DE3006234C2 - Schlagübertragungsvorrichtung für Rammgeräte - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schlagübertragungsvorrichtung für Rammgeräte in Form einer zwischen dem Schlagkörper und dem Rammteil anzuordnenden Schlaghaube aus Stahl mit einer Aufschlagfläche zum direkten Aufprall Stahl-auf-Stahl ohne jedes Puffermaterial.

Bei Rammgeräten ist es zur Vermeidung von Beschädigungen des Rammteils und/oder des Schlagkörpers bzw. des diesen umschließenden Gehäuses seit langem üblich, zwischen dem Schlagkörper und dem Rammteil eine Schlagplatte, eine Schlaghaube oder dergleichen anzuordnen, die meist zur Vermeidung einer zu harten Schlagwirkung mit Einlagen aus geeignetem Puffermaterial, beispielsweise Blöcken oder Scheiben aus Hartholz, Kunststoff, Asbest oder Aluminium oder auch Stahlseillagen oder Tellerfedern versehen sind. Da diese Puffermaterialien wegen der sehr großen Schlagkräfte jedoch nach relativ kurzer Betriebsdauer ausgewechselt werden müssen, was so störende Arbeitsunterbrechungen, zeitraubende Nebenarbeiten und zusätzliche Unkosten verursacht, wurden auch Schlagübertragungsvorrichtungen mit in einem Zylinder unter einem verschiebbaren Schlagkolben eingeschlossenem, vorgespanntem Druckgaspolster entwickelt, die jedoch wegen der erforderlichen hohen Vorspannung und der auftretenden Dichtungsprobleme kompliziert und teuer sind.

Bei Rammgeräten mit kleineren Abmessungen und Schlagenergien, insbesondere Schnellschlagbären, hat man auch schon Schlagplatten aus Stahl ohne Puffermaterial verwendet, die im allgemeinen unterseitig glatt ausgebildet sind, wobei die Schlagenergie meist vom Schlagkörper über einen Zwischenkolben und die Schlagplatte auf das Rammgut übertragen wird (Firmenschrift DELMAG »Schlaghauben und Schlagplatten«, ZRD 29 001/0, Seite 10). Diese vorbekannten Schlagplatten aus Stahl ergeben jedoch praktisch keinerlei Milderung der Schlagwirkung, so daß bei Rammgeräten mit größerer Schlagenergie und/oder härteren Böden schon nach kürzester Zeit Beschädigungen oder Zerstörungen an den Rammteilen oder der Rammvorrichtung auftreten.

Aus der DE-OS 25 57 704 ist ferner eine Schlagübertragungsvorrichtung mit einem unter einem verschiebbaren Schlagkolben eingeschlossenen, vorgespannten Druckgaspolster bekannt, die eine um den auswärts vorstehenden Schlagkolben herum angeordnete Schlagfläche aufweist, auf welche der Schlagkörper nach dem Zurückdrängen des Schlagkolbens unmittelbar Stahlauf-Stahl aufprallt Diese Schlagübertragungsvorrichtung hat sich zwar durchaus bewährt ist aber wegen ihres relativ komplizierten Aufbaus sehr aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Schlagübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacher, unaufwendig zu fertigender Konstruktion ohne Puffermaterialien eine wirksame, jedoch gleichzeitig das Rammteil, den Schlagkörper und das übrige Rammgerät gegen Stoßschäden schützende Schlagübertragung ermöglicht

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Schlagübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet daß die Schlaghaube eine an einem massiven, im wesentlichen zylindrischen Prallstück angeordnete, ballig gewölbte Aufschlagfläche aufweist, auf der von der Aufschlagfläche abgewandten Seite des Prallstücks ein koaxialer Rohrabschnitt mit vom Prallstück aus fortschreitend zunehmendem Durchmesser angeordnet ist und an dem vom Prallstück abgewandten Ende des Rohrabschnitts ein koaxialer Basisring mit einer von der Aufschlagfläche abgewandten Stützfläche vorgesehen ist

