[0001] Zum Herstellen von Bohrungen im Erdreich oder zum zerstörenden Ersetzen erdverlegter
Rohrleitungen kommen Rammbohrgeräte mit einem im Gerät angeordneten hin- und herbeweglichen
Schlagkolben zur Verwendung.
[0002] Rammbohrgeräte dieser Art haben sich zum grabenlosen Verlegen von Leitungen im Erdreich
oder beim zerstörenden Ersetzen erdverlegter Rohrleitungen außerordentlich bewährt;
sie bedürfen einer Umsteuerung, um beispielsweise Blindbohrungen herstellen zu können
oder ein durch ein unüberwindbares Bodenhindernis aufgehaltenes Gerät nicht ausgraben
zu müssen, sondern im Rückwärtsbetrieb aus der von ihm bereits geschaffenen Erdbohrung
herausbewegen zu können.
[0003] Für die Umsteuerung sind zahlreiche Systeme bekannt, die sämtlich darauf beruhen,
die Schlagenergie des im Gerätegehäuse axial beweglichen Schlagkolbens nicht in Vortriebsrichtung
in das Gerätegehäuse einzuleiten, sondern in der Gegenrichtung mit Hilfe eines rückwärtigen
Gehäuseanschlags für den Schlagkolben. Dies geschieht auf einfache Weise dadurch,
daß durch Verstellen eines Steuerschiebers im Gerätegehäuse diejenigen Steuerkanten
axial verlegt werden, die den Zeitpunkt des Entlüftens des vor dem Schlagkolben im
Bereich der Gerätespitze befindlichen Arbeitsraumes bestimmen. Die betreffenden Steuerkanten
werden dabei entgegen der Vortriebsrichtung verlegt, so daß der Arbeitsraum zu einem
späteren Zeitpunkt entlüftet wird und demgemäß der Schlagkolben mit seiner rückwärtigen
Stirnfläche auf einen gehäusefesten Anschlag trifft.
[0004] Ausbildung und Betriebsweise des Steuerschiebers sind in der Praxis außerordentlich
unterschiedlich. So beschreibt die europäische Patentschrift 0 484 839 beispielsweise
ein Rammbohrgerät mit einem in einen hinteren Arbeitsraum des Schlagkolbens ragenden
gehäusefesten Stufenrohr, auf dem eine Steuerhülse axial verstellbar gelagert ist.
Zwischen der Steuerhülse und der Gehäusewandung ist der Schlagkolben mit seinem den
hinteren Arbeitsraum umgebenden Mantel axial geführt.
[0005] Im Inneren der Steuerhülse befindet sich zwischen einem Anschlag des Stufenrohrs
für die Zufuhr der Arbeitsluft einerseits und einem Kragen der Steuerhülse andererseits
eine Rückstellfeder, die im Zusammenwirken mit über einen achsparallelen Kanal zugeführter
Steuerluft die Steuerhülse entgegen dem Druck der Arbeitsluft im Arbeitsraum des Schlagkolbens
in ihrer Vorlaufstellung hält.
[0006] Wird das Innere der Steuerhülse entlüftet, dann übersteigt die aus der Arbeitsluft
im Arbeitsraum des Schlagkolbens resultierende Kraft die ihr entgegengerichtete Federkraft
mit der Folge, daß die Arbeitsluft die Steuerhülse unter Zusammendrücken der Feder
in ihre rückwärtige bzw. Rücklaufstellung bewegt, aus der sie mit Hilfe der Steuerluft
und der Rückstellfeder wieder in ihre Vorlaufstellung zurückgebracht werden kann.
