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Einrichtung zum Eintreiben und bzw. oder Ziehen von Pfählen oder ähnlichen
Körpern mittels eines ausgeübten Drehmoments Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zum Eintreiben und/oder Ziehen von Pfählen oder ähnlichen Körpern mittels eines
ausgeübten Drehmoments, bei der an einem den Pfahl umschließenden Kupplungsbund
Kraftübertragungsmittel, wie Schubstangen, Kraftzylinder od. dgl., angreifen.
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Es ist eine derartige Einrichtung bekannt, die nur zum Eintreiben
von Pfählen dient und bei der auf die Pfähle abwechselnd ein Drehmoment in entgegengesetzten
Richtungen ausgeübt wird. Hier fehlt eine axiale Komponente, die besonders für das
Ziehen von Pfählen erforderlich ist. Es ist zwar auch eine Einrichtung bekannt,
mit der solche Kräfte auf die Pfähle übertragen werden können, jedoch lassen sich
mit dieser Einrichtung die Pfähle eben nur ziehen und nicht zugleich auch in den
Erdboden eintreiben.
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Die Erfindung bezweckt, eine in der Verwendung vielseitigere Einrichtung
zu schaffen, und zwar soll sie nach der Aufgabe der Erfindung so ausgebildet werden,
daß sie auf den Pfahl sowohl ein Drehmoment als auch eine Axialkraft ausübt, somit
zum Eintreiben und zugleich zum Ziehen von Pfählen verwendbar ist.
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Das geschieht erfindungsgemäß bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten
Gattung dadurch, daß die Kraftübertragungsmittel tangential zum Pfahl angeordnet
und in bezug auf eine rechtwinkligzurLängsachse des Pfahles liegende Ebene schrägstellbar
sind.
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Hierdurch läßt sich ein geschlossener Aufbau der Einrichtung erreichen,
und es kann mehr als eine Kraftmitteleinheit um den Pfahl angeordnet und somit ein
ausgeglichenes Drehmoment erreicht werden.
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In weiterer Ausbildung der obigen Einrichtung sind die Kraftübertragungsmittel
beim Ziehen des Pfahles vor Ausübung des Drehmoments auf demselben in einer Anfangsschrägstellung
angeordnet, die begrenzt ist: Der Antrieb der Einrichtung erfolgt über auf lotrechten
Drehzapfen gelagerte Schwenkplatten, an denen die als Verbindungs- und Schubstangen
ausgebildeten übertragungsmittel aasgelenkt sind. Diese Anlenkung erfolgt zweckmäßig
mittels Kardangelenke.
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Die Schwenkplatten werden ihrerseits in zu den Verbindungsstangen
parallelen Richtungen beispielsweise durch in diesen Richtungen doppelt wirkende
hydraulische Zylinder wechselweise angetrieben, die, von oben gesehen, parallel
zu den Verbindungsstangen liegen. Die letzteren sind dabei an den Schwenkplatten
zwischen deren Drehzapfen und den hydraulischen Zylindern aasgelenkt.
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Die Einrichtung nach der Erfindung kann ferner dadurch gekennzeichnet
sein, daß die Schwenkplatten über den Ecken eines dreieckigen fachwerkartigen Rahmens,
der mit einstellbaren Bodenstützen versehen ist, angeordnet sind und daß innerhalb
dieses Rahmens der den Pfahl umschließende, in seinen äußeren Umrissen ebenfalls
dreieckige Kupplungsbund derart liegt, daß er mit seinen Ecken auf- die Mitte der
Seiten des Rahmens oder der gleichlaufenden Antriebsvorrichtung gerichtet ist.
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An den Ecken des Kupplungsbundes ist von der einen und der entgegengesetzten
Seite je eine der längenveränderlichen Verbindungsstangen aasgelenkt, so daß der
wechselseitige Antrieb der Schwenkplatten in eine wechselseitige Drehbewegung des
Kupplungsbundes umgewandelt wird.
