Vorrichtung zum Rammen oder Bohren

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rammen oder Bohren, insbesondere Gründungsmaschine, umfassend wenigstens einen hydraulischen Bohr- oder Vibrationsantrieb, der in einem offenen Hydraulikkreislauf mit einem Steuerblock verbunden ist, über den wenigstens ein weiterer Verbraucher betreibbar ist und der über eine erste Zuleitung mit einer Pumpe und über eine erste Rückleitung mit einem Tank verbunden ist, wobei der hydraulische Antrieb (37) zusätzlich über eine zweite Zuleitung (62) direkt mit der Pumpe (52) und über eine zweite Rückleitung (66) direkt mit dem Tank (51) verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rammen oder Bohren, insbesondere eine Gründungsmaschine, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Mäklergeführte Vibrationsrammen sowie auch Bohrgeräte und allgemein Gründungsmaschinen werden regelmäßig hydraulisch betrieben. Hierbei kommt ein offener Hydraulikkreislauf zum Einsatz, da hiermit im Gegensatz zum geschlossenen Kreislauf der Betrieb unterschiedlichster Arbeitsgeräte, wie zum Beispiel Vibratoren, Bohrantriebe, Pressen usw. sowie ein Umschalten zwischen verschiedenen Verbrauchern wie Arbeitsgerät oder Antrieb eines Kettenfahrwerks ermöglicht ist. Der offene Hydraulikkreislauf weist einen Steuerblock bzw. Ventilblock auf, von dem aus unterschiedliche Verbraucher ansteuerbar sind.

[0003] Nachteilig an den vorbekannten Lösungen ist, dass der Steuerblock für den Öl-volumenstrom einen hydraulischen Widerstand darstellt, weshalb der Steuer-block eine Reduzierung der zu übertragenden Leistung bewirkt. Eine Reduzierung dieser Verlustleistung kann durch die Verwendung eines größeren Blocks mit größerem Querschnitts erzielt werden, der aber viel Bauraum beansprucht und zudem sehr teuer ist.

[0004] Die Verlustleistung des Steuerblocks ist durch die im Steuerblock eingesetzten Stromventile bedingt. Stromventile entsprechen in ihrem Aufbau Drosselventilen und ermöglich über einen veränderlichen Druckverlust eine Steuerung des hydraulischen Volumenstroms. Die Ventile des Steuerblocks werden direkt über eine manuelle Steuerung, bspw. mittels eines Joysticks vom Bediener angesteuert (hydraulische Vorsteuerung) oder auch über Hilfsventile, auch Vorsteuerventile genannt, die ihrerseits elektrisch vom Bediener aktiviert werden. Wird lediglich ein Verbraucher betrieben, bspw. im Rammbetrieb einer Vibrationsramme, wenn der Vibrator als einziger Verbraucher die volle Leistung in Anspruch nimmt, ist der Steuerblock ohne Funktion; er dient lediglich der Durchleitung des Ölvolumenstroms, behindert diesen jedoch in Folge des bauartbedingten Strömungswiderstands.

[0005] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Rammen oder Bohren, insbesondere eine Gründungsmaschine mit hydraulischem Bohr- oder Vibrationsantrieb bereitzustellen, bei der die durch den Strömungswiderstand im Steuerblock verursachte hydraulische Verlustleistung reduziert ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Rammen oder Bohren, insbesondere eine Gründungsmaschine mit einem hydraulischen Bohr- oder Vibrationsantrieb geschaffen, bei der die durch den Strömungswiderstand im Steuerblock verursachte hydraulische Verlustleistung reduziert ist. Dadurch, dass der Antrieb zusätzlich über eine zweite Zuleitung direkt mit der Pumpe und über eine zweite Rückleitung direkt mit dem Tank verbunden ist, ist der Steuerblock hydraulisch parallel zu den eigentlichen Arbeitsleitungen, die direkt von der Pumpe zum Arbeitsgerät als Hauptverbraucher und von diesem zum Tank führen, angeordnet. Der Steuerblock ist somit als Bypass zu den direkten Verbindungen zwischen Pumpe und Arbeitsgerät bzw. zwischen Arbeitsgerät und Tank geschaltet. Hierdurch ist eine direkte Beaufschlagung des Arbeitsgerätes mit Hydrauliköl ermöglicht.

