Rammhammer

Beschreibung

[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.

Ansprüche

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.

Claims

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).

Revendications

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).

Zeichnung