[0001] Die Erfindung betrifft eine Rammvorrichtung mit einem in Axialrichtung hin- und hergehend
in einem Gehäuse beweglichen, pneumatisch angetriebenen Schlagkolben und einer Steuereinrichtung,
die ein mit dem Schlagkolben bewegliches Steuerteil und ein mit diesem zusammenwirkendes,
am Gehäuse gehaltenes Steuerteil aufweist und die Druckbeaufschlagung des Schlagkolbens
steuert.
[0002] Derartige Rammvorrichtungen dienen beispielsweise zum Vortreiben von Erdbohrungen
für unterirdisch verlegte Kabel und Leitungen.
[0003] Ein Beispiel einer herkömmlichen Rammvorrichtung dieser Gattung wird in dem DE-GM
87 00 076 beschrieben. Die Steuereinrichtung wird bei herkömmlichen Rammvorrichtungen
üblicherweise durch einen vom rückwärtigen Ende des Schlagkolbens ausgehenden rohrförmigen
Fortsatz und eine in das Innere des Fortsatzes eingreifende Steuerhülse gebildet,
die sich über ein axial verlaufendes Tragteil an einem rückwärtigen Endstück des Gehäuses
abstützt. Die Steuerhülse und der Schlagkolben mit dem rohrförmigen Fortsatz bilden
eine rückwärtige Druckkammer, die über einen in dem Tragteil für die Steuerhülse ausgebildeten
Zufuhrkanal mit Druckluft versorgt wird und die Vorwärtsbewegung des Schlagkolbens
bewirkt. Wenn der Schlagkolben seine vordere Endstellung erreicht und die Schlagenergie
auf das Gehäuse überträgt, werden radiale Kanäle des rohrförmigen Fortsatzes des Schlagkolbens
durch den vorderen Rand der Steuerhülse freigegeben, so daß die Druckluft durch diese
radialen Kanäle und durch in dem Schlagkolben ausgebildete Axialkanäle in eine vordere
Druckkammer strömt. Hierdurch wird die Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens eingeleitet,
da der Schlagkolben gegenüber der vorderen Druckkammer eine größere Wirkfläche aufweist
als gegenüber der rückwärtigen Druckkammer. Bei der Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens
werden die radialen Kanäle des rohrförigen Fortsatzes vorübergehend durch die Steuerhülse
blockiert. Wenn die radialen Kanäle den hinteren Rand der Steuerhülse erreichen, kann
sich der Druck in der vorderen Druckkammer über diese Kanäle und über in dem Endstück
des Gehäuses ausgebildete Lüftungskanäle entspannen, so daß ein neuer Schlagkzyklus
beginnt.
[0004] Eine Umkehr der Antriebsrichtung läßt sich bei der bekannten Vorrichtung dadurch
erreichen, daß die Steuerhülse mit Hilfe eines an die Vorrichtung angeschlossenen
Druckluftschlauches so verstellt wird, daß die vordere Druckkammer früher mit Druckluft
beaufschlagt wird. Die Vorwärtsbewegung des Schlagkolbens wird dann welch abgefedert,
und am Ende der Rückwärtsbewegung trifft der Schlagkolben auf das Endstück auf, so
daß einrückwärts gerichteter Impuls auf das Gehäuse übertragen wird. Gemäß dem DE-GM
87 00 076 wird die Steuerhülse mit Hilfe eines Spindelantriebs in Axialrichtung verstellt,
indem der Druckluftschlauch gedreht wird. Es sind jedoch auch Vorrichtungen gekannt,
bei denen die Steuerhülse bei abgeschaltetem Gerät durch Ziehen oder Schieben des
Druckluftschlauches in Axialrichtung verstellt wird oder bei denen die Steuerhülse
mit Ausnehmungen versehen ist, die durch Drehen der Steuerhülse mit Hilfe des Druckluftschlauches
in eine den radialen Kanälen des rohrförmigen Forzsatzes entsprechende Position gebraucht
werden können (DE-PS 31 04 547).