[0007] In Weiterbildung der Erfindung ist in der zweiten Zuleitung sowie in der zweiten Rückleitung jeweils ein Ventil, vorzugsweise ein Wegeventil zum Sperren der Leitung angeordnet, derart, dass im gesperrten Zustand der zweiten Zuleitung und der zweiten Rückleitung der Steuerblock als einzige Verbindung zwischen Pumpe und Antrieb fungiert. Folglich ist eine uneingeschränkte Versorgung der an dem Steuerblock angeschlossenen Verbraucher gewährleistet. Der Hauptvolumenstrom durchströmt den Steuerblock, wie im Stand der Technik beschrieben.

[0008] In Weiterbildung der Erfindung ist in der ersten Zuleitung ein Ventil, vorzugsweise ein Wegeventil zum Sperren dieser Leitung angeordnet. Hierdurch erfolgt nach Schließen dieses Ventils keine Teilung des Volumenstroms entsprechend der hydraulischen Widerstände sowohl über den Block, als auch über die direkte Verbindung. Durch die Trennung des Steuerblocks vom Hydraulikkreis kann auch in dem Fall, dass der Druck im Hydraulikkreis durch den bauartbedingt zulässigen Druck im Steuerblock begrenzt wird, ein höherer Druck zugelassen werden.

[0009] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Antrieb über eine dritte Rückleitung direkt mit der Pumpe verbunden, wobei jeweils wenigstens ein Ventil, vorzugsweise ein Wegeventil, zur wahlweisen Trennung des hydraulischen Antriebs mit dem Tank und Verbindung des hydraulischen Antriebs und der Pumpe angeordnet ist, derart, dass ein geschlossener Kreislauf zwischen Pumpe und Antrieb erzielbar ist. Durch die angeordneten Ventile kann die Saugleitung in der Pumpe wahlweise mit dem Tank oder mit der Rücklaufleitung vom Arbeitsgerät verbunden werden. Dadurch können Ansaugverluste der Pumpe vermieden werden. Außerdem kann die Pumpe auf diese Weise mit einem erhöhten Eingangsdruck beaufschlagt werden. Nicht zuletzt ist durch einen geschlossenen Hydraulikkreis eine höhere Effizienz erzielbar.

[0010] Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1

die schematische Darstellung einer an einem Trägergerät angeordneten Vibrationsramme;

Figur 2

die schematische Darstellung des Vibratorgetriebes der Vibrationsramme aus Figur 1;

Figur 3

die Darstellung eines Hydraulikplans zur Versorgung der hydraulischen Antriebe des Vibratorgetriebes aus Figur 2;

Figur 4

die Darstellung des Hydraulikplans aus Figur 3 in einer weiteren Ausführungsform;

Figur 5

die Darstellung des Hydraulikplans gemäß Figur 3 in einer dritten Ausführungsform und

Figur 6

die Darstellung des Hydraulikplans gemäß Figur 3 in einer vierten Ausführungsform.

[0011] Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird anhand einer Vibrationsramme beschrieben, deren wesentlichen Komponenten in Figur 1 dargestellt sind. An einem Trägergerät 1 ist über einen Mäkler 2 ein Schwingungserzeuger (Vibrator) 3 vertikal verschiebbar angeordnet. Der Schwingungserzeuger 3 umfasst ein Gehäuse 31, welches von einer Haube 30 umgeben ist. An der Haube 30 ist eine Klemmzange 32 zur Aufnahme von Rammgut 4 angeordnet. Die Haube 30 dient der Führung des Schwingungserzeugers 3 und überträgt die statische Kraft des Mäklers 2 auf den Schwingungserzeuger 3. Der Schwingungserzeuger 3 generiert über rotierende Unwuchten 3311, 3321, 3331, 3511, 3521, 3531 eine Vibration, welche über die Klemmzange 32 auf das Rammgut 4 übertragen wird. Die Steuerung der Vibrationsramme erfolgt über eine Steuerungsvorrichtung 11, die über Leitungen 12 mit verschiedenen Sensoren 13 verbunden ist.

