WO2005056201A1 - Piling vibrator for material that is to be rammed - Google Patents

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WO2005056201A1
WO2005056201A1 PCT/EP2004/014145 EP2004014145W WO2005056201A1 WO 2005056201 A1 WO2005056201 A1 WO 2005056201A1 EP 2004014145 W EP2004014145 W EP 2004014145W WO 2005056201 A1 WO2005056201 A1 WO 2005056201A1
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WO
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mass
excitation
frequency
vibrator according
working
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/014145
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German (de)
French (fr)
Inventor
Hubert Bald
Original Assignee
GEDIB Ingenieurbüro und Innovationsberatung GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/18Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid
    • B06B1/183Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid operating with reciprocating masses
    • 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
    • E02D7/18Placing by vibrating

Definitions

  • the invention relates to a ramming vibrator for ramming material, such as sheet piles or piles, which are driven into or pulled out of the ground by oscillating movements of the ramming vibrator.
  • ramming vibrator for ramming material, such as sheet piles or piles, which are driven into or pulled out of the ground by oscillating movements of the ramming vibrator.
  • the predominantly vertical vibratory movements are derived from the centrifugal forces of rotating imbalances, which are synchronized in such a way that the horizontal centrifugal force components cancel each other and the vertical centrifugal force components add up.
  • Gear transmissions are predominantly used for the synchronization of the unbalances and possibly also for their drive.
  • Modern unbalance vibrators of this type are required to be adjustable or adjustable with regard to their vibration path amplitude while the unbalance is rotating, which also includes the vibration path amplitude with the value zero.
  • these unbalanced ram vibrators can also be operated in such a way that (at existing contact of the pile material with the soil) during the acceleration of the unbalance rotation movement from zero speed to no natural frequencies excitable in the soil below the desired operating frequency. This takes place in the case of the amplitude-controllable unbalance ram vibrators in that the oscillation amplitude is kept at zero while the unbalance rotary motions are ramping up from zero until the (high) operating frequency is reached and a predetermined amplitude is only set after the operating frequency has been reached.
  • a ram vibrator is described in EP 1 167 632 A2, which has a linear dual-mass oscillator that can be excited by at least one excitation actuator designed as a hydraulic cylinder.
  • This comprises a cantilever mass in the form of a support frame, a working mass in the form of an outer frame with a holder for the pile and a spring system coupling both masses, the two masses oscillating essentially in phase and in opposite directions.
  • the piston of the hydraulic cylinder is acted upon by a control rotor with rotary slides for alternating reciprocating movement of the working mass.
  • the work to be performed is the sum of the work performed and the vibration loss required to force the vibrations without performing any work.
  • the power loss is from Difference between the natural frequency of the dual mass oscillator and the excitation frequency, which can be changed here by changing the speed of the control rotor.
  • the vibration loss power is inevitably relatively large in this ramming vibrator, since work must be carried out in frequency ranges which ensure a controllable vibration path amplitude.
  • the object of the invention is therefore to provide a ram vibrator which has a lower power requirement. This object is achieved in accordance with the features of claim 1.
  • the invention therefore relates to a ramming vibrator for ramming material with a linear dual-mass oscillator which can be excited by at least one excitation actuator and which has a cantilever mass, a working mass and a spring system coupling both masses, the two masses oscillating essentially in phase and in opposite directions and one of the Mass carries a holder for the pile, a control circuit for the excitation power, which comprises a controller, the at least one excitation actuator and a sensor device for direct or indirect measurement of the vibration path amplitude, is provided with which the vibration path amplitude in the frequency range adjacent to the main natural frequency of the dual mass vibrator a predetermined value can be regulated, the excitation frequency being predeterminable in the frequency range adjacent to the main natural frequency of the dual mass oscillator.
  • 1a shows the course of an oscillating movement of a working mass and a free-oscillating mass over time t for a two-mass oscillator.
  • 1b symbolically shows a device comprising a dual-mass oscillator for compacting as an oscillating model.
  • 1c shows the frequency-dependent course of the oscillation travel amplitude and excitation power of a dual-mass oscillator in the region of its main natural frequency.
  • 2a schematically shows an embodiment of a ramming vibrator.
  • Fig. 2b shows a hydraulic circuit diagram for the ram vibrator of Fig. 2a.
  • 3 shows schematically a further embodiment of a ram vibrator.
  • the oscillation frequency is chosen (high) so that the effect of the softly set springs of the vibration isolation (the isolation device for suspending the vibrators on a suitable carrier device) on the vibration path amplitude of the vibrators is negligible or only insignificant.
  • the idle vibration mode is by no means a fictitious one Operating mode, since it is carried out approximately at the beginning of a ramming process and at the end of a pulling process in practical application.
  • the mass that vibrates along with the pile is usually referred to as "m dyn " for the "dynamic mass” in the case of the unbalanced pile vibrators and subsequently as "ma” for the "working mass” in the case of a pile vibrator according to the invention.
  • the unbalance ram vibrator carries out a so-called harmonic, ie a sinusoidal vibration in idle mode, which is characterized on the one hand by the harmonic course of the resulting centrifugal forces, but also by the conversion of kinetic energy from one energy form into another energy form.
  • harmonic ie a sinusoidal vibration in idle mode
  • the kinetic energy of the dynamic mass zero, the kinetic energy becomes of the rotating masses increased to a maximum by increasing the rotational speed.
  • the vibration path amplitude and, using the vibration frequency, the maximum kinetic energy of the vibrating dynamic mass converted twice per vibration period and a so-called vibration power P su of the unbalance ram vibrator can be calculated. If this oscillating power P su could not be continuously drawn from the kinetic energy of the rotating masses, it would have to be supplied from another power source.
  • the same vibration power P su as in idle mode must be implemented with the same working frequency and the same size of the vibration path amplitude during work, here over the pile in addition, a useful power P N (mainly as a friction power) is introduced into the ground, which useful power is also to be implemented via the unbalance excitation system.
  • a useful power P N (mainly as a friction power) is introduced into the ground, which useful power is also to be implemented via the unbalance excitation system.
  • the amount of vibration power R su in the case of unbalance ram vibrators common in practice is generally considerably larger than the useful power P N that can be implemented on the ramming material via the ramming material.
  • the ratio P su / P N may well exceed a value of 1.5.
  • the vibrating ram vibrator is understood as a two-mass vibrator which is forced to vibrate by an excitation system with a cantilever mass mf, a working mass ma and a spring system which forcibly connects both masses in both vibration directions, the working mass ma also taking into account the mass of the rammed material.
  • a vibration power P sz of the vibrating cantilever mass and the working mass can also be defined for the ram vibrator, in which case the ratio of vibration power P sz to useful power P N can reach a value P sz / P N of greater than 1.5 .
  • a working mass ma is shown connected to the ground 100 by means of a spring 102, as a result of which an elastic behavior of the soil adhering to a pile by friction is illustrated.
  • Damping element 104 is intended to indicate that, with a set damping dimension D> 0, a damping power can be delivered via the working mass ma as a compression power from a dual-mass oscillator.
  • a periodic excitation force f (t) 108 of an excitation system is simultaneously applied to a cantilever mass mf and to the working mass ma and is indicated to act in both oscillation directions.
  • the excitation power of the excitation system may have the same amount as the amount of the dissipated damping power when the two-mass oscillator is excited with an excitation frequency equal to the natural frequency (resonance mode).
  • a spring system 106 is provided, the resultant spring constant of which, together with the amounts of the masses ma and mf, determines the (main) natural frequency fn of the dual-mass oscillator.
  • the spring system 106 simultaneously introduces (positive and negative) acceleration forces derived from spring deformation forces into the cantilever mass mf and into the working mass ma during the execution of the oscillating movements. Because of the damping power emitted by the dual-mass oscillator, the working mass ma and the cantilever mass mf must be forced to perform vibrations by the excitation system. However, the dual-mass oscillator can also be forced to oscillate frequencies greater or less than the natural frequency within certain limits by means of a suitable excitation frequency. Then the oscillation path amplitudes of the masses ma and mf turn out to be smaller with comparable excitation power.
  • the oscillation path amplitudes of the working mass ma and the free oscillation mass mf are designated Aa and Af, the corresponding double amplitudes with Ha and Hf.
  • the oscillation path amplitude Af is assumed twice as large in the drawing as the oscillation path amplitude Aa.
  • the masses ma, mf of the dual-mass oscillator oscillate in phase and in opposite directions. The largest distance from the center of mass is designated Smax and the smallest distance is designated Smin.
  • Neglecting the low damping energy that is also emitted in practice in idle vibration operation the following can be determined: At the reversal points for the amplitudes Af and Aa for Smax and Smin, the kinetic energies previously contained in the masses mf and ma at the greatest vibration speed are completely in the deformation energy of the spring system and are converted completely into kinetic energy during the subsequent swinging movements.
  • the vibration power P sz if it has been applied once by the excitation system, is preserved in a similar way to the vibration power P S) U in an unbalance ram vibrator while maintaining constant vibration path amplitudes and does not have to be continuously supplied by the excitation system (even when ramming is in operation) become.
  • the excitation system supplies the oscillation system with a specific excitation power which is just as great as the damping power which is emitted predominantly by the power loss of the pile material vibrating in the ground and is characterized by a specific damping measure D.
  • the curve Va characterizes the oscillation path amplitudes A that can be achieved with a constant excitation force amplitude with a cooperating (average) working mass ma with a variable excitation frequency fe. It can be seen that the maximum vibration path amplitude A max occurs at the natural frequency fn of the vibration system. Within a resonance frequency range Dfa (with a given identical excitation force amplitude) at least oscillation path amplitudes of the amount A 0 can be achieved at all excitation frequencies.
  • a constant oscillation path amplitude A 0 can of course also be set in this range for all excitation frequencies lying between the frequencies fu and fo, which can be achieved by reducing the excitation force amplitude (by means of a control device).
  • the curve Pa represents the excitation powers associated with the oscillation travel amplitudes A with an active (mean) working mass ma, the excitation power at the natural frequency fn having a minimum value Pn.
  • the curve Pa also shows that with an excitation power Pe, which is somewhat larger than Pn, with a prevailing damping dimension D with a predetermined maximum vibration path amplitude A 0, the ram vibrator can be operated in a resonance frequency range Dfa. However, the power amount Pe minus Pn is not recoverable.
  • This procedure also realizes a procedural advantage in that it excludes a soil resonance range Dfs below the natural frequency fn, in which the latter could be excited to form resonance vibrations when working with the pile in the soil.
  • the avoidance of dangerous resonance vibrations of the ground is also the main goal of modern high-frequency unbalance ram vibrators with adjustable vibration path amplitude between zero and a maximum amount. Since the soil resonance range Dfs to be avoided generally extends to approximately 34 Hz, such unbalance ram vibrators are operated as so-called high-frequency vibrators with a working frequency of usually greater than 30 Hz.
  • the amount of the (average) working mass ma can fluctuate between a minimum value mal and a maximum value ma2 through the use of ramming goods of different masses.
  • the natural frequencies fm-1 and fm-2 are assigned vibration path amplitudes according to curves Vm-1 and Vm-2 and excitation powers according to curves Pm-1 and Pm-2, respectively, with the excitation force amplitudes set accordingly, cf. Fig. 1c. If, what is preferred, the dual mass transducer excited with an excitation frequency that corresponds to the natural frequency dependent on the working mass (e.g. fm-1 or fm-2), you can perform the vibration operation (the pile driving) with the least amount of excitation power. If the natural frequency should change slightly as the pile driving progresses due to the changing influence of the soil, the excitation frequency can also be adjusted in this regard with suitable control means.
  • the ram vibrator can be operated practically like an unbalanced high-frequency ram vibrator , So that a dual-mass oscillator and thus the ramming vibrator for performing forced vibrations in a frequency range Dfa, Dfm-1 or Dfm-2 is provided at or near its natural frequency, it applies that if the supply of excitation power is suddenly switched off, the dual-mass oscillator with a frequency in the frequency range Dfa, Dfm-1 or Dfm-2 continues to oscillate with a free damped oscillation with decreasing oscillation path amplitude.
  • a cantilever mass 200 includes the parts of a crossbar 206, a spring cylinder housing 208 including bearing cover 210 and a hydraulic exciter actuator 212 with cylinder housing 214, cylinder cover 216, sensor holder 218 and sensor-1 220, which are firmly connected to one another.
  • the exciter actuator 212 is together with cylinder housing 214, Piston 222, upper piston rod 224 and lower piston rod 226 are constructed as a synchronous cylinder and have an upper displacement work chamber 228 and a lower displacement work chamber 230.
  • the two displacement work chambers 228, 230 can be operated with the aid of the servo directional control valve 232, to which they are each connected via a line are alternately charged with an oil volume with higher pressure and with an oil volume with lower pressure in time with the excitation frequency, whereby - in conjunction with the respective relative movements of the piston 222 - a predetermined excitation energy per oscillation period enters the two-mass oscillator 234 to be led.
  • a pump 244 which is adjustable with regard to its delivery volume and / or output pressure represents the original pressure and volume flow source for the excitation actuator 212.
  • the pump output to which a pressure accumulator 242 is connected in parallel, is connected to the input of a pressure regulator 240 which can be continuously controlled or regulated with respect to its output pressure via an input signal 246, the so-called manipulated variable.
  • a volume flow with a pressure regulated according to a predetermined value passes via a line 236 to the servo directional control valve 232 and from there in an alternating manner caused by the servo directional control valve 232 into one and the other displacement work spaces 228 and 230 des Exciter actuators 212.
  • the displacement workrooms 228 and 230 could optionally also be connected to a low-pressure pressure source (not shown) with a check valve each, in order to avoid cavitation phenomena.
  • the pump 244 is designed by means of an adjusting device, not shown, in such a way that its outlet pressure is set as a function of the outlet pressure of the pressure regulator 240.
  • the pressure at the outlet of the pump 244 could also be set or regulated (in a manner not shown) by means of a suitable adjusting device of the pump 244 as a function of the input signal 246, in which case the pressure regulator 240 could be omitted.
  • the spring system 204 shown in FIG. 2a which uses the compressibility of the hydraulic oil as a spring principle, is designed with the spring cylinder housing 208, the bearing cover 210, a spring piston 250, an upper piston rod 252 and a lower piston rod 254 as a synchronous cylinder.
  • an upper compression space 256 and a lower compression space 258 are each resiliently compressed by an amount He / 2.
  • Both compression spaces 256, 258 can be connected in a symmetrical design via lines 260 or 262 to a further compression chamber 264 and 266, the latter being able to be excluded from the compression process by a shut-off valve 269.
  • a first spring constant and thus a first natural frequency can be defined.
  • a second, lower natural frequency can be created if necessary.
  • Non-return valves 268, 270 connect both compression chambers 264, 266 to a pressure source 272, 272 'which is adjustable with respect to their (relatively low) pressure.
  • the upper piston rod 252 is connected to the lower piston rod 226 of the excitation actuator 212 and the lower piston rod 254 is connected to a yoke 276.
  • the working mass 202 also comprises a holder 278, approximately in the form of a collet and ramming material 280 which is clamped with the aid of the collet.
  • a spring support 286 is for the purpose of maintaining a predetermined central position of the spring piston 250 relative to the spring cylinder housing 208 and the piston 222 relative to the associated cylinder housing 214 provided with which a certain relative position between the cantilever mass 200 and the working mass 202 is also determined at the same time.
  • the spring support 286, which is provided twice in a symmetrical design, consists in each case of a support body 288 and two spring elements 290 and 292, which are fastened to the cross member 206 or to the yoke 276.
  • the springs of the spring supports 286 naturally contribute a certain proportion to the determination of the spring constants of the hydraulic spring system 204.
