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EP 2 871 286 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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23.03.2016 Patentblatt 2016/12 |
(22) |
Anmeldetag: 12.11.2013 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Rammhammer
Pile driver
Mouton de battage de pieux
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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13.05.2015 Patentblatt 2015/20 |
(73) |
Patentinhaber: Delmag GmbH & Co. KG |
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63843 Niedernberg (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Jerch, Leopold
64832 Babenhausen (DE)
- Heichel, Matthias
63743 Aschaffenburg (DE)
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(74) |
Vertreter: Patentanwälte Dörner & Kötter PartG mbB |
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Körnerstrasse 27 58095 Hagen 58095 Hagen (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
WO-A1-2006/072297 FR-A1- 2 294 274
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AU-A1- 2008 203 842
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Rammhammer, umfassend einen Zylinder, einen in dem Zylinder
verschiebbar geführten Kolben und einem in dem Zylinder verschiebbar geführten Schlagstück
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren
zum Betreiben eines Rammhammers nach dem Patentanspruch 9.
[0002] Rammhämmer, die im Stand der Technik regelmäßig mit Dieselöl betrieben werden, weshalb
sie auch als Dieselrammen, Dieselhämmer oder Dieselbären bezeichnet werden, kommen
insbesondere bei Gründungsarbeiten der Bauindustrie zum Einrammen von Pfählen aller
Art, wie Betonpfeiler, Eisenträger, Spundwandelementen oder dergleichen in einem Baugrund
zum Einsatz.
[0003] Zum Starten einer solchen Dieselramme wird der Kolben mithilfe einer Ausklinkvorrichtung
innerhalb des Zylinders nach oben gezogen und in einer bestimmten Höhe ausgeklinkt,
wodurch er unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten auf das Schlagstück fällt.
Beim Niederfallen wird durch den Kolben eine Kraftstoffpumpe betätigt, über welche
über eine oder mehrere Einspritzdüsen eine Zuführung von Kraftstoff, insbesondere
von Dieselöl erfolgt. Durch den niederfallenden Kolben wird die im Brennraum des Zylinders
befindliche Luft komprimiert und hierdurch derart erhitzt, dass sich das im Brennraum
vorliegende Kraftstoff/Luft-Gemisch entzündet, worauf es explosionsartig verbrennt.
Durch die hierbei frei werdende Explosionsenergie wird zum einen der Kolben für einen
neuen Arbeitszyklus wieder nach oben geschleudert; gleichzeitig wird das Rammgut über
das Schlagstück in den Boden getrieben.
[0004] Bei solchen Dieselhämmern sind zwei Typen mit unterschiedlichen Arten zum Einspritzen
von Dieselöl in den Brennraum bekannt. Bei der sogenannten Hochdruck-Einspritzung
wird der Kraftstoff während der Kompression der Luft durch den fallenden Kolben mit
hohem Druck in Form eines fein zerstäubten Kraftstoffnebels in den Brennraum des Zylinders
eingespritzt. Dieser Nebel bildet zusammen mit der Luft ein zündfähiges Gemisch. Der
Kraftstoff entzündet sich bei der Hochdruck-Einspritzung bereits während des Kompressionsvorganges,
sobald die komprimierte Luft eine Temperatur erreicht, die zur Entzündung des Kraftstoffgemischs
ausreicht. Durch die explosionsartige Verbrennung baut sich im Brennraum ein hoher
Druck auf, durch den einerseits der Kolben abgebremst wird. Andererseits wirkt dieser
Verbrennungsdruck auf das Schlagstück, welches eine Kraft auf das Rammgut ausübt,
wodurch dieses in den Boden eingetrieben wird.
[0005] Der Verdichtungsvorgang endet spätestens mit dem Auftreffen des Kolbens auf das Schlagstück,
wobei der Kolben, der ja bereits vor dem Auftreffen auf das Schlagstück durch die
expandierenden Verbrennungsprodukte abgebremst wurde, nicht mit voller kinetischer
Energie auf das Schlagstück aufschlägt. Zeitweise, insbesondere bei einem harten Baugrund,
kann sogar der Fall auftreten, dass der Kolben das Schlagstück überhaupt nicht berührt
und ohne vorherigen Kontakt mit dem Schlagstück durch die Verbrennungsgase wieder
nach oben geschleudert wird. Unter solchen Bedingungen wirkt das Schlagstück nur über
das Verbrennungsgas-Polster auf das Rammgut ein. Daher eignen sich Dieselhämmer, bei
denen eine Hochdruckeinspritzung verwendet wird weniger zum Einrammen von schwerem
Rammgut oder bei schwierigen Bodenverhältnissen mit harten Schichten.
