DE69227925T2 - Hydraulische pfahlramme - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Baumaschinen und insbesondere eine Hydraulikvorrichtung zum Rammen von Pfählen.
• In Fachkreisen ist eine Hydraulikvorrichtung zum Rammen von Pfählen bekannt, umfassend ein Gehäuse, in dem eine Schlagvorrichtung untergebracht ist, die pendelfähig darin montiert ist und mit einem in dem Gehäuse koaxial dazu montierten Amboßblock zusammenwirkt (DE-A-29 02 021). Auf dem Gehäuse ist koaxial zur Schlagvorrichtung ein hydraulischer Antriebszylinder montiert, dessen Stab an einem Ende mit der Schlagvorrichtung verbunden ist, während sein anderes Ende mit dem Kolben verbunden ist, der den hydraulischen Antriebszylinder in ein Stabende und ein Kopfende unterteilt. Das Stabende steht ständig mit einer Druckflußleitung in Verbindung. Das Kopfende steht über ein spulenartiges hydraulisches Wegeventil alternativ mit einer Druckflußleitung und einer Rückflußleitung in Verbindung.
• Die Steuereinheit des hydraulischen Wegeventils umfaßt einen Pilotzylinder, der von der Innenfläche des Spulenraums definiert wird, der über ein Überdruckventil mit der Rückflußleitung in Verbindung steht, und einen in diesem Raum montierten Stößel, der für eine Pendelbewegung darin ausgebildet ist, wobei ein Ende des Stößels mit dem Stab des Antriebszylinders zusammenwirkt.
• Die bekannte Hydraulikvorrichtung zum Rammen von Pfählen ist äußerst zuverlässig und langlebig. Bei der offenbarten Struktur kann der Moment der Umkehr in die untere Position in bezug auf den Moment der Kollision der Schlagvorrichtung und des Amboßblockes jedoch nicht exakt registriert und eingestellt werden, so daß der Schaltmoment in bezug auf die Hubposition unbeständig ist und demzufolge der wirksame Gebrauch der kinetischen Energie der Schlagvorrichtung und die Wirkung des Pfahlrammvorgangs reduziert werden.
• Des weiteren wird die Einstellung der Stoßenergie unter Verwendung zusätzlicher Mittel wie zum Beispiel einer elektromagnetischen Vorrichtung zum Andern der Hublänge des akkumulierenden Zylinderkolbens und somit des Volumens des akkumulierenden Zylinders durchgeführt. Dies geschieht auf Befehl des Bedieners, d. h. manuell; dadurch ergibt sich kein optimaler Energiestoß für einen angemessenen Betrieb der Vorrichtung, so daß ihre Leistungsfähigkeit reduziert wird.
• Es ist bekannt, daß bei Spulensystemen recht große Flächen der aneinanderzufügenden Elemente spanend feinbearbeitet werden müssen und nicht für den Gebrauch niedrigviskoser Flüssigkeiten als Arbeitsfluid, wie zum Beispiel Wasser, ausgebildet sind, um eine unzulässige Zunahme undichter Stellen zu vermeiden.
• Ferner führt die Verwendung des spulenartigen Wegeventils zu einem "Kurzschluß" der Antriebszylinder; d. h., wenn sich die Spule in einer bestimmten Position befindet, scheinen das Kopfende und das Stabende des Antriebszylinders miteinander in Verbindung zu stehen, wodurch es zu einem Verlust von Arbeitsfluid kommt und die Wirksamkeit des Hydraulikantriebs um 20 bis 25% reduziert wird.
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikvorrichtung zum Rammen von Pfählen bereitzustellen, deren Wegewahlschalter eine Struktur aufweist, die die Wirksamkeit des Pfahlrammvorgangs wesentlich erhöht und die Verwendung von niedrigviskosen Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser, als Arbeitsfluid ermöglicht, während gleichzeitig die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Hydraulikvorrichtung zum Rammen von Pfählen bereitgestellt, umfassend ein Gehäuse, in dem pendelfähig eine Schlagvorrichtung untergebracht ist, die mit einem in dem Gehäuse koaxial angeordneten Amboßblock zusammenwirkt, einen hydraulischen Antriebszylinder, der koaxial zur Schlagvorrichtung auf dem Gehäuse installiert ist, wobei ein Ende eines Stabes des Antriebszylinders mit der Schlagvorrichtung und das andere Ende mit einem Kolben verbunden ist, der das Innere des Antriebszylinders in ein Stabende, das ständig mit einer Druckleitung in Verbindung steht, und ein Kopfende unterteilt, das über einen hydraulischen Wegewahlschalter abwechselnd mit dem Stabende und mit einer Rückflußleitung in Verbindung steht, dessen Steuereinheit einen Pilotzylinder, dessen Innenkammer über ein Überdruckventil mit der Rückflußleitung in Verbindung steht, und einen für eine Pendelbewegung in der Kammer des Pilotzylinders montierten Stößel umfaßt, dessen eine Endfläche mit dem Stab des hydraulischen Antriebszylinders zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit von dem hydraulischen Wegewahlschalter getrennt und an einem Kasten des hydraulischen Antriebszylinders koaxial zur Schlagvorrichtung befestigt ist, wohingegen der hydraulische Wegewahlschalter zwei Ventile umfaßt, von denen das erste Ventil die Aufgabe hat, das Kopfende des hydraulischen Antriebszylinders mit dem Stabende in Verbindung zu bringen, und das zweite Ventil die Aufgabe hat, dieses mit der Rückflußleitung in Verbindung zu bringen, wobei jedes Ventil zwei Pilotkammern aufweist, die paarweise miteinander in Verbindung stehen, wobei das erste Paar der Pilotkammern so ausgestaltet ist, daß es das erste Ventil schließt und das zweite Ventil öffnet, wobei das genannte erste Paar mit der Rückflußleitung und mit der Druckleitung über ein erstes Pilotventil in Verbindung steht, das am Ende des Arbeitshubs mit dem Kolben des Antriebszylinders zusammenwirkt, wohingegen das zweite Paar der Pilotkammern so ausgestaltet ist, daß es das erste Ventil öffnet und das zweite Ventil schließt, wobei das genannte zweite Paar mit der Kammer des Pilotzylinders in Verbindung steht.
