DE19508542A1 - Impact device - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schlaggerät, insbesondere ein druckmittelbetriebenes Rammbohrgerät für Erdbohrun gen, mit einem in einem Gehäuse hin- und herbewegten Schlagkolben.The invention relates to an impact device, in particular a pressure-driven ram boring machine for earth drilling gen, with a reciprocating in a housing Percussion piston.
Der Aufbau und die Funktion druckmittelbetriebener Rammbohrgeräte sind in der deutschen Patentschrift 21 57 295 beschrieben. Ein derartiges Rammbohrgerät dient in erster Linie dazu, Versorgungsleitungen, wie bei spielsweise Wasserleitungen oder Kabel unter Straßen oder Dämmen oder sonstigen Gebäuden und Hindernissen zu verlegen oder zu erneuern, ohne daß gleichzeitig die Straßendecke bzw. die Erdoberfläche aufgerissen werden muß. Dies geschieht in der Weise, daß das sich im Erd reich aufgrund der durch den hin- und hergehenden Schlagkolben auf die Schlagspitze ausgeübten Schläge vorwärtsbewegende Rammbohrgerät das Erdreich zur Seite verdrängt und einen Kanal hinterläßt, in den gleichzei tig oder später eine Versorgungsleitung eingezogen wird. Die Schlagspitze dient dazu, während der Vor wärtsbewegung des Rammbohrgeräts Steine, alte Leitungen oder andere Hindernisse zu zertrümmern und zur Seite zu drücken, d. h. den Weg für das nachrückende Gehäuse freizuschlagen.The structure and function of pressure medium operated Ram drilling rigs are in German patent specification 21 57,295. Such a ram boring machine is used primarily to supply lines, like at for example water pipes or cables under streets or dams or other buildings and obstacles relocate or renew without the Road surface or the surface of the earth are torn open got to. This happens in such a way that it is in the earth rich due to the back and forth Percussion pistons strikes the percussion tip forward-moving ram boring the earth to the side ousted and left a channel at the same time a supply line is pulled in later or later becomes. The punch tip is used during the front upward movement of the ram boring machine stones, old pipes or smash other obstacles and move aside press, d. H. the way for the moving housing to strike out.
Durch den Schlag des Schlagkolbens auf die Schlagspitze wird die Schlagspitze mit dem Gehäuse beschleunigt und vorwärts getrieben, jedoch muß das Gehäuse beim Rück lauf des Schlagkolbens infolge der Reibung des Erd reichs an der Außenfläche des Gehäuses in Ruhe ver harren. Die Schlagenergie des Schlagkolbens und die Masse des Rammbohrgeräts in Verbindung mit der Gehäuse reibung bestimmen die Geschwindigkeit, mit der sich das Rammbohrgerät im Erdreich vorwärtsbewegt. Während die den Schlagkolben beschleunigende Kraft vom Kolbendurch messer und dem Druck des Druckmittels abhängt und sich daher über diesen Druck beeinflussen läßt, ist die Masse des Schlagkolbens material- und konstruktionsbe dingt und, wenn das Rammbohrgerät üblicherweise mate rialeinheitlich aus Stahl hergestellt ist, nicht beein flußbar.By the impact of the percussion piston on the percussion tip the impact tip is accelerated with the housing and driven forward, however, the housing must at the rear Impact piston run due to the friction of the earth richly ver on the outer surface of the housing wait. The impact energy of the percussion piston and the Mass of the ram boring machine in connection with the housing friction determine the speed at which this Ram drilling machine moved forward in the ground. While the force accelerating the percussion piston from the piston knife and the pressure of the pressure medium depends on itself therefore can be influenced by this pressure is the Mass of the percussion piston material and construction things and if the ram boring machine usually mate is made of steel uniformly, not affected flowable.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Schlagge rät, insbesondere ein druckmittelbetriebenes kompaktes Rammbohrgerät, zu schaffen, das sich mit vergleichs weise höherer Schlagenergie betreiben läßt.The invention is based on the problem of a Schlagge advises, especially a pressure medium operated compact Pile ram to create that compares with can operate higher impact energy.
