WO2000012825A1 - Diesel rammer - Google Patents

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WO2000012825A1
WO2000012825A1 PCT/EP1999/005366 EP9905366W WO0012825A1 WO 2000012825 A1 WO2000012825 A1 WO 2000012825A1 EP 9905366 W EP9905366 W EP 9905366W WO 0012825 A1 WO0012825 A1 WO 0012825A1
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WO
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ram according
diesel ram
diesel
fuel
sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/005366
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German (de)
French (fr)
Inventor
Nikodemus Heinz
Stefan Mewes
Winfried Scheid
Original Assignee
Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld Gmbh & Co. I.K.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld Gmbh & Co. I.K. filed Critical Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld Gmbh & Co. I.K.
Priority to EP99944297A priority Critical patent/EP1108094A1/en
Priority to JP2000567796A priority patent/JP2002523657A/en
Priority to CA002341680A priority patent/CA2341680A1/en
Publication of WO2000012825A1 publication Critical patent/WO2000012825A1/en

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D13/00Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers
    • E02D13/06Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers for observation while placing
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/02Placing by driving
    • E02D7/06Power-driven drivers
    • E02D7/12Drivers with explosion chambers
    • E02D7/125Diesel drivers

Definitions

  • the invention relates to a diesel ram according to the preamble of claim 1.
  • Such diesel rams have been in use on construction sites for many years to drive piles or other ramming material such as sheet piling and the like into the ground.
  • the percussion pistons typically have a weight between 1 t and 5 t, rammed material can be rammed into the ground quickly and relatively inexpensively.
  • the rams operate under manual control of the fuel supply.
  • a ram driver determines the amount of fuel required by visually checking the progress of driving in and the jump height of the percussion piston.
  • the general rule here is that if the floor is too soft, some of the impact energy must be absorbed by the cylinder itself, since the hammer has only a limited stroke and strikes the end wall of the cylinder if the floor is too soft. Conversely, it can happen with very hard ground that the percussion piston jumps very high, so that there is also a risk of damage to the diesel ram or it can even be expected that the percussion piston will shoot out of the upper end of the cylinder in an uncontrolled manner, which leads to serious accidents .
  • the present invention is therefore a diesel ram according to the preamble of claim 1 are formed so that the amount of fuel supplied per stroke is automatically dosed in accordance with the respective operating requirements.
  • the amount of fuel required for the next field is derived from the momentary dynamics of the field just processed.
  • the jump height of the percussion piston can be used to estimate the hardness of the subsurface and thus the further advance of the material to be expected when the percussion piston hits the impact piece. Comparable information is provided by the movement of the hammer on the last stroke.
  • the speed at which the percussion piston moves past a predetermined measuring point after the mixture has been ignited is also a measure of the impact force obtained in each case. Further parameters that can be taken into account when metering the fuel are the temperature in the combustion chamber or the temperature reached in the outlet and / or the pressure prevailing in the combustion chamber.
  • a measure of the completeness of the combustion of the fuel is the soot content in the exhaust gas.
  • the composition of the fuel / air mixture ignited in the combustion chamber is controlled as required.
  • a single detector can be used simultaneously for position measurement and for speed measurement.
  • the position detectors can also be arranged according to claim 8, which is mechanically and also simpler in terms of the wiring.
  • the detector support bar is stable over long times and does not affect the movement of the percussion piston.
  • the development of the invention according to claim 12 makes it possible to provide information about the expected jump height of the percussion piston at an early stage. The earlier the expected jump height of the percussion piston is known, the more time is available for dosing the amount of fuel.
  • this automatic detection of a situation which is questionable for safety reasons can be used to immediately stop driving forces acting on the percussion piston and to prevent a subsequent impact cycle, even if a quantity of fuel has already been introduced into the combustion chamber for the next cycle.
  • the output signal of the force sensor can be corrected in such a way that an overall linear signal which varies with the position of the percussion piston is obtained.
  • the advantage is obtained that the density of soot particles obtained during combustion is measured undiluted.
  • the density of the soot particles is measured at a point at which there is a high flow rate both when the combustion gases are expelled and when fresh combustion air is drawn in, so that the light barrier is cleaned well.
  • the weighted composition of the various error signals can be carried out in a simple manner.
  • Irregularities in the operation of diesel rams can also result from irregularities in the distribution of a constant amount of fuel in the combustion chamber.
  • the fuel is supplied to the fuel trough formed in the upper side of the impact piece through lines, not as a free jet. The fuel is then distributed largely independently of the possibly unstable flow conditions in the combustion chamber.
  • the lubricants that are used in diesel rams are at least partially burned during a combustion process.
  • the development of the invention according to claim 27 makes it possible to take into account the contribution to driving the piston obtained by the combustion of the lubricants.
  • Feed of the pile can be concluded from the hardness of the areas of the soil that have just been pierced.
  • the development of the invention according to claim 30 is advantageous in terms of keeping jerky movements and vibrations away from the actual transducer.
  • the flexible measuring means is relieved and gently adjusts itself to the new position of the pile under later bias.
  • a more precise measurement of the local hardness of the soil and a continuous dynamic determination of the current load-bearing capacity of the pile are obtained. If desired, the ramming can be terminated after a specified load-bearing capacity has been saved, thus saving overall ramming time.
  • the development of the invention according to claim 34 allows documentation of the development of the load-bearing capacity of the ramming material over the entire ramming time. This also provides a clear overview of the hardness and resilience of the penetrated layers of earth and, for example, allows ramming to be stopped in a hard layer of earth below which a softer layer lies again when a further pile to be rammed in the neighborhood.
  • Figure 1 an axial section through a diesel ram and a schematic diagram of a device for automatic dosing of the pro
  • Figure 2 a development of the inner surface of the cylinder of the diesel ram shown in Figure 1;
  • FIG. 3 shows a block diagram of a position and speed detector working together with the percussion piston of the diesel hammer
  • FIG. 4 shows a block diagram of a circuit which provides an output signal corresponding to the expected jump height of the percussion piston
  • FIG. 5 is a block diagram of an error signal unit used in the automatic fuel metering device
  • FIG. 6 shows a block diagram of a circuit for forming an overall error signal from a large number of individual error signals assigned to different operating parameters
  • FIG. 7 a block diagram of a control stage of the automatic fuel metering device of the diesel ram
  • Figure 8 a similar representation as Figure 2, but in which a modified diesel ram is shown.
  • FIG. 8 a representation similar to FIG. 1, but in which a variant of the metering of the fuel and the supply of the fuel to the combustion chamber is shown;
  • FIG. 9 a representation similar to FIG. 2, but in which a modified diesel ram is shown.
  • Figure 10 a similar representation as Figure 1, but in which a modified diesel ram is shown.
  • 10 schematically denotes a diesel ram. It has a cylinder 12 which is open at the top and closed at the bottom by an end wall 14.
  • the end wall 14 has a central opening 16, in which a shaft section 18 of an impact piece, indicated overall by 20, is guided.
  • the striking piece 20 has a piston section 22 which carries sealing rings 24 and runs in the lower section of the cylinder 12.
  • a striking section 26 is provided, the lower end face 28 of which is spherically curved.
  • the striking piece 20 works together with the top of a striking hood 30, which is shown in dashed lines in FIG. 1 as well as a pile 32 carrying it, which is to be rammed into the ground.
  • a percussion piston In the interior of the cylinder 12, a percussion piston, designated 34 overall, is guided. This has a piston section 36 with sealing rings 40. A weight section 44 having large axial dimensions lies above the piston section 36. The weight of the percussion piston 34 is typically in the range between 1 t and 5 t.
  • the percussion piston 34 together with the percussion piece 20 and the cylinder 12, delimits a combustion chamber 46.
  • the combustion chamber 46 is connected to the ambient atmosphere via a working nozzle 48.
  • the working nozzle 48 has an axis that rises obliquely upwards and serves to supply fresh combustion air to the combustion chamber and to remove combustion gases from the combustion chamber, as is customary in two-stroke diesel engines.
  • An injection nozzle 50 is inserted into the lower portion of the peripheral wall of the cylinder 12. This is connected via a 2/2 solenoid valve 52 to the outlet of a fuel feed pump 54, which draws in from a fuel reservoir 56.
  • the fuel delivery pump 54 is preferably one by a hydraulic motor
  • the hydraulic motor 58 is fed from the hydraulic network of a vehicle (not shown) carrying the diesel ram 10.
  • a pressure relief valve 60 is provided, which leads back from the delivery side of the delivery pump 54 to the reservoir 56.
  • the solenoid valve 52 is controlled by a control unit 62, which operates as a function of a plurality of sensors.
  • the control unit 62 works primarily as a function of the instantaneous position of the percussion piston 34. In order to be able to determine this, position detectors 64-1, 64-, which follow one another axially and in the circumferential direction, are at regular intervals along the helical line in the wall. 2, ... 64-i inserted flush
  • the position detectors 64 can, for example, work according to the eddy current principle, as shown in FIG.
  • a sensor coil 66 is connected to an operating circuit 68, through which a sensor coil 66
  • the sensor coil 66 is damped differently. This can be determined by the operating circuit 68, and this is constructed overall so that it provides an output signal corresponding to the damping of the sensor coil 66 at its output. This output signal shows the juxtaposition of the percussion piston 34 with a large value and a non-juxtaposition of the percussion piston with a low value. piston 34.
  • the speed at which the percussion piston 34 passes the sensor coil 66 can be derived from the steepness of the signal edges lying between the two output voltage values.
  • the output signal of the operating circuit 68 is provided on the one hand on an output line 70 and on the other hand is given to a differentiating circuit 72. This thus represents a signal on a further output line 74, which corresponds to the piston speed.
  • the various position detectors 64 -i are connected to inputs of the control unit 62, as indicated for some of the position detectors. By evaluating the output signals of the position detectors 64 -i, the control unit 62 can thus determine where the lower edge of the percussion piston 34 is located and at what speed it is moving up or down. The position detectors 64 thus together form a combined position and speed sensor 76 which cooperates with the percussion piston 34.
  • the position detectors 64-i do not only cooperate with the lowermost edge of the piston section 36, as initially assumed above for the sake of simplicity in the description of the operation of the position detectors 64 -i.
  • the upper edge of the piston section 36 and the lower edge of the piston section 38 also cooperate with the position detectors in an analogous manner. In order to improve the resolution of the displacement measurement, these edges are offset against the lower edge of the piston section 36 in such a way that these further control edges of the percussion piston 34 cooperate with the position detectors 64 -i each time the percussion piston 34 rotates by one third or two thirds of the Distance between two neighboring position detectors 64 -i moved on.
  • the control unit 62 can recognize which of the control edges has just actuated a position detector, taking into account the last received output signals.
  • a light barrier unit is also attached to the working nozzle 48 of the cylinder 12. This comprises a transmitting part 80, which emits an IR laser beam clocked at a predetermined frequency, and a correspondingly clocked receiving part 82, which receives the laser beams.
  • the transmitting part 80 has an optical output part 84, e.g. a quartz part which has a dome-shaped polished end surface projecting into the working socket 48.
  • the receiving part 82 has an optical input part 86, which can also be made of quartz and which has a spherical end surface projecting into the working connection 48.
  • Output part 84 and input part 86 are positioned so that their two
  • End faces 86, 90 lie with their base line on the inner surface of the work nozzle 48. In this way, the end faces 86, 90 are exposed to the currents in the working nozzle 48 and are constantly flushed out.
  • the density of the soot particles in the combustion gases can be measured from the weakening of the laser beam running from the transmitting part 80 to the receiving part 82.
  • the axis of the laser beam can also be aligned more parallel to the axis of the work nozzle 48, for which purpose, for example, the receiving part 82 can be moved to the position indicated by the dashed line in FIG. 1 and the axes of the transmitting part 80 and the receiving part 82 can be tilted accordingly.
  • the free end of the working nozzle 48 also carries a CO sensor 88, a CH sensor 90 and a temperature sensor 92. These are arranged in the flow path of the gases flowing through the working nozzle 48 and measure the content of the combustion gases in carbon monoxide or unburned hydrocarbons and Temperature of the fresh combustion air sucked into the combustion chamber 46 and of the combustion gases emerging from the combustion chamber 46.
  • the outputs of the sensors 88, 90 and 92 are connected to further inputs of the control unit 62.
  • Another temperature sensor 94 is arranged in the lower section of the combustion chamber 46. This can be a pressure test inserted into the peripheral wall of the cylinder 12. For some applications it is also sufficient to couple a temperature sensor to the outside of the peripheral wall of the cylinder 12 in the area of the combustion chamber.
  • a pressure sensor 96 is also provided, which is embedded pressure-tight in the outer wall of the cylinder 12 and which measures the pressure curve when the combustion air is compressed, when the fuel / air mixture burns off and when the combustion gases expand.
  • the temperature sensor 94 and the pressure sensor 96 are connected to further inputs of the control unit 62.
  • a relief opening 98 is provided in the lower region of the combustion chamber 46. This is connected to a buffer tank 102 via a throttle 100 and a 2/2 solenoid valve 101. The normally closed solenoid valve is controlled by the control unit 62.
  • a position sensor, generally designated 104, is provided for the striker 20. This includes a force sensor 106, which is embedded in a deeper, axially parallel blind bore 108 of the end wall 14.
  • a sensor spring 110 engages on the force sensor 106 and rests with its upper end on the underside of the piston section 22.
  • the output signal of the position sensor 104 is also passed on to the control unit 62, which outputs this output signal according to a predetermined characteristic, for example by means of the digitized one
  • Output signal addressable correction memory can be formed, linearized.
  • FIG. 2 illustrates the position of the various position detectors 64-i, the CO sensor 88, the CH sensor 90, the temperature sensor 94 and the pressure sensor 96 as well as the working nozzle 48 and the relief opening 98 in development of the inner surface of the cylinder 12.
  • FIG. 4 shows how the output signals of the various parameters
  • Position detectors 64 can be used to predict the jump height of the percussion piston 34 starting shortly after the fuel / air mixture is ignited.
  • the various position detectors 64-1, 64-2, etc. which in addition to the position signal also provide a speed signal, as described above with reference to FIG. 3, are connected to different inputs of an extrapolator 112.
  • the extrapolator 112 After the mixture has been ignited, the extrapolator 112 first receives a signal from the lowest position detector 64-1, which indicates that the lower edge of the percussion piston is just passing this position detector. Further The extrapolator 112 receives information from the position detector 64-1 about the speed at which the percussion piston 34 passes the detector. From these two values, the extrapolator 112 can determine how high the percussion piston 34 is likely to rise according to a predetermined algorithm (free fall) or from stored values determined by experiment. A short time later, the extrapolator 112 receives a similar pair of signals from the position detector 64-2.
  • the extrapolator can determine a new probable jump height of the percussion piston 34, it being able to derive information about the frictional forces acting on the percussion piston 34 from the deviation between the first pre-calculation and the second pre-calculation. The extrapolator can then provide this information to another
  • an output signal is obtained at an output H of the extrapolator 112, which initially very quickly but still has a certain error, but then increasingly reproduces the expected jump height of the percussion piston 34. It goes without saying that the output signal of the extrapolator 112 can then also be used to recognize when the percussion piston 34 has reached its full respective jump height.
  • the extrapolator 112 outputs an output signal corresponding to the instantaneous speed of the percussion piston 34 at a further output V.
  • the position detectors 64 -i and the extrapolator 112 permit the expected impact time in an analogous manner starting from the top dead center of the percussion piston 34 of the percussion piston 34 on the striking piece 20. A corresponding signal is provided at an output Z.
  • the extrapolator 112 works with one
  • Compression value memory 114 together, in which (in the case of new diesel rams determined by tests, later derived by self-learning from the output signals of the pressure sensor 96) those compression values are stored which are usually (averaging over a predetermined number of previous impact cycles, for example 50 cycles) is obtained when the percussion piston 34 passes a certain position detector 64 -i at a certain speed when climbing or falling.
