DE2250848A1

DE2250848A1 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen einer druckwelle in einem langgestreckten koerper

Info

Publication number: DE2250848A1
Application number: DE2250848A
Authority: DE
Inventors: Birger Ludvigson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-17
Publication date: 1973-04-26
Also published as: NL7214079A; SE370099B; NO138493C; DK142063C; DK142063B; FR2157545A5; US3797585A; CA960876A; GB1374715A; NO138493B

Description

Verfahren und Jf orrichtung ζνωι Erzeugen einer üruokvyelle iii einem' 1 ang^e 3 tr eck fcen ICörper '

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum erzeugen einer Druckwelle in einem langgestreckten Körper, auf dessen eines Ende ein Fallhammer unter Vermittlung durch eine Stoßkappe wirkt, die so ausgebildet ist, daß sie sich in der Stoßrichtung elastisch verformen läßt, um Pfahle, Spundwandprofile, Rohre oder dergleichen in den Boden einzurammen.

Pfähle werden gewöhnlich in- der Weise eingerammt, daß man bewirkt, daß ein kurzer und schwerer Fallhammer wiederholt Schläge auf das als "Pfahlkopf bezeichnete obere Ende des Pfahls ausübt, Läßt man 2u, daß der Fallhammer oder Rammbär unmittelbar in berührung mit' dem Pfahlkopf kommt, Bind die Beanspruchungen, die im Pfahlkopf bei jedem Schlag auftreten, proportional zur Fallgeschwindigkeit des hammers. Da der Kammer bei seiner Berührung mib dem Pfahl schnell abgebremst wird, zeigt dia durch den Stoß erzeugte BruckWlle eine kurze, steile Spitze, jenseits wei cher die Kurve schnell exponentiell absinkt. Da der Eindringwiderstand und damit auch die Tragfähigkeit oder die

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BAD ORIGINAL

Bruchlast des Pfahls voraussetzt, daß ein durch den Pfahl aufgebrachter bestimmter Widerstand überwunden werden muß, und da gleichzeitig die Spitzenbeanspruchung nicht zu einer Gefährdung des Pfahls führen darf, liegt es auf der Hand, daß die exponentiell abfallende ßeansprucinmgslturve unbefriedigend isb, und daß der zum biinrammen des Pfahls ausgenutzte Teil der Druckwelle tatsächlich sehr klein ist. Daher ergibt sich bei diesem Verfahren zum Einrammen von Pfählen ein sehr geringer Wirkungsgrad.

Ordnet man zwischen dem Pfahl und dem Rammbär oder JB'allhammer eine Stoßkappe an, ist es möglich, die Form der Stoßwelle auf vorteilhafte Weise abzuändern. Gewöhnlich ordnet man einen Klotz aus weichem Holz zwischen dem Fallhammer und dem Pfahl an. Eine solche Stoßkappe erweist sich jedoch in keinem ü'all als eine ideale Lösung, denn die Eigenschaften des Holzklotzes verändern sich im Verlauf des Rammvorgangs, so daß es schwierig ist, die Wirkung, des Aufbringens von Schlagen und die Tragfähigkeit des eingerammten Pfahls zu berechnen.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, die es einerseits ermöglichen, Pfähle auf gefahrlosere und wirtschaftlichere Weise einzurammen, als es bis jetzt möglich ist, und die andererseits eine bessere Basis zum Berechnen der Tragfähigkeit des Pfahls nach dem Einrammen liefern, um diese Aufgabe zu lösen, wird die Stoßkappe mit einer Einrichtung versehen, die es gestattet, die Stoßkraft entsprechend den jeweiligen Arbeitsbedingungen einzustellen. Die Bewegungen des tfahlkopfes oder die Änderungen der Beanspruchungen, die in dem Piahlkopf während jedes Stoßes und danach auftreten, werden durch Beobachtung oder mit Hilfe eines Geräts gemessen, und die Stoßkraft wird entsprechend den gewonnenen keßwerten eingestellt. Die Stoßkraft wird so gewählt, daß sich der Pfahlkopf in Ruhe befindet und in ihm Konstante Beanspruchungen vorhanden sind, wenn der Pfahl von der Druckwelle 'durchlaufen worden ist.

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BADORlGtNAL

Ferner ist durch die Erfindung eine Stoßkappe geschaffen worden, die als Zylinder ausgebildet ist, in dem sich durch einen Fallhammer ein Kolben entgegen der Wirkung eines Gasfüllung bewegen läßt, deren Volumen und Druck in Abhängigkeit von der Messung der Bewegung des Pfahlkopfes und/oder der Änderungen seiner Beanspruchungen bestimmt wird.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert;.Es zeigt:

Fig. 1-die Hauptteile einer Stoßkappe zum Einrammen von Pfählen; "

Fig. 2 in einer graphischen Darstellung das Zusammenwirken des Fallhammers, der Stoßkappe und eines Pfahls;

Fig. 3 eine Ausführungsform einer Stoßkappe in einem schematischen Längsschnitt;

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Stoßkappe im Längsschnitt;

Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform des oberen Teils der Stoßkappe nach Fig. 4;

Fig. 6 im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform einer Stoßkappe; und

Fig. 7 eine Abwandlung der Stoßkappe nach Fig. 6.

Theoretisch soll im Idealfall die Kraft, welche die Bewegungsenergie des Fallhammers in eine sieh innerhalb des Pfahls fortpflanzende Druckwelle umwandelt, während der Wirkungszeit des Stoßes konstant sein. Ist dies der Fall, nimmt die Druckwelle innerhalb des Pfahls die für das Einrammen des Pfahls zweckmäßigste rechteckige Form an. Unter diesen Umständen bewegt sich der Pfahlkopf in der Stoßrichtung mit einer konstanten Geschwindigkeit, solange

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der Stoß wirksam ist.

Gleichzeitig wird die Fallbewegung dea Fallhammers abgebremst. Hierbei ist die Bremskraft ebenso wie die Verzögerung" konstant. Da am Pfahlkopf eine konstante Geschwindigkeit erzielt werden soll, ist es nicht möglich, eine direkte Berührung zwischen dem Fallhammer und dem Pfahlkopf herbeizuführen. Vielmehr muß die Bewegungsenergie auf den Pfahl durch einen Körper übertragen werden, der eine Verformung in der Stoßrichtung zuläßt, und der in dem vorstehend genannten Idealfall solche Eigenschaften hat, daß auch die diese Verformung bewirkende Kraft konstant bleibt.

Die Art und Weise, in der die genannte Aufgabe durch die Erfindung gelöst wird, geht aus der nachstehenden Untersuchung hervor, die sich mit den theoretischen Erfordernissen befaßt, die erfüllt sein müssen, wenn eine wirtschaftliche Ausnutzung der Bewegungsenergie des Fallhammers erzielt werden soll, während der Widerstand überwunden wird, den der Boden dem Eindringen des Pfahls entgegensetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Fig. 1 veranschaulicht, wo die grundsätzliche Anordnung unter Fortlassung von Führungen und Betätigungseinrichtungen gezeigt ist.