[0007] Als nachteilig erweist sich bei dieser Umsteuerung die Tatsache, daß der Schlagkolben
unmittelbar auf der Steuerhülse geführt ist und daß sich die Rückstellfeder im Inneren
der Steuerhülse befindet, deren geringster Durchmesser daher von dem Durchmesser der
Rückstellfeder bestimmt wird. Das setzt dem Außendurchmesser des Rammbohrgeräts eine
entsprechende untere Grenze. Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn die Feder in der
Rücklaufposition bricht, was bei der starken dynamischen Belastung und dem geringen
Platz leicht der Fall sein kann, ist ein Umsteuern über die Druckluft in die Vorlaufposition
nicht mehr möglich. Bricht die Feder andererseits in der Vorlaufposition, schaltet
sich der Vorlauf automatisch in den Rücklauf um, ohne daß sich dies von außen verhindern
läßt.
[0008] Die axial bewegliche Steuerbüchse hat zudem ständigen Gleitkontakt mit der Innenwandung
des Kolbens. Bei erhöhter Reibung, wie sie durch Verschmutzung oder bei nicht optimaler
Schmierung auftritt, kann sich die Steuerbüchse hin und her bewegen, da die geringen
Umsteuerkräfte nicht ausreichen die Büchse axial zu fixieren. Das gleiche Problem
tritt auf, wenn sich ein selbstgetriebenes Rammbohrgerät beim Durchlaufen unterschiedlicher
Bodenschichten im Erdreich verspannt bzw. verbiegt.
[0009] Schließlich besteht der Steuerkanal aus zwei konzentrischen Rohren, wodurch radial
mehr Platz notwendig ist, als wenn die Steuerluft durch eine oder mehrere radiale
Bohrungen zugeführt wird. Besonders bei kleineren Geräten ist dies ein großer Nachteil,
da kaum Platz für Abluft und Zuluftkanäle vorhanden ist.
[0010] Der Erfindung liegt u.a. das Problem zugrunde, insbesondere die Nachteile zu vermeiden,
die sich daraus ergeben, daß die Steuerhülse und der Mantel des Schlagkolbenarbeitsraums
in direkter Berührung miteinander stehen.
[0011] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Rammbohrgerät vor, bei dem in
den hinteren Arbeitsraum des Schlagkolbens ein gehäusefestes druckluftführendes Führungsrohr
taucht, auf dem der Mantel des hinteren Schlagkolbenarbeitsraums geführt ist. Demgemäß
ist der Schlagkolben im Bereich seines hinteren Arbeitsraums auf einem gehäusefesten
Teil gelagert. Der Steuerschieber in Gestalt einer axial verstellbaren Steuerbüchse
ist hingegen in einem Ringraum des vorzugsweise aus einem Innen- und einem Außenrohr
bestehenden Führungsrohrs axial verstellbar geführt. Dieser Innenraum und die Steuerbüchse
können mit korrespondierenden Anschlägen versehen sein, die mindestens eine der beiden
Arbeitsstellungen der Steuerbüchse bestimmen.
[0012] Das Innenrohr, das Außenrohr und die Steuerbüchse können mit bei Vorlauf oder Rücklauf
gruppenweise miteinander korrespondierenden radialen Steueröffnungen versehen sein.
[0013] Um die Steuerhülse in die eine ihrer beiden Arbeitsstellungen zu bewegen bzw. dort
zu halten, kann die Steuerbüchse unter dem Einfluß einer Druckfeder stehen und/oder
in den Ringraum vor der Steuerbüchse eine Steuerluftleitung in Gestalt eines Steuerluftkanals
münden. Sind die Wirkungsrichtungen der Druckfeder und der Steuerluft einander entgegengesetzt,
dann läßt sich die Steuerbüchse mit Hilfe der Steuerluft entgegen der Druckfeder verstellen,
die dann als Rückstellfeder für die Steuerbüchse arbeitet, wenn keine Steuerluft mehr
wirksam ist.
[0014] Die Steuerluft und die Feder können jedoch auch dieselbe Wirkungsrichtung besitzen.
In diesem Falle mündet der Steuerluftkanal in eine Druckkammer der Steuerbüchse und
geschieht das Verstellen der Steuerbüchse mit Hilfe der Steuerluft und der Druckfeder
einerseits sowie mit Hilfe der in eine andere Druckkammer der Steuerhülse eintretenden
Arbeitsluft.