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Schließlich ist gemäß der Erfindung eine vomDrehantrieb beeinflußte
Steuerung vorgesehen, mit welcher zwischen dem Aus- und Wiedereinkuppeln beispielsweise
ein axiales Zurückziehen des Kupplungsbundes und/oder eine Drehbewegung desselben
durchgeführt wird oder umgekehrt zwischen zwei Drehbewegungen des Kupplungsbundes
ein Aus- oder Wiedereinkuppeln erfolgt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung
eines in den Zeichnungeä dargestellten Ausführungsbeispiels.
In
den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf die Einrichtung, wobei der Drehantrieb
in der Stellung zum Herausziehen des Pfahles dargestellt ist, Fig. 2 eine Seitenansicht
dieser Einrichtung,.
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Fig. 3 und 4 Schemabilder der Einrichtung mit dem Antrieb in zwei
äußersten Arbeitsstellungen, Fig. 5 bis 7 Seitenansichten, und zwar Fig. 5 und 6
in der Stellung wie in Fig. 3, wobei der Bund am Ende des Kraftstoßes noch entsprechend
angehoben bzw. nach dem darauffolgenden Auskuppeln gesenkt ist, und Fig. 7 in der
Stellung wie in Fig. 4, wobei der Bund am Ende des nächsten entgegengesetzt gerichteten
Stoßes wiederangehoben ist, Fig. 8 a bis 8 c Schemabilder, welche die Wirkungsweise
der Einrichtung beim Eintreiben eines Pfahles ohne Axialschub veranschaulichen,
wobei die Teile in Fig.8a am Anfang eines Kraftstoßes, in Fig. 8b am Ende dieses
Stoßes und in Fig. 8 c mit dem für den nächsten entgegengesetzten Stoß 'bereits
angehobenen Kupplungsbund gezeigt sind, Fig. 9 a bis 9 c ähnliche Schemabilder,
welche die. Wirkungsweise der Einrichtung beim Herausziehen eines Pfahles mit aufwärts
gerichtetem Axialschub veranschaulichen, und zwar in Fig. 9 a am Anfang des Krafthubes,
in Fig. 9b am Ende dieses Hubes, in Fig. 9 c mit dem für den nächsten entgegengesetzten
Hub gesenkten Kupplungsbund, Fig. 9 d und 9 e eine Darstellung der eigentümlichen
Wege von Punkten am Kupplungsbund bzw. am Pfahl während zweier aufeinanderfolgender
entgegengesetzter Hübe zum Herausziehen, Fig. 10 und 11 Seitenansichten eines der
verwendeten Stoßstangenpaare mit zugehörigen Teilen von Schwingen oder Schwenkplatten
und den Kupplungsbund in der zum Eintreiben des Pfahls bereiten Stellung, wobei
Fig. 10 der Stellung gemäß Fig. 8 a entspricht, in welcher -die Anhebvorrichtung
für den Kupplungsbund auf ihrer Führung ruht und nicht betätigt ist, und Fig. 11
der Stellung gemäß Fig. 8 b entspricht, in welcher die genannte Anhebvorrichtung
unter Druck vor dem- Ausrücken der Kupplung gezeigt ist, Fig. 12 und 13 ähnliche
Ansichten der gleichen Anordnung beim Herausziehen des Pfahles, wobei Fig. 12 der
Stellung gemäß Fig. 9 a und Fig. 13 der Stellung gemäß Fig. 9 b entspricht und bei
beiden Stellungen die Anhebvorrichtung für den Kupplungsbund ganz außer Betrieb
ist, Fig. 14 a und 14 b Draufsichten des Kupplungsbundes in eingekuppelter bzw.
ausgekuppelter Stellung und Fig. 15 ein Strömungsschaubild, wobei die Kraftzylinder
des Drehantriebs bzw. der Kupplungselemente und zwei Ventile, welche zum Beschicken
dieser Zylinder mit Druckflüssigkeit in geeigneter Folge dienen, gezeigt sind.