[0005] Bei den bekannten Vorrichtungen lassen sich in Längsrichtung drei hintereinander
liegende Abschnitte unterscheiden: der Hauptabschnitt des Schlagkolbens, ein durch
den rohrförmgen Fortsatz des Schlagkolbens, die Steuerhülse und das Tragteil gebildeter
Steuerabschnitt und schließlich das Endstück des Gehäuses. Der Hauptabschnitt des
Schlagkolbens muß eine gewisse Länge aufweisen, damit eine hinreichende träge Masse
des Schlagkolbens erreicht wird. Die Länge des Steuerabschnittes wird durch den Hubweg
des Schlagkolbens und ggf. durch den axialen Verstellweg der Steuerhülse bestimmt.
Das Endstück des Gehäuses dient zur Befestigung des Tragteils und der Steuerhülse
und muß außerdem beim Antrieb der Vorrichtung in Rückwärtsrichtung dem Aufprall des
Schlagkolbens standhalten, ist jedoch andererseits durch die axialen Lüftungskanäle
geschwächt. Dieses Endstück muß deshalb aus Stabilitätsgründen ebenfalls eine gewisse
Länge aufweisen. Aus diesen Gründen weisen die herkömmlichen Vorrichtungen eine relativ
große Gesamtlänge auf.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rammvorrichtung zu schaffen, die bei
gegebener Masse des Schlagkolbens eine geringere Gesamtlänge aufweist.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Rammvorrichtung mit den in Anspruch
1 angegebenen Merkmalen.
[0008] Bei der vorgeschlagenen Rammvorrichtung wird das gehäuseseitige Steuerteil durch
das Endstück des Gehäuses gebildet, und das mit dem Schlagkolben bewegliche Steuerteil
wird durch einen axial von dem Schlagkolben vorspringenden Steuerkolben gebildet,
der in eine Öffnung des Endstückes eintaucht. Bei dieser Konstruktion ist somit das
Endstück in die Steuerrichtung einbezogen, so daß gegenüber dem Stand der Technik
bei unveränderter Masse des Schlagkolbens eine Verringerung der Gesamtlänge erreicht
wird bzw. bei unveränderter Gesamtlänge eine größere Masse des Schlagkolbens ermöglicht
wird.
[0009] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
[0010] Bevorzugt ist die zwischen dem Hauptteil des Schlagkolbens und dem Endstück gebildete
hintere Druckkammer direkt mit der Druckquelle verbunden, und die Druckzufuhr und
Entlüftung der vorderen Druckkammer wird durch radial in dem Steuerkolben angeordnete
Steuerkanäle gesteuert, die über einen axialen Kanal des Schlagkolbens mit der vorderen
Druckkammer verbunden sind und in der vorderen Endstellung des Schlagkolbens zur hinteren
Druckkammer geöffnet sind.
[0011] Eine besonders einfache und raumsparende Konstruktion wird dadurch erreicht, daß
das Endstück mit einer durchgehenden Öffnung versehen ist und der Steuerkolben in
der rückwärtigen Endstellung des Schlagkolbens so weit nach hinten aus dem Endstück
herausragt, daß die Steuerkanäle zur Atmosphäre hin offen sind.
[0012] Um eine Umkehr der Antriebsrichtung zu ermöglichen, ist bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung das Endstück mit einer Zweigleitung versehen, über die die Steuerkanäle
des Steuerkolbens bereits innerhalb des Endstückes mit der Druckquelle verbindbar
sind. Über diese Zweigleitung kann bereits Druckluft in die vordere Druckkammer eingeleitet
werden, bevor der Schlagkolben seine vordere Endstellung erreicht. Auf diese Weise
wird die Vorwärtsbewegung des Schlagkolbens gedämpft. Wenn die Steuerkanäle des Steuerkolbens
bei der anschließenden Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens das Endstück durchlaufen,
erhält die vordere Druckkammer über die Zweigleitung einen zusätzlichen Druckstoß,
so daß der Rückwärtshub des Kolbens verlängert wird.
[0013] Die Druckluftzufuhr zu der hinteren Druckkammer erfolgt vorzugsweise über eine in
dem Endstück gebildete Axialbohrung, die das Ende des Druckluftschlauches aufnimmt
und von der die Zweigleitung derart abzweigt, daß die Mündung der Zweigleitung durch
Verschieben oder Drehen des Druckluftschlauches geöffnet und verschlossen werden kann.
[0014] Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen
näher erläutert.