Ein Fallhammer 1 mit dem Gewicht H fällt auf ein elastisches Glied 2, das im folgenden als "Stoßkeppe" bezeichnet wird, und das durch eine konstante oder nahezu konstante Kraft P zusammengedrückt wird. Diese Kraft P wirkt auch auf einen Pfahl 3, so daß eine Zusammendrückung bzw. eine Druckwelle auftritt, die sich vom Kopf des Pfahls aus in Richtung auf sein zugespitztes unteres Ende mit der Schallgeschwindigkeit c innerhalb des Werkstoffs des Pfahls fortpflanzt, und deren potentielle Energie ausgenutzt wird, um den Widerstand zu überwinden, den der Boden dem Eindringen des Pfahls entgegensetzt.

Während seiner Bewegung in Richtung auf die Stoßkappe 2 wird der Fallhammer 1 durch die Kraft H beschleunigt,

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und diese Beschleunigung ist die gleiche wie die Erdbeschleunigung g. Im Zeitpunkt des Auftreffens auf die Stoßkappe hat der Fallhammer 1 die Geschwindigkeit ν . Während des Auftreffens wird die Bewegung des Fallhammers zuerst verzögert und dann nach oben beschleunigt. Die auf den Fallhammer 1 wirkende Kraft setzt sich zum Teil aus der durch die Stoßkappe 2 aufgebrachten, nach oben wirkenden Kraft P und zum anderen Teil aus dem nach unten wirkenden Gewicht H des Fallhammers zusammen. Die Beschleunigung des Fallhammers während des Stoßes ist durch die Gleichung

P — H ■

ag = —g— g gegeben. Während des Einrammens eines Pfahls ist der Wert der Kraft H im Vergleich zu der Kraft P normalerweise klein, so daß-man sagen kann, daß die Beschleunigung ag annähernd gleich (P/H) g ist.

Die Geschwindigkeit des Fallhammers 1 nach dem Augenblick des Stoßes ergibt sich aus der Gleichung Vg = v- a„ t. Sobald die Geschwindigkeit des Fallhammers gleich Null geworden ist, hat der Fallhammer seine gesamte Bewegungsenergie an die Stoßkappe 2 abgegeben. Dies bedeutet, daß dann, wenn man den Zeitpunkt des Stoßes mit ty, bezeichnet, die Gleichung t^ = ^v _o/^aH ^^{e Bed}iⁿS^unS^en beschreibt, unter denen eine optimale Ausnutzung der Bewegungsenergie des Fallhammers möglich ist.

Der Teil.w' der gesamten Energie, der im Zeitpunkt t auf die Stoßkappe 2 übertragen wird, ist durch die Gleichung w¹ = (t/t.*) (2 - t/t,-) gegeben, während die Strecke, längs welcher sich der Fallhammer nach dem Stoß bewegt, durch die. folgende Gleichung gegeben ist: Sg = ν t - ag(t /2)..

Während des Stoßes wirkt auf den Pfahlkopf die beim Zusammendrücken der Stoßkappe auftretende Kraft P. Die Geschwindigkeit des Pfahlkopfes ergibt sich dann aus der Gleichung ν = (pc/EA). Diese Geschwindigkeit ist konstant und richtet sich neben der Kraft P nach der Schallgeschwindigkeit c innerhalb des Pfahls, der Querschnittsfläche A des Pfahls sowie dem Elastizitätsmodul E des Pfahlwerkstoffs.

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Somit ergibt sich die Bewegungsstrecke des Pfahlkopfes nach dem Augenblick des Auftreffens aus der Gleichung S_p = v_p t.

Das Ausmaß der Zusammendrückung der Stoßkappe entspricht dem Unterschied zwischen der Bewegungsstrecke des Fallhammers und der Bewegungsstrecke des Pfahls ι daher gilt

die Gleichung S « S_u - S^ ■ (v - ν )t - a^Ct²/^). Dies

χι ρ ο ρ χι

bedeutet, daß das Ausmaß der Zusammendrückung an dem Punkt T = (2/βττ)(ν - ν ) gleich Null ist, und man erkennt, daß ν größer sein muß als ν , wenn eine Zusammendrückung herbeigeführt werden soll. Auf diese Weise erhält man den Sollwert der Kraft P.

An dem Punkt T » (2/au)(v - ν ) ist die Zusammendrückung der Stoßkappe wieder beseitigt worden, so daß die Stoßkappe wieder die gleiche Lage einnimmt wie vor dem Stoß. Dies bedeutet, daß keine Energie mehr vorhanden ist, die auf die Stoßkappe durch den Stoß übertragen worden ist.

Wenn dieser Punkt mit dem Punkt während der Bewegung zusammenfällt, an dem die Bewegungsenergie des Fallhammers 1 gleich Null ist, d.h. wenn der Fallhammer die Geschwindigkeit Null hat, ist die gesamte in dem Fallhammer im Augenblick des Stoßes enthaltene Bewegungsenergie auf den Pfahl übertragen worden. Die Bedingung, die für diese optimale Übertragung von Energie zwischen dem Fallhammer und dem Bfahl erfüllt sein muß, besteht darin, daß ν gleich 2v ist, d.h. die Geschwindigkeit des Fallhammers im Augenblick des Stoßes muß doppelt so hoch sein wie die Geschwindigkeit des Pfahlkopfes, die durch die Kraft P herbeigeführt wird, welche durch die Stoßkappe übertragen wird.

Die Bewegungsenergie des Fallhammers wird jetzt vollständig in potentielle Energie in dem Pfahl verwandelt, und sie erscheint als Druckwelle mit der Druckkraft P und einer Länge Tc. Die Druckwelle ist so lang, daß das Gewicht

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des Teils des Pfahls, längs dessen sich die Druckwelle fortpflanzt, gleich dem Zweifachen des Gewichtes des Fallhammers ist; mit anderen Worten, TcA / = 2H; hierin bezeichnet . das Gewicht' einer Raumeiiiheit des Werkstoffs des Pfahls. Ferner "bedeutet dies, daß die weiter oben genannte Beziehung nicht für den Fall gilt, daß das Gewicht des Fallhammers größer ist als dasjenige des Pfahls 3· Ist der Fallhammer zu schwer, wird die Geschwindigkeit des Pfahlkopfes während des letzten Teils der Stoßperiode durch Wellen beeinträchtigt, die am unteren Ende des Pfahls reflektiert werden.

Das Zusammenwirken des Fallhammers, der Stoßkappe und des Pfahls ist in Fig. 2 graphisch dargestellt. Der Fallhammer bewegt sich vom Augenblick des Stoßes (t = 0) längs einer parabolischen Kurve A-B-O. Ableitungen dieser Parabel bestimmen die Geschwindigkeit des Fallhammers in jedem beliebigen Zeitpunkt. Die Neigung einer Linie A-A , die die Parabel am Punkt A tangiert, zeigt die Geschwindigkeit des Fallhammers im Augenblick ν des Stoßes an. Wenn die Linie A-B die Bewegung des Pfahlkopfes in Abhängigkeit von der Zeit darstellt, repräsentiert die Differenz zwischen der . parabolischen Kurve A-B und der geraden Linie A-B die Zusammendrückung der Stoßkappe, wahrend die Neigung der Linie A-B die Geschwindigkeit ν des Pfahlkopfes bezeichnet.