[0006] Zudem wird ein derartiger Dieselhammer im Betrieb sehr heiß und das System der Hochdruck-Einspritzung
neigt bei Überhitzung zu Fehlzündungen. Ein solches System ist zudem reparaturanfällig
und hat einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau. Dies bringt den Nachteil mit sich,
dass ein Dieselhammer mit Hochdruck-Einspritzung auf Baustellen vor Ort nur schlecht
oder gar nicht reparierbar ist.
[0007] Vorteile der Hochdruck-Einspritzung sind in der guten, relativ rückstandsfreien Verbrennung,
einem guten Startverhalten des Dieselhammers sowie einer guten Rammwirkung bei weichen
Bodenschichten zu sehen.
[0008] Bei der sogenannten Schlagzerstäubung, die im Gegensatz zur Hochdruck-Einspritzung
auch als Niederdruck-Einspritzung bezeichnet wird, wird der Kraftstoff zu Beginn des
Kompressionsvorganges mit niedrigerem Druck in Form eines Kraftstoffstrahls in den
Brennraum eingebracht und liegt danach zunächst als Kraftstofflache auf der oberen
Stirnseite des Schlagstücks. Die Luft im Brennraum wird durch den niederfallenden
Kolben solange komprimiert, bis dieser auf das Schlagstück aufschlägt. In diesem Moment
wird der flüssige Kraftstoff durch die auftreffende Kolbenfläche zerstäubt und entzündet
sich in diesem Zustand in der heißen komprimierten Luft. Der Kolben wird dann durch
die Explosion nach oben geschleudert, worauf ein weiterer Arbeitszyklus beginnen kann.
[0009] Bis zum Aufschlagen auf das Schlagstück wird der Kolben lediglich durch die im Brennraum
befindliche und durch ihn komprimierte Luft in seinem Fall gebremst. Dies bedeutet,
die Bewegungsenergie des Kolbens wird zum großen Teil auf das Schlagstück übertragen,
wodurch bei gleichem Gewicht des Kolbens deutlich höhere Schlagkräfte auf das Rammgut
ausgeübt werden können als dies bei der Hochdruck-Einspritzung der Fall ist. Der Aufschlag
des Kolbens auf das Schlagstück erfolgt zeitlich vor der Verbrennung des Kraftstoffes.
[0010] Dieselhämmer, die eine Niederdruck-Einspritzung verwenden, sind weniger gut dafür
geeignet, bei geringen Bodenwiderständen eingesetzt zu werden. In diesen Fällen verringert
sich die Kompression auf Grund des geringeren Widerstandes des Erdreiches, denn bereits
der sich aufbauende Kompressionsdruck wird über das sich nach unten bewegende Schlagstück
auf das Rammgut übertragen. Der Brennraum wird dadurch faktisch vergrößert, was wiederum
auf Kosten des Kompressionsdruckes geht. Die Verbrennung läuft somit bei weichen Böden
nur mit verminderter Qualität ab, was zu unerwünschten Rückständen (Ruß, unverbrannter
Kraftstoff in den Verbrennungsgasen) führen kann, die die Umwelt belasten.
[0011] Vorteilhaft bei der Schlagzerstäubung ist, dass die Bewegungsenergie des Kolbens
effektiv genutzt wird, da der Kolben hart auf dem Schlagstück aufschlägt. Zudem neigt
ein Dieselhammer mit Schlagzerstäubung weniger zu einer Überhitzung, ist weniger störanfällig
und einfacher zu bedienen als ein Dieselhammer mit Hochdruck-Einspritzung.
[0012] Bislang musste bei Dieselhämmern der Nachteil in Kauf genommen werden, dass ein nach
einem der beiden Arbeitsprinzipien arbeitender Dieselhammer immer nur bestimmten örtlichen
Gegebenheiten Rechnung tragen konnte. Stellte sich vor Ort heraus, dass die Bodenbeschaffenheit
anders war oder wurde als vorausgeplant, musste entweder mit dem nicht optimalen Gerät
weitergearbeitet werden oder ein anderer Dieselhammer beschafft werden, was zu Zeitverlust
und höheren Kosten führte.
[0013] In der
WO 2006/072297 A1 ist ein Dieselhammer beschrieben, bei dem das Dieselöl wahlweise als zerstäubter
Kraftstoffnebel (Hochdruck-Einspritzung) und/oder als Kraftstoffstrahl (Niederdruck-Einspritzung)
in den Brennraum eingespritzt werden kann. Dieser Dieselhammer hat sich in der Praxis
bewährt. Bei diesem Dieselhammer ist es ermöglicht, diesen bei weichen Bodenverhältnissen
mit Hochdruck-Einspritzung, bei harten Bodenschichten jedoch mit Niederdruckeinspritzung
bzw. Schlagzerstäubung zu betreiben. So ist eine Anpassung der Wirksamkeit des Dieselhammers
bei gleichzeitiger Optimierung der Verbrennung, die teilweise ebenfalls von dem Bodenwiderstand
abhängt, an weiche oder harte Schichten des Bodens gewährleistet.