  • the amount of combustion air available for later ignition in the combustion chamber 46 can also be calculated directly from these compression values.
  • a corresponding output signal is output at an output P of the extrapolator 112.
  • the movement of the percussion piston 34 and the amount and the pressure of the combustion air in the combustion chamber 46 can thus be determined well before the next mixture is ignited. So you have time to dose the amount of fuel in a way that is desired with regard to the desired driving performance, the desired mixing ratio and with regard to environmental considerations.
  • the addition of fuel can be extended over a longer period of time, which favors a reproducible supply of the fuel.
  • a predetermined fuel volume is always delivered into the combustion chamber 46 within a short period of time shortly before the bottom dead center of the percussion piston 34 is reached. since its lower edge mechanically operates an operating lever of a fuel injection pump directly.
  • the output signals from sensors 78 and 88 to 96 and the output signal of extrapolator 112 can be taken into account when metering fuel:
  • An analog / digital converter 118-i is provided for each of these sensors, which are denoted neutral in FIG. 5 by 116 -i.
  • the output signal of the A / D converter 118-i is connected to the one input of a digital subtraction circuit 120-i.
  • the latter receives its second input signal from a memory cell 122-i of a computer 124 belonging to the control unit 62.
  • This memory cell contains the setpoint for the measured variable under consideration.
  • An error signal E-i associated with the measured value under consideration is obtained at the output of the subtracting circuit 120-i.
  • the unit formed by components 116-122 is referred to below as an error signal generator and bears the reference symbol 126-i.
  • the extrapolator 112 and the position detectors 64-i connected to it likewise form a sensor digitization unit, corresponding to the connection in series of a sensor 116-i and an A / D converter 118-i in the sense of FIG. 5.
  • FIG. 6 shows how the output signals of the various error signal generators 126-i can be weighted to form an overall error signal, the weighting, which can be changed over time, being used to specify which of the measured variables in the control the Geraisch composition more, which should contribute less.
  • a total of 128 error signal combination circuit designated 128 contains multipliers 130-i, one of whose inputs are connected to the outputs of the various error signal generators 126-i.
  • the other inputs of the digital multipliers 130-i are connected to memory cells 132 -i of the computer of the control unit 162 already mentioned above in connection with the memory cells 124 -i.
  • Memory cells 132-i contain changeable multiplication factors.
  • Output signals of the multipliers 130-i are combined by a digital adding circuit 134 to form an overall error signal E.
  • a weight control circuit 136 which may be formed by a programmable microprocessor, also receives the output signals of the error signal generators 126-i.
  • the weighting control circuit 136 currently determines, with consideration of the error signals E-i, according to predetermined criteria, with what weight the individual
  • Error signal generators 126-i should contribute to fuel quantity control.
  • the weighting control circuit 136 can stipulate that if a constant jump height of the striking piston 34 has been determined over a plurality of cycles, further working cycles of the diesel rammers 12 are operated with predominant consideration of environmental parameters, that is to say with a view to minimizing the soot particle release. Conversely, if the weighting control circuit 136 detects dangerous operating conditions, it is preferable to use the corresponding measured value size for metering the fuel quantity, in which case the other measured values are put aside.
  • the weighting control circuit 136 can, for example, if it detects that the impact piece 20 has been moved so far in a stroke that the underside of its piston Cut 22 comes dangerously close to the top of the end wall 14, make the amount of fuel for the next stroke cycle exclusively or predominantly as a function of the output signal of the position sensor 104 by setting the multiplier memory cell 132 -i associated with this measured value accordingly high.
  • a flap 138 is provided in the lower region of the circumferential wall of the cylinder 12 for extreme hazards. This can be pivoted about schematically indicated hinges 140 and is normally held in a position via locking parts 142 in which it sits tightly in the peripheral wall of the cylinder 12.
  • the closing parts 142 have predetermined breaking points 144 which can be opened by electrically controllable detonators 146. These are operated by the control unit 62.
  • the exit of the step height extrapolator is used to determine the imminence of an extreme hazard
  • a digital comparator 148 (see FIG. 4). Its second input is connected to a memory cell 150 of the computer 124 contained in the control unit 62, in which there is a maximum jump height at which damage to the diesel ram or the impact piston 34 being thrown out of the cylinder 12 must be expected.
  • the comparator 148 then generates an output signal if the jump height predicted by the extrapolator 112 is greater than the maximum tolerable jump height stored in the memory cell 150.
  • a four-digit counter 152 is incremented by the output signal of the comparator 148. If the impact piston 34 is thus ascertained four times that the maximum permissible jump height is likely to be exceeded, a signal is generated at the output of counter 152, by means of which an amplifier 154 detonates the detonators 146. As a result, the interior of the cylinder 112 is immediately relieved of pressure.
  • the step height output signal H of the extrapolator 112 is also fed to the control terminal of a monostable multivibrator 156 which is controllable in its pulse length.
  • the output signal is used via an AND gate 158 and a power amplifier 160 to control the electromagnet of the solenoid valve 52. A quantity of fuel is thus fed into the combustion chamber 46, as is necessary so that the percussion piston receives the same desired height in the next stroke cycle.
  • the second input of the AND gate 158 has the output signal of the comparator 148 inverted by an inverter 162.
  • the fuel supply to the combustion chamber 46 is thus interrupted as long as an impermissibly high jump height is predicted in the current working cycle.
  • the output signal of the comparator 148 also serves to trigger a monostable multivibrator 164, the output signal of which actuates an alarm device 168 shown as a loudspeaker via an amplifier 166.
  • a relief control circuit 174 is acted upon by the error signal generator 118 -P assigned to the pressure in the combustion chamber. This is only activated by the computer of the control unit 62 if more fuel has already been dispensed into the combustion chamber 46 than according to The latest information about the operating conditions of the diesel ram is necessary for the next impact cycle, for which the output signal of the monostable multivibrator 156, which is inverted by a further inverter 175, is characteristic.
  • the relief control circuit 174 controls the magnet of the solenoid valve 101 via an AND gate 176, the second input of which is connected to the output of the inverter 175, and via an amplifier 176. A portion of the compressed air in the combustion chamber 46 is then released into the buffer container 102, where it is no longer available for combustion purposes. The fuel already supplied to the combustion chamber 46 is thus burned under poorer combustion conditions, which results in a reduction in output for the current impact cycle.
  • the fuel is supplied directly to a fuel trough 178 formed in the striking piece 22 via a radial fuel channel 180 formed in the striking piece, which is in the vicinity of the fuel trough
  • 178 contains a check valve 182, which opens in the direction of the fuel well 178, blocks in the opposite direction.
  • the fuel channel is like out of the
  • the exemplary embodiments described above have in common that the metering of the amount of fuel supplied to the combustion chamber 46 takes place automatically and without human intervention in accordance with different criteria. You get a more effective and gentle ramming of the pile.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 9 differs from that according to FIGS. 1 and 2 in that those of the position detectors 64 -i, which are located in the colder region of the cylinder 12, in which no high pressures occur, are arranged on a carrier strip 188.
  • the position detectors, which are arranged on the carrier strip 188, have the same axial distance as the position detectors arranged on a helical line in the lower region of the cylinder 12.
  • the carrier strip 188 is made of a heat-resistant plastic material which has little friction with metal.
  • the entire support bar is in one
  • Recessed groove 190 which is machined into the inner surface of the cylinder. This facilitates the mounting and wiring of the position detectors 64 -i.
  • the further modified exemplary embodiment according to FIG. 10 initially differs from that according to FIG. 1 in that instead of a plurality of position detectors 64-i distributed in the axial direction, a single position sensor 198 is provided, which is mounted on a rod 200 attached to the upper end of the cylinder 12 the Axis of the cylinder 12 is arranged lying above the upper end of the cylinder so that it is not reached by the percussion piston 34 under all normal operating conditions.
  • the position sensor 198 works according to the radar principle, the waves being either light, in particular infrared radiation, electromagnetic waves in the MHz and GHz range or ultrasonic waves. Such position sensors are known per se to the person skilled in the art.
  • the control unit 62 continuously evaluates the output signal of the position sensor 198 and can in turn derive a speed signal by differentiation.
  • the evaluation of the position signal and the speed signal, as emitted by the position sensor 198, is again carried out analogously to that described above with reference to FIGS. 1 to 7.
  • Another difference of the diesel ram 10 according to FIG. 10 to that according to FIG. 1 is that the solenoid valve 52 is brought into the open position by the control unit 62 for a constant period of time.
  • the controllable clock generator 156 is simply connected to a constant signal source which specifies the width of the pulse generated.
  • the control of the fuel quantity takes place in the diesel ram according to FIG. 10 in that a variable throttle 202 is inserted into the connecting line between the solenoid valve 52 and the injection nozzle 50 and is adjusted by a servomotor 204. The latter is controlled again by the control unit 62.
  • the cylinder 12 carries a plurality of lubricant nozzles 206 distributed at a higher point in the circumferential direction, which are connected to the outlet of a 2/2 solenoid valve 208. This is also done by the control unit 62 actuates and connects the lubricant nozzles 206 to the outlet of a lubricant pump 210, which draws in from a lubricant reservoir 212, for a predetermined period of time selected with regard to a required amount of lubricant. To limit the lubricant pressure, a pressure relief valve 214 is provided which leads back from the outlet of the lubricant pump 210 to the reservoir 212.
  • the control unit 62 From the opening time for the solenoid valve 208, which he himself specifies, the control unit 62 knows which amount of lubricant has been delivered into the interior of the cylinder 12 by the lubricant nozzles 206 at the given delivery pressure of the lubricant pump 210. Experience has shown that part of this amount of lubricant burns during the next combustion cycle. Knowing the amount of lubricant, the control unit 62 can then subtract the energy contribution made during the later combustion from the burning portion of the amount of lubricant from the amount of fuel required to achieve the desired jump height of the percussion piston 34.
  • the opening time of the lubricant nozzles 206 can be set in phases so that these lubricants are applied to the outer surface of the percussion piston
  • Spray 34 (either during the upward stroke and / or the downward stroke), and / or can also be placed so that the lubricant nozzles 206 spray lubricant directly onto the cylinder wall when the percussion piston 34 is located above the lubricant nozzles 206.
  • a feed encoder generally designated 216, works together with the striking hood 30. This comprises a flexible measuring part 218, the upper end of which is fastened to an arm 220 carried by the striking hood 30.
  • the measuring cable 218 is wound on a drum 224 in its lower section. Their angular position is measured by a resolver 226, which is connected to an input of the control unit 62.
  • the drum 224 is kept constant via a magnetic slip clutch 228
  • Torque load maintained which is driven by a hydraulic or electric motor 230.
  • the measuring cable 218 is normally kept under constant tension. If the impact hood 30 is struck, a sag initially forms in the measuring cable 218, so that the rest of the feed encoder 216 is not subjected to an abrupt load. During that time, which then passes until the next blow (spinning upwards and falling down again of the impact piston 34), the motor 230 has sufficient over the slip clutch 228
  • the now changed output signal of the resolver 226 shows exactly how much the case 32 was rammed into the earth during the impact considered.
  • the control unit 62 takes over the output signal of the resolver 226 as a reference value at the first impact and then knows after each further impact how far the tip of the pile 32 lies below the surface of the earth.
  • a memory 232 is assigned to the control unit 62.
  • the control unit 62 stores the injected fuel quantity and the output signal of the resolver 226 as a function of the number of the stroke that has just been carried out.
  • the load capacity of the pile can be calculated later (or the control unit 162 in real time) from these values, since the quotient of the amount of fuel injected and the further advance of the pile obtained with this amount of fuel is a measure.
  • a diesel pile driver according to the invention thus enables driven material to be driven into the ground with low energy consumption, low environmental pollution (soot, exhaust gases) and documented quality.

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Abstract

According to the invention, the composition of the air-fuel mixture in a diesel rammer is controlled depending on the momentary working conditions of said diesel rammer. For this purpose, different sensors, especially a fall height sensor, are provided, said fall height sensor consisting of individual position detectors (64-i) which are mounted spaced from the cylinder (12) in axial direction.

Description

Dieselramme Diesel ram
Die Erfindung betrifft eine Dieselramme gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a diesel ram according to the preamble of claim 1.
Derartige Dieselrammen sind seit vielen Jahren auf Baustellen im Einsatz, um Pfähle oder anderes Rammgut wie Spundwände und dergleichen ins Erdreich zu treiben. Die mit derartigen Dieselrammen, deren Schlagkolben typischerweise ein Gewicht zwischen 1 t und 5 t haben, läßt sich Rammgut rasch und verhältnismäßig kostengünstig in das Erdreich rammen.Such diesel rams have been in use on construction sites for many years to drive piles or other ramming material such as sheet piling and the like into the ground. With such diesel rams, the percussion pistons typically have a weight between 1 t and 5 t, rammed material can be rammed into the ground quickly and relatively inexpensively.
Die Rammen arbeiten unter manueller Steuerung der Kraftstoffzufuhr. Ein Rammenführer bestimmt jeweils die benö- tigte Kraftstoffmenge, indem er visuell das Fortschreiten des Einrammens und die Sprunghöhe des Schlagkolbens kontrolliert. Dabei gilt generell, daß es bei zu weichen Böden dazu kommen kann, daß ein Teil der Schlagenergie vom Zylinder selbst aufgenommen werden muß, da das Schlag- stück nur einen begrenzten Hub hat und bei zu weichem Boden an die Zylinderstirnwand anschlägt. Umgekehrt kann es bei sehr hartem Untergrund vorkommen, daß der Schlagkolben sehr hoch springt, so daß ebenfalls die Gefahr einer Beschädigung der Dieselramme besteht oder sogar damit gerechnet werden muß, daß der Schlagkolben unkontrolliert aus dem oberen Ende des Zylinders herausschießt, was zu schlimmen Unfällen führt.The rams operate under manual control of the fuel supply. A ram driver determines the amount of fuel required by visually checking the progress of driving in and the jump height of the percussion piston. The general rule here is that if the floor is too soft, some of the impact energy must be absorbed by the cylinder itself, since the hammer has only a limited stroke and strikes the end wall of the cylinder if the floor is too soft. Conversely, it can happen with very hard ground that the percussion piston jumps very high, so that there is also a risk of damage to the diesel ram or it can even be expected that the percussion piston will shoot out of the upper end of the cylinder in an uncontrolled manner, which leads to serious accidents .
Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Diesel - ramme gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weiter- gebildet werden, daß automatisch eine Dosierung der pro Schlag zugeführten Kraftstoffmenge gemäß den jeweiligen Betriebsbedürfnissen erfolgt.The present invention is therefore a diesel ram according to the preamble of claim 1 are formed so that the amount of fuel supplied per stroke is automatically dosed in accordance with the respective operating requirements.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einenThis object is achieved by a
Dieselramme mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.Diesel ram with the features specified in claim 1.
Bei der erfindungsgemäßen Dieselramme wird die jeweils für den nächsten Schlag benötigte Kraftstoffmenge aus der momentanen Dynamik des gerade abgewickelten Schlages abgeleitet. Aus der Sprunghöhe des Schlagkolbens kann man, wie schon oben angedeutet, die Härte des Untergrundes und damit die beim Auftreffen des Schlagkolbens auf das Schlagstück zu erwartenden weiteren Vorschub des Rammgutes abschätzen. Vergleichbare Information liefert die Bewegung des Schlagstückes beim letzten Schlag. Ein Maß für die jeweils erhaltene Schlagkraft ist auch die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Schlagkolben nach dem Zünden des Gemisches an einer vorgege- benen Meßstelle vorbeibewegt. Weitere Parameter, die bei der Kraftstoffdosierung berücksichtigt werden können, sind die im Brennraum oder die im Auslaß erreichte Temperatur und/oder der im Brennraum herrschende Druck. Ein Maß für die Vollständigkeit der Verbrennung des Kraft- Stoffes ist der Rußgehalt im Abgas.In the diesel ram according to the invention, the amount of fuel required for the next field is derived from the momentary dynamics of the field just processed. As already indicated above, the jump height of the percussion piston can be used to estimate the hardness of the subsurface and thus the further advance of the material to be expected when the percussion piston hits the impact piece. Comparable information is provided by the movement of the hammer on the last stroke. The speed at which the percussion piston moves past a predetermined measuring point after the mixture has been ignited is also a measure of the impact force obtained in each case. Further parameters that can be taken into account when metering the fuel are the temperature in the combustion chamber or the temperature reached in the outlet and / or the pressure prevailing in the combustion chamber. A measure of the completeness of the combustion of the fuel is the soot content in the exhaust gas.