  • a sensor-1 220 is attached to a sensor holder 218 and is designed such that it displaces the upper piston rod 224 or the piston 222 or the spring piston 250 and thus also the displacement of the working mass 202 relative to the cantilever mass 200 (e.g. the The sum He of the double amplitudes Ha + Hf shown in FIG.
  • a sensor 2 291 is attached to the yoke 276 and is provided for generating measurement signals of the actual value of the vibration acceleration of the working mass 202.
  • Measurement signals for the vibration path for example for the vibration path amplitude Aa or double amplitude Ha of the working mass 202, can be obtained in the control 233 from the acceleration signals.
  • the size of the double amplitude Hf of the cantilever mass mf can thus also be determined from the difference between the physical quantities He and Ha.
  • the support bracket 294 is fastened to the yoke 276 by means of two (soft) spring elements 296, which serve to isolate vibrations, and is used to suspend the entire ram vibrator on a carrying device (not shown), for example on a crane.
  • 2a, 2b is as follows:
  • the controller 233 is used to carry out general control tasks, for example actuation of the servo directional control valve 232 with an alternating frequency of the alternating pressurization and pressure relief of the displacement work spaces 228 and 230 corresponding to the excitation frequency that can be predetermined.
  • the control 233 also regulates the vibration path amplitude Aa of the working mass 202 and / or the vibration path amplitude Af of the cantilever mass 200 via processing of predetermined setpoints and measured actual values this parameter.
  • These physical vibration quantities are regulated by influencing the energy portions supplied to the excitation actuator 212 per oscillation period or half-period, which portions are formed by means of the servo directional control valve 232 from the volume flow or energy flow supplied via the line 236.
  • the size of the energy portions or their energy content is determined (with a predetermined oscillation path amplitude) via the supply pressure for the servo directional control valve 232, which can be adjusted dynamically at the output of the pressure regulator 240 (or alternatively via a direct regulation of the output pressure of the pump 244 by means of an integrated therein pressure regulator).
  • the input signal 246 or the manipulated variable of the pressure regulator is derived from the output signal of the regulator.
  • the pressure regulator is thus the so-called actuator, which intervenes in the energy flow.
  • the size of the working mass and thus the natural frequency of the dual mass vibrator can change within certain limits depending on the size of the mass of the pile being used.
  • a special device with a special control algorithm is expediently provided within the control 233, with which the control 233 automatically searches the current natural frequency and adjusts the excitation frequency in accordance with the natural frequency, starting from a specific predefinable reference frequency. This can be done, for example, in such a way that the reference frequency is initially adjusted slightly in order to find out whether it is possible to reduce the excitation power with the adjusted excitation frequency. If appropriate confirmatory information can be obtained, further adjustment steps are carried out until the excitation frequency is found at which a minimum of excitation power is required.
  • the influence of a damping power that is to be emitted due to the ramming operation is of course also compensated for.
  • the oscillation path amplitudes Af and Aa of the free-oscillating mass 200 and the Working mass 202 become increasingly smaller, the oscillation path amplitudes Aa and Af can also be regulated according to a predetermined desired value with great dynamics, even without the cooperation of the pressure regulator 240, with an increasing or decreasing need for excitation power with increasing or decreasing damping performance through an adjustment of the delivery volume and / or the outlet pressure of the pump 244 can be taken into account, and in this case the adjustment of the pump 244 with the lower dynamic characteristic of this adjustment is permissible.
  • the preload pressures build up automatically from the rest position of the spring piston 250 (corresponding to its central position) until the predetermined oscillation path amplitude or the intended force stroke He of the excitation actuator 212 is reached:
  • the ram vibrator shown in Fig. 3 is constructed very similar to the ram vibrator shown in Figs. 2a and 2b and can be operated just like this.
  • the individual assemblies or Components which perform the same functions as those shown in FIGS. 2a and 2b are given the same reference numerals in FIG. 3, while the different features are identified by reference numerals in the form of 3-digit numbers with the number 3 at the beginning ,
  • the difference from FIG. 2a is as follows: In contrast to FIG. 2a, where a hydraulic exciter actuator 212 is connected with its cylinder housing to the cantilever mass, FIG.
  • FIG. 3 shows two exciter actuators 312 and 312 'of the same type and operated in parallel, and their cylinder housings 314 are firmly connected to the working mass 202.
  • the upper piston rods 324 are screwed together with angle components 389, which in turn are fastened to the bearing cover 210, and in this way transmit the excitation forces acting between the cantilever mass 200 and the working mass 202.
  • the two spring supports 386 are designed differently in that support bodies 388 are now attached directly to the yoke 276 and thus belong to the working mass 202.
  • the support members 388 are connected to the cross member 206 via spring elements 390.
  • the sensor-1 220 attached to a sensor holder 218 can detect the displacement of the upper piston rod 252 and thus also the displacement of the working mass 202 relative to the cantilever mass 200 and pass it on to the controller 233 as a measurement signal.
  • the dashed lines used in FIGS. 2a and 3 indicate fastening means for the fixed connection of different components.
  • an electrical linear actuator or an electrical torque motor can also be provided, the latter preferably being designed as three-phase AC motors.
  • a hydraulic Swing motor or an electric torque motor would be the conversion of the motor swiveling movement into a linear drive movement preferably to be realized by a rack and pinion gear.
  • a rotor directional valve can also be provided. In such a rotor directional control valve, the previously described function of a servo directional control valve with a control spool that moves back and forth in time with the excitation frequency to be specified is replaced by a control rotor rotating at the same frequency.
  • control rotor must be driven by a rotary motor, for example by a small hydraulic axial piston motor, this rotary motor preferably being controllable or regulatable in terms of its speed.
  • a rotary motor for example by a small hydraulic axial piston motor, this rotary motor preferably being controllable or regulatable in terms of its speed.
  • electrical actuators the advantage that the free oscillating mass is smaller than the working mass, the advantage that a longer output working path of the exciter actuator results can be used.
  • the spring system can also be implemented with mechanical springs, preferably using double leaf springs.
  • slide guides are formed by the piston itself or by cylindrical bodies arranged coaxially to the central axis of the piston.
  • a spring support which is effective between the cantilever mass and the working mass, is expediently provided for a central standstill position of the exciter actuator, with an intermediate position of the output member of the exciter actuator relative to the mass in which the exciter actuator is accommodated, or in the case of a hydraulic spring system, at least when the ram vibrator is at a standstill a middle position of the spring piston relative to its cylinder housing is predetermined by an effective spring support between the cantilever mass and the working mass, which is used by the spring system itself when using mechanical spring elements and which is realized by a special spring support in a hydraulic design of the spring system, whereby due to the special or separate spring support, the resulting spring constant is also determined by the spring system.
  • the ramming vibrator advantageously works in resonance mode at or near its main natural frequency of the dual mass oscillator. This results in low energy losses.
  • the vibration performance of the cantilever mass and the working mass can always be almost completely recovered and reused.
  • the at least one exciter actuator can be dimensioned smaller as a result of a smaller excitation power to be implemented and can operate or be controlled with a higher dynamic and accuracy.
  • the ramming vibrator can be operated safely in the resonance range in the vicinity of its natural frequency, since the actual value of a physical vibration variable, e.g.
  • the amplitude of the vibration path sf or sa of the cantilever mass or the working mass is measured by a measuring device and processed by means of a controller in such a way that the physical vibration quantity is regulated with great dynamics and accuracy according to the specified value.
  • That the ramming vibrator which is designed as a dual-mass oscillator for carrying out forced vibrations, is located at its main natural frequency or can be operated in a frequency range (Dfa), (Dfm-1), (Dfm-2) which is symmetrical to its main natural frequency, can be demonstrated in that when the supply of excitation power to the at least one excitation actuator is suddenly switched off, the oscillating movements of the dual mass oscillator with it Main natural frequency can be continued with decreasing vibration amplitude.
  • a predetermined physical vibration quantity for example the amplitude of the vibration path sf or sa
  • a pressure regulator with adjustable output pressure Thanks to the use of a spring system with which the spring energy required for resonance operation can be stored, a high loss rice force can be developed at the reversal point of the oscillating movement of the working mass, even at a high working frequency, without any time delay.
  • a cantilever mass smaller than the working mass can be used, which leads to an overall lower mass of the dual-mass oscillator and, at the same time, to a desirable longer output working path of the exciter actuator.

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Abstract

The invention relates to a piling vibrator for material that is to be rammed. Said piling vibrator comprises a linear dual-mass oscillator (234) which can be excited by at least one exciting actuator (212) so as to generate forced vibrations and is provided with a free-swinging mass (200), a working mass (202), and a spring system (204) that couples the two masses. The two masses oscillate essentially in phase and in opposite directions. One of the masses supports a fixture (278) for the rammed material (280). A control loop comprising a controller (233), the at least one exciting actuator (212), and a sensor device (220, 291) for directly or indirectly measuring the vibration amplitude (298) is provided for controlling the excitation power. Said control loop allows the vibration amplitude to be regulated to a predefined value lying within the frequency range next to the principal eigenfrequency of the dual-mass oscillator, the excitation frequency being predefinable in the frequency range next to the principal eigenfrequency of the dual-mass oscillator.

Description

Rammvibrator für Rammgut Ram vibrator for rammed material
Die Erfindung betrifft einen Rammvibrator für Rammgut, etwa Spundbohlen oder Pfähle, die durch Schwingbewegungen des Rammvibrators ins Erdreich getrieben bzw. aus diesem herausgezogen werden. Bei den bis heute eingesetzten praxistauglichen Rammvibratoren werden die überwiegend in vertikaler Richtung ausgeführten Schwingbewegungen abgeleitet von den Fliehkräften rotierender Unwuchten, die derart synchronisiert sind, daß sich die horizontalen Fliehkraftkomponenten gegenseitig aufheben und sich die vertikalen Fliehkraftkomponenten addieren. Für die Synchronisation der Unwuchten und gegebenenfalls auch für deren Antrieb werden überwiegend Zahnradgetriebe eingesetzt. Von modernen Unwuchtvibratoren dieser Art wird verlangt, daß sie bei laufender Drehung der Unwuchten bezüglich ihrer Schwingwegamplitude regelbar oder einstellbar sind, wozu auch die Schwingwegamplitude mit dem Wert Null gehört. Sofern eine solche Verstellbarkeit der Schwingwegamplitude gegeben ist, kann man diese Unwucht-Rammvibratoren auch so betreiben, daß (bei vorhandenem Kontakt des Rammgutes mit dem Erdreich) während des Hochlaufens der Unwuchtdrehbewegung von der Drehzahl Null an keine im Erdreich erregbaren Eigenfrequenzen unterhalb der angestrebten Betriebsfrequenz angeregt werden. Dies geschieht bei den amplitudenregelbaren Unwucht-Rammvibratoren dadurch, daß man während des Hochlaufens der Unwucht-Drehbewegungen vom Wert Null an bis zum Erreichen der (hohen) Betriebsfrequenz die Schwingungsamplitude auf dem Wert Null hält und erst nach dem Erreichen der Betriebsfrequenz eine vorgesehene Amplitude einstellt. Abgesehen von wenigen, mit Unwuchten arbeitenden und bezüglich der Schwingwegamplitude ohne Benutzung eines Zahnradgetriebes einstellbaren Rammvibratoren, die ihrerseits mit speziellen Nachteilen behaftet sind, wird bei der Mehrzahl der im praktischen Betrieb befindlichen Rammvibratoren, bei denen während der Rotation der Unwuchten die Schwingwegamplituden vom Wert Null auf einen geeigneten Wert größer als Null verstellt werden kann, die Synchronisation der Unwuchten und zusätzlich auch die Verstellbarkeit der Schwingwegamplituden durch den Einsatz von stark durch Massen kräfte belastete Zahnradgetriebe bewirkt. Diese Art von Rammvibratoren führt allerdings infolge der Zahnradgetriebe zu einer sehr hohen Geräuschemission und einem hohen Verschleiß. Um den Geräuschemissionen zu begegnen, wird in EP 1 167 632 A2 ein Rammvibrator beschrieben, der einen von wenigstens einem als Hydraulikzylinder ausgebildeten Erregeraktuator zu erzwungenen Schwingungen anregbaren, linearen Zweimassenschwinger aufweist. Dieser umfaßt eine Freischwingmasse in Form eines Tragrahmens, eine Arbeitsmasse in Form eines Außenrahmens mit einer Halterung für das Rammgut sowie ein beide Massen koppelndes Federsystem, wobei die beiden Massen im wesentlichen phasengleich und gegenläufig schwingen. Der Kolben des Hydraulikzylinders wird über einen Steuerrotor mit Rotationsschiebern zum wechselweisen Hin- und Herbewegen der Arbeitsmasse beaufschlagt. Die aufzubringende Leistung ist die Summe aus Arbeitsleistung und Schwingungsverlustleistung, die zur Erzwingung der Schwingungen benötigt wird, ohne daß eine Arbeit geleistet wird. Die Schwingungsverlustleistung ist von der Differenz zwischen Eigenfrequenz des Zweimassenschwingers und der Erregerfrequenz, die sich hier durch Änderung der Drehzahl des Steuerrotors verändern läßt, abhängig. Die Schwingungsverlustleistung ist bei diesem Rammvibrator zwangsläufig relativ groß, da in Frequenzbereichen gearbeitet werden muß, die eine beherrschbare Schwingwegamplitude gewährleisten. Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rammvibrator zu schaffen, der einen geringeren Leistungsbedarf hat. Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Gegenstand der Erfindung ist daher ein Rammvibrator für Rammgut mit einem von wenigstens einem Erregeraktuator zu erzwungenen Schwingungen anregbaren, linearen Zweimassenschwinger, der eine Freischwingmasse, eine Arbeitsmasse sowie ein beide Massen koppelndes Federsystem aufweist, wobei die beiden Massen im wesentlichen phasengleich und gegenläufig schwingen und eine der Massen eine Halterung für das Rammgut trägt, wobei ein Regelkreis für die Erregerleistung, der einen Regler, den wenigstens einen Erregeraktuator und eine Sensoreinrichtung zur direkten oder indirekten Messung der Schwingwegamplitude umfaßt, vorgesehen ist, mit dem die Schwingwegamplitude im Frequenzbereich benachbart zur Haupteigenfrequenz des Zweimassenschwingers auf einen vorgegebenen Wert regelbar ist, wobei die Erregerfrequenz im Frequenzbereich benachbart zur Haupteigenfrequenz des Zweimassenschwingers vorgebbar ist. Hierdurch wird es möglich, ohne unzulässige Schwingwegamplitudenwerte die gewünschte Arbeitsleistung zu erreichen und den Resonanzbereich zu nutzen, d.h. bei der Haupteigenfrequenz des Zweimassenschwinger bzw. in deren Nähe zu arbeiten, wo die zum Betreiben des Rammvibrators benötigte Leistung erheblich verringert ist, da bei diesem Betrieb vom Federsystem die zur Schwingung in einer Richtung eingesetzte Energie gespeichert und anschließend zur Schwingung in der entgegengesetzten Richtung größtenteils wieder abgegeben wird. Abgesehen davon kann der Frequenzbereich bis zur Arbeitsfrequenz ohne oder mit nur sehr geringer Schwingungsamplitude durchfahren werden, so daß der Erdreich-Resonanzbereich von ca. 30 Hz problemlos durchfahren werden kann. