DE7704800U1 - Pfahl-ramme - Google Patents

Description

Patentanwälte
i. Id«. HanB-Jfls-seo ^Mül*£
Or. rer. nat. Thoaiaa Berendt

Mtn*·" ββ LocHt-Gi^n-StroS· 38

PATENTANWALT
DR. JNG. LEYH

BSP INTERNATIONAL FOUNDATIONS LIMITED Claydon, Ipswich, Suffolk, England

Pfahl-Ramme

Die Neuerung betrifft eine Pfahl-Ramme mit einem in einem Gehäuse angeordneten Kolben, das obere und untere ringförmige Kammern für ein kompressibles Arbeitsmedium aufweist, wobei der Kolben hin- und herbewegbar ist, um bei jedem Abwärtshub einen Antriebsimpuls zu erzeugen« wobei ferner unterhalb des Kolbens ein Raum vorgesehen ist, in welchem kompressibles Medium während des Abwärtshubs des Kolbens eingeschlossen ist, um den Kolben zu verzögern und den Antriebsimpuls über dieses eingeschlossene Medium zu übertragen.

Die bekannten Pfahlrammen haben den Nachteil, daß sie im Betrieb sehr laut sind. Teilweise könnt dies von der groSen Masse des Hammers oder Fällbare, der auf den AmboB aufschlägt, der auf dem Pfahl angeordnet ist, um diesen in

Lh/fi - 2 -

den Untergrund einzutreiben. Bei Rammen, die mit einem kompressiblen Medium, wie z.B. Druckluft oder Dampf arbeiten, entsteht der Lärm auch teilweise durch die Entlastung und Abfuhr des Druckmediums in den jeweiligen Stufen einer Arbeitsperiode. Es wurden Versuche gemacht, den Arbeitelärm zu verringern, z.B. mit Hilfe von schallisolierenden Gehäusen, in denen der Hammer oder Fallbär sich bewegt, dies hat jedoch nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt und die hierzu erforderlichen Konstruktionen benötigen außerordentlich viel Platz.

Es ist ferner bekannt, nicht-metallische stofiabsorbierende Blöcke oder Gestelle zwischen die aufeinandertreffenden Teile zu bringen, um einen Kontakt von Metall auf Metall zu vermeiden, der Lärm wird hierdurch aber nicht wesentlich reduziert, außerdem hat diese Konstruktion keine Auswirkungen auf den Lärm, der durch das Ablassen des Druckmediums entsteht.

Es wurde ferner vorgeschlagen, Gas unter Druck zuzuführen, um ein Fluid-Kissen zu erzeugen, das einen direkten Stoß oder einen direkten Aufprall verhindert. Hierzu wurde ein kompressibles Medium unter den Fallhammer eingeführt, kurz ehe dieser das untere Eiule seines Abwärtshubes erreicht hat, usi ein Fluid-KisSen su erseugen, das de« Hammer verzögert und dann am Anfang seine Rückwärtsbewegung nach oben beschleunigt, worauf das unter Druck stehende Fluid-Kisson entlastet wird.

Dies« Anordnung ist sehr komplex und daher teuer herzustellen. Bei einer anderen Anordnung wird der lyliader für den Fallbär alternativ an «in« Druckwelle und an eine Entlüftung angeschlossen, um eine Reihe von Druckimpulsen unterhalb des Kolbens zu erseugen, um eine periodische Antriebskraft zu erzeugen, wobei der Druck so reguliert wird, daß der

Kolben nicht in Kontakt mit einer stoBabsorbierenden Einrichtung auf dem Pfahl gelangt. Die* kann jedoch nur erreicht werden, wenn der Erdwideretand gegenüber dem Pfahl niedrig ist, weil die Spitzendrücke im Druck-Kissen durch den Speissdruck der Pumpe begrenzt sind, da in der Druckspeiseleitung ein Rückfluß entsteht, wenn der Druck im Druckkissen den normalen Speisedruck übersteigt.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Pfahl-Ramme zu schaffen, die bei konstruktiv einfachem Aufbau leiser als die bekannten Rammen arbeitet.

NeuerungsgemäB wird dies bei der eingangs genannten erreicht durch Verbindungeeinrichtungen von dem unteren Raum und den Arbeitekammern, durch die das entlastende Medium zu einem Schalldämpfer führbar ist, um das Druckmedium abzuführen bzw. zu entlüften.

Vorzugsweise ist der untere Raum mit Medium aus einem Bereich direkt stromaufwärts vom Schalldämpfer, d.h. der Verbindungseinrichtungen, gespeist, so dafl kein zusätzliches Druckmedium für das Fluid-Kissen erforderlich ist, wobei der Eingang zum unteren Raum auf oder nahe bei Atmoephärendruck liegen kann. Durch Verwendung einer Anordnung, die sich nicht auf die Zufuhr eines Fluids unter Druck stützt, um den Kissen-Effekt zu erzeugen, ist es möglich, gröBere Spitzenkräfte bei einem gegebenen Volumen der Druckkissen-Kammer zur Verzögerung der fallenden Masse zu erzeugen, wodurch höhere Kräfte auf den Pfahl übertragen werden können.