Diese Schlagübertragungsvorrichtung kann angesichts ihrer einfachen Konstruktion unaufwendig gefertigt werden und ermöglicht es, auf die bisher üblichen, im Betrieb rasch zerstörten Puffermaterialien ganz zu verzichten, ohne daß dadurch die beim Rammschlag auf das Rammteil bzw. den Schlagkörper des Rammgeräts einwirkenden Stoßkräfte so hart ausfallen, daß Beschädigungen des Rammteiles oder des Rammgerätes zu befürchten sind. Durch die neuartige Konstruktion der Schlagübertragungsvorrichtung wird die sonst bei einem Rammschlag Stahl-auf-Stahl auftretende, übersteile und extrem kurzzeitige Stoßspitze gerade soviel gemildert und die Zeitdauer der Schlagübertragung soweit verlängert, daß insgesamt eine für das Eintreiben des Rammteiles wirksame Schlagübertragung mit gleichzeitig hinreichender Begrenzung der der auf das Rammteil bzw. das Rammgerät einwirkenden Stoßkräfte erreicht wird. Dies wird bei der erfindungsgemäßen, vollständig aus Stahl bestehenden Schlagübertragungsvorrichtung durch deren spezielle Formgebung sowie die Massenverteilung ihrer Teilabschnitte und die Ausbildung der Aufschlag- und Stützflächen ermöglicht Durch geeignete Querschnittsgestaltungen wird ferner eine optimale Biegesteifigkeit zur Aufnahme von Biegekräften bei asymmetrisch eingeleiteten Aufschlagkräften erzielt

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Schlagübertragungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Da beim Eintreiben von Rohrpfählen unter Wasser bei jedem Rammschlag ein dem erzielten Eindringweg entsprechender Volumenteil des im Inneren des Rohrpfahls enthaltenen Wassers über geeignete öffnungen schlagartig verdrängt werden muß, kann die

Schlagübertragungsvorrichtung zweckmäßig so ausgebildet sein, daß sie gleichzeitig eine Wasserschlagdämpfung ermöglicht.

Bei Rammgeräten für Off-shore-Rammungen, bei denen der in den Meeresboden einzutreibende Rammpfahl durch mehrere ringförmige Pfahlführungen hindurchgeführt wird, werden zweckmäßig besonders schlank gebaute Rammgeräte verwendet, bei denen der Durchmesser des Hammergehäuses dem Durchmesser des Rammpfahles entspricht, so daß das Rammgerät dem Rammpfahl durch die ringförmigen Pfahlführungen hindurch folgen kann. Da das Rammgerät hierbei keinen den Kopf des Rammpfahles umschließenden Pfahlführungsmantel aufweisen kann, wird die Schlagübertragungsvorrichtung zweckmäßig an ihrem von der Aufschlagfläche abgewandten Ende mit einer Führungsvorrichtung rum formsehiüssigen Aufsetzen auf den Rammpfahl versehen, die eine quer zur Schlagrichturig biegesteife Verbindung ermöglicht. Um zu vermeiden, daß dieses Führungsteil bei jedem Rammschlag als einstückig angearbeitetes Teil der Schlaghaube voll mit beschleunigt werden muß, wodurch der Wirkungsgrad der Schlagübertragung beeinträchtigt wird, kann das Führungsteil vorteilhaft in der öffnung des Basisringes der Schlaghaube koaxial verschiebbar geführt sein, wobei das Führungsteil über Stoßdämpfvorrichtungen an der Schlaghaube abgestützt sein kann.

Die Schlagübertragungsvorrichtung wird vorzugsweise als vom Schlagkörper getrenntes, auf dem Rammteil abzustützendes Bauteil ausgebildet Stattdessen kann sie aber auch am Schlagkörper angeordnet sein, wobei die Aufschlagfläche im Betrieb dem Rammteil zugewandt ist und die Stützfläche des Basisrings am Schlagkörper gehaltert oder mit diesem einstückig verbunden ist

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Schlagübertragungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

F i g. i einen schematischen Längsschnitt durch ein Rammgerät mit eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung,

F i g. 2 einen Teillängsschnitt durch ein Rammgerät mit schlankem Hammergehäuse und eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung,

F i g. 3 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit abgewandelter Schlagübertragungsvorrichtung,

Fig.4 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit einer ein Führungsteil aufweisenden Schlagübertragungsvorrichtung,

Fig.5 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung und abgewandeltem FuhrungsteiL

Fig.6 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung und weiter abgewandeltem FührungsteiL

Fig.7 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung und erneut abgewandeltem Führungsteil und

Fig.8 einen Teillängsschnitt durch ein schlankes Rammgerät mit eingebauter Schlagübertragungsvorrichtung und einem mit Trennkolben versehenen FührungsteiL