[0015] Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine Rammvorrichtung mit in der vorderen Endstellung befindlichem
Schlagkolben;
- Fig. 2
- einen Längsschnitt durch die Rammvorrichtung mit in rückwärtiger Stellung befindlichen
Schlagkolben;
- Fig. 3 und 4
- Längsschnitte durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Rammvorrichtung mit
in der vorderen bzw. rückwärtigen Stellung befindlichem Schlagkolben;
- Fig. 5
- einen vergrößerten Schnitt durch eine Steuereinrichtung der Rammvorrichtung gemäß
Figuren 3 und 4 in einer Steuerposition für den Antrieb in Vorwärtsrichtung; und
- Fig. 6
- einen Schnitt durch die Steuereinrichtung gemäß Figur 5 in einer Steuerposition für
den Antrieb in Rückwärtsrichtung.
[0016] Eine in Figuren 1 und 2 gezeigte Rammvorrichtung weist ein mit einer Schlagspitze
10 versehenes Gehäuse 12 auf, das am rückwärtigen Ende durch ein Endstück 14 abgeschlossen
ist. Im Inneren des Gehäuses 12 werden durch einen axial beweglich in dem Gehäuse
geführten Schlagkolben 16 eine vordere Druckkammer 18 und eine hintere Druckkammer
20 gebildet. Der Schlagkolben 16 ist am rückwärtigen Ende mit einem axial vorspringenden
Steuerkolben 22 versehen, der in eine Öffnung 24 des Endstücks 14 eintaucht und gleitend
in dieser Öffnung geführt ist. Der Steuerkolben weist radiale Steuerkanäle 26 auf,
die über einen axialen Kanal 28 mit der vorderen Druckkammer 18 verbunden sind. Ein
Druckluftschlauch 30 ist an die hintere Druckkammer 20 angeschlossen.
[0017] Wenn sich der Schlagkolben 16 in der in Figur 1 gezeigten vorderen Endstellung befindet,
so wird die vordere Druckkammer 18 über den Druckluftschlauch 30, die hintere Druckkammer
20, die radialen Steuerkanäle 26 und den axialen Kanal 28 mit Druckluft versorgt.
Der Druck in der vorderen Druckkammer 18 wirkt auf die gesamte Querschnittsfläche
des Schlagkolbens 16, während der in der hinteren Kammer 20 herrschende Druck lediglich
auf die Ringfläche außerhalb des Steuerkolbens 22 wirkt. Der Schlagkolben 16 wird
deshalb in Rückwärtsrichtung bewegt. Wenn die Steuerkanäle 26 in das Endstück 14 eintreten,
wird die Druckluftversorgung für die vordere Druckkammer 18 unterbrochen. Aufgrund
der Massenträgheit bewegt sich der Schlagkolben 16 jedoch weiter zurück, bis er die
in Figur 2 gezeigte Stellung erreicht. In dieser Stellung sind die Steuerkanäle 26
außerhalb des Endstückes 14 mit der Atmosphäre verbunden, so daß die vordere Druckkammer
18 entlüftet wird. Durch den weiterhin in der hinteren Druckkammer 20 herrschenden
Druck wird der Schlagkolben 16 abgebremst und in Vorwärtsrichtung angetrieben. Im
Verlauf der Vorwärtsbewegung wird der Schlagkolben 16 weiter beschleunigt, so daß
er mit hoher Geschwindigkeit auf das vordere Ende des Gehäuses 12 aufprallt und einen
Vortriebsimpuls auf das Gehäuse überträgt.
[0018] Die oben beschriebenen Vorgänge wiederholen sich periodisch, so daß die Rammvorrichtung
im Erdreich vorgetrieben wird.
[0019] Die in Figuren 1 und 2 gezeigte Rammvorrichtung wird wegen des seitlich angeschlossenen
Druckluftschlauches 30 vorzugsweise nur als Schlaggerät außerhalb des Erdreichs eingesetzt.
Figuren 3 bis 6 zeigen dagegen eine Rammvorrichtung, die für den Einsatz im Erdreich
geeignet ist, da der Druckluftschlauch 30 axial von hinten in das Gehäuse eintritt.
Bei dieser Vorrichtung besteht außerdem die Möglichkeit, die Vortriebsrichtung ferngesteuert
umzukehren. Die Vorrichtung nach Figuren 3 bis 6 unterscheidet sich von dem zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispiel die folgenden Merkmale.
[0020] Der Druckluftschlauch 30 ist drehbar in einer Axialbohrung 32 des Endstücks 14 gehalten.