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Das dreieckige Rahmengestell der Einrichtung nach der Erfindung, wie
es insbesondere in Fig. 1 im ganzen gezeigt ist, besteht aus den symmetrisch um
den Pfahl P angeordneten Hauptträgern 1, den drei Verstrebungen 2, die ebenfalls
in Dreieckform zwischen den Mitten der Hauptträger 1 angeordnet sind, und den drei
Eckstücken 3; durch welche die Einrichtung über die einstellbaren Winden 4 am Boden
verankert ist. An jedem dieser Eckstücke ist eine Schwenkplatte 5 von dreieckiger
Form drehbar auf einem senkrechten Bolzen 6 montiert, der nahe der mittleren Ecke
7 dieser Schwenkplatte 5 angeordnet ist. Diese Ecke 7 ist nach innen gegen den Pfahl
zu gerichtet, während die seitlichen Ecken 8 der Schwenkpaltte mit den entsprechenden
gegenüberliegenden Ecken der anderen Schwenkplatten durch Verbindungsstangen 9 verbunden
sind. Diese Stangen 9 sind mit ihren Enden an den Schwenkplatten 5 drehbar aasgelenkt,
derart, daß sie parallel zu den Hauptträgern 1 und innerhalb derselben liegen. Die
Schwenkplatten 5 sind durch diese Stangen 9 gezwungen, sich gemeinsam in beiden
Richtungen zu drehen.
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Der Drehantrieb, der die Schwenkplatten veranlaßt, zuerst in der einen
und dann in der anderen Richtung zu drehen, wird durch drei Paare von doppelt wirkenden
Hydraulik-Zylindern 10 bewirkt, die innerhalb der Hauptträger 1 über den Stangen
9 und im wesentlichen parallel zu diesen angeordnet sind. Je ein Paar solcher Zylinder
ist drehbar bei 10a an jedem der Hauptträger 1 in deren Mitte befestigt, wobei die
einzelnenZylinder jedes Paares entgegengesetzt gerichtet und angeordnet und ihre
Kolbenstangen 10 b drehbar mit den entsprechenden, an den Enden dieses Hauptträgers
1 vorgesehenen Schwenkplatten an deren gegenüberliegenden Ecken, ebenso wie die
Stangen 9, befestigt sind.
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Der mit dem Pfahl zu kuppelnde Bund, allgemein mit 11 bezeichnet,
ist, was seine äußere Form anbetrifft, ebenfalls dreieckig ausgebildet, und seine
Ecken sind gegen die entsprechenden Hauptträger 1 zu gerichtet. Der Kupplungsbund
entspricht in seinen Abmessungen, obgleich etwas größer, im wesentlichen dem durch
die Verstrebungen 2 eingeschlossenen Raum, weshalb diese Verstrebungen, wie in Fig.2
dargestellt, genügend unterhalb der Hauptträger 1 angeordnet sind, um dem Kupplungsbund
bei Abwärtsbewegung volle Bewegungsfreiheit zu geben. Der Kupplungsbund besteht
aus drei Schuhen 12, 13, 14, deren Funktion später beschrieben wird. Jeder dieser
Schuhe umfaßt ungefähr ein Drittel des Umfanges des Pfahles und besitzt eine der
vorgenannten Ecken 12 a, 13 a bzw. 14 a des Kupplungsbundes. Von den
Schwenkplatten 5, zwischen denen je eine dieser Ecken liegt, erstreckt sich zu den
Ecken hin eine Übertragungseinrichtung, die aus einem Paar entgegengesetzt gerichteter
Verbindungsstangen 15, 16 besteht, von denen jede an beiden Enden drehbar aasgelenkt
ist. Dabei liegt der Drehpunkt 15a bzw. 16 a an der entsprechenden Schwenkplatte
zwischen deren Gelenkbolzen 6 und dem Verbindungspunkt der benachbarten Kolbenstange
10b an der Schwenkplatte, so daß diese letztere Verbindung außerhalb des genannten
Drehpunktes 15a bzw. 16a in bezug auf den Gelenkbolzen 6 angeordnet ist und
der wirksame Hebelarm der umgreifenden Kraft dabei beträchtlich erhöht wird. Es
soll auch beachtet werden, daß die Verbindungsstangen 15, 16 so nahe wie praktisch
möglich tangential zum Pfahl angeordnet werden.
