DE1634399C - Vorrichtung zum Einrammen von Pfählen, Spundbohlen od. dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einrammen von Pfählen, Spundbohlen od. dgl. mittels eines Rammbären, die einen zwischen dem Rammbären und dem Pfahlkopf angeordneten Puffer mit einem elastisch verformbaren Federglied geringer Steifigkeit aufweist.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art wird' als federelastisches Material ein Gas oder Federn benutzt. Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch werden diese Federn belastet und nach Beendigung des Schlages wieder vollkommen" entlastet. Bei diesen Vorrichtungen geht verhältnismäßig viel Energie verloren, da bei jedem Schlag zunächst das Federglied von dem Rammbären so weit zusammengedrückt werden muß, bis der Eindringwiderstand des Pfahles überwunden ist. Als Federglied kann daher kein Material verwendet werden, welches sich beim Zusammendrücken erhitzt und sich dadurch selbst zerstört. Außerdem kann bei diesen Vorrichtungen die Einwirkzeit des Rammbären durch eine Vergrößerung der Fallhöhe nicht verlängert werden, da dadurch die maximale Schlagkraft ansteigt und somit die Gefahr einer Zerstörung des Pfahlkopfes hervorgerufen und, im Falle längerer Pfähle z. B. aus Beton, das Auftreten unzulässiger Zugbeanspruchungen verursacht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einrammen von Pfählen, Spundbohlen od. dgl. der eingangs erläuterten Art zu schaffen, bei der solche Nachteile vermieden sind. Dieses Ziel ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen das Federglied unter eine Vorspannung in der Größenordnung des auftretenden Eindringwiderstandes des Pfahles zu bringen ist. Dadurch wird die Schlagenergie des Rammbären direkt an den einzutreibenden Pfahl weitergegeben, da die Vorspannung des Federgliedes in der Größenordnung des auftretenden Eindringwiderstandes des Pfahles gebracht ist und so'mit nur die den Eindringwiderstand überschreitende Energie elastisch aufnimmt. Dadurch kann das elastisch verformbare

ίο Federglied eine geringe Steifigkeit aufweisen, so daß die Gefahr einer Zerstörung des Pfahlkopfes nicht mehr auftreten kann. Da das Maß der Deformation des Federgliedes unter Einfluß des Schlages proportional zur Energieübertragung begrenzt ist, bleibt die Wärmeentwicklung in dem Federglied niedrig. Folglich können Materialien verwendet werden, welche ohne Vorspannung sehr bald wegen Erhitzung unbrauchbar wurden. Weiterhin kann mit einem Rammbären geringen Gewichtes und großer Fallhöhe gearbeitet werden.

Vorteilhaft besteht der Puffer aus einem Zylinder, der mit einem festen und einem als Kolben ausgebil- ( deten Deckel versehen ist und der als Federglied ein komprimiertes Gas enthält. Dadurch wird in einfaeher Weise das elastisch verformbare Federglied von einem komprimierten Gas gebildet, welches in besonders einfacher Weise auf die gewünschte Vorspannung eingestellt werden kann.

Zweckmäßig kann der Puffer zur Schlagübertragung ein nicht zusammendrückbares, jedoch leicht verformbares Mittel enthalten, das von dem Federglied durch einen Trennkolben getrennt ist. Dadurch muß das Federglied nicht unbedingt zwischen den beiden zusammendrückbaren Teilen des Puffers angeordnet werden.

In vorteilhafter Weise kann dabei der Zylinder durch den Trennkolben in zwei koaxiale Zylinderräume unterteilt werden, Von denen der eine das Gas und der andere eine zur Vorspannung des Gases unter Druck einbringbare Flüssigkeit enthält. Dadurch kann das Gas durch Einpressen der Flüssigkeit auf die gewünschte Vorspannung gebracht werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung in Seitenansicht, teilweise weggebrochen,

F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, teilweise weggebrochen,

F i g. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, teilweise weggebrochen,

F i g. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, teilweise weggebrochen,

F i g. 5 ein Zeit-Aufschlagkraft-Diagramm, welches man bei Verwendung der Vorrichtung erhält, und ebenfalls das theoretisch optimale Diagramm,

