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Die Erfindung betrifft umkehrbare schlagausübende Einrichtungen zur Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Bodenverdichtung ; sie kann z. B. beim Bau von unterirdischen Verbindungsleitungen nach dem Untergange-Verfahren ohne Grabenaushub benutzt werden.
Aus der vorher eingereichten Patentanmeldung desselben Anmelders ist eine umkehrbare Schlageinrichtung bekannt, die einen im zugespitzten Frontteil des Gehäuses sitzenden Schlagkolben aufweist, der infolge Drucklufteinwirkung in die Hin- und Herbewegung versetzt wird, wobei er Schläge gegen das Gehäuse ausübt, die dasselbe in den Boden vortreiben.
Die Druckluft wird den Wechselraum-Arbeitskammern zugeführt, von denen die eine-die vordere-durch die innere Oberfläche des Gehäuses und die äussere Oberfläche des Schlagkolbens gebildet wird, die hintere Arbeitskammer aber im Inneren des Schlagkolbens, in seinem Schaftteil liegt und durch die im Kolbenschaft vorhandenen Öffnungen mit der vorderen Arbeitskammer in Verbindung steht.
Die hintere Kammer ist mit der Druckluftquelle durch eine abgestufte luftzuführende Büchse verbunden, die in der hinteren Schlagkolbenkammer angeordnet und durch den Büchsenflansch im Schaftteil des Gehäuses befestigt ist. An ihrer Grossdurchmesserstufe, die mit dem Schlagkolben zusammenwirkt, weist die luftzuführende Büchse Öffnungen auf, die beim Vorwärtsgang der Einrichtung durch einen im Inneren der Büchse sitzenden Schieber geschlossen sind. Der Schieber ist starr mit der abgefederten Hülse verbunden, die in der Kleindurchmesserstufe der Büchse und in Axialrichtung verschiebbar angeordnet ist.
Die Bewegungsumkehr der beschriebenen bekannten Einrichtung beim Übergang vom Vorwärtshub (Arbeitshub) auf den Rückwärtshub (Leergang) erfolgt durch Verminderung des Luftdruckwertes im Vergleich zu dem Luftdrucknennwert, beim umgekehrten Übergang aber, d. h. auf den Vorwärtshub, durch Erhöhung des Luftdruckwertes im Vergleich zum Luftdrucknennwert. In beiden Fällen erfolgt bei Änderung des Luftdruckwertes ein axialer Hin- und Rückzug des abgefederten Schiebers, der die Öffnungen der luftzuführenden Büchse öffnet (oder schliesst) und dadurch den Druckluft-Zuführungsverlauf in die vordere Kammer ändert. Hiedurch wird die Änderung der Schlagrichtung des Schlagkolbens gegen das Gehäuse und folglich auch die Änderung der Bewegungsrichtung des ganzen Gerätes verursacht.
Die Betriebserfahrungen mit solchen umkehrbaren schlagausübenden Einrichtungen haben erwiesen, dass in der Praxis das Einhalten der Solldruckwerte beim Vorwärts- bzw. Rückwärtshub der Einrichtung nicht immer gelingt (das Druckgefälle beträgt bis 2... 3 atm). Deshalb kann bei eventuellen Druckschwankungen eine vollständige Umschaltung der Einrichtung vom Vorwärts- auf den Rückwärtshub und umgekehrt erfolgen. Das folgt aus dem obenbeschriebenen Betrieb der bekannten Einrichtung.
Ausserdem hat sich erwiesen, dass es beim Anlassen der Einrichtung zwecks Erleichterung des Gehäuseeindringens in den Boden erforderlich ist, den Betrieb bei einem unter dem Nennwert liegenden Luftdruck zu führen, was durch die Bauart der beschriebenen bekannten Einrichtung nicht gewährleistet werden kann.