Bei einfachen Anforderungen an die Güte der automatischen Kraftstoffdosierung kann man nur einen einzigen der vorgenannten Fühler verwenden. Bei aufwendigeren Dosierungen kann man auch mehrere der im Anspruch 1 genannten Fühler verwenden und deren Ausgangssignale in vorgegebener Hierarchie zur Regelung der Kraftstoffmenge verwenden oder in vorgegebener Weise gewichtet gemeinsam zur Dosierung der Kraftstoffmenge verwenden. Es versteht sich, daß man analog auch die Menge der zur Verbrennung gebrachten Luft steuern kann, um das jeweils gewünschte Rammergebnis einzustellen. Insgesamt wird erfindungsgemäß die Zusammensetzung des im Ver- brennungsraum zur Zündung gebrachten Kraftstoff/Luft- Gemisches bedarfsgerecht gesteuert.With simple requirements for the quality of the automatic fuel metering, only one of the aforementioned sensors can be used. In the case of more complex metering, it is also possible to use several of the sensors mentioned in claim 1 and to use their output signals in a predetermined hierarchy to regulate the amount of fuel or to use them weighted in a predetermined manner together to meter the amount of fuel. It goes without saying that the amount of air brought to the combustion can be controlled analogously in order to set the desired ramming result. Overall, according to the invention, the composition of the fuel / air mixture ignited in the combustion chamber is controlled as required.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf eine besonders präzise Dosierung der Kraftstoffabgäbe von Vorteil.The development of the invention according to claim 2 is advantageous with regard to a particularly precise metering of the fuel emissions.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist dann vorteilhaft, wenn für die Kraftstoffabgäbe insgesamt nur eine beschränkte Zeit zur Verfügung steht, trotzdem aber die Kraftstoffmenge pro Zyklus in weiten Grenzen verstellt werden soll .The development of the invention according to claim 3 is advantageous when there is only a limited amount of time available for the fuel dispensers, but the amount of fuel per cycle should nevertheless be adjusted within wide limits.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 gestattet es, die Intensität des nächsten Schlages noch dann kurzfristig zu steuern, wenn schon Kraftstoff in den Brennraum gegeben wurde .The development of the invention according to claim 4 allows the intensity of the next stroke to be controlled briefly when fuel has already been added to the combustion chamber.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist im Hinblick auf eine robuste und auch unter harten Einsatzbedingungen zuverlässig arbeitende Lagemessung des Schlagkolbens von Vorteil.The development of the invention according to claim 5 is advantageous with regard to a robust and reliably working position measurement of the percussion piston even under tough operating conditions.
Gemäß Anspruch 6 kann ein einziger Detektor gleichzeitig zur Lagemessung und zur Geschwindigkeitsmessung verwendet werden.According to claim 6, a single detector can be used simultaneously for position measurement and for speed measurement.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 gestattet es, die verschiedenen Lagedetektoren so auf dem Zylinder der Dieselramme zu verteilen, daß keine unzulässigen lokalen Schwächungen der mechanischen Festigkeit resultieren.The development of the invention according to claim 7 allows It is to distribute the various position detectors on the cylinder of the diesel ram in such a way that no unacceptable local weakening of the mechanical strength results.
In denjenigen Zylinderbereichen, in denen der Zylinder keinen großen internen Drucken standhalten muß und überwiegend Führungsaufgaben hat, kann man die Lagedetektoren auch gemäß Anspruch 8 anordnen, was mechanisch und auch von der Verkabelung her einfacher ist.In those cylinder areas in which the cylinder does not have to withstand large internal pressures and predominantly has management tasks, the position detectors can also be arranged according to claim 8, which is mechanically and also simpler in terms of the wiring.
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 wird im Hinblick auf einfache Montage der Lagedetektoren und einfache Verkabelung bevorzugt .The development of the invention according to claim 9 is also preferred with regard to simple mounting of the position detectors and simple cabling.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 wird erreicht, daß die Detektor-Tragleiste über lange Zeiten hinweg standfest ist und die Bewegung des Schlagkolbens nicht beeinträchtigt.With the development of the invention according to claim 10 it is achieved that the detector support bar is stable over long times and does not affect the movement of the percussion piston.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 gestattet eine Lagemessung des Schlagkolbens ohne mechanische Eingriffe in den Zylinder. Damit eignet sich diese Weiterbildung insbesondere für die Nachrüstung einer automati- sehen Kraftstoffdosierung an schon existierenden Dieselrammen .The development of the invention according to claim 11 allows a position measurement of the percussion piston without mechanical intervention in the cylinder. This further development is therefore particularly suitable for retrofitting an automatic fuel metering on existing diesel rams.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 gestattet es, schon früh über die zu erwartende Sprunghöhe des Schlagkolbens zu informieren. Je früher die zu erwartende Sprunghöhe des Schlagkolbens bekannt ist, umso mehr Zeit steht für die Dosierung der Kraf stoffmenge zur Verfügung.The development of the invention according to claim 12 makes it possible to provide information about the expected jump height of the percussion piston at an early stage. The earlier the expected jump height of the percussion piston is known, the more time is available for dosing the amount of fuel.
Mit der Weiterbildung gemäß Anspruch 13 wird erreicht, daß eine zu erwartende zu große Sprunghöhe automatisch erkannt wird.With the training according to claim 13 it is achieved that an expected too high jump height is automatically recognized.
Bei einer Dieselramme gemäß Anspruch 14 wird die Kompression bzw. die zur Verfügung stehende Verbrennungsluf reduziert, wenn sich eine zu hohe Sprunghöhe des Schlagkolbens abzeichnet .In the case of a diesel ram, the compression or the available combustion air is reduced if the percussion piston shows an excessive jump height.
Bei einer Dieselramme gemäß Anspruch 15 wurd automatisch überwacht, wann die zu erwartende Sprunghöhe des Schlagkolbens zu einem Sicherheitsproblem führen könnte.In the case of a diesel ram, the system automatically monitored when the expected jump height of the percussion piston could lead to a safety problem.
Gemäß Anspruch 16 kann dieses automatische Erkennen einer aus Sicherheitsgründen bedenklichen Situation zum sofortigen Beenden auf den Schlagkolben wirkender Antriebskräfte und zum Verhindern eines nachfolgenden Schlagzyklus verwendet werden, und zwar auch dann, wenn schon eine Kraftstoffmenge für den nächsten Zyklus in den Verbrennungsraum eingebracht wurde .According to claim 16, this automatic detection of a situation which is questionable for safety reasons can be used to immediately stop driving forces acting on the percussion piston and to prevent a subsequent impact cycle, even if a quantity of fuel has already been introduced into the combustion chamber for the next cycle.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 17 ist einerseits im Hinblick auf ein zuverlässiges Verbinden des beweglichen Wandsegmentes mit dem Zylinder von Vorteil, wie es für das normale Arbeiten der Dieselramme gewünscht wird. Zugleich kann aber das bewegliche Wandsegment auch rasch in seine Offenstellung bewegt werden.The development according to claim 17 is advantageous on the one hand with regard to a reliable connection of the movable wall segment to the cylinder, as is desired for normal operation of the diesel ram. At the same time, however, the movable wall segment can also be quickly moved into its open position.
Gemäß Anspruch 18 erhält man einen mechanisch besonders zuverlässigen und einfachen Stellungsgeber für den Schlag- kolben.According to claim 18, a mechanically particularly reliable and simple position transmitter for the percussion piston is obtained.
Gemäß Anspruch 19 kann man das Ausgangssignal des Kraft - fühlers so korrigieren, daß man ein insgesamt linear mit der Stellung des Schlagkolbens veränderliches Signal erhält. Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 20 erhält man den Vorteil, daß man die Dichte bei der Verbrennung erhaltener Rußpartikel unverdünnt mißt. Außerdem mißt man die Dichte der Rußpartikel an einer Stelle, an der sowohl beim Ausstoßen der Verbrennungsgase als auch beim Ansaugen von frischer Verbrennungsluft hohe Strömungsgeschwindigkeit herrscht, so daß eine gute Selbstreinigung der Lichtschranke erhalten wird.According to claim 19, the output signal of the force sensor can be corrected in such a way that an overall linear signal which varies with the position of the percussion piston is obtained. With the development of the invention according to claim 20, the advantage is obtained that the density of soot particles obtained during combustion is measured undiluted. In addition, the density of the soot particles is measured at a point at which there is a high flow rate both when the combustion gases are expelled and when fresh combustion air is drawn in, so that the light barrier is cleaned well.
Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 21 ist im Hinblick auf eine gute Selbstreinigung der Lichtschranke von Vorteil.The development of the invention according to claim 21 is also advantageous with regard to good self-cleaning of the light barrier.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 22 wird eine gut laminare Strömung in der Nachbarschaft der optischen Glieder der Lichtschranke erhalten.With the development of the invention according to claim 22, a well laminar flow is obtained in the vicinity of the optical members of the light barrier.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 23 ge- stattet es, den Einfluß der verschiedenen Fühler auf die Kraftstoffdosierung gemäß der ihnen jeweils beigemessenen Bedeutung vorzugeben.The further development of the invention according to claim 23 enables the influence of the various sensors on the fuel metering to be predefined in accordance with the importance attached to them.
Gemäß Anspruch 24 kann man das gewichtete Zusammensetzen der verschiedenen Fehlersignale auf einfache Weise vornehmen .According to claim 24, the weighted composition of the various error signals can be carried out in a simple manner.
Bei einer Dieselramme gemäß Anspruch 25 kann man solche Istwerte, die schon stabil und gut in der Nachbarschaft ihres Sollwertes liegen, aus dem Regelkreis ganz herausnehmen oder ihren Einfluß auf die Regelung zurücknehmen und dann die Regelung unter bevorzugter Berücksichtigung anderer Parameter verfeinern, z.B. nach Einregelung stabiler Sprunghöhen die weitere Dosierung der Kraftstoff - menge in bevorzugter Abhängigkeit von der Konzentration der in den Verbrennungsgasen mitgeschleppten Rußpartikel und/oder in Abhängigkeit vom CO-Gehalt der Verbrennungs- gase vornehmen.With a diesel ram according to claim 25, such actual values that are already stable and well in the vicinity of their target value can be completely removed from the control loop or their influence on the control can be removed and then the control can be refined taking other parameters into account, for example more stable after adjustment Jump heights the further metering of the fuel quantity depending on the concentration the soot particles entrained in the combustion gases and / or depending on the CO content of the combustion gases.
Unregelmäßigkeiten im Arbeiten von Dieselramme können sich auch aus Unregelmäßigkeiten in der Verteilung einer an sich konstanten Kraftstoffmenge im Verbrennungsraum ergeben. Bei einer Dieselramme gemäß Anspruch 26 erfolgt das Zuführen des Kraftstoffes zu der in der Oberseite des Schlagstückes ausgebildeten KraftStoffmulde durch Leitungen, nicht als Freistrahl. Der Kraftstoff verteilt sich dann in der Kraftstoffmulde weitgehend unabhängig von den möglicherweise instabilen Strömungsverhältnissen im Verbrennungsraum.Irregularities in the operation of diesel rams can also result from irregularities in the distribution of a constant amount of fuel in the combustion chamber. In the case of a diesel ram according to claim 26, the fuel is supplied to the fuel trough formed in the upper side of the impact piece through lines, not as a free jet. The fuel is then distributed largely independently of the possibly unstable flow conditions in the combustion chamber.
Die Schmiermittel, die in Dieselrammen verwendet werden, werden zumindest teilweise bei einem Verbrennungsvorgang mit verbrannt. Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 27 gestattet es, den durch die Verbrennung der Schmiermittel erhaltenen Beitrag zum Antreiben des Kolbens mit zu berücksichtigen.The lubricants that are used in diesel rams are at least partially burned during a combustion process. The development of the invention according to claim 27 makes it possible to take into account the contribution to driving the piston obtained by the combustion of the lubricants.
Bei einer Dieselramme gemäß Anspruch 28 wird das Eindringen des Rammgutes ins Erdreich laufend überwacht . Aus dem pro Schlag (vorgegebener Energie) erhaltenenIn the case of a diesel pile driver, the penetration of the pile material into the ground is continuously monitored. From the per stroke (given energy) received
Vorschub des Rammgutes kann man auf die Härte der gerade durchstoßenen Bereiche des Erdreiches schließen.Feed of the pile can be concluded from the hardness of the areas of the soil that have just been pierced.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 29 erhält man auf einfache Weise eine präzise Positionsbestimmung des Rammgutes bis hin zum Ende der Rammarbeiten. Durch das Zusammenarbeiten des Vorschubgebers mit dem Ende des Rammgutes, insbesondere mit einer auf letzteres aufgesetzten Schlaghaube wird erreicht, daß die Vorschub- messung nicht durch die beim Rammen selbst auftretenden Erschütterungen beeinflußt wird, da die Vorschubmessung in denjenigen Zeiten erfolgen kann, in welchen das Rammgut zwischen aufeinander folgenden Schlägen stillsteht.With the development of the invention according to claim 29, it is easy to obtain a precise position of the pile to the end of the pile driving. The cooperation of the feed encoder with the end of the pile, in particular with a striking hood placed on the latter, ensures that the feed measurement is not caused by those occurring during the pile driving Vibration is influenced, since the feed measurement can take place in those times in which the pile material stands still between successive blows.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 30 ist im Hinblick auf das Fernhalten von ruckartigen Bewegungen und Erschütterungen vom eigentlichen Aufnehmer von Vorteil. Beim Schlagen des Rammgutes wird das flexible Meßmittel entlastet und stellt sich unter später der auf es wirkenden Vorspannung sanft auf die neue Stellung des Rammgutes ein.The development of the invention according to claim 30 is advantageous in terms of keeping jerky movements and vibrations away from the actual transducer. When the pile is struck, the flexible measuring means is relieved and gently adjusts itself to the new position of the pile under later bias.
Mit einer Dieselramme gemäß Anspruch 31 kann man die gesamte Geschichte des Einrammens eines Rammgutes doku- mentieren. Man erhält auf diese Weise ein anschauliches Profil der lokalen Härte des Erdreiches.With a diesel ram according to claim 31, the entire history of ramming a pile can be documented. In this way a clear profile of the local hardness of the soil is obtained.
Bei einer Dieselramme gemäß Anspruch 32 hat man einen Überblick über die während des Einrammens des Rammgutes insgesamt abgegebenen Kraftstoffmengen. Auch hieraus läßt sich die Härte der verschiedenen Erdschichten erkennen. Die gespeicherten Einspritzmengen können auch beim Rammen eines weiteren Rammgutes in unmittelbarer Nähe als Ausgangswerte für die Anpassung der Kraftstoff- menge an die lokale Härte des Erdreiches dienen.In the case of a diesel pile driver according to claim 32, one has an overview of the total amount of fuel emitted during the driving of the pile. The hardness of the various layers of the earth can also be seen from this. The stored injection quantities can also serve as initial values for the adaptation of the fuel quantity to the local hardness of the ground when ramming another pile in the immediate vicinity.