[0014] Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, dass es bei den unterschiedlichen Betriebsarten
zu unvollständigen Kraftstoffverbrennungen kommen kann, wodurch Verbrennungsrückstände
im Brennraum verbleiben.
[0015] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde,
einen Rammhammer der vorgenannten Art bei gleichbleibender Funktion und Zuverlässigkeit
den Kraftstoffverbrennungsprozess zu verbessern und die Entstehung von Verbrennungsrückständen
zu vermeiden. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Rammhammer mit den
Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0016] Mit der Erfindung ist ein Rammhammer der vorgenannten Art geschaffen, bei dem bei
gleichbleibender Funktion und Zuverlässigkeit der Kraftstoffverbrennungsprozess verbessert
und die Entstehung von Verbrennungsrückständen vermieden ist. Dadurch, dass eine Primärkraftstoffzuführeinrichtung
angeordnet ist, die eine mit einem einen Kraftstoff mit hoher Klopffestigkeit aufweisenden
Primärkraftstofftank verbundene, als Hochdruck-Einspritzdüse ausgeführte Primärkraftstoffdüse
umfasst und ein Zündölzuführeinrichtung angeordnet ist, die eine mit einem ein Zündöl
aufweisenden Zündöltank verbundene, als Niederdruck-Einspritzdüse ausgeführte Zündöldüse
umfasst, ist ein genau definierter Verbrennungsprozess erzielbar. Durch den Einsatz
eines Primärkraftstoffs mit hoher Klopffestigkeit ist eine homogene Verteilung des
Kraftstoff-Luftgemisches bewirkt, wodurch eine Verbesserung der Verbrennung erzielt
ist. Dabei kann der Primärkraftstoff zu Beginn des Verdichtungstaktes eingebracht
werden, wodurch mehr Zeit für die Gemischbildung und Verdampfung des Primärkraftstoffs
zur Verfügung steht. Die Zündung des Primärkraftstoffs erfolgt durch Selbstzündung
des Zündöls, dessen Zündung genau zum Zeitpunkt des Aufschlags des Kolbens auf das
Schlagstück, also immer zum optimalen Zeitpunkt, erfolgt.
[0017] Da bei jedem Arbeitszyklus jeweils nur eine minimale Menge an Zündöl zur Fremdzündung
des Primärkraftstoff-Luftgemischs erforderlich ist, ist ein sehr sauberer und insbesondere
partikelarmer Verbrennungsprozess bewirkt. Als Primärkraftstoff kann jeder geeignete
Kraftstoff mit hoher Klopffestigkeit, insbesondere Ethanol, Erdgas, LPG, Biogas, Superbenzin
oder E85 verwendet werden. Als Zündöl kann jeder geeignete Kraftstoff, der mittels
der durch Komprimieren erhitzten Verbrennungsluft selbstzündend ist, wie beispielsweise
Dieselöl, Heizöl, Biodiesel oder Kerosin zum Einsatz kommen.
[0018] In Weiterbildung der Erfindung ist die Zündöldüse derart ausgebildet, dass das Zündöl
in Form eines Strahls auf das Schlagstück aufbringbar ist. Hierdurch ist eine Pfützenbildung
auf das Schlagstück erzielt, wodurch einer vorzeitigen Selbstzündung entgegengewirkt
ist. Dabei ist die Primärkraftstoffdüse vorzugsweise derart ausgebildet, dass der
Primärkraftstoff in Form eines zerstäubten Kraftstoffnebels in den Brennraum einbringbar
ist. Die Gestaltung der Primärkraftstoff- und Zündöldüsen ist auf den eingesetzten
Primärkraftstoff abzustimmen.
[0019] In Ausgestaltung der Erfindung ist die Primärkraftstoffdüse derart angeordnet, dass
der Kraftstoffnebel orthogonal zur Bewegungsrichtung des Kolbens in die Nähe der Stirnfläche
in den Brennraum einbringbar ist. Hierdurch ist eine homogene Verteilung des Primärkraftstoff-Luftgemischs
erzielt.
[0020] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Primärkraftstoffdüse und die Zündöldüse
in unterschiedlichen vertikalen Abständen zum Schlagstück angeordnet. Dabei ist die
Zündöldüse bevorzugt von dem Schlagstück her gesehen oberhalb der Primärkraftstoffdüse
angeordnet. Hierdurch kann zunächst die strahlförmige Einbringung einer Zündölpfütze
auf das Schlagstück erfolgen, wonach unter zunehmender Komprimierung der Luft die
Einspritzung des Primärkraftstoffs erfolgt. Hierdurch ist einer vorzeitigen Selbstzündung
des Zündöls weiter entgegen gewirkt.