Wenn ν = ν /2 ist, schneidet die Linie A-B die Parabel an ihrem Scheitelpunkt. B, wo die Geschwindigkeit des Fallhammers gleich Null ist, so daß auch die Zusammendrückung der Stoßkappe gleich Null ist.

Ist ν größer als v_Q/2, wie es der Linie A-D entspricht, ist die Zusammendrückung der Stoßkappe natürlich nur dann gleich Null, wenn der Fallhammer eine nach oben gerichtete Bewegung angenommen hat, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die durch die Ableitung der Parabel für den Punkt D bestimmt ist. Diese Geschwindigkeit entspricht '

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der Bewegungsenergie, die verloren geht, wenn sie nicht übertragen werden kann, um nutzbare Arbeit dadurch zu leisten, daß sie den Fallhammer hebt, damit er einen weiteren Hub ausführen kann.

1st v_Q/2 kleiner als ν , und ist ν kleiner als ν , ist ersichtlich, daß die Zusammendrückung der Stoßkappe auf Null zurückgegangen ist, während sich der Fallhammer noch nach unten bewegt. Die in dem Pfahl auftretende Druckwelle verläuft dann längs einer exponentiell abfalleilden Druckkurve, wodurch eine geringere Beanspruchung des Pfahls herbeigeführt wird.

Ist ν größer als ν , wird die Stoßkappe nicht zusammengedrückt, und der Pfahl wird so eingerammt_t als ob keine Stoßkappe vorhanden wäre.

Was das Zusammenarbeiten des Pfahls mit dem Boden betrifft, wenn die potentielle Energie des Druck© ausgenutzt wird, um den Pfahl in den Boden zu rammen, wird auf H.C. Fischer, "On Longitudinal Impact", Uppsala 1%0, Bezug genommen. Im Band III dieses Werks behandelt Fischer einen Fall, bei dem vom Eindringwiderstand des Bodens angenommen wird, daß er durch eine Reibungskraft F gegeben ist, die konzentriert am spitzen unteren Ende des Pfahls auftritt. Hierbei führt Fischer den Begriff der relativen Reibung f ein, der durch die Gleichung f = F/P^, definiert ist, in der P^ die Kraft bezeichnet, die an der Pfahlspitze auftritt, wenn die Druckwelle von einer festen Unterlage reflektiert wird. Aus den weiter oben benutzten Formelzeichen ergibt sich, daß P^ gleich 2P ist.

Fischer zeigt ferner, daß der Teil w" der Energie der Druckwelle, der zum Einrammen des Pfahls ausgenutzt wird, von f entsprechend der Gleichung w" « ^f (1 - f) abhängt.

1st f größer als 1, wird w" negativ. Dies bedeutet, daß die Eeibungskraft F zu groß ist, und daß daher der

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Pfahl nicht in den Boden eindringt. Die Energie der Druckwelle wird reflektiert und erscheint in Form einer nach oben gerichteten Druckwelle. Mir jeden Wert des Eindringwiderstandes F gibt es daher einen Mindestwert der Kraft P, der überschritten werden muß, wenn erreicht werden soll, daß der Pfahl während des Stoßes weiter in den Boden eindringt.

Ist f kleiner als 1 und größer als 1/2, liegt w" zwischen O und 1. In diesem Fall wird ein Teil der Energie ausgenutzt, um den Pfahl in den Boden zu rammen, während der verbleibende Teil (1 - w") der Energie längs des Pfahls nach oben reflektiert wird.

Ist die Länge Tc der Druckwelle größer als 2L, wenn L die Länge des Pfahls bezeichnet, bewirkt die reflektierte Druckwelle eine Verringerung des Stoßdrucks P während letzten Teils der Stoßperiode T. Wie erläutert, ist Tc größer als 2L, wenn H größer ist als AL γ .

Hat f den Wert 1/2, ist W" gleich 1; dies bedeutet, daß die gesamte auf den Pfahl übertragene Stoßenergie zum Einrammen des Pfahls ausgenutzt worden ist.

_t V

Ist f kleiner als 1/2, jedoch größer als Null, bewirkt der reflektierte Druck der Welle an der Pfahlspitze, daß in dem Pfahl eine Zugspannung entsteht. Die resultierende Druckwelle wird wiederum am Pfahlkopf reflektiert, und eine neue Druckwelle pflanzt sich in Eichtung auf die Pfahlspitze fort. Diese zweite Druckwelle kann dann, wenn ihre Intensität ausreicht, dazu beitragen, den Pfahl weiter einzurammen. Ist Tc größer als 2L, unterstützt die zweite Druckwelle die erste Druckwelle, deren Stoßperiode nochcnicht beendet ist.

Das Aufbringen solcher kräftiger Stöße kann zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades führen, doch können sioh die hierbei in dem Pfahl auftretenden. Zugspannungen in bestimmten Fällen als schädlich erweisen, und sie können

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bei Pfählen aus Beton nur dann zugelassen werden, wenn die Pfähle durch Längsbewehrungen in einem solchen Ausmaß verstärkt sind, daß das Auftreten unerwünschter Bisse verhindert wird.

Aus dieser kurzen Zusammenfassung der Arbeit von Fischer ergibt sich, daß die gesamte Stoßenergie sum Einrammen eines Pfahls nur dann ausgenutzt wird, wenn die in der Stoßkappe auftretende Kraft P gleich den Eindringwiderstand des Bodens ist. Eine gleich vorteilhafte Ausnutzung der Energie wird weder bei einer größeren Kraft noch bei einer kleineren Kraft erzielt. Am Kopf des Pfahls läßt sich diese vorteilhafte Energieausnutzung beobachten, wenn sich zeigt, daß der Pfahlkopf nach einem Stoß in Buhe verbleibt, und daß er durch irgendeine reflektierte Druckwelle weder in der Stoßrichtung noch in der Gegenrichtung verlagert wird. Die genannte Arbeit bestätigt somit die eingangs aufgestellte Forderung, daß im theoretischen Idealfall die in der Stoßkappe wirksame Kraft P während der Bauer des Stoßes konstant sein soll.

In dem genannten Werk behandelt Fischer später einen Fall, bei dem der Eindringwiderstand des Bodens als von Reibungskräften herrührend betrachtet wird, die eich über die ganze Länge des Pfahls verteilen, sowie Fälle, in denen der Eindringwiderstand mit einem elastischen Wideretand kombiniert ist. Alle diese Fälle sind in dem zuerst genannten Bericht behandelt.

Zusammenfassend kann man feststellen, daß es für jede Kombination von Bodenverhältnissen, Eindringwiderstand, Pfahlgewicht und Hammergewicht bestimmte Werte der Fallhöhe h des Fallhammers und der durch die Stoßkappe aufgebrachten Stoßkraft P gibt, die in Kombination miteinander eine maximale Ausnutzung der Stoßenergie zum Einrammen eines Pfahls gewährleisten.

