DE19617603C1 - Umsteuerbares Rammbohrgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rammbohrgerät ins­ besondere zum grabenlosen Herstellen von Erdbohrungen und zum Verlegen von Leitungen im Erdreich.

Derartige Rammbohrgeräte werden auch beim Aufweiten von Pilotbohrungen und zum zerstörenden Ersetzen erd­ verlegter Rohre eingesetzt; sie besitzen einen in einem Gehäuse mittels Druckluft hin- und herbewegbaren selbststeuernden Kolben, der seine kinetische Energie in einer vorderen Totpunktlage oder in einer hinteren Totpunktlage auf das Gehäuse überträgt. Auf diese Weise läßt sich das Gerät im Vorlauf oder im Rücklauf betreiben und beispielsweise beim Auftreffen auf ein Bodenhindernis oder beim Herstellen einer Sackbohrung im Rückwärtsgang aus der Erdbohrung herausbewegen.

Um das Gerät beispielsweise von Vorwärtslauf auf Rück­ wärtslauf umzuschalten, ist eine Umsteuerung erforder­ lich, die ein Abbremsen des Schlagkolbens in einer vorderen Totpunktlage im wesentlichen ohne Übertragung seiner kinetischen Energie auf das Gehäuse mit Hilfe der Betriebsluft sowie eine Rückwärtsverlegung der hinteren Totpunktlage bewirkt, die sicherstellt, daß der Schlagkolben seine kinetische Energie beispiels­ weise an einen rückwärtigen Innenkragen des Gehäuses abgibt.

Derartige Umsteuerungen sind in verschiedenen Versio­ nen bekannt. So gibt es mechanisch mit Hilfe des Druckluftschlauchs und pneumatisch oder feder-pneuma­ tisch mit Hilfe der Betriebsluft betätigte Umsteuerun­ gen.

Aus der europäischen Offenlegungsschrift 0 484 839 ist auch bereits ein Rammbohrgerät bekannt, dessen pneuma­ tische oder feder-pneumatische Umsteuerung nicht allein von der der Schlagkolbenkammer zugeführten Betriebsluft, sondern auch mit separat zugeführter Steuerluft arbeitet. Um dies zu ermöglichen, besitzt das Gerät ein im Schwanzende gelagertes feststehendes Steuerrohr, das von einem ebenfalls feststehenden kon­ zentrischen kürzeren Steuerluftrohr derart umgeben ist, daß sich ein Ringkanal ergibt, der an eine Steu­ erluftleitung angeschlossen ist. Der Ringraum zwischen den beiden Rohren ist über eine Steuerluftöffnung mit einer Umsteuerkammer zwischen dem vorderen Teil des Steuerrohrs und einer Steuerbüchse verbunden. Die Steuerbüchse ist an ihrem vorderen Ende auf dem Steu­ errohr und mit ihrem rückwärtigen Ende auf dem Steuer­ luftrohr verschiebbar gelagert und wird mit Hilfe der Steuerluft in die Vorlauflage und - nach einem Entlüf­ ten der Umsteuerkammer - mit Hilfe der im Arbeitsraum des Schlagkolbens anstehenden Betriebsluft in seine Rücklauflage bewegt. Dies kann gegen die Kraft einer in der Umsteuerkammer angeordneten Feder geschehen.