[0021] In Weiterbildung der Erfindung sind die Primärkraftstoffdüse und die Zündöldüse jeweils
mit einer Pumpeneinrichtung verbunden, die durch den niederfallenden Kolben steuerbar
sind, wobei bevorzugt wenigstens eine der Pumpeneinrichtungen einen Pumpenstößel aufweist,
der in den Zylinder hineinragt und derart ausgebildet ist, dass er durch Überstreichen
des Kolbens beim Niederfallen eine Pumpeneinrichtung betätigt, durch die ein Einspritzvorgang
initiiert wird. Hierdurch ist eine mechanische, sehr robuste und störunanfällige Steuerung
des Kraftstoffeinspritzprozesses erzielt.
[0022] Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben
eines Rammhammers der vorgenannten Art bereitzustellen, das bei gleichbleibender Funktion
und Zuverlässigkeit des Rammhammers eine Verbesserung des Kraftstoffverbrennungsprozesses
bei gleichzeitiger Vermeidung der Entstehung von Verbrennungsrückständen ermöglicht.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Verfahren mit den Merkmalen des
kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 9 gelöst.
[0023] Mit der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Rammhammers der vorgenannten
Art bereitgestellt, das bei gleichbleibender Funktion und Zuverlässigkeit des Rammhammers
eine Verbesserung des Kraftstoffverbrennungsprozesses bei gleichzeitiger Vermeidung
der Entstehung von Verbrennungsrückständen ermöglicht. Dadurch, dass die Zündung des
Primärkraftstoff-Luftgemisches erst beim Aufschlagen des Kolbens durch die Selbstentzündung
des Zündöls erfolgt, ist eine gute Homogenisierung des Primärkraftstoff-Luftgemisches
bewirkt, wodurch eine optimale Verbrennung gefördert ist. Dabei werden bevorzugt Primärkraftstoff
und Zündöl zu verschiedenen Zeiten in den Brennraum eingebracht.
[0024] Besonders bevorzugt wird zunächst eine geringe Menge Zündöl auf das Schlagstück gespritzt,
wodurch eine Zündölpfütze gebildet ist, wonach der Primärkraftstoff in Form eines
zerstäubten Kraftstoffnebels in den Brennraum eingebracht wird, bevor das auf dem
Schlagstück befindliche Zündöl durch den Aufschlag des Kolbens auf das Schlagstück
zerstäubt und gezündet wird.
[0025] Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen
angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Die einzige Figur 1 zeigt die schematische
Darstellung eines Rammhammers.
[0026] Der als Ausführungsbeispiel gewählte Rammhammer umfasst einen beidseitig offenen
Zylinder 1, der regelmäßig eine Länge von 3 bis 8 Metern und einen Durchmesser von
0,2 bis 1,5 Meter aufweisen kann. In dem Zylinder 1 ist ein Kolben 2 verschiebbar
angeordnet. Ein hierzu koaxiales Schlagstück 3 greift verschiebbar in das offene untere
Ende des Zylinders 1 ein. An dem unteren Ende des Zylinders 1 ist eine ringförmige
Lagereinheit 9 befestigt, in der ein mittlerer Schaftabschnitt 31 des Schlagstücks
3 dicht und verschiebbar geführt ist, der einen gegenüber dem Innendurchmesser des
Zylinders 1 verminderten Außendurchmesser aufweist. Der Rammhammer ist über an den
Zylinder 1 angeordnete Führungsbacken 13 entlang eines Mäklers 8 vertikal verschiebbar
gelagert.
[0027] An dem unteren Ende des Schaftabschnitts 31 ist eine unterhalb des Zylinders 1 liegende
Schlagplatte 32 angeformt, deren nach außen gerichtete untere konvexe Begrenzungsfläche
33 im Betrieb mit dem oberen Ende eines einzutreibenden Rammgutes zusammenwirkt.
[0028] An dem oberen Ende des Schaftabschnitts 31 des Schlagstücks 3 ist ein Kolbenabschnitt
34 mit mehreren umlaufenden, axial beabstandeten Dichtringen angeformt, die auf der
Innenmantelfläche 11 des Zylinders 1 laufen. Durch die Oberseite des Kolbenabschnitt
34 des Schlagstücks 3 ist zusammen mit der Unterseite des Kolbens 2 sowie der Innenmantelfläche
11 des Zylinders 1 ein Brennraum 12 begrenzt.
[0029] Die dem Brennraum 12 des Zylinders 1 zugewandte Stirnfläche des Schlagstücks 3 ist
plan mit einer flachen Brennstoffmulde geschliffen.
