikop 5 is integraal verbonden met een buisvormig deel waarvan de diameter toeneemt met de afstand tot de heikop. Het buisvormige deel gaat in het benedendeel over in een steunonderdeel dat gevormd wordt door een massieve ring tegenover de heikop en ontworpen om samen te werken met een te heien orgaan zoals een paal. Alle onderdelen van de inrichting 10 zijn op een lijn geplaatst. In deze inrichting is het schok-absorbe-rende onderdeel een buisvormig deel dat de heikop verbindt met de steunring, waarbij de schok-absorberende eigenschappen daarvan worden verkregen door elastische vervorming ten gevolge van de stootkracht. De benodigde mate van vervorming wordt verkregen door selectie van een 15 passende lengte van het buisvormige deel. Het buisvormige deel heeft een regelmatige dwarsdoorsnede langs de gehele lengte waarbij de afme ting van de dwarsdoorsnede is gekozen om de benodigde sterkte te leveren.

In de hiervoor genoemde inrichting heeft het schok-absorberende 20 onderdeel de vorm van een kegelvormig buisdeel, dat is gemaakt van staal, hetgeen de duurzaamheid van de totale inrichting aanzienlijk verbetert, waardoor de levensduur nagenoeg onbeperkt is.

Om echter de gewenste schok-absorberende eigenschappen te verkrijgen dient het buisvormige deel een grote lengte te hebben waardoor 25 de inrichting verscheidene malen langer is dan een overeenkomstige gelijksoortige inrichting die zachte schok-absorberende inzetstukken omvat. Dit veroorzaakt een aanzienlijke toename van de axiale afmeting van de inrichting voor overbrenging van stootenergie en daarom van de gehele hamer, hetgeen niet altijd acceptabel is. In de praktijk heeft 30 de inrichting met het hiervoor genoemde ontwerp alleen toepassing gevonden in hydraulische hamers van het MHU-type voor speciale doeleinden op zee, zoals vervaardigd door FERROSTAAL FG. (BRD) en die slechts zijn ontworpen om lange stalen buizen in de zeebodem te heien. In dit geval is een toename van de lengte van de hamer toegestaan 35 omdat kranen worden toegepast die zijn geplaatst op speciale schepen, waarvan de haak hefhoogte 70 meter of meer bedraagt. Verder kunnen stijvere inrichtingen, dat wil zeggen inrichtingen die een geringere mate van elastische vervorming tonen en daarom korter zijn, worden 1001122 3 gebruikt in hamers voor toepassing op zee, aangezien een lange paal op zich een goed schok-absorberend orgaan is vanwege de aanzienlijke elastische vervorming daarvan ten gevolge van een stoot. Echter, het schok-absorberend orgaan met de hierboven beschreven constructie heeft 5 geen toepassing gevonden in hamers om palen van gewapend beton te heien, welke een absolute (overgrote) meerderheid vormen in alle heimachines die wereldwijd worden ingezet. Dit is vanwege het feit dat een paal van gewapend beton als absoluut stijf kan worden opgevat en geen schokken absorbeert bij een stoot. Dien ten gevolge en mede ten 10 gevolge vein de geringere sterkte van een paal van gewapend beton in vergelijking met een stalen paal, dient een inrichting voor overbrenging van stootenergie naar een paal een aanzienlijk grotere mate van elastische vervorming te hebben dan een gelijksoortige inrichting die wordt toegepast in hamers voor toepassing op zee. Hierdoor is het 15 noodzakelijk de lengte van het buisvormige deel aanzienlijk te vergroten waardoor de lengte en het gewicht van de hamer toeneemt, die in het algemeen van een hei-inrichtingtype is, dat wil zeggen, dat deze is opgehangen aan een geleider van een hei-inrichting waarin de geleider als een geleidingsorgaan werkt. Daarom dient een geleider van een 20 hei-inrichting te zijn ingericht om een betonnen paal met daarop een hamer te bevatten. De lengte van een standaard geleider van hei-in-richtingen zoals die wereldwijd wordt gefabriceerd, levert niet voldoende ruimte voor een standaard paal met een hamer bij een aanzienlijke toename (tot 1,5 keer) van de hamerlengte, hetgeen de voornaam-25 ste reden vormt waarom de inrichting volgens het Duitse octrooi nummer 3.ΟΟ6.234 niet wordt toegepast in hamers van hei-inrichtingen.