[0015] Verläuft die Steuerluftleitung durch das Führungsrohr 8, dann ist im Falle eines
Lecks in der Steuerluftleitung die Arbeitsluft bzw. Druckluft für den Schlagkolben
anstelle der Steuerluft wirksam. Wenn sich die Steuerbüchse unter dem Einfluß der
Steuerluft in ihrer Rücklaufstellung befindet, dann hält die Arbeitsluft die Steuerhülse
im Falle eines Lecks in dieser Stellung. Ist die Steuerluftleitung druckfrei und befindet
sich die Steuerbüchse in ihrer Vorlaufstellung, dann drückt die Arbeitsluft die Steuerbüchse
im Falle eines Lecks automatisch in ihre Rücklaufstellung und bewegt sich das Gerät
aus dem Erdreich.
[0016] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen
- Fig. 1
- eine Umsteuerung, bei der die Wirkungsrichtungen der Steuerluft und der Druckfeder
in die gleiche Richtung gehen und sich die Steuerbüchse in ihrer Vorlaufstellung befindet,
- Fig. 2
- eine vergrößerte Darstellung des rückwärtigen Teils des Rammbohrgeräts ähnlich Fig.
1 mit dem vorderen Teil des Führungsrohrs und der Steuerbüchse in ihrer Vorlaufstellung,
- Fig. 3
- eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, jedoch mit der Steuerbüchse in ihrer Rücklaufstellung,
- Fig. 4
- eine erfindungsgemäße Umsteuerung mit einer einerseits mittels Steuerdruckluft und
andererseits von Betriebsdruckluft beaufschlagten Steuerbüchse in ihrer Vorlaufstellung
und
- Fig. 5
- eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung, jedoch mit der Steuerbüchse in ihrer Rücklaufstellung,
- Fig. 6
- eine Umsteuerung, die sich im Falle eines Steuerluftausfalls immer in der dargestellten
Rücklaufstellung befindet und
- Fig. 7
- die Umsteuerung der Fig. 6 in der Vorlaufstellung.
[0017] Das Rammbohrgerät besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1 mit einer Schlagspitze
2 und einem mit radialen Steueröffnungen 3 versehenen Schlagkolben 4, in dessen rückwärtigem
Teil sich ein hinterer Arbeitsraum 5 befindet. In den rückwärtigen Teil des Gehäuses
1 ist ein Anschlagring 6 mit achsparallelen Entlüftungsöffnungen 7 eingebaut.
[0018] Den Anschlagring 6 durchragt ein Führungsrohr 8, das einerseits mit einem nicht dargestellten
Arbeits- bzw. Druckluftschlauch verbunden ist und andererseits mit seinem vorderen
Ende in den Arbeitsraum 5 des Schlagkolbens 4 eintaucht. Das Führungsrohr 8 besteht
aus einem Innenrohr 9 und einem kürzeren Außenrohr 10, zwischen denen sich ein Ringraum
11 mit einer in den Arbeitsraum 5 mündenden Bohrung 12, beispielsweise eine Stirnbohrung
befindet. Das Innenrohr 9 besitzt eine oder mehrere radiale Steueröffnungen 13 und
das Außenrohr radiale Steueröffnungen 14. In dem Ringraum 11 ist eine axial verstellbare
Steuerbüchse 15 geführt, zwischen der und einem Anschlag am Innenrohr 9 sich eine
Druckfeder 16 erstreckt.