[0030] Zwischen der Schlagplatte 32 des Schlagstücks 3 und der Lagereinheit 9 des Zylinders
1 ist ein Dämpfungsring 91 angeordnet. Ein weiterer Dämpfungsring 92 ist benachbart
zur Lagereinheit 9 zwischen der Oberseite der Lagereinheit 9 und der Unterseite des
Kolbenabschnitts 34 des Schlagstücks 3 angeordnet.
[0031] Oberhalb des Schlagstücks 3 läuft im Inneren des Zylinders 1 ein mit umlaufenden,
axial zueinander beabstandeten Dichtringen 93 versehenes, unteres Arbeitsende 23 des
Kolbens 2. Die untere freie, plan geschliffene Stirnfläche 21 des Kolbens 2 ist durch
eine radial außenliegend umlaufende Stufe abgesetzt.
[0032] An dem unteren Arbeitsende 23 des Kolbens 2 ist ein Massenabschnitt 22 angeformt,
der sich in dem oberen Abschnitt des Zylinders 1 hinein erstreckt. An der Umfangswand
des Zylinders 1 ist eine Primärkraftstoffzuführeinrichtung 4 angeordnet, die eine
Primärkraftstoffpumpe 41 umfasst, die über eine Leitung mit einer in Form einer Hochdruck-Einspritzdüse
ausgebildeten Primärkraftstoffdüse 42 verbunden ist. Die Primärkraftstoffpumpe 41
wird über einen Primärkraftstofftank 45 mit einem eine hohe Klopffestigkeit aufweisenden
Kraftstoff, vorliegend Ethanol gespeist. An Stelle von Ethanol kann beispielsweise
auch Erdgas, LPG, Biogas Superbenzin oder E85 (Benzin-Ethanolmischung mit 85-prozentigen
Ethanolanteil) zum Einsatz kommen.
[0033] Die über eine Leitung mit dem Primärkraftstofftank 45 verbundene Primärkraftstoffpumpe
41 weist einen ins Innere des Zylinders 1 ragenden, vorgespannten Pumpenhebel 44 auf,
über den sie bei Passieren des fallenden Kolbens 2 angetrieben wird. Die Primärkraftstoffzuführeinrichtung
4, insbesondere deren Primärkraftstoffdüse 42 ist derart ausgebildet und ausgerichtet,
dass der abgegebene Primärkraftstoff im Wesentlichen als fein zerstäubter Nebel in
den Brennraum 12 eingespritzt wird.
[0034] Weiterhin ist eine Zündölpumpe 51, die durch einen ins Innere des Zylinders 1 vorgespannten
Pumpenhebel 54 beim Fallen des Kolbens 2 angetrieben wird, förderseitig über eine
Leitung mit einer als Niederdruck-Einspritzdüse ausgebildeten Zündöldüse 52 verbunden
und bildet mit dieser eine Zündölzuführeinrichtung 5. Die Zündölpumpe 51 kommuniziert
mit einem mit als Zündöl eingesetzten Dieselöl gefülltem Zündöltank. Die Zündölzuführeinrichtung
5 ist axial von der Primärkraftstoffzuführeinrichtung 4 in Richtung auf das obere
Ende des Zylinders 1 beabstandet an und in der Umfangswand des Zylinders 1 angeordnet.
Ihre Zündöldüse 52 ist derart ausgebildet und ausgerichtet, dass das abgegebene Zündöl
in Form eines im Wesentlichen zusammenhängenden Strahls 53 etwa mittig auf die Stirnfläche
des Schlagstücks 3 gespritzt wird.
[0035] Die Gestaltung der Primärkraftstoff- und der Zündölpumpen 41, 51 mit jeweils angeordnetem,
in den Zylinder 1 hineinragenden Pumpenhebel 44, 54 entsprechen im Ausführungsbeispiel
im Wesentlichen der Ausführung der im Stand der Technik bekannten in der
WO 2006/072297 beschriebenen Kraftstoffpumpen der Niederdruck-Einspritzvorrichtung. Daher wird in
Bezug auf diese Pumpen an dieser Stelle auf die Ausführungen dieser Druckschrift verwiesen.
[0036] Weiterhin ist an dem Zylinder 1 eine Schmierstoffpumpe 7 angeordnet, die mit in Umfangsrichtung
des Zylinders 1 verteilten Schmierstoffdüsen verbunden ist. Durch die Schmierstoffdüsen
wird Schmierstoff zwischen den Kolben 2 und die Innenmantelfläche 11 des Zylinders
1 gegeben.