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1a zeigt den Verlauf einer Schwingbewegung einer Arbeitsmasse und einer Freischwingmasse über der Zeit t für einen Zweimassenschwinger. Fig. 1b zeigt symbolisch eine einen Zweimassenschwinger umfassende Einrichtung zum Verdichten als Schwingmodell. Fig. 1c zeigt den frequenzabhängigen Verlauf von Schwingwegamplitude und Erregerleistu ng eines Zweimassenschwingers im Bereich seiner Haupteigenfrequenz. Fig. 2a zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Rammvibrators. Fig. 2b zeigt ein hydraulisches Schaltschema für den Rammvibrator von Fig. 2a. Fig.3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Rammvibrators. Im Zusammenhang mit Fig. 1a-c wird nachstehend das vorliegend unter anderem realisierte Prinzip der weitgehenden Nachahmung der Kinetik der Unwucht-Rammvibratoren durch den Einsatz eines an der Stelle oder in der Nähe sei ner E igenfrequenz schwingenden Zweimassenschwingers i m "Leerlaufschwingbetrieb" ganz allgemein erläutert. Ein Vergleich der Verhältnisse bei Unwuchtvibratoren und Rammvibratoren nach der Erfindung fällt am deutlichsten aus, wenn beide Vibratorarten in jenem, hier Leerlaufschwingbetrieb genannten Betriebszustand betrachtet werden, bei welchem die Vibratoren mit einer bestimmten, mit dem Rammgut mitschwingenden Masse und mit einer vorgegebenen Frequenz frei schwingen, ohne daß eine Nutzarbeit in das Erdreich abgegeben wird. Die Schwingfrequenz ist dabei derart (hoch) gewählt, daß die Wirkung der weich eingestellten Federn der Schwingungsisolation (der Isolationseinrichtung zur Aufhängung der Vibratoren an einem geeigneten Trägergerät) auf die Schwingwegamplitude der Vibratoren nicht oder nur unerheblich in's Gewicht fällt. Der Leerlaufschwingbetrieb ist durchaus keine fiktive Betriebsart, da er zu Beginn eines Rammvorganges und am Ende eines Ziehvorganges in der Anwendungspraxis annäherungsweise durchgeführt wird. Die zusammen mit dem Rammgut mitschwingende Masse wird bei den Unwucht- Rammvibratoren üblicherweise mit "mdyn" für die "dynamische Masse" und nachfolgend bei einem Rammvibrator gemäß der Erfindung entsprechend mit "ma" für die "Arbeitsmasse" bezeichnet. Der Unwucht-Rammvibrator führt im Leerlaufbetrieb eine sogenannte harmonische, d.h. eine sinusförmige Schwingung aus, die einerseits vom harmonischen Verlauf der resultierenden Fliehkräfte, aber auch geprägt wird von der Umformung von kinetischer Energie von einer Energieform in eine andere Energieform. Während der Schwingbewegung findet nämlich eine fortlaufende, zweimal pro Schwingungsperiode erfolgende Umwandlung der kinetischen Energie der dynamischen Masse und einem Anteil der kinetischen Energie der rotierenden Massen statt: Im Umkehrpunkt der Schwingbewegung, wo die kinetische Energie der dynamischen Masse = Null ist, wird die kinetische Energie der rotierenden Massen durch Vergrößerung der Drehgeschwindigkeit auf ein Maximum angehoben. In der Mitte der Schwingbewegung, wo die kinetische Energie der dynamischen Masse bei maximaler Geschwindigkeit ein Maximum erreicht, wird die kinetische Energie der rotierenden Massen durch Verringerung der Drehgeschwindigkeit auf ein Minimum abgesenkt. Aus den Daten der dynamischen Masse mdyn und dem statischen Moment der Unwuchten kann man die Schwingwegamplitude und unter Verwendung der Schwingfrequenz die pro Schwingungsperiode zweimal umgesetzte maximale kinetische Energie der schwingenden dynamischen Masse und daraus eine sogenannte Schwingleistung Ps u des Unwucht-Rammvibrators berechnen. Könnte diese Schwingleistung Ps u nicht laufend aus der kinetischen Energie der rotierenden Massen geschöpft werden, müßte sie aus einer anderen Leistungsquelle zugeführt werden. Die gleiche Schwingleistung Ps u wie im Leerlaufbetrieb muß bei gleicher Arbeitsfrequenz und gleicher Größe der Schwingwegamplitude auch während des Arbeitsbetriebes umgesetzt werden, wobei hier über das Rammgut zusätzlich noch eine Nutzleistung PN (überwiegend als Reibleistung) in das Erdreich eingeführt wird, welche Nutzleistung ebenfalls über das Unwucht-Erregersystem umzusetzen ist. Wie man zeigen kann, ist der Betrag der Schwingleistung Rs u bei in der Praxis gängigen Unwucht-Rammvibratoren in der Regel erheblich größer als die an diesen Rammvibratoren über das Rammgut umsetzbare Nutzleistung P N. Das Verhältnis Ps u / PN kann dabei durchaus einen Wert von 1 ,5 erheblich überschreiten. Es ist bezüglich der vorteilhaften Eigenschaften eines Unwucht- Rammvibrators weiterhin noch von Bedeutung, daß im Augenblick der Richtungsumkehr der Fliehkraft die maximale resultierende Fliehkraft, die wegen des sinusförmigen Verlaufes größer ist als die durchschnittliche, zur Verfügung stehende. Bei der Durchführung von Schwingungen des Rammgutes im Erdreich kann, abhängig von den Reibungsverhältnissen zwischen Rammgut und Erdreich, das Rammgut die Neigung aufweisen, im Erdreich stecken zu bleiben (Haftreibung). Da hier ebenfalls die Gesetzmäßigkeit gilt, daß die Reibung der Ruhe größer ist als die Reibung bei der Bewegung, ist es für die Praxis sehr vorteilhaft, daß in diesem Falle der erforderliche (Losreiß-)Schwingungshub unter der Einwirkung der maximalen resultierenden Fliehkraft begonnen werden kann. Im vorliegenden Fall wird der schwingende Rammvibrator als ein durch ein Erregersystem zu Schwingungen gezwungener Zweimassenschwinger mit einer Freischwingmasse mf, einer Arbeitsmasse ma und einem beide Massen kräftemäßig in beiden Schwingrichtungen verbindenden Federsystem aufgefaßt, wobei die Arbeitsmasse ma auch die Masse des Rammgutes mit einbezieht. Auch bei dem Rammvibrator kann man eine Schwingleistung P s z der schwingenden Freischwingmasse und der Arbeitsmasse definieren, wobei auch in diesem Falle das Verhältnis von Schwingleistung Ps z zu Nutzleistung PN einen Wert Ps z / PN von größer als 1 ,5 erreichen kann. Gemäß Fig. 1b ist eine Arbeitsmasse ma mit einer Feder 102 mit dem Boden 100 verbunden dargestellt, wodurch ein elastisches Verhalten des an einem Rammgut durch Reibung anhaftenden Erdreiches dargestellt wird. Ein Dämpfungselement 104 soll andeuten, daß bei einem eingestellten Dämpfungsmaß D > 0 eine Dämpfungsleistung über die Arbeitsmasse ma als Verdichtungsleistung aus einem Zweimassenschwinger abgegeben werden kann. Eine periodische Erregerkraft f(t) 108 eines Erregersystems ist an einer Freischwingmasse mf und an der Arbeitsmasse ma zugleich angreifend und in beiden Schwingrichtungen wirkend angedeutet. Die Erregerleistung des Erregersystems möge hier bei einer Erregung des Zweimassenschwingers mit einer Erregerfrequenz gleich der Eigenfrequenz (Resonanzbetrieb) den gleichen Betrag aufweisen wie der Betrag der abgeführten Dämpfungsleistung. Ein Federsystem 106 ist vorgesehen, durch dessen resultierende Federkonstante er zusammen mit den Beträgen der Massen ma und mf die (Haupt-)Eigenfrequenzfn des Zweimassenschwingers maßgeblich festgelegt wird. Durch das Federsystem 106 werden während der Durchführung der Schwingbewegungen von aus Federverformungskräften abgeleitete (positive und negative) Beschleunigungskräfte in die Freischwingmasse mf und in die Arbeitsmasse ma zugleich eingeleitet. Wegen der von dem Zweimassenschwinger abgegebenen Dämpfleistung müssen die Arbeitsmasse ma und die Freischwingmasse mf durch das Erregersystem zur Ausführung von Schwingungen gezwungen werden. Der Zweimassenschwinger kann durch eine entsprechende Erregerfrequenz jedoch auch innerhalb bestimmter Grenzen zu Schwingfrequenzen größer oder kleiner als die Eigenfrequenz gezwungen werden. Dann fallen bei vergleichbarer Erregerleistung die Schwingwegamplituden der Massen ma und mf allerdings kleiner aus. Die Wirkung einer Feder und die Dämpfung einer Einrichtung zur Schwingungsisolation zur Aufhängung des Rammvibrators z.B. an einem Kran wird hier nicht berücksichtigt, weil die entsprechende Feder sehr weich eingestellt sein muß und damit das Schwingverhalten im Bereich der Eigenfrequenz fn kaum beeinflußt. In Fig. 1 a ist der Verlauf der Schwingungen des Zweimassenschwingers im Leerlaufschwingbetrieb dargestellt. Die Abszissenachsen könnten anstatt des gemeinsamen Zeitverlaufes t auch den gemeinsamen Phasenwinkel darstellen. Die Massen ma und mf sind - symbolisch auf einen Punkt reduziert - jeweils in der oberen und unteren Umkehrlage der Schwingbewegungen dargestellt. Die Schwingwegamplituden der Arbeitsmasse ma bzw. der Freischwingmasse mf sind mit Aa bzw. Af bezeichnet, die entsprechenden Doppelamplituden mit Ha bzw. Hf. Die Schwingwegamplitude Af ist in der Zeichnung doppelt so groß angenommen wie die Schwingwegamplitude Aa. Mit n = Af/Aa läßt sich die allgemeine Beziehung ableiten: mf = ma/n. Demzufolge gilt für den gezeigten Fall von n = 2 das Verhältnis: mf = ma/2. Wie aus Fig. 1a ersichtlich, schwingen die Massen ma, mf des Zweimassenschwingers phasengleich und gegenläufig. Die größte Entfernung der Massenmittelpunkte ist mit Smax und die kleinste Entfernung ist mit Smin bezeichnet. Bezogen auf den Fall Smin = 0 beträgt die maximale Relativverlagerung der Massenmittelpunkte demnach Smax_0 = Ha + Hf und mit Hf = n * Ha: Smax_0 = Ha * (1 +n). Bei einem gewählten Wert n = 2 kann ein Erregeraktuator des Erregersystems einen Krafthub He von He = 3 * Ha zurücklegen. Im Sinne einer Massenreduzierung des Zweimassenschwingers und einer günstigen Vergrößerung des Erregerhubes des Erregeraktuators ist es vorteilhaft, ein Massenverhältnis ma/mf größer als 1 vorzusehen. Unter Vernachlässigung der auch im Leerlaufschwingbetrieb in der Praxis abgegebenen geringen Dämpfungsenergie kann folgendes festgestellt werden: An den Umkehrpunkten bei den Amplituden Af und Aa bei Smax und Smin sind die zuvor bei der größten Schwinggeschwindigkeit in den Massen mf und ma enthaltenen kinetischen Energien vollkommen in der Verformungsenergie des Federsystems gespeichert und werden bei den folgenden Schwingbewegungen auch wieder vollkommen in kinetische Energie umgesetzt. Die Schwingleistung Ps z wird, sofern sie einmalig durch das Erregersystem aufgebracht worden ist, ähnlich wie die Schwingleistung PS)U bei einem Unwucht-Rammvibrator bei Einhaltung von konstanten Schwingwegamplituden konserviert und muß (auch beim Arbeitsbetrieb des Rammens) nicht laufend von dem Erregersystem zugeführt werden. Das Prinzip der vollkommenen Energiekonservierung gilt jedoch streng genommen nur für den Schwingbetrieb mit einer Schwingfrequenz an der Stelle der Eigenfrequenz fn des Zweimassenschwingers. Aus der Erläuterung zu den Figuren 1a und 1 b kann auch entnommen werden, daß die Beschleunigungskräfte zur Beschleunigung der Massen mf und ma gerade in den Umkehrpunkten der Schwingbewegungen am größten sind. In Fig. 1c ist der Verlauf von Schwingwegamplituden A (Ordinate A) und Erregerleistungen P (Ordinate P) über der Erregerfrequenz fe in der Nähe der E igenfreq u enz fn d es Schwi n gsyste ms des Ra m mvibrators im Arbeitsschwingbetrieb schematisch wiedergegeben. Es sei angenommen, daß das Erregersystem dem Schwingsystem eine bestimmte Erregerleistung zuführt, welche genauso groß ist wie die überwiegend durch die Verlustleistung des im Erdreich schwingenden Rammgutes abgegebene und durch ein bestimmtes Dämpfungsmaß D gekennzeichnete Dämpfungsleistung. Die Kurve Va kennzeichnet die bei konstanter Erregerkraft-Amplitude bei einer mitwirkenden (mittleren) Arbeitsmasse ma erreichbare Schwingwegamplituden A bei veränderlicher Erregerfrequenz fe. Man erkennt, daß die maximale Schwingwegamplitude Amax bei der Eigenfrequenz fn des Schwingsystems auftritt. Innerhalb eines Resonanz-Frequenzbereiches Dfa können (bei vorgegebener gleicher Erregerkraft-Amplitude) bei allen Erregerfrequenzen mindestens Schwingwegamplituden des Betrages A0 erreicht werden. Dabei kann in diesem Bereich für alle zwischen den Frequenzen fu und fo liegenden Erregerfrequenzen natürlich auch eine konstante Schwingwegamplitude A0 eingestellt werden, was man durch Verminderung der Erregerkraft-Amplitude (mittels einer Regeleinrichtung) bewirken kann. Die Kurve Pa repräsentiert die zu den Schwingwegamplituden A zugehörigen Erregerleistungen bei einer mitwirkenden (mittleren) Arbeitsmasse ma, wobei die Erregerleistung bei der Eigenfrequenz fn einen minimalen Wert Pn aufweist. Die Kurve Pa zeigt auch, daß man mit einer Erregerleistung Pe, die etwas größer ist als Pn, bei einem herrschenden Dämpfungsmaß D bei vorgegebener maximaler Schwingwegamplitude A 0 den Rammvibrator in einem Resonanz- Frequenzbereich Dfa betreiben kann. Dabei ist jedoch der Leistungsbetrag Pe minus Pn nicht wiedergewinnbar. Würde man bei vorgegebener maximaler Schwingwegamplitude A0 den Rammvibrator mit einer Frequenz außerhalb des Resonanz-Frequenzbereiches Dfa betreiben wollen, so müßte man mit zunehmendem Abstand zu der Eigenfrequenz fn mit einer zunehmenden Erreger- Verlustleistung bzw. Schwingungsverlustleistung rechnen. Daraus ergibt sich auch, daß man beim Start des Schwingungsbetriebes des Resonanz-Rammvibrators die Erregerfrequenz nicht von Null an kontinuierlich auf die Arbeitsfrequenz (im Resonanz-Frequenzbereich Dfa) hochfahren kann. Vielmehr wird mit Beginn eines Schwingungsvorganges die Schwingungserregung sogleich mit der geplanten Arbeitsfrequenz (bei angewendeter maximaler Erregerkraft-Amplitude) begonnen. Dabei werden anfänglich zunächst nur Schwingwegamplituden A kleiner als AQ erreicht, die jedoch mit jeder Halb-Periode weiter anwachsen, bis nach entsprechender "Aufschaukelung" der Schwingbewegungen (Ansammlung von gespeicherter kinetischer Energie) die vorgegebene Schwingwegamplitude A^ nach mehreren Halb-Perioden erreicht wird. Umgekehrt erfordert auch die Reduzierung der Schwingbewegungen auf den Wert Null am Ende eines Ramm- oder Ziehvorganges einige Halb-Perioden, um durch Dämpfung dem Schwingsystem jegliche Schwingenergie zu entziehen. Mit dieser Verfahrensweise wird jedoch zugleich ein verfahrensmäßiger Vorteil realisiert, indem damit ein Erdreich-Resonanzbereich Dfs unterhalb der Eigenfrequenz fn ausgeschlossen wird, in welchem bei der Arbeit mit dem Rammgut im Erdreich letzteres zur Bildung von Resonanzschwingungen angeregt werden könnte. Die Vermeidung von gefährlichen Resonanzschwingungen des Erdreiches ist im übrigen auch das Hauptziel von modernen mit hoher Frequenz betriebenen Unwucht-Rammvibratoren mit verstellbarer Schwingwegamplitude zwischen dem Betrag Null und einem maximalen Betrag. Da der zu vermeidende Erdreich- Resonanzbereich Dfs in der Regel etwa bis 34 Hz reicht, werden derartige Unwucht- Rammvibratoren als sogenannte Hochfrequenz-Vibratoren mit einer Arbeitsfrequenz von üblicherweise größer als 30 Hz betrieben. Die Eigenfrequenz fn liegt dabei natürlich durch die konstruktive Wahl der Massen mf und ma und der Federkonstante er des Federsystems fest, so daß bei dem Rammvibrator ein Arbeiten mit Arbeitsfrequenzen außerhalb eines vorgegebenen Resonanz- Frequenzbereich Dfa (bei einem konstanten Wert der der Federkonstante er) bei normaler Abgabe von Arbeitsdämpfleistung nicht anzunehmen ist. Setzt man bei dem als Zweimassenschwinger arbeitenden erfindungsgemäßen Resonanz- Rammvibrator die Eigenfrequenz fn genügend hoch über dem Erdreich- Resonanzbereich Dfs etwa mit fn = 35 Hz oder höher an, so hat man ein Gegenstück zum unwuchtbetriebenen Hochfrequenzvibrator. Je nach Arbeitsaufgabe kann der Betrag der (mittleren) Arbeitsmasse ma durch die Verwendung von Rammgütern unterschiedlicher Masse zwischen einem Minimalwert mal und einem Maximalwert ma2 schwanken. Ein Verhältnis q = ma2/ma1 von etwa q = 1 ,7 befriedigt dabei in der Regel alle üblichen Anforderungen. Man kann die Eigenfrequenz fn des Rammvibrators mit guter Annäherung einfach berechnen, wenn man denselben als sogenannten "ungefesselten Zweimassenschwinger" betrachtet, das heißt, wenn man in Fig. 1 b die Feder 102 und das Dämpfungselement 104 als nicht vorhanden betrachtet, was im Leerlaufschwingbetrieb ja auch der Fall ist. In diesem Falle gilt für die Haupteigenfrequenz fn:
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The invention relates to a ramming vibrator for ramming material, such as sheet piles or piles, which are driven into or pulled out of the ground by oscillating movements of the ramming vibrator. In the practical ram vibrators used to date, the predominantly vertical vibratory movements are derived from the centrifugal forces of rotating imbalances, which are synchronized in such a way that the horizontal centrifugal force components cancel each other and the vertical centrifugal force components add up. Gear transmissions are predominantly used for the synchronization of the unbalances and possibly also for their drive. Modern unbalance vibrators of this type are required to be adjustable or adjustable with regard to their vibration path amplitude while the unbalance is rotating, which also includes the vibration path amplitude with the value zero. If such an adjustability of the vibration path amplitude is given, these unbalanced ram vibrators can also be operated in such a way that (at existing contact of the pile material with the soil) during the acceleration of the unbalance rotation movement from zero speed to no natural frequencies excitable in the soil below the desired operating frequency. This takes place in the case of the amplitude-controllable unbalance ram vibrators in that the oscillation amplitude is kept at zero while the unbalance rotary motions are ramping up from zero until the (high) operating frequency is reached and a predetermined amplitude is only set after the operating frequency has been reached. Apart from a few ramming vibrators that work with unbalance and can be adjusted with regard to the vibration path amplitude without using a gear transmission, which in turn have special disadvantages, the majority of ramming vibrators in practical use have the vibration path amplitudes from zero to zero during the rotation of the unbalance a suitable value can be adjusted greater than zero, the synchronization of the unbalance and also the adjustability of the vibration path amplitudes by using gear mechanisms heavily loaded by mass forces. However, this type of ram vibrator leads to very high noise emissions and high wear due to the gear drives. In order to counter the noise emissions, a ram vibrator is described in EP 1 167 632 A2, which has a linear dual-mass oscillator that can be excited by at least one excitation actuator designed as a hydraulic cylinder. This comprises a cantilever mass in the form of a support frame, a working mass in the form of an outer frame with a holder for the pile and a spring system coupling both masses, the two masses oscillating essentially in phase and in opposite directions. The piston of the hydraulic cylinder is acted upon by a control rotor with rotary slides for alternating reciprocating movement of the working mass. The work to be performed is the sum of the work performed and the vibration loss required to force the vibrations without performing any work. The power loss is from Difference between the natural frequency of the dual mass oscillator and the excitation frequency, which can be changed here by changing the speed of the control rotor. The vibration loss power is inevitably relatively large in this ramming vibrator, since work must be carried out in frequency ranges which ensure a controllable vibration path amplitude. The object of the invention is therefore to provide a ram vibrator which has a lower power requirement. This object is achieved in accordance with the features of claim 1. The invention therefore relates to a ramming vibrator for ramming material with a linear dual-mass oscillator which can be excited by at least one excitation actuator and which has a cantilever mass, a working mass and a spring system coupling both masses, the two masses oscillating essentially in phase and in opposite directions and one of the Mass carries a holder for the pile, a control circuit for the excitation power, which comprises a controller, the at least one excitation actuator and a sensor device for direct or indirect measurement of the vibration path amplitude, is provided with which the vibration path amplitude in the frequency range adjacent to the main natural frequency of the dual mass vibrator a predetermined value can be regulated, the excitation frequency being predeterminable in the frequency range adjacent to the main natural frequency of the dual mass oscillator. This makes it possible to achieve the desired work output and to use the resonance range without inadmissible vibration displacement amplitude values, i.e. to work at or in the vicinity of the main natural frequency of the dual-mass oscillator, where the power required to operate the ramming vibrator is considerably reduced, since in this operation the Spring system stores the energy used for vibration in one direction and is then largely released again for vibration in the opposite direction. Apart from this, the frequency range up to the working frequency can be traversed with little or no vibration amplitude, so that the ground resonance range of approx. 30 Hz can be traversed without any problems. Further embodiments of the invention can be found in the following description and the subclaims. The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments illustrated in the attached figures. 1a shows the course of an oscillating movement of a working mass and a free-oscillating mass over time t for a two-mass oscillator. 1b symbolically shows a device comprising a dual-mass oscillator for compacting as an oscillating model. 1c shows the frequency-dependent course of the oscillation travel amplitude and excitation power of a dual-mass oscillator in the region of its main natural frequency. 2a schematically shows an embodiment of a ramming vibrator. Fig. 2b shows a hydraulic circuit diagram for the ram vibrator of Fig. 2a. 3 shows schematically a further embodiment of a ram vibrator. In connection with FIGS. 1a-c, the principle of largely imitating the kinetics of the unbalance ram vibrators, which is implemented here, is explained in general below by the use of a dual-mass oscillator vibrating at its location or in the vicinity of its natural frequency in "idle oscillation operation". A comparison of the conditions in the case of unbalance vibrators and ram vibrators according to the invention is most clear when both types of vibrator are considered in that operating state, here called idle vibration mode, in which the vibrators vibrate freely with a certain mass that vibrates with the rammable material and with a predetermined frequency. without any useful work being put into the ground. The oscillation frequency is chosen (high) so that the effect of the softly set springs of the vibration isolation (the isolation device for suspending the vibrators on a suitable carrier device) on the vibration path amplitude of the vibrators is negligible or only insignificant. The idle vibration mode is by no means a fictitious one Operating mode, since it is carried out approximately at the beginning of a ramming process and at the end of a pulling process in practical application. The mass that vibrates along with the pile is usually referred to as "m dyn " for the "dynamic mass" in the case of the unbalanced pile vibrators and subsequently as "ma" for the "working mass" in the case of a pile vibrator according to the invention. The unbalance ram vibrator carries out a so-called harmonic, ie a sinusoidal vibration in idle mode, which is characterized on the one hand by the harmonic course of the resulting centrifugal forces, but also by the conversion of kinetic energy from one energy form into another energy form. During the oscillation movement, there is a continuous conversion of the kinetic energy of the dynamic mass and a portion of the kinetic energy of the rotating masses, which takes place twice per oscillation period: At the reversal point of the oscillation movement, where the kinetic energy of the dynamic mass = zero, the kinetic energy becomes of the rotating masses increased to a maximum by increasing the rotational speed. In the middle of the swinging movement, where the kinetic energy of the dynamic mass reaches a maximum at maximum speed, the kinetic energy of the rotating masses is reduced to a minimum by reducing the rotational speed. From the data of the dynamic mass m dyn and the static moment of the unbalance, the vibration path amplitude and, using the vibration frequency, the maximum kinetic energy of the vibrating dynamic mass converted twice per vibration period and a so-called vibration power P su of the unbalance ram vibrator can be calculated. If this oscillating power P su could not be continuously drawn from the kinetic energy of the rotating masses, it would have to be supplied from another power source. The same vibration power P su as in idle mode must be implemented with the same working frequency and the same size of the vibration path amplitude during work, here over the pile in addition, a useful power P N (mainly as a friction power) is introduced into the ground, which useful power is also to be implemented via the unbalance excitation system. As can be shown, the amount of vibration power R su in the case of unbalance ram vibrators common in practice is generally considerably larger than the useful power P N that can be implemented on the ramming material via the ramming material. The ratio P su / P N may well exceed a value of 1.5. With regard to the advantageous properties of an unbalance ram vibrator, it is still important that at the moment of reversal of the centrifugal force the maximum resulting centrifugal force, which is greater than the average due to the sinusoidal shape, is available. When vibrating the pile in the ground, depending on the frictional relationships between the pile and the soil, the pile can have a tendency to get stuck in the ground (static friction). Since the law also applies here that the friction of rest is greater than the friction during movement, it is very advantageous in practice that in this case the required (detaching) vibration stroke can be started under the influence of the maximum resulting centrifugal force , In the present case, the vibrating ram vibrator is understood as a two-mass vibrator which is forced to vibrate by an excitation system with a cantilever mass mf, a working mass ma and a spring system which forcibly connects both masses in both vibration directions, the working mass ma also taking into account the mass of the rammed material. A vibration power P sz of the vibrating cantilever mass and the working mass can also be defined for the ram vibrator, in which case the ratio of vibration power P sz to useful power P N can reach a value P sz / P N of greater than 1.5 . According to FIG. 1b, a working mass ma is shown connected to the ground 100 by means of a spring 102, as a result of which an elastic behavior of the soil adhering to a pile by friction is illustrated. On Damping element 104 is intended to indicate that, with a set damping dimension D> 0, a damping power can be delivered via the working mass ma as a compression power from a dual-mass oscillator. A periodic excitation force f (t) 108 of an excitation system is simultaneously applied to a cantilever mass mf and to the working mass ma and is indicated to act in both oscillation directions. The excitation power of the excitation system may have the same amount as the amount of the dissipated damping power when the two-mass oscillator is excited with an excitation frequency equal to the natural frequency (resonance mode). A spring system 106 is provided, the resultant spring constant of which, together with the amounts of the masses ma and mf, determines the (main) natural frequency fn of the dual-mass oscillator. The spring system 106 simultaneously introduces (positive and negative) acceleration forces derived from spring deformation forces into the cantilever mass mf and into the working mass ma during the execution of the oscillating movements. Because of the damping power emitted by the dual-mass oscillator, the working mass ma and the cantilever mass mf must be forced to perform vibrations by the excitation system. However, the dual-mass oscillator can also be forced to oscillate frequencies greater or less than the natural frequency within certain limits by means of a suitable excitation frequency. Then the oscillation path amplitudes of the masses ma and mf turn out to be smaller with comparable excitation power. The effect of a spring and the damping of a device for vibration isolation for suspending the ramming vibrator, for example on a crane, are not taken into account here because the corresponding spring must be set very softly and thus hardly influences the vibration behavior in the range of the natural frequency fn. 1 a shows the course of the vibrations of the dual-mass vibrator in the idle vibration mode. The abscissa axes could also represent the common phase angle instead of the common time profile t. The masses ma and mf are - symbolically reduced to one point - each in the shown upper and lower reversal of the swinging movements. The oscillation path amplitudes of the working mass ma and the free oscillation mass mf are designated Aa and Af, the corresponding double amplitudes with Ha and Hf. The oscillation path amplitude Af is assumed twice as large in the drawing as the oscillation path amplitude Aa. The general relationship can be derived with n = Af / Aa: mf = ma / n. Accordingly, in the case of n = 2 shown, the ratio applies: mf = ma / 2. As can be seen from Fig. 1a, the masses ma, mf of the dual-mass oscillator oscillate in phase and in opposite directions. The largest distance from the center of mass is designated Smax and the smallest distance is designated Smin. Relative to the case Smin = 0, the maximum relative displacement of the mass centers is therefore Smax_0 = Ha + Hf and with Hf = n * Ha: Smax_0 = Ha * (1 + n). With a selected value n = 2, an excitation actuator of the excitation system can cover a power stroke He of He = 3 * Ha. In the sense of reducing the mass of the dual-mass oscillator and favorably increasing the excitation stroke of the excitation actuator, it is advantageous to provide a mass ratio ma / mf greater than 1. Neglecting the low damping energy that is also emitted in practice in idle vibration operation, the following can be determined: At the reversal points for the amplitudes Af and Aa for Smax and Smin, the kinetic energies previously contained in the masses mf and ma at the greatest vibration speed are completely in the deformation energy of the spring system and are converted completely into kinetic energy during the subsequent swinging movements. The vibration power P sz , if it has been applied once by the excitation system, is preserved in a similar way to the vibration power P S) U in an unbalance ram vibrator while maintaining constant vibration path amplitudes and does not have to be continuously supplied by the excitation system (even when ramming is in operation) become. Strictly speaking, however, the principle of perfect energy conservation only applies to oscillation operation with an oscillation frequency at the location of the natural frequency fn of the dual-mass oscillator. From the explanation of Figures 1a and 1b can also it can be seen that the acceleration forces for accelerating the masses mf and ma are greatest at the reversal points of the oscillating movements. 