Das in F i g. 1 dargestellte Rammgerät besitzt ein Hammergehäuse 1 und einen darin axial verschiebbar geführten Schlagkörper 2, der bei der dargestellten Ausführungsform durch eine Kolbenstange 5 mit einem Kolben 4 verbunden ist, der seinerseits in einem am oberen Ende des Hammergehäuses angeordneten Zylinder 3 begrenzt axial verschiebbar geführt ist. Durch abwechselndes Einführen eines Druckmittels in die oberhalb bzw. unterhalb des Kolbens 4 gelegenen Kammern des Zylinders 3 wird der Kolben 4 und der mit diesem über die Kolbenstange 5 verbundene Schlagkörper so hin- und herbewegt, daß er bei seiner Abwärtsbewegung auf eine im Hammergehäuse 1 begrenzt axial verschiebbare Schlaghaube 6 auf trifft, die ihrerseits auf dem rohrförmigen Rammteil 7 abgestützt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Rammteil 7 in einem am unteren Teil des Hammergehäuses 1 angeordneten Führungsmantel 15 koaxial zur Bewegungsrichtung des Schlagkörpers 2 geführt.

Die Schlaghaube 6 ist ein einstückiges Stahlteil mit einem dem Schlagkörper 2 zugewandten Prallstück 8, einem im wesentlichen kenischen Rohrabschnitt 9 und einem an dessen vom Prallstück 8 abgewandten Ende angeordneten Basisring 10, der mit seiner Stützfläche 10a auf der Oberseite des rohrförmigen Rammteils 7 aufliegt. Der Basisring 10 besitzt eine Ringschulter U, auf welcher ein Zwischenring 13 aufliegt, auf welchem eine innenseitige Ringschulter des Hammergehäuses 1 unter Zwischenschaltung von Stoßdämpferelementen 12 abgestützt ist

Das Prallstück 8 der Schlaghaube 6 besitzt eine mit der Schlagfläche 2a des Schlagkörpers 2 zusammenwirkende, ballig gewölbte Aufschlagfläche 8a. Der sich an das Prallstück 8 einstückig anschließende Rohrabschnitt 9 besitzt einen vom Prallstück 8 aus fortschreitend zunehmenden Durchmesser, wobei die Wandstärke des Rohrabschnitts 9 jeweils entsprechend der Zunahme seines Durchmessers so abnimmt, daß die Flächengrößen der ringförmigen Querschnittsflächen jeweils etwa gleich groß sind. Die Massen des Prallstücks 8, des" Rohrabschnitts 9 und des Basisringes 10 sind so aufeinander abgestimmt daß die Masse des Prallstücks 8 unter Beachtung der für die Aufnahme und Weiterleitung der Stoßkräfte und die Führung der Schlaghaube 6 im Hammergehäuse 1 erforderliche Untergrenzen so gering gehalten ist daß die Begegnungskraft der großen Masse des Schlagkörpers 2 mit der relativ kleinen Masse des Prallstücks 8 relativ gering bleibt weil zur Mitnahme des Prallstücks 8 in Stoßrichtung zunächst keine große Masse in Bewegung zu setzen ist so daß eine zeitlich gedehnte, stoßmildernde Schlagübertragung ohne zerstörende Stoßkräfte erzielt wird.
Während die Gesamtmasse der Schlaghaube 6

so zweckmäßig je nach den Anforderungen zwischen 20 und 60% und vorzugsweise zwischen 30 und 45% der Masse des Schlagkörpers 2 liegen kann, beträgt die Masse des Prallstücks 8 vorteilhaft etwa 25 bis 45% und vorzugsweise 30 bis 40% der Masse der Schlaghaube 6.

Die in den Figuren zur Verdeutlichung übertrieben dargestellte Balligkeit der Aufschlagfläche 8a ist unter Berücksichtigung ihres Durchmessers sowie des Durchmessers, der Masse und der Aufschlaggeschwindigkeit des Schlagkörpers 2 so bemessen, daß der Radius der beim Aufprall mit maximaler Schlagenergie auftretenden elastischen Abplattung höchstens etwa 50% und vorzugsweise zwischen 20 und 35% des Radius der Aufschlagfläche 8a entspricht Hierzu kann der Krümmungsradius der Aufschlagfläche in den meisten Fallen zwischen dem 5fachen und dem 20fachen und vorzugsweise zwischen dem 8fachen und dem 15fachen des Durchmessers der Aufschlagfläche 8a liegen. Der Krümmungsradius braucht nicht notwendigerweise

über die gesamte Aufschlagfläche Sa gleich zu sein. Insbesondere kann er im Randbereich der Aufschlagfläche Sa gegenüber demjenigen im mittleren Bereich geringer gehalten sein, um einer Rißbildung oder Abschälungserscheinungen im Randbereich vorzubeugen.