Gemäß Anspruch 33 erhält man eine genauere Messung der lokalen Härte des Erdreiches und eine laufende dynamische Bestimmung der aktuellen Tragfähigkeit des Rammgutes. Man kann so, falls gewünscht, das Einrammen nach Erhalten einer vorgegebenen Tragfähigkeit abbrechen und so insgesamt Rammzeit einsparen.According to claim 33, a more precise measurement of the local hardness of the soil and a continuous dynamic determination of the current load-bearing capacity of the pile are obtained. If desired, the ramming can be terminated after a specified load-bearing capacity has been saved, thus saving overall ramming time.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 34 erlaubt eine Dokumentation der Entwicklung der Tragfähigkeit des Rammgutes über die gesamte Rammzeit hinweg. Auch dies gibt einen anschaulichen Überblick über die Härte und Belastbarkeit der durchdrungenen Erdschichten und gestattet zum Beispiel, beim Einrammen eines weiteren Rammgutes in der Nachbarschaft das Rammen gezielt in einer harten Erdschicht abzubrechen, unterhalb derer wieder eine weichere Schicht liegt.The development of the invention according to claim 34 allows documentation of the development of the load-bearing capacity of the ramming material over the entire ramming time. This also provides a clear overview of the hardness and resilience of the penetrated layers of earth and, for example, allows ramming to be stopped in a hard layer of earth below which a softer layer lies again when a further pile to be rammed in the neighborhood.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei - spielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing. In this show:
Figur 1: einen axialen Schnitt durch eine Dieselramme sowie ein Prinzipschaltbild einer Einrich- tung zum automatischen Dosieren der proFigure 1: an axial section through a diesel ram and a schematic diagram of a device for automatic dosing of the pro
Zyklus zugeführten Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen;Cycle amount of fuel supplied depending on the respective operating conditions;
Figur 2: eine Abwicklung der Innenfläche des Zylinders der in Figur 1 gezeigten Dieselramme;Figure 2: a development of the inner surface of the cylinder of the diesel ram shown in Figure 1;
Figur 3 : ein Blockschaltbild eines mit dem Schlagkolben der Dieselramme zusammenarbeitenden Lage- und Geschwindigkeitsdetektors;FIG. 3 shows a block diagram of a position and speed detector working together with the percussion piston of the diesel hammer;
Figur 4: ein Blockschaltbild einer Schaltung, die ein der zu erwartenden Sprunghöhe des Schlagkolbens entsprechendes Ausgangssignal bereit - stellt;FIG. 4: shows a block diagram of a circuit which provides an output signal corresponding to the expected jump height of the percussion piston;
Figur 5: ein Blockschaltbild einer Fehlersignaleinheit, die in der Einrichtung zur automatischen Kraftstoffdosierung verwendet wird; Figur 6 : ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Bildung eines Gesamtfehlersignales aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Betriebsparametern zugeordneten Einzelfehlersignalen;Figure 5 is a block diagram of an error signal unit used in the automatic fuel metering device; FIG. 6 shows a block diagram of a circuit for forming an overall error signal from a large number of individual error signals assigned to different operating parameters;
Figur 7: ein Blockschaltbild einer Steuerstufe der automatischen Kraftstoff-Dosiereinrichtung der Dieselramme;FIG. 7: a block diagram of a control stage of the automatic fuel metering device of the diesel ram;
Figur 8: eine ähnliche Darstellung wie Figur 2, in welcher jedoch ein abgewandelte Dieselramme gezeigt ist.Figure 8: a similar representation as Figure 2, but in which a modified diesel ram is shown.
Figur 8: eine ähnliche Darstellung wie Figur 1, in welcher jedoch eine Variante der Dosierung des Kraftstoffes und der Zufuhr des Kraftstoffes zum Verbrennungsraum dargestellt ist ;FIG. 8: a representation similar to FIG. 1, but in which a variant of the metering of the fuel and the supply of the fuel to the combustion chamber is shown;
Figur 9: eine ähnliche Darstellung wie Figur 2, in welcher jedoch eine abgewandelte Diesel - ramme gezeigt ist; undFIG. 9: a representation similar to FIG. 2, but in which a modified diesel ram is shown; and
Figur 10: eine ähnliche Darstellung wie Figur 1, in welcher jedoch eine abgewandelte Diesel- ramme gezeigt ist .Figure 10: a similar representation as Figure 1, but in which a modified diesel ram is shown.
In Figur 1 ist mit 10 schematisch eine Dieselramme bezeich- net. Sie hat einen Zylinder 12, der nach oben offen ist und unten durch eine Stirnwand 14 verschlossen ist. Die Stirnwand 14 hat eine mittige Öffnung 16, in welcher ein Schaftabschnitt 18 eines insgesamt mit 20 bezeichneten Schlagstückes geführt ist . Das Schlagstück 20 hat einen Kolbenabschnitt 22, der Dichtringe 24 trägt und im unteren Abschnitt des Zylinders 12 läuft. Am außerhalb des Zylinders 12 gelegenen Ende des Schaftabschnittes 18 ist ein Schlagabschnitt 26 vorgesehen, dessen untere Stirnfläche 28 sphärisch gekrümmt ist .In Figure 1, 10 schematically denotes a diesel ram. It has a cylinder 12 which is open at the top and closed at the bottom by an end wall 14. The end wall 14 has a central opening 16, in which a shaft section 18 of an impact piece, indicated overall by 20, is guided. The striking piece 20 has a piston section 22 which carries sealing rings 24 and runs in the lower section of the cylinder 12. At the end of the shaft section 18 located outside the cylinder 12, a striking section 26 is provided, the lower end face 28 of which is spherically curved.
Das Schlagstück 20 arbeitet mit der Oberseite einer Schlaghaube 30 zusammen, die in Figur 1 ebenso gestri- chelt eingezeichnet ist wie ein sie tragender Pfahl 32, der ins Erdreich zu rammen ist.The striking piece 20 works together with the top of a striking hood 30, which is shown in dashed lines in FIG. 1 as well as a pile 32 carrying it, which is to be rammed into the ground.
Im Inneren des Zylinders 12 ist ein insgesamt mit 34 bezeichneter Schlagkolben geführt. Dieser hat einen Kolbenabschnitt 36 mit Dichtringen 40. Über dem Kolbenabschnitt 36 liegt ein große axiale Abmessungen aufweisender Gewichtsabschnitt 44. Typischerweise liegt das Gewicht des Schlagkolbens 34 im Bereich zwischen 1 t und 5 t .In the interior of the cylinder 12, a percussion piston, designated 34 overall, is guided. This has a piston section 36 with sealing rings 40. A weight section 44 having large axial dimensions lies above the piston section 36. The weight of the percussion piston 34 is typically in the range between 1 t and 5 t.
Der Schlagkolben 34 begrenzt zusammen mit dem Schlagstück 20 und dem Zylinder 12 einen Verbrennungsraum 46. Der Verbrennungsraum 46 steht über einem Arbeitsstutzen 48 mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung. Der Arbeitsstutzen 48 hat eine schräg nach oben ansteigende Achse und dient dazu, dem Verbrennungsraum frische Verbrennungsluft zuzuführen und aus dem Verbrennungs- raum Verbrennungsgase abzuführen, wie bei Zweitakt - Dieselmotoren üblich.The percussion piston 34, together with the percussion piece 20 and the cylinder 12, delimits a combustion chamber 46. The combustion chamber 46 is connected to the ambient atmosphere via a working nozzle 48. The working nozzle 48 has an axis that rises obliquely upwards and serves to supply fresh combustion air to the combustion chamber and to remove combustion gases from the combustion chamber, as is customary in two-stroke diesel engines.
In den unteren Abschnitt der Umfangswand des Zylinders 12 ist eine Einspritzdüse 50 eingesetzt. Diese ist über ein 2/2 -Magnetventil 52 mit dem Ausgang einer Kraftstoff- Förderpumpe 54 verbunden, die aus einem Kraftstoff-Vor- ratsbehälter 56 ansaugt. Die Kraftstoff-Förderpumpe 54 ist vorzugsweise eine durch einen HydraulikmotorAn injection nozzle 50 is inserted into the lower portion of the peripheral wall of the cylinder 12. This is connected via a 2/2 solenoid valve 52 to the outlet of a fuel feed pump 54, which draws in from a fuel reservoir 56. The fuel delivery pump 54 is preferably one by a hydraulic motor
58 angetriebene Förderpumpe. Der Hydraulikmotor 58 wird aus dem Hydrauliknetz eines die Dieselramme 10 tragenden nicht dargestellten Fahrzeuges gespeist. Zur Begrenzung des Förderdruckes der Kraftstoff-Förderpumpe 54 ist ein Überdruckventil 60 vorgesehen, welches von der Förderseite der Förderpumpe 54 zum Vorratsbehälter 56 zurückführt .58 driven feed pump. The hydraulic motor 58 is fed from the hydraulic network of a vehicle (not shown) carrying the diesel ram 10. To limit the delivery pressure of the fuel delivery pump 54, a pressure relief valve 60 is provided, which leads back from the delivery side of the delivery pump 54 to the reservoir 56.
Die Ansteuerung des Magnetventiles 52 erfolgt durch eine Steuereinheit 62, die in Abhängigkeit einer Mehrzahl von Fühlern arbeitet.The solenoid valve 52 is controlled by a control unit 62, which operates as a function of a plurality of sensors.
Die Steuereinheit 62 arbeitet in erster Linie abhängig von der Momentanstellung des Schlagkolbens 34. Um diese bestimmen zu können, sind in die Wand des Zylinders 12 längs einer wendeiförmigen Linie in regelmäßigen Abständen axial und in Umfangsrichtung aufeinander fol- gend Lagedetektoren 64-1, 64-2, ... 64-i bündig eingesetztThe control unit 62 works primarily as a function of the instantaneous position of the percussion piston 34. In order to be able to determine this, position detectors 64-1, 64-, which follow one another axially and in the circumferential direction, are at regular intervals along the helical line in the wall. 2, ... 64-i inserted flush
Die Lagedetektoren 64 können, wie in Figur 3 dargestellt, beispielsweise nach dem Wirbelstromprinzip arbeiten. Eine Fühlerspule 66 ist mit einer Betriebsschaltung 68 verbunden, durch welche in der Fühlerspule 66 einThe position detectors 64 can, for example, work according to the eddy current principle, as shown in FIG. A sensor coil 66 is connected to an operating circuit 68, through which a sensor coil 66
Wechselstrom aufrechterhalten wird. Je nachdem, ob der Fühlerspule 66 ein Abschnitt des Schlagkolbens 34 gegenübersteht oder nicht, wird die Fühlerspule 66 unterschiedlich bedämpft. Dies kann von der Betriebsschal- tung 68 festgestellt werden, und diese ist insgesamt so aufgebaut, daß sie an ihrem Ausgang ein der Bedämp- fung der Fühlerspule 66 entsprechendes Ausgangssignal bereitstellt . Dieses Ausgangssignal zeigt durch großen Wert die Gegenüberstellung des Schlagkolbens 34 und durch niederen Wert ein Nicht-Gegenüberstehen des Schlag- kolbens 34 an. Aus der Steilheit der zwischen den beiden Ausgangsspannungswerten liegenden Signalflanken kann man die Geschwindigkeit ableiten, mit welcher der Schlagkolben 34 an der Fühlerspule 66 vorbeiläuft. Das Ausgangssignal der Betriebsschaltung 68 wird zum einen auf einer Ausgangsleitung 70 bereitgestellt, zum anderen auf einen Differenzierkreis 72 gegeben. Dieser stellt auf einer weiteren Ausgangsleitung 74 somit ein Signal dar, welches der Kolbengeschwindigkeit entspricht.AC is maintained. Depending on whether or not the sensor coil 66 is facing a section of the percussion piston 34, the sensor coil 66 is damped differently. This can be determined by the operating circuit 68, and this is constructed overall so that it provides an output signal corresponding to the damping of the sensor coil 66 at its output. This output signal shows the juxtaposition of the percussion piston 34 with a large value and a non-juxtaposition of the percussion piston with a low value. piston 34. The speed at which the percussion piston 34 passes the sensor coil 66 can be derived from the steepness of the signal edges lying between the two output voltage values. The output signal of the operating circuit 68 is provided on the one hand on an output line 70 and on the other hand is given to a differentiating circuit 72. This thus represents a signal on a further output line 74, which corresponds to the piston speed.
Die verschiedenen Lagedetektoren 64 -i sind mit Eingängen der Steuereinheit 62 verbunden, wie für einige der Lagedetektoren angedeutet. Durch Auswertung der Ausgangs- signale der Lagedetektoren 64 -i kann somit die Steuer- einheit 62 feststellen, wo sich gerade die Unterkante des Schlagkolbens 34 befindet und mit welcher Geschwindigkeit sie sich nach oben oder unten bewegt. Damit bilden die Lagedetektoren 64 zusammen einen kombinierten Lage- und Geschwindigkeitsfühler 76, der mit dem Schlagkolben 34 zusammenarbeitet.The various position detectors 64 -i are connected to inputs of the control unit 62, as indicated for some of the position detectors. By evaluating the output signals of the position detectors 64 -i, the control unit 62 can thus determine where the lower edge of the percussion piston 34 is located and at what speed it is moving up or down. The position detectors 64 thus together form a combined position and speed sensor 76 which cooperates with the percussion piston 34.
Es versteht sich, daß die Lagedetektoren 64-i nicht nur mit der untersten Kante des Kolbenabschnittes 36 zusammenarbeiten, wie oben bei der Beschreibung der Arbeitsweise der Lagedetektoren 64 -i der Einfachheit halber zunächst angenommen. Auch die obere Kante des Kolbenabschnittes 36 und die untere Kante des Kolbenabschnittes 38 arbeiten mit den Lagedetektoren in analoger Weise zusammen. Um die Auflösung der Wegmessung zu verbessern, sind diese Kanten so gegen die Unterkante des Kolbenabschnittes 36 versetzt, daß diese weiteren Steuerkanten des Schlagkolbens 34 mit den Lagedetektoren 64 -i jeweils dann zusammenarbeiten, wenn sich der Schlagkolben 34 um ein Drittel bzw. zwei Drittel des Abstandes zwischen zwei benachbarten Lagedetektoren 64 -i weiterbewegt hat. Welche der Steuerkanten gerade einen Lagedetektor betätigt hat, kann die Steuereinheit 62 unter Berücksichtigung der zuletzt erhaltenen Ausgangssignale erkennen.It is understood that the position detectors 64-i do not only cooperate with the lowermost edge of the piston section 36, as initially assumed above for the sake of simplicity in the description of the operation of the position detectors 64 -i. The upper edge of the piston section 36 and the lower edge of the piston section 38 also cooperate with the position detectors in an analogous manner. In order to improve the resolution of the displacement measurement, these edges are offset against the lower edge of the piston section 36 in such a way that these further control edges of the percussion piston 34 cooperate with the position detectors 64 -i each time the percussion piston 34 rotates by one third or two thirds of the Distance between two neighboring position detectors 64 -i moved on. The control unit 62 can recognize which of the control edges has just actuated a position detector, taking into account the last received output signals.
Am Arbeitsstutzen 48 des Zylinders 12 ist ferner eine insgesamt mit 78 bezeichnete Lichtschrankeneinheit angebracht. Diese umfaßt ein Sendeteil 80, welches einen mit vorgegebener Frequenz getakteten IR-Laserstrahl abgibt, und ein entsprechend getaktetes Empfangsteil 82, welches die Laserstrahlen empfängt.A light barrier unit, generally designated 78, is also attached to the working nozzle 48 of the cylinder 12. This comprises a transmitting part 80, which emits an IR laser beam clocked at a predetermined frequency, and a correspondingly clocked receiving part 82, which receives the laser beams.