1c shows the course of vibration path amplitudes A (ordinate A) and excitation powers P (ordinate P) over the excitation frequency fe in the vicinity of the natural frequency and the vibration system of the frame vibrator in the working vibration mode. It is assumed that the excitation system supplies the oscillation system with a specific excitation power which is just as great as the damping power which is emitted predominantly by the power loss of the pile material vibrating in the ground and is characterized by a specific damping measure D. The curve Va characterizes the oscillation path amplitudes A that can be achieved with a constant excitation force amplitude with a cooperating (average) working mass ma with a variable excitation frequency fe. It can be seen that the maximum vibration path amplitude A max occurs at the natural frequency fn of the vibration system. Within a resonance frequency range Dfa (with a given identical excitation force amplitude) at least oscillation path amplitudes of the amount A 0 can be achieved at all excitation frequencies. A constant oscillation path amplitude A 0 can of course also be set in this range for all excitation frequencies lying between the frequencies fu and fo, which can be achieved by reducing the excitation force amplitude (by means of a control device). The curve Pa represents the excitation powers associated with the oscillation travel amplitudes A with an active (mean) working mass ma, the excitation power at the natural frequency fn having a minimum value Pn. The curve Pa also shows that with an excitation power Pe, which is somewhat larger than Pn, with a prevailing damping dimension D with a predetermined maximum vibration path amplitude A 0, the ram vibrator can be operated in a resonance frequency range Dfa. However, the power amount Pe minus Pn is not recoverable. Would you at a given maximum Vibration path amplitude A 0 want to operate the ram vibrator with a frequency outside the resonance frequency range Dfa, so one would have to reckon with an increasing excitation power loss or vibration power loss with increasing distance from the natural frequency fn. This also means that when the oscillation operation of the resonance ram vibrator starts, the excitation frequency cannot be continuously increased from zero to the working frequency (in the resonance frequency range Dfa). Rather, with the start of an oscillation process, the oscillation excitation is started immediately with the planned working frequency (with the maximum excitation force amplitude applied). Initially, only oscillation path amplitudes A smaller than A Q are initially achieved, which, however, continue to increase with each half-period until after a corresponding "build-up" of the oscillatory movements (accumulation of stored kinetic energy) the predetermined oscillation path amplitude A ^ is reached after several half-periods , Conversely, reducing the oscillatory movements to zero at the end of a ramming or pulling process also requires a few half-periods in order to remove any oscillating energy from the oscillating system by means of damping. This procedure, however, also realizes a procedural advantage in that it excludes a soil resonance range Dfs below the natural frequency fn, in which the latter could be excited to form resonance vibrations when working with the pile in the soil. The avoidance of dangerous resonance vibrations of the ground is also the main goal of modern high-frequency unbalance ram vibrators with adjustable vibration path amplitude between zero and a maximum amount. Since the soil resonance range Dfs to be avoided generally extends to approximately 34 Hz, such unbalance ram vibrators are operated as so-called high-frequency vibrators with a working frequency of usually greater than 30 Hz. The natural frequency fn is of course determined by the constructive choice of the masses mf and ma and the spring constant of the spring system, so that a ramming vibrator Working with working frequencies outside of a predetermined resonance frequency range Dfa (at a constant value of the spring constant) is not to be assumed with normal delivery of working damping power. If one sets the natural frequency fn sufficiently high above the earth resonance range Dfs approximately fn = 35 Hz or higher in the resonance ram vibrator according to the invention working as a dual mass vibrator, then one has a counterpart to the unbalanced high frequency vibrator. Depending on the work task, the amount of the (average) working mass ma can fluctuate between a minimum value mal and a maximum value ma2 through the use of ramming goods of different masses. A ratio q = ma2 / ma1 of approximately q = 1, 7 usually satisfies all the usual requirements. One can easily calculate the natural frequency fn of the ramming vibrator with good approximation if one considers the same as a so-called "unbound two-mass oscillator", that is, if one considers the spring 102 and the damping element 104 as not present in FIG. 1b, which is true in the idling mode is also the case. In this case, the following applies to the main natural frequency fn:
Figure imgf000013_0001
Definiert man die den Massen mal bzw. ma2 (ma2 > mal ) zuzuordnenden Eigenfrequenzen mit fm-1 bzw. fm-2 (fm-2 < fm-1 ), so kann man aus der voranstehenden Beziehung für einen Betrag von q = 1 ,7 und mit n = 3 ableiten, daß die Differenz Dfm = fm-1 minus fm-2, bezogen auf den Betrag von fm-1 etwa 10% ausmacht. Verwendet man anstelle einer mittleren Abeitsmasse ma mit zugeordneter Eigenfrequenz fn kleinere bzw. größere Arbeitsmassen mal bzw ma2, so ergeben sich damit automatisch größere bzw. kleinere Eigenfrequenzen fm-1 bzw. fm-2. Dabei sind den Eigenfrequenzen fm-1 bzw. fm-2 bei entsprechend eingestellten Erregerkraft-Amplituden Schwingwegamplituden gemäß den Kurven Vm-1 bzw. Vm-2 und Erregerleistungen gemäß den Kurven Pm-1 bzw. Pm-2 zugeordnet, vgl. Fig. 1c. Wenn man, was bevorzugt ist, den Zweimassenschwinger mit einer Erregerfrequenz erregt, die jeweils der von der Arbeitsmasse abhängigen Eigenfrequenz (z.B. fm-1 oder fm-2) entspricht, so kann man den Schwingungsbetrieb (die Rammarbeit) auch jeweils mit dem geringsten Aufwand an Erregerleistung durchführen. Wenn bei fortschreitendem Rammbetrieb infolge des sich ändernden Einflusses des Erdreiches sich die Eigenfrequenz noch geringfügig verändern sollte, so kann man mit geeigneten Steuerungsmitteln die Erregerfrequenz auch diesbezüglich noch anpassen. Auch bei der Durchführung von Arbeitsschwingungen mit einer von einer mittleren Arbeitsmasse ma abweichenden Arbeitsmasse, z.B. mit einer Arbeitsmasse ma2 mit einer Eigenfrequenz fm-2, gilt, daß mit geringfügig erhöhter Erregerleistung auch noch Arbeitsfrequenzen in einem Frequenzbereich Dfm-2 in der Nähe der Eigenfrequenz fm-2 durchführbar sind. Sofern man durch eine entsprechende konstruktive Gestaltung der resultierenden Federkonstante er die zu erwartende unterste Eigenfrequenz fm-2 derart einstellt, daß dieselbe noch oberhalb des Erdreich-Resonanzbereichs Dfs liegt, so kann auch in diesem Falle der Rammvibrator praktisch wie ein unwuchtbetriebener Hochfrequenz-Rammvibrator betrieben werden. Damit ein Zweimassenschwinger und damit der Rammvibrator zur Durchführung von erzwungenen Schwingungen in einem Frequenzbereich Dfa, Dfm-1 oder Dfm-2 an der Stelle oder in der Nähe seiner Eigenfrequenz vorgesehen ist, gilt, daß bei plötzlicher Abschaltung der Zufuhr von Erregerleistung der Zweimassenschwinger mit einer im Frequenzbereich Dfa, Dfm-1 oder Dfm-2 liegenden Frequenz mit einer freien gedämpften Schwingung mit abnehmender Schwingwegamplitude weiterschwingt. Um festzustellen, daß der Rammvibrator tatsächlich in der Nähe der Haupteigenfrequenz des Zweimassenschwingers schwingt, kann man beispielsweise mit Blick auf die Kurve Va in Fig. 1c folgendermaßen vorgehen: Mit einer Veränderung der Erregerfrequenz um einige Prozent (z.B. 5%) muß sich bei konstant gehaltener Erregerleistung die Schwingwegamplitude Af oder Aa ebenfalls spürbar (z.B. um > 1 %) ändern, oder mit einer Veränderung der Erregerfrequenz um einige Prozent (z.B. 5%) muß sich bei konstant gehaltener Schwingwegamplitude der Bedarf an Erregerleistung ebenfalls spürbar (z.B. um > 1%) ändern. Gemäß Fig. 2a sind mit einer Freischwingmasse 200, einer Arbeits'masse 202 und einem Federsystem 204 die Hauptbestandteile des Zweimassenschwingers 234 eines Rammvibrators bezeichnet. Zur Freischwingmasse 200 gehören die miteinander fest verbundenen Teile einer Traverse 206, eines Federzylinder- Gehäuses 208 samt Lagerdeckel 210 und eines hydraulischen Erregeraktuators 212 mit Zylindergehäuse 214, Zylinderdeckel 216, Sensorhalter 218 und Sensor-1 220. Der Erregeraktuator 212 ist zusammen mit Zylindergehäuse 214, Kolben 222, oberer Kolbenstange 224 und der unterer Kolbenstange 226 als Gleichlaufzylinder gebaut und verfügt über einen oberen Verdrängerarbeitsraum 228 und einen unteren Verdrängerarbeitsraum 230. Die beiden Verdrängerarbeitsräume 228, 230 können mit Hilfe des Servo-Wegeventils 232, mit dem sie über jeweils eine Leitung verbunden sind, im Takt der Erregerfrequenz wechselweise mit einem Ölvolumen mit höherem Druck und mit einem Ölvolumen mit geringerem Druck beaufschlagt werden, wodurch - verbunden mit den jeweiligen Relativbewegungen des Kolbens 222 - eine vorbestimmte Erregerenergie pro Schwingungsperiode in den Zweimassenschwinger 234 eingeführt wird. Gemäß Fig. 2b stellt eine bezüglich ihres Fördervolumens und/oder Ausgangsdruckes verstellbare Pumpe 244 die originäre Druck- und Volumenstrom- Quelle für den Erregeraktuator 212 dar. Der Pumpenausgang, zu dem ein Druckspeicher 242 parallel geschaltet ist, ist mit dem Eingang eines Druckreglers 240 verbunden, der über ein Eingangssignal 246, die sog. Stellgröße, bezüglich seines Ausgangsdruckes kontinuierlich gesteuert bzw. geregelt werden kann. Vom Ausgang des Druckreglers 240 gelangt ein Volumenstrom mit einem nach einem vorgegebenen Wert geregelten Druck über eine Leitung 236 zum Servo-Wegeventil 232 und von dort in einer durch das Servo-Wegeventil 232 bewirkten abwechselnden Weise in den einen und den anderen Verdrängerarbeitsraum 228 und 230 des Erregeraktuators 212. Die von den Verdrängerarbeitsräumen 228, 230 in ebenfalls abwechselnder Weise mit niedrigem Druck ausgestoßenen Fluidvolumina, deren Ausstoß durch das Servo-Wegeventil 232 gesteuert wird, werden über eine Leitung 238 in einen Tank zurückgeführt. Die Verdrängerarbeitsräume 228 und 230 könnten gegebenenfalls noch mit jeweils einem Rückschlagventil an eine Druckquelle niederen Druckes angeschlossen sein (nicht dargestellt), um Kavitationserscheinungen zu vermeiden. Die Pumpe 244 ist mittels einer nicht dargestellten VerStelleinrichtung derart ausgebildet, daß ihr Ausgangsdruck in Abhängigkeit vom Ausgangsdruck des Druckreglers 240 eingestellt wird. Alternativ könnte aber auch (in einer nicht dargestellten Weise) der Druck am Ausgang der Pumpe 244 mittels einer geeigneten VerStelleinrichtung der Pumpe 244 in Abhängigkeit von dem Eingangssignal 246 eingestellt bzw. geregelt sein, wobei in diesem Falle der Druckregler 240 entfallen könnte. Das in Fig. 2a gezeigte Federsystem 204, welches die Kompressibilität des Hydrauliköles als Federprinzip nutzt, ist mit dem Federzylinder-Gehäuse 208, dem Lagerdeckel 210, einem Federkolben 250, einer oberen Kolbenstange 252 und einer unteren Kolbenstange 254 als Gleichlaufzylinder ausgebildet. Bei einer Bewegung des Federkolbens 250 relativ zur Freischwingmasse 200 nach oben bzw. nach unten wird ein oberer Kompressionsraum 256 bzw. ein unterer Kompressionsraum 258 jeweils um einen Betrag He/2 federnd komprimiert. Beide Kompressionsräume 256, 258 können in symmetrischer Ausführung jeweils über Leitungen 260 bzw. 262 mit einer weiteren Kompressionskammer 264 und 266 verbunden sein , wobei letztere durch ein Absperrventil 269 vom Kompressionsvorgang ausgeschlossen werden kann. Mit der Größe der Ko mpress io ns kammer 264 kan n zusammen mit der G röße des Kompressionsraumes 258 eine erste Federkonstante und damit eine erste Eigenfrequenz festgelegt werden. Durch Zuschaltung der Kompressionskammer 266 kann bei Bedarf eine zweite, tiefer gelegene Eigenfrequenz geschaffen werden. Über Rückschlagventile 268, 270 sind beide Kompressionskammern 264, 266 mit einer bezüglich ihres (relativ niedrigen) Druckes verstellbaren Druckquelle 272, 272' verbunden. Durch den aus der Druckquelle 272 bzw. 272' austretenden Ölvolumenstrom kann im Augenblick der größten Druckentlastung der Kompressionsräume 264, 266 das verlorengegangene Leckageöl ersetzt werden. Durch eine unterschiedliche Gestaltung der Gesamtvol u m ina der Kompressionsräume 256, 258 einschließlich der angeschlossenen Kompressionskammern 264, 266 kann erreicht werden, daß in beiden Schwingrichtungen unterschiedlich große Federkonstanten für unterschiedliche Schwingrichtungen zum Einsatz gelangen. Hierdurch kann man beispielsweise erreichen, daß der Abwärtshub des Federkolbens 250 bzw. der Arbeitsmasse 202 mit höherer Geschwindigkeit erfolgt als der Aufwärtshub. Im mittleren Bereich des Federkolbens 250, der zweckmäßigerweise in dem Federzylindergehäuse 208 mit einer Spaltdichtung (ohne besondere Dichtelemente) betrieben wird,. befindet sich in dem Federzylindergehäuse 208 eine Ringnut 274, die mit dem Tank verbunden ist. Hierdurch bedingt kann Leckageöl abgeführt werden, womit zugleich eine bewußte Durchspülung der Kompressionsräume 256, 258 zwecks Abfuhr des erwärmten Hydrauliköles erreicht wird. Die obere Kolbenstange 252 ist mit der unteren Kolbenstange 226 des Erregeraktuators 212 und die untere Kolbenstange 254 mit einem Joch 276 verbunden. Die Arbeitsmasse 202 umfaßt neben dem Joch 276 und den mit diesem verbundenen Bauteilen des Federsystems 204 und des Erregeraktuators 212 noch eine Halterung 278 etwa in Form einer Spannzange und mit Hilfe der Spannzange festgespanntes Rammgut 280. In einer Bohrung des Federzylindergehäuses 208 und in einer Bohrung des Lagerdeckels 210 sind Taschen für hydrostatische Lagerungen 282 und 284 der oberen Kolbenstange 252 und der unteren Kolbenstange 254 vorgesehen (anstelle von hydrostatischen, lassen sich hydrodynamische Lagerungen verwenden). Die Mittel der Druckerzeugung und die Zuleitungen für die hydrostatischen Lagerungen sind nicht dargestellt. Die Druckerzeugung könnte aber auch von den Kompressionsdrücken in den Kompressionsräumen 256, 258 abgeleitet sein. Zum Zwecke der Einhaltung einer vorgegebenen Mittelstellung des Federkolbens 250 relativ zum Federzylindergehäuse 208 und des Kolbens 222 relativ zum zugehörigen Zylindergehäuse 214 ist eine Federabstützung 286 vorgesehen, mit welcher gleichzeitig auch eine bestimmte Relativlage zwischen der Freischwingmasse 200 und der Arbeitsmasse 202 festgelegt wird. Die zweimal in symmetrischer Ausführung vorhandene Federabstützung 286 besteht jeweils aus einem Stützkörper 288 und zwei Federelementen 290 und 292, welche an der Traverse 206 bzw. an dem Joch 276 befestigt sind. Die Federn der Federabstützungen 286 tragen natürlich einen bestimmten Anteil zur Festlegung der Federkonstanten er des hydraulischen Federsystems 204 bei. Ein Sensor-1 220 ist an einem Sensorhalter 218 befestigt und derart ausgebildet, daß er die Verlagerung der oberen Kolbenstange 224 bzw. des Kolbens 222 oder des Federkolbens 250 und damit auch die Verlagerung der Arbeitsmasse 202 relativ zur Freischwingmasse 200 (z. B. die Summe He der in Fig. 1a gezeigten Doppelamplituden Ha + Hf) erfassen und als Meßsignal an einen Regler einer Steuerung 233 weiterleiten kann. Ein Sensor-2 291 ist an dem Joch 276 befestigt und zur Erzeugung von Meßsignalen des Istwertes der Schwingbeschleunigung der Arbeitsmasse 202 vorgesehen. Aus den Beschleunigungssignalen können in der Steuerung 233 Meßsignale für den Schwingweg, z.B. für die Schwingwegamplitude Aa bzw. Doppelamplitude Ha der Arbeitsmasse 202 gewonnen werden. Aus der Differenz der physikalischen Größen He und Ha kann damit auch die Größe der Doppelamplitude Hf der Freischwingmasse mf ermittelt werden. Der Tragbügel 294 ist mittels zweier (weicher) Federelemente 296, die der Schwingungsisolation dienen, an dem Joch 276 befestigt und dient der Aufhängung des ganzen Rammvibrators an einem (nicht dargestellten) Tragegerät, z.B. an einem Kran. Die Betriebsweise des Rammvibrators gemäß Fig. 2a, 2b ist folgende: Die Steuerung 233 dient zur Durchführung von allgemeinen Steuerungsaufgaben, z.B. Ansteuerung des Servo-Wegeventils 232 mit einer der vorgebbaren Erregerfrequenz entsprechenden Wechselfrequenz der abwechselnden Druckbeaufschlagung und Druckentlastung der Verdrängerarbeitsräume 228 und 230. Die Steuerung 233 regelt auch über ihren Regler die Schwingwegamplitude Aa der Arbeitsmasse 202 und/oder die Schwingwegamplitude Af der Freischwingmasse 200 unter Verarbeitung von vorgegebenen Sollwerten und gemessenen Istwerten dieser Parameter. Die Regelung dieser physikalischen Schwinggrößen geschieht durch eine Beeinflussung der dem Erregeraktuator 212 pro Schwingungsperiode oder Halbperiode zugeführten Energieportionen, die mittels des Servo-Wegeyentils 232 aus dem über die Leitung 236 zugeführten Volumenstrom bzw. Energiestrom gebildet werden. Dabei wird (bei vorgegebener Schwingwegamplitude) die Größe der Energieportionen bzw. deren Energieinhalt über den am Ausgang des Druckreglers 240 in dynamischer Weise verstellbaren Versorgungsdruck für das Servo-Wegeventil 232 bestimmt (oder alternativ über eine direkte Regelung des Ausgangsdruckes der Pumpe 244 mittels eines dort integrierten Druckreglers). Das Eingangssignal 246 bzw. die Stellgröße des Druckreglers ist von dem Ausgangssignal des Reglers abgeleitet. Der Druckregler ist somit das sog. Stellglied, welches in den Energiefluß eingreift. Die Größe der Arbeitsmasse und damit die Eigenfrequenz des Zweimassenschwingers kann sich in bestimmten Grenzen je nach Größe der Masse des benutzten Rammgutes verändern. Innerhalb der Steuerung 233 ist zweckmäßigerweise eine besondere Einrichtung