• Durch die Bereitstellung des Pilotzylinders und des Stößels, die von dem Wegewahlschalter getrennt sind, kann auf das spulenartige Wegeventil verzichtet und der ventilartige Wegewahlschalter verwendet werden, so daß ein niedrigviskoses Arbeitsfluid wie zum Beispiel Wasser eingesetzt werden kann. Durch die Verwendung der Ventile im Vergleich zur Spulenanordnung der Vorrichtung des Standes der Technik kann der Druck, da keine undichten Stellen vorhanden sind, erhöht werden, denn je höher der Druck ist, desto fester werden die Ventile in extreme Positionen gepreßt. Die Ventile werden über einen Pilotdruckimpuls umgeschaltet. Somit werden die Ventile in der vorgeschlagenen Vorrichtung über einen Druckimpuls in dem Pilotzylinder umgeschaltet, der infolge der Wirkung des Antriebszylinderstabes auf den Stößel aufgebaut wird.
• Um einen aufeinanderfolgenden Betrieb der Ventile zu gewährleisten und ihr "Kurzschließen" zu verhindern, ist es notwendig, daß beim ersten Paar Kammern die Querschnittsfläche der ersten Ventilkammer größer ist als die Querschnittsfläche der zweiten Ventilkammer, wohingegen beim zweiten Paar Kammern die Querschnittsfläche der zweiten Ventilkammer größer ist als die Querschnittsfläche der ersten Ventilkammer.
• Es ist ratsam, daß die Innenkammer des Pilotzylinders mit der Rückflußleitung über eine erste Drosselklappe, die parallel zu einem Überdruckventil installiert ist, und mit der Druckleitung über ein zweites Stellventil in Verbindung steht, das mit dem Amboßblock zusammenwirkt.
• Aufgrund dieser strukturellen Anordnung kann die Länge des Arbeitshubs der Schlagvorrichtung mit jedem nachfolgenden Zyklus gesteigert und der maximale Arbeitshub des Amboßblockes gleichzeitig begrenzt werden, d. h. wenn das Maß des Pfahlrammens das für den Betrieb erforderliche Maß übersteigt, dann wird der Arbeitshub des Antriebszylinderkolbens verringert, so daß die Stoßenergie abnimmt; im Gegensatz hierzu entwickelt der Antriebszylinder mit der Zunahme des Pfahlwiderstandes einen Höchstwert an Stoßenergie. Somit ist die Stoßenergie abhängig von der Pfahlrammtiefe pro Arbeitshub.
• Um eine Zerstörung der Hydraulikvorrichtung zu vermeiden, muß ein Sicherheitsventil parallel zum zweiten Pilotventil angeordnet werden, das so ausgestaltet ist, daß es mit dem Amboßblock zusammenwirkt.
• Um den Umschaltbetrieb des zweiten Ventils langsamer zu gestalten und somit die Kontaktflächen vor Stoßbelastungen zu schützen, ist es vorteilhaft, in dem zweiten Paar Kammern die zweite Ventilkammer über eine zweite Drosselklappe mit der Innenkammer des Pilotzylinders in Verbindung zu bringen.
• Vorzugsweise ist die innere Endfläche des Pilotzylinders, die der Einlaßöffnung zugewandt ist, mit einer Feder versehen, wobei die Innenkammer des Pilotzylinders über ein Rückschlagventil mit der Rückflußleitung in Verbindung gebracht wird.