Da sich die Bodenverhältnisse ebenso wie der Eindringwiderstand während des Einrammens jedes Pfahle verän-

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dert, muß die Stoßkappe mit einer Einrichtung versehen sein, die es ermöglicht, die Druckkraft P so zu verändern, daß sie den jeweiligen Bedingungen angepaßt wird. Wird die Druckkraft P verändert, ist es auch erforderlich, die lallhöhe h des Hammers neu einzustellen,■·damit ein möglichst großer Teil der Stoßenergie auf den Pfahl übertragen wird.

Bei einem bekannten Verfahren zum Einrammen von Pfählen wird ein elastischer Körper zwischen dem Fallhammer und dem Pfahl angeordnet; alternativ wird eine Vorrichtung benutzt, die vor ihrem Gebrauch auf einen Druck vorgespannt wird, der ausreicht, zu gewährleisten, daß die während des Stoßes auf den Pfahl übertragene Kraft mindestens ebenso groß ist wie der Eindringwiderstand des Bodens sowie kleiner als die größte Kraft, die bei dem Pfahl zulässig ist, wenn eine Beschädigung des Pfahls vermieden werden soll.

Aus den Vorstehenden Überlegungen ist ersichtlich, daß eine Stoßkappe, die vor ihrem Gebrauch so vorgespannt wird, daß sie die genannten Eigenschaften aufweist, keine Gewähr dafür gibt,- daß unter allen vorkommenden Rammbedingungen ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird. Soll mit einem hohen Wirkungsgrad gearbeitet werden', muß die Stoßkappe nicht nur die schon genannten' Eigenschaften haben, sondern sie muß außerdem so ausgebildet sein, daß es möglich ist, die Vorspannung der Stoßkappe den Bodenverhältnissen derart anzupassen, daß die während des Stoßes auf den Pfahl übertragene Kraft gleich dem Eindringwiderstand ist, und daß ferner die Fallhöhe des Hammers bzw. seine Geschwindigkeit im Augenblick des Stoßes der Vorspannung der Stoßkappe angepaßt ist, so daß die Geschwindigkeit ν des Hammers im Augenblick des Stoßes doppelt so hoch ist wie die Geschwindigkeit ν des Pfahlkopfes.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einrammen von Pfählen wird eine Stoßkappe benutzt, die in der Stoßrichtung verformbar ist und auf den Pfahl eine Stoßkraft von vorbestimmter Größe aufbringt. Die zweckmäßige Größe

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der Stoßkraft wird aus der Bewegung des Pfahlkopfes nach einem Stoß oder aus den Spannungen abgeleitet} die in dem Pfahl auftreten, sobald die Druckwelle den Pfahl einmal durchlaufen hat. Diese Meßwerte, die mittels einer optischen Beobachtung oder mit Hilfe eines Geräte gewonnen werden, liefern eine Basis für die Wahl der Stoßkraft im Verhältnis zu den Jeweiligen Arbeitsbedingungen, und die Stoßkappe weist eine Einrichtung auf, die es ermöglicht, die Stoßkappe entsprechend einzustellen. Die Fallhöhe· des Hammers wird optisch oder mit Hilfe eines Geräts beobachtet, um festzustellen, ob sich der Hammer in Buhe befindet, wenn die Kappe nach ihrer Verformung wieder ihre Ausgangslage erreicht hat.

Eine bei der Anwendung dieses Verfahrens nach der Erfindung benutzbare Stoßkappe wird im folgenden anhand von Fig. 3 beschrieben.

Zu der Stoßkappe gehört ein Zylinder 4, der durch einen Kolben 5 abgeschlossen ist, dessen Auswärtsbewegung durch eine Schulter 6 des Zylinders begrenzt wird. Das entgegengesetzte Ende des Zylinders 4 ist durch tinen weiteren Kolben 7 abgeschlossen, dessen Stellung durch eine Flüssigkeitsmenge bestimmt wird, die sich in einer Kammer 10 befindet, welche in dem Zylinder 4 durch eine Schulter 8, den Kolben 7 und eine damit verbundene KoIbtnstauge 9 abgegrenzt wird. Die in dem Zylinder 4 durch di« beiden Kolben 5 und 7 abgegrenzte Kammer ist teilweise mit einem unter hohem Druck stehenden Gas 11 und zum anderen Teil mit einer Flüssigkeit 12 gefüllt. Die Flüssigkeitsmenge steht mit der Flüssigkeitsmenge in der Kammer 10 über ein verstellbares Ventil 13 und zwei mit Rückschlagventilen versehene Kanäle in Verbindung; diese Ventile sind so eingerichtet, daß bei einer bestimmten Stellung dee Ventils Flüssigkeit von 12 nach 10 und bei einer anderen Stellung dieses Ventils Flüssigkeit von 10 nach 12 strömen kann. Ferner kann das Ventil 13 vollständig geschlossen werden, so daß keine Verbindung zwischen den Flüssigkeitsfüllungen

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10 und 12 vorhanden ist. Zwischen dem Zylinder 4 einerseits und den Kolben 5 und 7 sowie der Kolbenstange 9 andererseits sind Dichtungen 15 angeordnet.

Um einen Pfahl einzurammen, läßt man den Hammer 1 aus der Höhe h oberhalb des Kolbens 5 herabfallen, so daß der Hammer auf den Kolben mit der Geschwindigkeit ν = J2gh , auftrifft. Hierbei wird der Kolben 5 in den Zylinder 4 hineingedrückt, der teilweise mit dem unter hohem Druck stehenden Gas 11 gefüllt ist. Wird der Kolben 5 durch den Hammer 1 aus seiner in Fig. 3 gezeigten äußeren Stellung nach unten bewegt, wirkt die Gasfüllung 11 einerseits auf den Hammer, der hierdurch abgebremst wird, und andererseits über die Flüssigkeitsfüllung 12 und den Kolben 7 sowie die Kolbenstange 9 auf den Pfahl 3· Hierbei wird in dem Pfahl eine Druckwelle erzeugt, die eine Abwärtsbewegung am Kopf des Pfahls mit der Geschwindigkeit ν herbeiführt_s deren Größe zum Druck des Gases 11 proportional ist. Die Fallhöhe h_Q und der Druck des Gases 11 werden so gewählt, daß ν etwa gleich 2v ist. Für jeden Wert des Drucks des . Gases 11 kann man einen bestimmten Wert der Fallhöhe h_Q berechnen, bei dem während des Einrammens eines Pfahls eine optimale Ausnutzung der Stoßenergie erzielt wird. In der Praxis kann man eine solche optimale Energieübertragung dadurch nachprüfen, daß man die Bewegungen des Hammers nach jedem Stoß beobachtet. Wird mit einer zu großen Fallhöhe h gearbeitet, wird ν größer als 2v, und der Hammer hebt sich nach dem Stoß von dem Kolben 5 ab, d.h. er führt eine Bewegung nach oben aus; die hierbei verbrauchte Energie stellt einen Energiebetrag dar, der beim Einrammen des Pfahls nicht ausgenutzt worden ist. Mit anderen Worten, der Hammer prallt von dem Kolben 5 ab. Für die Energieübertragung gilt die Gleichung w¹ = 4(v /v )(1 - ^v-n/^v ₀)· Bezeichnet man die Rückprallhöhe mit h , läßt sich die übertragene Energie auch durch die Gleichung w¹ =, l(h_/h ) ausdrücken.

s ο

Die Werte von h und h_q können während der Rammarbeiten beobachtet werden, und h kann so gewählt werden, daß h

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klein wird und sich Null nähert. Diese Überwachung kann mit Hilfe eines Geräts oder aber nur durch eine optische Beobachtung durchgeführt werden.