mit einem speziellen Steuer-Algorithmus vorgesehen, mit welchem die Steuerung 233 automatisch die aktuelle Eigenfrequenz aufsucht und die Erregerfrequenz, von einer besonderen vorgebbaren Referenzfrequenz ausgehend, entsprechend der Eigenfrequenz einstellt. Dies kann beispielsweise derart geschehen, daß die Referenzfrequenz zunächst geringfügig verstellt wird, um herauszufinden, ob mit der verstellten Erregerfrequenz eine Verminderung der Erregerleistung möglich ist. Falls eine entsprechende bestätigende Information gewonnen werden kann, werden weitere Verstellschritte vorgenommen, so lange, bis jene Erregerfrequenz gefunden ist, bei welcher sich ein Minimum an erforderlicher Erregerleistung einstellt. Bei der Regelung der Schwingwegamplituden wird natürlich der Einfluß einer durch den Rammbetrieb sich ändernden abzugebenden Dämpfleistung mit ausgeregelt. Indem man den Effekt ausnutzt, wonach bei einer zunehmenden Abweich u ng d e r E rregerfreq u e nz vo n d er E ige nfreq u e nz d es Zweimassenschwingers bei konstant bleibender zugeführter Erregerleistung die Schwingwegamplituden Af und Aa der Freischwingmasse 200 und der Arbeitsmasse 202 zunehmend kleiner werden, kann ebenfalls eine Regelung der Schwingwegamplituden Aa und Af nach einem vorgegebenen Sollwert mit großer Dynamik auch unter Verzicht auf die Mitarbeit des Druckreglers 240 vorgenommen werden, wobei ein zunehmender oder abnehmender Bedarf an Erregerleistung bei zunehmender oder abnehmender Dämpfungsleistung durch eine Verstellung des Fördervolumens und/oder des Ausgangsdruckes der Pumpe 244 berücksichtigt werden kann, und wobei in diesem Falle die Verstellung der Pumpe 244 mit der dieser Verstellung eigenen geringeren Dynamik zulässig ist. In den Kompressionsräumen 256 und 258 des Federsystems 204 herrscht nach Erreichen einer vorgegebenen Schwingwegamplitude Aa (symbolisiert durch den Doppelpfeil 298) oder Af (symbolisiert durch den Doppelpfeil 299) bei einer Mittelstellung des Federkolbens 250 ein Vorspanndruck, welcher erst in den Endstellungen des Federkolbens 250 auf jenen geringen Druck absinkt, der den Drücken der beiden Druckquellen 272, 272', die auch unterschiedlich eingestellt sein können, entspricht. Die Vorspanndrücke bauen sich beim Start der Schwingungsbewegungen aus der Ruhestellung des Federkolbens 250 (entsprechend seiner Mittelstellung) heraus bis zum Erreichen der vorgegebenen Schwingwegamplitude bzw. des vorgesehenen Krafthubes He des Erregeraktuators 212 von selbst wie folgt auf: Bei dem durch die Erregerkräfte des Erregeraktuators 212 bewirkten, vom Start an beginnenden laufend größer werdenden Verlagerungen des Federkolbens 250 aus der Mittelstellung werden durch die Mitwirkung der Rückschlagventile 268, 270 die benötigten Zusatzvolu mina in den Kompressionsräumen 252, 254 aus den Druckquellen 272 und 272' angesaugt. Dies geschieht so lange, bis die vorgesehenen Krafthübe He durch Anhäufung von Federenergie in den Kompressionsräumen 252, 254 erreicht sind. Danach geschieht ein Nachspeisen von kleineren Ölvolumina aus den Druckquellen 272, 272' nur noch zum Zwecke der Substitution von Leckageöl. Der in Fig. 3 dargestellte Rammvibrator ist ganz ähnlich aufgebaut wie der in den Fig. 2a und 2b gezeigte Rammvibrator und kann genauso wie dieser betrieben werden. Der Einfachheit halber sind die einzelnen Baugruppen oder Bauteile, die die gleichen Funktionen erfüllen wie die in Fig. 2a und Fig. 2b gezeigten, in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen, während die andersartigen Merkmale mit Bezugszeichen in Form von 3-stelligen Zahlen mit der Ziffer 3 am Anfang bezeichnet sind. Der Unterschied zu Fig. 2a besteht in folgendem: Im Gegensatz zu Fig. 2a, wo ein hydraulischer Erregeraktuator 212 mit seinem Zylindergehäuse mit der Freischwingmasse verbunden ist, sind in Fig. 3 zwei gleichartige und parallel betriebene Erregeraktuatoren 312 und 312' vorgesehen und ihre Zylindergehäuse 314 sind mit der Arbeitsmasse 202 fest verbunden. Die beweglichen Teile der Erregeraktuatoren 312, 312' bestehen aus Kolben 322, unteren Kolbenstangen 326 und oberen Kolbenstangen 324. Zusammen mit Zylindergehäusen 314 und Zylinderdeckeln 316 bilden sie obere Verdrängerarbeitsräume 328 und untere Verdrängerarbeitsräume 330, die wie in Fig. 2a über Leitungen mit dem Servo-Wegeventil 232 verbunden sind. Die oberen Kolbenstangen 324 sind mit Winkelbauteilen 389, die ihrerseits an dem Lagerdeckel 210 befestigt sind, zusammengeschraubt und übertragen auf diese Weise die zwischen der Freischwingmasse 200 und der Arbeitsmasse 202 wirkenden Erregerkräfte. In Fig. 3 sind die beiden in Fig. 2a mit 286 bezeichneten Federabstützungen 386 insofern anders ausgebildet, als daß Stützkörper 388 nun direkt am Joch 276 befestigt sind und somit zur Arbeitsmasse 202 gehören. Mit der Traverse 206 sind die Stützkörper 388 über Federelemente 390 verbunden. Der an einem Sensorhalter 218 befestigte Sensor-1 220 vermag im Falle der Fig. 3 die Verlagerung der oberen Kolbenstange 252 und damit auch die Verlagerung der Arbeitsmasse 202 relativ zur Freischwingmasse 200 zu erfassen und als Meßsignal an die Steuerung 233 weiterzuleiten. Die in Fig. 2a und 3 verwendeten gestrichelten Linien deuten Befestigungsmittel zur festen Verbindung unterschiedlicher Bauteile an. Anstatt eines hydraulischen Linearaktuators oder eines hydraulischen Schwenkmotors kann auch ein elektrischer Linearaktuator oder ein elektrischer Torquemotor vorgesehen sein, wobei dieselben bevorzugt als Dreiphasen Wechselstrom-Motoren ausgebildet sind. Bei Anwendung eines hydraulischen Schwenkmotors oder eines elektrischen Torquemotors wäre die Umformumg der Motorschwenkbewegung in eine lineare Antriebsbewegung vorzugsweise durch ein Zahnritzel-Zahnstangen-Getriebe zu realisieren. Anstelle eines Servo-Wegeventils kann auch ein Rotor-Wegeventil vorgesehen werden. Bei einem solchen Rotor- Wegeventil wird die zuvor beschriebene Funktion eines Servo-Wegeventils mit einem ständig im Takt der vorzugebenden Erregerfrequenz sich hin und her bewegenden Steuerschieber ersetzt durch einen mit eben derselben Frequenz rotierenden Steuerrotor. Der Steuerrotor muß in diesem Falle durch einen Rotationsmotor, z.B. durch einen kleinen hydraulischen Axialkolbenmotor angetrieben werden, wobei dieser Rotationsmotor bevorzugt bezüglich seiner Drehzahl steuerbar oder regelbar ist. Bei Anwendung von elektrischen Aktuatoren kann bei einer Nutzung der Möglichkeit, daß die Freischwingmasse kleiner ist als die Arbeitsmasse, auch der Vorteil genutzt werden, daß sich dadurch ein längerer Abtriebsarbeitsweg des Erregeraktuators ergibt. Das Federsystem kann auch mit mechanischen Federn realisiert sein, bevorzugt unter Verwendung von Doppel- Blattfedern. Eine vorgegebene physikalische Schwinggröße, z.B. die Amplitude des Schwingweges sf der Freischwingmasse mf und/oder die Amplitude des Schwingweges sa der Arbeitsmasse ma oder deren Summe ss = sf ± sa, oder eine zeitliche Ableitung sf, sf" bzw. sa', sa" bzw. ss', ss" oder ein maximaler Kompressionsdruck eines eingesetzten hydraulischen Federzylinders kann mittels des Reglers durch Beeinflussung der zugeführten Erregerleistung und/oder der Erregerfrequenz geregelt werden, wobei durch den Regler das mit einer Meßeinrichtung gemessene Istwert-Signal der vorgegebenen physikalischen Schwinggröße und gegebenenfalls einer weiteren benötigten physikalischen Schwinggröße mitverarbeitet ist. Bei Anwendung eines hydraulischen Federsystems mit einem Kolben und einem Zylindergehäuse ist bevorzugt, daß Gleitführungen durch den Kolben selbst oder durch koaxial zur Mittenachse des Kolbens angeordnete zylindrische Körper gebildet werden. Zweckmäßigerweise ist eine zwischen der Freischwingmasse und der Arbeitsmasse wirksame Federabstützung für eine Stillstands-Mittelstellung des Erregeraktuators vorgesehen, wobei wenigstens bei Stillstand des Rammvibrators eine mittlere Stellung des Abtriebsgliedes des Erregeraktuators relativ zu der Masse, in der der Erregeraktuator aufgenommen ist, oder bei einem hydraulischen Federsystem eine mittlere Stellung des Federkolbens relativ zu seinem Zylindergehäuse durch eine zwischen der Freischwingmasse und der Arbeitsmasse wirksame Federabstützung vorgegeben ist, welche bei Verwendung von mechanischen Federelementen für das Federsystem durch dieses selbst und welche bei einer hydraulischen Ausführung des Federsystems durch eine besondere Federabstützung realisiert ist, wobei durch die besondere bzw. gesonderte Federabstützung die resultierende Federkonstanten er des Federsystems mitbestimmt ist. Der Rammvibrator arbeitet vorteilhafterweise im Resonanzbetrieb an der Stelle oder in der Nähe seiner Haupteigenfrequenz des Zweimassenschwingers. Dadurch ergeben sich niedrige Energieverluste. Die Schwingleistung der Freischwingmasse und der Arbeitsmasse kann stets nahezu vollständig wiedergewonnen und wiederverwendet werden. Der wenigstens eine Erregeraktuator kann infolge einer kleineren umzusetzenden Erregerleistung kleiner dimensioniert werden und mit einer höheren Dynamik und Genauigkeit arbeiten bzw. geregelt werden. Der Rammvibrator kann gefahrlos im Resonanzbereich in der Nähe seiner Eigenfrequenz arbeitend betrieben werden, da der Istwert einer physikalischen Schwinggröße, z.B. die Amplitude des Schwingweges sf bzw. sa der Freischwingmasse bzw. der Arbeitsmasse durch eine Meßeinrichtung gemessen und mittels eines Reglers derart verarbeitet wird, daß die physikalische Schwinggröße nach vorgegebenem Wert mit großer Dynamik und Genauigkeit geregelt wird. Daß der als Zweimassenschwinger zur Durchführung von erzwungenen Schwingungen ausgebildete Rammvibrator an der Stelle seiner Haupteigenfrequenz oder in einem symmetrisch zu seiner Haupteigenfrequenz gelegenen Frequenzbereich (Dfa), (Dfm-1 ), (Dfm-2) betreibbar ist, ist dadurch nachweisbar, daß beim plötzlichen Abschalten der Zufuhr von Erregerleistung zu dem wenigstens einen Erregeraktuator die Schwingbewegungen des Zweimassenschwingers mit seiner Haupteigenfrequenz mit abnehmender Schwingwegamplitude fortgeführt werden. Bei Anwendung eines hydraulischen Erregeraktuators kann bei dem Rammvibrator eine vorgegebene physikalische Schwinggröße, z.B. die Amplitude des Schwingweges sf bzw. sa dynamisch und genau geregelt werden durch die Anwendung eines Druckreglers mit regelbarem Ausgangsdruck. Dank Anwendung eines Federsystems, mit welchem die für einen Resonanzbetrieb erforderliche Federenergie gespeichert werden kann, kann am Umkehrpunkt der Schwingbewegung der Arbeitsmasse auch bei hoher Arbeitsfrequenz eine hohe Loßreiskraft ohne zeitliche Verzögerung entwickelt werden. Bei dem Rammvibrator kann eine Freischwingmasse kleiner als die Arbeitsmasse zur Anwendung gelangen, was zu einer insgesamt geringeren Masse des Zweimassenschwingers und gleichzeitig zu einem wünschenswerten längeren Abtriebsarbeitsweg des Erregeraktuators führt. Beim Arbeiten mit einem Rammgut in einem resonanzgefährdeten Erdreich mit einer Schwingfrequenz fz oberhalb des Erdreich-Resonanzbereiches mit der obersten Frequenz fr, welche Schwingfrequenz fz im Bereich der Eigenfrequenz des Zweimassenschwingers liegt, kann selbst beim plötzlichen Ausfall der Erregerenergie-Quelle oder bei einer plötzlich auftretenden Störung der Steuerung keine Resonanzfrequenz im Erdreich angeregt werden, da der Rammvibrator mit der oberhalb der Frequenz fr gelegenen Haupteigenfrequenz fn mit abnehmender Schwingwegamplitude weiter schwingt. If one defines the natural frequencies to be assigned to the masses mal or ma2 (ma2> mal) with fm-1 or fm-2 (fm-2 <fm-1), then from the above relationship for an amount of q = 1, 7 and deduce with n = 3 that the difference Dfm = fm-1 minus fm-2, based on the amount of fm-1, is about 10%. If one uses smaller or larger working masses times or ma2 instead of a mean working mass ma with assigned natural frequency fn, larger or smaller natural frequencies fm-1 or fm-2 result automatically. The natural frequencies fm-1 and fm-2 are assigned vibration path amplitudes according to curves Vm-1 and Vm-2 and excitation powers according to curves Pm-1 and Pm-2, respectively, with the excitation force amplitudes set accordingly, cf. Fig. 1c. If, what is preferred, the dual mass transducer excited with an excitation frequency that corresponds to the natural frequency dependent on the working mass (e.g. fm-1 or fm-2), you can perform the vibration operation (the pile driving) with the least amount of excitation power. If the natural frequency should change slightly as the pile driving progresses due to the changing influence of the soil, the excitation frequency can also be adjusted in this regard with suitable control means. Also when performing working vibrations with a working mass deviating from an average working mass ma, e.g. with a working mass ma2 with a natural frequency fm-2, it is also true that with a slightly increased excitation power, working frequencies in a frequency range Dfm-2 close to the natural frequency fm -2 are feasible. If one sets the expected lowest natural frequency fm-2 by a corresponding design of the resulting spring constant in such a way that it is still above the earth resonance range Dfs, then the ram vibrator can be operated practically like an unbalanced high-frequency ram vibrator , So that a dual-mass oscillator and thus the ramming vibrator for performing forced vibrations in a frequency range Dfa, Dfm-1 or Dfm-2 is provided at or near its natural frequency, it applies that if the supply of excitation power is suddenly switched off, the dual-mass oscillator with a frequency in the frequency range Dfa, Dfm-1 or Dfm-2 continues to oscillate with a free damped oscillation with decreasing oscillation path amplitude. To determine that the ramming vibrator actually vibrates in the vicinity of the main natural frequency of the dual mass oscillator, one can proceed as follows, for example with a view to the curve Va in FIG. 1c: With a change in the excitation frequency by a few percent (e.g. 5%) it must be kept constant Excitation power also noticeably change the vibration path amplitude Af or Aa (eg by> 1%), or by changing the excitation frequency by a few percent (eg 5%) the excitation power requirement must also change noticeably (eg by> 1%) if the vibration path amplitude is kept constant. 