DE3318297A1

DE3318297A1 - Druckluftschlagvorrichtung

Info

Publication number: DE3318297A1
Application number: DE19833318297
Authority: DE
Inventors: Vladimir P. Boginsky; Aleksandr D. Kostylev; Elena G. Mjuntser; Anatolij M. Novosibirsk Petreev; Boris N. Smolyanitsky; Jurij N. Syryamin; Aleksei D. Terskov
Original assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR; Institut Gornogo Dela Sibirskogo Otdelenija Akademii Nauk Sssr Novosibirsk
Current assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR; Institut Gornogo Dela Sibirskogo Otdelenija Akademii Nauk Sssr Novosibirsk
Priority date: 1982-06-02
Filing date: 1983-05-19
Publication date: 1983-12-08
Also published as: FI831495A0; FI75202C; FI75202B; DE3318297C2; SU1307037A1; SE8302252D0; FR2527964A1; FI831495L; SE8302252L; SE457423B; FR2527964B1

Description

PATENTANWALT bÖi ^Kys <B4GHARD LUYKE

L/rrj

BESCHREIBUNG

die.; Die vorliegende Erfindung be trifft/"Bautechnik,

inabesondere Druckluftschlagvorrichtungen zum Einrammen von stabförraigen Elementen.

Besonders zweckmassig kann die vorliegende Erfindung zum Einrammen von Brdelektroden, Ankern in den Boden, d.h. von stabförmigen Elementen verwendet werden, die einen im Verhältnis zu der Länge vergleichbar . kleinen Querschnitt aufweisen.

Zur Zeit sind mehrere Typen von Vorrichtungen /um Eintreiben von stabförmigen Elementen, in den Boden bekannt .

Es ist eine Hydraulikvorrichtun^ zum Eindrücken von stabförraigen Erdelektroden in den Soden bekannt.

Die Vorrichtung stellt einen Kraftzylinder mit einem Kolben dar, zu dessen beiden Seiten eine Hoalstange angeordnet ist, wobei innerhalb der ilohls tan.-.e die einzutreibende Elektrode anreordnet wird. In dem unteren Stangenende ist eine Spannvorrichtung angeordnet. Das Gehäuse des KraftZylinders wird mittels Befestigungsbügel am. Mast einer elektrischen Fernleituni; befestigt.

Zu den Nachteilen der bekannten ilydrnulikvorrlchtung gehören deren grosse Abmessungen unci Masse sowie auch die Notwendigkeit_D diese an einem tont der elektrischen Fernleitung zu befestigen. Das Eintreiben der Stäbe in dichte Böden ist schwierig und in gefrorene Böden - praktisch unmöglich, weil die ruhende eindrückende Belastung des Zylinders für das Eindringen der Elektrode nicht ausreicht.

Es sind auch Druckluftsohlagvorrichtun ;en (z.3. geraSae.der US-Pü 692388 und dor ßE-IÜ Ü16991) bekannt, die einem Körper enthalten, in dem ein üchl igwork/.eurt angeordnet int. Im Unterteil des Körpers ist eine Spann« Vorrichtung befestigt. Die bekannten Drucklxftschlagvorrichtungen werden mittels einer Spannvorrichtung oben an dem einzutreibenden stabförraigen Element be-

festigt und dieses wird in den Boden durch die Übertragung der eintreibenden Wirkung auf die obere Stirnfläche des Elementes eingeführt.

Ein Nachteil der bekannten Druckluftschlagvor-•5 richtungen besteht darin, dass sie es nicht gestatten, stabförmige Elemente, deren Querschnitt im Verhältnis zu der Länge bedeutend kleiner ist, in den Boden einzutreiben, weil sie beim Einschlagen verformt werden.