Damit das Prallstück 8 beim Rammschlag unter Ausnutzung der durch die Abplattung der balligen Aufschlagfläche 8a erzielbaren zeitlichen Dehnung der Schlagübertragung in der gewünschten Weise in ι ο Bewegung gesetzt wird, soll der anschließende konische Rohrabschnitt 9 in seiner Länge, seinem Neigungswinkel sowie seiner Wandstärke und deren Abnahme mit zunehmendem Abstand vom Prallstück 8 so ausgebildet sein, daß er beim Rammschlag die beginnende Bewegung des Prallstücks 8 unter Einfedern gestattet, dieser dann jedoch einen derart zunehmenden Widerstand entgegensetzt, daß die gemeinsame Bewegungsenergie des Prallstücks 8 und des Schlagkörpers 2 mit abgemilderter Stoßwirkung auf den Basisring 10 und von diesem auf das Rammteil 7 schonend übertragen wird. Da der Rohrabschnitt 9 hierzu elastische Federeigenschaften besitzen muß, soll seine Wandstärke möglichst dünn gehalten werden, soweit dies mit der Erzielung der zur Schlagübertragung erforderlichen Festigkeit vereinbar ist Soweit die elastischen Federeigenschaften des Rohrabschnitts 9 euer unterproportionalen Federkernlinie entsprechen sollen, kann dies durch entsprechende Abwandlung der Wandstärke erreicht werden.

Die stoßmildernde Wirkung des Rohrabschnitts 9 wird besonders wichtig, wenn die Balligkeit der Aufschlagfläche 8a durch langdauernden Rammbetrieb abgenommen haben sollte oder aus besonderen Gründen relativ niedrig bemessen worden ist In diesem Falle kommt es zur Vermeidung von Beschädigungen darauf an, den mit großer Geschwindigkeit auf das Prallstück 8 auftreffenden Schlagkörper 2 ohne übermäßig steile Stoßspitzen mittels des elastischen konischen Rohrabschnitts 9 über den Basisring 10 derart stoßmildernd aufzufangen, daß die Steilheit der auf das Rammteil 7 und den Schlagkörper 2 einwirkenden StoBspitzen hinreichend verringert und die Zeitdauer der Stoßübertragung entsprechend verlängert wird. Da die Schlagübertragung vom Prallstück 8 in den Basisring 10 als Stoßwelle erfolgt und die durch die Balligkeit der Aufschlagfläche 8a und die elastischen Federeigenschaften des Rohrabschnitts 9 bedingten stoßmildernden Wirkungen ineinandergreifen, stehen nicht nur die Teilmassen des Prallstücks 8, des Rohrabschnitts 9 und so des Basisringes 10 zueinander, sondern auch die Massen der Schlaghaube 6 insgesamt, des Schlagkörpers 2 und des Rammteils 7 (bzw, hei langen., elastischen Rammteilen deren Kopfabschnitt) in Beziehung zueinander. Wenn diese Massenverhältnisse den vorstehend ge- ss nannten Zahlenwerten entsprechen und das jeweilige Rammgerät den Abmessungen des Rammteils und den auftretenden Bodenwiderständen angepaßt sind, werden günstige Rammergebnisse erzielt.

Der vom konischen Rohrabschnitt 9 umschlossene Hohlraum 18 im Inneren der Schlaghaube 6 kann beim Eintreiben von hohlen Rammteilen unter Wasser zur Dämpfung von Wasserschlägen dienen und so zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades der Schlagübertragung beitragen.