Ausgehend von dieser Problemstellung wird ein Schlag gerät, insbesondere ein druckmittelbetriebenes Ramm bohrgerät, mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse druck mittelbetrieben gesteuert hin- und herbeweglichen Schlagkolben vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß der Schlagkolben zumindest teilweise aus einem Material höherer Dichte als mindestens ein Teil der übrigen Bauteile des Schlaggeräts besteht.Based on this problem, there will be a blow device, especially a pressure-driven ram drill, with a housing, a pressure in the housing medium-sized controlled reciprocating Percussion piston proposed, in which the invention Percussion pistons at least partially made of one material higher density than at least part of the rest Components of the impact device exist.
Durch die Verwendung eines Schlagkolbens, der zumindest teilweise aus einem Material höherer Dichte als die übrigen Bauteile des Schlaggeräts besteht, lassen sich beispielsweise sehr kurze Schlaggeräte, insbesondere druckmittelbetriebene Rammbohrgeräte bauen, die dennoch leistungsstark sind, da die Schlagenergie in Abhängig keit von der Dichte hoch ist, obwohl der zur Beschleu nigung des Schlagkolbens zur Verfügung stehende Weg kürzer als bei üblichen Rammbohrgeräten ist und das Volumen des Kolbens gegebenenfalls geringer ist als bei einem üblichen Rammbohrgerät.By using a percussion piston, at least partially made of a higher density material than that remaining components of the impact device can be for example very short impact devices, in particular pressure-driven ram boring machines build that nonetheless are powerful because the impact energy is dependent on density is high, although that for acceleration path of the percussion piston is shorter than with conventional ram boring machines and that Volume of the piston is possibly less than at a conventional ram boring machine.
Derartige kurze Rammbohrgeräte lassen sich bei beengten Baustellenverhältnissen einsetzen, da für solche Geräte nur kurze Baugruben erforderlich und diese geeignet sind, zum Zertrümmern von vorhandenen alten Rohrlei tungen von einem Revisionsschacht aus zu starten.Such short ram boring machines can be used in tight spaces Use site conditions, as for such devices only short construction pits required and suitable are to smash existing old pipes start from a revision shaft.
Da der Schlagkolben in einem Schlaggerät, insbesondere einem druckmittelbetriebenen Rammbohrgerät ein hochbe anspruchtes Bauteil ist, dessen beispielsweise ein Schlagwerkzeug, insbesondere eine Schlagspitze beauf schlagende Schlagfläche aus einem harten und zähen Material bestehen muß, können der Schlagkolben vorteil hafterweise zumindest teilweise aus einem hochfesten und zähen Stahl und die übrigen Bauteile des Schlag geräts zumindest teilweise aus einem Material geringe rer Dichte als Stahl bestehen.Because the percussion piston in a percussion device, in particular a high-pressure ram drilling machine is stressed component, for example a Impact tool, in particular an impact tip striking face from a hard and tough Material must exist, the percussion piston can be advantageous at least partially from a high-strength and tough steel and the other components of the blow device at least partially made of one material density than steel.
Auf diese Weise erhält das Rammbohrgerät mit Ausnahme des Schlagkolbens eine gegenüber herkömmlichen Geräten verringerte Masse, die daher auch eine geringere Energie zur Beschleunigung erfordert.This way the ram boring machine gets with exception of the percussion piston compared to conventional devices reduced mass, which is therefore a lower Requires energy to accelerate.