Het is daarom een doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een inrichting voor het doorgeven van stootenergie van een slagmas-sa aan een te heien orgaan, waarin de axiale afmeting van de inrich-30 ting aanzienlijk is verminderd door het ontwerp van het schok-absorberend onderdeel, terwijl een grote lengte van het laatst genoemde onderdeel behouden blijft.

Het doel van de onderhavige uitvinding wordt bereikt door een inrichting voor overbrenging van stootenergie van een slagmassa naar 35 een te heien orgaan, waarbij het schok-absorberende onderdeel een opeenvolgend verbonden centrale staaf omvat en ten minste twee concentrisch geplaatste buisvormige organen, waarbij de centrale staaf verbonden is met het eerste onderdeel en het buitenste buisvormige orgaan 100 1 122 4 verbonden is met het tweede onderdeel.

Door een dergelijk ontwerp van de inrichting heeft deze een geringe axiale afmeting bij behoud van een grote elasticiteit vanwege de lange totale lengte van het schok-absorberende onderdeel. Dit maakt de 5 inrichting geschikt voor toepassing in de hamers van hei-inrichtingen voor heien van zowel stalen palen als palen van gewapend beton.

De onderhavige uitvinding kan worden toegepast op het gebied van de vervaardiging van paalfunderingen van bouwwerken, bruggen, havens, gas- en olieproduktieplatforms op zee, en dergelijke.

10 De onderhavige uitvinding kan met het meeste succes worden toege past in inrichtingen met stootwerking, in het bijzonder in hamers voor heien van allerlei soorten palen zoals palen van gewapend beton, stalen buisvormige palen en palen met andere profielen.

Het wordt aanbevolen dat de doorsnede oppervlakken van de centra-15 le staaf en ieder buisvormig orgaan nagenoeg gelijk worden gemaakt.

Dit kenmerk is nodig om een gelijke sterkte van de centrale staaf en de buisvormige organen te verzekeren, onder behoud van een voorbepaalde elasticiteit van de inrichting.

Iedere verbinding tussen het eerste onderdeel en de centrale 20 staaf, de centrale staaf en het binnenste buisvormige orgaan, tussen de buisvormige organen onderling en tussen het buitenste buisvormige orgaan en het tweede onderdeel, is bij voorkeur niet-losneembaar.

Dit kenmerk verzekert een maximale sterkte en duurzaamheid van de inrichting.

25 Iedere niet-losneembare verbinding wordt bij voorkeur gevormd door een las.

Dit kenmerk voldoet aan de eis van een stijve verbinding en de inrichting is op eenvoudige en goedkope wijze te vervaardigen.

Iedere niet-losneembare verbinding kan op alternatieve wijze 30 worden gevormd door een krimppassing.

Dit kan de voorkeur hebben boven verbindingen door middel van een las in het geval dat de inrichting een grote totale afmeting heeft.

Het wordt aangeraden dat het tweede onderdeel aan de kant die is toegekeerd naar het te heien orgaan, een bolvormig oppervlak heeft.

35 Een dergelijk ontwerp wordt bij voorkeur toegepast in hamers van hei-inrichtingen voor het heien van palen van gewapend beton aangezien het bolvormige oppervlak het niet op een lijn liggen van de kracht vector van een slagmassa en de hartlijn van een paal wezenlijk compen 1001122 5 seert, hetgeen bezwijken van het uiteinde van de laatstgenoemde voorkomt.

Anderzijds kan de centrale staaf van het schok-absorberende onderdeel zijn voorzien van een inwendige holte zoals een cilindrische 5 axiale boring.