ZweckmäBigerweise sind die ringförmigen Kammern durch eine innere Umfangewand in dem Gehäuee begrenzt, die eng in eine Bohrung dee Kolbens pafit, um einen inneren Raum zu bilden, der sich mit der Ausdehnung des unteren Raumes verkleinert, wobei die Verbindungseinrichtung wenigstens eine Leitung

zwischen dem inneren und dem unteren Raum für einen Gegenstrom des Fluids zwischen diesen Räumen aufweist, wobei ferner der innere Raum ein Teix des Schalldämpfers ist oder benachbart zu diesem angeordnet ist.

Vortsilhafterweise wird das Medium aus den ringförmigen Kammern in diesen Innenraum entlüftet und es ist dann möglich , eine besonders kompakte Anordnung zu erreichen,indem der Schalldämpfer wenigstens teilweise innerhalb des Innenraumes angeordnet ist. Wird das maximale Volumen des Innenraumes relativ groß im Vergleich zur Entlüftungsströmung ausgelegt, so kann er selbst zur Schalldämpfung beitragen, weil seine eigene Lärmabgabe in einigem Umfang durch die Abschirmung der ringförmigen Arbeitskammern gedämpft wird.

Eine beispielsweise AusfOhrungsform der Neuerung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch in einem Axialschnitt eine Pfahl-Ramme nach der Neuerung zeigt.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Gehäuse der Ramme nach Fig. 1, wobei die Verbindungseinrichtung für den Druck-Kissenraum dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt ein Detail eines modifizierten Schalldämpfers für die Ramne nach Fig. 1.

Mach den Fig. 1 und 2 besitzt die Ramme ein äußeres Gehäuse mit einem oberen und einem unteren äußeren Zylinder 4, 6, die zusammengeschraubt sind, wobei der obere Zylinder eine Innenbohrung 4a hat, die konzentrisch zu einer Innenbohrung 6a des unteren Zylinders liegt, aber einen größeren Durchmesser

als diese hat. Ein abgestufter Kolben 8, der im äußeren Gehäuse hin- und herbewegbar ist, hat einen Kopf 10, der dicht in die Itt&enbohrung 4a paßt, sowie einen Schaft 12, der unterhalb des Kopfes verläuft und dicht in die untere Bohrung 6a paßt. Das obere Ende der oberen Bohrung 4a ist durch einen Deckel 14 geschlossen, der eine Aufhängeöse 14a aufweist und von dem aus ein Rohr 16 nach unten verläuft, das in eine zentrale Bohrung 18 im Kolben hineinragt. Die obere Bohrung 4a und das Rohr 16 bilden zusammen einen ringförmigen Raum, der durch den Kolbenkopf 10 in eine obere und eine untere ringförmige Kammer 2O, 22 unterteilt ist, die als Arbeitskammern für ein kompressibles Medium zur Hin- und Herbewegung des Kolbens dienen.

Zwischen dem Rohr 16 und der Kolbenbohrung 18 ist ein innerer Raum 24 gebildet, und da der Kolbenschaft 12 an seinem unteren Ende geschlossen ist, wird ein weiterer separater unterer Raum 26 im unteren Zylinder des Gehäuses zwischen dem Boden des Kolbens und einer Druckplatte 28 gebildet, die an das Gehäuse angeschraubt ist und über die die Impulse oder Stöße der Ramme auf den Pfahl übertragen werden. Im Ruhezustand, wie in der Zeichnung dargestellt, liegt der Kolbenschaft 12 auf der Druckplatte 28 auf, im Betrieb läuft jedoch der Schaft nicht so weit nach unten, daß er die Druckplatte 28 berührt.

Die Räume 24, 26 sind über eine Anzahl von Leitungen 30 (Fig. 2) in Verbindung. Jede Leitung erstreckt sich zwischen einer öffnung 32 am oberen Ende des Raumes 24 und einer öffnung 34, die kurz oberhalb des Bodens des Raumes 26 liegt, wie Fig. 1 zeigt, wobei jedoch diese öffnungen aus der Ebene der Fig. 1 versetzt sind, wie sich aus Fig. 2 ergibt. Der Raum 24 steht mit der Außenumgebung über einen Schalldämpfer 36 in Verbindung, der sich in diesen Raum erstreckt und aus einem offenen Rohr 38

7704800 02.06.77

-6 -

mit einer Auskleidung au· cchallabsorbierendeii Material besteht, z.B. Mineralwolle, und der in bekannter Weise arbeitet, um Druckspitzen und den Harn des abströmenden Mediums zu dämpfen. Andere Formen eines Schalldämpfers können verwendet werden, z.B. ein Xehr-Kanmer-Typ, der in seiner einfacheren Ausführungsform einen perforierten Mantel aufweist, der eine Auslaßleitung im Abstand umgibt.