Umgekehrt können der Schlagkolben zumindest teilweise aus einem Material mit höherer Dichte als Stahl und die übrigen Bauteile zumindest teilweise aus Stahl beste hen. Auch in diesem Fall wird das Verhältnis zwischen der Masse des Schlagkolbens und der Masse der übrigen Bauteile des Schlaggeräts vorteilhaft verbessert und die zum Vortrieb zur Verfügung stehende Energie erhöht.Conversely, the percussion piston can at least partially made of a material with a higher density than steel and the other components at least partially made of steel hen. In this case too, the relationship between the mass of the percussion piston and the mass of the rest Components of the impact device advantageously improved and the energy available for propulsion increases.
Konstruktive Weiterbildungen der Erfindung können darin bestehen, daß der vordere Teil des Schlagkolbens mit einer die Schlagspitze beaufschlagenden Schlagfläche aus einem hochfesten und zähen Material wie Stahl oder Hartmetall besteht und ein rohrförmiges Endteil mit geringerer Dichte als Stahl oder Hartmetall mit dem Vorderteil verbunden ist.Constructive developments of the invention can be found therein exist that the front part of the percussion piston with a face striking the striking tip made of a high-strength and tough material such as steel or Tungsten carbide and a tubular end part with lower density than steel or hard metal with the Front part is connected.
In ähnlicher Weise kann ein rohrförmiger Schlagkolben mit einer die Schlagspitze beaufschlagenden Schlag fläche aus einem hochfesten und zähen Material bestehen und ein der Schlagfläche benachbarter Hohlraum im Schlagkolben mit einem Kern aus einem Material höherer Dichte als das übrige Material des Schlagkolbens ausge füllt sein. Dieses Material kann eine verhältnismäßig geringe Festigkeit aufweisen, da es mechanisch gering beansprucht ist. Denkbar ist, den Hohlraum z. B. mit Blei auszugießen oder mit einem Pulver hoher Dichte, beispielsweise einem Schwermetalloxid zu füllen.Similarly, a tubular percussion piston with a blow striking the tip of the blow surface consist of a high-strength and tough material and a cavity in the Percussion pistons with a core made of a higher material Density than the rest of the material of the percussion piston be filled. This material can be a relative have low strength because it is mechanically low is claimed. It is conceivable to z. B. with Pour out lead or with a high density powder, for example to fill a heavy metal oxide.
Die Bauteile des Schlaggeräts mit Ausnahme des Schlag kolbens können vorteilhafterweise aus einem Leicht metall, beispielsweise aus Titan und/oder einer Alu miniumlegierung bestehen. The components of the impact device with the exception of the impact pistons can advantageously be made from a lightweight metal, for example made of titanium and / or an aluminum minimum alloy exist.
In der nachfolgenden Beschreibung werden mehrere Aus führungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the description below, several are exemplary embodiments of the invention with reference to the accompanying Drawing explained. The drawing shows:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rammbohrgerät, Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a ram boring machine according to the invention,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Schlagkolben, Fig. 2 is a longitudinal section through a percussion piston,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen anderen Schlag kolben und Fig. 3 piston a longitudinal section through another blow and
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Rammbohrgerät mit Außensteuerung. Fig. 4 shows a longitudinal section through a ram boring machine with external control.
Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Rammbohrgerät besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 1, an dessen vorderem Ende eine Schlagspitze 2 angeordnet ist. In einer Gehäusebohrung 8 ist ein Schlagkolben 3 druck mittelbeaufschlagt und durch ein Steuerrohr 4 gesteuert hin- und herbeweglich angeordnet. Das Gehäuse ist am hinteren Ende durch eine Endplatte 5 verschlossen, die achsparallele Entlüftungsbohrungen 6 für beim Betrieb des Rammbohrgeräts verbrauchte Druckluft aufweist. Das Steuerrohr 4 ist mittels einer rohrförmigen Verlänge rung 15 kleineren Durchmessers an der Endplatte 5 befe stigt und mit einem Druckluftschlauch 7 verbunden.The ram boring machine shown schematically in FIG. 1 consists of a tubular housing 1 , at the front end of which a striking tip 2 is arranged. A percussion piston 3 is pressurized with medium in a housing bore 8 and is arranged to be able to move back and forth in a controlled manner by means of a control tube 4 . The housing is closed at the rear end by an end plate 5 , which has axially parallel ventilation holes 6 for compressed air used during operation of the ram boring machine. The head tube 4 is by means of a tubular extension 15 smaller diameter on the end plate 5 BEFE Stigt and connected to a compressed air hose 7 .