• Diese strukturelle Anordnung trägt dazu bei, eine Kollision des hydraulischen Antriebszylinderkopfes und des Stabes zu vermeiden, die vom Rückhub des Stabes verursacht wird, da die Feder den Stößel des Pilotzylinders in eine bestimmte Position zurückbringt, so daß das Arbeitsfluid über das Rückschlagventil von der Rückflußleitung eingesaugt wird, wodurch eine Erhöhung des Kolbenarbeitshubs verhindert wird.
• Um den Druck in der Innenkammer des Pilotzylinders zu verringern, wenn der Antriebszylinder für den Arbeitshub in Betrieb ist, und demzufolge um den für die Elemente, aus denen die Steuereinheit zusammengesetzt ist, notwendigen Metallverbrauch zu reduzieren und die Funktion beweglicher Dichtungen zu vereinfachen, steht das erste Paar Pilotkammern vorzugsweise mit der Rückflußleitung über eine drittes Stellventil in Verbindung, dessen Pilotkammer mit dem Innenraum des Pilotzylinders in Verbindung steht.
• Vorzugsweise ist die Hydraulikvorrichtung mit einer dritten Drosselklappe und einem vierten Stellventil versehen, die hintereinander angeordnet und so ausgestaltet sind, daß sie das erste Paar Pilotkammern mit dem Kopfende des hydraulischen Antriebszylinders in Verbindung bringen, wobei die Pilotkammer des vierten Stellventils über das erste Stellventil mit der Druckleitung in Verbindung steht.
• Dadurch wird beim Rammen von Pfählen in fester Erde ein zuverlässiges Umschalten der Hydraulikvorrichtung in die "hochstehende Position" (Leerlauf) gewährleistet, wenn das erste Stellventil aufgrund des Rückpralls der Schlagvorrichtung nur für kurze Zeit offen ist.
• Für einen routinemäßigen Eingriff in den Automatikbetrieb der Hydraulikvorrichtung zum Rammen von Pfählen muß zwischen dem Innenraum des Pilotzylinders und der Rückfluß- und der Druckleitung über einen zusätzlichen Wegewahlschalter, der in Reihe mit der ersten Drosselklappe montiert ist, eine Verbindung aufgebaut werden.
• Die erfindungsgemäße Hydraulikvorrichtung zum Rammen von Pfählen weist eine um 20 bis 25% höhere Wirksamkeit als eine ähnliche Vorrichtung auf, die von einem spulenartigen Wegeventil Gebrauch macht, wodurch die Leistungsfähigkeit mit der gleichen Antriebskraft verbessert wird. Die vorgeschlagene Vorrichtung ist ökologisch einwandfrei, da als Arbeitsfluid eher Wasser, einschließlich Meerwasser, als Mineralöl verwendet wird, das für die Vorrichtung des Standes der Technik typisch ist. Dies ist angesichts der Tatsache, daß die Vorrichtung für den Einsatz in Baumaßnahmen in Küstenbereichen und im Schelfmeer ausgestaltet ist, wo eine Umweltverschmutzung völlig unerwünscht oder unzulässig ist, äußerst wichtig. Darüber hinaus wird in der vorgeschlagenen strukturellen Anordnung der Hydraulikvorrichtung eine automatische Einstellung der Stoßenergie berücksichtigt, die ebenfalls zur Verbesserung der Wirksamkeit des Pfahlrammvorgangs beiträgt, wohingegen die manuelle Einstellung keine optimalen Stoßbedingungen zum Pfahlrammen gewährleistet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aufgrund der Bereitstellung eines automatischen Systems zur Verhütung von Notsituationen, das eine sofortige Reduzierung der Stoßenergie auf ein Minimum ermöglicht, wenn die Rammtiefe den erforderlichen Optimalwert übersteigt, und auch aufgrund der Tatsache, daß sie gegenüber Arbeitsfluidverunreinigungen unempfindlich ist, äußerst zuverlässig im Betrieb. Die vorgeschlagene Vorrichtung ist infolge der besseren technologischen Wirksamkeit, die keine spanende Präzisionsbearbeitung voraussetzt, kostengünstiger.
• Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und in Verbindung mit den Begleitzeichnungen ausführlicher beschrieben. Dabei zeigt:
• Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Rammen von Pfählen in der Ausgangsposition;
• Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Wegewahlschalter;
• Fig. 3 den Umkehrmoment in der Pfahlrammvorrichtung gemäß der Erfindung;
• Fig. 4 eine Ansicht von Fig. 3 zum Zeitpunkt der Wiederumkehr;
• Fig. 5 den manuellen Betrieb der in der Ausgangsposition befindlichen erfindungsgemäßen Pfahlvorrichtung.