Es sind auch Druckluftschlagvorrichtungen bekannt, die einen zylindrischen abgestuften Hohlkörper mit Offnungen für die Zufuhrung und den Auspuff der Luft, in dem ein axial hin und her bewegbares abgestuftes Schlagwerkzeug mit einem axialen Kanal angeordnet ist, ein Rohr, das im axialen Kanal des Schlagwerkzeuges untergebracht ±bx\ Kammern für Arbeitshub und Leerhub des Schlagwerkzeuges enthält, die von den Oberflächen der Teile der Vorrichtung gebildet sind«,

Im Vorderteil des Körpers ist eine Spanneinrichtung angeordnet. Die Zuführung der Luft zu der Vorrichtung wird über einen Schlauch durch einen Luftzuführun₍;shahn verwirklicht«

Die bekannten DruckluftSchlagvorrichtungen gestatten es, stabförmige Elemente in den Boden einzutreiben, deren Querschnitt im Verhältnis zu der Länge bedeutend kleiner . ist/wobei das Eintreiben durch Anlegen einer Schlagbeanspruchung durch die Seitenfläche der stabförmigen Elemente in einem Abstand von der Bodenoberfläche vorgenommen wird, der eine Verformung des Stabes beim Einschlagen ausschliesst.

Zu den Nachteilen der bekannten Druckluftvorrichtungen gehören deren geringe Betriebszuverlässigkeit und eine komplizierte Herstellungstechnologie. Das ist damit verbunden, dass das Schlagwerkzeug mit dem Körper und dem Rohr drei Reibungsflächen bildet, und dass

sich eine Aehsfluchtung der zylindrischen Kopplungen der Oberflächen, wclohe zu verschiedenen Teilen gehören, in einer geeigneten Konstruktion recht schwer verwirklichen 18sst. Infolge eines Fluchtunßsfehlers klemmt sich das Schlagwerkzeug im Körper fest und die Vorrichtung hört auf, zu funktionieren, oder diesjführt zu einer Störung des Betriebszustandes, einer Verminderung der Schlagenergie und des Arbeitsvermögens, weil der Energieaufwand für die Reibung hoch ist, Um das Arbeitsvermögen der Vorrichtung zu gewährleisten, ist es ausserdem notwendig, eine Wärmebehandlung und ein anschliessendes Schleifen der Kopplungsflachen durchzuführen. Das Schleifen und die Wärmebehandlung des dünnwandigen Rohres stellen schwierige und komplizierte technologische Arbeitsgänge dar, wodurch die Kosten der Konstruktion groß sind.

Einen anderen Nachteil der bekannten Druckluft-Schlagvorrichtungen bildet ein erhöhter spezifischer Druckluftverbrauch, der dadurch hervorgerufen ist, dass deren Kammer für Arbeitshub ständig mit der Druckluftleitung in Verbindung steht und ein ständiges Entweichen der Druckluft in die die Auspuffkammer sowie deren Überströmen in die Kammer für Leerhub gegeben ist.

Einen v/eiteren Nachteil der bekannten Druckluftschlagvorrichtungen bildet eine geringe Soll betriebszeit, die durch die Möglichkeit einer Zerstörung der starren Befestigung bedingt ist, mit deren Hilfe der Luftzuführungshahn an dem Körper der Vorrichtung ange- .

bracht ist, der bedeutenden dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Dadurch wird auch die Gefahr einer Betriebsstörung infolge eines Abreissens der Hahnes erhöht; das kann zu einem schweren Unfall führen, der der unmittelbar die Vorrichtung bedienenden ßedienungsperson zustossen kann.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Be-

der genannten Nachteile der oben beschriebenen DruckluftSchlagvorrichtungen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Botrlebszuverlässigkeit und Lebensdauer ei- <5 ner Druckluftschlagvorrichtung dadurch zu erhöhen, dass eine der Reibungsflächen in der Verbindung zwischen dem Schlagwerkzeug und dem Rohr entfallen kann und die dynamische¹¹ Spitzenbeanspruchungen an den Stellen vermindert werden, wo der Hahn am Körper starr befestigt ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Druckluftschlagvorrichtung zum Einrammen von stabförmisen Elementen in den Boden und zum Herausziehen dieser Elemente, die einen zylindrischen abgestuften Hohlkörper mit einer Einlassöffnung und einer AuDlasoöffnung, in dem ein axial hin- und herbewegbares abgestuftes Schlagwerkzeug mit einem axialen Kanal angeordnet ist₉ ein Rohr_f das im axialen Kanal des Schlagwerkzeuges untergebracht ist, Kammern für Arbeitshub und Leerhub, einen DruckluftzufUhrungsachlauch mit einem Druckluftzuführungshahn und eine Spannvorrichtung, die im Vorderteil des Körpers angeordnet ist, enthält, erfindungsgemäss, an der kleineren Stufe des Schlagwerkzeuges eine Rille, über welche die 3inlassöffnung mit der grösseren Stufe des Körpers leitun^sverbunden ist, und zwischen dem Rohr und dem achsialen Kanal ein nicht geschlossener Ringraum vorgesehen sind.