[0037] Der zuvor beschriebene Rammhammer arbeitet folgendermaßen: Im Ausgangszustand ist
der Kolben 2 über die - nicht dargestellte - Ausklinkvorrichtung in eine obere Stellung
angehoben. Nach Ausklinken fällt er von dort unter Einwirkung der Schwerkraft nach
unten, verschließt die Arbeitsstutzen 16 und betätigt mit seiner Stirnfläche 21 nacheinander
den Pumpenhebel 54, 44 der Zündölzuführeinrichtung 5 bzw. der Primärkraftstoffzuführeinrichtung
4. Hierdurch erfolgt zunächst eine strahlförmige Aufbringung einer geringen Menge
Zündöl auf des Schlagstück 3, das dort eine Pfütze ausbildet. Nachfolgend wird der
Primärkraftstoff, vorliegend Ethanol, über die Primärkraftstoffdüse 42 in den Brennraum
12 zerstäubt eingespritzt, der so mit Luft vermischt und über den herabfallenden Kolben
2 komprimiert wird. Beim Aufschlagen des Kolbens 2 auf das Schlagstück 3 wird die
Zündölpfütze zerstäubt und selbstentzündet, wodurch die Zündung des verdichteten Primärkraftstoff-Luftgemischs
6 erfolgt.
[0038] Mit dem Aufschlagen des Kolbens 2 auf das Schlagstück 3 wird gleichsam auf das Schlagstück
3 und über dieses auf das Rammgut eine nach unten gerichtete Kraft ausgeübt, welche
das Rammgut weiter in das Erdreich treibt. Bei der anschließend durch die explosionsartige
Verbrennung des Primärkraftstoffs ausgelösten Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 gibt
dieser die Arbeitsstutzen 16 frei, wodurch sich die Verbrennungsgase entspannen und
über die Arbeitsstutzen 16 abströmen. Der Kolben 2 wird nun unter Ansaugen von frischer
Luft durch die Arbeitsstutzen 16 weiter nach oben geschleudert, bis er seine obere
Endstellung erreicht hat und sich der beschriebene Arbeitszyklus wiederholt.
1. Rammhammer, umfassend einen Zylinder (1), einen in dem Zylinder (1) verschiebbar geführten
Kolben (2), ein in dem Zylinder (1) verschiebbar geführtes Schlagstück (3), welches
in Betriebsstellung des Rammhammers unterhalb des Kolbens (2) angeordnet ist, einem
Brennraum (12), der axial von einer im Inneren des Zylinders (1) liegenden Stirnfläche
(30) des Schlagstücks (3) und einer Stirnfläche (21) des Kolbens (2) begrenzt ist,
sowie wenigstens einer Kraftstoffzuführeinrichtung, durch die bei jedem Arbeitszyklus
eine vorgegebene Menge Kraftstoff in den Brennraum (12) einbringbar ist, wobei eine
Primärkraftstoffzuführeinrichtung (4) angeordnet ist, die eine mit einem einen Kraftstoff
mit hoher Klopffestigkeit aufweisenden Primärkraftstofftank (45) verbundene, als Hochdruck-Einspritzdüse
ausgeführte Primärkraftstoffdüse (42) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zu außerdem eine Zündölzuführeinrichtung (5) angeordnet ist, die eine mit einem ein
Zündöl aufweisenden Zündöltank verbundene, als Niederdruck-Einspritzdüse ausgeführte
Zündöldüse (52) umfasst.
2. Rammhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündöldüse (52) derart ausgebildet ist, dass das Zündöl in Form eines Strahls
auf das Schlagstück (3) aufbringbar ist.
3. Rammhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärkraftstoffdüse (42) derart ausgebildet ist, dass der Primärkraftstoff in
Form eines zerstäubten Kraftstoffnebels in den Brennraum (12) einbringbar ist.
4. Rammhammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärkraftstoffdüse (42) derart angeordnet ist, dass der Kraftstoffnebel orthogonal
zur Bewegungsrichtung des Kolbens (2) in die Nähe der Stirnfläche (30) des Schlagstücks
(3) in den Brennraum (12) einbringbar ist.
5. Rammhammer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärkraftstoffdüse (42) und die Zündöldüse (52) in unterschiedlichen vertikalen
Abständen zum Schlagstück (3) angeordnet sind
6. Rammhammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündöldüse (52) von dem Schlagstück (3) her gesehen oberhalb der Primärkraftstoffdüse
(42) angeordnet ist.
7. Rammhammer nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärkraftstoffdüse (42) und die Zündöldüse (52) jeweils mit einer Pumpeneinrichtung
(41, 51) verbunden sind, die durch den niederfallenden Kolben (2) steuerbar sind.
8. Rammhammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Pumpeneinrichtungen (41, 51) einen Pumpenhebel (44, 54) aufweist,
der in den Zylinder (1) hineinragt und derart ausgebildet ist, dass er durch Überstreichen
des Kolbens (2) beim Niederfallen eine Pumpeneinrichtung (41, 51) betätigt, durch
die ein Einspritzvorgang initiiert wird.