Bei der in Fig.2 dargestellten Ausfühnmgsform weist die Schlaghaube 6 im Basisring 10 angeordnete Kanäle 16 zur Verbindung des Innenraumes des rohrförmigen Rammteiles 7 mit der äußeren Umgebung auf. Bei dieser schlanken Ausführungsform des Rammgerätes ohne Führungsmantel ist ferner an der Schlaghaube 6 zur Erleichterung des formschlüssigen Einführens in das hohle Rammteil 7 ein mit einem Außenkonus versehenes Führungsteil fest angebracht. Im Inneren der Schlaghaube 6 ist ferner eine flexible, gasdichte Hülle 17 angeordnet, die ein Druckgaspolster 31 enthält Das Einführen und Ablassen von Gas in die Hülle 17 erfolgt über nicht dargestellte Ventile. Wenn beim Rammschlag das rohrförmige Rammteil 7 urn eine bestimmte Strecke in den Meeresboden eingetrieben wird, so daß schlagartig ein entsprechender Teil der im Inneren des Ramm teils 7 stehenden Wassersäule über die Durchlaßkanäle 16 oder sonstige Öffnungen in der Wandung des Rohrteiles 7 verdrängt werden muß, wird ein wegen der Trägheit dieses Verdrängungsvorgangs auftretender Wasserschlag durch das in der Hülle 17 eingeschlossene Druckgaspolster 31 elastisch abgefangen.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform ist anstelle der Hülle 17 eine elastische Membran 28 in die Schlaghaube 6 gasdicht eingespannt. Der das Druckgaspolster 31 aufnehmende Hohlraum der Schlaghaube 6 steht über ein Rückschlagventil 25 und ein Auslaßventil 26 mit dem mit Druckgas gefüllten Bewegungsraum des Schlagkörpers 2 im Hammergehäuse 1 in Verbindung. Da bei Rammarbeiten unter Wasser der Überdruck im Hammergehäuse 1 zur Vermeidung einer druckfesten Ausbildung desselben jeweils der erreichten Wassertiefe angepaßt wird, kann das Druckgaspolster 31 über das Rückschlagventil 25 jeweils entsprechend der erreichten Wassertiefe aus dem Hammergehäuse 1 aufgefüllt werden. Wenn das Rammgerät aus der erreichten Wassertiefe wieder angehoben wird, kann das Gas aus dem Druckgaspolster 31 über das Auslaßventil 26 entsprechend dem sinkenden Wasserdruck abgelassen werden, so daß die Membran 28 sowohl während der Rammarbeit als auch beim Absenken und Aufholen des Rammgerätes nur dem jeweiligen Differenzdruck ausgesetzt wird.

Bei Rammarbeiten in größerer Wassertiefe sind zum Abfangen von Wasserschlägen vielfach relativ große Druckgasvolumina erforderlich, die sich nicht ohne weiteres in dem in seiner Größe begrenzten Hohlraum 18 der Schlaghaube 6 unterbringen lassen. Eine an sich mögliche Verlängerung der Schlaghaube 6 in das Innere des hohlen Rammteiles 7 kann sich jedoch nachteilig auf den Wirkungsgrad der Schlagübertragung auswirken, weil sich dabei eine entsprechende Veränderung des Massenverhältnisses der Teilabschnitte der Schlaghaube 6 ergibt und der in das Innere des rohrförmigen Rammteils 7 hineinragende, für die eigentliche Schlagübertragung unwichtige Teil bei jedem Rammschlag nutzlos mit beschleunigt werden muß.

Bei der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform ist daher in der öffnung des Basisringes 10 der Schlaghaube 6 ein getrenntes Führungsteil 19 axial verschiebbar geführt Das im wesentlichen rohrförmige Führungsteil 19 besitzt zur Erleichterung des formschlüssigen Einführens in das Rammteil 7 einen Außenkonus 14 und ist einerseits an seinem oberen Ende an einer zylindrischen Führungsfläche 9a an der Innenseite des Rohrabschnitts 9 anal verschiebbar geführt und andererseits über elastische Stoßdämpfelemente 20 am unteren Teil der Schlaghaube 6 abgestützt Wegen der elastischen Stoßdämpf elemente 20 wird das Führungsteil 19 während der sehr kurzen Zeit der

Schlagübertragung praktisch nicht wesentlich mit beschleunigt und kann dennoch quer zur Achsrichtung der Schlaghaube biegesteif geführt werden. Das rohrartige Führungsteil 19 kann hinreichend groß gestaltet werden, das in seinem Inneren ein auch für Rammarbeiten in großen Wassertiefen ausreichendes Druckgaspolster untergebracht werden kann. Bei Rammarbeiten über Wasser kann das Führungsteil 19 einfach weggelassen werden, so daß sich für beide Einsatzarten eine optimale Anpassung ergibt.

Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform ist in einem kugelförmig ausgebildeten Hohlraum des Führungsteils 19 eine flexible Hülle zur Aufnahme eines Druckgaspolsters 31 vorgesehen. Das rohrähnliche Führungsteil 19 weist zusätzlich zu seinen axialen öffnungen noch mehrere durch seine Seitenwand geführte Kanäle auf. so daß die im Inneren des rohrförmigen Rammteils 7 stehende Wassersäule während des Rammschlages von mehreren Seiten her auf das in der kugelförmigen Hülle eingeschlossene Druckgaspolster einwirken kann und so ein auftretender Wasserschlag angemessen gedämpft wird.

