Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unwuchteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie ein Vibrationsrammgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Bei der Funktion von Vibrationsrammgeräten werden in einer Unwuchteinrichtung Unwuchtmassen auf einer Welle oder Achse in radiale Drehung versetzt wodurch eine Fliehkraft entsteht. Ein derartiges Vibrationsrammgerät ist beispielsweise aus der DE 10 2011 103 401 B4 bekannt geworden. Hier wird eine Vibrationsramme bzw. Vibrationsrammgerät zum Einrammen und/oder Herausziehen von länglichen Rammgüter wie Spundbohlen, Träger, Rohre, Stahlprofile, etc. beschrieben. Hier sind beispielsweise mehrere, mit gleichmäßigem Abstand zueinander in verschiedenen Ebenen jeweils paarweise angeordneten Unwuchtwellen vorgesehen, die mit je einem von der Trägheitsmasse und deren Verteilung um die Drehachse gleich großen, in Drehrichtung oder entgegengesetzt verstellbaren Unwuchtkörpern ausgestattet sind. Es ist ferner in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass den Unwuchtwellen je ein Asynchronmotor zugeordnet ist.

Bekannt sind weiterhin auch ein hydraulischer Antrieb der Unwuchtmassen. Die Hydraulikenergie wird dafür durch Aggregate zur Verfügung gestellt, die mittels Dieselmotoren betrieben werden. Dabei ist stetes die Gefahr des Austritts von Hydrauliköl und damit eine verbundene Umweltverschmutzung gegeben. Weiterhin verursacht der Dieselmotorantrieb des Antriebsaggregats Umweltbelastungen die durch alternative Antriebskonzepte reduziert werden sollen.

Wenngleich hier bereits brauchbare Unwuchteinrichtungen bekannt geworden sind, so besteht dennoch Verbesserungsbedarf. Es ist demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Unwuchteinrichtung vorzuschlagen, insbesondere, eine Unwuchteinrichtung vorzuschlagen, die kompakter aufgebaut sein kann bzw. tendenziell weniger Raum benötigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Unwuchteinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass die Unwuchteinrichtung eine von der ersten Lagereinrichtung radial beabstandete zweite Lagereinrichtung umfasst, wobei die zweite Lagereinrichtung eine Anordnung von Magneten umfasst, kann eine die erste Lagereinrichtung entlastende bzw. unterstützende zweite Lagereinrichtug bereitgestellt werden, die im Wesentlichen analog der Linearlagerung einer Magnetschwebebahn funktioniert. Insbesondere für Offshore Windprojekt werden immer größere Maschinen nachgefragt, die aber auf herkömmliche Weise auf Grund der Kosten, Gewichte und den technischen Möglichkeiten kaum noch zu realisieren sind. Mit dieser neuen Technik können leistungsstarke Maschine auf kleinerem Raum realisiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Unwuchteinrichtung eine kreisrunde Scheibe, sowie einen um die kreisrunde Scheibe drehbaren Unwuchtkörper mit einer Unwuchtmasse umfasst, wobei die zweite Lagereinrichtung zwischen dem Unwuchtkörper, insbesondere der Unwuchtmasse, und der Scheibe angeordnet ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die kreisrunde Scheibe eine Umfangsfläche, sowie der Unwuchtkörper, insbesondere die Unwuchtmasse, eine der Scheibe zugewandte Fläche aufweist, wobei die Anordnung von Magneten teilweise auf der Scheibe, sowie teilweise auf dem Unwuchtkörper angeordnet ist, insbesondere Magneten auf der Umfangsfläche der Scheibe, sowie Magneten auf der Fläche des Unwuchtkörpers, insbesondere der Unwuchtmasse, angeordnet sind. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Fläche des Unwuchtkörpers eine zu der Scheibenumfangfläche korrespondierende Form aufweist. Entsprechend kann ein gleichmäßiger Spalt zwischen Scheibe und Unwuchtkörper ausgebildet werden, in welchem sich die Magneten des Unwuchtkörpers und die Magneten der Scheibe gegenüberstehen können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Unwuchtkörper mindestens eine, vorzugsweise zwei Streben, umfasst, die sich radial von der ersten Lagereinrichtung erstrecken und an denen endseitig eine Unwuchtmasse angebracht ist. Grundsätzlich sind auch eine Ausgestaltung aus Vollmaterial oder andere Gestaltungsformen denkbar. Die Ausgestaltung mit Streben trägt jedoch zur Gewichtsreduktion bei.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwei Scheiben vorgesehen sind, wobei die Streben und die erste Lagereinrichtung zwischen den beiden Scheiben angeordnet sind, wobei sich die Unwuchtmasse in axialer Richtung über die Scheiben erstreckt. Auf diese Weise können noch größere Kräfte durch die zweite Lagereinrichtung bei gleichzeitig raumsparendem Konzept aufgenommen werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Unwuchteinrichtung einen Rahmen mit mindestens einer kreisrunden Aussparung, sowie einen in der Aussparung drehbar aufgenommenen Unwuchtkörper umfasst, wobei die zweite Lagereinrichtung zwischen dem Unwuchtkörper und der Aussparung angeordnet ist. Hierdurch kann eine alternative Ausgestaltung der Unwuchteinrichtung vorgeschlagen werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aussparung eine Innenfläche, sowie der Unwuchtkörper eine der Aussparung zugewandte Fläche aufweist, wobei die Anordnung von Magneten teilweise auf der Innenfläche der Aussparung, sowie teilweise auf dem Unwuchtkörper angeordnet ist, insbesondere Magneten auf der Innenfläche der Aussparung, sowie Magneten auf der Fläche des Unwuchtkörpers angeordnet sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Lagereinrichtung als Gleit- oder Rollenlager ausgestaltet ist. Entsprechende Drehlager sind für den hier vorgesehenen Anwendungszweck in geeigneter Form verfügbar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zweite Lagereinrichtung als Antriebseinrichtung ausgestaltet ist, wobei die Magneten der Scheibe und/oder die Magneten des Unwuchtkörpers als Elektromagneten ausgestaltet sind. Auch hierdurch würde sich eine sehr kompakte Ausgestaltung der Unwuchteinrichtung ergeben, da sich Unwuchtkörper und Antriebseinrichtung einen identischen oder zumindest nahezu identischen axialen Abschnitt der Unwuchteinrichtung teilen würden. Mit anderen Worten Unwuchtkörper und Antriebseinrichtung sind bezogen auf die Rotationsachse auf demselben axialen Bereich angeordnet.