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Um die erforderliche Axialbewegung des Kupplungsbundes 11 in bezug
auf den Rahmen zu ermöglichen, ist es nötig, wenn die Verbindungsstangenpaare 15,
16 zur Stoßübertragung abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen benutzt werden,
diese Stangen teleskopartig auszubilden, so daß die eine sich frei verlängern kann;
während die andere stößt, wie eindeutig in Fig. 8 und 9 gezeigt ist. Die kleinste
wirksame Länge jeder Stange 15, 16 ist diejenige, welche eine Anfangsstellung der
Stange zuläßt, in welcher sie mit dem Kupplungsbund im wesentlichen
in
einer Ebene liegt, wie beim Beginn eines Krafthubes beim Eintreiben eines Pfahles
(s. Fig. 8 a und 10). Um die Stangen 15, 16 unter einem Ausgangswinkel schräg stellen
zu können und um zu verhindern, daß die Teile beim Beginn eines Krafthubes zurn
Herausziehen eines Pfahles (s. Fig. 9 a und 12) in die besagte ebene Anfangsstellung
zurückkehren, kann in jede Stange eine Hülse 15b, 16b eingesetzt werden (Fig.1).
Die Stangen sind außerdem zur Dämpfung ihrer Schubhübe und des Abfalles des Kupplungsbundes
nach Lösen desselben beim Herausziehen des Pfahles (von der Stellung nach Fig. 9
b zu der nach Fig. 9 c) mit Druck-Schraubenfedern 15 c, 16 c versehen.
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Die Arbeitsdiagramme der Fig. 8 und 9 bedürfen einer kurzen zusätzlichen
Erklärung. In beiden Fällen sind die Teile in den Fig. 8 a und 9 a mit geschlossener
Kupplung beim Beginn eines Krafthubes nach rechts dargestellt, wie dies der Pfeil
s in Fig. 8 b und 9 b zeigt. Pfeil t zeigt in diesen beiden Figuren die Richtung
der resultierenden Drehung des Pfahles und der Pfeil u die Abwärtsbewegung des Pfahles
zusammen mit dem Kupplungsbund an. In den Fig. 8 c, 9 c zeigt der Pfeil v die Richtung
der Axialbewegung des Kupplungsbundes nach dessen Lösen und die gestrichelte Linie
den Weg, den die Schubstangen dabei zurücklegen, wobei der Bund in der Ausgangsstellung
für den nächstfolgenden, genau gleichen Krafthub in entgegengesetzter Richtung dargestellt
ist.
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Die Einrichtung kann auf diese Art entweder zum Eintreiben oder zum
Herausziehen eines Pfahls verwendet werden, obwohl nur im letzteren Falle ihre Möglichkeiten
vollständig ausgewertet werden können, da die Ausübung einer axialen Kraft im allgemeinen
beim Eintreiben keinen Vorteil gibt, denn die Stangen folgen gewöhnlich einer Abwärtsbewegung
des Pfahles und des Kupplungsbundes durch ihr Eigengewicht. Es ist jedoch zweckmäßig,
bei einem solchen Eintreiben Mittel zum Anheben des Kupplungsbundes vorzusehen.
