Schlagmasse für Rammhämmer
Die Erfindung betrifft eine Schlagmasse für Rammhämmer, die beispielsweise dem Eintreiben von Pfählen und dergleichen in den Boden dienen, wobei die Schlagmasse als teilweise hohler Metallkörper ausgebildet ist. der mit Metall gefüllt ist. sowie ein Verbundmaterial und dessen Verwendung zum Befüllen von Schlagmassen.
Eine derartige Schlagmasse ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP-Bl-0016215 bekannt. Dabei ist in einen einseitig geschlossenen hülsenförmig ausgebildeten Stahlkörper Blei gefüllt. Gegenüber den sonst verwendeten Schlagmassen aus Stahl weist eine solche Konstruktion den Vorteil auf, daß sie bei gleichem Volumen ein höheres Gewicht in sich vereinigt. Dadurch können bei gleicher Fallgeschwindigkeit höhere Schlagenergien erzeugt werden. Eine Schlagmasse aus Blei allein kann die hohe mechanische Stoßbelastung beim Schlag infolge der niedrigen Fließgrenze nicht aufnehmen, so daß zusätzlich ein Stahlmantel erforderlich ist, der die mechanischen Belastungen zu ertragen vermag.
Beim Aufprall des vorbekannten Schlagkörpers auf einen Pfahl entstehen nachteilig hohe Impulskräfte, die das einzutreibende Element schwer beschädigen können. Als Abhilfe werden deshalb Pfahlhauben verwendet,, die den Aufprall dämpfen und teilweise damit die Vorteile der hohen Schlagmasse wieder kompensieren.
Zusätzlich weist die vorbekannte Schlagmasse einen äußeren Ringraum zwischen dem inneren Stahlzylinder und einem äußeren Stahlzylinder auf, wobei der äußere Stahlzylinder an seinem Boden mit dem inneren Stahlzylinder verbunden ist. Diese zusätzliche Hülle soll, die beim Rammen entstehende Lärmbelästigung verringern und darüber hinaus zur Schonung der Rammteile längere Schlagimpulsdauern mit geringerer Amplitude erzielen.
Nachteilig an der bekannten konstruktiven Lösung ist, daß der erzeugte Lärm bei Rammarbeiten in der Nahe bewohnter Gebiete noch als störend empfunden wird und es darüber hinaus auch bei unterschiedlichen Rammteilen während des Rammens Schäden auftreten, die auf zu höhe Rammkräfte zurückzuführen sind.
Zur Vermeidung von nachteilig hohen Impulskräften ist in der europäischen Patentanmeldung 83850049.4 vorgeschlagen worden, die Schlagmasse aus mehreren hülsenförmig ineinandßrgesteckten Teilen zusammenzusetzen, die so miteinander mechanisch gekoppelt sind, daß sie trotz kurzer Bauweise wie ein langer Schlagkörper wirken. Die von einer solchen Schlagmasse erzeugten Schläge bewirken geringere Aufprallkräfte mit längeren Impulsdauern. Diese Konstruktion erzeugt jedoch nachteilig hohe Schallemissionen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Schlagmasse zur Verfügung zu stellen, die im Verhältnis zu bekannten Sσhlagmassen aus Stahl bei gleichem Volumen und gleicher Aufprallgeschwindigkeit eine vergleichbare Schlagenergie aufweist und dabei aber die Gefahr einer
Zerstörung des Rammgutes weitgehend vermeidet. Außerdem soll der beim Schlag emittierte Schall verringert werden.
Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verbundmaterial anzugeben, das zum Befüllen von Schlagmassen geeignet ist.
Die Vorrichtungsaufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die Mischung aus Metall und Nichtmetall wird die Impulsausbreitung innerhalb der Schlagmasse überraschend in der Aufgabenstellung gemäßen Weise vorteilhaft beeinflußt.
Überraschenderweise bewähren sich Mischungen aus einer elastomeren und/oder plastischen Komponente mit einer Metallkomponente als Schlagmasse, wenn sie von einem Metallkörper mit entsprechender Festigkeit umhüllt sind. Die Schallemisaion ist vorteilhaft verringert und das Rammgut wird weitgehend vor Beschädigungen bewahrt.