Das Sendeteil 80 hat ein optisches Ausgangsteil 84, z.B. ein Quarzteil, welches eine in den Arbeitsstutzen 48 ragende kalottenförmig polierte Stirnfläche aufweist. Entsprechend hat das Empfangsteil 82 ein optisches Eingangsteil 86, welches ebenfalls aus Quarz gefertigt sein kann und welches eine in den Arbeitsstutzen 48 ragende kalottenförmige Stirnfläche hat. Ausgangsteil 84 und Eingangsteil 86 sind so positioniert, daß ihre beidenThe transmitting part 80 has an optical output part 84, e.g. a quartz part which has a dome-shaped polished end surface projecting into the working socket 48. Correspondingly, the receiving part 82 has an optical input part 86, which can also be made of quartz and which has a spherical end surface projecting into the working connection 48. Output part 84 and input part 86 are positioned so that their two
Stirnflächen 86, 90 mit ihrere Basislinie auf der Innenfläche des Arbeitsstutzens 48 liegen. Auf diese Weise sind die Stirnflächen 86, 90 den Strömungen im Arbeits- stutzen 48 ausgesetzt und werden ständig freigespült. Aus der Schwächung des vom Sendeteil 80 zum Empfangsteil 82 laufenden Laserstrahles kann man die Dichte der Rußpartikel in den Verbrennungsgasen messen.End faces 86, 90 lie with their base line on the inner surface of the work nozzle 48. In this way, the end faces 86, 90 are exposed to the currents in the working nozzle 48 and are constantly flushed out. The density of the soot particles in the combustion gases can be measured from the weakening of the laser beam running from the transmitting part 80 to the receiving part 82.
Zur Erhöhung der Empfindlichkeit kann man die Achse des Laserstrahles auch stärker parallel zu der Achse des Arbeitsstutzens 48 ausrichten, wozu man z.B. das Empfangsteil 82 an die in Figur 1 gestrichelt angedeutete Stelle versetzen kann und die Achsen von Sendeteil 80 und Empfangsteil 82 entsprechend verkippen kann. Das freie Ende des Arbeitsstutzens 48 trägt ferner einen CO-Fühler 88, einen CH-Fühler 90 und einen Temperaturfühler 92. Diese sind im Strömungsweg der durch den Arbeitsstutzen 48 strömenden Gase angeordnet und messen den Gehalt der Verbrennungsgase an Kohlenmonoxid bzw. unververbrannten Kohlenwasserstoffen und die Temperatur der in den Verbrennungsraum 46 angesaugten frischen Verbrennungsluft und der aus dem Verbrennungsraum 46 austretenden Verbrennungsgase. Die Ausgänge der Fühler 88, 90 und 92 sind mit weiteren Eingängen der Steuereinheit 62 verbunden.To increase the sensitivity, the axis of the laser beam can also be aligned more parallel to the axis of the work nozzle 48, for which purpose, for example, the receiving part 82 can be moved to the position indicated by the dashed line in FIG. 1 and the axes of the transmitting part 80 and the receiving part 82 can be tilted accordingly. The free end of the working nozzle 48 also carries a CO sensor 88, a CH sensor 90 and a temperature sensor 92. These are arranged in the flow path of the gases flowing through the working nozzle 48 and measure the content of the combustion gases in carbon monoxide or unburned hydrocarbons and Temperature of the fresh combustion air sucked into the combustion chamber 46 and of the combustion gases emerging from the combustion chamber 46. The outputs of the sensors 88, 90 and 92 are connected to further inputs of the control unit 62.
Ein weiterer Temperaturfühler 94 ist im unteren Abschnitt des Verbrennungsraumes 46 angeordnet. Es kann sich hierbei um einen drucktest in die Umfangswand des Zylinders 12 eingesetzten Temperaturfühler handeln. Für manche Anwendungen ist es auch ausreichend, im Bereich des Verbrennungsraumes einen Temperaturfühler an die Außenseite der Umfangswand des Zylinders 12 anzukoppeln.Another temperature sensor 94 is arranged in the lower section of the combustion chamber 46. This can be a pressure test inserted into the peripheral wall of the cylinder 12. For some applications it is also sufficient to couple a temperature sensor to the outside of the peripheral wall of the cylinder 12 in the area of the combustion chamber.
Im unteren Abschnitt des Verbrennungsraumes 46 ist ferner ein Druckfühler 96 vorgesehen, der druckfest in die Außenwand des Zylinders 12 eingelassen ist und den Druckverlauf beim Komprimieren der Verbrennungsluft, beim Abbrennen des Kraftstoff/Luft-Gemisches und bei der Expan- sion der Verbrennungsgase mißt. Der Temperaturfühler 94 und der Druckfühler 96 sind mit weiteren Eingängen der Steuereinheit 62 verbunden.In the lower section of the combustion chamber 46, a pressure sensor 96 is also provided, which is embedded pressure-tight in the outer wall of the cylinder 12 and which measures the pressure curve when the combustion air is compressed, when the fuel / air mixture burns off and when the combustion gases expand. The temperature sensor 94 and the pressure sensor 96 are connected to further inputs of the control unit 62.
Ferner ist im unteren Bereich des Verbrennungsraumes 46 eine Entlastungsöffnung 98 vorgesehen. Diese ist über eine Drossel 100 und ein 2/2 -Magnetventil 101 mit einem Pufferbehälter 102 verbunden. Die Ansteuerung des normalerweise geschlossenen Magnetventiles erfolgt durch die Steuereinheit 62. Für das Schlagstück 20 ist ein insgesamt mit 104 bezeichneter Stellungsfühler vorgesehen. Dieser umfaßt einen Kraftfühler 106, der in eine tiefere achsparallele Sackbohrung 108 der Stirnwand 14 eingelassen ist. Am Kraft- fühler 106 greift eine Fühlerfeder 110 an, die mit ihrem oberen Ende an der Unterseite des Kolbenabschnittes 22 anliegt. Das Ausgangssignal des Stellungsfühlers 104 wird ebenfalls auf die Steuereinheit 62 gegeben, die dieses Ausgangssignal gemäß einer vorgegebenen Kenn- linie, die z.B. durch einen durch das digitalisierteFurthermore, a relief opening 98 is provided in the lower region of the combustion chamber 46. This is connected to a buffer tank 102 via a throttle 100 and a 2/2 solenoid valve 101. The normally closed solenoid valve is controlled by the control unit 62. A position sensor, generally designated 104, is provided for the striker 20. This includes a force sensor 106, which is embedded in a deeper, axially parallel blind bore 108 of the end wall 14. A sensor spring 110 engages on the force sensor 106 and rests with its upper end on the underside of the piston section 22. The output signal of the position sensor 104 is also passed on to the control unit 62, which outputs this output signal according to a predetermined characteristic, for example by means of the digitized one
Ausgangssignal adressierbaren Korrekturspeicher gebildet sein kann, linearisiert .Output signal addressable correction memory can be formed, linearized.
Figur 2 veranschaulicht in Abwicklung der Innenfläche des Zylinders 12 die Lage der verschiedenen Lagedetektoren 64-i, des CO-Fühlers 88, des CH-Fühlers 90, des Temperaturfühlers 94 und des Druckfühlers 96 sowie des Arbeitsstutzens 48 und der Entlastungsöffnung 98.FIG. 2 illustrates the position of the various position detectors 64-i, the CO sensor 88, the CH sensor 90, the temperature sensor 94 and the pressure sensor 96 as well as the working nozzle 48 and the relief opening 98 in development of the inner surface of the cylinder 12.
Figur 4 zeigt, wie die Ausgangssignale der verschiedenenFigure 4 shows how the output signals of the various
Lagedetektoren 64 dazu verwendet werden können, die Sprunghöhe des Schlagkolbens 34 jeweils schon beginnend kurz nach Zündung des Kraftstoff/Luft-Gemisches vorherzusagen.Position detectors 64 can be used to predict the jump height of the percussion piston 34 starting shortly after the fuel / air mixture is ignited.
Die verschiedenen Lagedetektoren 64-1, 64-2, usw., die neben dem Lagesignal auch ein Geschwindigkeitssignal bereitstellen, wie obenstehend unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben, sind mit verschiedenen Eingängen eines Extrapolators 112 verbunden.The various position detectors 64-1, 64-2, etc., which in addition to the position signal also provide a speed signal, as described above with reference to FIG. 3, are connected to different inputs of an extrapolator 112.
Nach dem Zünden des Gemisches erhält der Extrapolator 112 zunächst von dem untersten Lagedetektor 64-1 ein Signal, welches anzeigt, daß die Unterkante des Schlag- kolbens gerade an diesem Lagedetektor vorbeiläuft. Ferner erhält der Extrapolator 112 vom Lagedetektor 64-1 Information darüber, mit welcher Geschwindigkeit der Schlagkolben 34 den Detektor passiert. Aus diesen beiden Werten kann der Extrapolator 112 nach einem vorgegebenen Algorithmus (freier Fall) oder aus durch Versuch ermittelten abgespeicherten Werten ermitteln, wie hoch der Schlagkolben 34 voraussichtlich ansteigen wird. Kurze Zeit später erhält der Extrapolator 112 vom Lagedetektor 64-2 ein ähnliches Signalpaar. Aus diesem kann der Extra- polator eine neue voraussichtliche Sprunghöhe des Schlagkolbens 34 bestimmen, wobei er aus der Abweichung zwischen der ersten Vorausberechnung und der zweiten Voraus- berechnung eine Information über auf den Schlagkolben 34 einwirkende Reibungskräfte ableiten kann. Diese Infor- mation kann der Extrapolator dann bei einer weiterenAfter the mixture has been ignited, the extrapolator 112 first receives a signal from the lowest position detector 64-1, which indicates that the lower edge of the percussion piston is just passing this position detector. Further The extrapolator 112 receives information from the position detector 64-1 about the speed at which the percussion piston 34 passes the detector. From these two values, the extrapolator 112 can determine how high the percussion piston 34 is likely to rise according to a predetermined algorithm (free fall) or from stored values determined by experiment. A short time later, the extrapolator 112 receives a similar pair of signals from the position detector 64-2. From this, the extrapolator can determine a new probable jump height of the percussion piston 34, it being able to derive information about the frictional forces acting on the percussion piston 34 from the deviation between the first pre-calculation and the second pre-calculation. The extrapolator can then provide this information to another
Extrapolation der voraussichtlichen Sprunghöhe verwenden, die der Extrapolator 112 dann vornimmt, wenn er vom Lagedetektor 64-3 dessen Ausgangssignalkombination bekommt.Use extrapolation of the anticipated jump height that extrapolator 112 makes when it receives its output signal combination from position detector 64-3.
Auf diese Weise erhält man an einem Ausgang H des Extrapolators 112 ein Ausgangssignal, welches zunächst sehr rasch aber noch mit einem gewissen Fehler behaftet, dann aber zunehmend genau die voraussichtliche Sprunghöhe des Schlagkolbens 34 wiedergibt. Es versteht sich, daß man am Ausgangssignal des Extrapolators 112 dann auch erkennen kann, wann der Schlagkolben 34 seine volle jeweilige Sprunghöhe erreicht hat.In this way, an output signal is obtained at an output H of the extrapolator 112, which initially very quickly but still has a certain error, but then increasingly reproduces the expected jump height of the percussion piston 34. It goes without saying that the output signal of the extrapolator 112 can then also be used to recognize when the percussion piston 34 has reached its full respective jump height.
Der Extrapolator 112 gibt an einem weiteren Ausgang V ein der Momentangeschwindigkeit des Schlagkolbens 34 entsprechendes Ausgangssignal ab.The extrapolator 112 outputs an output signal corresponding to the instantaneous speed of the percussion piston 34 at a further output V.
Die Lagedetektoren 64 -i und der Extrapolator 112 gestatten in analoger Weise ausgehend vom oberen Totpunkt des Schlagkolbens 34 den voraussichtlichen Aufschlag-Zeitpunkt des Schlagkolbens 34 auf dem Schlagstück 20 vorauszuberechnen. Ein entsprechendes Signal wird an einem Ausgang Z bereitgestellt .The position detectors 64 -i and the extrapolator 112 permit the expected impact time in an analogous manner starting from the top dead center of the percussion piston 34 of the percussion piston 34 on the striking piece 20. A corresponding signal is provided at an output Z.
Gemäß Figur 4 arbeitet der Extrapolator 112 mit einemAccording to FIG. 4, the extrapolator 112 works with one
Kompressionswertspeicher 114 zusammen, in dem (bei neuer Dieselramme durch Versuche ermittelt, später durch Selbst - lernen aus den Ausgangssignalen des Druckfühlers 96 abgeleitet) diejenigen Kompressionswerte abgespeichert sind, welche man in der Regel (Mittelwertbildung über eine vorgegebene Anzahl vorhergehender Schlagzyklen, z.B. 50 Zyklen) erhält, wenn der Schlagkolben 34 beim Aufsteigen bzw. beim Fallen einen bestimmten Lagedetektor 64 -i mit bestimmter Geschwindigkeit passiert. Aus diesen Kompres- sionswerten kann man direkt auch die Menge der zum späteren Zünden im Verbrennungsraum 46 zur Verfügung stehenden Verbrennungsluft berechnen. Ein entsprechendes Ausgangssignal wird an einem Ausgang P des Extrapolators 112 abgegeben .Compression value memory 114 together, in which (in the case of new diesel rams determined by tests, later derived by self-learning from the output signals of the pressure sensor 96) those compression values are stored which are usually (averaging over a predetermined number of previous impact cycles, for example 50 cycles) is obtained when the percussion piston 34 passes a certain position detector 64 -i at a certain speed when climbing or falling. The amount of combustion air available for later ignition in the combustion chamber 46 can also be calculated directly from these compression values. A corresponding output signal is output at an output P of the extrapolator 112.
In der oben beschriebenen Art und Weise läßt sich somit die Bewegung des Schlagkolbens 34 und die Menge sowie der Druck der im Verbrennungsraum 46 befindlichen Verbrennungsluft schon deutlich vor der nächsten Zündung von Gemisch bestimmen. Man hat also Zeit, die Kraftstoff - menge so zu dosieren, wie dies im Hinblick auf die gewünschte Rammleistung, das gewünschte Mischungsverhältnis und im Hinblick auf Umweltgesichtspunkte gewünscht wird. Dabei kann das Zugeben von Kraftstoff über einen längeren Zeitraum gestreckt werden, was ein reproduzierbares Zuführen des Kraftstoffes begünstigt. Bei den bekannten Dieselrammen erfolgt dagegen die Abgabe eines vorgegebenen Kraftstoffvolumens in den Verbrennungsraum 46 immer innerhalb einer kurzen Zeitspanne kurz vor dem Erreichen des unteren Totpunktes des Schlagkolbens 34, da dessen Unterkante einen Betätigungshebel einer Kraftstoff-Einspritzpumpe direkt mechanisch bedient.In the manner described above, the movement of the percussion piston 34 and the amount and the pressure of the combustion air in the combustion chamber 46 can thus be determined well before the next mixture is ignited. So you have time to dose the amount of fuel in a way that is desired with regard to the desired driving performance, the desired mixing ratio and with regard to environmental considerations. The addition of fuel can be extended over a longer period of time, which favors a reproducible supply of the fuel. In the known diesel rams, on the other hand, a predetermined fuel volume is always delivered into the combustion chamber 46 within a short period of time shortly before the bottom dead center of the percussion piston 34 is reached. since its lower edge mechanically operates an operating lever of a fuel injection pump directly.