• Die erfindungsgemäße hydraulische Vorrichtung zum Rammen von Pfählen umfaßt ein Gehäuse 1 (Fig. 1), in dem eine Schlagvorrichtung 2 untergebracht ist, die pendelfähig montiert ist und mit einem koaxial in dem Gehäuse 1 angeordneten Amboßblock 3 zusammenwirkt. Ein hydraulischer Antriebszylinder 4 ist koaxial zur Schlagvorrichtung 2 auf dem Gehäuse installiert. Ein Stab 5 des hydraulischen Antriebszylinders 4 ist an seinem einen Ende mit der Schlagvorrichtung 2 verbunden, wohingegen sein anderes Ende mit einem Kolben 6 verbunden ist, der das Innere des Antriebszylinders 4 in ein Stabende 7 und ein Kopfende 8 unterteilt. Das Stabende 7 steht über eine Druckleitung 9 ständig mit einer Pumpe 10 in Verbindung. Das Kopfende 8 steht über eine Rohrleitung 11 mit einem hydraulischen Wegewahlschalter 12 in Verbindung, wobei der genannte Wegewahlschalter für den Aufbau einer Verbindung zwischen dem Kopfende 8 und dem Stabende 7 oder einer Rückflußleitung 13 ausgebildet ist.
• Die hydraulische Vorrichtung ist mit einer Steuereinheit 14 ausgestattet, die die Überwachung des Wegewahlschalters 12 übernimmt, wobei die Steuereinheit einen Pilotzylinder 15 und einen Stößel 16 umfaßt, der darin pendelnd montiert ist. Die Steuereinheit ist von dem hydraulischen Wegewahlschalter 12 getrennt und ist im wesentlichen eine schnell abnehmbare Einheit, die an einem Kasten 17 des hydraulischen Antriebszylinders 4 koaxial zur Schlagvorrichtung 2 befestigt ist, wobei der Pilotzylinder 15 in einer in einem kinematischen Paar, d. h. Stab 5 - Kolben 6, ausgebildeten Bohrung 18 aufgenommen wird und somit ein gleitendes, abgeschlossenes Paar damit bildet. Die Bohrung 18 steht mit dem umgebenden Medium über ein Ablaßloch 19 in Verbindung. Eine Endfläche des Stößels 16 wirkt mit dem Stab 5 des Antriebszylinders 4 zusammen. Um eine Kollision des Stabes 5 mit dem Kopf des Antriebszylinders 4 zu vermeiden, ist die innere Endfläche des Pilotzylinders 15, die dem Einlaß zugewandt ist, mit einer Feder 20 versehen.
• Der hydraulische Wegewahlschalter 12 besteht aus zwei Ventilen 21 und 22, von denen das erste die Aufgabe hat, das Kopfende 8 des Antriebszylinders 4 in Verbindung mit dem Stabende 7 zu bringen, wohingegen das zweite Ventil 22 eine Verbindung zwischen dem Kopfende 8 und der Rückflußleitung 13 aufbaut. Die Ventile 21 und 22 weisen jeweils Stäbe 23, 24 (Fig. 2) mit jeweiligen Kolben 25, 26 und hydraulisch betriebenen Federn 27, 28 auf. Die Stäbe 23, 24 haben einen kleineren Durchmesser als die jeweiligen Ventilsitze 29, 30, so daß beide Ventile 21, 22 in der geschlossenen Position durch eine Kraft gehalten werden, die dem Produkt eines Arbeitsdrucks P multipliziert mit der Differenz zwischen der Querschnittsfläche des Sitzes 29 (30) und des Stabes 23 (24) entspricht. Die Kolben 25 und 26 unterteilen die Zylinder, in denen sie untergebracht sind, in Pilotkammern 31, 32, 33 und 34, die paarweise miteinander in Verbindung stehen. Das erste Paar Kammern 31 und 34, das das erste Ventil 21 schließt und das zweite Ventil 22 öffnet, steht mit der Rückflußleitung 13 (Fig. 1) und über ein erstes Stellventil 35, das am Ende des Arbeitshubs mit dem Kolben 6 des hydraulischen Antriebszylinders 4 zusammenwirkt, mit der Druckleitung 9 in Verbindung. Das zweite Paar Kammern 32, 33 (Fig. 2), das das erste Ventil 21 öffnet und das zweite Ventil 22 schließt, steht mit einer Innenkammer 36 (Figur. 1) des Pilotzylinders 15 in Verbindung.
• Um einen aufeinanderfolgenden Betrieb der Ventile 21 und 22 im ersten Paar Kammern 31, 34 (Fig. 2) zu gewährleisten, ist die Querschnittsfläche der Kammer 31 des ersten Ventils 21 größer als die der Kammer 34 des zweiten Ventils 22. Beim zweiten Paar Kammern 32, 33 ist die Querschnittsfläche der Kammer 33 des zweiten Ventils 22 größer als die der Kammer 32 des ersten Ventils 21.