Die in dem Pfahl 3 erzeugte Druckwelle pflanzt sich mit Schallgeschwindigkeit jln Richtung auf die Pfahlspitze* fort. Wird der Druck des Gases 11 unter Berücksichtigung der Bodenverhältnisse in der richtigen Weise gewählt ,.· wird die gesamte potentielle Energie der Druckwelle sum Einrammen des Pfahls ausgenutzt, und der Pfahlkopf bleibt in Ruhe, sobald die Stoßperiode beendet ist·

Ist der Druck des Gases 11 dagegen zu hoch, wird der Pfahlkopf in dem Zeitpunkt t, in dem t gleich,2L/c ist, nach dem Stoßzeitpunkt durch eine Druckwelle nach unten gezogen, die vom spitzen unteren Ende des Pfahls zurückgeworfen wird. Dies läßt sich während des Rammvorgangs dadurch beobachten, daß der Hammer 1 während einer, kurzen Zeitspanne frei herabhängt, bevor er erneut auf den Pfahlkopf bzw. die Stoßkappe herabfällt.

Ist der Druck des Gases 11 zu niedrig, erscheint die reflektierte Welle als eine Druckwelle, die beim Erreichen des Pfahlkopfes die Stoßkappe 2 vom Pfahlkopf weg nach oben schleudert.

Beim Vorhandensein des richtigen Drucks des Gases 11 handelt es sich somit um eine Vorbedingung dafür, daß ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird. Der Gasdruck wird mit Hilfe des Ventils 13 eingestellt. Ist der Druck des Gases

11 zu hoch, stellt man das Ventil 13 so ein, daß Flüssigkeit

von 10 nach 12 strömen kann, was zwischen aufeinander folgenden Stoßperioden möglich ist, wenn der Druck der Flüssigkeitsfüllung 10 höher ist als derjenige der Flüssigkeit sfüllung 12. Hierbei wird der Kolben ? so verschoben, daß sich das Volumen des Gases 11 vergrößert und sich sein Druck entsprechend verringert.

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Ist der Druck .des Gases 11 im Hinblick auf die Bodenverhältnisse zu hoch, bringt man das Ventil 13 in die Stellung, bei der Flüssigkeit von 12 nach 10 strömen kann, was während ^eaer Stoßperiode möglich ist, da dann der Druck der Flüssigkeitsfüllung 10 niedriger ist als derjenige der Flüssigkeitsfüllung 12. · '

Gewöhnlich kann es während des Einrammens eines einzigen Pfahls erforderlich sein, den Druck des Gases 11 mehrmals nachzuregeln; dies richtet sich nach den Änderungen des Eindringwiderstandes des Bodens, und der Gasdruck muß im allgemeinen mit zunehmender Eammtiefe erhöht werden. Die Einrichtung zum Verstellen des Ventils 13 ist in Fig. 3 nicht dargestellt; sie kann jedoch so ausgebildet sein, daß sie mit einer mechanischen oder hydraulischen Kraftübertragung arbeitet und sich mit der Hand oder mittels eines Motors betätigen läßt.

Der Fallhammer wird bei jedem Hub angehoben und dann freigegeben, z.B. mittels einer Winde oder einer automatisch arbeitenden Einrichtung, bei der z.B. der Abgasdruck eines Verbrennungsmotors ausgenutzt wird, der zum Beaufschlagen eines Arbeitszylinders dient.

Gemäß Fig. 4- kann man das Ventil 13 nach Fig. 3 durch eine umsteuerbare Pumpe 23 ersetzen, die Flüssigkeit von 10 nach 12 fördert. Eine solche Einrichtung ist bei der abgeänderten Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4-vorhanden, bei der die anhand von Fig. 3 beschriebene Stoßkappe derart weitergebildet worden ist, daß der Hammer mit Hilfe des sich entspannenden Gases 11 gehoben werden kann.

Fig. 2 veranschaulicht graphisch, auf welche Weise sich der Hammer 1 vom Zeitpunkt seines Anstoßens an die Stoßkappe, d.h. auf der Zeitachse von dem Punkt A aus unter dem Einfluß der durch die Stoßkappe aufgebrachten Kraft P längs der Parabel A-B-C bewegt. An dem Punkt C hat der Hammer 1 die gleiche Geschwindigkeit ν wie im Augenblick des Stoßes, doch bewegt sich der Hammer in der entgegenge-

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setzten Richtung. Wird die Stoßperiode an dem Punkt C unterbrochen, wird der Hammer zum Anfangspunkt seiner Fallstrecke zurückbewegt, und das beschriebene Arbeitsspiel würde sich wiederholen. ^v

Im Zeitpunkt t des Stoßes, der der Strecke A-C entspricht, ist der Pfahlkopf längs einer Strecke ν t bewegt worden. Wenn der Pfahl automatisch eingerammt werden soll, muß das Gas 11 in der Stoßkappe 2 vor ,jedem Hub auf einen Druck verdichtet werden, der der Verlagerung Vt entspricht. Diese Vorspannung soll nach dem Hub beseitigt werden, und sie dient dazu, dem Hammer eine zusätzliche Energiemenge Pv t zuzuführen, wie es für einen automatischen Betrieb erforderlich ist.

Die Dauer des Stoßes beträgt 2v /a^, d.h. sie ist doppelt so lang wie die Druckeinwirkungszeit, die bei der Anordnung nach Fig. 3 erzielbar ist. Dies bedeutet, daß sich der Wirkungsgrad der Rammarbeit verdoppelt.

Im folgenden wird die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4 mit weiteren Einzelheiten beschrieben·

Das eine Ende des Zylinders 4 ist durch einen mit diesem Zylinder konzentrisch angeordneten Kolben, abgeschlossen, der seinerseits einen Zylinder 16 bildet, dessen eines Ende verschlossen ist, während sein anderes Ende offen ist und in dem Innenraum des Zylinders 4 mündet. Der zylinderförmige Kolben 16 arbeitet mit einer Dichtung am oberen Ende 6 des Zylinders 4 sowie mit einem ringförmigen Ventilkörper 17 zusammen, der längs der Innenwand des Zylinders 4 verschiebbar und ihr gegenüber abgedichtet ist. Der VentilkÖrper 17 arbeitet mit einer an dem Zylinder 16 ausgebildeten Schulter 18 zusammen. Das entgegengesetzte Ende des Zylinders 4 ist allgemein entsprechend der anhand von Fig. 3 gegebenen Beschreibung ausgebildet. Jedoch ist das in Fig. gezeigte Ventil 13 durch eine umsteuerbare Pumpe 23 mit einer Antriebseinrichtung 24 ersetzt. In den Zylinder 16 ist

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eine unter hohem Druck stehende Gasfüllung 11 eingeschlossen. Die übrigen Räume in den Zylindern sind mit einer Flüssigkeit gefüllt. Der Druck des ^uases 11 ist bestrebt, den Zylinder 16 in seine obere Stellung zu bringen, bei der der "Ventilkörper 17 an der Schulter 6 anliegt und mit , der Schulter 18 mit abdichtender Wirkung zusammenarbeitet.