Die Arbeitsweise eines derartigen Rammbohrgeräts und die Einzelheiten der Steuerung für die Hin- und Herbe wegung des Schlagkolbens 3 sind in der bereits erwähn ten deutschen Patentschrift 21 57 295 ausführlich beschrieben.The operation of such a ram boring machine and the details of the control for the reciprocating movement of the percussion piston 3 are described in detail in the already mentioned German patent 21 57 295.
Der Schlagkolben 3 besteht aus einem Vorderteil 9, das in der Gehäusebohrung 8 geführt ist. Dieses Vorderteil 9 weist an seinem Vorderende eine Schlagfläche 10 auf, die eine entsprechende Schlagfläche der Schlagspitze 2 beaufschlagt.The percussion piston 3 consists of a front part 9 which is guided in the housing bore 8 . This front part 9 has at its front end a striking surface 10 which acts on a corresponding striking surface of the striking tip 2 .
Das Vorderteil 9 des Schlagkolbens 3 ist über ein Zwi schenstück 11 geringeren Durchmessers mit einem zylin drischen Endteil 12 verbunden, das ebenfalls in der Gehäusebohrung 8 geführt ist und in dessen Bohrung 14 das feststehende Steuerrohr 4 eingreift.The front part 9 of the percussion piston 3 is connected via an inter mediate piece 11 of smaller diameter to a cylindrical end part 12 , which is also guided in the housing bore 8 and in whose bore 14 the fixed head tube 4 engages.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 besteht das Vorderteil 9 mit der Schlagfläche 10 z. B. aus Hartmetall mit einer Dichte von 12 × 10³ kg/m³, während das Endteil 12 aus Stahl besteht. Auf einen Zapfen des Vorderteils 9 ist das Endteil 12 aufgeschrumpft oder auf andere Weise haltbar befestigt. Das massive Vorderteil 9 ist schlag fest und zäh genug, um die Schläge auf die Schlagspitze 2 dauerhaft zu ertragen, während an das Material für das Endteil 12 keine besonderen Anforderungen gestellt werden.In the embodiment of Fig. 2, the front part 9 consists, with the impact surface 10. B. of hard metal with a density of 12 × 10³ kg / m³, while the end part 12 consists of steel. On a pin of the front part 9 , the end part 12 is shrunk or otherwise securely fastened. The massive front part 9 is impact-resistant and tough enough to sustain the blows on the striking tip 2 , while no special requirements are placed on the material for the end part 12 .
Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist das Vorderteil 9 materialeinheitlich mit dem Endteil 12 hergestellt, und eine Bohrung 13 erstreckt sich im Vorderteil bis in den Bereich benachbart zur Schlagfläche 10. Um eine mög lichst große Masse des Schlagkolbens 3 zu erreichen, ist in der Bohrung 13 ein Kern 16 aus einem Material hoher Dichte, wie Blei oder ein Schwermetalloxid ange ordnet. An dieses Kernmaterial werden keine hohen mechanischen Anforderungen gestellt, während das Vor derteil 9 und das Endteil 12 aus einem festen und zähen Stahl bestehen.In the embodiment of Fig. 3, the front part 9 is made of uniform material with the end portion 12, and a bore 13 extends in the front portion up to the area adjacent to the striking surface 10. In order to achieve the greatest possible mass of the percussion piston 3 , a core 16 made of a high-density material such as lead or a heavy metal oxide is arranged in the bore 13 . No high mechanical requirements are placed on this core material, while the front part 9 and the end part 12 consist of a strong and tough steel.