[0019] Die Steuerbüchse 15 besitzt radiale Steueröffnungen 17 sowie eine vordere, über die
Steueröffnung 13 mit dem druckluftführenden Innenrohr 9 in Verbindung stehende Druckkammer
18 und eine Druckkammer 19, die über eine Steuerluftleitung in Gestalt eines Steuerluftkanals
20 in der Innenrohrwandung und ein nicht dargestelltes Ventil mit einer Steuerluftquelle
verbunden ist. Des weiteren besitzt die Steuerbüchse eine Anschlagkante 21 und einen
innenliegenden Anschlagkragen 22, während das Innenrohr 9 mit einem Anschlagbund 23
versehen ist. Das Außenrohr ist des weiteren mit einer äußeren Eindrehung 24 versehen.
[0020] In der Vorlaufstellung (Fig. 2) strömt die über einen Schlauch zugeführte Druckluft
durch das Innenrohr 9 in den hinteren Arbeitsraum 5 des Schlagkolbens 4 und gelangt
über dessen Steueröffnungen 3 in den zwischen der Schlagspitze und dem Schlagkolben
befindlichen vorderen Arbeitsraum mit Folge, daß der Schlagkolben nach rückwärts bzw.
in Richtung auf den Anschlagring 6 verschoben wird, bis seine Steueröffnungen 3 die
Anschlagkante 21 überfahren und demgemäß der vordere Arbeitsraum schlagartig entlüftet
wird und sich die Bewegungsrichtung des Schlagkolbens 4 unter dem Einfluß der durch
das Führungsrohr 8 in den Arbeitsraum 5 einströmenden Druckluft umkehrt, um schließlich
seine Energie beim Auftreffen auf die Schlagspitze 2 abzugeben. Dieses Spiel wiederholt
sich so lange, wie die Steuerbüchse 15 unter dem Einfluß der Druckfeder 16 und der
über den Kanal 20 in ihre hintere Druckkammer 19 zugeführten Steuerluft in ihrer Vorlaufstellung
(Fig. 2) verbleibt.
[0021] Um die Bewegungsrichtung des Rammbohrgeräts umzukehren, wird die hintere Druckkammer
19 der Steuerbüchse 15 entlüftet und bewegt die über die Bohrung 12 vor der Steuerbüchse
und die in der vorderen Druckkammer 18 und im Arbeitsraum 5 anstehende Druckluft die
Steuerbüchse 15 gegen die Kraft der Druckfeder 16 in die Rücklaufstellung (Fig. 3).
In dieser Stellung fluchten die radialen Steueröffnungen 13,14,17 des Innen- und des
Außenrohrs 9,10 sowie der Steuerbüchse 15 mit der Folge, daß über diese Steueröffnungen
auch dann noch Druckluft in den vorderen Arbeitsraum gelangt, wenn sich die radialen
Steueröffnungen 3 des Schlagkolbens 4 im Bereich der Eindrehung 24 befinden. Dementsprechend
länger wird die Schlagkolbenstirnfläche mit Druckluft beaufschlagt, bis schließlich
seine Steueröffnungen 3 die Anschlagkante 21 überfahren und die Druckluft aus dem
vorderen Arbeitsraum über den das Führungsrohr 8 umgebenden Ringraum hinter der Steuerbüchse
und die Entlüftungsbohrungen 7 abströmen kann und der Schlagkolben mit seiner rückwärtigen
Stirnfläche auf den Anschlagring 6 trifft, um hier seine Schlagenergie abzugeben.
[0022] Sobald über den Kanal 20 Steuerluft in die Druckkammer 19 der Steuerbüchse 15 gelangt,
bewegt sich diese unter dem Einfluß der Druckfeder 16 und der Steuerluft gegen die
Wirkung der in der vorderen Druckkammer 18 und über die Stirnbohrung 12 im Ringraum
11 vor der Steuerbüchse anstehende Druckluft solange in Vortriebsrichtung, bis die
Anschlagkante 21 auf das Außenrohr 10 trifft und die Vorlaufstellung (Fig. 2) erreicht
ist.
