CH636407A5

CH636407A5 - Ventilsteuerung fuer rammbohrgeraete.

Info

Publication number: CH636407A5
Application number: CH306079A
Authority: CH
Inventors: Paul Schmidt
Original assignee: Paul Schmidt
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1979-04-02
Publication date: 1983-05-31
Also published as: GB2022169A; FR2425506B1; US4250972A; DE2820785A1; DE2820785C2; FR2425506A1; GB2022169B; BR7902895A; JPS54150803A; IT1116873B; JPS586036B2; SE7904114L; IT7948814A0; BE876167A; SE441202B

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung für selbstgetriebene, pneumatische Rammbohrgeräte mit in einem rohr-förmigen Gehäuse axial verschiebbaren Schlagkolben und einer dessen Vor- und Rückbewegung durch Überfahren von im Schlagkolben befindlichen radialen Steueröffnugnen steuernden Steuerhülse.

Bei einer aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 26 34 066 bekannten Steuerung muss beim Umsteuern der Druckluftschlauch um etwa 90° gedreht werden, um das innerhalb der Steuerhülse angeordnete Steuerrohf zu verdrehen und bestimmte Steueröffnungen in der Steuerhülse und dem Steuerrohr jeweils für den Vorlauf oder Rücklauf zu verschliessen. Diese Steuervorrichtung vermeidet bereits den Nachteil einer weiteren aus der deutschen Patentschrift DE-PS 1634417 bekannten Steuervorrichtung, bei der zum Umsteuern die in eine Bohrung mit raidalen Öffnungen am hinteren Ende des Schlagkolbens eintauchende Steuerhülse durch Vor- und Zurückschrauben der Steuerhülse in einem Gewindeflansch axial verstellt wird. Dieses axiale Verstellen der Steuerhülse wird durch mehrmaliges Drehen der mit der Steuerhülse verbundenen Pressluftleitung bewirkt, wozu diese von der Pressluftquelle abgetrennt und bis zu fünfzehnmal gedreht werden muss, bis die Steuerhülse in dem Flansch bis zu einem Anschlag geschraubt ist. Diese Art von Umsteuerung besitzt den erheblichen Nachteil, dass sich bei sehr grossen Schlauchlängen von beispielsweise 50 bis 80 Metern der Schlauch nur sehr schlecht drehen lässt. Der Schlauch verdreht sich nämlich infolge seiner notwendigen Elastizität und besitzt eine erhebliche Mantelreibung mit dem Erdreich, insbesondere wenn bei dem erforderlichen mehrfachen Drehen des Schlauches dieses Erdreich einfällt. Ausserdem kann ein Festklemmen der Steuerhülse und/oder des Schlauches die tatsächlich nicht erzielte Endstellung der Steuerhülse vortäuschen. Schliesslich ist auch das vielmalige Drehen des Schlauchs zeitraubend, so dass sich die bekannte Umsteuerung nicht für ein kurzfristiges Umschalten von Vorauf Rücklauf und umgekehrt eignet, wie es häufig bei einem im Erdreich festsitzenden Gerät erforderlich ist.

Die Steuerung nach der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 26 34 066 besitzt demgegenüber den Vorteil, dass der Druckluftschlauch nur um etwa 90° gedreht zu werden braucht, um den Vor- auf Rücklauf umzusteuern. Ferner lassen sich infolge des Zusammenwirkens der Steuerhülse mit dem Steuerrohr die Steueröffnungen für den Vor- und Rücklauf in optimaler Weise anordnen, so dass der Rücklauf mit maximaler Energie und geringstem Druckluftverbrauch erfolgt.

Auch bei dieser Steuerung muss jedoch beim Umsteuern der Druckluftschlauch noch in der Bohrung bewegt werden, was bei grossen Schlauchlängen mit Schwierigkeiten verbunden sein kann und ein Lösen des Druckluftschlauchs von der Druckluftquelle erfordert. Ferner kann es mit Schwierigkeiten verbunden sein, ein Rammbohrgerät über grosse Entfernungen in einer bereits erstellten Bohrung zu starten, da das Starten einen Luftschock erfordert, der in einer langen Druckluftleitung so gedämpft wird, dass er für ein Wiederanspringen des Rammbohrgerätes nicht ausreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass der Druckluftschlauch oder andere Verbindungen zum Rammbohrgerät für das Umsteuern von Vor- auf Rücklauf nicht bewegt