Grundsätzlich ergeben sich gegenüber hydraulischen Antrieben der Unwuchtmassen durch die Verwendung von elektrisch betriebenen Unwuchteinrichtungen Vorteile. Die Hydraulikenergie muss beispielsweise nicht durch dieselmotorbetriebene Antriebsaggregate zur Verfügung gestellt werden. Dabei besteht stets die Gefahr des Austritts von Hydrauliköl und damit verbundener Umweltverschmutzung. Weiterhin verursacht der Dieselmotorantrieb des Antriebsaggregats Umweltbelastungen die durch elektrische Antriebskonzepte reduziert werden können.

Eine Unwuchteinrichtung bzw. Vibrations-, Ramm und Ziehgerät in dem die Unwuchtmassen durch Magnetfelder angetrieben und/oder gleichzeitig gepullert werden, könnte mit größeren Unwuchten und somit mit einem größeren statischen Moment und höherer Fliehkraft auf kleinerem Bauraum auskommen, wodurch deutlich leistungsstärkere Maschinen bei gleichzeitiger Kosteneinsparung hergestellt werden könnten. Die Umweltgefährdung wird durch das alternative elektrische Antriebskonzept reduziert und zukunftsorientiert ausgeführt.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vibrationsrammgerät vorzuschlagen, insbesondere, eine Vibrationsrammgerät vorzuschlagen, das kompakter aufgebaut sein kann bzw. tendenziell weniger Raum benötigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Vibrationsrammgerät gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Dadurch, dass eine Unwuchteinrichtung gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche in dem Vibrationsrammgerät verwendet wird, kann ein Vibrationsrammgerät vorgeschlagen werden, welches kompakter aufgebaut sein kann bzw. tendenziell weniger Raum benötigt. Im Wesentlichen ergeben sich die oben skizzierten Vorteile der Unwuchteinrichtung für das Vibrationsrammgerät, so dass auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen werden kann. Das Vibrationsrammgerät soll sowohl zum Einrammen, als auch Herausziehen von länglichen Rammgüter wie Spundbohlen, Träger, Rohre, Stahlprofile, etc. geeignet sein.

Ein Vibrationsrammgerät umfasst ferner vorzugsweise eine Aufhängung, einen Schwingungsisolator und/oder eine Spannzange.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäßes Vibrationsrammgerät in einer perspektivischen Darstellung;

Fig. 2 eine Unwuchteinrichtung in einer Draufsicht;

Fig. 2a eine Detaildarstellung gemäß Fig. 2;

Fig. 3 eine Ausführungsform einer Unwuchteinrichtung in einer seitlichen Ansicht.

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Unwuchteinrichtung in einer schematischen perspektivischen Darstellung;

Fig. 4a eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Unwuchteinrichtung in einer schematischen Ansicht;

Fig. 4b eine Detaildarstellung gemäß Fig. 4a.

Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine" und „der/die/das" auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf" und/oder „aufweisend", wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder" jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen.