[0023] Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 reicht bei der Umsteuerung
nach den Fig. 4, 5 ein Steuerluftkanal 25 mit einer Austrittsöffnung 26 bis in eine
vor einem Steuerschieber 27 befindliche Druckkammer 35 im vorderen Teil des Ringraums
11 und ist das Innenrohr 9 mit einer Radialbohrung 28 sowie einem als Anschlag fungierenden
Bund 29 versehen. Das Außenrohr besitzt eine zusätzliche Ausdrehung 30 mit radialen
Steueröffnungen 31, während die Steuerbüchse 27 mit einem nach innen weisenden Anschlagring
32 sowie zusätzlichen hinteren Steueröffnungen 33 versehen ist, die in den rückwärtigen
Teil des Ringraums 11 münden.
[0024] In der Vorlaufstellung (Fig. 4) wird der Arbeitsraum vor dem Schlagkolben 4 dann
schlagartig entlüftet, wenn die Steueröffnungen 3 des Schlagkolbens 5 in den Bereich
der hinteren Ausdrehung 30 des Außenrohrs 10 gelangen und die Druckluft aus dem vorderen
Arbeitsraum über die Steueröffnungen 3, 31, 33 sowie den hinteren Teil des Ringraums
11 abströmen kann und sich die Bewegungsrichtung des Schlagkolbens unter dem Einfluß
des Druckaufbaus in dem hinteren Arbeitsraum 5 umkehrt.
[0025] Um die Steuerbüchse 27 in ihre Rücklaufstellung (Fig. 5) zu verschieben, wird die
Druckkammer 35 im vor der Steuerbüchse befindliche Teil des Ringraums 11 über den
Steuerluftkanal 25 entlüftet, so daß die Kraft der Betriebsdruckluft, die über die
Öffnung 28 in eine Druckkammer 34 gelangt, ausreicht, die Steuerbüchse in die Rücklaufstellung
(Fig. 5) zu bringen. Alsdann fluchten die Steueröffnungen 13,14,17 im Innen- und im
Außenrohr 9,10 sowie in der Steuerbüchse 27, so daß der Arbeitsraum vor dem Schlagkolben
4 - wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben - weiterhin mit Druckluft
versorgt wird, wenn die Steueröffnungen 3 des Schlagkolbens 4 in den Bereich der vorderen
Ausdrehung 24 des Außenrohrs 10 gelangen.
[0026] Die Radialbohrung 28 dient dazu, die Druckkammer 34 laufend mit der Betriebsdruckluft
des Rammbohrgerätes zu speisen. Dadurch bewirkt die Druckkammer 35, daß, falls der
Steuerluftkanal 25 entlüftet ist, der Steuerschieber 27 in die Rücklaufstellung geschoben
wird.
[0027] Die druckluftbeaufschlagte Wirkfläche in der Kammer 34 ist kleiner als die der Kammer
35, wodurch erst ein Verschieben möglich wird. Diese Umsteuerung arbeitet ohne eine
Druckfeder 16 rein pneumatisch.
[0028] Die beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich dadurch voneinander, daß bei dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 die Steuerluft und die Druckfeder 23 in dieselbe
Richtung wirken und sich demgemäß die Steuerbüchse 15 während des Vorlaufs in ihrer
vorderen Stellung (Fig. 1, 2) und während des Rücklaufs in ihrer rückwärtigen Stellung
(Fig. 3) befindet. Im Gegensatz dazu wirkt die Steuerluft bei dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 4, 5 entgegengesetzt zur Laufrichtung des Rammbohrgerätes, so daß sich die
Steuerbüchse 27 während des Vorlaufs in ihrer rückwärtigen Stellung (Fig. 4) und während
des Rücklaufes in ihrer vorderen Stellung (Fig. 5) befindet. In beiden Fällen wird
jedoch die Bewegungsumkehr des Rammbohrgeräts dadurch bewirkt, daß ein Steuerluftventil
betätigt und eine gegenüber dem Schlagkolben gekapselte Steuerbüchse von der einen
in die andere Arbeitsstellung bewegt wird.