• Eine automatische Ladung an Stoßenergie wird durch die Tatsache bewirkt, daß die Kammer 36 (Fig. 1) des Pilotzylinders 15 mit der Druckleitung 9 über ein zweites Stellventil 37 in Verbindung steht, das im Amboßblockabschnitt des Gehäuses 1 mit dem Amboßblock 3 oder mit einem anderen beweglichen Element der Vorrichtung zusammenwirkfähig montiert ist, wobei die Kammer 36 des Pilotzylinders 15 mit der Rückflußleitung 13 über eine erste Drosselklappe 38 in Verbindung steht, die parallel zu einem Überdruckventil 39 montiert ist.
• Zur Verhütung von Notsituationen ist ein Sicherheitsventil 40 vorgesehen, das parallel zum zweiten Stellventil 37 montiert und für ein Zusammenwirken mit dem Amboßblock 3 ausgebildet ist.
• Die Kontaktflächen der Ventile 21, 22 werden vor Stoßbelastungen geschützt, indem das Umschalten des zweiten Ventils 22 verlangsamt wird; dies wird dadurch bewirkt, daß im zweiten Paar Kammern 32, 33 (Fig. 2) die Kammer 33 des zweiten Ventils 22 mit der Kammer 36 (Fig. 1) des Pilotzylinders 15 über eine zweite Drosselklappe 41 in Verbindung steht, wohingegen das erste Paar Kammern 31, 34 (Fig. 2) mit der Druckleitung 9 (Fig. 1) und dem Kopfende 8 über eine Drosselklappe 44 in Verbindung steht.
• Ein maximaler Arbeitshub des Kolbens 6 des hydraulischen Antriebszylinders 4 wird dadurch gewährleistet, daß die Kammer 36 des Pilotzylinders 15 über ein Rückschlagventil 42 mit der Rückflußleitung 13 in Verbindung steht.
• Zum Reduzieren des Drucks in der Kammer 36 des Pilotzylinders 15, wenn der Antriebszylinder 4 auf den "Arbeitshub" umgeschaltet wird, und demzufolge zum Verringern des Metallverbrauchs der Elemente, aus denen die Steuereinheit 14 zusammengesetzt ist, und Vereinfachen der Betriebsbedingungen der beweglichen Dichtungen, steht das erste Paar der Pilotkammern 31, 34 (Fig. 2) der Ventile 21, 22 mit der Rückflußleitung 13 (Fig. 1) über ein drittes Stellventil 43 in Verbindung, dessen Pilotkammer mit der Kammer 36 des Pilotzylinders 15 in Verbindung steht.
• Zum Einstellen der Betriebsrate und zum Gewährleisten eines zuverlässigen Betriebs der Ventile 21, 22 des Wegewahlschalters 12 steht das erste Paar Pilotkammern 31, 34 (Fig. 2) der Ventile 21, 22 mit dem Kopfende 8 (Fig. 1) über eine in Reihe geschaltete dritte Drosselklappe 44 und ein viertes Stellventil 45, sowie mit einem hydraulischen Akkumulator 46 in Verbindung. Die Pilotkammer des vierten Stellventils 45 steht mit der Rückflußleitung 9 über das erste Stellventil 35 in Verbindung.
• Die erfindungsgemäße Hydraulikvorrichtung zum Rammen von Pfählen funktioniert wie folgt.
• Wenn sich die Vorrichtung in der Ausgangsposition befindet (die Vorrichtung arbeitet vertikal oder nahezu vertikal), nimmt der Kolben 6 mit dem Stab 5 die unterste Position ein. Unter der Wirkung der hydraulisch betriebenen Federn 27, 28 (Fig. 2) befinden sich die Ventile 21 und 22 jeweils in der Ausgangsposition (Ventil 21 ist geschlossen und Ventil 22 ist offen), so daß das Kopfende 8 (Fig. 1) des Antriebszylinders 4 über das Ventil 22 des Wegewahlschalters 12 mit der Rückflußleitung 13 in Verbindung steht. Das dritte Stellventil 43 und das vierte Stellventil 45 sind geschlossen, wohingegen das erste Stellventil 35 offen ist. Der hydraulische Akkumulator 46 ist nicht geladen.
• Der Arbeitsdruck wird von der Pumpe 10 geliefert und wird über die Druckleitung 9 auf das Stabende 7 des hydraulischen Antriebszylinders 4 und auf die hydraulisch betriebenen Federn 27, 28 (Fig. 2) der Ventile 21 und 22 des hydraulischen Wegewahlschalters 12 aufgebracht, so daß diese in der Ausgangsposition gehalten werden. Ferner wird das Arbeitsfluid über das erste Stellventil 35 (Fig. 1) zum ersten Paar Pilotkammern 31, 34 (Fig. 2) der Ventile 21, 22 geführt und sorgt somit dafür, daß die Ventile die Ausgangsposition einnehmen (sollten sie sich aus irgendeinem Grund in einer anderen Position befinden). Das erste Ventil 21 wird in der geschlossenen Position gehalten.