Dit kan voordelig zijn vanuit het oogpunt van constructie-overwe-gingen, namelijk, om de keuze van de beste relatie van laterale afmetingen van afzonderlijke onderdelen te verzekeren, en vanuit het oogpunt van technische overwegingen om de produktiekosten te verminderen 10 of de sterkte van de inrichting te vergroten.

Andere doelen en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijker worden uit de navolgende beschrijving van specifieke uit-voeringsvoorbeelden van de uitvinding samen met de bijgevoegde tekeningen , waarin: 15 Fig. 1 een schematisch isometrisch longitudinaal doorsnedeaan- zicht van een inrichting is voor het overbrengen van stootenergie van een slagmassa naar een te heien orgaan, bijvoorbeeld een paal, volgens de onderhavige uitvinding,

Fig. 2 een aanzicht van een langsdoorsnede van een inrichting 20 volgens de onderhavige uitvinding is, waarin de niet-losneembare verbindingen van de onderdelen zijn gevormd door lassen,

Fig. 3 een aanzicht van een langsdoorsnede van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding waarin de niet-losneembare verbindingen van de onderdelen zijn gevormd door een krimpkoppeling, 25 Fig. k een schematisch aanzicht is van een langsdoorsnede van een hamer voor het heien van palen met een inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

Fig. 5 een schematisch aanzicht van een langsdoorsnede is zoals in figuur 4 maar met een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de 30 onderhavige uitvinding.

In figuur 1 is een inrichting 1 getoond voor het doorgeven van stootenergie van een slagmassa naar een te heien orgaan volgens de onderhavige uitvinding. De inrichting omvat drie op een lijn geplaatste onderdelen 2, 3 en 4. Het eerste onderdeel 2 is ingericht om samen 35 te werken met een slagmassa (niet getoond), is massief en wordt aangeduid met heikop. Deze heeft een vlak of convex stootoppervlak 2a. Het tweede steunonderdeel 3 is in ingericht om samen te werken met een te heien orgaan (niet getoond), ligt tegenover de heikop 2, en is gevormd 1001122 6 door bijvoorbeeld een massieve ring of een dichte plaat. Het derde, schok-absorberende onderdeel 4 is verbonden met de heikop en de massieve ring. Het onderdeel 4 omvat achtereenvolgens verbonden centrale staaf 5 en ten minste twee concentrisch geplaatste buisvormige organen 5 6, 7· De centrale staaf 5 is bijvoorbeeld dicht (uit een stuk), zoals getoond in figuur 1 of heeft een inwendige holte (figuren 4, 5)· Een uiteinde 5a van. voorgenoemde staaf is op stijve wijze (niet losneembaar) verbonden met de heikop 2, en het andere uiteinde 5b daarvan is verbonden met één uiteinde 6a van het binnenste buisvormige orgaan 6, 10 waarvan het andere uiteinde 6b op stijve wijze (niet-losneembaar) is verbonden met een uiteinde 7a van het buitenste buisvormige orgaan 7· Het andere Uiteinde 7b van het buitenste buisvormige orgaan 7 is op stijve wijze (niet-losneembaar) verbonden met het tweede steunonder-deel 3· De stijve (niet-losneembare) verbindingen van de bovengenoemde 15 organen 2, 5* 6, 7 en 3 zijn gevormd door lassen 8, zoals getoond in figuur 2 of door een krimppassing 9 zoals getoond in figuur 3· De centrale staaf 5. het binnenste buisvormige orgaan 6 en het buitenste buisvormige orgaan 7 hebben nagenoeg gelijke dwarsdoorsnede oppervlakken, die de onderdelen een gelijke sterkte geven onder behoud vein de 20 gewenste elasticiteit van het schok-absorberende onderdeel 4. Een achtereenvolgende verbinding van de centrale staaf 5. het binnenste buisvormige orgaan 6 en het buitenste orgaan 7 levert een schok-absor-berend onderdeel 4 op dat een grote totale lengte heeft hetgeen het schok-absorberend vermogen van de totale inrichting verbetert, bij een 25 geringe axiale afmeting daarvan. Indien nodig kan het schok-absorbe-rend vermogen van de inrichting 1 worden verbeterd binnen een breed bereik door de totale lengte van het elastische onderdeel 4 te vergroten door het aantal buisvormige organen te verhogen, bijvoorbeeld tot 4. In dit geval kan de lengte-afmeting van de inrichting 1 onveranderd 30 blijven.