F i g. 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt,

Fig. 7 ein sechstes Ausführungsbeispiel, teilweise im Schnitt,

Fig. 8 ein siebentes Ausführungsbeispiel im Schnitt und

Fig. 9 und IO einen vollständigen Rammbären, der eine vorgespannte Federungseinrichtung enthält, bei welcher der Wert der Vorspannung automatisch aufrechterhalten wird.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Puffer 1 zwischen dem Pfahlkopf und dem Rammbären 3 angeordnet und durch den

runterfallenden Rammbären 3 während des Schlages elastisch verformt. Hierzu ist eine Schraubendruckfeder 4 vorgesehen, die durch Anziehen von Bolzen 5 vorgespannt ist. Die Schlagenergie des Rammbären 3 wird somit unmittelbar auf den Pfahl 2 weitergegeben, während eine Deformierung des Puffers 1 durch den fallenden Rammbären 3 erst dann erfolgt, wenn die Schlagkraft des Rammbären 3 die Vorspannung überschreitet.

Bei dem in der F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird als Federglied ein Gas 6 verwandt. Das Gas 6, welches durch den Rammbären 3 komprimiert wird, ist zuvor einem allseitig wirkenden Druck ausgesetzt, so daß eine Kompression nicht möglich ist, bevor die Schlagkraft des Rammbären 3 den gleichen Druck im Gas 6 erzeugt hat. Hierzu ist in einem Zylinder 7 unter einem Kolben 8 das Gas 6 zuvor unter einen Vordruck bzw. unter eine Vorspannung gebracht worden, wobei ein Bund 9 des Zylinders 7 den Hubweg des Kolbens 8 begrenzt.

Bei dem in der F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein nicht zusammendrückbares, jedoch leicht verformbares Mittel, nämlich eine Flüssigkeit 10 benutzt. Der möglichen Deformierung wird durch eine elastische Anordnung 11 entgegengewirkt, welche derart vorgespannt ist, daß eine Deformierung durch den Rammbären 3 nicht möglich ist, bevor die Schlagkraft in der Flüssigkeit 10 einen Druck erzeugt hat, der gleich der Vorspannung ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich in einem Zylinder 37 unter einem Kolben 8 eine Flüssigkeit 10, welche durch einen Trennkolben 12, auf den eine im Gehäuse 13 angeordnete Feder 14 einwirkt, vorgespannt ist. Die Bunde 9 bzw. 15 begrenzen die Hublänge der jeweiligen Kolben 8 bzw. 12.

Bei dem in der F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Zylinder 7 vorgesehen, in dem sich ein Trennkolben 16 befindet. Der Trennkolben 16 wird auf der einen Seite von einer Flüssigkeit 10 und auf der anderen Seite von dem Gas 6 beaufschlagt. An einem Ende ist der Zylinder 7 durch den Kolben 8 abgeschlossen, dessen Hublänge durch einen Bund 9 begrenzt ist. Das Gas 6 ist durch die Flüssigkeit 10 vorgespannt.

Für alle Ausführungsformen wird das Zeit-Aufschlagkraft-Diagramm durch die schematische Darstellung in F i g. 5 wiedergegeben, wobei das Niveau P₁ die Kraft darstellt, welche zumindest zur Überwindung des Widerstandes erforderlich ist, der einem Eindringen des Pfahles in den Baugrund entgegenwirkt, während P₂ die Kraft darstellt, welche nicht überschritten werden sollte, damit eine Zerstörung des Pfahles vermieden wird. Der Knickpunkt A liegt beim Diagramm auf einem Niveau, das durch die Vorspannung bestimmt ist. Der für ein Erreichen von A erforderliche Weg wird durch die Deformation des steifelastischen Puffers 1 als Ergebnis der Vorspannung bestimmt, d. h. durch Längenänderung der Bolzen5 in Fig. 1, oder durch Abänderung des Zylinders 7 und des Bundes 9 in den F i g. 2,3 und 4. Da der Puffer 1 im Hinblick auf die großen Kräfte sehr steif ist, ist der Weg zur Erreichung des Punktes A klein, so daß die Kurve OA im Diagramm sehr steil aufwärts geht.

Die weitere Kurve AB wird von der Kraft bestimmt, die zur Deformierung des federnden Puffers 1 erforderlich ist, d. h. zur Deformierung der Federn 4 oder 14 in den F i s» 1 bzw. 3 und der Gassäule in den F i g. 2 bis 4, so daß die Steigung von AB inerhalb weiter Grenzen durch die Wahl der Materialien und Volumina bestimmt werden kann.