Nachteilig ist dabei, daß die Umsteuerung aus drei konzentrischen Teilen, nämlich dem Steuerrohr, dem Steuerluftrohr und der Steuerbüchse besteht. Die Drei­ teiligkeit bedingt nämlich nicht nur einen erhöhten Aufwand, sondern begrenzt auch den Außendurchmesser des Rammbohrgeräts nach unten hin, weil im Gehäuse­ querschnitt nicht nur der den Arbeitsraum des Schlag­ kolbens umgebende Schlagkolbenmantel, sondern auch die drei konzentrischen Rohre sowie der Ringkanal für die Steuerluft und die Umsteuerkammer untergebracht werden müssen.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Rammbohrgeräts besteht darin, daß dem erwähnten Ringraum zwischen dem Steuerrohr und dem Steuerluftrohr die Steuerluft über eine separate Steuerluftleitung zugeführt wird, die neben dem Arbeitsluftschlauch durch den von dem Ramm­ bohrgerät geschaffenen Erdkanal verläuft. Hier kann es, insbesondere bei größeren Kanallängen, zu Beschä­ digungen des Steuerluftschlauchs kommen, die ein Ent­ lüften der Umsteuerkammer und demgemäß einen ungewoll­ ten Rücklauf des Gerätes bis in die Startgrube bewir­ ken. Darüber hinaus ist das Mitschleppen des separaten Steuerluftschlauchs mit einer zusätzlichen Reibung und demgemäß mit einem über die Länge der Erdbohrung zunehmenden Energieverlust verbunden. Schließlich unterliegt der Steuerluftschlauch auch einem nicht unerheblichen Reibungsverschleiß, der die Betriebsko­ sten erhöht.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil ergibt sich, wenn das Rammbohrgerät mit einem Nachziehrohr verbunden ist, das als Produktleitung im Erdreich verbleibt. In diesem Falle verläuft der Betriebsluftschlauch durch das Nachziehrohr und befindet sich der zumeist mit mindestens einer Kupplung versehene Steuerluftschlauch außerhalb des Nachziehrohrs. Das setzt einen Ringraum zwischen dem Nachziehrohr und dem umgebenden Erdreich voraus, der breit genug für die Aufnahme des Steuerluftschlauchs mit seinen Kupplungen ist. Das erfordert einen größeren Außendurchmesser des Ramm­ bohrgeräts, als er im Hinblick auf den Durchmesser des Nachziehrohrs normalerweise in der Größenordnung von 80 bis 85% des Gerätedurchmessers erforderlich wäre, sowie eine dem größeren Außendurchmesser entsprechend größere Verdrängungsarbeit mit entsprechend größerem Energieaufwand. Darüber hinaus ergeben sich die oben bereits erwähnten Nachteile eines separaten Steuer­ luftschlauchs in verstärktem Maße, weil der Ringraum zwischen dem Nachziehrohr und dem umgebenden Erdreich für den Steuerluftschlauch weniger Platz läßt als bei Geräten ohne Nachziehrohr für den Steuerluft- und den Betriebsluftschlauch an freiem Kanalquerschnitt zur Verfügung steht.

Da die Steuerleitung außerhalb des Rammbohrgerätes in einem drucklosen Raum verläuft, wird die Umsteuerkam­ mer beim Reißen oder bei einer leichten Beschädigung des Steuerluftschlauchs entlüftet, so daß das Gerät automatisch auf Rücklauf schaltet und rückwärts läuft - aus dem Erdreich heraus. Im Rammbohrgerät besteht die Abdichtung aus einem Dichtring zum Druckraum. Das heißt, daß sich beim Versagen nur eines Dichtringes die Maschine nicht mehr auf Rücklauf umsteuern läßt, da dann die Steuerkammer unter Druck steht.

Selbst wenn auch der Steuerluftschlauch durch das Nachziehrohr verliefe ergeben sich Probleme mit dem Rohrquerschnitt, der im unteren Bereich nicht in der Lage ist, zwei nebeneinander verlaufende Schläuche mit ihren Kupplungen aufzunehmen. Dabei ist zu berücksich­ tigen, daß ein Teil des Rohrquerschnitts für die Abluft aus dem Rammbohrgerät frei bleiben muß.

Bei dem bekannten Gerät kann auch eine Druckfeder mit der Steuerluft auf die Steuerbüchse wirken; sie schiebt diese nach vorne in die Vorlaufstellung. Bei entlüfteter Steuerleitung wird die Steuerbüchse gegen den Druck der Feder, von dem Betriebsdruck der auf die Stirnfläche der Steuerbüchse wirkt, nach hinten geschoben. Ist es aber notwendig, den Betriebsdruck zu reduzieren, so kann es passieren, daß die Druckfeder die Steuerbüchse wieder vorschiebt, oder diese hin und her fliegt, so daß kein vernünftiger Betrieb möglich ist.

Wird die Kraft der Feder generell reduziert, so kann es sein, daß die Steuerbüchse von der Feder und der Steuer­ luft nicht nach vorne geschoben werden kann, weil diese zu schwach ist, im Vergleich zu der Betriebsdruckluft auf die Stirnfläche.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat­ tungsgemäßes Rammbohrgerät mit einer Umsteuerung zu schaffen, die mit wenigen Bauteilen auskommt und im Falle von Leckagen der Steuerluftzufuhr ein automati­ sches Umschalten von Vorlauf auf Rücklauf gewährleistet.

Diese Aufgabe löst ein Rammbohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Demgemäß wird die Umsteuerkammer mit Steuerluft und die Vorlaufkammer mit Betriebsluft ver­ sorgt, d. h. die Steuerhülse wird in der einen Richtung mit Hilfe der Steuerluft und in der anderen Richtung mit Hilfe der Betriebsluft verstellt.

Vorzugsweise ist die Steuerhülse mit einem Innenkragen zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Außen­ kragen des Steuerrohrs geführt. Die Kragen schaffen zwei Ringräume zwischen der Steuerhülse und dem Steuerrohr, von denen einer als Umsteuer- und einer als Vor­ laufkammer fungiert. Um dies zu ermöglichen, kann im Steuerrohr im Bereich des einen Außenkragens ein Steuer­ luftkanal und im Bereich des anderen Außenkragens eine Betriebsluftbohrung angeordnet sein.