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zu werden brauchen und gleichzeitig ein Anlassen des Rammbohrgerätes in beliebiger Lage in der Erdbohrung gewährleistet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch,

dass eine im Gehäuse starr angeordnete Steuerhülse mittels ferngesteuerter Ventile ansteuerbare Steueröffnungen besitzt. Auf diese Weise wird das Gerät über eine vom Druckluftschlauch mitgeführten Steuerleitung umgesteuert. Der Steuerleitung braucht nur eine geringe Energie zugeführt zu werden, die im wesentlichen nur zum Betätigen der ferngesteuerten Ventile dient.

Die Ventile können elektrisch ansteuerbar und die erforderlichen elektrischen Steuerleitungen im Druckluftschlauch eingebettet sein. Vorzugsweise werden die Ventile jedoch pneumatisch angesteuert. Diesem Zweck dient eine der Druckluftleitung für den Schlagkolben parallele Druckluftleitung für die Ventilansteuerung. Diese kann aus einer parallelen Druckluftleitung bestehen oder aber aus einer zur Druckluftleitung für den Schlagkolben koaxialen Leitung. Da der Druckluftbedarf für die Ansteuerung der Ventile nur gering ist, braucht die koaxiale Druckluftleitung nur einen geringfügig grösseren Durchmesser als die Hauptdruckluftleitung aufzuweisen.

Vorteilhafterweise werden die Steueröffnungen durch ein Ventil für Steuerung der Druckluftzufuhr zu radial in einem zylindrischen Kopf der Steuerhülse angeordneten Umsteueröffnungen und durch ein Abluftventil für die Steuerung der Luftableitung durch die radialen Steueröffnungen im Schlagkolben angesteuert. Dadurch ist es möglich, die Umsteueröffnung für den Rücklauf in optimaler Weise anzuordnen, so dass der Schlagkolben auch für den Rücklauf eine hohe Schlagenergie liefert und der Druckluftverbrauch dennoch gering ist.

Die radialen Umsteueröffnungen im zylindrischen Kopf der Steuerhülse können in einen von der Druckluftleitung zum Arbeitsraum vor der Steuerhülse unabhängigen Raum münden, der über ein Abluftventil mit der anderen Druckluftleitung verbunden ist. Durch diese Anordnung werden die den Vorlauf des Schlagkolbens bewirkende Druckluftzufuhr zum Arbeitsraum und die den Rücklauf des Schlagkolbens bewirkende Druckluftzufuhr vor den Schlagkolben voneinander getrennt, so dass durch Wahl der Querschnitte und Lage der Steueröffnungen ein geringstmöglicher Druckluftverbrauch gewährleistet ist.

Zweckmässigerweise wird die Druckluft zum Arbeitsraum durch ein den Raum durchlaufendes Innenrohr zugeführt, während eine weitere Druckluftzufuhr zu diesem Raum durch ein zum Innenrohr koaxiales Aussenrohr möglich ist.

Auf diese Weise ist es möglich, das eine Ventil als ein das Innenrohr umgebendes, das Aussenrohr abschliessendes Ringtellerventil auszubilden, das durch eine Feder geschlossen gehalten, und durch Druckluft geöffnet wird.

Dies ermöglicht es, das Umsteuern durch einfache Druckbeaufschlagung des koaxialen Aussenrohres zu bewirken. Zusätzlich können die radialen Steueröffnungen im Schlagkolben in einen mit der Luftableitung nach aussen über ein Abluftventil verbundenen Ringraum der Steuerhülse münden. Der Ringraum ist nach innen durch das Aussenrohr begrenzt, das in axialem Abstand vom zylindrischen Kopf der Steuerhülse mit kurzen Führungsstegen für den Schlagkolben versehen ist, deren Lücken durch das Abluftventil verschlossen werden.

Die Ansteuerung des Abluftventils erfolgt ebenfalls durch Druckbeaufschlagung des Aussenrohrs in der Weise, dass das Abluftventil aus einer auf dem Aussenrohr axial verschiebbaren Hülse mit Stegen besteht. Die Hülse ist abgedichtet innen auf dem Aussenrohr und aussen teilweise in einem das Gehäuse des Rammbohrgerätes abschliessenden Flansch geführt. Das Aussenrohr besitzt in einen Ringraum im Flansch mündende radiale Bohrungen, während die Hülse mittels einer Feder in Richtung des Flansches verschiebbar ist. Durch Druckbeaufschlagung des Ringraumes im Flansch kann somit die Hülse verschoben und ein Öffnen oder Schliessen der Luftableitung bewirkt werden.