Die Axialbohrung 32 ist über eine radiale Bohrung 34 mit einer Ringkammer 36 verbunden,
die den Umfang des Steuerkolbens 22 umgibt. Der Druckluftschlauch 30 ist mit einer
seitlichen Öffnung 38 versehen, die sich in der gleichen axialen Position wie die
radiale Bohrung 34 befindet. In der in Figuren 3, 4 und 5 gezeigten Stellung ist die
seitliche Öffnung 38 des Druckluftschlauches jedoch von der radialen Bohrung 34 abgekehrt,
so daß die Druckluft ausschließlich in die hintere Druckkammer 20 gelangt. In dieser
Stellung wird die Rammvorrichtung in Vorwärtsrichtung angetrieben, wie oben in Verbindung
mit Figuren 1 und 2 beschrieben wurde.
[0021] Wenn der Druckluftschlauch 30 jedoch in die in Figur 6 gezeigte Stellung gedreht
wird, fluchtet die seitliche Öffnung 38 des Druckluftschlauches der radialen Bohrung
34 des Endstückes, und die Öffnung 38, die radiale Bohrung 34 und die Ringkammer 36
bilden eine Zweigleitung, über die die vordere Druckkammer 18 mit Druckluft versorgt
werden kann, während die Steuerkanäle 26 das Endstück passieren.
[0022] Wenn sich der Druckluftschlauch 30 in der in Figur 6 gezeigten Stellung befindet
und der Schlagkolben 16 sich aus der in Figur 3 gezeigten Stellung nach rückwärts
bewegt, so wird die Verbindung zwischen der Druckluftquelle und der vorderen Druckkammer
18 vorübergehend unterbrochen, wenn die Steuerkanäle 26 in das Enstück 14 eintreten.
Wenn der Schlagkolben jedoch die in Figur 5 gezeigte Stellung erreicht, wird diese
Verbindung über die Zweigleitung 38,34,36 erneut hergestellt. In der vorderen Druckkammer
18 wird somit erneut ein hoher Druck aufgebaut, während die Steuerkanäle 26 die Ringkammer
36 durchlaufen. Der Schlagkolben wird daher stärker nach rückwärts beschleunigt. Zwar
wird die vordere Druckkammer 18 entlüftet, wenn die Steuerkanäle 26 nach hinten aus
dem Endstück 14 austreten, doch ist die Geschwindigkeit des Schlagkolbens dann so
groß, daß dieser nicht mehr abgebremst werden kann, sondern an dem Endstück 14 anschlägt,
wie in Figur 6 gezeigt ist. Auf diese Weise wird ein Impuls in Rückwärtsrichtung auf
das Gehäuse 12 übertragen, so daß die Rammvorrichtung nach rückwärts angetrieben wird.
[0023] Beim anschließenden Vorwärtshub des Schlagkolbens wird die vordere Druckkammer 18
erneut mit Druckluft versorgt, sobald die Steuerkanäle 26 wieder in die Ringkammer
36 eintreten. Die Vorwärtsbewegung des Schlagkolbens wird hierdurch abgebremst und
schließlich umgekehrt, so daß der Schlagkolben nicht am vorderen Ende des Gehäuses
12 anschlägt.
[0024] Die Länge der Ringkammer 36 in Axialrichtung ist so gewählt, daß auf dieser Länge
eine Abbremsung und Bewegungsumkehr des Schlagkolbens 16 erreicht werden kann. Doch
selbst wenn der Schlagkolben nach vom über die vorgesehene Umkehrstellung hinausschießen
sollte, so daß die Steuerkanäle 26 von der Ringkammer 36 getrennt werden, kommt es
nicht zu einer Funktionsstörung, da in diesem Fall das Luftvolumen der vorderen Druckkammer
18 komprimiert wird, so daß der Schlagkolben elastisch zurückfedert.
[0025] Bei der in Figuren 3 bis 6 gezeigten Vorrichtung kann aufgrund der oben beschriebenen
Wirkungsweise die Vortriebsrichtung auf einfache Weise umgekehrt werden, indem der
Druckluftschlauch 30 um seine Längsachse gedreht wird.
[0026] Wahlweise kann die Umsteuerung jedoch auch dadurch bewirkt werden, daß der Druckluftschlauch
30 in Axialrichtung verschoben wird oder zugleich verschoben und gedreht wird. Eine
nicht gezeigte Auszugssicherung verhindert, daß der Druckluftschlauch 30 ganz aus
dem Endstück 14 herausgezogen werden kann.