[0029] Die Umsteuerung der Fig. 6 und 7 unterscheidet sich von der Umsteuerung der Fig.
5 und 6 dadurch, daß die Steuerluft durch einen im Innenrohr 9 verlaufenden Steuerluftschlauch
36 in die Druckkammer 35 gelangt. Des weiteren besitzt die Steuerbüchse 37 nur vordere
Steueröffnungen 17, während die Steuerbüchse 27 vordere Steueröffnungen 17 und hintere
Steueröffnungen 33 besitzt. Der Wegfall der hinteren Steueröffnungen 33 führt dazu,
daß sich die Steuerbüchse 37 beim Rückwärtslauf in der hinteren (Fig. 6) und beim
Vorwärtslauf in der vorderen Arbeitsstellung (Fig. 7) befindet. Da im Falle eines
Lecks im Steuerluftschlauch 36 dieser unter dem Einfluß der Arbeits- bzw. Druckluft
im Innenrohr 9 steht, bewegt sich die Steuerbüchse 37 bei einem Leck stets in seine
Rücklaufstellung.
1. Selbstgetriebenes Rammbohrgerät zum Herstellen von Erdbohrungen mit
- in einem Gehäuse (1) axial beweglichen, von Vorlauf auf Rücklauf umsteuerbaren Schlagkolben
(4)
- mit einem radiale Steueröffnungen (3) aufweisenden Arbeitsraum (5),
- einem in den Arbeitsraum eintauchenden gehäusefesten Führungsrohr (8) mit mindestens
einer radialen Steueröffnungen (13) und
- einer in einem Ringraum (11) des Führungsrohrs (9) geführten Steuerbüchse (15, 27,
37).
2. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerrohr (8) aus einem Innenrohr (9) und einem Außenrohr (10) besteht.
3. Rammbohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (9) und die Steuerbüchse (15, 27, 37) mit korrespondierenden Anschlägen
(22, 23; 29, 32) versehen sind.
4. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (9), das Außenrohr (10) und die Steuerbüchse (15, 27) mit bei
Vorwärtslauf oder Rückwärtslauf gruppenweise miteinander korrespondierenden radialen
Steueröffnungen (13, 14, 17; 31, 33) versehen sind.
5. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbüchse (15, 27, 37) unter dem Einfluß einer Druckfeder (16) steht.
6. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorlaufstellung ein Steuerluftkanal (20) in eine Druckkammer (19) der
Steuerbüchse (15) und eine Steueröffnung (13) des Innenrohrs (9) in eine Kammer (18)
der Steuerbüchse (15) münden.
7. Rammbohrgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (11) und der Arbeitsraum (5) des Schlagkolbens (4) über eine Bohrung
(12) miteinander verbunden sind.
8. Rammbohrgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerluft und die Druckfeder (23) dieselbe Wirkungsrichtung besitzen.
9. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Druckkammer (35) vor der Steuerbüchse (27, 37) eine Steuerluftleitung
(25, 26, 36) mündet.
10. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsrichtung der Steuerluft und der Druckfeder (23) einander entgegengesetzt
sind.
11. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr mit mindestens einer äußeren Ausdrehung (24, 30) versehen ist.
12. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbüchse (27) ohne Federbeaufschlagung durch eine vorwärts- und eine
rückwärtswirkende Druckkammer (18,34;19,35) in die Rücklauf- bzw. in die Vorlaufstellung
bewegt wird.
13. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5, 9 bis 11, gekennzeichnet durch eine durch das Führungsrohr (8) geführte Steuerluftleitung (36).
14. Rammbohrgerät nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine mit vorderen Steueröffnungen (17) versehene, im übrigen einen geschlossenen
Mantel aufweisende Steuerbüchse (37).
15. Rammbohrgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Aussenrohr (10) in der Vorlaufstellung der Steuerbüchse (37) hinter deren
rückwärtigem Ende befindliche Steueröffnungen (31) besitzt.