Für jedes Federglied wird eine solche Vorspannung gewählt, daß der Knickpunkt A oberhalb oder zumindest nahe beim Niveau P₁ liegt, und es wird ferner eine so niedrige Elastizitätskonstante des Federgliedes gewählt, daß der Punkt B unterhalb des Niveaus P₂ bleibt. Dementsprechend kann der

ίο Pfahl 2 nicht zerstört werden, auch nicht, wenn der Pfahl 2 sich nicht absenkt. Die Deformation erfolgt in dem Federglied vollständig elastisch, so daß in dieser keine oder praktisch keine Energie verloren wird.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem als Federglied ein zylindrisches Element 17 aus weichem Gummi oder ähnlichem Material verwendet ist, welches zwischen zwei Stahlplatten 18 eingefaßt ist, die über einen oder mehrere Bolzen 15 miteinander verbunden sind und in welchem Material eine allseitige Vorspannung ohne Deformierung durch eine Bandage 19 mittels einer Schnur erzeugt ist, welche unter Spannung gewickelt ist. Statt der Schnur kann auch ein Streifen aus einem elastischen Material, z. B. Gummi, verwendet werden.

Fig.7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher ein Kern 20 aus Gummi oder ähnlichem Material von einem hohlen Metallzylinder 21 umschlossen wird, welcher aus nebeneinanderliegenden, dünnen radialen Lamellen zusammengesetzt ist, welche sich auf metallischen Umrandungen 22 abstützen. Der Metallzylinder 21 ist mit einer Schnur oder einem ähnlichen Streifen aus elastischem Material als Bandage 19 unter Spannung umwickelt. Bei ausreichender Belastung kann der Kern 20 die Lamellen des Metallzylinders 21 entgegen der von der Bandage 19 ausgeübten Kraft wegdrücken.

F i g. 8 zeigt eine Ausführungsform ähnlich wie in F i g. 2, bei welcher jedoch das Gas 6 innerhalb eines deformierbaren Gehäuses 23 aus Gummi oder ähnlichem Material vorgespannt ist. Das Gehäuse 23 stützt sich allseitig an dem Zylinder 7 sowie dem darin angeordneten Kolben 8 ab, wobei dessen Verschiebbarkeit durch den Bund 9 begrenzt wird.

Die F i g. 9 und 10 zeigen eine prinzipielle Darstellung eines vollständigen Rammbären, welcher eine vorgespannte Federungseinrichtung gemäß der Erfindung enthält und bei welchem der Wert der Vorspannung automatisch aufrechterhalten wird. Der Rammbär 3 trägt an seiner Unterseite den Puffer 1 gemäß der Ausführungsform nach der F i g. 4, wobei der Raum mit der Flüssigkeit 10 über eine Leitung 24, die ein Rückschlagventil 25, das nach beiden Seiten hin abdichtet, enthält, mit einem Raum 26 oberhalb eines Kolbens 27 verbunden ist. Der Kolben 27 ist zusammen mit einer hohlen Kolbenstange 28 einstückig mit dem Deckel 29 eines Gehäuses 30 hergestellt. Das Gehäuse 30 ist an seiner Unterseite mit einer Amboßplatte 31 versehen und enthält unten ein Führungsglied 32 für den Pfahl 2.

Die hohle Kolbenstange 28 ist an ihrem unteren Ende mit Öffnungen 33 versehen, welche mit dem Raum 26 über dem Kolben 27 verbunden sind, wobei die hohle Kolbenstange 28 an ihrem oberen Ende an ein Dreiwegeventil 34 angeschlossen ist, welches einstückig mit dem Deckel 29 ausgebildet ist. Das Dreiwegeventil 34 steht über eine Leitung 35 mit einer Pumpe zum Fördern und Vorspannen der Flüs-

sigkeit 10 und über eine Leitung 36 mit dem Flüssigkeitstank der Pumpe in Verbindung.