Eine Vibrationsrammgerät umfasst im Wesentlichen eine Aufhängung 2, einen Schwingungsisolator 3, eine Spanzange 4, insbesondere eine hydraulische Spannzange, und eine Unwuchteinrichtung 1.

Die Unwuchteinrichtung 1 umfasst einen Unwuchtkörper 11, der um eine Rotationsachse R rotieren kann. Die Unwuchteinrichtung 1 ist entsprechend dazu eingerichtet durch Rotation des Unwuchtkörpers 10 eine erwünschte Vibration zu erzeugen.

Der Unwuchtkörper 10 umfasst mindestens eine Strebe, vorzugsweise zwei Streben 101 , 102, die sich ausgehend von der Rotationsachse R in radialer Richtung erstrecken. Die beiden Streben 101 , 102 halten endseitig eine Unwuchtmasse 103. Der Unwuchtkörper 10 ist durch eine erste Lagereinrichtung 11 drehbar um die Rotationsachse R gelagert.

Bei der ersten Lagereinrichtung 11 handelt es sich vorzugsweise um ein herkömmliches Drehlager, beispielsweise ein Gleit- oder Rollenlager. Vorzugsweise fluchtet die erste Lagereinrichtung 11 mit der Rotationsachse R des Unwuchtkörpers 10.

Die Ausgestaltung des Unwuchtkörpers 10 ist beispielhaft. Grundsätzlich ist jede Ausgestaltung des Unwuchtkörpers 10 geeignet, die eine Unwucht bei Drehbewegung um die Rotationsachse R erzeugt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Unwuchteinrichtung 1 eine radial von der ersten Lagereinrichtung 11 beabstandete zweite Lagereinrichtung 12 umfasst, wobei die zweite Lagereinrichtung 12 eine Anordnung von Magneten 105, 122 umfasst. Bei den Magneten kann es sich um Permanentmagneten und/oder Elektromagneten handeln. Zu den jeweiligen Vorteilen wird weiter unten noch ausgeführt werden.

Die Unwuchteinrichtung 1 umfasst insbesondere eine kreisrunde Scheibe 121 mit einer Umfangsfläche 1211 und eine zu der Scheibe 121 zugewandte Fläche 104 des Unwuchtkörpers 10. Die Scheibe 121 kann auch als flacher Rundzylinder angesprochen werden, hat also eine entsprechende Höhe.

Die der Scheibe 121 zugewandte Fläche 104 des Unwuchtkörpers 10 weist vorzugsweise eine zu der Scheibenumfangfläche 1211 korrespondierende Form auf. Die Fläche 104 des Unwuchtkörpers 10 weist vorzugsweise die gleiche Krümmung wie die Umfangsfläche 1211 auf. Vorzugsweise erstreckt sich der Unwuchtkörper 10 und damit die Fläche 104 nur über einen Teil der Umfangsfläche 1211 der Scheibe 121 , in diesem Fall etwa über ¹ A

Die zweite Lagereinrichtung 12 ist vorzugsweise zwischen dem Unwuchtkörper 10, insbesondere der Unwuchtmasse 103, und der Scheibe 121 angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Lageranordnung 12 mit radial größerem Abstand von der Rotationsachse R als die erste Lageranordnung 11 angeordnet.

Die Scheibe 121 ist entlang ihrer Umfangsfläche 1211 mit Magneten 122 ausgestattet. Ebenso ist die der Umfangsfläche 1211 der Scheibe 121 bzw. den Magneten 122 zugewandte Fläche 104 des Unwuchtkörpers 10 bzw. der Unwuchtmasse 103 mit Magneten 105 ausgestattet.

Die Magneten 122 der Scheibe 121 sind hinsichtlich ihrer Polarität derart ausgerichtet, dass sie von den Magneten 105 des Unwuchtkörpers 10 abgestoßen werden. Im Ergebnis ergibt sich eine zweite Lagereinrichtung 12, die in etwa analog zu einer Linearlagerung im Bereich der Magnetschwebebahntechnik ausgestaltet ist. Die Belastung der ersten Lagereinrichtung 11 durch die Unwucht wird dadurch reduziert. Grundsätzlich sind somit bei gleichbleibender erster Lagereinrichtung 11 größere Unwuchten möglich. Bei gleicher Unwucht könnte die erste Lagereinrichtung 11 sogar kleiner dimensioniert werden, was wiederum zu kompakteren Vibrationsrammgeräten führen könnte.