Die Kamme wird durch Zufuhr eines kompreasiblen ,Medians, z.B. Druckluft QU einem Einlafi 42 eines Steuerventils 44 bet&tigt. Ist der Kolben 46 des Ventils in seiner gezeigten Ruhestellung, so wird das komprimierte Medium zuerst über das Ventil in die ringförmige Arbeitskammer 22 geführt, wo es auf die Unterseite dee Kolbenkopfes 10 einwirkt, um den Kolben anzuheben. Bei der hieraus resultierenden Zusammendrückung bzw. Verkleinerung der oberen ringförmigen Arbeitskammer 20 wird der Druck in dieser Kammer erhöht und kann über eine Leitung 48 auf das Ventil 44 einwirken, um dieses zu schalten. Die beiden Kammern 20 und 22 sind dann durch den Kanal 48 verbunden, was zu Veränderungen in den Kammerdrücken führt, die es erlauben, daB der Kolben seinen abwärts gerichteten Arbeitshub ausführt. Kurz vor dem Ende des Falles des Kolbens wird die Entlüftungsöffnung 50 im Rohr 16 freigegeben und das Druckmedium in der oberen Kammer tritt in den inneren Raum 24 aus und von dort durch den Schalldämpfer 36 hindurch und strömt dann nach außen ab. Der entstehende Druckabfall in der oberen Kammer veranlaßt das Ventil 44 erneut zu schalten, um den Zyklus zu wiederholen.

Während des Anstiegs des Kolbens strömt das Medium in dem

sich verkleinernden Innenraum 24 durch die Kanäle 30 in den sich vergrößernden unteren Kaum 26, wobei die Drücke in diesen beiden Räumen nahe bei Atmosphärendruck liegen, da nur wenig Änderung ihres zusammengefaßten Volumens entsteht

und eine freie Verbindung nach auSen über den Schalldämpfer vorhanden ist. Während des Falls des Kolbens entsteht eine Strömung in der entgegengesetzten Richtung bis die öffnungen 34 geschlossen sind, wenn der Kolbenschaft sich der Druckplatte nähert, so daß das Medium dann in dem Raum 26 eingeschlossen ist, um den letzten Teil des Falls des Kolbens unter Bildung eines Kissens abzudämpfen und eine Metall-zuMetall-Berührung zwischen Kolben und Druckplatte zu vermeiden. Auf diese Weise wird der Stod oder Schlagimpuls auf den Pfahl durch das eingeschlossene Luftkissen (bei Verwen- „ dung von Luft als Arbeitsmedium) übertragen, wodurch der Lärm reduziert wird. Da der Druck in dieser Dämpfungskammer anfangs nahe bei Atmosphärendruck liegt, ergibt sich zuerst nur eine unmerkliche Verzögerung des Kolbens. Der Druck steigt jedoch sehr schnell wenn der Kolben der Druckplatte näherkommt, so daß dann, wenn der Fall des Kolbens angehalten wird, ein sehr hoher Spitzendruck sich entwickelt hat, der als Antriebs- oder StoBimpuls auf den PJiah 1 wirkt. Wäre dagegen das Druckmedium von Anfang an in den Raum 24 eingeführt worden, so hätte es unverzüglich begonnen, das Moment bzw. die Bewegung des Kolbens zu reduzieren, wodurch die maximale Spitzenkraft geringer geworden wäre. Es wäre denkbar, einen hohen Spitzendruck auch durch Verwendung eines Hochdruckmediums zu erzeugen, dies würde aber einen wesentlich komplexeren Aufbau sowie kompliziertere und aufwendigere Dichtungen erfordern.

Da bei Rammen dieser Art manchmal die Neigung besteht, vom Pfahl abzuprallen wenn der Kolben in seinen Rückwärtshub umkehrt, sind Ansätze 52 vorgesehen, um daran Pfahlgriffe oder Halterungen befestigen zu können. Die Halterungen selbst sind nicht dargestellt, sie können jedoch durch ein Druckmedium betätigt werden, das von dem Arbeitsmedium, das den ringförmigen Kammern zugeführt wird, abgezweigt wird.

7704800 oz.oa77

Man kann dann Vorsorge treffen, daß die Pfahlgreifer periodisch gelöst und wieder in Eingriff gebracht werden durch Steuerung der Druckmediumzufuhr zu ihnen synchron mit der Betätigung der Ramme. In diesem Fall wird zweckmäßigerweise das kompimierte Druckmedium nach der Entlastung über den inneren Raum 24 und den Schalldämpfer 36 entlüftet bzw. nach auBen abgeführt.