Zu den Mängeln der Bauart der bekannten Einrichtung zählt auch noch die Notwendigkeit der Benutzung einer Feder mit genau bestimmtem Steifigkeitswert.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Schwierigkeiten und Mängel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche umkehrbare schlagausübende Einrichtung zu
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erforderlichen Rohrleitungsdruck in Betrieb stehen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die luftzuführende Büchse an ihrer Grossdurchmesserstufe eine zweite parallel der ersten liegenden Reihe von Öffnungen aufweist sowie an der Stirnfläche der Grossdurchmesser-Büchsenstufe vorgesehene Luftauspufföffnungen und dass der Hohlschieber auf seiner mit der Büchse zusammenwirkenden Stufe ebenfalls zwei durch eine Trennwand voneinander abgeteilte Reihen von Öffnungen aufweist, die nacheinander die entsprechenden Öffnungsreihen in der Büchse bei der Drehung des Schiebers decken ;
dazu sind der Schieber und die Büchse durch einen Vorsprung verbunden, der in einer geschlossenen Formnur läuft, welche bei der Bewegungsumkehr der Einrichtung durch Ein- oder Abschalten der Druckluftzuführung während der axialen Hin- und Rückzüge des Schiebers die einseitige Drehung des Schiebers um seine Längsachse gewährleistet.
Es ist zweckmässig, dass die Seitenwände der geschlossenen Formnut, die auf der Innenfläche des Büchsenflansches ausgeführt wird, den Verlauf von gleichgestalteten gebrochenen Linien aufweist, bei denen eine jede Spitze der einen Linie und die ihr gegenüberliegende (entsprechende) Spitze der andern gebrochenen Linie um einen Winkel gegeneinander versetzt sind, der die Drehung des Schiebers in einer und derselben Richtung sichert.
Eine solche erfindungsgemässe Konstruktion der luftzuführenden Büchse und des Schiebers ermöglicht es, bei beliebigen eventuellen Schwankungen des Luftdruckwertes in den Rohrleitungen eine selbständige Umschaltung der Einrichtung von einem Betriebslauf auf den andern zu verhindern. Das erfolgt deshalb, weil die Umschaltung der Einrichtung von einem Betriebslauf auf den andern nur durch Abschaltung (oder Einschaltung) der Druckluftzuführung ausgeführt werden kann, d. h. wenn der Schieber anspricht, welcher eine Änderung des Druckluft-Zuführungsverlaufes in die vordere Kammer der Einrichtung und somit eine Bewegungsumkehr der Einrichtung bewerkstelligt.
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Nachstehend werden Ziele und Vorzüge der Erfindung an Hand der Beschreibung und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. l eine Seitenansicht mit teilweisem Längsschnitt der erfindungsgemässen umkehrbaren schlagausübenden Einrichtung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden, Fig. 2 Schnitt II-II zu Fig. 1, Fig. 3 Schnitt III-III zu Fig. 1 und Fig. 4 Abwicklung der Formnut nach dem Durchmesser in Fig. 1.
Die Einrichtung enthält ein zylindrisches im Vorderteil zugespitztes Hohlgehäuse --1-- (Fig.1), in dem der Schlagkolben--2--, welcher sich durch zwei Bunde --3 und 4--gegen die Innenfläche des Gehäuses - abstützt, angeordnet ist. Der zwischen der inneren Oberfläche des Gehäuses-l-und der äusseren Oberfläche des Schlagkolbens eingeschlossene Hohlraum bildet die vordere Arbeitskammer --5-- mit wechselndem Rauminhalt, der von der Lage des Schlagkolbens --2-- im Gehäuse --1-- abhängig ist.
Im Schaftteil des Schlagkolbens --2-- ist ebenfalls ein Hohlraum vorgesehen, der die hintere Wechselraum-Arbeitskammer-6--bildet. In den Wänden des Schaftteiles des Schlagkolbens --2-- sind die Öffnungen --7-- vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Stellung des Schlagkolbens --2-- regelmässig die vordere Kammer --5-- entweder mit der ständig unter Druck stehenden hinteren Kammer--6--oder mit der Aussenluft in Verbindung setzen.