• Unter der Wirkung des Drucks in dem Stabende 7 (Fig. 1) beginnt sich der Kolben 6 mit dem Stab 5 nach oben zu bewegen und drängt somit das Fluid aus dem Kopfende 8 des hydraulischen Antriebszylinders 4 durch das zweite Ventil 22 zum Tank heraus, bis der Stößel 16 des Pilotzylinders 15 gegen den Boden der Bohrung 18 in dem Stab 5 stößt. Anschließend bewegen sich der Stab 5, der Kolben 6 und der Stößel 16 des Pilotzylinders 15 gemeinsam nach oben. Dabei drängt der Stößel 16 des Pilotzylinders 15 das in dessen Kammer 36 befindliche Fluid zu dem zweiten Paar Pilotkammern 32, 33 (Fig. 2) der Ventile 21, 22 und zur Pilotkammer des dritten Stellventils 43.
• Mit dem Druckanstieg in den genannten Elementen beginnen diese abwechselnd zu arbeiten. Zuerst arbeitet das dritte Stellventil 43, um das erste Paar Pilotkammern 31, 34 (Fig. 2) der Ventile 21, 22 und die Rückflußleitung 13 (Fig. 1) in Verbindung zu bringen. Ist ein ausreichender Druckanstieg für die Arbeit des zweiten Ventils 22 erreicht, so isoliert es das Kopfende des Antriebszylinders 4 von der Rückflußleitung 13. Der Kolben 6, der seinen Weg fortsetzt, komprimiert das in dem Kopfende 8 eingeschlossene Fluid, das das zweite Ventil 22 des hydraulischen Wegewahlschalters 12 in der geschlossenen Position arretiert und auf die Endfläche des ersten Ventils 21 wirkt. Sobald die Gesamtkraft dieses Drucks und der Druck in der Kammer 32 (Fig. 2) des ersten Ventils 21 einen angemessenen Wert erreichen, öffnet sich das erste Ventil 21 und bringt das Kopfende 8 (Fig. 3) mit der Druckleitung 9 (d. h. mit dem Stabende 7) in Verbindung.
• Das unter Druck befindliche Arbeitsfluid wird dem Kopfende 8 des Antriebszylinders 4 zugeführt und arretiert das erste Ventil 21 des hydraulischen Wegewahlschalters 12 in der offenen Position. Der Kolben 6 mit dem Stab 5 wird aufgrund der Differenz zwischen den Flächen des Stabendes und des Kopfendes bis zum Stillstand verlangsamt. So beginnt der Arbeitshub.
• Bei der Überfahrt des Kolbens 6 des Antriebszylinders 4 wird das Fluid aus dem Pilotzylinder 15 durch das Überdruckventil 39 gedrängt und fließt zur Rückflußleitung 13.
• Im Laufe des Arbeitshubs bewegt sich der Kolben 6 abwärts und wird von dem Stößel 16 gelöst, der in der während der Aufwärtsfahrt des Kolbens 6 eingenommenen Position bleibt. Der Druck in der Kammer 36 des Pilotzylinders 15 fällt, und das dritte Stellventil 43 kehrt unter der Wirkung der Feder in die Ausgangsposition zurück.
• Die Wiederumkehr des hydraulischen Wegewahlschalters 12 findet statt, wenn das erste Stellventil 35 (Fig. 4) arbeitet.
• Der Kolben 6 wirkt, während er sich vor der Kollision der Schlagvorrichtung 2 und des Amboßblockes 3 abwärts bewegt, mit dem ersten Stellventil 35 zusammen, das dadurch die Druckleitung 9 mit der Pilotkammer des vierten Stellventils 45 in Verbindung bringt und diese öffnet und über die dritte Drosselklappe 44 eine Verbindung mit dem ersten Paar Pilotkammern 31, 34 (Fig. 2) der Ventile 21, 22 herstellt, mit denen der Hydraulikspeicher 46 (Fig. 4) verbunden ist.
• Somit werden die genannten Kammern 31, 34 (Fig. 2) des Wegewahlschalters 12 (Fig. 4) über das erste Stellventil 35 gleichzeitig mit der Druckleitung 9 in Verbindung gebracht, wobei der Arbeitsdruck in diesem Moment das vierte Stellventil 45 in der offenen Position hält. Mit abgelenktem Kolben 6 öffnet sich das erste Stellventil 35, und die Kammern 31, 34 (Fig. 2) der Ventile 21, 22 bleiben unter Druck, wodurch ihre Umschaltung unabhängig von der vom Kolben 6 (Fig. 4) des Antriebszylinders 4 eingenommenen Position gewährleistet wird.
• Wenn der Hydraulikspeicher 46 auf einen bestimmten Druck aufgeladen ist, arbeiten die Ventile 21 und 22 infolge der Differenz zwischen den Querschnittsflächen des ersten Paares von Pilotkammern 31 (Fig. 2) und 34 der Ventile 21 und 22 und auch infolge der unterschiedlichen Arretierkräfte, die auf die Ventile 21, 22 wirken, abwechselnd. Der Hydraulikspeicher 46 (Fig. 4) wird entladen, nachdem die Ventile in der folgenden Reihenfolge betrieben wurden: die dritte Drosselklappe 44 - das vierte Stellventil 45 - das zweite Ventil 22, und nachdem das dritte Stellventil 43 direkt durch letzteres betätigt wurde.