Der Steuerluftkanal kann mit einer im Steuerrohr ver­ laufenden Steuerluftleitung oder mit einem in der Steu­ errohrwandung verlaufenden Steuerrohrkanal verbunden sein. In beiden Fällen ist ein Ringraum zwischen einem Nachziehrohr und dem umgebenden Erdreich für eine Steu­ erluftleitung nicht erforderlich, weil der Umsteuerkam­ mer die Steuerluft von innen zugeführt wird.

Der rückwärtige Teil der Steuerhülse kann einen gerin­ geren Außendurchmesser besitzen als der vordere Teil.

Auf diese Weise entsteht eine Stufe, die als Steuer­ kante mit den Steueröffnungen im Schlagkolbenmantel zusammenwirkt und deren Lage den Zeitpunkt bestimmt, zu dem der Schlagkolben seine rückwärtige Umkehr- bzw. Totpunktlage erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des nähe­ ren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 Die Gesamtansicht eines Rammbohrgeräts mit einer Umsteuerung in vereinfachter Darstel­ lung,

Fig. 2 eine Umsteuerung des Rammbohrgeräts mit einer anderen Steuerluftzufuhr der Steuerhülse in ihrer Vorlaufstellung und

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, jedoch mit der Steuerhülse in ihrer Rücklauf­ stellung.

Das Rammbohrgerät ist vom Konstruktions- und Arbeits­ prinzip her betrachtet so aufgebaut wie das in der deutschen Patentschrift 21 57 259 beschriebene Ramm­ bohrgerät, dessen Umsteuerung jedoch anders beschaffen ist; es besteht aus einem Gehäuse 1, in dessen rück­ wärtigem Teil ein gestufter Anschlagring 2 mit achspa­ rallelen Abluftkanälen 3 angeordnet ist. Im Anschlag­ ring 2 ist dreh- und verschiebefest ein Steuerrohr 4 gelagert, dessen rückwärtiges Ende mit einem Betriebs­ luftschlauch 5 verbunden ist. Das Steuerrohr 4 ragt mit seinem vorderen Ende in eine mit Steueröffnungen 6 versehene Kammer 7 eines Schlagkolbens 8.

Zwischen dem Steuerrohr 4 und dem die Schlagkolbenkam­ mer 7 umgrenzenden Mantel 9 des Schlagkolbens 8 befin­ det sich eine axial bewegliche Steuerhülse 10, deren vorderer Teil auf einem mit dem Steuerrohr 4 verbunde­ nen Außenkragen 11 und deren mittlerer Teil auf einem weiteren Außenkragen 12 des Steuerrohrs 4 gelagert ist. Die Steuerhülse 10 besitzt ihrerseits einen zwi­ schen den beiden Außenkragen 11, 12 angeordneten Innen­ kragen 13. Sämtliche Kragen sind gegenüber den zugehö­ rigen Gleitflächen abgedichtet.

Die Kragen 11, 12, 13 begrenzen einerseits eine ringför­ mige Umsteuerkammer 14 und andererseits eine ebenfalls ringförmige Vorlaufkammer 15. Beide Kammern besitzen eine unterschiedliche Luftzufuhr; und zwar ist die Umsteuerkammer 14 über einen Steuerluftkanal 16 in einem Adapterstück mit einem Steuerrohrkanal 17 (Fig. 1) oder mit einer Steuerluftleitung 18 (Fig. 2, 3) ver­ bunden, über welche die Umsteuerkammer 14 mit Steuer­ luft beaufschlagt wird. Der Steuerrohrkanal 17 ist in ähnlicher Weise wie der Steuerluftkanal 16 mit einer im Innern des Betriebsluftschlauches 5 mitgeführten Steuerluftleitung 19 verbunden. Beide Leitungen 18, 19 verlaufen verschleißgeschützt in einem nicht darge­ stellten Nachziehrohr.

Das Steuerrohr 4 besitzt eine in die Vorlaufkammer 15 mündende radiale Bohrung 20, über die Betriebsluft in die Vorlaufkammer 15 gelangt.

Die Steuerhülse 10 besitzt im rückwärtigen Teile einen geringeren Durchmesser als im vorderen Teil und demge­ mäß ein Absatz 21, die ein Abströmen der Betriebsluft aus dem außerhalb des Schlagkolbens 8 befindlichen Betriebsluftraum 22 im Zusammenwirken mit den Steuer­ bohrungen 6 durch die Abluftkanäle 3 erlaubt.