[0012] Der Schwingungserzeuger 3 ist als Vibratorgetriebe ausgeführt (Figur 2). Er besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 31, in dem mit Zahnrädern 331, 332, 333, 351, 352, 353 versehene Wellen 33, 35 drehbar gelagert sind. Die Zahnräder 331, 332, 333, 351, 352, 353 sind jeweils mit Unwuchtmassen 3311, 3321, 3331, 3511, 3521, 3531 versehen, wobei die Zahnräder beider Wellen 33, 35 über Zahnräder 3613, 3614 der Rotorwelle 361 eine Schwenkmotors 36 bzw. mit dem Zahnrad 3621 des Gehäuses des Schwenkmotors 36 miteinander im Eingriff sind. Die mit Unwuchtmassen 3311, 3321, 3331, 3511, 3521, 3531 versehenen Zahnräder 331, 332, 333, 351, 352, 353 sind über den Schwenkmotor 36 in ihrer rotatorischen Position relativ zueinander verstellbar, wodurch die resultierende Unwucht bzw. das resultierende statische Moment einstellbar ist. Die Wellen 33, 35 des Schwingungserzeugers 3 sind mit hydraulischen Antrieben 37 verbunden, über die sie antreibbar sind. Die hydraulischen Antriebe 37 sind mit einem Hydraulikkreislauf 5 verbunden, über den diese mit Hydrauliköl gespeist werden.

[0013] Der Hydraulikkreislauf 5 ist in einer ersten Ausführungsform in Figur 3 dargestellt. In dem Hydraulikkreislauf 5 ist ein Steuerblock 53 angeordnet, der über eine erste Zuleitung 61 mit einer Pumpe 52 verbunden ist, die wiederum über eine Speiseleitung 60 mit einem Tank 51 für das Hydrauliköl verbunden ist. Rücklaufseitig ist der Steuerblock 53 über eine erste Rückleitung 65, die über einen Kühler 54 geführt ist, mit dem Tank 51 verbunden. Der Hydraulikantrieb 37 ist zulaufseitig über eine Antriebszuleitung 63 und rücklaufseitig über eine Antriebsrückleitung 64 über Hydraulikanschlüsse A, B mit dem Steuerblock 53 verbunden. Im Ausführungsbeispiel sind zwei weitere Anschlüsse A, B für weitere Verbraucher an dem Steuerblock 53 vorgesehen.

[0014] Die Antriebszuleitung 63 ist über eine zweite Zuleitung 62 direkt mit der Pumpe 1 verbunden. Weiterhin ist die Antriebsrückleitung 64 über eine zweite Rückleitung 66 direkt über den Kühler 54 mit dem Tank 51 verbunden. In der zweiten Zuleitung ist ein erstes Wegeventil 71 und in der zweiten Rückleitung ist ein zweites Wegeventil 72 angeordnet. Durch Sperrung der Wegeventile 71, 72 erfolgt die Speisung des Hydraulikantriebs 37 über den Steuerblock 53, an dessen weitere Anschlüsse A, B weitere Verbraucher versorgt werden können. Im geöffneten Zustand der Wegeventile 71, 72 strömt der Volumenstrom ungehindert an den Steuerblock 53 vorbei, wobei sich der Gesamtvolumenstrom entsprechend der hydraulischen Widerstände teilt und sowohl über den Steuerblock 53 als auch direkt zum Hydraulikmotor 37 strömt.

[0015] Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist in der ersten Zuleitung 61 vor dem Steuerblock 53 ein drittes Wegeventil 73 angeordnet. Durch dieses zusätzliche Wegeventil 73 kann der Steuerblock 53 primärseitig vom Hydraulikkreislauf 5 getrennt werden, sodass er von der Pumpe 52 geförderte Volumenstrom vollständig zum hydraulischen Antrieb 37 strömt. Weiterhin ist eine Überdruckleitung 68 mit der ersten Zuleitung 61 sowie der zweiten Zuleitung 62 verbunden, die im Tank 51 mündet und in die ein Überdruckventil 8 angeordnet ist.

[0016] In den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 5 und 6 ist die Antriebsrückleitung 64 zusätzlich über eine dritte Rückleitung 67 mit der Speiseleitung 60 der Pumpe 52 verbunden, sodass ein geschlossener Kreislauf gebildet ist. In der dritten Rückleitung 67 ist ein viertes Wegeventil 74 angeordnet. Ein fünftes Wegeventil 75 ist zwischen dem Tank 51 und dem Anschluss der dritten Rückleitung 67 an die Speiseleitung 60 angeordnet. Weiterhin ist in der Antriebsrückleitung 64 des Hydraulikantriebs 37 zwischen der zweiten Rückleitung 66 und der dritten Rückleitung 67 ein sechstes Wegeventil 76 angeordnet. Durch diese Anordnung ist die Speiseleitung 60 der Pumpe 52 wahlweise mit dem Tank 51 oder mit der Antriebsrückleitung 64 verbunden. Es lassen sich so bspw. Ansaugverluste der Pumpe 52 vermeiden. Außerdem lässt sich die Pumpe 52 auf diese Weise mit einem erhöhten Eingangsdruck beaufschlagen.