Die Druckluft wird der hinteren Kammer--6--durch die abgestufte luftzuführende Büchse --8-zugeleitet, die durch ihren Flansch --9-- im Schaftteil des Gehäuses--l--befestigt und mit dem vom (in den Zeichnungen nicht angedeuteten) Kompressor laufenden Druckluftschlauch--10--verbunden ist.
Auf der zylindrischen Oberfläche ihrer Grossdurchmesserstufe, die mit dem Schaftteil des Schlagkolbens --2-- zusammenwirkt, weist die Büchse-8-zwei parallel laufende Reihen-11- (Fig. 2) und-12- (Fig. 3) von Öffnungen auf, an der Stirnfläche dieser Stufe der Büchse --8-- sind die Öffnungen --13-- (Fig. 1) zum Auspuff der Abluft vorgesehen. Die Auspufföffnungen--14--sind auch im Flansch --9-- der Büchse--8--vorgesehen.
Im Inneren der luftzuführenden Büchse --8-- sitzt der Hohlschieber--15--, der ebenfalls wie die
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Reihen--16-- (Fig. 2) und--17-- (Fig. 3) von Öffnungen vorhanden.
Diese Öffnungsreihen-16 und 17-sind durch die Stirntrennwand-18-des Schiebers-15- voneinander abgeteilt und so angeordnet, dass bei Drehung des Schiebers --16-- um den Sollwinkel 0 : 1 oder
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sitzende Vorsprung--21--laufen kann.
Die Seitenwände--22 und 23-- (Fig. 1) der Formnut --20-- sind als gebrochene Linien --24-- (Fig. 4) und--25--gestaltet, wobei die Spitzen --26-- der gebrochenen Linie --24-- und die entsprechenden (gegenüberliegenden) Spitzen --27-- der gebrochenen Linie--25--um den Winkel a gegeneinander versetzt sind. Diese Versetzung der Spitzen --26 und 27 -- de gebrochenen Linien --24 und 25--, nach denen die Seitenwände--22 und 23-- der geschlossenen Nut gestaltet sind, gewährleistet das einseitige Drehen des Schiebers bei seinen axialen Verrückungen.
Der Betrieb der erfindungsgemässen Einrichtung verläuft in folgender Weise :
Beim"Vorwärtslauf"der Einrichtung wird der Schieber --15-- unter Einwirkung der Druckluft, die der hinteren Arbeitskammer --6-- durch den Kanal des Schiebers --15-- aus dem Schlauch--10--zugeleitet ist, in die rechte Randstellung (Fig. 1) versetzt. Die Öffnungen der Reihe--11-an der Büchse --8-werden durch den Schieber--15-- (wie aus Fig. 2 ersichtlich ist) geschlossen, die Öffnungen der Reihe --12-- an der Büchse --8-- aber decken (wie aus Fig. 3 ersichtlich ist) die Öffnungen der Reihe--17-am Schieber--15--. Dabei ist die Feder --19-- zusammengepresst. Gleichzeitig wird der Schlagkolben
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Die Rückverschiebung der Einrichtung infolge Einwirkung von Rückstosskräften wird durch die zwischen dem Gehäuse--l--und den Bohrlochwänden auftretenden Reibungskräfte verhindert.
Am Beginn des Vorwärtshubes des Schlagkolbens--2--setzen seine Öffnungen --7-- die vordere
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bestimmten Abstand der Büchse von der linken (vorderen) Randstellung des Schlagkolbens --2-- die vordere Arbeitskammer --5-- mit der hinteren Kammer --6-- und somit auch mit der Druckluftquelle in Verbindung.
Infolge Abprall des Schlagkolbens--2-von der Vorderwand des Gehäuses--l--und durch den Druck der in die vordere Kammer --5-- einströmenden Pressluft beginnt der Schlagkolben --2-- sich in die
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Rückwärtsrichtung (in Fig. l-nach rechts) zu verschieben, da seine Arbeitsfläche an der Seite der vorderen Kammer-5-grösser als diejenige an der Seite der hinteren Kammer --6-- ist.
