DE2442367A1

DE2442367A1 - Hydraulisch angetriebener vibrator

Info

Publication number: DE2442367A1
Application number: DE2442367A
Authority: DE
Inventors: Paul Schmidt
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 1974-09-04
Filing date: 1974-09-04
Publication date: 1976-03-18
Also published as: FR2283998B1; US4018290A; JPS521576A; GB1489847A; FR2283998A1

Description

Dipl.-Ing. H. Sauerland · Dn.-Ing. R. König · Dipl.-Ing. K. Bergen

Patentanwälte · 4οαα Düsseldorf 30 · Cecilienallee 76 ■ Telefon 43Ξ7

3. September 1974 28 292 K

Firma Tracto-Technik Paul Schmidt, 5940 Lennestadt/Saalhausen

"Hydraulisch angetriebener Vibrator"

Die Erfindung betrifft einen hydraulisch angetriebenen Vibrator, insbesondere zum Rammen und Ziehen von Spundbohlen,

Es sind zahlreiche Vibratoren bekannt, die als Schwingungserreger beispielsweise bei Ramm- oder Ziehgeräten, Vibrationswalzen, Rüttlern und Stampfern verwendet werden. Die Vibratoren besitzen teils elektrische, teils hydraulische Antriebe. Während bei elektrischen Antrieben vielfach doppelte oder vierfache Unwuchtmassen in gegenläufige Drehrichtung versetzt werden, sind hydraulische Antriebe nur im Zusammenhang mit jeweils einer Unwuchtmasse bekannte In jedem Fall entstehen zumindest in einer Richtung des Vibrators auswirkende Erregerkräfte, die zum Rammen, Ziehen, Rütteln und Verdichten ausgenutzt werden.

Bei einem aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 135 393 bekannten, elektrisch angetriebenen Vibrator, der als Rüttelvorrichtung zum Einrammen oder Ziehen eines Rammkörpers dient, befinden sich die gegenläufig rotierenden Unwuchten, deren Erregerkräfte sich in Längsrichtung des Vibrators addieren und in Querrichtung gegenseitig aufheben, auf ver-

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schiedenen Wellen und werden von einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben. Abgesehen davon, daß elektrische Antriebsmotore ein relativ großes Leistungsgewicht haben und für ein schnelles Anlaufen hohe Anlaufströme benötigen, die teils Sonderschaltungen voraussetzen, besitzen die bekannten Vibratoren den wesentlichen Nachteil, daß sie relativ groß sind und sich daher oft nicht zum Arbeiten in schmalen bzw. eng beieinanderliegenden Bearbeitungsbereichen eignen₀ Beim Rammen bzw. Ziehen von Spundbohlen wirkt sich dies in der Weise aus, daß mit bekannten Ramm- bzw. Ziehgeräten, die vielfach breiter als eine Spundbohle sind, nur immer jede zweite Bohle gezogen bzw. gerammt werden kann.

Demgegenüber besitzen bekannte hydraulisch angetriebene Vibratoren an sich den Vorteil, daß sie in einfacher Weise an ohnehin vorhandene hydraulische Geräte, beispielsweise Hydraulikbagger, angeschlossen werden können und daß keine elektrische Energiequelle erforderlich ist. Derartige Vibratoren sind wegen des gegenüber Elektroantrieben wesentlich geringeren Leistungsgewicht leichter und auch preiswerter. Andererseits wirkt bei derartigen Vibratoren der Hydraulikantrieb nur auf eine beiderseits durch Druckfedern abgestützte Unwucht ein, und es ergeben sich ein schlechter Wirkungsgrad sowie ein ungünstiges Schwingungsverhalten mangels Schwingungskompensation in unerwünschten Richtungen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher in der Schaffung eines hydraulisch angetriebenen Vibrators, der unter Vermeidung der genannten Nachteile die Vorteile elektrisch angetriebener Vibratoren aufweist, sehr kompakt