Gemäß Fig. 4 ist eine weitere Pumpe 19 vorhanden, die durch einen zweiten Motor 20 angetrieben wird und dazu dient, Flüssigkeit aus einer Kammer 12 in eine Eingkammer zu fördern, die durch die Zylinder 4- und 16 sowie den Ventilkörper 17 abgegrenzt wird. Wird Flüssigkeit in die Kammer 21 gefördert, wird der Zylinder 16 in dem Zylinder 4- nach unten bewegt, und hierbei'wird die Gasfüllung 11 weiter verdichtet.

, Ist auf die Gasfüllung 11 eine ausreichende zusätzliche Energiemenge übertragen worden₉ fällt der Hammer 1 auf den Zylinder 16 herab, wodurch das Gas 11 noch weiter verdichtet wird, während sich gleichzeitig das Ventil an der Schulter 18 öffnet und der Ventilkörper 17 durch eine Bückholfeder 22 in seine obere Stellung zurückgeführt wird, während Flüssigkeit zwischen der Außenfläche des Zylinders 16 und der Innenwand des Ventilkörpers 17 hindurch von 21 nach 12 strömt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Länge des Hubes während des Verdichtens des Gases 11 während der Wirkungszeit des Hammers 1 kleiner ist als die Hublänge während der Expansion des Gases. Der Hammer wird in Richtung auf seinen Ausgangspunkt nach oben zurückgeworfen, damit er eine weitere Fallbewegung ausführen kann, doch wird er in dieser oberen Stellung durch eine diesem Zweck dienende Einrichtung festgehalten. Bevor der Hammer wieder freigegeben wird, um einen Stoß auf den Zylinder auszuüben, hat die Pumpe 19 das Gas 11 annähernd auf den gewünschten hohen Druck gebracht, was bedeutet, daß der Kolben bzw. Zylinder 5 in dem Zylinder 4- nach unten bewegt wird. Dieses Arbeitsspiel wird wiederholt, solange die Pumpe 19 in Betrieb bleibt und das Gas 11 den Hammer 1

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bis zu einer solchen Höhe zurückschleudert, daß die Geschwindigkeit ν im Zeitpunkt des Stoßes höher ist als die Geschwindigkeit ν des Pfahlkopfes während des Stoßes. Hierbei handelt es sich um einen Betriebszustand» bei dem das Ventil an der Schulter 18 geöffnet wird.

fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Stoßkappe« die unabhängig von der Geschwindigkeit y des Fallhammers arbeitet. Das Ventil 17-18 nach Fig. 4 ist gemäß Fig. 5 durch ein Ventil ersetzt, das durch ein Bauteil bzw. einen Stößel 25 gesteuert wird, der nach unten aus dem oberen Ende des Zylinders 16 herausragt, während das obere Ende des Stößels zusammen mit dem oberen Ende des Zylinders 16 dem Fallhammer 1 zugewandt ist. Der Stößel 25 ist mit einem Ring 26 verbunden, der sich in eine Stellung bringen läßt, in der er mehrere in der Wand des Zylinders 16 ausgebildete öffnungen 27 verschließt. Bei der in Fig. 5 gezeigten Stellung wird Flüssigkeit aus der Kammer 12 in die Kammer in der gleichen Weise wie oben beschrieben überführt. Sobald der Hammer 1 den Stößel 25 gegenüber dem Zylinder 16 nach unten drückt, wird die Verbindung zwischen den Bäumen 12 und 21 über die öffnungen 27 geöffnet, so daß sich, das Gas 11 entspannen kann, um eine Wirkung auf den Hammer und den Pfahl auszuüben. Ist das Produkt aus dem Druck des Gases 11 und der Querschnittsfläche des Stößels 25 kleiner als das Gewicht des Hammers, öffnet sich das Ventil 26-27 natürlich unabhängig von der Geschwindigkeit des Hammers im Augenblick seines Auftreffens. Bei dieser Ausfüiirungsform ergibt sich jedoch keine Einschränkung bezüglich, des Falls, in dem ν größer ist als ν .

Außerdem zeigt Fig. 5 eine weitere Abwandlung der automatisch arbeitenden Eammvorrichtung. In den der Kammer 12 zugewandten Teil des Zylinders 16 ist ein Ventilkörper eingebaut, der normalerweise Flüssigkeit aus dem Raum 16 zu dem Raum 12 in dem Zylinder 4 strömen läßt. Wird auf den Zylinder 16 ein Stoß aufgebracht, während dessen

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angenommen ist, daß ν größer ist als ν , wird der Zylinder 16 τοπ oben nach unten in den Zylinder 4 hinein -vorgeschoben. Infolge seiner Massenträgheit und des Druckunterschiedes zwischen den Kammern 11 und 12 bewirkt dann der Ventilkärper 28 eine Abdichtung am unteren Ende des"Zylinders 16. Dies hat zur Folge, daß gelegentlich ein stärkerer Btoß auftritt, der später während der Expansion des Gases 11 in eine Stoßkraft verwandelt wird, deren Größe sich nach dem Druck des Gases 11 richtet. Die Ausführungsform nach Fig. 5 ist für Bodenverhältnisse geeignet, bei denen dem Eindringen eines Pfahls anfänglich ein höherer Widerstand entgegengesetzt wird als während des weiteren Verlaufs seiner Abwärtsbewegung.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist vorausgesetzt, daß sich die Flüssigkeit in dem Zylinder in verschiedenen Kammern befindet, und daß zugelassen wird, daß die Flüssigkeit in geregelten Mengen jeweils aus der einen Kammer in die andere Kammer überführt wird. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der im Inneren der Stoßkappe ein von dem eigentlichen Zylinder 11-12 getrennter Behälter vorhanden ist. Diese Stoßkappe weist einen einzigen Kolben 5 auf, der als Hohlzylinder 16 ausgebildet ist, dessen einen größeren Durchmesser aufweisendes unteres Ende 31 mit der Innenwand des Zylinders 4 mit abdichtender ' Wirkung zusammenarbeitet. Die Flüssigkeit wird aus dem Behälter in den Zylinder bzw. in der entgegengesetzten Richtung mittels einer durch einen Motor 24- antreibbaren umsteuerbaren Pumpe 23 überführt. In der durch den Kolben 5 und den oberen Teil des Zylinders 4 abgegrenzten Kammer ist ein Ventilkörper 32 axial verschiebbar geführt, und dieser Ventilkörper dient dazu, bei einer bestimmten Stellung eine Abdichtung gegenüber der Oberseite des sich nach unten erweiternden Teils 31 des Kolbens 5 zu bewirken. Eine dusch einen Motor 20 antreibbare weitere Pumpe 19 dient dazu, Flüssigkeit aus dem Behälter 30 in die kammer 34 zu überführen, so daß dem Gas 11 zusätzliche Energie zugeführt wird, die beim Auftreffen des. Fallhammers freigegeben wird.