Die Berücksichtigung der Ausgangssignale der Fühler 78 und 88 bis 96 und des Ausgangssignales des Extrapolators 112 bei der Kraftstoffdosierung kann wie folgt durchgeführt werden:The output signals from sensors 78 and 88 to 96 and the output signal of extrapolator 112 can be taken into account when metering fuel:
Für jeden dieser Fühler, die in Figur 5 neutral mit 116 -i bezeichnet sind, ist ein Analog/Digitalwandler 118-i vorgesehen. Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 118-i ist mit dem einen Eingang eines digitalen Subtrahierkreises 120-i verbunden. Dieser erhält sein zweites Eingangssignal von einer Speicherzelle 122-i eines zur Steuereinheit 62 gehörenden Rechners 124. Diese Speicherzelle enthält den Sollwert für die jeweils betrachtete Meßgröße. Am Ausgang des Subtrahierkreises 120-i erhält man ein dem betrachteten Meßwert zugeordnetes Fehlersignal E-i. Die durch die Komponenten 116-122 gebildete Einheit wird nachstehend als Fehlersignalgenerator bezeichnet und trägt das Bezugszeichen 126-i.An analog / digital converter 118-i is provided for each of these sensors, which are denoted neutral in FIG. 5 by 116 -i. The output signal of the A / D converter 118-i is connected to the one input of a digital subtraction circuit 120-i. The latter receives its second input signal from a memory cell 122-i of a computer 124 belonging to the control unit 62. This memory cell contains the setpoint for the measured variable under consideration. An error signal E-i associated with the measured value under consideration is obtained at the output of the subtracting circuit 120-i. The unit formed by components 116-122 is referred to below as an error signal generator and bears the reference symbol 126-i.
Der Extrapolator 112 und die an ihn angeschlossenen Lagedetektoren 64-i bilden ebenfalls eine Fühler-Digita- lisierungseinheit , entsprechend der Hintereinanderschaltung eines Fühlers 116-i und eines A-D-Wandlers 118-i im Sinne von Figur 5.The extrapolator 112 and the position detectors 64-i connected to it likewise form a sensor digitization unit, corresponding to the connection in series of a sensor 116-i and an A / D converter 118-i in the sense of FIG. 5.
Figur 6 zeigt, wie man die Ausgangssignale der verschie- denen Fehlersignalgeneratoren 126-i zu einem Gesamt-Feh- lersignal gewichtet zusammensetzen kann, wobei durch die Gewichtung, die im Laufe der Zeit veränderbar ist, vorgegeben werden kann, welche der Meßgrößen bei der Steuerung der Geraischzusammensetzung mehr, welche weni- ger beitragen soll. Hierzu enthält ein insgesamt mit 128 bezeichneter Fehlersignal-Kombinationskreis 128 Multiplikatoren 130-i, deren eine Eingänge mit den Ausgängen der verschiedenen Fehlersignalgeneratoren 126-i verbunden sind. Die anderen Eingänge der digitalen Multiplikatoren 130-i sind mit Speicherzellen 132 -i des schon oben in Verbindung mit den Speicherzellen 124 -i angesprochenen Rechners der Steuereinheit 162 verbunden. Die Speicherzellen 132-i enthalten veränderbare Multiplikationsfaktoren. DieFIG. 6 shows how the output signals of the various error signal generators 126-i can be weighted to form an overall error signal, the weighting, which can be changed over time, being used to specify which of the measured variables in the control the Geraisch composition more, which should contribute less. For this purpose, a total of 128 error signal combination circuit designated 128 contains multipliers 130-i, one of whose inputs are connected to the outputs of the various error signal generators 126-i. The other inputs of the digital multipliers 130-i are connected to memory cells 132 -i of the computer of the control unit 162 already mentioned above in connection with the memory cells 124 -i. Memory cells 132-i contain changeable multiplication factors. The
Ausgangssignale der Multiplikatoren 130-i werden durch einen digitalen Addierkreis 134 zu einem Gesamt-Fehler- signal E zusammengefaßt.Output signals of the multipliers 130-i are combined by a digital adding circuit 134 to form an overall error signal E.
Ein Gewichtungssteuerkreis 136, der durch einen programmierbaren Mikroprozessor gebildet sein kann, erhält ebenfalls die Ausgangssignale der Fehlersignalgeneratoren 126-i. Der Gewichtungssteuerkreis 136 bestimmt aktuell unter Berücksichtigung der Fehlersignale E-i nach vorge- gebenen Kriterien, mit welchem Gewicht die einzelnenA weight control circuit 136, which may be formed by a programmable microprocessor, also receives the output signals of the error signal generators 126-i. The weighting control circuit 136 currently determines, with consideration of the error signals E-i, according to predetermined criteria, with what weight the individual
Fehlersignalgeneratoren 126-i zur Kraftstoffmengensteuerung beitragen sollen. So kann der Gewichtungssteuerkreis 136 vorgeben, daß dann, wenn über eine Mehrzahl von Zyklen hinweg eine gleichbleibende Sprunghöhe des Schlagkolbens 34 festgestellt worden ist, weitere Arbeitszyklen der Dieselramme 12 unter vorwiegender Berücksichtigung von Umweltparametern betrieben wird, also im Hinblick auf Minimierung der Rußpartikelabgabe. Umgekehrt kann der Gewichtungssteuerkreis 136 dann, wenn er gefährliche Betriebsbedingungen feststellt, die entsprechende Meßwert- große bevorzugt für die Kraftstoffmengendosierung verwenden, wobei dann die anderen Meßwerte hintangestellt werden. So kann der Gewichtungssteuerkreis 136 z.B. dann, wenn er feststellt, daß das Schlagstück 20 bei einem Schlag so weit bewegt wurde, daß die Unterseite seines Kolbenab- Schnittes 22 der Oberseite der Stirnwand 14 gefährlich nahe kommt, die Kraftstoffmenge für den nächsten Schlagzyklus ausschließlich oder überwiegend in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Stellungsfühlers 104 vornehmen, indem er die diesem Meßwert zugeordnete Multiplikator- Speicherzelle 132 -i entsprechend hoch setzt.Error signal generators 126-i should contribute to fuel quantity control. Thus, the weighting control circuit 136 can stipulate that if a constant jump height of the striking piston 34 has been determined over a plurality of cycles, further working cycles of the diesel rammers 12 are operated with predominant consideration of environmental parameters, that is to say with a view to minimizing the soot particle release. Conversely, if the weighting control circuit 136 detects dangerous operating conditions, it is preferable to use the corresponding measured value size for metering the fuel quantity, in which case the other measured values are put aside. For example, the weighting control circuit 136 can, for example, if it detects that the impact piece 20 has been moved so far in a stroke that the underside of its piston Cut 22 comes dangerously close to the top of the end wall 14, make the amount of fuel for the next stroke cycle exclusively or predominantly as a function of the output signal of the position sensor 104 by setting the multiplier memory cell 132 -i associated with this measured value accordingly high.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist für extreme Gefahrenfälle in dem unteren Bereich der Umfangswand des Zylin- ders 12 eine Klappe 138 vorgesehen. Diese ist um schematisch angedeutete Scharniere 140 verschwenkbar und normalerweise über Schließteile 142 in einer Stellung gehalten, in welcher sie dicht in der Umfangswand des Zylinders 12 sitzt. Die Schließteile 142 haben Sollbruchstellen 144, welche durch elektrisch steuerbare Sprengkapseln 146 geöffnet werden können. Diese werden durch die Steuereinheit 62 betätigt.As can be seen from FIG. 1, a flap 138 is provided in the lower region of the circumferential wall of the cylinder 12 for extreme hazards. This can be pivoted about schematically indicated hinges 140 and is normally held in a position via locking parts 142 in which it sits tightly in the peripheral wall of the cylinder 12. The closing parts 142 have predetermined breaking points 144 which can be opened by electrically controllable detonators 146. These are operated by the control unit 62.
Zur Feststellung des Bevorstehens eines extremen Gefah- renfalles ist der Ausgang des Sprunghöhen-ExtrapolatorsThe exit of the step height extrapolator is used to determine the imminence of an extreme hazard
112 mit einem digitalen Komparator 148 verbunden (vgl. Figur 4) . Dessen zweiter Eingang ist mit einer Speicherzelle 150 des in der Steuereinheit 62 enthaltenen Rechners 124 verbunden, in welcher eine maximale Sprunghöhe steht, bei welcher mit Schädigungen der Dieselramme oder einem Herausschleudern des Schlagkolbens 34 aus dem Zylinder 12 gerechnet werden muß. Der Komparator 148 erzeugt dann ein Ausgangssignal, wenn die vom Extrapolator 112 vorausgesagte Sprunghöhe größer ist als die in der Speicherzelle 150 abgelegte maximal tolerierbare Sprunghöhe.112 connected to a digital comparator 148 (see FIG. 4). Its second input is connected to a memory cell 150 of the computer 124 contained in the control unit 62, in which there is a maximum jump height at which damage to the diesel ram or the impact piston 34 being thrown out of the cylinder 12 must be expected. The comparator 148 then generates an output signal if the jump height predicted by the extrapolator 112 is greater than the maximum tolerable jump height stored in the memory cell 150.
Durch das Ausgangssignal des Komparators 148 wird, wie in Figur 7 dargestellt, ein vierstelliger Zähler 152 hochgezählt. Wird somit beim Aufsteigen des Schlagkolbens 34 viermal festgestellt, daß die maximal zulässige Sprung- höhe voraussichtlich überschritten wird, so wird am Ausgang des Zählers 152 ein Signal erzeugt, durch welches über einen Verstärker 154 die Sprengkapseln 146 gezündet werden. Hierdurch wird der Innenraum des Zylinders 112 unmittelbar druckentlastet.As shown in FIG. 7, a four-digit counter 152 is incremented by the output signal of the comparator 148. If the impact piston 34 is thus ascertained four times that the maximum permissible jump height is likely to be exceeded, a signal is generated at the output of counter 152, by means of which an amplifier 154 detonates the detonators 146. As a result, the interior of the cylinder 112 is immediately relieved of pressure.
Wie ebenfalls auf Figur 7 ersichtlich, wird das Sprunghöhen- Ausgangssignal H des Extrapolators 112 ferner auf die Steuerklemme einer in ihrer Impulslänge steuerbaren monostabilen Kippschaltung 156 gegeben. Deren Ausgangssignal wird über ein UND-Glied 158 und einen Leistungsverstärker 160 zum Ansteuern des Elektromagneten des Magnet - ventiles 52 verwendet. Damit wird in den Verbrennungsraum 46 eine Kraftstoffmenge eingespeist, wie sie notwendig ist, damit der Schlagkolben im nächsten Schlagtakt dieselbe gewünschte Höhe erhält .As can also be seen in FIG. 7, the step height output signal H of the extrapolator 112 is also fed to the control terminal of a monostable multivibrator 156 which is controllable in its pulse length. The output signal is used via an AND gate 158 and a power amplifier 160 to control the electromagnet of the solenoid valve 52. A quantity of fuel is thus fed into the combustion chamber 46, as is necessary so that the percussion piston receives the same desired height in the next stroke cycle.
Der zweite Eingang des UND-Gliedes 158 ist mit dem durch einen Inverter 162 invertierten Ausgangssignal des Kompa- rators 148 beaufschlagt. Damit wird die KraftstoffZuführung in den Verbrennungsraum 46 so lange unterbrochen, wie eine unzulässig hohe Sprunghöhe im momentanen Arbeitstakt vorhergesagt wird.The second input of the AND gate 158 has the output signal of the comparator 148 inverted by an inverter 162. The fuel supply to the combustion chamber 46 is thus interrupted as long as an impermissibly high jump height is predicted in the current working cycle.
Das Ausgangssignal des Komparators 148 dient ferner dazu, eine monostabile Kippschaltung 164 anzustoßen, deren Ausgangssignal über einen Verstärker 166 eine als Lautsprecher dargestellte Alarmeinrichtung 168 betätigt.The output signal of the comparator 148 also serves to trigger a monostable multivibrator 164, the output signal of which actuates an alarm device 168 shown as a loudspeaker via an amplifier 166.
Durch den dem Druck im Verbrennungsraum zugeordneten Fehlersignalgenerator 118 -P wird ein Entlastungs-Steuer- kreis 174 beaufschlagt. Dieser wird nur dann vom Rechner der Steuereinheit 62 aktiviert, wenn in den Verbrennungs- räum 46 schon mehr Kraftstoff abgegeben wurde, als nach den neuesten Informationen über die Betriebsbedingungen der Dieselramme für den nächsten Schlagzyklus notwendig ist, wofür das durch einen weiteren Inverter 175 invertierte Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung 156 charakteristisch ist. Der Entlastungssteuerkreis 174 steuert über ein UND-Glied 176, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Inverters 175 verbunden ist, und über einen Verstärker 176 den Magneten des Magnetventiles 101 an. Damit wird dann ein Teil der komprimierten Luft im Verbrennungsraum 46 in den Pufferbehälter 102 abgegeben, wo sie für Verbrennungszwecke nicht mehr zur Verfügung steht. Der schon dem Verbrennungsraum 46 zugeführte Kraftstoff wird somit unter schlechteren Verbrennungsbedingungen verbrannt, wodurch sich eine Leistungsreduzierung für den laufenden Schlagzyklus ergibt.A relief control circuit 174 is acted upon by the error signal generator 118 -P assigned to the pressure in the combustion chamber. This is only activated by the computer of the control unit 62 if more fuel has already been dispensed into the combustion chamber 46 than according to The latest information about the operating conditions of the diesel ram is necessary for the next impact cycle, for which the output signal of the monostable multivibrator 156, which is inverted by a further inverter 175, is characteristic. The relief control circuit 174 controls the magnet of the solenoid valve 101 via an AND gate 176, the second input of which is connected to the output of the inverter 175, and via an amplifier 176. A portion of the compressed air in the combustion chamber 46 is then released into the buffer container 102, where it is no longer available for combustion purposes. The fuel already supplied to the combustion chamber 46 is thus burned under poorer combustion conditions, which results in a reduction in output for the current impact cycle.
Beim abgewandelten Ausführungsbeispiel nach Figur 8 erfolgt die BrennstoffZuführung direkt zu einer im Schlagstück 22 ausgebildeten Kraftstoffmulde 178 über einen im Schlagstück ausgebildeten radialen Kraftstoffkanal 180, welcher in der Nachbarschaft der KraftstoffmuldeIn the modified exemplary embodiment according to FIG. 8, the fuel is supplied directly to a fuel trough 178 formed in the striking piece 22 via a radial fuel channel 180 formed in the striking piece, which is in the vicinity of the fuel trough
178 ein Rückschlagventil 182 enthält, das in Richtung zur Kraftstoffmulde 178 öffnet, in entgegengesetzter Richtung sperrt. Der Kraftstoffkanal ist wie aus der178 contains a check valve 182, which opens in the direction of the fuel well 178, blocks in the opposite direction. The fuel channel is like out of the
Zeichnung ersichtlich abgewinkelt und hat einen axialen, das Rückschlagventil 182 enthaltenen Abschnitt sowie einen radialen zur Umfangsflache des Kolbenabschnittes 22 führenden Abschnitt. Der Kolbenabschnitt 22 des Schlag- Stückes 20 hat nun größere axiale Abmessung, so daß der Kraftstoffkanal 180 in allen Stellungen dicht mit einem in axialer Richtung verlaufenden Kraftstoffabgabeschlitz 184 in Verbindung steht, der in der Umfangswand des Zylinders 12 ausgebildet ist und mit einer Kraftstoff- Zuführöffnung 186 in Verbindung steht. Das Magnetventil 52 ist an den Kraftstoffzuführöf nung 186 angeschlossen. Auf diese Weise erhält man eine ruhige, von Strömungen im Verbrennungsraum unabhängige und in Umfangsrichtung gleichförmige Zuführung des Kraftstoffes zur Kraftstoff- mulde .Drawing can be seen angled and has an axial section containing the check valve 182 and a radial section leading to the circumferential surface of the piston section 22. The piston section 22 of the impact piece 20 now has a larger axial dimension, so that the fuel channel 180 is in all positions tightly connected to an axially extending fuel discharge slot 184, which is formed in the circumferential wall of the cylinder 12 and with a fuel supply opening 186 communicates. The solenoid valve 52 is connected to the fuel feed opening 186. In this way, a smooth supply of the fuel to the fuel well, which is independent of flows in the combustion chamber and is uniform in the circumferential direction, is obtained.