In vielen Fällen ist es mit Hilfe der Erfindung möglich, Rammarbeiten auch ohne aufwendige Schlaghauben durchzuführen. Bei der Verwendung von Schlaghauben, werden diese vorteilhaft geschont. Der Energieverlust in den Schlaghauben ist verringert.
Besonders kostengünstig ist das Füllmaterial dann herzustellen, wenn die Schwermetallkörper in Form marktüblicher Pulver oder kugelförmigen Körnern hergestellt bzw. der Niσhtmetallkomponente beigemischt werden.
Die Dichte des Verbundmaterials läßt sich vorteilhaft durch versintern der Schwermetallkomponente erhöhen, deren Poren mit der Nichtmetallkomponente gefüllt werden.
Als Schwermetall hat sich besonders Blei bewährt.
Als elastomere und/.oder plastische Komponente eignet sich insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff, wie Polyamid, Pσlyethylen oder Polyurethan.
Für härtere Betriebsbedingungen, insbesondere bei erhöhten Umgebungstemperaturen, hat sich ein kaltvernetzender Silikonkautschuk als vorteilhaft erwiesen.
Zur Schonung des Rammgutes ist es vorteilhaft, daß der Elastizitätsmodul der elastomeren und/oder plastischen Komponente erheblich, vorzugsweise um mindestens den Faktor 10, kleiner als der der Schwermetallkomponente ist.
Eine weitere vorteilhafte Dichteerhδhung des Verbundmaterials läßt sich dann erreichen, wenn die Schwermetallkδrper des Verbundmaterials flach oder länglich ausgebildet sind.
Wenn darüber hinaus die Schwermetallkörper im Verbundmaterial in einer Vorzugsrichtung angeordnet werden, so lassen sich besonders vorteilhafte Impulse, bei gleichzeitig geringerer Schallemission erzielen. Dieser Effekt wird dadurch erklärt, daß für die Schallemission die Seitenwände besonders verantwortlich sind, und durch eine entsprechende bevorzugte
Orientierungsrichtung der Schwermetallkörper die Schwingungen der Seitenwandungen besonders stark gedämpft werden können.
Als weitere Maßnahme zur Verringerung der Lärmemission dienen die in den Hohlraum des Sσhlagkörpers ragenden Vorsprünge.
Das Schwermetall allein kann alternativ zur Pulverform auch in einem oder mehreren kleinen vorgefertigten und der Hohlraumkontur angepaßten Blöcken lose eingebracht werden. Hiermit wird, insbesondere mit Blei, das sich beim Schlagen zunehmend der Wandkontur anpaßt und sich mit dieser verzahnt, eine max. Dichte erreicht, die durch Gießen wegen Verzunderungen etc. nicht erreicht werden kann. In diesem Fall besteht die Nichtmetallkompσnente aus Luft.
Ein geeignetes Verbundmaterial zum Befüllen von Schlagmasssen weist die Merkmale des Anspruchs 16 auf.
Die Verwendung des Verbundmaterials ist zum Füllen von Schlagkörpern für Rammhämmer besonders vorteilhaft.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren zu entnehmen sind.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Schlagmasse,
Fig. 2 das mechanische Ersatzmodell für ein Verbundmaterial, bei dem die Schwermetallkomponente in einer elastischen Komponente eingebettet ist,
Fig. 3 das mechanische Ersatzmodell für ein Verbundmaterial, bei dem die Schwermetallkomponente in eine plastische Komponente eingebettet ist und
Fig.4 einen Horizontalschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Schlagmasse.
In Fig. 1 ist mit 1 ein unter Weglassen von Details vereinfacht dargestellter hülsenförmiger Stahlkörper bezeichnet, der an seinem unteren Ende 2 einen geschlossenen Boden besitzt und an seinem oberen Ende 3 offen ist.
Mit der ballig ausgebildeten Schlagfläche 4 wird die Bewegungsenergie der Elchlagmasse 5 während des Aufpralls auf das zu rammende Gut oder eines dazwischen angeordneten Schlagübertragungsgliedes weitergegeben.