Die dargestellte Ausführungsform ist besonders kompakt, es ist jedoch auch möglich, den Schalldämpfer außerhalb des Gehäuses anzuordnen. Bei der dargestellten Ausführungsform \ kann jedoch der innere Raum 24 als Aufnahme für ein relativ

großes Volumen der durch die öffnung 50 abgeführten Druckluft clienen, so daß der Innenraum selbst zur Schalldämpfung

beiträgt.

Der Schalldämpfer kann relativ schmal ausgebildet sein, da

im wesentlichen der gesamte durch ihn hindurchtretende Fluß

aus dem Abgasfluß aus den ringförmigen Arbeitskammern besteht und dieser Fluß wird relativ klein gehalten, wegen des Austausche des Mediums zwischen der oberen und unteren Kümmer während eines Teile des Arbeitszyklus. Die zwischen

l· dem Innenraum 24 und dem unteren Raum 26 auftretenden Ströme

sind in weitem Umfang selbstausgleichend, wobei in manchen

ν Positionen durch den Schalldämpfer Luft von außen in diese

' Räume eintreten kann.

Fig. 3 zeigt einen modifizierten Schalldämpfer, der außer mit einem inneren rohrförmigen Schalldämpfer 54, der wie

! derjenige nach Fig. 1 oder in Form eines perforierten Mantels

■ ausgebildet sein kann, eine Auslaßkammer 56 aufweist, die

mit einer Mehrzahl von Wegen 56 durch das schallabsorbierende Material 60 versehen ist, die zu einer Abgasöffnung 62 führen. Die Kammer ist auf dem äußeren Gehäusedeckel 14 angebracht und hat an ihrem oberen Ende eine Huböse 64.

7704800 82.0677

Die dargestellte Ausführungsform benötigt nur eine einzige Speiseleitung und eine einzige Entlüftungsöffnung, sie kann aber auch für Unterwasser-Betrieb umgebaut werden.

- 10 -

7704809 ez.es.77

Claims (7)

■ <«««* f J II· W * *—^ Ii kits t » - 10 - Schutzansprüche

1. Pfahl-Ramme mit einem In einem Gehäuse angeordneten Kolben, das eine obere und eine untere ringförmige Kammer für ein kompressibles Arbeitsmedium aufweist, und in der der Kolben hin- und herbewegbar ist, um bei jedem Abwärtshub einen Antriebsimpuls zu erzeugen, wobei unterhalb des Kolbens ein unterer Raum vorgesehen ist, in welchem ein Teil des kompresftiblen Mediums während der Abwärtsbewegung des Kolbens eingeschlossen ist, um diesen zu verzögern und den Antriebsimpuls auf den Pfahl zu übertragen, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem unteren Raum (26) und den Arbeitskammern C20, 22) einerseits und einem Schalldämpfer (36) andererseits Verbindungseinrichtungen (30, 48, 50) zur Abfuhr des Druckmediums &us äex Ramme vorgesehen sind.

2. Pfahl-Ramme nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der untere Raust (26) mit Druckmedium geringen Drucks vom Schalldämpfer (36) oder einem mit diesem in Verbindung stehenden Raum (24) füllbar ist.

3. Pfahl-Ramme nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine innere Umfangswand (16) im Gehäuse, die eng in eine Bohrung (18) im Kolben (8) paßt, einen durch die Wand und die Bohrung geformten inneren Raum (24) , der bei der Expansion des unteren Raumes kleiner wird, daß ferner die Verbindungseinrichtungen (30) zwischen den Räumen (24, 26) für einen Gegenstrom des Mediums zwischen diesen Räumen ange-

- 11 -

7704800 oz.06.77

ordnet sind, und daB der innere Raum {24} einen Teil des Schalldämpfers (36) bildet oder nahe bei diesem

H angeordnet ist.

|i

4. Pfahl-Ramme nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daB das Medium aus den ringförmigen Kammern (20, 22} in den inneren Raum (24) führbar ist.

5. Pfahl-Ramme nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daB der Schalldämpfer (36) wenigstens eine Leitung (38, 40, 54) aufweist, die wenigstens teilweise innerhalb des inneren Raumes (24) angeordnet ist.

6. Pfahl-Ramme nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daB das Maximalvolumen des inneren Raums (24) groB im Vergleich mit dem Abgasstrom des Arbeitsmediums ist, wodurch eine Kaanmer gebildet wird, in der Druckspitzen des Abgasstromes gedämpft werden.

7. Pfahl-Ramme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Schalldämpfer (36) ein Rohr (38) mit offenem Ende aufweist, das mit einem schallabsorbierenden Material (40) ausgekleidet ist.

7704800 oz.ot77