Den oben geschilderten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß die Dosierung der dem Verbrennungsraum 46 zugeführten Kraf stoffmenge nach unterschiedlichen Kri- terien optimiert automatisch und ohne menschliches Zutun erfolgt. Man erhält so ein effektiveres und schonen- deres Einrammen des Rammgutes .The exemplary embodiments described above have in common that the metering of the amount of fuel supplied to the combustion chamber 46 takes place automatically and without human intervention in accordance with different criteria. You get a more effective and gentle ramming of the pile.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 9 unterscheidet sich von demjenigen nach den Figuren 1 und 2 dadurch, daß diejenigen der Lagedetektoren 64 -i, welche sich im kälteren Bereich des Zylinders 12 befinden, in welchem auch keine hohen Drucke auftreten, auf einer Trägerleiste 188 angeordnet sind. Dabei haben die Lagedetektoren, die auf der Trägerleiste 188 angeordnet sind, den gleichen axialen Abstand wie die auf einer Wendellinie angeordneten Lagedetektoren im unteren Bereich des Zylinders 12. Die Trägerleiste 188 ist aus einem hitzebeständigen Kunststoffmaterial gefertigt, welches zu Metall geringe Reibung aufweist. Die gesamte Trägerleiste ist in eineThe exemplary embodiment according to FIG. 9 differs from that according to FIGS. 1 and 2 in that those of the position detectors 64 -i, which are located in the colder region of the cylinder 12, in which no high pressures occur, are arranged on a carrier strip 188. The position detectors, which are arranged on the carrier strip 188, have the same axial distance as the position detectors arranged on a helical line in the lower region of the cylinder 12. The carrier strip 188 is made of a heat-resistant plastic material which has little friction with metal. The entire support bar is in one
Nut 190 eingelassen, die in die Innenfläche des Zylinders eingearbeitet ist. Dies erleichtert das Montieren und Verkabeln der Lagedetektoren 64 -i.Recessed groove 190, which is machined into the inner surface of the cylinder. This facilitates the mounting and wiring of the position detectors 64 -i.
Das weiter abgewandelte Ausführungsbeispiel nach Figur 10 unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 1 zunächst dadurch, daß anstelle einer Vielzahl von in axialer Richtung verteilten Lagedetektoren 64-i ein einziger Lagefühler 198 vorgesehen ist, der von einem am oberen Ende des Zylinders 12 angebrachten Stab 200 auf der Achse des Zylinders 12 liegend über dem oberen Zylinderende angeordnet ist, so daß er vom Schlagkolben 34 unter allen normalen Betriebsbedingungen nicht erreicht wird. Der Lagefühler 198 arbeitet nach dem Radarprinzip, wobei als Wellen entweder Licht, insbesondere Infrarot-Strahlung, elektromagnetische Wellen im MHz- und GHz-Bereich oder Ultraschallwellen in Frage kommen. Derartige Lagefühler sind dem Fachmanne an sich bekannt. Die Steuereinheit 62 wertet das Ausgangssignal des Lagefühlers 198 kontinuier- lieh aus und kann wiederum durch Differenzierung ein Geschwindigkeitssignal ableiten. Die Auswertung des Lagesignales und des Geschwindigkeitssignales, wie vom Lagefühler 198 abgegeben werden, erfolgt wieder analog wie oben stehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 beschrieben.The further modified exemplary embodiment according to FIG. 10 initially differs from that according to FIG. 1 in that instead of a plurality of position detectors 64-i distributed in the axial direction, a single position sensor 198 is provided, which is mounted on a rod 200 attached to the upper end of the cylinder 12 the Axis of the cylinder 12 is arranged lying above the upper end of the cylinder so that it is not reached by the percussion piston 34 under all normal operating conditions. The position sensor 198 works according to the radar principle, the waves being either light, in particular infrared radiation, electromagnetic waves in the MHz and GHz range or ultrasonic waves. Such position sensors are known per se to the person skilled in the art. The control unit 62 continuously evaluates the output signal of the position sensor 198 and can in turn derive a speed signal by differentiation. The evaluation of the position signal and the speed signal, as emitted by the position sensor 198, is again carried out analogously to that described above with reference to FIGS. 1 to 7.
Ein weiterer Unterschied der Dieselramme 10 nach Figur 10 zu derjenigen nach Figur 1 besteht darin, daß das Magnetventil 52 von der Steuereinheit 62 jeweils für eine konstante Zeitspanne in die Offenstellung gebracht wird. Dazu verbindet man den steuerbaren Taktgeber 156 einfach mit einer Konstantsignalquelle, die die Breite des erzeugten Impulses fest vorgibt . Die Regelung der Kraftstoffmenge erfolgt bei der Dieselramme nach Figur 10 dadurch, daß in die Verbindungsleitung zwischen dem Magnetventil 52 und der Einspritzdüse 50 eine variable Drossel 202 eingefügt ist, welche durch einen Stellmotor 204 verstellt wird. Letztere wird wieder von der Steuereinheit 62 hergesteuert.Another difference of the diesel ram 10 according to FIG. 10 to that according to FIG. 1 is that the solenoid valve 52 is brought into the open position by the control unit 62 for a constant period of time. To do this, the controllable clock generator 156 is simply connected to a constant signal source which specifies the width of the pulse generated. The control of the fuel quantity takes place in the diesel ram according to FIG. 10 in that a variable throttle 202 is inserted into the connecting line between the solenoid valve 52 and the injection nozzle 50 and is adjusted by a servomotor 204. The latter is controlled again by the control unit 62.
Wie in den Figuren 1 und 10 dargestellt, trägt der Zylinder 12 an einer höhergelegenen Stelle in Umfangsrichtung verteilt eine Mehrzahl von Schmiermitteldüsen 206, die mit dem Ausgang eines 2/2-Magnetventiles 208 verbunden sind. Dieses wird ebenfalls durch die Steuereinheit 62 betätigt und verbindet jeweils für eine vorgegebene, im Hinblick auf eine benötigte Schmiermittelmenge gewählte Zeitspanne die Schmiermitteldüsen 206 mit dem Ausgang einer Schmiermittelpumpe 210, die aus einem Schmiermittel- Vorratsbehälter 212 ansaugt. Zur Begrenzung des Schmiermitteldruckes ist ein vom Ausgang der Schmiermittelpumpe 210 zum Vorratsbehälter 212 zurückführendes Überdruckventil 214 vorgesehen.As shown in FIGS. 1 and 10, the cylinder 12 carries a plurality of lubricant nozzles 206 distributed at a higher point in the circumferential direction, which are connected to the outlet of a 2/2 solenoid valve 208. This is also done by the control unit 62 actuates and connects the lubricant nozzles 206 to the outlet of a lubricant pump 210, which draws in from a lubricant reservoir 212, for a predetermined period of time selected with regard to a required amount of lubricant. To limit the lubricant pressure, a pressure relief valve 214 is provided which leads back from the outlet of the lubricant pump 210 to the reservoir 212.
Aus der von ihm selbst vorgegebenen Öffnungszeit für das Magnetventil 208 weiß die Steuereinheit 62, welche Schmiermittelmenge bei dem gegebenen Förderdruck der Schmiermittelpumpe 210 von den Schmiermitteldüsen 206 ins Innere des Zylinders 12 abgegeben wurde. Erfahrungs- gemäß verbrennt ein Teil dieser Schmiermittelmenge beim nächsten Verbrennungszyklus. In Kenntnis der Schmiermittelmenge kann dann die Steuereinheit 62 den bei der späteren Verbrennung von dem verbrennenden Anteil der Schmiermittelmenge geleisteten Energiebeitrag von der zur Erreichung der gewünschten Sprunghöhe des Schlagkolbens 34 benötigten Kraftstoffmenge abziehen.From the opening time for the solenoid valve 208, which he himself specifies, the control unit 62 knows which amount of lubricant has been delivered into the interior of the cylinder 12 by the lubricant nozzles 206 at the given delivery pressure of the lubricant pump 210. Experience has shown that part of this amount of lubricant burns during the next combustion cycle. Knowing the amount of lubricant, the control unit 62 can then subtract the energy contribution made during the later combustion from the burning portion of the amount of lubricant from the amount of fuel required to achieve the desired jump height of the percussion piston 34.
Es versteht sich, daß die Öffnungszeit der Schmiermittel - düsen 206 phasenmäßig so gelegt werden kann, daß diese Schmiermittel auf die Mantelfläche des SchlagkolbensIt goes without saying that the opening time of the lubricant nozzles 206 can be set in phases so that these lubricants are applied to the outer surface of the percussion piston
34 aufsprühen (und zwar entweder beim Aufwärtshub und/oder beim Abwärtshub) , und/oder auch so gelegt werden kann, daß die Schmiermitteldüsen 206 Schmiermittel direkt auf die Zylinderwand sprühen, wenn sich der Schlagkolben 34 oberhalb der Schmiermitteldüsen 206 befindet. Je nachdem, in welcher Phasenlage die Schmiermitteldüsen 206 aufgesteuert werden, werden unterschiedliche Teilmengen der eingespritzten Schmiermittelmenge verbrennen. Auch dies berücksichtigt die Steuereinheit 62. Wie aus den Figuren 1 und 10 ersichtlich, arbeitet mit der Schlaghaube 30 ein insgesamt mit 216 bezeichneter Vorschubgeber zusammen. Dieser umfaßt ein flexibles Meßteil 218, dessen oberes Ende an einem von der Schlag- haube 30 getragenen Arm 220 befestigt ist. Das Meßseil 218 ist in seinem unteren Abschnitt auf eine Trommel 224 aufgewickelt. Deren Winkelstellung wird durch einen Drehmelder 226 gemessen, der mit einem Eingang der Steuereinheit 62 verbunden ist. Die Trommel 224 wird über eine magnetische Rutschkupplung 228 unter konstanterSpray 34 (either during the upward stroke and / or the downward stroke), and / or can also be placed so that the lubricant nozzles 206 spray lubricant directly onto the cylinder wall when the percussion piston 34 is located above the lubricant nozzles 206. Depending on the phase position in which the lubricant nozzles 206 are activated, different partial quantities of the injected quantity of lubricant will burn. The control unit 62 also takes this into account. As can be seen from FIGS. 1 and 10, a feed encoder, generally designated 216, works together with the striking hood 30. This comprises a flexible measuring part 218, the upper end of which is fastened to an arm 220 carried by the striking hood 30. The measuring cable 218 is wound on a drum 224 in its lower section. Their angular position is measured by a resolver 226, which is connected to an input of the control unit 62. The drum 224 is kept constant via a magnetic slip clutch 228
Drehmomentbelastung gehalten, die durch einen Hydraulikoder Elektromotor 230 angetrieben wird. Auf diese Weise wird das Meßseil 218 normalerweise unter konstanter Zugspannung gehalten. Erfolgt ein Schlag auf die Schlag- haube 30, bildet sich zunächst ein Durchhang im Meßseil 218, so daß der übrige Teil des Vorschubgebers 216 keine abrupte Belastung erfährt. In derjenigen Zeit, die dann bis zum nächsten Schlag verstreicht (Nachobenschleudern und Wiedernachuntenfallen des Schlagkolbens 34) hat dann der Motor 230 über die Rutschkupplung 228 ausreichendTorque load maintained, which is driven by a hydraulic or electric motor 230. In this way, the measuring cable 218 is normally kept under constant tension. If the impact hood 30 is struck, a sag initially forms in the measuring cable 218, so that the rest of the feed encoder 216 is not subjected to an abrupt load. During that time, which then passes until the next blow (spinning upwards and falling down again of the impact piston 34), the motor 230 has sufficient over the slip clutch 228
Zeit, das Meßseil 218 wieder zu spannen. Das nun geänderte Ausgangssignal des Drehmelders 226 läßt genau erkennen, um wieviel der Fall 32 beim betrachteten Schlag ins Erdreich eingerammt wurde. Die Steuereinheit 62 übernimmt beim ersten Schlag des Ausgangssignales des Drehmelders 226 als Referenzwert und weiß dann nach jedem weiteren Schlag, wie weit die Spitze des Pfahles 32 unter der Erdoberfläche liegt.Time to tension the measuring rope 218 again. The now changed output signal of the resolver 226 shows exactly how much the case 32 was rammed into the earth during the impact considered. The control unit 62 takes over the output signal of the resolver 226 as a reference value at the first impact and then knows after each further impact how far the tip of the pile 32 lies below the surface of the earth.
Wie aus den Figuren 1 und 10 ersichtlich, ist der Steuereinheit 62 ein Speicher 232 zugeordnet. In diesem liegt die Steuereinheit 62 in Abhängigkeit von der Nummer des gerade ausgeführten Schlages die eingespritzte Kraftstoffmenge und das Ausgangssignal des Drehmelders 226 ab. Aus diesen Werten kann man später (oder kann die Steuereinheit 162 in Echtzeit) die Tragfähigkeit des Pfahles berechnen, da hierfür der Quotient aus eingespritzter Kraftstoffmenge und mit dieser Kraftstoffmenge erhaltenem weiteren Vorschub des Pfahles ein Maß ist.As can be seen from FIGS. 1 and 10, a memory 232 is assigned to the control unit 62. In this, the control unit 62 stores the injected fuel quantity and the output signal of the resolver 226 as a function of the number of the stroke that has just been carried out. The load capacity of the pile can be calculated later (or the control unit 162 in real time) from these values, since the quotient of the amount of fuel injected and the further advance of the pile obtained with this amount of fuel is a measure.
Durch Ausgabe der im Speicher 232 gehaltenen Daten bzw. der fortgeschriebenen Entwicklung der Tragfähigkeit des Pfahles erhält man ein aussagekräftiges Protokoll über den gesamten Rammvorgang und so einen Qualitätsnachweis über die durchgeführte Arbeit. Ein solcher Qualitätsnachweis war bisher nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand zu erbringen.By outputting the data held in the memory 232 or the updated development of the load-bearing capacity of the pile, one obtains a meaningful log of the entire ramming process and thus a proof of the quality of the work carried out. Up to now, such proof of quality could not be provided or only with great effort.
Wie aus der obigen Beschreibung von Ausführungsbeispielen ersichtlich, ermöglicht es eine erfindungsgemäße Dieselramme somit mit geringem Energieeinsatz, geringer Umweltverschmutzung (Ruß, Abgase) und dokumentierter Qualität Rammgut ins Erdreich zu treiben. As can be seen from the above description of exemplary embodiments, a diesel pile driver according to the invention thus enables driven material to be driven into the ground with low energy consumption, low environmental pollution (soot, exhaust gases) and documented quality.