In der oben skizzierten Ausführungsform sind die Magneten 105, 122 vorzugsweise als Permanentmagneten ausgestaltet. In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zweite Lagereinrichtung 12 als Antriebseinrichtung ausgestaltet ist. Hierzu kann vorgesehen sein, dass beispielsweise die Magneten 122 der Scheibe 121 als Elektromagneten ausgestaltet sind. Im Wesentlichen würde dann die Scheibe 121 als Stator und der Unwuchtkörper 10 als Rotor fungieren. Selbstverständlich ist auch eine Anordnung vize-versa möglich. Auch ist denkbar, dass nur Elektromagneten verwendet werden. Im Ergebnis kann der Unwuchtkörper 10 durch entsprechende Beschaltung und Bestromung der Elektromagneten in Drehbewegung versetzt werden. Die Unwuchteinrichtung würde dann letztendlich wie ein Elektromotor funktionieren, wobei der Rotor eine Unwucht aufweist. Auch hierdurch würde sich eine sehr kompakte Ausgestaltung der Unwuchteinrichtung ergeben, da sich Unwuchtkörper 10 und Antriebseinrichtung einen identischen oder zumindest nahezu identischen axialen Abschnitt der Unwuchteinrichtung 1 teilen würden. Mit anderen Worten Unwuchtkörper 10 und Antriebseinrichtung sind bezogen auf die Rotationsachse auf demselben axialen Bereich angeordnet.

In der Fig. 2 ist eine seitliche Ansicht auf eine erfindungsgemäße Unwuchteinrichtung 1 dargestellt. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zwei Scheiben 121, 121a vorgesehen sind, wobei die Streben 101, 102 und die erste Lagereinrichtung 11 zwischen den beiden Scheiben 121, 121a angeordnet sind. Die Unwuchtmasse erstreckt sich entsprechend in axialer Richtung über die Scheiben 121, 121a. Auf diese Weise können beispielsweise zwei zweite Lagereinrichtungen 12, 12a ausgebildet werden.

Insgesamt kann eine sehr kompakte Unwuchteinrichtung 1 vorgeschlagen werden. Soweit beispielsweise der Unwuchtkörper 10 über die als Elektromagneten ausgestalteten Magnete 122 angetrieben wird, kann grundsätzlich auf eine externe Antriebseinrichtung verzichtet werden. Die Antriebseinrichtung ist gewissermaßen in die Unwuchteinrichtung 1 integriert, insbesondere teilen sich Unwuchtkörper 10 und Antriebseinrichtung dieselbe axiale Ausdehnung. Es kann insbesondere Bauraum und es können Kosten eingespart werden.

In den Fig. 4 bis 4b ist eine alternative Ausführungsform der Unwuchteinrichtung 1 dargestellt. Im Wesentlichen ist hier vorgesehen, dass die Unwuchteinrichtung 1 einen Rahmen 121 ' mit mindestens einer kreisrunden Aussparung 1211 ', sowie einen in der Aussparung 1211 ' drehbar aufgenommenen Unwuchtkörper 10' umfasst, wobei die zweite Lagereinrichtung 12 zwischen dem Unwuchtkörper 10' und der Aussparung 1211 ' angeordnet ist. Der Unwuchtkörper 10' ist auch hier durch eine erste Lagereinrichtung 11 drehbar um die Rotationsachse R gelagert.

Wie in der Fig. 4 bzw. 4a dargestellt, können beispielsweise mehr als eine Kombination aus Aussparung 1211 ' und Unwuchtkörper 10' pro Rahmen 121 ' vorgesehen sein.

Ferner ist in der Fig. 4b erkennbar, dass die Aussparung 1211 ' eine Innenfläche, sowie der Unwuchtkörper 10' eine der Aussparung 1211 ' zugewandte Fläche 104' aufweist, wobei die Anordnung von Magneten 105, 122 teilweise auf der Innenfläche der Aussparung 1211 ', sowie teilweise auf dem Unwuchtkörper 10' angeordnet ist, insbesondere Magneten 122 auf der Innenfläche der Aussparung 1211 ', sowie

Magneten 105 auf der Fläche 104' des Unwuchtkörpers 10' angeordnet sind.

Hinsichtlich der Wirkung bzw. Vorteilen dieser Unwuchteinrichtung kann auf die oben bereits skizzierten Ausführungen verwiesen werden. Auch hier können die Konstellationen Permanentmagneten und/oder Elektromagneten wie oben skizziert vorgesehen sein.

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^{1 0} 22. November 2022

Bezugszeichenliste

R Rotationsachse

1 Unwuchteinrichtung

2 Aufhängung

3 Schwingungsisolator

4 Spannzange

10 Unwuchtkörper

10' Unwuchtkörper

11 erste Lagereinrichtung

12 zweite Lagereinrichtung

101 Strebe

102 Strebe

103 Unwuchtmasse

104 Fläche

105 Magnet

121 Scheibe

121 ' Rahmen

122 Magnet / Magnetspule

1211 Umfangsfläche

1211 ' Aussparung