Während des Vorwärtslaufs ist die Umsteuerkammer 14 über die Steuerluftleitung 18 bzw. den Steuerrohrkanal 17 und die Steuerluftleitung 19 entlüftet und befindet sich demgemäß die Steuerhülse 10 unter dem Einfluß der in der Vorlaufkammer 15 über die Bohrung 20 wirksamen Betriebsluft in ihrer vorderen Stellung (Fig. 2).

Beim Umschalten von Vor- auf Rücklauf wird die Umsteu­ erkammer 14 über die Steuerluftleitung 18 und den Steuerluftkanal 16 bzw. den Steuerrohrkanal 17 und die Steuerluftleitung 19 mit Steuerluft beaufschlagt und auf diese Weise auf dem Steuerrohr 4 nach hinten in die in Fig. 3 dargestellte Rücklauflage gebracht. Dort verharrt die Steuerhülse 10 so lange, bis die Steuer­ luft in der Umsteuerkammer 14 nicht mehr wirksam ist. Dies kann willkürlich durch Abschalten der Steuerluft und Entlüften der Umsteuerkammer in der Weise gesche­ hen, daß die Steuerluftleitung über ein externes Ven­ til mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht wird.

Die erfindungsgemäße Umsteuerung erlaubt jedoch auch ein automatisches Umschalten von Vor- auf Rücklauf, wenn es an der Steuerleitung 18, 19 zu einer Leckage und demgemäß zu einem Druckausgleich zwischen der Steuerleitung 18, 19 und dem Steuerrohr 4 kommt. In diesem Falle herrscht in der Umsteuerkammer 14 und der Vorlaufkammer 15 zwar derselbe Druck, nämlich der Betriebsluftdruck; die im Vergleich zu der druckbeauf­ schlagten Innenkragenfläche 23 insgesamt größere vor­ dere Stirnfläche 24 der Steuerhülse 10 bewirkt jedoch, daß sich die Steuerhülse 10 automatisch in ihre Rück­ laufstellung (Fig. 3) bewegt. Dies ist auch bei einer Änderung des Betriebsluftdrucks der Fall, weil in den Kammern 7 und 15 stets derselbe Druck herrscht. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß sich das Rammbohr­ gerät bei einem Wegfall der Steuerluft automatisch rückwärts aus der von ihm geschaffenen Erdbohrung her­ ausbewegt und das Gerät in solchen Fällen nicht ausge­ graben oder ganz aufgegeben zu werden braucht.

Die Erfindung gewährleistet das alleine mit Hilfe der unmittelbar zwischen dem Schlagkolbenmantel 9 und dem Steuerrohr 4 geführten Steuerhülse 10 ohne Federkraft und schafft damit eine Umsteuerung, die zu ihrer Unterbringung in der Schlagkolbenkammer 7 einen ver­ hältnismäßig geringen Querschnitt erfordert. Hinzu kommt der verhältnismäßig geringe bauliche Aufwand, da die Umsteuerung im Vergleich zu nicht umsteuerbaren Rammbohrgeräten außer der Steuerluftzufuhr als zusätz­ liches Bauteil lediglich die Steuerhülse benötigt. Das erfindungsgemäße Rammbohrgerät zeichnet sich daher durch eine hohe Betriebssicherheit und einen verhält­ nismäßig geringen Herstellungsaufwand aus.

Claims (8)

1. Rammbohrgerät insbesondere zum Herstellen von Erd­ bohrungen mit

• - einem in einem Gehäuse (1) hin- und herbeweg­ ten Schlagkolben (8),
• - einem in eine Schlagkolbenkammer (7) hinein­ ragenden Steuerrohr (4),
• - einer auf dem Steuerrohr geführten Steuer­ hülse (10),
• - einer mit einer Steuerluftleitung (18, 19) verbundenen Umsteuerkammer (14) und
• - einer mit dem Steuerrohr in Verbindung ste­ henden Vorlaufkammer (15).

2. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerhülse (10) mit einem Innenkragen (13) zwischen zwei Außenkragen (11, 12) des Steuerrohrs (4) geführt ist.

3. Rammbohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Steuerrohr (4) im Bereich des einen Außenkragens (11) ein Steuer­ luftkanal (16) und im Bereich des anderen Außen­ kragens (12) eine Betriebsluftbohrung (20) befin­ det.

4. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerluftkanal (16) mit einer im Steuerrohr (4) verlaufenden Steuerluftleitung (18) verbunden ist.

5. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerluftkanal (16) über einen Steuerrohrkanal (17) mit einer Steuerluftleitung (19) verbunden ist.

6. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der rückwärtige Teil der Steuerhülse (10) einen geringeren Außendurch­ messer besitzt als deren vorderer Teil.

7. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerrohr (4) mit mindestens einem Adapterstück mit einem Steuer­ luftkanal (16) versehen ist.

8. Rammbohrgerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerluftleitung (18) koaxial im Betriebsluftschlauch (5) verläuft.