Figuur 4 toont het gebruik van een inrichting 1 die is vervaardigd volgens de onderhavige uitvinding in een hamer voor het heien van stalen buisvormige palen. De hamer omvat een huis 10 dat een in de lengterichting beweegbaar slagorgaan 11 bevat dat via een staaf 12 is 35 verbonden met een hydraulische motor 13 die wordt aangedreven door een pomp (niet getoond). Een uiteinde 14 van het slagorgaan 11, dat is toegekeerd naar inrichting 1, is bolvormig, De inrichting 1 is ingericht om in de langsrichting te bewegen en is geplaatst in een lager 100 1 122 7 deel van het huis 10 en rust met een steunonderdeel 3 op een uiteinde van de stalen buisvormige paal 15- Een geleiding 16 die is verbonden met het huis 10 is voorzien om plaatsing van de hamer op de paal 15 te vergemakkelijken. Een demper 17 is voorzien om de duurzaamheid van het 5 huis 10 en de inrichting 1 te verhogen.

De hamer zoals hierboven is beschreven, functioneert als volgt. Wanneer de hamer op paal 15 wordt geplaatst, rust de inrichting 1 voor overbrenging van stootenergie dicht nabij het bovenuiteinde van de paal 15. het slagorgaan 11 rust op de inrichting 1 en de demper 17 is 10 samengedrukt door het gewicht van het huis 10. Wanneer de hydraulische motor 13 van de hamer wordt aangezet, wordt het slagorgaan opgetild door de staaf 12 tot een voorbepaalde hoogte die is benodigd om een voorbepaalde stootenergie te verkrijgen. Wanneer het slagorgaan 11 valt werkt het samen met het eindoppervlak 2a van de heikop van de 15 inrichting 1 via het bolvormige oppervlak l4. De inrichting 1 dempt de stoot door elastische vervorming van het onderdeel 4, hetgeen de duur van de stoot verlengt en daardoor de kracht van de stoot verzwakt. Een passende lengte van het schok-absorberend onderdeel 4 levert de benodigde elasticiteit en staat toe dat spanningen worden opgewekt in het 20 uiteinde van de paal die toegestane niveaus niet overschrijden. Ten gevolge van de overdracht van stootenergie van het slagorgaan 11 via de inrichting 1 naar de paal 15, zinkt de laatst genoemde in de grond zodat de demper 17 wordt ontlast. Op een geven moment na de stoot wordt het slagorgaan opgetild zodat de last van de inrichting wordt 25 verwijderd. De demper 17 beschermt inrichting 1 tegen uitval wanneer het huis 10 op de inrichting 1 valt na de stoot. De cyclus wordt verder herhaald.

Wanneer een hamer van een hei-inrichting wordt gebruikt om palen van gewapend beton te heien, wordt de constructie van de inrichting 30 voor overbrengen van stootenergie tot op zekere hoogte aangepast. De inrichting 1 (Fig. 5) is op gelijke wijze vervaardigd als de inrichting die hierboven is beschreven. Een onderscheid ligt in het tweede steunonderdeel 3 aan de zijde die is gericht naar de paal 18 van gewapend beton en die een bolvormig of anders gevormd convex oppervlak 19 35 heeft ter compensatie het niet op een lijn liggen van de krachtvector van het slagorgaan 11 en de hartlijn van de paal 8. Een plaat 20 met een geleider 21 is voorzien om de stootlast gelijkmatig over het uiteinde van de paal te verdelen.

1001122 8

De hamer werkt op een gelijke wijze als de hierboven beschreven hamer.