Gomäss einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kammer für den Arbeitshub durch die Rille und die Wände des Körpers, und die Kammer für den Leerhub durch den Ringraum und die . Wände des Körpers und des Rohres gebildet sind.

Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kammer für den Ar- beitshub durch den Ringraum, die Wände des lvörporo und dos Rohres, und die Kammer für den Leer-

hub - durch die Rille und die Wände des Körpers gebildet ist«

Bs ist aweckmässig, wenn das Verhältnis zwischen dom Inhalt der Kammer fUr^Xoerhub und dem Inhalt der Kammer für^rbeitshub in einem Bereich von ■*■ bis ^ liegt.

Zur Senkung der dynamischen Spitzenbef-nspruchungen an der Stelle, wo der Luftzuführungshahii mit dem Körper verbunden ist, ist es zweckmässig, wenn an der Aussenflache des Körpers mittels Dämpfer ein Schuss angebracht ist, der mit einem Druckluftzuführungsschlauch starr verbunden ist.

Eine solche Ausführung der Konstruktion der Druckluftschlagvorrichtung gestattet es, die Betrieb©- zuverlässigkeit und die Sollbetriebszeit zu erhöhen, den spezifischen Druckluftverbrauch zu vermindern und • die Technologiegerechtheit der Herstellung der Vorrichtung zu verbessern.

Das Wesen der · Erfindung besteht in

der Schaffung von Betriebskammern einer Druckluft-

derarjLy
schlagvorrichtung^aass in jeder dieser Kammern eine gleichzeitige Einwirkung der Druckluft auf gegenüberliegene Stirnflächen des Schlagwerkzeuges verwirklicht wird. Dadurch wird das Schlagwerkzeug in des?

Richtung zu seiner Stiii^^e^wegt, deren Flache der Einwirkung der Druckluft in der gegebenen Kammer zur gegebenen Zeitperiode ausgesetzt wird. Die Verwirklichung dieses Prinzipes der Steuerung der Bewegung des Schlagwerkzeuges einer Druckschlagvorrichtung gestattet es, eine Reibungsfläche, im vorliegenden Pall die Fläche der Reibung zwischen dem Schlagwerkzeug und dem Rohr zu beseitigen. Dadurch wird es. seinerseits möglich, auf die Bearbeitung der Innenfläche des Schlagwerkzeuges und der Aussenfläche des Rohres zu verzichten oder sogar den Werkstoff des Rohres durch einen billigeren Werkstoff (z.B. Kunststoff, Polymeros uaw.) zu ersetzen.

Durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den spezifischen Drucjtluftverbrauch im Vergleich zu den ähnlichen Vorrichtungen um 25-30% zu vermindern, die Sollbetriebszeit um 30-50% zu vergrös- ' serrPj die Betriebszuverlässigkeit zu erhöhen.

Andere Zwecke und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden, anhand der nachstehenden eingehenden Beschreibung mit Bezug auJT*^⁶Zeichnungen verständlich, die Beispiele von einigen praktisch verwirklichten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen. Es aeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung einer konkreten Ausführungsform der erfindungsgemässen Druckschlagvorrichtung im Längsschnitt mit einem in der Vorderstellung befindlichen Schlagwerkzeug, d.h. während des Schlages;

Fiß. 2 einen Schnitt durch dieselbe Ausführungsform der Druckluftschlagvorrichtung mit einem in der Hinterstellung befindlichen Schlagwerkzeug, d.h. während des Auspuffes aus der Kammer für Leerhub;

Pig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Druckluftschlagvorrichtung im Längsschnitt, mit einer Kammer für Arbeitshub, die durch einen Ringraum zwischen dem Schlagwerkzeug und dem Rohr, die V/ände des Körpers und des Rohres gebildet ist, und mit einer Kammer für Leerhub, die sich aus der Rille des Schlagwerkzeuges und den Wänden des Körpers zusammensetzt;