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Die Stoßkappe nach Fig. 6 arbeitet ebenfalls in der anhand von Fig. 4 beschriebenen Weise, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß Flüssigkeit während des Stoßes von 34 nach 30 überführt wird, wobei die Flüssigkeit zwischen der Außenfläche des Zylinders 16 und dem Ventilkörper 32 hindurchströmt und Rückschlagventile 33 passiert.

Fig. 7 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform nach Fig. 5· Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist in der Stoßkappe ein von den Kammern 11 und 12 getrennter Behälter 30 untergebracht. Sobald der Fallhammer den Stößel 25 nach unten drückt, wird ein Ventilkörper 26 betätigt, um eine Verbindung zwischen der Kammer 34 und dem Behälter 30 über Durchlässe 36, 37 und 33 zu öffnen.

Bei weiteren Ausführungsformen kann der Behälter für die Flüssigkeit von der Stoßkappe getrennt und mit ihr durch Rohrleitungen verbunden sein.

Bis Jetzt wurden der Fallhammer 1 und die Stoßkappe 2 als getrennte Bauteile beschrieben· Alternativ ist es jedoch möglich, den Fallhammer mit dem Kolben 5 oder dem Zylinder 4 zu kombinieren oder zu verbinden; hierbei wird der freie Teil der Stoßkappe so ausgebildet, daß er während jedes Stoßes auf den Pfahl wirkt.

Man kann die zusätzliche Energie, die dem Gras 11 zugeführt wird, um einen automatischen Betrieb zu ermöglichen, dadurch gewinnen, daß man die Kammer 34 nach Fig. 6 und 7 mit dem Arbeitszylinder eines Verbrennungsmotors oder eines Heißluftmotors verbindet·

Diesen automatisch arbeitenden Ausführungsformen ist das Merkmal gemeinsam, daß das Heben des Fallhammers durch das sich entspannende Gas 11 bewirkt wird, und daß die Hubstrecke des Zylinders 16 im Vergleich zu derjenigen des Zylinders 4 während der Verdichtung kürzer ist als während der Expansion des ^ases 11.

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Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird ein unter hohem Druck stehendes Gas benutzt, um die Verformung während der Stoßperiode aufzunehmen. Anstelle eines verdichtbaren Gases ist es jedoch auch möglich, ein beliebiges anderes elastisches Medium oder einen elastischen Körper oder eine Kombination aus verschiedenen elastischen Werkstoffen zu verwenden.

Man kann die Arbeitsfrequenz des Fallhammers 1 erhöhen, indem man gemäß ELg. 1 eine elastische Einrichtung 2$ verwendet, die dazu dient, die Beschleunigung des Hammers während seiner Fallbewegung zu steigern. Das nicht dargestellte Rammgerüst oder seine Führungen können mit Verstrebungen versehen sein, die dazu dienen, die durch die Einrichtung 29 aufgebrachten Kräfte aufzunehmen.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und' Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

Ansprüche:

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Claims

ANSPRÜCHE

1.V Verfahren zum Erzeugen einer Druckwelle in einem —langgestreckten Körper, z.B. einem Pfahl, auf dessen Kopfende ein Fallhammer unter Vermittlung durch eine Stoßkappe wirkt, die in der Stoßrichtung elastisch verformbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Stoßkappe mit einer Einrichtung versehen wird, die dazu dient, die Stoßkraft entsprechend den jeweiligen Arbeitsbedingungen einzustellen, und daß die Bewegungen des Pfahlkopfes oder die Änderung der im Pfahlkopf auftretenden Beanspruchungen während des Stoßes und danach durch optische Beobachtung oder mit Hilfe eines Geräts gemessen werden, und daß die Stoßkraft entsprechend den so ermittelten Meßwerten eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßkraft so gewählt wird, daß die zugeführte Energie einer maximalen Leistung bezüglich der durch den Körper geleisteten Eindringarbeit entspricht,

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stoßkraft so eingestellt wird, daß sich der Pfahlkopf in Ruhe befindet und die in ihm auftretenden Beanspruchungen konstant bleiben, nachdem die Druckwelle den Pfahl durchlaufen hat.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet , daß der Fallhammer zum Ausführen jedes Hubes mit Hilfe einer mit der Hand betätigbaren oder einer automatisch arbeitenden Einrichtung angehoben und dann freigegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Bewegung des Fallhammers während des Stoßes und danach durch optische Betrachtung oder mit

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Hilfe eines Geräts beobachtet wird, und daß die Fallstrecke des Hammers oder die Geschwindigkeit des Hammers im Augenblick des Stoßes so'gewählt wird, daß der Hammer in Buhe bleibt, nachdem die Verformung der Stoßkappe ausgeglichen worden ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Stoßkappe mit einer Einrichtung zum automatischen Heben des Fallhammers versehen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die in der Stoßkappe während des Abbremsenä bzw. der Verzögerung des Fallhammers auftretende Verformung bzw. Verdichtung geringer ist als,die Verformung bzw. Ausdehnung, die durch die Rückwärtsbewegung bzw. die Aufwärtsbeschleunigung des Fallhammers herbeigeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßkappe zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Hüben in der Stoßrichtung durch eine zusätzliche Kraft verformt wird, die während des folgenden Hubes freigegeben wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Stoßfrequenz des Fallhammers durch einen elastischen Gegendruck gesteigert wird, der in der gleichen Richtung wirkt wie die Erdbeschleunigung.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die durch die Stoßkappe übertragene Stoßkraft während des Rammvorgangs eingestellt und auf einen solchen Wert begrenzt wird, daß das Eindringen des Körpers in den Boden beendet wird, sobald der Widerstand, den der Boden dem Eindringen des Körpers entgegensetzt, der um den gewünschten Sicherheitsbe'trag vergrößerten, von dem Körper aufzunehmenden Last entspricht.-

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11. Vorrichtung, die es mit Hilfe eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 eine Druckwelle in einem langgestreckten Körper, z.B. einem Pfahl, zu erzeugen, auf dessen Kopfende ein Fallhammer unter Vermittlung durch eine Stoßkappe wirkt, die so ausgebildet ist, daß sie in der Stoßrichtung verformbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Stoßkappe als Zylinder ausgebildet ist, in dem ein Kolben (5) bewegbar ist, daß die Bewegung dieses Kolbens auf die Wirkung des Fallhammers