Da die zum Einschließen des Druckgaspolsters 31 verwendeten Hüllen nach dem derzeitigen Stand der Technik nicht im Vorwege auf einen für große Wassertiefen hinreichenden Oberdruck vorgespannt werden können und ein nach dem Absenken des Rammgeräts in das Wasser erfolgendes Vorspannen des Druckgaspolsters auf einen der jeweiligen Tauchtiefe entsprechenden Überdruck oder einen diesen Wert nur um ein vorbestimmtes Maß übersteigenden Wert die Mitführung von Druckgasflaschen und automatisch gesteuerten Ventilen erfordern würde, ist bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform die im Führungsteil 19 mitgeführte flexible Hülle 21 mit einem Einlaßventil 29 und einem Auslaßventil 30 versehen. Die Hülle 21 wird vor dem Absenken des Rammgerätes unter Wasser bis zum zulässigen Fülldruck mit Gas aufgefüllt Beim nachfolgenden Absenken des Rammgerätes in eine Wassertiefe, deren Wasserdruck den Fülldruck des Druckgaspolsters 31 übersteigt, öffnet das entsprechend vorgespannte Einlaßventil 29 und läßt Wasser zur weiteren Verdichtung des Druckgaspolsters 31 in die Hülle 21 einströmen. Dadurch wird zwar das zum Abfangen von Wasserschlägen dienende Volumen des Druckgaspolsters 31 verkleinert, jedoch eine Anpassung des Oberdruckes im Druckgaspolster 31 an den jeweiligen Wasserdruck ermöglicht Damit auch nach der durch einströmendes Wasser bewirkten Reduzierung des Volumens das Druckgaspolster 31 noch eine hinreichende Auffangwirkung gegen Wasserschläge besitzt, muß das Druckgaspolster 31 ein entsprechend größeres Anfangsvolumen aufweisen, was durch entsprechend verlängerte Ausbildung des Führungsteils 19 ohne weiteres möglich ist Auf diese Weise kann auch in größerer Wassertiefe eine wirksame Dämpfung des Wasserschlages bewirkt werden, so daß im Inneren des rohrförmigen Rammteils 7 kein hoher Kompressionsdruck erzeugt wird und der Rammschlag auch unter Wasser mit gutem Wirkungsgrad übertragen wird, weil keine Schlagenergie zur nutzlosen Kompression der Wassersäule im Rammteil 7 verbraucht wird. Beim Heraufholen des Rammgeräts wird entsprechend dem Wasserdruck in der jeweiligen Wassertiefe über das Auslaßventil 30 Wasser aus der flexiblen Hülle 21 abgelassen. Um dabei ein Entweichen von Druckgas zusammen mit dem Wasser zu vermeiden, kann das Druckgaspolster innerhalb der flexiblerwHülle 21 noch durch eine weitere, nicht dargestellte flexible Hülle oder Membran vom eingeströmten Wasser getrennt gehalten werden. Auf diese Weise braucht das Druckgaspolster 31 vor dem nächsten Absenken des Rammgeräts nicht erneut aufgefüllt zu werden.

Wenn der im Hammergehäuse 1 des Rammgerätes liegende Bewegungsraum des Schlagkörpers 2 zur Vermeidung einer druckfesten Bauart des Hammergehäuses 1 jeweils so mit Druckgas gefüllt wird, daß der

ίο innere Gasdruck dem äußeren Wasserdruck entspricht, ist es auch möglich, das Druckgaspolster 31 jeweils mit Druckgas aus dem Hammergehäuse 1 nachzufüllen. Bei der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform steht der vom konischen Rohrabschnitt 9 umschlossene innere Hohlraum der Schlaghaube 6 über Durchlaßkanäle 27 mit dem druckgasgefüllten Bewegungsraum des Schlagkörpers 2 im Hammergehäuse 1 in Verbindung. Durch ein Rückschlagventil 25 kann somit der Druck des in der flexiblen Hülle eingeschlossenen Druckgaspolsters 3Λ jeweils automatisch dem der Wassertiefe entsprechenden Fülldruck des Hammergehäuses 1 angepaßt werden. Beim Heraufholen des Rammgerätes wird aus dem Druckgaspolster 31 über das Auslaßventil 26 entsprechend dem sinkenden Wasserdruck langsam Gas abgeblasen. Das Rückschlagventil 25 und das Auslaßventil 26 lassen nur in der vorgesehenen Richtung Druckgas hindurchtreten. Das Auslaßventil 26 sperrt darüber hinaus auch bei einem plötzlichen Druckanstieg in der Hülle, wenn diese beispielsweise bei einem Wasserschlag zusammengedrückt wird. Das Führungsteil 19 ist dabei in der Schlaghaube 6 gasdicht geführt