9. Verfahren zum Betreiben eines Rammhammers nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Arbeitszyklus durch das Herabfallen des Kolbens (2) eine Kraftstoffpumpe
betätigt wird, durch die klopffester Primärkraftstoff über eine als Hochdruck-Einspritzdüse
ausgeführte Primärkraftstoffdüse (42) in den Brennraum (12) eingebracht wird, wodurch
in dem Brennraum (12) ein Primärkraftstoff-Luftgemisch (6) gebildet wird, und eine
Zündölpumpe (51) betätigt wird, durch die eine kleine Menge Zündöl über eine als Niederdruck-Einspritzdüse
ausgeführte Zündöldüse (52) auf das Schlagstück (3) gespritzt wird, wonach beim Aufschlagen
des Kolbens (2) auf das Schlagstück (3) das Zündöl zerstäubt und entzündet wird, wodurch
die Zündung des Primärkraftstoff-Luftgemischs (6) erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Primärkraftstoff und Zündöl zu verschiedenen Zeiten in den Brennraum (12) eingebracht
werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine geringe Menge Zündöl auf das Schlagstück (3) gespritzt wird, wodurch
eine Zündölpfütze gebildet ist, nachfolgend der Primärkraftstoff in Form eines zerstäubten
Kraftstoffnebels in den Brennraum (12) eingebracht wird, bevor das auf dem Schlagstück
(3) befindliche Zündöl durch den Aufschlag des Kolbens (2) auf das Schlagstück (3)
zerstäubt und gezündet wird.
1. Pile driver comprising a cylinder (1), a piston (2) movably guided in the cylinder
(1), a striking piece (3) movably guided in the cylinder (1), which is arranged below
the piston (2) in the operating position of the pile driver, a combustion chamber
(12), which is axially delimited by a front face (30) of the striking piece (3) inside
the cylinder (1) and a front face (21) of the piston (2) as well as a fuel supply
device, by means of which a predetermined amount of fuel is introducible into the
combustion chamber (12) during each work cycle, wherein a primary fuel supply device
(4) is arranged comprising a primary fuel nozzle (42) designed as a high pressure
injection nozzle connected to a primary fuel tank (45) containing a fuel with high
anti-knock characteristics, characterised in that furthermore an ignition oil supply device (5) is arranged comprising an ignition
oil nozzle (52) designed as a low pressure injection nozzle connected to an ignition
oil tank containing ignition oil.
2. Pile driver according to claim 1, characterised in that the ignition oil nozzle (52) is designed in a way that the ignition oil can be applied
to the striking piece (3) in the form of a jet.
3. Pile driver according to claim 1 or 2, characterised in that the primary fuel nozzle (42) is designed in a way that the primary fuel can be introduced
into the combustion chamber (12) in the form of an atomised fuel spray.
4. Pile driver according to claim 3, characterised in that the primary fuel nozzle (42) is arranged in a way that the fuel spray can be introduced
into the combustion chamber (12) orthogonally to the direction of movement of the
piston (2) close to the front face (30) of the striking piece (3).
5. Pile driver according to one of the previous claims, characterised in that the primary fuel nozzle (42) and the ignition oil nozzle (52) are arranged in different
vertical distances to the striking piece (3).
6. Pile driver according to claim 5, characterised in that the ignition oil nozzle (52) is arranged above the primary fuel nozzle (42) as viewed
from the striking piece (3).
7. Pile driver according to one of the previous claims, characterised in that the primary fuel nozzle (42) and the ignition oil nozzle (52) are respectively connected
to a pumping device (41, 51), which are controllable by the falling piston (2).
8. Pile driver according to claim 7, characterised in that at least one of the pumping devices (41, 51) has a pump lever (44, 54), which protrudes
into the cylinder (1) and is designed in a way that it actuates a pumping device (41,
51) by passing over the falling piston (2), by means of which an injection process
is initiated.
9. Method for operating a pile driver according to one of the previous claims, characterised in that during each work cycle a fuel pump is actuated by the falling of the piston (2),
by means of which anti-knock primary fuel is introduced into the combustion chamber
(12) via a primary fuel nozzle (42) designed as a high pressure injection nozzle,
whereby in the combustion chamber (12) a primary fuel air mixture (6) is formed and
an ignition oil pump (51) is actuated, by means of which a small amount of ignition
oil is sprayed onto the striking piece (3) via an ignition oil nozzle (52) designed
as a low pressure injection nozzle, whereafter the ignition oil is atomised and ignited
when the piston (2) strikes the striking piece (3), whereby ignition of the primary
fuel air mixture (6) takes place.
10. Method according to claim 9, characterised in that the primary fuel and the ignition oil are introduced into the combustion chamber
(12) at different times.