Der von dem hülsenförmigen Stahlkδrper gebildete
Innenraum ist mit der Verbundmasse 6 gefüllt. Wird als Verbundmasse eine Mischung aus kugelförmigen Bleikörnern und Kunststoff verwendet, so sind Schlagmassen zu verwirklichen, die eine Dichte aufweisen, die mit der reiner stählerner Schlagmassen vergleichbar ist. Bei Versinterung der metallischen Komponente lassen sich Dichten erreichen, die die des Stahls noch überteffen.
Die Figuren 2 und 3 stellen mechanische
Ersatzschaltbilder des Verbundmaterials dar. In Figur 2 ist die metallische Komponente des Verbundmaterials durch einzelne rechteckige Körper 7 bezeichnet, die über Federelemente 8 gekoppelt sind.
In Fig. 3 ist die Kopplung zwischen den rechteckförmig dargestellten einzelnen Körpern 7 durch friktionsbehaftete Koppelglieder 8 dargestellt.
Der Wirklichkeit kommt ein Ersatzschaubild am nächsten, bei dem die Kopplung zwischen den rechteckförmig dargestellten Körpern 7 durch ein in Serie geschaltetes friktionsbehaftetes Koppelglied mit einer Feder und einem dazu zusätzlich parallel geschalteten friktionsbehafteten Koppelglied darstellbar ist.
Je nachdem wie die längere Achse der rechteckig dargestellten Körper 7 des Verbundmaterials 6 in Bezug auf die Sσhlagkörperachse ausgerichtet ist, läßt sich das Verhalten des Verbundmaterials beim Stoß so einrichten, daß die Schlagmasse die Vorteile eines langen weichen Schlagimpulses mit besonders geringer Schallabstrahlung vereinigt.
Fig. 4 stellt einen Horizontalschnitt dar. Die Schwerpunktbahn der Schlagmasse der nicht dargestellten Rammvorrichtung ist mit 10 kenntlich gemacht. Die Achse eines Hydraulikzylinders 11 und die Achse einer
Führungsbahn 12 liegen in einer Symmetrieebene 13. Seitlich von dieser Symmetrieebene sind Führungen 14 ebenfalls symmetrisch angeordnet. Die Achsen der seitlich der Symmetrieebene 13 angeordneten Führungen 14 bilden mit der Achse der in der Symmetrieebene 13
gelegenen Führung 12 Ebenen 15, die unter einem Winkel α zueinanderstehen. der 120° oder kleiner ist- Außerdem ist sichtbar, daß der Hydraulikzylinder 11 nicht nur außerhalb der Schwerpunktbahn der Schlagmasse 10 angeordnet ist, sondern sich auch innerhalb eines die Achsen der Führungen verbindend gedachten Prismas angeordnet ist, das von den strichpunktiert dargestellten Ebenen 15 und der Ebene 16 gebildet wird.
Die Einbuchtung 18 der Schlagmasse 2 bietet dem Hydraulikzylinder 11 einen besonders guten Schutz und trägt so zur Vermeidung von Betriebsstörungen bei.
Die Schlagmasse 5 hat einen nach oben geöffneten Hohlraum 16, der mit Verbundmafcerial 6 gefüllt ist.
Senkrecht zur Symmetrieebene 13 und durch die Schwerpunktbahn 10 ist eine weitere gedachte Ebene 17 strichpunktiert markiert, die die Fläche der Schlagmasse in etwa gleiche Teile teilt. Dadurch wird trotz der strahlenunsymmetrischen und nur klappsymmetrisehen Form der Schlagmasse eine vorteilhaft gleichmäßige Beanspruchung des Rammgutes erreicht.
Es wurde somit eine Schlagmasse geschaffen, die die eingangs aufgezeigten Nachteile bekannter Schlagmassen in vorteilhafter Weise beheben.
Bezugszeichenliste
Aktenzeichen: Neuanmeldung
Anmelderin: Menck GmbH
Titel: Schlagmasse für Rammhämmer
1 hülsenförmiger Stahlkörper 2 unteres Ende
3 oberes Ende
4 Schlagfläche
5 Schlagmasse
6 Verbundmaterial
7 Körper
8 Federn
9 friktionsbehaftete Koppelglieder
10 Schwerpunktbahn
11 Hydraulikzylinder
12 Führungsbahn
13 Symmetrieebene
14 Führungen
15 Ebene 16 Hohlraum
17 Ebene 18 Einbuchtung