• Durch die Auswahl der Querschnittsfläche der dritten Drosselklappe 44 und die Kapazität des Hydraulikspeichers 46 wird der Moment des Umschaltens des ersten und des zweiten Ventils 21 und 22 in die Position überwacht, in der das Kopfende 8 (Fig. 1) mit der Rückflußleitung 13 in Verbindung steht, wobei die Umschaltrate des zweiten Ventils 22 durch die Querschnittsfläche der zweiten Drosselklappe 41 eingestellt wird.
• Ein automatischer Modus zum Einstellen der Stoßenergie wird erreicht, indem das Überdruckventil 39 parallel zur ersten Drosselklappe 38 angeordnet wird. In diesem Fall fließt im Laufe der Aufwärtsumkehr ein Teil des Fluids von der Kammer 36 des Pilotzylinders 15 durch die erste Drosselklappe 38, was zur Folge hat, daß der Stößel 16 des Pilotzylinders 15 mit jedem Zyklus die Position über der vorherigen einnimmt, so daß der Kolben 6 mit dem Stab 5 mit jedem nachfolgenden Zyklus noch höher steigt und somit die Stoßenergie erhöht wird. Dies wird so lange fortgesetzt, bis die Hydraulikvorrichtung die maximale Stoßenergie erreicht oder die Antriebstiefe eines Pfahls 47 den optimalen Wert erzielt.
• Bei einem Betrieb unter den Bedingungen maximaler Stoßenergie komprimiert der Stößel 16 des Pilotzylinders 15 die Feder 20 und drängt somit das Arbeitsfluid aus der Kammer 36 des Pilotzylinders 15. Bewegt sich der Stab 5 zusammen mit dem Kolben 6 abwärts, so bewegt sich der durch die komprimierte Feder 20 betätigte Stößel 16 unter der Wirkung der Feder 20 abwärts. Somit wird Flüssigkeit von der Rückflußleitung 13 durch das Rückschlagventil 42 gezogen. Der Stößel 16 nimmt eine bestimmte Position ein und kehrt nach jedem Zyklus in diese Position zurück.
• Erreicht die Antriebstiefe des Pfahls 47 bei jedem Hub den optimalen Wert, so führt das zweite Stellventil 37 einen Teil des Fluids in die Kammer 36 des Pilotzylinders 15 und läßt den Stößel 16 des Pilotzylinders 15 abwärts bewegen, so daß der Kolbenhub und demzufolge die Stoßenergie abnehmen. Das Fluid wird dann wieder aus der Kammer 36 des Pilotzylinders 15 abgezogen, bis das Volumen des abgelassenen Fluids und das des zugeführten Fluids abgeglichen sind, so daß eine optimale Stoßenergie für den gegebenen Pfahl 47 aufgebaut ist.
• Übersteigt die Antriebstiefe des Pfahls 47 den zulässigen Wert, so arbeitet das zweite Stellventil 37 mit dem Sicherheitsventil 40 zusammen, und die Kammer 36 des Pilotzylinders 15 wird vollständig mit dem Arbeitsfluid gefüllt, so daß die Hydraulikvorrichtung mit einer minimalen Stoßenergie zu arbeiten beginnt.
• Die Hydraulikvorrichtung ist mit einem zusätzlichen Wegewahlschalter 48 (Fig. 5) ausgestattet, der nachgeschaltet von der ersten Drosselklappe 38 montiert ist und die Kammer 36 des Pilotzylinders 15 mit der Rückflußleitung 13 und der Druckleitung 9 in Verbindung bringt. Wird eine kombinierte automatische und manuelle Einstellung der Stoßenergie eingesetzt, so kann der Bediener durch Variieren der Stoßenergie in den Betrieb der Vorrichtung eingreifen, um sie bei Bedarf zu erhöhen oder zu verringern.
• Die Erfindung findet vor allem in Küstenbauprojekten und im Schelfmeer Verwendung, wo eine Umweltverschmutzung völlig unerwünscht oder unzulässig ist.