11. Method according to claim 10, characterised in that first of all a small amount of ignition oil is sprayed onto the striking piece (3),
whereby an ignition oil spill is formed, subsequently the primary fuel in the form
of an atomised fuel spray is introduced into the combustion chamber (12) before the
ignition oil on the striking piece (3) is atomised and ignited by the striking of
the piston (2) onto the striking piece (3).
1. Marteau de battage de pieux comprenant un cylindre (1), un piston (2) guidé de manière
coulissante dans le cylindre (1), une pièce de frappe (3) guidée de manière coulissante
dans le cylindre (1), pièce qui est agencée en-dessous du piston (2) lorsque le marteau
de battage de pieux se trouve en position de service, une chambre de combustion (12)
limitée axialement par une surface frontale (30) de la pièce de frappe (3) se trouvant
à l'intérieur du cylindre (1) et par une surface frontale (21) du piston (2), ainsi
qu'au moins par un dispositif d'amenée du carburant par lequel il est possible d'introduire,
lors de chaque cycle de travail, une quantité spécifiée de carburant dans la chambre
de combustion (12), sachant qu'est agencé un dispositif (4) d'amenée de carburant
primaire, lequel dispositif comprend une buse (42) de carburant primaire réalisée
sous forme d'injecteur haute pression relié à un réservoir (45) qui contient un carburant
à haut pouvoir détonant, caractérisé en ce qu'en outre est agencé un dispositif (5) d'amenée d'huile d'allumage comprenant une buse
(52) d'huile d'allumage réalisée sous la forme d'un injecteur basse pression relié
à un réservoir qui contient de l'huile d'allumage.
2. Mouton de battage de pieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injecteur (52) d'huile d'allumage est configuré de sorte que cette huile soit applicable
sous forme de jet sur la pièce de frappe (3).
3. Mouton de battage de pieux selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'injecteur (42) de carburant primaire est configuré de sorte que le carburant primaire
puisse être introduit dans la chambre de combustion (12) forme de brouillard de carburant
atomisé.
4. Mouton de battage de pieux selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'injecteur (42) de carburant primaire est agencé de sorte que le brouillard de carburant
puisse être introduit dans la chambre de combustion (12) perpendiculairement au sens
de déplacement du piston (2) à proximité de la surface frontale (30) de la pièce de
frappe (3).
5. Mouton de battage de pieux selon l'une des revendications, caractérisé en ce que l'injecteur (42) de carburant primaire et l'injecteur (52) d'huile d'allumage sont
agencés à des distances verticales différentes de la pièce de frappe (3).
6. Mouton de battage de pieux selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'injecteur (52) d'huile d'allumage est agencé, lorsque observé depuis la pièce de
frappe (3), au-dessus de l'injecteur (42) de carburant primaire.
7. Mouton de battage de pieux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injecteur (42) de carburant primaire et l'injecteur (52) d'huile d'allumage sont
reliés avec des dispositifs de pompe (41, 51) respectifs pilotables par le piston
(2) en train de chuter.
8. Mouton de battage de pieux selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins l'un des dispositifs de pompe (41, 51) présente un levier de pompe (44, 54)
faisant saillie dans le cylindre (1) et configuré de telle sorte que lorsque le piston
(2) frotte dessus dans sa chute, il actionne un dispositif de pompe (41, 51) qui déclenche
la séquence d'injection.
9. Procédé pour exploiter un mouton de battage de pieux selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce qu'à chaque cycle de travail la chute du piston (2) actionne une pompe à carburant par
laquelle le carburant primaire à haut pouvoir détonant pénètre dans la chambre de
combustion (12) via une buse (42) à carburant primaire configurée en injecteur haute
pression, ce qui a pour effet de former un mélange (6) d'air et de carburant primaire
dans la chambre de combustion (12), et d'actionner une pompe (51) à huile d'allumage
à travers laquelle une petite quantité de cette huile est pulvérisée sur la pièce
de frappe (3) via une buse (52) à huile d'allumage réalisée sous forme d'injecteur
basse pression, ce après quoi, lorsque le piston (2) percute la pièce de frappe (3),
l'huile d'allumage est atomisée et prend feu, ce qui provoque l'allumage du mélange
(6) de carburant primaire et d'air.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le carburant primaire et l'huile d'allumage ne sont pas introduits au même moment
dans la chambre de combustion (12).
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que dans un premier temps une faible quantité d'huile d'allumage est pulvérisée sur la
pièce de frappe (3), ce qui crée une flaque d'huile d'allumage, et qu'ensuite le carburant
primaire est introduit dans la chambre de combustion (12) sous la forme d'un brouillard
de carburant atomisé avant que l'huile d'allumage se trouvant sur la pièce de frappe
(3) ne soit atomisée et allumée lorsque le piston (2) percute la pièce de frappe (3).
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