(1) entgegen der Wirkung einer Gasfüllung (11) oder eines anderen in den Zylinder eingeschlossenen elastischen Gliedes zurückzuführen ist, und daß das Volumen und der Druck der Gasfüllung oder dergleichen durch eine Flüssigkeitsfüllung (12) in dem Zylinder bestimmt wird, deren Volumen seinerseits durch die Bewegung des Pfahlkopfes und/oder die Änderungen der in dem Pfahlkopf auftretenden Beanspruchung bestimmt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder zwei Kolben (5» 7) enthält, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, daß der erste Kolben (5) durch den Fallhammer (1) bewegbar ist, daß der zweite Kolben (7) auf den langgestreckten Körper (3) wirkt, und daß mindestens zwei durch die Kolben abgegrenzte Kammern (10, 11, 12) vorhanden sind, von denen eine (11, 12) die Gasfüllung und den ihren Druck bestimmenden Teil der Flüssigkeitsfüllung enthält, während die andere Kammer (10) Flüssigkeit enthält, die der ersten Kammer zuführbar ist, wobei das Strömen der Flüssigkeit zwischen den Kammern durch eine Einrichtung (13ί 23) regelbar ist, die sich auf beliebige Weise verstellen läßt, um eine Anpassung an die Bewegungen des Pfahlkopfes und/oder die Änderungen der in dem Pfahlkopf auftretenden Beanspruchungen zu bewirken.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Stoßkappe bo ausgebildet ist, daß eine Kammer (10) und ein Teil (12) der zweiten Kammer mit

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!Flüssigkeit gefüllt sind, während der verbleibende Teil der zweiten Kammer mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (7) durch einen Kanal mit der zweiten kammer (11, 12) und außerdem durch zwei Kanäle mit der ersten Kammer (10) verbunden ist, daß ein Ventilkörper ΓΊ3) zum Kegeln des Strömens der Flüssigkeit zwischen allen'cöfel Kanälen angeordnet ist, daß mindestens die beiden zuletzt genannten Kanäle jeweils mit einem Rückschlagventil (14) versehen und so eingerichtet sind, daß einer dieser Kanäle Flüssigkeit aus der ersten Kammer zu dem Ventilkörper strömen läßt, während der andere Kanal Flüssigkeit von dem Ventilkörper aus zu der ersten Kammer strömen läßt.

15· Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch g e k e η η zeichnet, daß der das Strömen der Flüssigkeit regelnde Ventilkörper durch eine umsteuerbare Pumpe (23) ersetzt ist, die dazu dient, Flüssigkeit aus der ersten Kammer (10) zu der zweiten Kammer (11, 12) oder in der entgegengesetzten Richtung zu fordern.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennz e i chnet ,daß der Kolben (5)» auf den der Fallhammer (1) wirkt, als Hohlkörper (16) ausgebildet ist, der einen Teil (11) der zweiten Kammer (11, 12) ^:um-' ■ schließt und in Richtung auf den. zweiten Teil (12) offen ist. '"■'■' - " ^;-^:" ■■- '■■'

17. Vorrichtung na^ck Anspruch 11, dadurch g e, k e η η — zeichnet, daß die Kammer (11, 12) i& Verbindung·, mit einem auf der Außenseite der Kammer angeordneten Behälter (13) für Flüssigkeit steht, und daß- eine umsteuerbare Pumpe (23) vorhanden ist, die dazu dient, das jeweils in der Kammer enthaltene Flüssigkeitsvolumen zu bestimmen.

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18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 toie 8,?!>?nt ,,,, Erzeugen einer Druckwelle in einem ■ langgestreckten Kqirpe.r«, z.B. einem Pfahl, auf dessen eines Ende ein Fallhammer. << ...,^,< unter Vermittlung durch eine Stoßkappe nach Imeprmeh 15 wirkt, dadurch ge k e η η ze i ebne t , daS der Kolben (5), auf den der Fallhammer (1) wirkt, ale Stufenkolben ausgebildet ist, der gegenüber der zweiten Kammer (11, 12) eine dritte Kammer (21; 34·) abgreiat, «β4 daß eine durch eine beliebige Kraftquelle (20) airt»ei!>toare Pumpe (19) vorhanden ist, die dazu dient, Flüssigkeit aus der zweiten Kammer (11, 12) zu der dritten Kaaeer oder ans einem außerhalb des eigentlichen Zylinders angeordneten ^; Behälter (30) zu der dritten Kammer zu fördern·

19« Vorrichtung nach Anspruch 18j dadurch g β k e η ή zeichnet , daß der Kolben (5), auf ten der Falllaammer (1) wirkt, so ausgebildet und angeordnet ist, daß er mit einem in dem Zylinder angeordneten ringförmigen Dichtungsglied (17; 32) zusammenarbeitet, das zusammen mit dem Kolben (5) einen Kanal abgrenzt, durch den flüssigjceit «wischen der dritten Kammer (21) und der zweiten Kammer (11, 12) oder zwischen der dritten Kammer (34)· und, dem Behälter (30) förderbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauteil (25» 26) vorhanden ist, auf das der Fallhammer (1) wirkt, und das es ermöglicht, einen Kanal für das Zurückströmen von Flüssigkeit zu der ersten Kammer (11, 12) oder zu dem Behälter (30) zu öffnen, um es der Pumpe (19) zu ermöglichen! Flüssigkeit in die dritte Kammer (21; 34-) zu überführen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (5)ι auf den der Fallhammer wirkt, mehrere Kanäle (27) aufweist, die in Verbindung mit der dritten Kammer (21) stehen, und daß ein Bauteil (25i 26) vorhanden ist, auf das der Fallhammer wirkt, und das dazu dient, die Kanäle zu öffnen, um es der Flüssigkeit

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zu ermöglichen, zwischen der dritten Kammer und der zweiten Kammer (11, 12) zu. strömen, sobald der Fallhammer in Berührung mit dem Kolben kommt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die in der dritten Kammer .(34-) enthaltene Flüssigkeit über mehrere Kanäle (36, 37» 33) in Verbindung mit dem Behälter (30) steht, und daß ein Bauteil (25, 26) vorhanden ist, das durch den Fallhammer gesteuert wird und dazu dient, die Kanäle zu öffnen, um das Strömen von Flüssigkeit von der dritten Kammer (34-) zu dem Behälter zu ermöglichen, sobald der Fallhammer den Kolben (5) berührt·

23· Vorrichtung nach einem der Anspruch 16 oder 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet , daß ein automatisch arbeitender Ventilkörper (28) in dem Kolben (5) angeordnet ist und dazu dient, das Strömen von Flüssigkeit zwischen dem das Gas enthaltenden Teil (11) der Kammer und dem Flüssigkeit enthaltenden Teil (12) der Kammer zu regeln.

24-. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 23» dadurch gekennzeichnet, daß der Fallhammer (1) mit einer Einrichtung (29) versehen ist oder während _: der Pausen zwischen aufeinander folgenden Stoßen in Berührung mit einer solchen Einrichtung kommt, die dazu dient, zusätzliche Energie in der Fallrichtung zur Wirkung zu bringen.

25· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18, 19» 23 und 24, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Kammer (34·) als Arbeitszylinder eines Verbrennungsoder Heißluftmotors ausgebildet oder damit verbunden ist.

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26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Stoßkappe (2) einen Bestandteil des Fallhammers (1) bildet oder mit ihm verbunden ist, daß der Kolben (5) eo ausgebildet ist, daß er auf den langgeetreckten Körper (5) wirkt , und daß die Ventilkörper (25, 26) dadurch gesteuert wer den, daß sie in Berührung mit dem langgestreckten Körper kommen.

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