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und übersichtlich ist sowie die Bearbeitung relativ kleiner Bearbeitungsteile bzw. -flächen ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem hydraulisch angetriebenen Vibrator der genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an sich bekannte Unwuchtmassen von mindestens zwei gegenläufig synchron angetriebenen Unwuchtmassenpaaren, deren Erregerkräfte sich in Längsrichtung des
Vibrators addieren und in Querrichtung gegenseitig aufheben, nebeneinander angeordnet sind, eine gemeinsame Drehachse aufweisen und über Zahnketten oder -riemen an gegenläufige Getriebeausgänge eines achsversetzten Hydraulikmotors angekoppelt sind. Nach der Erfindung wird somit der
relativ leichte und kleine Hydraulikmotor mit besonderen, einachsigen Unwuchtmassenpaaren gekoppelt, die ein enges
Aneinanderfügen der verschiedenen Unwuchtmassen und daher eine schmale Ausbildung des Vibrators ermöglicht. Dies gilt umso mehr, als der Hydraulikmotor die einzelnen Unwuchten aus einer achsversetzten Stellung heraus antreibt, so daß die Breite des Vibrators lediglich der Breite der verschiedenen Unwuchtmassen angepaßt zu sein braucht. Da keine
achsversetzten Mehrfachwellen verwendet werden, ergeben
sich ein sehr übersichtlicher Gesamtaufbau sowie ein günstiges ¥artungsverhalten₀ Außerdem liegt ein sehr einfach sowie exakt zu synchronisierender gegenläufiger Antrieb
mittels eines einzigen Hydraulikmotors vor, und es werden Erregerkräfte in unerwünschten Richtungen praktisch vollständig vermieden.

Zum Kompensieren von Kippmomenten und aus baulichen Gründen sind bei einer besonders bevorzugten Ausführung des Vibrators die Unwuchtmassen des einen Paares drehfest auf einer

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Antriebswelle angeordnet und die Unwuchtmassen des anderen Paares koaxial zur Antriebswelle sowie zwischen denjenigen des einen Paares gelagert. Vorzugsweise sind dabei die mittigen Unwuchtmassen auf einer zur Antriebswelle koaxialen, fest angeordneten Hohlwelle gelagert. Die gegenläufigen Unwuchtmassen führen zu einer vergleichsweise gleichmäßigen Belastung der Antriebswelle und zu einer Verminderung ungewollter Rüttelerscheinungen bzw. Schwingkräfte quer oder schräg zur Längsrichtung des Vibrators. Außerdem ermöglicht die Hohlwellenlagerung der mittigen Unwuchten gegenüber einer Lagerung unmittelbar auf der Antriebswelle eine Erhöhung der Tragfähigkeit sowie der Lebensdauer von entsprechenden Lagergliedern.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Antriebswelle einseitig und die mittigen Unwuchten zentral mit je einem verzahnten Antriebsrad gleicher Größe gekoppelt, die ihrerseits mit je einem verzahnten Antriebsrad des Hydraulikantriebs ebenfalls gleicher Größe in Antriebsverbindung stehen. Vorzugsweise befindet sich dabei das Antriebsrad der Antriebswelle außerhalb des Rahmens. Die Anordnung der Antriebsräder und insbesondere das einseitige Antriebsrad für die Welle außerhalb des Rahmens bewirken, daß der Vibrator sehr schmal ist, und zwar mit einem schmalen Rahmen bzw. Kastenaufbau ohne wesentlich überstehende Teile. Die jeweils gleich großen Antriebsräder führen in Verbindung mit dem einzigen Hydraulikmotor in einfacher Weise und ohne Zusatzmaßnahmen zu der erforderlichen Synchronisation der Unwuchtbewegungen.

Eine sehr zweckmäßige Ausgestaltung als Ramm- oder Ziehgerät zum Anbringen an hydraulisch betätigten Hebevorrich-

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tungen, insbesondere an Hydraulikbaggern, mit einer oberseitigen Aufhängung und einer unterseitigen, hydraulisch betätigten Zangen- bzw. Klemmvorrichtung, besteht darin, daß der Rahmen gegenüber der Aufhängung mittels eines hydraulischen Verdrehmotors gedreht bzw. ausgerichtet werden kann. Dadurch kann das Ramm- oder Ziehgerät, das vielfach über eine oberseitige Rolle an einem Seil oder in anderer Weise aufgehängt wird, sicher und genau auf den zu handhabenden Ramm- oder Ziehkörper ausgerichtet werden. Da dies ebenfalls hydraulisch erfolgt, können ohnehin vorhandene Ölpumpen gleichermaßen für den Antrieb, das Ausrichten und das Klemmen eingesetzt werden.