Nach der Schliessung der Öffnungen --7-- durch die Seitenoberfläche der Büchse --8-- setzt der Schlagkolben--2--, indem er den Druckluftwiderstand in der Kammer --6-- Öberwindet, dank der Luftexpansion in der vorderen Kammer--5--seine Bewegung nach rechts fort.
Am Ende des Rückwärtshubes des Kolbens --2-- setzen seine Öffnungen-7-die vordere Kammer --5-- durch die Öffnungen der Reihe --12-- und die Auspufföffnungen--13--an der Büchse --8-mit der Aussenluft in Verbindung, was auch durch die Öffnungen der Reihe--17--am Schieber--15--und durch die Auspufföffnungen--14--im Flansch--9-der Büchse--8--erfolgt. Auf diese Weise verläuft der Abluftaustritt.
Weiter wiederholt sich der Arbeitsablauf der erfindungsgemässen Einrichtung.
Zur Bewegungsumkehr der erfindungsgemässen Schlageinrichtung zwecks Aushebung derselben aus dem Bohrloch ist es erforderlich, die Druckluftzuführung an die Einrichtung zu unterbrechen. Dabei wird der Schieber --15-- infolge Spannkraft der Feder--19--in die linke (in Fig. l) Randstellung versetzt, wobei er
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der Büchse-8-umRandstellung verschoben, wobei er die Feder--19--zusammenpresst und sich dabei gleichzeitig (infolge Verschiebung seines Vorsprunges --21-- in der Nut-20-) in derselben Richtung um den Winkel a2 dreht wie bei der Umschaltung der Einrichtung auf "Rückwärtslauf".
Die Drehung des Schiebers --15-- immer in
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(in"Vorwärtslauf" der Einrichtung) Druckluftvoreinströmung in die vordere Kammer --5-- aus der hinteren Kammer --6-- infolge Deckung der Öffnungen in den Reihen --16 und 11-mit den Öffnungen der Reihe --7-- im Schlagkolben--2--stattfindet. Dadurch wird der Schlagkolben --2-- durch die in die vordere Kammer--5--einströmende Druckluft stillgehalten und beginnt sich, ohne einen Schlag gegen die Innenwände des Vorderteiles des ehäuses --1-- auszuüen, nach rechts zu verschieben.
Infolge der Vergrösserung des Rauminhaltes der vorderen Kammer --5-- und der Verzögerung des
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rechts) einen Schlag gegen den im Gehäuse--l--der Einrichtung befestigten Flansch --9-- der Büchse --8-- ausüben.
Somit wird sich die Einrichtung in die Rückwärtsrichtung (Arbeitsrichtung) verschieben, d. h. die Einrichtung wird im vorgebildeten Bohrloch einen Leerlauf ausführen.
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Druckluftzuführung an die Einrichtung zu unterbrechen und sie danach wieder einzuschalten. In diesem Falle wird sich der Schieber ebenfalls, wie oben beschrieben wurde, zweifach um einen Winkel, welcher der Winkelsumme γ1 + γ2 gleich ist, drehen, wodurch die Fenster der Reihen --12 und 17--zusammenfallen, die Öffnungen der reihe --11-- aber durch den Schieber--15--geschlossen werden.
Jetzt wird die Druckluftzuführung in die vordere Kammer --5-- durch die vordere Stirnfläche der Büchse --8-- geregelt und der Schlagkolben --2-- übt Schläge gegen die Innenwand des vorderen Gehäuseteiles aus, d. h. das Arbeitsspiel "Vorwärtslauf" wird ausgeführt.
Somit erfolgt die Bewegungsumkehr der Einrichtung der erfindungsgemässen Bauart durch mehrfache kurzfristige Abschaltung der Druckluftzuführung an die Einrichtung.
Der Drehwinkel al (oder a2) des Schiebers-15-für eine Abschaltung der Druckluftzuführung kann so gewählt werden, dass schon eine einzige Abschaltung zur Überführung der Einrichtung auf ein anderes Arbeitsspiel sich als ausreichend erweist.
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