Dies kann, wie in Fig. 10 und 11 im besonderen gezeigt, in Form einer federnden
Einrichtung 17 in der Nähe jeder Ecke des Kupplungsbundes 11 geschehen. Diese
Einrichtung 17 ist an ihrem unteren Ende mit einem Rollkörper 17a versehen,
mit dem sie auf einer am Rahmengestell angeordneten Schiene 17b aufliegt, wodurch
die Drehung des Kupplungsbundes erleichtert wird. Die Federung dieser Kupplungs-Anhebvorrichtung
muß ziemlich genau ausgelegt werden, da diese sich zwar unter dem gemeinsamen Gewicht
des Kupplungsbundes und demjenigen des zu bewegenden Pfahles zusammendrücken soll,
nicht aber unter dem Gewicht des Kupplungsbundes allein.
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Wird die Einrichtung zum Herausziehen eines Pfahles benutzt, so sind
die federnden Mittel 17 infolge der nach oben gerichteten Neigung der Verbindungsstangen
15, 16 außer Betrieb (s. Fig. 12 und 13). Der Kupplungsbund kehrt in diesem Falle
lediglich in die Stellung zurück, in welcher er auf den schräggestellten Stangen
15, 16 aufliegt. Es ist einzusehen, daß die Größe dieser Anfangsneigung der
Stangen 15, 16 die kleinste Anhebkomponente derselben verursachen kann und daß diese
Komponente nur dann wirksam wird, wenn und solange der Widerstand des Pfahles gegen
eine Aufwärtsbewegung zu groß ist. Es kann darüber hinaus zusätzlich vorgesorgt
werden, daß diese Anhebkraft in Hinblick auf diesen Widerstand nie so groß werden
kann, daß die Unterstützungswinden 4 in den Boden ,gedrückt werden, indem die wirksame
Länge der Stangen mittels der Hülsen 15 b, 16 b zu der Länge des Krafthubes in eine
entsprechende Beziehung gesetzt wird.
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Zur Kupplung ist insbesondere unter Bezug auf Fig. 14a und 14b weiter
zu bemerken, daß zwei der bereits erwähnten Schuhe 13, 14 passend mit dem dritten
Schuh 12 an jeder Seite zusammengefügt wer= den, wobei die Verbindung durch ein
Gelenk 18 zum Zusammenziehen und zum Lösen der Schuhe, wie dies zum Kuppeln bzw.
Entkuppeln des Pfahles mit dem Kupplungsbund nötig ist, hergestellt wird. Dieses
Gelenk 18 kann aus einem Hebel 18 a bestehen, der an einem Ende am Schuh 14 und
am anderen Ende an einer Lasche 18 b aasgelenkt ist, die ihrerseits am Schuh 13
aasgelenkt ist. Die Lasche 18 b bewirkt das Einrücken der Kupplung, wenn die drei
Gelenkpunkte auf einer Linie liegen (s. Fig. 14 a). An der Lasche 18 b greift ein
doppelt wirkender Hydraulikzylinder 19 an, der ebenfalls am Schuh 14 drehbar befestigt
und mit seiner Kolbenstange mit dem freien Arm der Lasche 18 b verbunden ist. Das
Einrücken der Kupplung wird durch die von diesem Zylinder auf die Lasche 18 b ausgeübte
Kraft bewirkt und aufrecht erhalten. Das Lösen der Kupplung geschieht durch umgekehrte
Beaufschlagung des Kolbens im Zylinder 19, wobei die Lasche 18 b angezogen wird
und so die Gelenkpunkte aus ihrer gemeinsamen Linie gebracht werden (s. Fig. 14b).
Obgleich diese Anordnung den Zylinder 19 von jeder wesentlichen Belastung bei geschlossener
Kupplung frei macht, kann es trotzdem nötig sein, daß der Zylinder unter Druck bleibt,
um den Kupplungseingriff in jedem Fall aufrechtzuerhalten.