De onderhavige uitvinding maakt het mogelijk om een integrale stalen inrichting te vervaardigen met schok-absorberende eigenschappen 5 die de eigenschappen van breed toegepaste gelijksoortige inrichtingen met schok-absorbeerde inzetstukken overtreft. De axiale afmeting van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding is niet groter dan de axiale afmeting van de overeenkomstige gelijksoortige inrichtingen, en de duurzaamheid is nagenoeg onbeperkt. Dit vormt een aanzienlijke 10 verbetering in het rendement en een verlaging van de kosten voor het heien van palen door het wegnemen van tijdverlies en uitgave voor vervanging van vernietigbare zachte schok-absorberende inzetstukken. Duizenden hamers voor hei-inrichtingen die wereldwijd worden gebruikt, kunnen op efficiënte wijze worden voorzien van inrichtingen volgens de 15 onderhavige uitvinding.

De inrichting voor het overbrengen van stootenergie aan een stalen of gewapend betonnen paal heeft een axiale afmeting van ongeveer 500 mm met een maximale stootenergie van 100 kj en een lengte van het schok-absorberend onderdeel die gelijk is aan ongeveer 700 mm.

20 De inrichting volgens de uitvinding kan op voordelige wijze wor den toegepast in hamers voor toepassing op zee met een stootenergie van 400-1600 kJ.

Wanneer palen op kleine onderlinge afstanden worden geheid, is de diameter van het huis van de hamer beperkt. Dit kan met zich meebren-25 gen dat de centrale staaf van het schok-absorberend onderdeel massief wordt uitgevoerd, terwijl de dwarsdoorsnede oppervlakken van de massieve staaf en de buisvormige organen gelijk worden gehouden.

De centrale staaf kan tegelijk met de heikop worden gemaakt uit één voorvorm.

30 De voorgestelde inrichting voor het overbrengen van stootenergie is technisch op goedkope wijze te vervaardigen.

1001122

Claims (7)

1. Inrichting voor het overbrengen van stootenergie van een slag-massa naar een te heien orgaan, omvattende drie op een lijn geplaatste onderdelen waarvan het eerste onderdeel is ingericht om samen te wer-5 ken met een slagmassa, en massief is, waarin het tweede onderdeel is ingericht om samen te werken met een te heien orgaan, tegenover het eerste onderdeel is gelegen en werkt als ondersteuning, en waarbij het derde onderdeel een schok-absorberend onderdeel is dat is verbonden met de eerste en de tweede onderdelen, met het kenmerk, dat het schok-10 absorberende onderdeel (4) een opeenvolgend verbonden centrale staaf (5) omvat en ten minste twee concentrisch geplaatste buisvormige organen (6 en 7), waarbij de centrale staaf (5) verbonden is met het eerste onderdeel (2) en het buitenste buisvormige orgaan (7) verbonden is met het tweede onderdeel (3)·

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het dwarsdoorsnede oppervlak van de centrale staaf (5) nagenoeg gelijk is aan het dwarsdoorsnede oppervlak van ieder buisvormig orgaan (6, 7)·

3· Inrichting volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat iedere verbinding tussen de centrale staaf (5) en het eerste onderdeel (2) en 20 het binnenste buisvormige orgaan (6), tussen de buisvormige organen (6, 7) en tussen het buitenste buisvormige orgaan (7) en het tweede onderdeel (3) op niet-losneembare wijze is uitgevoerd.

4. Inrichting volgens conclusie 3. met het kenmerk. dat iedere niet-losneembare verbinding is gevormd door een las {4). 25

5· Inrichting volgens conclusie 3. met het kenmerk, dat iedere niet-losneembare verbinding is gevormd door een krimppassing (9)·

6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede onderdeel (3), aan de zijde die is toegekeerd naar het te heien orgaan (18), een bolvormige oppervlakte heeft. 30

7· Inrichting volgens één der conclusies 1-6, met het kenmerk. dat de centrale staaf (5) hol is. ******** 1001122