Um zu verhindern, dass sich die Stege auf der Hülse gegenüber der Steuerhülse verdrehen, so dass ein Abschluss der Zwischenräume zwischen den Stegen nicht mehr gewährleistet ist, kann mindestens einer der Stege auf dem Aussenrohr und/oder der Hülse eine in eine Lücke zwischen den Stegen ragende Zentrierspitze aufweisen.

Ein einwandfreies Abdichten der Lücken zwischen den Stegen wird dadurch gewährleistet, das die Breite der Stege mindestens gleich der Breite der Zwischenräume ist. Andererseits können die Stege aber auch die Lücken etwas überdecken.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Rammbohrgerät mit einer erfindungsgemässen Ventilsteuerung in der Vorlaufstellung für Vorlauf;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Steuerhülse und der Ventilhülse in der Vorlaiifstellung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Rammbohrgerät mit der erfindungsgemässen Steuervorrichtung in der Rücklaufstellung und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Steuerhülse und der Ventilhülse in der Stellung für den Rücklauf des Rammbohrgerätes.

In einem zylindrischen, am hinteren Ende durch einen Flansch 4 verschlossenen Gehäuse 2 ist ein Schlagkolben 6 hin- und herbeweglich geführt. Zu diesem Zwecke weist der Schlagkolben 6 am vorderen Ende Führungsstege 14 und am hinteren Ende eine zylindrische, abgedichtete Führung 16 auf. Kurz vor der zylindrischen Führung 16 befinden sich radiale Sterueröffnungen 18, die eine Verbindung mit einem Ringraum 12 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Schlagkolben 6 herstellen. Ein Arbeitsraum 8 befindet sich innerhalb des Schlagkolbens 6 vor dem zylindrischen Kopf 22 einer Steuerhülse, die abgedichtet im Schlagkolben 6 geführt ist. Die Führungsstege 14 schaffen eine Verbindung zwischen dem Ringraum 12 und einer vorderen Druckkammer 10 vor dem Schlagkolben 6. Der zylindrische Kopf 22 der Steuerhülse setzt sich zum rückwärtigen Ende des Gehäuses 2 in einem Rohr 26 fort, das mit dem Flansch 4 starr verbunden ist und aus diesem hinausragt und mit einem nicht dargestellten Druckluftschlauch verbunden ist. Koaxial befindet sich im Rohr 26 ein Innenrohr 24; der Ringraum 27 zwischen dem Innenrohr 24 und dem Aussenrohr 26 dient als Druckluftzufuhr zu einem Ventilraum 34, der durch ein auf dem Innenrohr 24 verschiebbar gelagertes Ringtellerventil 30 unter der Wirkung einer Druckfeder 32 verschliessbar ist. Im Kopf 22 der Steuerhülse befinden sich ebenfalls radiale Steueröffnungen 28. Durch das Innenrohr 24 gelangt Druckluft in den Arbeitsraum 8.

Auf dem Aussenrohr 26 sind mit axialem Abstand von dem zylindrischen Kopf 22 Stege 36 angeordnet, die einen Ringraum 40 begrenzen, der gem. Fig. 1 eine Verbindung vom Ringraum 12 über die radialen Steueröffnungen 18 mit Entlüftungsbohrungen 20 im Flansch 4 und von da in die freie Atmosphäre schafft. Ein weiteres Ventil in Form einer auf dem Aussenrohr 26 verschiebbaren Hülse 42 mit Stegen 44 gibt die Möglichkeit, die Lücken 38 zwischen den Stegen 36 für den Vorlauf des Rammbohrgerätes zu öffnen oder für den

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Rücklauf zu schliessen. Zu diesem Zweck ist die Hülse 42 in einem Ringraum 5 im Flansch 4 abgedichtet geführt und wird durch eine Druckfeder 50 in den Ringraum 5 hineingedrückt. Dieser Ringraum 5 lässt sich über radiale Bohrungen 52 im Aussenrohr 26 mit Druckluft beaufschlagen.