Pig. 4 einen Schnitt durch dieselbe Ausführungsform der druckluftschlagvorrichtung mit einem in Hinteratellung befindlichen Schlagwerkzeug (Ende des Leerhubes), d.h. während des Auspuffes aus der Kammer für Leerhub. Die erfindungsgemässe Druckluftschlagvorrichtung (Pig. 1-2) enthält einen zylindrischen abgestuften Hohlkörper 1 mit Einlassöffnungen 2 für die Druckluftzufuhrung und Auslassöffnungen 3 für die Abführung der

Abluft. Innerhalb dee Körpers 1 let ein abgestuftes Schlagwerkzeug 4 mit einem axialen Kanal angeordnet. Um eine hin- und hergehende Bewegung des Schlagwerkzeu^es 4 zu gewährleisten, aind innerhalb dos Körpers 1

iden (dLeti

eine Kammer für!Arbeitsnub 6 und eine Kammer furl Leerhub 7 vorgesehen,, Zur Druckluft zuführung von einer Kompressorstation ist ein Schlauch 8, und zur Zuführung der Druckluft in die Arbeitskammern der Vorrichtung ein Druckluftzuführungshahn 9 vorgesehen. Um die ' Herstellung der Vorrichtung zu erleichtern . und die auf den Körper einwirkenden dynamischen Beanspruchungen au vermindern, ist es zweckmässig, im Vorderteil des Körpers 1 eine Spannvorrichtung 10 mittels eines GummidSmpfers 11 anzubringen. Das Rohr 5 ist mit seinem Vorderende in der Spannvorrichtung 10 angeordnet und auf einen elastischen Ring 12 abgestützt und mit seinem Hinteronde im Körper 1 mittels eines Gummidfimpfers 13 montiert«.

An der kleineren Stufe des Schlagwerkzeuges 4 1st eine Rille 14 vorgesehen, über welche die Einlassöffnung mit der grösseren Stufe des Körpers leitungsverbunden ist, und zwischen dem axialen Kanal des Schlagwerkzeuges 4 und dem Rohr 5 ist ein nicht geschlossener Ringraum 13 vorgesehen.

Die Kammer iSiftlrbeitshub 6 ist durch die Rille dee Schlagwerkzeuges 4 und die Wände des Körpers 1 gebildet. Die Kammer fur^ Leerhub 7 ist durch einen Ringraum 15, die Wände des Rohres 5 und die WSnde des Körpers 1 gebildet .

An der AussenfISche des Körpers 1 ist mittels Dämpfer 16 ein Schuss 17 angebracht, der mit dem LuftzufÜhrungshahn 9 starr verbunden ist. Durch den Innenraum des Rohres 5 wird der einzutreibende Stab 18 geführt.

Die Druckschlagvorrichtung hat folgende Wirkungsweise.

Beim Drehen des Hahns 9 wird die Druckluft

- ίο -

durch die Öffnung 2 in die Kammer fUr\Leerhub 7 eingeführte Das Schlagwerkzeug 4 nimmt den Druck der Druckluft mit den Stirnflächen seiner grösseren und seiner kleineren Stufe auf, die in die Kammer 7 vorspringen. Da die Stirnfläche der grösseren Stufe des Schlagwerkzeuges 4 grouser als die Stirnfläche der kleineren Stufe ist, beginnt das Schlagwerkzeug 4 seinen Leerhub, d.h, es bewegt sich nach rechts (diese Stellung ist in Pig«, I wiedergegeben). Am Ende des Leerhubes (Pig. 2) des Schlagwerkzeuges 4 wird die Auslassöffnung 3 geöffnet und es findet ein Auspuff der Abluft aus der Kammer für Leerhub 7 statt. Zu dieser Zeit wird die Einlassöffnung geöffnet und die Druckluft gelangt über den Kanal, der durch die Rille 14 des Schlagwerkzeuges 4 und die V/and