Die Arbeitsweise ist wie folgt: Wenn sich das Dreiwegeventil 34 in der Stellung nach F i g. 9 befindet, gelangt die Flüssigkeit 10 unter Druck durch die Leitung 35 und hohle Kolbenstange 28 sowie durch die Öffnungen 33 in den Raum 26. Die hydraulisch wirksame Kolbenfläche des Kolbens 27 übt infolge der Druckbeaufschlagung durch die Flüssigkeit 10 eine aufwärts gerichtete Kraft auf den Rammbären 3 aus, der sich innerhalb des Gehäuses 30 mit einer Geschwindigkeit aufwärts bewegt, welche von der Pumpenleistung abhängt. Wenn die oberste Stellung erreicht ist, gibt der Rammbär 3 einen Impuls, durch welchen das Dreiwegeventil 34 aus seiner Stellung nach Fig. 9 in die Stellung nach Fig. 10 geschaltet wird, so daß der Raum 26 über dem Kolben 27, der vollständig mit Flüssigkeit 10 gefüllt ist, nun über die öffnungen 33, die hohle Kolbenstange 28 und die Rückflußleitung 36 mit dem Flüssigkeitstank der Pumpe in Verbindung kommt. Der Rammbär 3 fällt auf Grund seines Gewichtes im Gehäuse 30 frei herunter, während die Flüssigkeit 10 aus dem Raum 26 herausgedrückt wird. Dies erfolgt im wesentlichen ohne Energieverlust, da die Leitungen ausreichend weit dimensioniert werden können. In der untersten Stellung überträgt der Rammbär 3 über die Amboßplatte 31 seine Fall- oder Schlagenergie auf den Pfahl 2. Während dieses Schlages verhält sich die vorgespannte Federungseinrichtung, die sich an der Unterseite des Rammbären 3 befindet, entsprechend dem Diagramm nach Fig. 5. Abhängig von der Energieaufnahme durch den Pfahl 2, die wiederum von dem hierbei auftretenden Erd-Eindringungswiderstand abhängt, springt der Rammbär 3 mehr oder weniger im Gehäuse 30 aufwärts, wobei während des Schlages zur gleichen Zeit ein Impuls an das Dreiwegeventil 34 gegeben wird, so daß dieses aus der Stellung nach Fig. 10 in die Stellung nach F i g. 9 umgeschaltet wird, wodurch der Raum 26 über dem Kolben 27 gefüllt wird.

Um der Forderung zu genügen, daß die Vorspannung der Federungseinrichtung vollkommen gleich bleibt, wird während jeder aufwärts gerichteten Bewegung des Rammbären 3 eine Verbindung über das Rückschlagventil 25 und der Leitung 24 mit dem flüssigkeitsgefüllten Raum unter dem Trennkolben 16 der Federungseinrichtung hergestellt. Indem man für das Rückschlagventil 25 einen solchen Typ verwendet, der nur so lange offen ist, bis ein vorbestimmter und einstellbarer Druckwert vorliegt — vorausgesetzt, daß dieser Wert unterhalb des Druckes liegt, der im Raum 26 für den Aufwärtstransport des Rammbären 3 erforderlich ist, — wird erreicht, daß während jeder Aufwärtsbewegung des Rammbären 3 der Druck der Flüssigkeit in dem flüssigkeitsgefüllten Raum automatisch aufrechterhalten , wird, und zwar jeweils vor dem nachfolgenden ν Schlagvorgang. Die hier beschriebene Vorrichtung ist hervorragend geeignet für vollautomatisch arbeitende Rammbären, da die übertragene Energie während des Betriebes durch Änderung der Fallhöhe oder der Schlagstärke reguliert werden kann, was beispielsweise dadurch erreichbar ist, daß man den Impuls, der an dem Dreiwegeventil 34 zur Umschaltung aus der Stellung nach F i g. 9 in die Stellung nach F i g. 10 gegeben wird, von außen her gibt, bevor am Ende der Aufwärtsbewegung des Rammbären 3 dieser Impuls durch den Rammbär 3 hervorgerufen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einrammen von Pfählen, Spundbohlen od: dgl. mittels eines Rammbären, die einen zwischen dem Rammbären und dem Pfahlkopf angeordneten Puffer mit einem elastisch verformbaren Federglied geringer Steifigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen das Federglied unter eine Vorspannung in der Größenordnung des auftretenden Eindringwiderstandes (P₁) des Pfahles (2) zu bringen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer (1) aus einem Zylinder (7) besteht, der mit einem festen und einem als Kolben (8) ausgebildeten Deckel versehen ist und der als Federglied ein komprimiertes Gas (6) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer (I) zur Schlagübertragung ein nicht zusammendrückbares, jedoch leicht verformbares Mittel enthält, das von dem Federglied durch einen Trennkolben (16 bzw. 12) getrennt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (7) durch den Trennkolben (16) in zwei koaxiale Zylinderräume unterteilt ist, von denen der eine das Gas (6) und der andere eine zur Vorspannung des Gases. (6) unter Druck einbringbare Flüssigkeit (10) enthält.