In der Stellung des Ringtellerventils 30 und des Kammventils 42,44 gem. Fig. 1 und 2 ist der Ringspalt 27 ohne Druck, so dass das Ringtellerventil 30 auf seinem Sitz ruht und sich die Stege 44 auf der Hülse 42 im Abstand von den Stegen 36 auf dem Aussenrohr 26 befinden. Wird nun das Rohrinnere 25 mit Druck beaufschlagt, so füllt sich der Arbeitsraum 8 mit Druckluft und der Schlagkolben 6 bewegt sich nach links, bis er mit auf das vordere Ende des Gehäuses 2 oder ein dort axial verschiebbar angeordnetes Werkzeug schlägt. In diesem Moment befinden sich die radialen Steueröffnungen 18 vor der Stirnfläche des zylindrischen Kopfes 22 der Steuerhülse, so dass der Ringraum 12 und die vordere Druckkammer 10 ebenfalls mit Druckluft beaufschlagt werden. Da die wirksame Kolbenfläche des Schlagkolbens 6 grösser ist als die Fläche im Arbeitsraum 8, bewegt sich der Schlagkolben 6 nunmehr nach rückwärts, bis die radialen Steueröffnungen 18 über die Hinterkante des zylindrischen Kopfes 22 der Steuerhülse hinauslaufen und der Ringraum 12 und die vordere Druckkammer 10 von Druckluft über den Ringraum 40, die Lücken 38 und 46 sowie die Entlüftungsbohrungen 20 belüftet werden. Nunmehr beginnt aufs neue die Vorwärtsbewegung des Schlagkolbens 6 in der beschriebenen Weise.

Um das Rammbohrgerät auf Rücklauf umzusteuern, wird der Ringspalt 27 mit Druckluft beaufschlagt, so dass sich das Ringtellerventil 30 in der in Fig. 3 dargestellten Art öffnet und sich die Hülse 42 mit den Stegen 44 so gegen die Stege 36 auf dem Rohr 26 legt, dass die Lücken 38 und 46 jeweils durch entsprechende Stege 36 und 44 verschlossen sind. In diesem Fall werden der Ringraum 12 und die vordere Druckkammer 10 schon mit Druckluft beaufschlagt, wenn sich bei der Vorwärtsbewegung des Schlagkolbens 6 die radialen Steueröffnungen 18 im Schlagkolben 6 über den radialen Umsteueröffnungen 28 im Kopf 22 der Steuerhülse befinden.

Die Rückbewegung des Schlagkolbens 6 wird somit eingeleitet, bevor er auf das vordere Ende des Gehäuses 2 schlägt, wohingegen am Ende der Rückwärtsbewegung der Schlagkolben 6 auf den Flansch 4 schlägt, da die Rückbewegung des s Schlagkolbens 6 erst durch Druckluft gebremst wird, wenn die radialen Steueröffnungen 18 im Schlagkolben 6 über die Stege 36,44 hinausgelaufen sind.

Um zu vermeiden, dass sich die Hülse 42 mit den Stegen 44 relativ zum Rohr 26 mit den Stegen 36 verdreht, ist wenig-10 stens einer der Stege 44 mit einer Zentrierspitze 48 versehen, die gem. Fig. 4 in eine Lücke 38 zwischen zwei Stegen 36 hineinragt und auch in der anderen Stellung noch teilweise in diese Lücke ragt. In Fig. 2 ist jedoch wegen der Deutlichkeit der Darstellung diese Zentrierspitze 48 völlig aus der Lücke 15 38 herausgerückt dargestellt.

Durch den zylindrischen Kopf 22 der Steuerhülse mit den radialen Steueröffnungen 28 sowie durch die Anordnung der Stege 36 auf dem Aussenrohr 26 und der Stege 44 auf der 20 Hülse 42 ergeben sich bei geringem Luftverbrauch optimale Bedingungen für den Vor- und Rücklauf des Rammbohrgerätes.