Claims (9)

1. Hydraulikvorrichtung zum Rammen von Pfählen, umfassend ein Gehäuse (1), in dem pendelfähig eine Schlagvorrichtung (2) untergebracht ist, die mit einem in dem Gehäuse (1) koaxial angeordneten Amboßblock (3) zusammenwirkt, einen hydraulischen Antriebszylinder (4), der koaxial zur Schlagvorrichtung (2) auf dem Gehäuse (1) installiert ist, wobei ein Ende eines Stabes (5) des Antriebszylinders (4) mit der Schlagvorrichtung (2) und das andere Ende mit einem Kolben (6) verbunden ist, der das Innere des Antriebszylinders (4) in ein Stabende (7), das ständig mit einer Druckleitung (9) in Verbindung steht, und ein Kopfende (8) unterteilt, das über einen hydraulischen Wegewahlschalter (12) abwechselnd mit dem Stabende (7) und mit einer Rückflußleitung (13) in Verbindung steht, dessen Steuereinheit (14) einen Pilotzylinder (15), dessen Innenkammer (36) über ein Überdruckventil (39) mit der Rückflußleitung (13) in Verbindung steht, und einen für eine Pendelbewegung in der Kammer (36) des Pilotzylinders (15) montierten Stößel (16) umfaßt, dessen eine Endfläche mit dem Stab (5) des hydraulischen Antriebszylinders (4) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (14) von dem hydraulischen Wegewahlschalter (12) getrennt und an einem Kasten (17) des hydraulischen Antriebszylinders (4) koaxial zur Schlagvorrichtung (2) befestigt ist, wohingegen der hydraulische Wegewahlschalter (12) zwei Ventile (21, 22) umfaßt, von denen das erste Ventil (21) die Aufgabe hat, das Kopfende (8) des hydraulischen Antriebszylinders (4) mit dem Stabende (7) in Verbindung zu bringen, und das zweite Ventil (22) die Aufgabe hat, dieses mit der Rückflußleitung (13) in Verbindung zu bringen, wobei jedes Ventil zwei Pilotkammern (31, 32, 33 und 34) aufweist, die paarweise miteinander in Verbindung stehen, wobei das erste Paar Pilotkammern (31, 34) so ausgestaltet ist, daß es das erste Ventil (21) schließt und das zweite Ventil (22) öffnet, wobei das genannte erste Paar mit der Rückflußleitung (13) und mit der Druckleitung (9) über ein erstes Pilotventil (35) in Verbindung steht, das am Ende des Arbeitshubs mit dem Kolben (6) des Antriebszylinders (4) zusammenwirkt, wohingegen das zweite Paar Pilotkammern (32, 33) so ausgestaltet ist, daß es das erste Ventil (21) öffnet und das zweite Ventil (22) schließt, wobei das genannte zweite Paar mit der Kammer (36) des Pilotzylinders (15) in Verbindung steht.

2. Hydraulikvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim ersten Paar Pilotkammern (31, 34) die Querschnittsfläche der Kammer (31) des ersten Ventils (21) größer ist als die Querschnittsfläche der Kammer (34) des zweiten Ventils (22), wohingegen beim zweiten Paar Kammern (32, 33) die Querschnittsfläche der Kammer (33) des zweiten Ventils (22) größer ist als die Querschnittsfläche der Kammer (32) des ersten Ventils (21).

3. Hydraulikvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkammer (36) des Pilotzylinders (15) mit der Rückflußleitung (13) über eine erste Drosselklappe (38), die parallel zu einem Überdruckventil (39) angeordnet ist, und mit der Druckleitung (9) über ein zweites Stellventil (37) in Verbindung steht, das mit dem Amboßblock (3) zusammenwirkt.

4. Hydraulikvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsventil (40) parallel zum zweiten Stellventil (37) angeordnet und so ausgestaltet ist, daß es mit dem Amboßblock (3) zusammenwirkt.

5. Hydraulikvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim zweiten Paar Kammern (32, 33) die Kammer (33) des zweiten Ventils (22) mit der Kammer (36) des Pilotzylinders (15) über eine zweite Drosselklappe (41) in Verbindung steht.

6. Hydraulikvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Endfläche des Pilotzylinders (15), die der Einlaßöffnung zugewandt ist, mit einer Feder (20) versehen ist, und daß die Kammer (36) des Pilotzylinders (15) über ein Rückschlagventil (42) mit der Rückflußleitung (13) in Verbindung steht.

7. Hydraulikvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Paar Pilotkammern (31, 34) der Ventile (21, 22) mit der Rückflußleitung (13) über ein drittes Stellventil (43) in Verbindung steht, dessen Pilotkammer mit der Kammer (36) des Pilotzylinders (15) in Verbindung steht.

8. Hydraulikvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer dritten Drosselklappe (44) und einem vierten Stellventil (45) versehen ist, die in Reihe angeordnet und so ausgestaltet sind, daß sie das erste Paar Pilotkammern (31, 34) der Ventile (21, 22) mit dem Kopfende (8) des hydraulischen Antriebszylinders (4) in Verbindung bringen, wobei die Pilotkammer des vierten Stellventils (45) über das erste Stellventil (35) mit der Druckleitung (9) in Verbindung steht.

9. Hydraulikvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkammer (36) des Pilotzylinders (15) mit der Rückflußleitung (13) und der Druckleitung (9) über einen zusätzlichen hydraulischen Wegewahlschalter (48) in Verbindung steht, der mit der ersten Drosselklappe (38) in Reihe installiert ist.