Bei der in F i g. 8 dargestellten Ausführungsform ist das Druckgaspolster 31 in einem im Führungsteil 19 angeordneten Zylinder zwischen zwei axial begrenzt verschiebbaren Kolben 22 eingeschlossen. Die Kolben 22 werden durch die Wirkung des vorgespannten Druckgaspolsters 31 jeweils gegen entsprechende Ringschultern 24 angedrückt bei einem im Inneren des rohrförmigen Rammteils 7 auftretenden Wasserschlag jedoch gegen die Kraft des Druckgaspolsters 31 von den Ringschultern 24 abgehoben, so daß das überschüssige Wasser zwischenzeitlich aufgenommen werden kann. Bei dieser Konstruktion kann der Vorspanndruck des Druckgaspolsters 31 entsprechend dem Stand der Dichtungstechnik wesentlich höher gehalten werden, so daß das Rammgerät in entsprechend großer Tauchtiefe arbeiten kann. Bei dieser Konstruktion kann das Druckgaspolster 31 natürlich auch in einem Zylinder mit

so festem Boden angeordnet sein, der nur an einer Seite durch einen verschiebbaren Kolben 22 verschlossen ist Zur raschen Aufnahme des beim Rammschlag verdrängten, überschüssigen Wassers sind jedoch große Einströmflächen erforderlich, was am besten durch mehrere jeweils durch einen Kolben 22 geschlossene öffnungen 23 oder durch mehrere in Abständen hintereinander geschaltete Speichereinheiten bewirkt werden kann. Das Druckgaspolster 31 kann auch in dem durch den konischen Rohrabschnitt 9 umschlossenen inneren Hohlraum 18 der-Schlaghaube 6 angeordnet sein, wobei ein Kolben 22 in der öffnung des. Basisringes 10 gasdicht verschiebbar geführt ist

Die vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschriebene Schlagübertragungsvorrichtung kann

es vom Fachmann je nach den Anforderungen in verschiedener Weise zweckentsprechend abgewandelt werden, sofern dabei das Grundprinzip erhalten bleibt, die Schlagenergie des Schlagkörpers mittels einer

stählernen Schlaghaube durch unmittelbaren Aufschlag Stahl-auf-Stahl so auf das Rammteil zu übertragen, daß durch die Formgebung der Schlaghaube selbst eine ausreichende Milderung und zeitliche Dehnung der Stoßspitze erreicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (24)

Patentansprüche:

1. Schlagübertragungsvorrichtung für Rammgeräte in Form einer zwischen dem Schlagkörper und dem Rammteil anzuordnenden Schlaghaube aus Stahl mit einer Aufschlagfläche zum direkten. Aufprall Stahl-auf-Stahl ohne jedes Puffermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Schlaghaube (6) eine an einem massiven, im wesentlichen zylindrischen Prallstück (8) angeordnete, ballig gewölbte Aufschlagfläche (Sa) aufweist,

b) auf der von der Aufschlagfläche (Sa) abgewandten Seite des Prallstücks (8) ein koaxialer '5 Rohrabschnitt (9) mit vom Prallstück (8) aus fortschreitend zunehmendem Durchmesser angeordnet ist und

c) an dem vom Prallstück (8) abgewandten Ende des Rohrabschnitts (9) ein koaxialer Basisring (10) mit einer von der Aufschlagfläche (Sa) abgewandten Stützfläche(iOs) vorgesehen ist

2. Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung der Aufschlagfläche (Sa) mindestens im randfernen Bereich einem Krümmungsradius zwischen dem Fünffachen und dem Zwanzigfachen und vorzugsweise zwischen dem Achtfachen und dem Fünfzehnfachen des Durchmessers der Aufschlagfläche (Sa) entspricht

3. Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung .der Aufschlagfläche (Sa) in Abstimmung auf das Rammgerät so bemessen ist, daß der Radius der beim Aufprall mit maximaler Schlagenergie auftretenden elastischen Abplattung höchstens dem halben Radius des zylindrischen Prallstücks (8) entspricht

4. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der «o vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen dem Prallstück (8) und der Stützfläche (tOa) mindestens dem Doppelten und vorzugsweise dem 2,5- bis 4,5fachen der durchschnittlichen Wandstärke des Rohrab- « Schnitts (9) entspricht

5. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Außenfläche des Rohrabschnitts (9) zu seiner Mittelachse zwischen 10" und 25° liegt

6. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Rohrabschnifts (9) vom Prallstück (8) aus fortschreitend abnimmt

7. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Rohrabschnitts (9) vom Prallstück aus entsprechend der Zunahme des Durchmessers fortschreitend so abnimmt, daß die Flächengröße der ringförmigen Querschnittsflächen etwa gleich groß bleibt

8. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des Prallstücks (8) etwa 25 bis 45%, vorzugsweise 30 bis 40% der Masse der Schlaghaube (6) beträgt.

9. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Rohrabschnitt (9) umschlossene Innenfläche des Prallstücks (8) eine allseitig nahtlos in die Innenfläche des Rohrabschnitts (9) übergehende konkav gewölbte Form besitzt

10. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisring (10) eine außenseitige Ringschulter (11) zur Abstützung eines Hammergehäuses (1) aufweist

11. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der öffnung des Basisrings (10) ein Führungsteil (19) für ein hohl ausgebildetes Rammteil (7) koaxial verschiebbar geführt ist

IZ Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (19) einen Außenkonus (14) zur Einführung in ein rohrförmiges Rammteil (7) aufweist

13. Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (19) eine zum Hohlraum (18) der Schlaghaube (6) und zur gegenüberliegenden Seite offene, rohrähnliche Form und eine sich gegen den Basisring (10) anlegende Ringschulter (33) besitzt

14. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schlaghaube (6) oder im Führungsteil (19) ein durch ein bewegliches Absperrfclement gasdicht abgeschlossener Hohlraum (18) zur Aufnahme eines Gaspolsters (31) angeordnet ist

15. Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement als geschlossene flexible Hülle (17,21) oder als gasdicht eingespannte flexible Membran (28) ausgebildet ist

16. Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement als in einem Zylinder begrenzt verschiebbarer Trennkolben (22) ausgebildet ist

17. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der in einem rohrähnlichen Führungsteil (19) angeordnete Hohlraum zur Aufnahme des Gaspolsters (31) eine vom Prallstück (8) abgewandte, durch ein Absperrelement (21, 28, 22) verschlossene öffnung (23) und eine dem Prallstück (8) zugewandt ebenfalls durch ein Absperrelement (21, 22, 28) verschlossene öffnung (23) aufweist

18. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Absperrelement (21, 22, 28) oder in der Wandung des Führungsteils (19) ein bei einem vorbestimmten Außendruck öffnendes Einlaßventil (29) sowie gegebenenfalls ein bei einem vorbestimmten inneren Überdruck öffnendes Auslaßventil (30) angeordnet ist

19. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaghaube (6) mindestens einen ihren inneren Hohlraum (18) mit dem Innenraum des Hammergehäuses (1) verbindenden Durchlaßkanal (27) aufweist

20. Schlagübertragungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der im Führungsteil (19) angeordnete Hohlraum zur Aufnahme des Gaspolsters (31) über ein Rückschlagventil £25) mit dem Hohlraum (18) der Schlaghaube (6)

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verbunden ist

21. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung der Schlaghaube (6) ein Rückschlagventil (25) zum Einlassen von Gas aus dem Hammergehäuse (1) in den Hohlraum (18) und vorzugsweise auch ein bei einem vorbestimmten inneren Oberdruck im Hohlraum (18) öffnendes Auslaßventil (26) vorgesehen sind.

22. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaghaube (6) mindestens einen im Basisring (10) angeordneten Durchlaßkanal (16) zur Verbindung des Innenraums eines rohrförmigen Rammteils (7) mit der äußeren Umgebung aufweist '5

23. Schlagübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet daß das Führungsteil (19) an der Innenfläche des Basisrings (10) und einer in axialem Abstand hierzu an der Innenwand des Rohrabschnitts (9) angeordneten Führungsfläche (9a) verschiebbar geführt ist

24. Schlagübertragungs vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (39) über Stoßdämpfvorrichtungen (20) an der Schlaghaube (6) abgestützt ist

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