Da die Energie zum Ansteuern des Ringtellerventils 30 und des Kammerventils 42,44 über den Ringspalt 27 zugeführt wird, ist beim Umsteuern keinerlei mechanische Einwirkung auf das Rammbohrgerät erforderlich, so dass auch innerhalb einer schon weit vorgeschrittenen Bohrung das Rammbohrgerät nach einem Stillsetzen anlaufen oder umsteuern kann. Zu diesem Zwecke wird das Rammbohrgerät zunächst für den Rücklauf in Tätigkeit gesetzt, da sich über die beiden Druckluftzuleitungen 25,27 mehr Energie zuführen lässt. Sodann wird der Ringspalt 27 von der Druckluftquelle getrennt, so dass das Rammbohrgerät selbsttätig auf Vorlauf umschaltet. Die beiden Steuerventile 30 und 36,44 gewährleisten mithin ein von der Bohrungs- bzw. Schlauchlänge unabhängiges, lediglich druckgesteuertes Anlaufen und insbesondere Umsteuern, wozu an der Druckluftquelle lediglich ein Umschaltventil erforderlich ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

636407 PATENTANSPRÜCHE

1. Ventilsteuerung für selbstgetriebene pneumatische Rammbohrgeräte mit einem in einem zylindrischen Gehäuse axial verschiebbaren Schlagkolben und einer dessen Vor-und Rückbewegung durch Überfahren von im Schlagkolben befindlichen radialen Steueröffnungen steuernden Steuerhülse, dadurch gekennzeichnet, dass die im Gehäuse (2) starr angeordnete Steuerhülse (22,24,26,36) mittels ferngesteuerter Ventile (30,42,44) ansteuerbare Steueröffnungen (28, 38) besitzt.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (30; 42,44) elektrisch ansteuerbar sind.

3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (30; 42,44) pneumatisch ansteuerbar sind.

4. Steuerung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zur Druckluftleitung (25) für den Schlagkolben (6) parallele Druckluftleitung (27) zum Ventil (30).

5. Steuerung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei koaxiale Druckluftleitungen (25,27).

6. Steuerung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein Ventil (30) für die Steuerung der Druckluftzufuhr (27) zu radial in einem zylindrischen Kopf (22) der Steuerhülse angeordneten Umsteueröffnungen (28) und ein Abluftventil (42,44) für die Steuerung der Luftableitung durch die radialen Steueröffnungen (18) im Schlagkolben (6).

7. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Umsteueröffnungen (28) in den zylindrischen Kopf (22) der Steuerhülse in einen von der Druckluftleitung (25) zum Arbeitsraum (8) vor der Steuerhülse unabhängigen Raum (34) münden, der über das Ventil (30) mit der Druckluftleitung (27) verbunden ist.

8. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftleitung (25) zum Arbeitsraum (8) aus einem den Raum durchragendes Innenrohr (24) und die Druckluftleitung (27) zum Raum (34) aus einem zum Innenrohr (24) koaxialen Aussenrohr (26) besteht.

9. Steuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (30) aus einem das Innenrohr (24) umgebendes, das Aussenrohr (26) abschliessendes abgefedertes Ringtellerventil (30) besteht.

10. Steuerung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Umsteueröffnungen (18) im Schlagkolben (6) in einen mit der Luftableitung nach aussen über ein Abluftventil (42,44) verbundenen Ringraum (40) der Steuerhülse münden.

11. Steuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (40) nach innen durch das Aussenrohr (26) begrenzt ist, das im axialen Abstand zum zylindrischen Kopf (22) der Steuerhülse mit kurzen Führungsstegen (36) für den Schlagkolben (6) versehen ist, deren Lücken (38) durch das Abluftventil (42,44) verschliessbar sind.

12. Steuerung anch Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abluftventil (42,44) aus einer auf dem Aussenrohr (26) axial verschiebbaren Hülse (42) mit Stegen (44) besteht.

13. Steuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (42) innen abgedichtet auf dem Aussenrohr (26) und aussen teilweise in einem das Gehäuse (2) des Rammbohrgerätes abschliessenden Flansch (4) geführt ist, dass sich im Aussenrohr (26) in einen Ringraum (5) im Flansch (4) mündende radiale Bohrungen (52) befinden und dass die Hülse (42) mittels einer Feder (50) in Richtung des Flansches (4) verschiebbar ist.

14. Steuerung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Stege (36,44) auf dem Aussenrohr (26) und/oder der Hülse (42) eine in eine Lücke (38,46) zwischen den Stegen (36,44) ragende Zentrierspitze (48) aufweist.

15. Steuerung anch Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Stege (36,44) mindestens gleich der Breite der Zwischenräume (38,46) ist.