2a, a cantilever mass 200, a working mass 202 and a spring system 204 denote the main components of the dual mass oscillator 234 of a ramming vibrator. The cantilever mass 200 includes the parts of a crossbar 206, a spring cylinder housing 208 including bearing cover 210 and a hydraulic exciter actuator 212 with cylinder housing 214, cylinder cover 216, sensor holder 218 and sensor-1 220, which are firmly connected to one another. The exciter actuator 212 is together with cylinder housing 214, Piston 222, upper piston rod 224 and lower piston rod 226 are constructed as a synchronous cylinder and have an upper displacement work chamber 228 and a lower displacement work chamber 230. The two displacement work chambers 228, 230 can be operated with the aid of the servo directional control valve 232, to which they are each connected via a line are alternately charged with an oil volume with higher pressure and with an oil volume with lower pressure in time with the excitation frequency, whereby - in conjunction with the respective relative movements of the piston 222 - a predetermined excitation energy per oscillation period enters the two-mass oscillator 234 to be led. According to FIG. 2b, a pump 244 which is adjustable with regard to its delivery volume and / or output pressure represents the original pressure and volume flow source for the excitation actuator 212. The pump output, to which a pressure accumulator 242 is connected in parallel, is connected to the input of a pressure regulator 240 which can be continuously controlled or regulated with respect to its output pressure via an input signal 246, the so-called manipulated variable. From the output of the pressure regulator 240, a volume flow with a pressure regulated according to a predetermined value passes via a line 236 to the servo directional control valve 232 and from there in an alternating manner caused by the servo directional control valve 232 into one and the other displacement work spaces 228 and 230 des Exciter actuators 212. Those that are also ejected from the displacement work spaces 228, 230 in an alternating manner at low pressure Volumes of fluid, the output of which is controlled by servo-way valve 232, are returned to a tank via line 238. The displacement workrooms 228 and 230 could optionally also be connected to a low-pressure pressure source (not shown) with a check valve each, in order to avoid cavitation phenomena. The pump 244 is designed by means of an adjusting device, not shown, in such a way that its outlet pressure is set as a function of the outlet pressure of the pressure regulator 240. Alternatively, however, the pressure at the outlet of the pump 244 could also be set or regulated (in a manner not shown) by means of a suitable adjusting device of the pump 244 as a function of the input signal 246, in which case the pressure regulator 240 could be omitted. The spring system 204 shown in FIG. 2a, which uses the compressibility of the hydraulic oil as a spring principle, is designed with the spring cylinder housing 208, the bearing cover 210, a spring piston 250, an upper piston rod 252 and a lower piston rod 254 as a synchronous cylinder. When the spring piston 250 moves upward or downward relative to the cantilever mass 200, an upper compression space 256 and a lower compression space 258 are each resiliently compressed by an amount He / 2. Both compression spaces 256, 258 can be connected in a symmetrical design via lines 260 or 262 to a further compression chamber 264 and 266, the latter being able to be excluded from the compression process by a shut-off valve 269. With the size of the compression chamber 264, together with the size of the compression space 258, a first spring constant and thus a first natural frequency can be defined. By connecting the compression chamber 266, a second, lower natural frequency can be created if necessary. Non-return valves 268, 270 connect both compression chambers 264, 266 to a pressure source 272, 272 'which is adjustable with respect to their (relatively low) pressure. By the one emerging from the pressure source 272 or 272 ' Oil volume flow at the moment of the greatest pressure relief of the compression spaces 264, 266, the lost leakage oil can be replaced. Through a different design of the total volume ina of the compression spaces 256, 258 including the connected compression chambers 264, 266 it can be achieved that differently large spring constants are used for different vibration directions in both vibration directions. In this way it can be achieved, for example, that the downward stroke of the spring piston 250 or the working mass 202 takes place at a higher speed than the upward stroke. In the central area of the spring piston 250, which is expediently operated in the spring cylinder housing 208 with a gap seal (without special sealing elements). there is an annular groove 274 in the spring cylinder housing 208 which is connected to the tank. As a result, leakage oil can be discharged, which at the same time deliberately flushes out the compression spaces 256, 258 for the purpose of removing the heated hydraulic oil. The upper piston rod 252 is connected to the lower piston rod 226 of the excitation actuator 212 and the lower piston rod 254 is connected to a yoke 276. In addition to the yoke 276 and the components of the spring system 204 and the exciter actuator 212 connected to it, the working mass 202 also comprises a holder 278, approximately in the form of a collet and ramming material 280 which is clamped with the aid of the collet. In a bore of the spring cylinder housing 208 and in a bore of the Bearing covers 210 are pockets for hydrostatic bearings 282 and 284 of the upper piston rod 252 and the lower piston rod 254 (instead of hydrostatic, hydrodynamic bearings can be used). The means of generating pressure and the supply lines for the hydrostatic bearings are not shown. The pressure generation could also be derived from the compression pressures in the compression spaces 256, 258. A spring support 286 is for the purpose of maintaining a predetermined central position of the spring piston 250 relative to the spring cylinder housing 208 and the piston 222 relative to the associated cylinder housing 214 provided with which a certain relative position between the cantilever mass 200 and the working mass 202 is also determined at the same time. The spring support 286, which is provided twice in a symmetrical design, consists in each case of a support body 288 and two spring elements 290 and 292, which are fastened to the cross member 206 or to the yoke 276. The springs of the spring supports 286 naturally contribute a certain proportion to the determination of the spring constants of the hydraulic spring system 204. A sensor-1 220 is attached to a sensor holder 218 and is designed such that it displaces the upper piston rod 224 or the piston 222 or the spring piston 250 and thus also the displacement of the working mass 202 relative to the cantilever mass 200 (e.g. the The sum He of the double amplitudes Ha + Hf shown in FIG. 1 a can be detected and passed on as a measurement signal to a controller of a controller 233. A sensor 2 291 is attached to the yoke 276 and is provided for generating measurement signals of the actual value of the vibration acceleration of the working mass 202. Measurement signals for the vibration path, for example for the vibration path amplitude Aa or double amplitude Ha of the working mass 202, can be obtained in the control 233 from the acceleration signals. The size of the double amplitude Hf of the cantilever mass mf can thus also be determined from the difference between the physical quantities He and Ha. The support bracket 294 is fastened to the yoke 276 by means of two (soft) spring elements 296, which serve to isolate vibrations, and is used to suspend the entire ram vibrator on a carrying device (not shown), for example on a crane. 2a, 2b is as follows: The controller 233 is used to carry out general control tasks, for example actuation of the servo directional control valve 232 with an alternating frequency of the alternating pressurization and pressure relief of the displacement work spaces 228 and 230 corresponding to the excitation frequency that can be predetermined. The control 233 also regulates the vibration path amplitude Aa of the working mass 202 and / or the vibration path amplitude Af of the cantilever mass 200 via processing of predetermined setpoints and measured actual values this parameter. These physical vibration quantities are regulated by influencing the energy portions supplied to the excitation actuator 212 per oscillation period or half-period, which portions are formed by means of the servo directional control valve 232 from the volume flow or energy flow supplied via the line 236. The size of the energy portions or their energy content is determined (with a predetermined oscillation path amplitude) via the supply pressure for the servo directional control valve 232, which can be adjusted dynamically at the output of the pressure regulator 240 (or alternatively via a direct regulation of the output pressure of the pump 244 by means of an integrated therein pressure regulator). The input signal 246 or the manipulated variable of the pressure regulator is derived from the output signal of the regulator. The pressure regulator is thus the so-called actuator, which intervenes in the energy flow. The size of the working mass and thus the natural frequency of the dual mass vibrator can change within certain limits depending on the size of the mass of the pile being used. A special device with a special control algorithm is expediently provided within the control 233, with which the control 233 automatically searches the current natural frequency and adjusts the excitation frequency in accordance with the natural frequency, starting from a specific predefinable reference frequency. This can be done, for example, in such a way that the reference frequency is initially adjusted slightly in order to find out whether it is possible to reduce the excitation power with the adjusted excitation frequency. If appropriate confirmatory information can be obtained, further adjustment steps are carried out until the excitation frequency is found at which a minimum of excitation power is required. When regulating the oscillation path amplitudes, the influence of a damping power that is to be emitted due to the ramming operation is of course also compensated for. By taking advantage of the effect that, with an increasing deviation of the excitation frequency from the unique frequency of the two-mass oscillator with constant excitation power supplied, the oscillation path amplitudes Af and Aa of the free-oscillating mass 200 and the Working mass 202 become increasingly smaller, the oscillation path amplitudes Aa and Af can also be regulated according to a predetermined desired value with great dynamics, even without the cooperation of the pressure regulator 240, with an increasing or decreasing need for excitation power with increasing or decreasing damping performance through an adjustment of the delivery volume and / or the outlet pressure of the pump 244 can be taken into account, and in this case the adjustment of the pump 244 with the lower dynamic characteristic of this adjustment is permissible. In the compression spaces 256 and 258 of the spring system 204, after reaching a predetermined oscillation path amplitude Aa (symbolized by the double arrow 298) or Af (symbolized by the double arrow 299), there is a preload pressure in a central position of the spring piston 250, which only arises in the end positions of the spring piston 250 that low pressure drops which corresponds to the pressures of the two pressure sources 272, 272 ', which can also be set differently. At the start of the oscillation movements, the preload pressures build up automatically from the rest position of the spring piston 250 (corresponding to its central position) until the predetermined oscillation path amplitude or the intended force stroke He of the excitation actuator 212 is reached: In the case caused by the excitation forces of the excitation actuator 212 , from the start of continuously increasing displacements of the spring piston 250 from the central position, the additional volumicina required in the compression spaces 252, 254 from the pressure sources 272 and 272 'are sucked in by the cooperation of the check valves 268. This continues until the intended force strokes He are reached by the accumulation of spring energy in the compression spaces 252, 254. Thereafter, smaller oil volumes are fed from pressure sources 272, 272 'only for the purpose of substituting leakage oil. The ram vibrator shown in Fig. 3 is constructed very similar to the ram vibrator shown in Figs. 2a and 2b and can be operated just like this. For the sake of simplicity, the individual assemblies or Components which perform the same functions as those shown in FIGS. 2a and 2b are given the same reference numerals in FIG. 3, while the different features are identified by reference numerals in the form of 3-digit numbers with the number 3 at the beginning , The difference from FIG. 2a is as follows: In contrast to FIG. 2a, where a hydraulic exciter actuator 212 is connected with its cylinder housing to the cantilever mass, FIG. 3 shows two exciter actuators 312 and 312 'of the same type and operated in parallel, and their cylinder housings 314 are firmly connected to the working mass 202. The moving parts of the excitation actuators 312, 312 'consist of pistons 322, lower piston rods 326 and upper piston rods 324. Together with cylinder housings 314 and cylinder covers 316, they form upper displacement working spaces 328 and lower displacement working spaces 330 which, as in FIG. 2a, via lines to the servo -Way valve 232 are connected. The upper piston rods 324 are screwed together with angle components 389, which in turn are fastened to the bearing cover 210, and in this way transmit the excitation forces acting between the cantilever mass 200 and the working mass 202. In FIG. 3, the two spring supports 386, designated 286 in FIG. 2a, are designed differently in that support bodies 388 are now attached directly to the yoke 276 and thus belong to the working mass 202. The support members 388 are connected to the cross member 206 via spring elements 390. In the case of FIG. 3, the sensor-1 220 attached to a sensor holder 218 can detect the displacement of the upper piston rod 252 and thus also the displacement of the working mass 202 relative to the cantilever mass 200 and pass it on to the controller 233 as a measurement signal. The dashed lines used in FIGS. 2a and 3 indicate fastening means for the fixed connection of different components. Instead of a hydraulic linear actuator or a hydraulic swivel motor, an electrical linear actuator or an electrical torque motor can also be provided, the latter preferably being designed as three-phase AC motors. When using a hydraulic Swing motor or an electric torque motor would be the conversion of the motor swiveling movement into a linear drive movement preferably to be realized by a rack and pinion gear. Instead of a servo directional valve, a rotor directional valve can also be provided. In such a rotor directional control valve, the previously described function of a servo directional control valve with a control spool that moves back and forth in time with the excitation frequency to be specified is replaced by a control rotor rotating at the same frequency. In this case, the control rotor must be driven by a rotary motor, for example by a small hydraulic axial piston motor, this rotary motor preferably being controllable or regulatable in terms of its speed. When using electrical actuators, the advantage that the free oscillating mass is smaller than the working mass, the advantage that a longer output working path of the exciter actuator results can be used. The spring system can also be implemented with mechanical springs, preferably using double leaf springs. A predetermined physical vibration quantity, for example the amplitude of the vibration path sf of the cantilever mass mf and / or the amplitude of the vibration path sa of the working mass ma or its sum ss = sf ± sa, or a time derivative sf, sf "or sa ', sa" or "ss', ss" or a maximum compression pressure of a hydraulic spring cylinder used can be regulated by means of the regulator by influencing the excitation power supplied and / or the excitation frequency, the actual value signal of the predefined physical vibration variable and possibly one measured by a measuring device being regulated by the regulator When using a hydraulic spring system with a piston and a cylinder housing, it is preferred that slide guides are formed by the piston itself or by cylindrical bodies arranged coaxially to the central axis of the piston. A spring support, which is effective between the cantilever mass and the working mass, is expediently provided for a central standstill position of the exciter actuator, with an intermediate position of the output member of the exciter actuator relative to the mass in which the exciter actuator is accommodated, or in the case of a hydraulic spring system, at least when the ram vibrator is at a standstill a middle position of the spring piston relative to its cylinder housing is predetermined by an effective spring support between the cantilever mass and the working mass, which is used by the spring system itself when using mechanical spring elements and which is realized by a special spring support in a hydraulic design of the spring system, whereby due to the special or separate spring support, the resulting spring constant is also determined by the spring system. The ramming vibrator advantageously works in resonance mode at or near its main natural frequency of the dual mass oscillator. This results in low energy losses. The vibration performance of the cantilever mass and the working mass can always be almost completely recovered and reused. The at least one exciter actuator can be dimensioned smaller as a result of a smaller excitation power to be implemented and can operate or be controlled with a higher dynamic and accuracy. The ramming vibrator can be operated safely in the resonance range in the vicinity of its natural frequency, since the actual value of a physical vibration variable, e.g. the amplitude of the vibration path sf or sa of the cantilever mass or the working mass, is measured by a measuring device and processed by means of a controller in such a way that the physical vibration quantity is regulated with great dynamics and accuracy according to the specified value. That the ramming vibrator, which is designed as a dual-mass oscillator for carrying out forced vibrations, is located at its main natural frequency or can be operated in a frequency range (Dfa), (Dfm-1), (Dfm-2) which is symmetrical to its main natural frequency, can be demonstrated in that when the supply of excitation power to the at least one excitation actuator is suddenly switched off, the oscillating movements of the dual mass oscillator with it Main natural frequency can be continued with decreasing vibration amplitude. When using a hydraulic exciter actuator, a predetermined physical vibration quantity, for example the amplitude of the vibration path sf or sa, can be dynamically and precisely controlled by the use of a pressure regulator with adjustable output pressure. Thanks to the use of a spring system with which the spring energy required for resonance operation can be stored, a high loss rice force can be developed at the reversal point of the oscillating movement of the working mass, even at a high working frequency, without any time delay. With the ram vibrator, a cantilever mass smaller than the working mass can be used, which leads to an overall lower mass of the dual-mass oscillator and, at the same time, to a desirable longer output working path of the exciter actuator. When working with a pile in a resonance-prone soil with an oscillation frequency fz above the earth resonance range with the highest frequency fr, which oscillation frequency fz is in the range of the natural frequency of the dual mass oscillator, even with a sudden failure of the excitation energy source or with a sudden disturbance no resonance frequency in the ground can be excited by the control, since the ramming vibrator continues to vibrate with the main natural frequency fn above the frequency fr as the vibration amplitude decreases.