Bei einer Ausführung greift die Aufhängung mit einem Wellenstumpf drehbar durch den Rahmen sowie den abstützenden Dämpfungskörper, der seinerseits seitlich mit dem hydraulischen, über eine Ketten- bzw„ Riemenübertragung mit einem Rad am Wellenstumpf in Eingriff stehenden Verdrehmotor verbunden ist. Damit wird der Verdrehmotor mit dem eingentlichen Vibrator gegenüber der Aufhängung mitgedreht. Hierdurch wird der ganze Antrieb auf den Vibrator konzentriert, so daß die Aufhängung als solche sehr einfach sein kann«,

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert _o In der Zeichnung zeigen;

Fig. 1 einen als Ziehgerät ausgebildeten, hydraulisch angetriebenen Vibrator nach der Erfindung in Vorderansicht und

Fig. 2 den Vibrator der Fig. 1 in Seitenansicht«,

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Durch einen Rahmen 10 des Vibrators greift mit entsprechendem Drehspiel ein Wellenstumpf 12 einer oberseitigen Aufhängung, bei der in einer Gabel 14 eine Seilrolle 16 beiderseits gelagert ist. Der Wellenstumpf 12 ist ferner durch eine Stahlplatte 18, mit der ein Dämpfungskörper in Form eines Feder-bzw. Pufferpaketes 24 verbunden ist, zu einem nicht näher bezeichneten Rad am Ende des Wellenstumpfes 12 geführt, in das ein Ketten- bzw. Riemenantrieb 22 eines hydraulischen Verdrehmotors 20 eingreift. Der letztere ist an die Stahlplatte 18 angekoppelt und dient zum Drehen bzw. Ausrichten des Rahmens 10 gegenüber der Aufhängung 12, 14, 16. Im übrigen befindet sich der Dämpfungskörper 24 zwischen der Stahlplatte 18 und dem Rahmen 10, der sich auf dem Dämpfungskörper abstützt, wodurch die Vibrationskräfte nicht oder nur sehr gedämpft auf die Aufhängung übertragen werden.

Im mittigen Teil ist der Rahmen 10 von einer Antriebswelle 26 durchsetzt, auf der zwei äußere Unwuchtmassen 28, 30 drehfest angeordnet sind. Zwischen den äußeren Unwuchtmassen 28 sind zwei mittige Unwuchten 32 der gleichen Gesamterregerkraft mittels Lagerungen 34 auf einer fest sowie koaxial zur Antriebswelle 26 angeordneten Hohlwelle 27 drehbar gelagert» Zwei verzahnte Antriebsräder 42, 48 vorzugsweise gleichen Durchmessers befinden sich einerseits außerhalb des Rahmens 10 am Ende der Antriebswelle 26 und andererseits zentral zwischen den mittigen Unwuchtmassen 32j diese Antriebsräder 42, 48 und damit auch die Unwuchtmassen 28, 30 einerseits und 32 andererseits werden exakt in synchrone gegenläufige Drehbewegungen versetzt, was in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet ist.

Gemäß Fig. 2 ist an den Rahmen 10 zwischen der Aufhängung

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und der Antriebswelle seitlich ein hydraulischer Motorantrieb 36 angeflanscht, der über ebenfalls untereinander
gleich große verzahnte Antriebsräder 38, 44 sowie über
Zahnketten oder -riemen 40, 46 als Drehantrieb für die Unwuchtmassen wirkt. Im Hinblick auf eine gegenläufige Drehbewegung ist der Hydraulikmotor mit einem nicht näher dargestellten Umkehrgetriebe gekoppelt, das gemäß Fig. 2 achsversetzte und gegenläufige Ausgänge mit derselben Drehzahl aufweist. Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß sich die Unwuchtmassen 28, 30 einerseits und 32 andererseits in den unteren und oberen Positionen überdecken, während sie sich in den mittleren Positionen an einander gegenüberliegenden Seiten des Vibrators befinden, wodurch die Querkräfte aufgehoben werden,, Da alle Unwuchtmassen sich um eine einzige Achse drehen und symmetrisch angeordnet sind, werden praktisch alle bei bekannten Mehrfachwellenanordnungen vorhandenen Vibrationsstörungen und Kippschwingungen ausgeschaltet.