[0017] Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 wurden die Wegeventile 74 und 76 durch ein siebtes, als Mehrwegeventil ausgestaltetes Wegeventil 77 ersetzt, über das die Rückleitung 67 mit der Antriebsleitung 64 verbunden ist.

[0018] Aufgrund der Verluste, die in jedem Hydraulikkreislauf auftreten, erwärmt sich das Hydrauliköl und ist daher zu kühlen. Ölkühler sind regelmäßig für geringe Drücke bis ca. 20 bar zugelassen. Beim offenen Kreis (Wegeventil 75, 76 geöffnet, Wegeventil 74 geschlossen) läuft das Hydrauliköl im Wesentlichen drucklos in den Tank 51, welcher in üblicher Weise über einen Ölkühler zum Tank 51 geleitet wird. Beim geschlossenen Kreis (Wegeventil 74 geöffnet, Wegeventile 75, 76 geschlosen) ist eine derartige Kühlung nicht ohne weiteres möglich. Um das Hydrauliköl in einem geschlossenen Kreislauf zu kühlen wird daher regelmäßig das ohnehin auftretende Lecköl gekühlt. Gegebenenfalls wird eine zusätzliche Ölmenge ausgespeist und über einen Kühler geleitet. Das gekühlte Öl muss über eine Speisepumpe dem Hydraulikkreislauf wieder zugeführt werden. (In den Figuren 5 und 6 sind Möglichkeiten der Aus- und Einspeisung des Hydraulikfluids zu dessen Kühlung nicht dargestellt.)

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Rammen oder Bohren, insbesondere Gründungsmaschine, umfassend wenigstens einen hydraulischen Bohr- oder Vibrationsantrieb, der in einem offenen Hydraulikkreislauf mit einem Steuerblock verbunden ist, über den wenigstens ein weiterer Verbraucher betreibbar ist und der über eine erste Zuleitung mit einer Pumpe und über eine erste Rückleitung mit einem Tank verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Antrieb (37) zusätzlich über eine zweite Zuleitung (62) direkt mit der Pumpe (52) und über eine zweite Rückleitung (66) direkt mit dem Tank (51) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Sperrung der direkten Verbindungsleitungen zwischen Pumpe (52) und hydraulischem Antrieb (37) und/oder zwischen hydraulischem Antrieb (37) und Tank (51) angeordnet sind, wobei in gesperrtem Zustand dieser Verbindungsleitungen der Steuerblock (53) die einzige Verbindung zwischen Pumpe (52) und hydraulischem Antrieb (37) darstellt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Sperrung der direkten Verbindungsleitungen Ventile, insbesondere Wegeventile umfassen, wobei in der zweiten Zuleitung (62) sowie in der zweiten Rückleitung (66) jeweils ein Ventil, vorzugsweise ein Wegeventil, zum Sperren dieser Rückleitung (66) angeordnet ist, derart, dass im gesperrten Zustand der zweiten Zuleitung (62) und der zweiten Rückleitung (66) der Steuerblock (53) die einzige Verbindung zwischen Pumpe (52) und hydraulischem Antrieb (37) darstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Zuleitung (61) ein Ventil, vorzugsweise ein Wegeventil (73) zum Sperren dieser ersten Zuleitung (61) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Antrieb (37) über eine dritte Rückleitung (67) direkt mit der Pumpe (52) verbunden ist, wobei jeweils wenigstens ein Ventil, vorzugsweise ein Wegeventil, zur wahlweisen Trennung des hydraulischen Antriebs (37) von dem Tank (51) und Verbindung des hydraulischen Antriebs und der Pumpe (52) angeordnet ist, derart, dass ein geschlossener Kreislauf zwischen Pumpe (52) und hydraulischem Antrieb (37) erzielbar ist.

Zeichnung