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Rammvibrator für Rammgut mit einem von wenigstens einem Erregeraktuator (212) zu erzwungenen Schwingungen anregbaren, linearen Zweimassenschwinger (234), der eine Freischwingmasse (200), eine Arbeitsmasse (202) sowie ein beide Massen koppelndes Federsystem (204) aufweist, wobei die beiden Massen im wesentlichen phasengleich und gegenläufig schwingen und eine der Massen eine Halterung (278) für das Rammgut (280) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelkreis für die Erregerleistung, der einen Regler (233), den wenigstens einen Erregeraktuator (212) und eine Sensoreinrichtung (220, 291 ) zur direkten oder indirekten Messung der Schwingwegamplitude (298) umfaßt, vorgesehen ist, mit dem die Schwingwegamplitude im Frequenzbereich benachbart zur Haupteigenfrequenz des Zweimassenschwingers auf einen vorgegebenen Wert regelbar ist, wobei die Erregerfrequenz im Frequenzbereich benachbart zur Haupteigenfrequenz des Zweimassenschwingers vorgebbar ist. 1 . Ramming vibrator for ramming material with a linear two-mass oscillator (234) that can be excited to forced vibrations by at least one excitation actuator (212) and which has a cantilever mass (200), a working mass (202) and a spring system (204) coupling both masses, the two masses oscillate essentially in phase and in opposite directions and one of the masses carries a holder (278) for the pile material (280), characterized in that a control circuit for the excitation power, a controller (233), the at least one excitation actuator (212) and a sensor device (220, 291) for direct or indirect measurement of the vibration path amplitude (298) is provided, with which the vibration path amplitude in the frequency range adjacent to the main natural frequency of the dual-mass oscillator can be regulated to a predetermined value, the excitation frequency in the frequency range adjacent to the main natural frequency of the dual-mass oscillator being specifiable ,
2. Rammvibrator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Federsystem (204) derart dimensioniert ist, daß die in ihm speicherbare Verformungsenergie ausreichend ist zur fortlaufenden Durchführung von Schwingungen in beiden Richtungen (298) auch mit den vorgesehenen größten Schwingwegamplituden (Ao) der Freischwingmasse (200) und/oder der Arbeitsmasse (202), und zwar unter der Bedingung, daß die abzuführende Dämpfleistung und die zuzuführende Erregerleistung jeweils vom Betrage Null sind. 2. A ram vibrator according to claim 1, characterized in that the spring system (204) is dimensioned such that the deformation energy which can be stored in it is sufficient for the continuous implementation of vibrations in both directions (298) even with the largest vibration path amplitudes (Ao) provided for the cantilever mass (200) and / or the working mass (202), on the condition that the damping power to be dissipated and the excitation power to be supplied are each zero.
3. Rammvibrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsfrequenz innerhalb eines Resonanz-Frequenzbereiches (Dfa, Dfm-1 , Dfm-2), welcher im wesentlichen symmetrisch zur Haupteigenfrequenz (fn) des Zweimassenschwingers (234) liegt, durch Verstellen der Erregerfrequenz (fe) relativ zu der Haupteigenfrequenz einstellbar ist. 3. A ram vibrator according to claim 1 or 2, characterized in that the oscillation frequency within a resonance frequency range (Dfa, Dfm-1, Dfm-2), which is substantially symmetrical to the main natural frequency (fn) of the dual-mass oscillator (234) by adjustment the excitation frequency (fe) is adjustable relative to the main natural frequency.
4. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmasse (202) zur Veränderung der Haupt- eigenfrequenz (fn) veränderlich ist. 4. A ram vibrator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the working mass (202) for changing the main natural frequency (fn) is variable.
5. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Abweichung (fu, fo) der Arbeitsfrequenz (fe) von der Haupteigenfrequenz (fn) bei der maximal zulässigen Schwingwegamplitude (Ao) der Arbeitsmasse durch einen Betrag von 30%, bezogen auf die jeweilige Haupteigenfrequenz (fn), festgelegt ist. 5. ram vibrator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the maximum deviation (fu, fo) of the working frequency (fe) from the main natural frequency (fn) at the maximum permissible vibration amplitude (Ao) of the working mass by an amount of 30% , based on the respective main natural frequency (fn).
6. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federsystem (204) wenigstens eine hydraulische, auf der Kompressibilität eines hydraulischen Fluidvolumens in einem Kompressionsraum (256, 258) beruhende Feder umfaßt. 6. A ram vibrator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spring system (204) comprises at least one hydraulic spring based on the compressibility of a hydraulic fluid volume in a compression space (256, 258).
7. Rammvibrator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressionsraum (258) der hydraulischen Feder zwischen einem Kolben (250) und einem den Kolben (250) aufnehmenden Zylindergehäuse (208) angeordnet ist. 7. ram vibrator according to claim 6, characterized in that the compression space (258) of the hydraulic spring between a piston (250) and a piston (250) receiving the cylinder housing (208) is arranged.
8. Rammvibrator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine zusätzliche, dem gleichen Kompressionsdruck wie dem Kompressionsraum (258) in dem Zylindergehäuse (208) unterworfene Kompressionskammer (264, 266) vorgesehen ist. 8. A ram vibrator according to claim 7, characterized in that at least one additional, the same compression pressure as the compression space (258) in the cylinder housing (208) subjected to the compression chamber (264, 266) is provided.
9. Rammvibrator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kompressionskammer (266) zuschaltbar ist. 9. A ram vibrator according to claim 8, characterized in that the at least one compression chamber (266) can be switched on.
10. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß spätestens nach Erreichen eines Schwingbetriebes mit einer vorgegebenen Schwingwegamplitude in dem mindestens einen Kompressionsraum (256, 258) nach der Druckabsenkung bei Erreichen einer vorgegebenen Schwingwegamplitude noch ein bestimmter Mindestdruck (272, 272') aufrechterhaltbar ist. 10. Ramming vibrator according to one of claims 6 to 9, characterized in that at the latest after reaching a vibration operation with a predetermined vibration path amplitude in the at least one compression space (256, 258) after the pressure drop when a predetermined vibration path amplitude is reached a certain minimum pressure (272, 272 ') is maintainable.
1 1 . Rammvibrator nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des wenigstens einen Kompressionsraumes (256, 258) zwischen Kolben (250) und Zylindergehäuse (208) durch eine Spaltdichtung bewirkt ist. 1 1. A ram vibrator according to one of claims 6 to 10, characterized in that the sealing of the at least one compression space (256, 258) between the piston (250) and the cylinder housing (208) is effected by a gap seal.
12. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Federsystem mechanische Federelemente umfaßt. 12. A ram vibrator according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the spring system comprises mechanical spring elements.
13. Rammvibrator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Federelemente Doppel-Blattfedern sind. 13. A ram vibrator according to claim 12, characterized in that the mechanical spring elements are double leaf springs.
14. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine lineare Gleitführung (282, 284) zur Geradführung der Arbeits- und Freischwingmasse relativ zueinander vorgesehen sind. 14. A ram vibrator according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least one linear sliding guide (282, 284) are provided for straight guidance of the working and cantilever mass relative to one another.
15. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Erregeraktuator (212) aus der Gruppe umfassend einen hydraulischen und einen elektrischen Erregeraktuator ausgewählt ist. 15. A ram vibrator according to one of claims 1 to 14, characterized in that the at least one excitation actuator (212) is selected from the group comprising a hydraulic and an electrical excitation actuator.
16. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen der Freischwingmasse und der Arbeitsmasse wirksame Federabstützung (286) für eine Stillstands-Mittelstellung des Erregeraktuators (212) vorgesehen ist. 16. A ram vibrator according to one of claims 1 to 15, characterized in that an effective spring support (286) between the cantilever mass and the working mass is provided for a standstill middle position of the exciter actuator (212).
17. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß er als Hochfrequenzvibrator für Arbeitsfrequenzen im wesentlichen oberhalb 30 Hz ausgebildet ist. 17. Ramming vibrator according to one of claims 1 to 16, characterized in that it is designed as a high-frequency vibrator for working frequencies substantially above 30 Hz.
18. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Freischwingmasse (200) kleiner als die Arbeitsmasse (202) ist, wobei die Masse des Rammgutes (280) und die Masse der für das Rammgut (280) benutzten Halterung (278) als Teil der Arbeitsmasse (202) berücksichtigt ist. 18. A ram vibrator according to one of claims 1 to 17, characterized in that the cantilever mass (200) is smaller than the working mass (202), the mass of the pile (280) and the mass of the holder used for the pile (280) 278) is considered as part of the working mass (202).
19. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem hydraulischen Erregeraktuator der Druck des Zufluß-Volumenstroms (240) über den Regler (233) einstellbar ist. 19. Ramming vibrator according to one of claims 1 to 18, characterized in that the pressure of the inflow volume flow (240) is adjustable via the controller (233) in a hydraulic exciter actuator.
20. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem elektrischen Erregeraktuator die diesem zugeführte Erregerleistung mittels des Reglers (233) derart regelbar ist, daß dem Erregeraktuator bei jeder Periode oder Halbperiode der Schwingung eine veränderbare, bestimmte Menge elektrischer Energie zugeführt wird. 20. A ram vibrator according to one of claims 1 to 19, characterized in that in the case of an electrical exciter actuator the excitation power supplied to it can be regulated by means of the controller (233) in such a way that the exciter actuator has one during each period or half period of the oscillation changeable, certain amount of electrical energy is supplied.
21. Rammvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Schwingwegamplitude durch Veränderung der Erregerfrequenz von ihrem vor der Regelbeeinflussung innegehabten Betrag ausgehend vornehmbar ist. 21. A ram vibrator according to one of claims 1 to 20, characterized in that the regulation of the oscillation path amplitude can be carried out by changing the excitation frequency from its amount prior to influencing the rule.
22. Verfahren zum Betrieb eines Rammvibrators nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingbetrieb unter Vermeidung der Erzeugung von Schwingfrequenzen innerhalb eines Erdreich-Resonanzbereichs mit dessen obersten Frequenz wie folgt begonnen und durchgeführt wird: Unter Beteiligung des Erregeraktuators (212) erfolgt die Schwingungserregung von Anfang an mit einer Erregerfrequenz oberhalb der obersten Frequenz fr mit einer vorgegebenen, gegebenenfalls auch maximalen Erregerkraft, wobei die Schwingwegamplituden wenigstens der Freischwingmasse (200) infolge der im Federsystem bei jeder Schwingbewegungs-Umkehr in ansteigender Weise gespeicherten Federenergie-Menge sich laufend vergrößert, - bei Annäherung des Betrags an einen vorgegebenen Sollwert-Betrag für den eingeschwungenen Zustand einer vorgegebenen physikalischen Größe der Schwingbewegung, die bezüglich ihres Istwertes mit einer Sensoreinrichtung fortlaufend gemessen wird, erfolgt eine Anpassung der Erregerkraft oder der Erregerenergie pro Schwingungsperiode oder -halbperiode derart, daß der Sollwert- Betrag eingestellt wird. 22. A method of operating a ramming vibrator according to one of claims 1 to 21, characterized in that the oscillating operation is started and carried out with the highest frequency as possible while avoiding the generation of oscillating frequencies within an earth resonance range: With the participation of the exciter actuator (212) The vibration excitation takes place from the beginning with an excitation frequency above the uppermost frequency fr with a predetermined, possibly also maximum excitation force, the oscillation path amplitudes of at least the cantilever mass (200) due to the amount of spring energy stored in the spring system in an increasing manner each time the oscillation movement is reversed enlarged, - when the amount approaches a predetermined setpoint amount for the steady state of a predetermined physical quantity of the oscillating movement, which is continuously measured with respect to its actual value with a sensor device, an adjustment takes place ng of the excitation force or the excitation energy per oscillation period or half-period in such a way that the setpoint amount is set.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer im Vergleich zu einer angenommenen mittleren Arbeitsmasse veränderten Arbeitsmasse die Erregerfrequenz automatisch derart angepaßt wird, daß sie der veränderten Haupteigenfrequenz entspricht. 23. The method according to claim 22, characterized in that in the case of a working mass changed compared to an assumed mean working mass, the excitation frequency is automatically adjusted such that it corresponds to the changed main natural frequency.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerfrequenz gesucht und eingestellt wird, bei welcher zur Einstellung einer vorgegebenen physikalischen Schwingungsgröße die geringste Erregerleistung benötigt wird. 24. The method according to claim 23, characterized in that the excitation frequency is sought and set, in which the lowest excitation power is required to set a predetermined physical vibration quantity.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Leerlauf mit oder ohne als Zusatzmasse wirkendem Rammgut das Schwingen mit einem vorgebbaren, eingeregelten Betrag einer physikalischen Schwinggröße durchgeführt wird, wobei im Falle der Mitwirkung eines Rammgutes als Zusatzmasse dieses keine bzw. keine nennenswerte Dämpfungsleistung an das Erdreich abgibt. 25. The method according to any one of claims 22 to 24, characterized characterized in that when idling with or without an additional mass acting as a ramming, the oscillation is carried out with a predeterminable, regulated amount of a physical vibration variable, whereby in the case of the participation of a ramming material as an additional mass, this gives no or no appreciable damping power to the ground.
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