Claims

Patentansprüche claims
1. Dieselramme mit einem Zylinder (12), mit einem in einer unteren Stirnwand (14) des Zylinders (12) geführten Schlagstück (20), mit einem im Zylinder (12) geführten Schlagkolben (34), der mit dem Schlagstück (20) zusammenarbeitet und zusammen mit letzterem und dem Zylinder (12) einen Verbrennungsraum (46) begrenzt, der über eine in der Umfangswand des Zylinders (12) vorgesehene Arbeitsöffnung (48) mit der Umgebung in Verbindung steht und dem über eine Kraftstoffversor- gung (50 bis 56) Kraftstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vom Zylinder (12) mindestens ein Fühler aus der nachstehenden Gruppe von Fühlern getragen ist: ein mit dem Schlagkolben (34) zusammenarbeitender Lagefühler (76), ein mit dem Schlagkolben (34) zusammenarbeitender Geschwindigkeitsfühler (76), ein mit dem Brennraum (46) thermisch gekoppelter Temperaturfühler (94), ein mit dem Brennraum (46) in Verbindung stehender Druckfühler (96), ein mit der Arbeitsöffnung (48) kommunizierender Partikelfühler (78), ein mit der Arbeitsöffnung (48) in Verbindung stehender CO-Fühler (88) , ein mit der Arbeitsöffnung (48) in Verbindung stehender CH-Fühler (90) und ein mit dem Schlagstück (20) zusammenarbeitender Stellungsfühler (104) ; und daß eine Steuereinheit (62) vorgesehen ist, welche die Zusammensetzung des im Brennraum (46) erzeugten Kraftstoff/Luft-Gemisches in Abhängigkeit vom Ausgangssignal mindestens eines dieser Fühler steuert .1. Diesel ram with a cylinder (12), with an impact piece (20) guided in a lower end wall (14) of the cylinder (12), with an impact piston (34) guided in the cylinder (12), which with the impact piece (20) cooperates and, together with the latter and the cylinder (12), delimits a combustion chamber (46) which communicates with the surroundings via a working opening (48) provided in the circumferential wall of the cylinder (12) and which is connected via a fuel supply (50 to 56) Fuel is supplied, characterized in that at least one sensor from the following group of sensors is carried by the cylinder (12): a position sensor (76) which cooperates with the percussion piston (34), a speed sensor (which cooperates with the percussion piston (34)) 76), a temperature sensor (94) thermally coupled to the combustion chamber (46), a pressure sensor (96) connected to the combustion chamber (46), a particle communicating with the working opening (48) sensor (78), a CO sensor (88) connected to the working opening (48), a CH sensor (90) connected to the working opening (48) and a position sensor (104 ); and that a control unit (62) is provided which controls the composition of the fuel / air mixture generated in the combustion chamber (46) as a function of the output signal of at least one of these sensors.
2. Dieselramme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (62) die Kraftstoff-Abgabe- zeit der Kraftstoffversorgung (50 bis 56) steuert.2. Diesel ram according to claim 1, characterized in that the control unit (62) the fuel delivery time of fuel supply (50 to 56) controls.
3. Dieselramme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (62) die Kraftstoff- abgaberate der Kraftstoffversorgung (50 bis 56) steuert.3. Diesel ram according to claim 1 or 2, characterized in that the control unit (62) controls the fuel delivery rate of the fuel supply (50 to 56).
4. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (62) die4. Diesel ram according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control unit (62)
Luftmenge im Verbrennungsraum (46) steuert.Air volume in the combustion chamber (46) controls.
5. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß der Lagefühler (76) eine Vielzahl in axialer Richtung aufeinanderfolgender Lagedetektoren (64-i) aufweist.5. Diesel ram according to one of claims 1 to 4, characterized in that the position sensor (76) has a plurality in the axial direction of successive position detectors (64-i).
6. Dieselramme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagedetektoren (64-i) neben einem Lagesignal zusätzlich ein Geschwindigkeitssignal bereitstellen, wozu sie z.B. jeweils an einen Differenzierkreis (72) angeschlossen sind, welcher aus den Flanken des Ausgangssignales des angeschlossenen Lagedetektors (64-i) ein Geschwindigkeitssignal erstellt.6. Diesel ram according to claim 5, characterized in that the position detectors (64-i) in addition to a position signal additionally provide a speed signal, for which purpose they e.g. are each connected to a differentiating circuit (72) which generates a speed signal from the edges of the output signal of the connected position detector (64-i).
7. Dieselramme nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn- zeichnet, daß zumindest ein Teil der Lagedetektoren7. Diesel ram according to claim 5 or 6, characterized in that at least part of the position detectors
(64-i) längs einer wendeiförmigen Linie auf dem Zylinder (12) angeordnet ist.(64-i) is arranged along a helical line on the cylinder (12).
8. Dieselramme nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da- durch gekennzeichnet, daß zumindest eine obere8. Diesel ram according to one of claims 5 to 7, characterized in that at least one upper
Gruppe von Lagedetektoren (64-i) längs einer Mantellinie des Zylinders (12) angeordnet ist.Group of position detectors (64-i) is arranged along a surface line of the cylinder (12).
9. Dieselramme nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der längs einer Mantellinie angeordneten Lagedetektoren (64-i) auf einer in die Innenfläche des Zylinders (12) eingesetzten, vorzugsweise bündig eingesetzten Detektortragleiste (188) angeordnet ist .9. Diesel ram according to claim 8, characterized in that at least a portion of the along a surface line arranged position detectors (64-i) is arranged on a detector support bar (188) inserted into the inner surface of the cylinder (12), preferably inserted flush.
10. Dieselramme nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektortragleiste (188) aus einem temperaturbeständigen Gleitlagermaterial hergestellt ist, insbesondere aus einem hitzebeständigen Kunststoff, welcher niedere Reibung auf Metall aufweist.10. Diesel ram according to claim 9, characterized in that the detector support strip (188) is made of a temperature-resistant plain bearing material, in particular of a heat-resistant plastic which has low friction on metal.
11. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagefühler (198) ein mit einer Stirnfläche des Schlagkolbens (34) zusammenarbei- tender berührungsloser Fühler ist, insbesondere ein nach dem elektromagnetischen Radarprinzip, dem Infrarot- Radarprinzip oder dem Ultraschall -Radarprinzip arbeitet.11. Diesel ram according to one of claims 1 to 4, characterized in that the position sensor (198) is a contactless sensor with an end face of the percussion piston (34), in particular one according to the electromagnetic radar principle, the infrared radar principle or the ultrasound -Radar principle works.
12. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Extrapolator (112), der aus dem Ausgangssignal des Lagefühlers (76) die zu erwartende Sprunghöhe des Schlagkolbens (34) extrapoliert.12. Diesel ram according to one of claims 1 to 11, characterized by an extrapolator (112) which extrapolates the expected jump height of the percussion piston (34) from the output signal of the position sensor (76).
13. Dieselramme nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich- net, daß ein Sprunghöhenkomparator (72), der mit dem Sprunghöhen-Ausgangssignal (H) des Extrapolators (112) beaufschlagt ist, anspricht, wenn die zu erwartende Sprunghöhe des Schlagkolbens (34) größer ist als eine gewünschte Sprunghöhe.13. Diesel ram according to claim 12, characterized in that a step height comparator (72) which is acted upon by the step height output signal (H) of the extrapolator (112) responds when the expected step height of the percussion piston (34) is greater as a desired jump height.
14. Dieselramme nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein mit dem Verbrennungsraum (46) kommunizierendes14. Diesel ram according to claim 13, characterized by a communicating with the combustion chamber (46)
Servo-Druckentlastungsventil (101) , welches durch das Ausgangssignal des Sprunghöhenkomparators (72) gesteuert wird. Servo pressure relief valve (101), which is controlled by the output signal of the step height comparator (72).
15. Dieselramme nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch einen Sicherheitskomparator (148) , welcher mit dem Sprunghöhen-Ausgangssignal (H) des Extrapolators (112) verbunden ist und ein Ausgangssignal dann bereitstellt, wenn letzterer ein Ausgangssignal bereitstellt, das größer ist als eine maximal zulässige Sprunghöhe .15. Diesel ram according to one of claims 11 to 14, characterized by a safety comparator (148) which is connected to the step height output signal (H) of the extrapolator (112) and provides an output signal when the latter provides an output signal which is larger as a maximum allowable jump height.
16. Dieselramme nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Ausgangssignal des Sicherheits- komparators (148) ein bewegliches Wandsegment (138) des Zylinders (12) , welches einen Teil der Begrenzung des Verbrennungsraumes (46) bildet, in eine Offenstellung gesteuert wird.16. Diesel ram according to claim 15, characterized in that a movable wall segment (138) of the cylinder (12), which forms part of the limitation of the combustion chamber (46), is controlled into an open position by the output signal of the safety comparator (148) .
17. Dieselramme nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Wandsegment (138) über17. Diesel ram according to claim 16, characterized in that the movable wall segment (138) over
Sollbruchstellen (144) mit dem Zylinder (12) verbunden ist, welche durch Sprengkapseln (146) aufbrechbar sind, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Sicherheits- komparators (148) gezündet werden.Predetermined breaking points (144) are connected to the cylinder (12) and can be broken open by detonators (146) which are ignited depending on the output signal of the safety comparator (148).
18. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsfühler18. Diesel ram according to one of claims 1 to 17, characterized in that the position sensor
(104) eine am Schlagstück (20) angreifende und über einen Kraftfühler (106) am Zylinder (12) abgestützte Fühlerfeder (110) aufweist.(104) has a feeler spring (110) which engages on the impact piece (20) and is supported on the cylinder (12) via a force sensor (106).
19. Dieselramme nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen mit dem Ausgangssignal des Kraftfühlers adressierten Korrekturspeicher.19. Diesel ram according to claim 18, characterized by a correction memory addressed with the output signal of the force sensor.
20. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelfühler eine Lichtschranke (78) aufweist, welche sich durch einen die Arbeitsöffnung bildenden Arbeitsstutzen (48) erstreckt .20. Diesel ram according to one of claims 1 to 19, characterized in that the particle sensor has a light barrier (78) which extends through a working nozzle (48) forming the working opening.
21. Dieselramme nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke (78) ein Sendeteil (80) und ein Empfangsteil (82) aufweist, deren optische Fensterelemente (84, 86) ins Innere des Arbeitsstutzens (48) reichen.21. Diesel ram according to claim 20, characterized in that the light barrier (78) has a transmitting part (80) and a receiving part (82), the optical window elements (84, 86) extend into the interior of the work nozzle (48).
22. Dieselramme nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterelemente (84, 86) ballige, vorzugsweise kalottenförmige Stirnflächen aufweisen.22. Diesel ram according to claim 21, characterized in that the window elements (84, 86) have spherical, preferably spherical end faces.
23. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen zur Steuerung der Kraftstoffverbrennung dienenden Fühler (118-i) jeweils einen zugeordneten Fehlerkreis (120-i, 122-i) haben, der ein der Abweichung des jeweiligen Fuhlerausgangssignales von einem Sollwertsignal entsprechendes Signal bereitstellt, und daß ein Fehlersignal- Kombinationskreis (128) vorgesehen ist, welcher die Ausgangssignale der verschiedenen Fehlerkreise (118-i) gewichtet zu einem Gesamt-Fehlersignal (E) zusammensetzt.23. Diesel ram according to one of claims 1 to 22, characterized in that the various sensors (118-i) used to control the fuel combustion each have an associated error circuit (120-i, 122-i), which is a deviation of the respective sensor output signal provides a signal corresponding to a setpoint signal, and that an error signal combination circuit (128) is provided, which weights the output signals of the various error circuits (118-i) to form an overall error signal (E).
24. Dieselramme nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlersignal -Kombinationskreis (128) für jedes der erhaltenen Fehlersignale einen Multiplizierkreis (130-i) aufweist, der neben dem entsprechenden Fehlersignal das Ausgangssignal eines zugeordneten Multiplikator-Speichers (132-i) erhält, und einen Addierkreis (134) aufweist, der die Ausgangssignale der verschiedenen Multiplizierkreise (130-i) addiert.24. Diesel ram according to claim 23, characterized in that the error signal combination circuit (128) for each of the error signals received has a multiplier circuit (130-i) which, in addition to the corresponding error signal, receives the output signal of an associated multiplier memory (132-i) , and an adder circuit (134) which adds the output signals of the various multiplier circuits (130-i).
25. Dieselramme nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch einen Multiplikator-Steuerkreis (136) , der mit den verschiedenen Fehlersignalen beaufschlagt ist und in Abhängigkeit von den letzteren die Inhalte der Multiplikator-Speicher (132-i) setzt.25. Diesel ram according to claim 24, characterized by a multiplier control circuit (136) which is supplied with the various error signals and which, depending on the latter, sets the contents of the multiplier memories (132-i).
26. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1-25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftversorgungseinrichtung26. Diesel ram according to one of claims 1-25, characterized in that the power supply device
(50 bis 56) einen im Schlagstück (20) ausgebildeten Kraftstoff-Speisekanal (180) aufweist, der zu einer in der Oberseite des Schlagstückes (20) ausgebildeten Kraftstoffmulde (178) führt.(50 to 56) has a fuel feed channel (180) formed in the striker (20), which leads to a fuel trough (178) formed in the top of the striker (20).
27. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1-26, welche eine Schmiermittel-Zuführeinrichtung (206 bis 214) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (62) bei der Steuerung der Zusammensetzung des Kraftstoff/Luft -Gemisches die von der Schmiermittel- Zuführeinrichtung (206 bis 214) abgegebene Schmiermittelmenge berücksichtigt.27. Diesel ram according to one of claims 1-26, which has a lubricant supply device (206 to 214), characterized in that the control unit (62) controls the composition of the fuel / air mixture by the lubricant supply device ( 206 to 214) lubricant quantity taken into account.
28. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1-27, gekennzeichnet durch einen mit der Steuereinheit (62) verbundenen Vorschubgeber (216), der ein der momentanen Eindringtiefe eines Rammgutes (32) in das Erdreich entsprechende Signale abgibt.28. Diesel ram according to one of claims 1-27, characterized by a feed transmitter (216) connected to the control unit (62), which emits signals corresponding to the current depth of penetration of a pile (32) into the ground.
29. Dieselramme nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubgeber (216) mit dem oberen29. Diesel ram according to claim 28, characterized in that the feed encoder (216) with the upper
Ende des Rammgutes (32), insbesondere mit einer auf das obere Ende des Rammgutes (32) aufgesetzten Schlaghaube (30) zusammenarbeitet.End of the pile to be driven (32), in particular cooperates with a striker hood (30) placed on the upper end of the pile to be driven (32).
30. Dieselramme nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubgeber (216) ein flexibles Meßmittel (218) aufweist, welches mit einer vorgespannten Aufwik- keltrommel (224) zusammenarbeitet, die ihrerseits mit einem Winkelgeber (226) verbunden ist.30. Diesel ram according to claim 29, characterized in that the feed encoder (216) has a flexible measuring means (218) which with a biased Aufwik- keltrommel (224) cooperates, which in turn is connected to an angle encoder (226).
31. Dieselramme nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch eine mit der Steuereinheit (62) verbundenen Speicher (232), in welchem die nach einem Rammzyklus jeweils vorliegenden Ausgangssignale des Vorschubgebers (216) abgespeichert werden.31. Diesel ram according to claim 30, characterized by a memory (232) connected to the control unit (62), in which the output signals of the feed transmitter (216), which are present after a ramming cycle, are stored.
32. Dieselramme nach einem der Ansprüche 1-31, gekennzeichnet durch einen mit der Steuereinheit (62) verbundenen Speicher (232), in welchem die jeweils bei einem Rammzyklus abgegebenen Kraftstoffmengen abgespeichert werden.32. Diesel ram according to one of claims 1-31, characterized by a memory (232) connected to the control unit (62), in which the fuel quantities emitted in each case of a ramming cycle are stored.
33. Dieselramme nach einem der Ansprüche 29-32, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (62) für jeden Rammzyklus aus der Kraftstoffmenge und dem Vorschub des Rammgutes (32) die Tragfähigkeit des Rammgutes (32) berechnet.33. Diesel ram according to one of claims 29-32, characterized in that the control unit (62) for each ram cycle from the fuel quantity and the feed of the pile (32) calculates the load capacity of the pile (32).
34. Dieselramme nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (62) die in aufeinanderfolgenden Rammzyklen erhaltenen Tragfähigkeitswerte des Rammgutes (32) in einem Speicher (232) in Abhängigkeit vom Vorschub ablegt . 34. Diesel ram according to claim 33, characterized in that the control unit (62) stores the load-bearing capacity values of the rammed material (32) obtained in successive ramming cycles in a memory (232) as a function of the feed.
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