[0027] In einer modifizierten Ausführungsform kann die Umsteuerung auch über ein in dem
Endstück 14 angeordnetes Ventil bewirkt werden, das durch einen Seilzug oder sonstige
Fernsteuerungsmittel betätigt wird oder daß beim Abschalten der Druckzufuhr selbsttätig
umschaltet.
[0028] Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Endstück 14 unmittelbar am Ende
des Gehäusemantels angeordnet, so daß der Steuerkolben 22 in seiner rückwärtigen Endstellung
frei aus dem Gehäuse herausragt. Im Bedarfsfall kann das Gehäuse 12 jedoch auch über
das Endstück 14 hinaus nach hinten verlängert sein, oder es können sich weitere Gehäuseteile
nach hinten an das Endstück anschließen. So ist es beispielsweise möglich, ein Bauteil
mit einem Sieb oder einer Schutzvorrichtung anzubauen, um zu verhindern, daß Schmutz
in den Maschinenkörper eindringen kann. Insofern ist unter dem Begriff "Endstück"
im Sinne der vorliegenden Anmeldung ein Bauteil zu verstehen, das sich am Ende einer
der Druckkammern, jedoch nicht notwendigerweise am Ende des Gehäuses befindet.
1. Rammvorrichtung mit einem in Axialrichtung hin- und hergehend in einem Gehäuse (12)
beweglichen, pneumatisch angetriebenen Schlagkolben (16) und einer Steuereinrichtung,
die ein mit dem Schlagkolben bewegliches Steuerteil (22) und ein mit diesem zusammenwirkendes,
am Gehäuse (12) gehaltenes Steuerteil (14) aufweist und die Druckbeaufschlagung des
Schlagkolbens steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Steuerteil ein axial von dem Schlagkolben vorspringender Steuerkolben
(22) ist, der in eine Öffnung (24) eines das gehäuseseitige Steuerteil bildenden Endstückes
(14) des Gehäuses eintaucht.
2. Rammvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen dem Schlagkolben (16) und dem Endstück (14) gebildete hintere
Druckkammer (20) ständig an eine Druckluft-Zufuhrleitung (30;32) angeschlossen ist
und daß der Steuerkolben (22) wenigstens einen radialen Steuerkanal (26) aufweist,
der durch das Endstück (14) verschließbar ist und über einen axialen Kanal (28) des
Schlagkolbens mit einer vorderen Druckkammer (18) verbunden ist.
3. Rammvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (24) des Endstücks (14) eine durchgehende Öffnung ist und daß der
Steuerkolben (22) in der rückwärtigen Endstellung des Schlagkolbens (16) nach hinten
aus dem Endstück herausragt.
4. Rammvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Steuerkanäle (26) in dem Längsabschnitt des Steuerkolbens (22)
ausgebildet sind, der aus dem Endstück ( 14) herausragt, wenn sich der Schlagkolben
in der rückwartigen Endstellung befindet.
5. Rammvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Druckkammer (20) über einen axialen Kanal (32) des Endstücks (14)
mit einem Druckluftschlauch (30) verbunden ist.
6. Rammvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (14) eine Zweigleitung (34,36,38), die die Druckluft-Zufuhrleitung
(30,32) mit dem Steuerkanal (26) des Steuerkolbens (22) verbindet, wenn sich der Schlagkolben
(16) in einer Position in Abstand zu seiner vorderen Endlage befindet, und eine Schalteinrichtung
zum Öffnen und Schließen der Zweigleitung aufweist.
7. Rammvorrichtung nach den Anspruchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluftschlauch (30) in der Axialbohrung (32) drehbar und/oder verschiebbar
ist und daß die Schalteinrichtung und ein Teil der Zweigleitung durch eine seitliche
Öffnung (38) des Druckluftschlauches (30) und eine in die Axialbohrung (32) einmündende
radiale Bohrung (34) des Endstücks gebildet werden.
8. Rammvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitung eine an den Umfang des Steuerkolbens (22) angrenzende, in Längsrichtung
des Endstücks (14) langgestreckte Kammer, vorzugsweise eine den Steuerkolben umgebende
Ringkammer (36) aufweist.