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Die Einrichtung wird durch Zuführung einer Druckflüssigkeit zu den
Hydraulikzylindern 10 des Drehantriebs und in entsprechender Folge zu dem Zylinder
19 der Kupplung betätigt. Das kann durch einfache Handsteuerung- von entsprechenden
Ventilen bewirkt werden. Es ist jedoch zweckmäßig, eine solche Steuerung automatisch
auszubilden. Ein für diesen Zweck geeigneter Flüssigkeits-Kreislauf ist beispielsweise
in Fig. 15 gezeigt, wobei sowohl das Ventil 20 zur Versorgung der Zylinder 10 als
auch das. Ventil 21 zur Versorgung des Zylinders 19 in bekannter Weise
ausgeführt sind und durch einfache Schub- und Zugbewegung von der einen Endstellung
zur Druckmittelzufuhr in der anderen Richtung betätigt werden. Zwischen den beiden
Endstellungen ist eine mittlere Neutralstellung, welche nur für das Ventil 20, nicht
aber für das Ventil 21 benutzt wird, wenn die Kupplung in der gezeigten Weise ausgeführt
ist. Das Hydrauliksystem wird von einem Behälter 22 mit einem Filter 22 a gespeist
und enthält eine Förderpumpe 23 und ein Überdruckventil 24. Die Ventile
20, 21 können gemäß Fig. 1 je auf einer Seite einer Vorrichtung
25 zu ihrer automatischen Betätigung angeordnet sein, wobei diese Betätigung
von einem hin- und hergehenden Teil des Drehantriebes, z. B. einer der Schwenkplatten
5, erfolgt.
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Nachdem vorstehend die Einrichtung in einem Ausführungsbeispiel beschrieben
worden ist, sollen noch verschiedene mögliche andere Ausführungsarten kurz erwähnt
werden. So kann der Drehantrieb der Einrichtung nur in einer Richtung wirken. Es
kann dann jeweils von den Verbindungsstangenpaaren 15, 16 beim Eintreiben eines
Pfahles diejenige Stange weggelassen werden, welche keine Drehkraft überträgt.
Ferner
kann die Kupplung so ausgebildet sein, daß sie, bei entsprechender Vorkehrung zum
Nachgreifen der Stangen 15, 16, nicht unbedingt ausgerückt werden muß. In diesem
Falle kann der zu ihrer Betätigung dienende Hydraulikzylinder 19 einfach wirkend
und das Ventil 21 einfach öffnend und schließend ausgebildet sein, ohne daß eine
Änderung der Kontroll-bzw. Steuereinrichtung erforderlich ist. Eine davon abweichende
Ausführung wäre jedoch notwendig, wenn das Ventil 21 die erwähnte mögliche mittlere
Neutralstellung einnehmen muß, während die Kupplung sich selbst hält. Eine andere
Möglichkeit ist, daß die Kupplung sich sogar selbst unter Druck setzt, wobei ihre
Tätigkeit ganz oder teilweise von der Einwirkung und Nichteinwirkung des Drehmomentes
auf den Pfahl bzw. den Kupplungsbund abhängt. Weiter kann es zweckmäßig sein, daß
die Einrichtung nur in einer Richtung und dabei aussetzend arbeitet, aber ohne irgendwelche
Rückwärtsbewegung. In diesem Falle wäre jedoch eine Änderung erforderlich, um den
Drehantrieb fortschreitend mit Unterbrechungen zum erforderlichen Auskuppeln, Zurückkehren
des Kupplungsbundes und Wiedereinkuppeln herumbewegen zu können.
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Die beschriebene Einrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, Pfähle
einzutreiben oder herauszuziehen unter gleichzeitiger Anwendung eines Drehmomentes
und einer Kraft in Achsrichtung des Pfahles, ohne daß hierzu zwei gesonderte Anlagen
erforderlich werden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Arbeitshub
der kraftausübenden Elemente beim Auftreffen eines einzutreibenden Pfahles auf einen
Widerstand im Boden in steigendem Maße zur Erzeugung einer Drehbewegung des Pfahles
aufgewendet wird.