1*5 der kleineren Stufe des Körpers 1 gebildet ist, in die Karmer für Arbeitshub 6. Das Schlagwerkzeug 4 beginnt seinen Arbeitohub (in Pig, 2 bewegt es eich nach linke), der mit einem Schlag endet (der Schlagmoraent ist in Pig. 1 wiedergegeben)„ Dabei wird die Auslassöffnung 3

cden geöffnet und die Abluft wird aus der Kammer fu5hAr- · beitshub 6 in die Atmosphäre abgelassen· gleichzeitig wird die Druckluft durch die Öffnung 2 in die Kammer tjjen
furl Leerhub 7 eingelassen, und das Schlagwerkzeug 4 beginnt seinen Leerhub (in Pig. 1 bewegt es sich nach roclita). im folgenden wird der beschriebene Zyklue wie< erholt. Unter der Einwirkung der Schläge der Druckluft sch agvorrichtung, die von der Spannvorrichtung 10 auf den 3tab 18 übertragen werden, wird der ... Stab in ' en Grund eingetrieben.

Die in Fig. 3, 4 wiedergegebene Druckschlagvorrichtung stellt eine der möglichen Varianten der Anwendung der vorliegenden ErfindungiZum Unterschied von der Obenbeschriebenen ist bei dieser Konstruktion einer

id en Druckluftschlagvorrichtung die Kammer furl Arbeitshub 6 durch einen Ringraum Ii, der zwischen dem Rohr 5 und dem Schlagwerkzeug vorgesehen ist, sowie die Wände des Kör-

- ii -

pers 1 und dee Rohres 5 gebildete Die Kammer hub 7 iet durch die Rille 14 des Schlagwerkzeuges 4 und die WSnde des Körpers 1 gebildet. Das Hinterende

Cßiner

des Rohres 5 ist mittels eines Dämpfers 13 in —■) butter 19 montiert, die auf die grössere Stufe des Körpers 1 aufgeschraubt wirda

Die Wirkungsweise der in Pig» 3« 4 wiedergege-

tdjer

benen Druckluftschlagvorrichtung ist derioben beschriebenen Druckluftschlagvorrichtung ähnlich.

Claims

PATENTANWALT !ckk-iPiVy®. !RICHARD LUYKt

Institut gornogo dela
Sibirskogo otdelenia
Akademii tfauk SSSR

Novosibirsk/UdSSR

.P 91 ')84~K~61 19. Mai 1985

l/hw

drucklufpschlagvorrichtung patentansprüche:

1, Druclciuftschlagvorrichtung zum Einrammen von etabförmigen Elementen in den Boden und zum Herausziehen dieser Elemente, die einen zylindriaclipn abgestuften Hohlkörper (l; mit einer Einlassöffnung f2') und einer Auslassöffnung (3)» in dem ein axial hin und her bewegbares abgestuftes Schlagwerkzeug (4) mit einem axialen Kanal angeordnet ist, ein Rohr (5), das im axialen Kanal des Schlagwerkzeuges (4) untergebracht ist, Kammern für Arbeitshub (b)und Leerhub (7), einen Druckluftzuführungsschlauch (8) mit eirnirn Druckluftzuführungshahn (9) und eine Spannvorrichtung (10) enthält, die im Vorderteil des Körpers (1; angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der kleineren Stufe des Schlagwerkzeuges (4) eine Rille (14), über welche die Einlassöffnung (2) mit dem Raum der grösseren Stufe des Körpers (1) loitun^svsrbunden ist, und zwischen dem Rohr 5 und d'?m axialen Kanal (4) ein nicht geschlossener lilngraim (15) vorgesehen sind.

?* DruckluftschlagvorrlchtunjB; nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer für den Arbeitshub (6) durch die Rille (L4) und die Wände des Körpers (1), und die Kammer für ien Leerhub (7) durch den .Ringraum (15) sowie die Vände des Körpers (1) und des Rohres (5) gebildet ist.

3. Druckluftschlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer für den Arbeitshub (6) durch den . Ringraum (15), die Wände des Körpers (1) und des Rohres (5)» und die Kammer für den Leerhub (7) durch die Rille (14) und die Wände des Körpers (1) gebildet ist.

4. Druckluftschlagvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Inhalt der Kammer für den Leerhub(7)und dorn Inhnlb der Kammer fÜr^rbeitehub (6) in eLnom Bereich von * bis ^ liegt.

5« Druckluftschlagvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenflache des Körpers (1) mittels Dämpfer (16) ein Schuss (17) angebracht ist, der mit einem Druckluft zuführun.pjschlaueh (9) starr verbunden ist.