Der untere Teil des Rahmens 10 ist einerseits mit einem festen Klemmarm 50 und andererseits mit einem schwenkbeweglichen Klemmarm 52 versehen, der im Bereich einer Schwenkachse 54 gelagert ist. Der längere Hebelarm des Schwenkarms 52 ist über eine Anlenkung 58 mit einer nicht näher
bezeichneten Kolbenstange eines Hydraulikzylinders 56 drehbeweglich verbunden, so daß der Schwenkarm 52 bei einer
Linearbewegung der Kolbenstange mit seinem kürzeren Hebelarmteil mehr oder weniger weit in der Richtung zum Klemmarm 50 hin bewegt wird_o Zwischen den vorderen Teilen der
Klemmarme 50, 52 befinden sich Klemmbacken 60 zum Einspannen eines Ramm- bzw. Ziehkörpers, beispielsweise einer
Spundbohle. Die Klemmbacken 60 sind an gegenüberliegenden Flächen mit senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufenden

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Zahnprofilen ausgestattet, so daß bei einem Verschleiß ein Umdrehen einer oder beider Klemmbacken 60 erfolgen kann.

Alle Antriebe des sehr kompakten, übersichtlichen und vibrationstechnisch günstig aufgebauten Schwingerregers für die gegenläufigen Bewegungen der Unwuchtmassen und für die Ausricht- bzw. Spannvorgänge sind hydraulisch, so daß diese von einer einzigen Pumpe eines den Vibrator tragenden Hydraulikgerätes betrieben werden können.

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Claims

Firma Tracto-Technik Paul Schmidt, 5940 Lennestadt/Saalhausen

Patentansprüche;

f 1.j Hydraulisch angetriebener Vibrator, insbesondere zum Ram- ^- men und Ziehen von Spundbohlen, g e k ennz ei chnet durch nebeneinander angeordnete Unwuchtmassen (28, 30, 32) mindestens zweier gegenläufig synchron angetriebener Unwuchtmassenpaaren (28, 30, 32), deren Erregerkräfte sich in Längsrichtung des Vibrators addieren und in Querrichtung gegenseitig aufheben mit gemeinsamer Drehachse, die über Zahnketten oder -riemen (40, 46) an gegenläufige Getriebeausgänge eines achsversetzten Hydraulikmotors (36) angekoppelt sind.
2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmassen (28, 30) des einen Paares drehfest auf einer Antriebswelle (26) angeordnet und die Unwuchtmassen (32) des anderen Paares koaxial zur Antriebswelle (26) sowie zwischen denjenigen des einen Paares gelagert sind.
3. Vibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittigen Unwuchtmassen (32) auf einer zur Antriebswelle (26) koaxialen, fest angeordneten Hohlwelle (27) gelagert sind«,
4. Vibrator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e -

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kennzeichnet, daß die Antriebswelle (26) einseitig und die mittigen Unwuchten (32) zentral mit je einem verzahnten Antriebsrad (42, 48) gleicher Größe gekoppelt sind, die ihrerseits mit je einem verzahnten Antriebsrad (38, 44) des Hydraulikantriebs (36) ebenfalls gleicher Größe in Antriebs verbindung stehen,,
5. Vibrator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (26) in einem den Hydraulikantrieb (36) tragenden Rahmen (10) gelagert ist.
Vibrator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Antriebsrad (42) der Antriebswelle (26) außerhalb des Rahmens (10) befindet.
7. Vibrator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (10) gegenüber einer Aufhängung (12, 14, 16) über zumindest einen Dämpfungskörper (24) abgefedert ist.
8. Vibrator nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (10) gegenüber der Aufhängung (12, 14, 16) mittels eines hydraulischen Verdrehmotors (20) drehbar bzw. ausrichtbar ist.
9. Vibrator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung mit einem Wellenstumpf (12) drehbar durch den Rahmen (10) sowie den abstützenden Dämpfungskörper (24) greift, der seinerseits seitlich mit dem über eine Ketten-bzw«, Riemenübertragung (22) mit einem Rad am Wellenstumpf (12) in Eingriff stehenden hydraulischen Verdrehmotor (20) verbunden ist.

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10. Vibrator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zangen- bzw. Klemmvorrichtung mittels eines Hydraulikzylinders (56) automatisch von dem maximalen Ölumlaufdruck geschlossen wird.
ο Vibrator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikmotoren (20, 36) für das Ausrichten und den Antrieb sowie der Hydraulikzylinder (56) für den Spann- bzw. Klemmvorgang von einer Pumpe gespeist wurden.
12. Vibrator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zangen- bzw. Klemmvorrichtung einen festen und einen schwenkbeweglichen Klemmarm (50, 52) besitzt und daß aufeinander zuweisende sowie umdrehbare Klemmbacken (60) jeweils beiderseits mit einem Zahnprofil versehen sind.

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