Fig. 4 zeigt ein Rammbohrgerät mit Außensteuerung aus einem rohrförmigen Gehäuse 17, in dessen Bohrung 18 sich der Schlagkolben aus einem Vorderteil 20 und einem Endteil 21 bewegt. Gesteuert wird der Schlagkolben 21 über ein Steuerrohr 22, dem über einen Druckluft schlauch 7 Druckluft zugeführt wird. Über die Schlag fläche 19 gibt er seine Energie an das Gehäuse 17 ab. Fig. 4 shows a ram boring device with external control element consists of a tubular housing 17 in the bore 18 of the hammer piston comprising a front portion 20 and an end portion 21 moves. The percussion piston 21 is controlled via a control tube 22 , which is supplied with compressed air via a compressed air hose 7 . On the impact surface 19 , he gives his energy to the housing 17 .
Um das Verhältnis der Masse des Schlagkolbens 3 zur Masse des Rammbohrgeräts weiter zu verbessern und dadurch einen möglichst großen Anteil der kinetischen Energie des Schlagkolbens 3 für den Vortrieb auszu nutzen, können die übrigen Bauteile des Rammbohrgeräts aus Leichtmetall, insbesondere aus Titan und/oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Gegebenenfalls kann die Schlagspitze 2 aus hochfestem Titan bestehen, während das Gehäuse 1, das Steuerrohr 4 die Verlängerung 15 und die Endplatte 5 aus einer Aluminiumlegierung bestehen.In order to further improve the ratio of the mass of the percussion piston 3 to the mass of the ram boring machine and thereby utilize as large a portion of the kinetic energy of the percussion piston 3 as possible for propulsion, the other components of the ram boring machine can be made of light metal, in particular titanium and / or an aluminum alloy consist. The impact tip 2 can optionally consist of high-strength titanium, while the housing 1 , the control tube 4, the extension 15 and the end plate 5 consist of an aluminum alloy.
Die Gesamtmaschine wird leichter, da der Schlagkolben und gegebenenfalls der Kolbenhub bei gleicher Leistung kleiner sein können, wodurch sich die Masse des gesam ten, den Schlagkolben umgebenden Maschinengehäuses verringert. Somit wird auch das Gesamtgewicht der Maschine geringer, trotz des schweren Kolbens. Dadurch wird sie besser handhabbar beziehungsweise anwenderfreundlicher. Mit der kompakten Maschine sind kleinere Baugruben und weniger Bodenaushub erforderlich und ergibt sich eine weniger zerstörte Oberfläche.The entire machine becomes lighter because of the percussion piston and possibly the piston stroke with the same power can be smaller, whereby the mass of the total machine housing surrounding the percussion piston decreased. Thus, the total weight of the Machine lower, despite the heavy piston. Thereby it becomes more manageable respectively more user-friendly. With the compact machine smaller excavation pits and less excavation required and results in a less destroyed surface.
Die Erfindung ist nicht auf ein druckmittelbetriebenes Rammbohrgerät beschränkt, vielmehr lassen sich dyna misch schlagende Geräte mit einem hin- und herbeweg lichen Schlagkolben in der erfindungsgemäßen Weise gestalten, um bei verhältnismäßig kurzen Wegen des Schlagkolbens selbst mit einem kleinvolumigen Schlag kolben dennoch eine hohe Schlagenergie zu erzeugen.The invention is not based on a pressure medium Ram boring machine limited, rather dyna mix beating devices with one to and fro Lichen percussion piston in the manner according to the invention design to with relatively short ways of Percussion piston even with a small volume blow piston nevertheless generate a high impact energy.
Claims (8)
- - einem Gehäuse (1),
- - einem im Gehäuse (1) druckmittelbetrieben gesteuert hin- und herbeweglichen Schlagkolben (3),
- - bei dem der Schlagkolben (3) zumindest teilweise aus einem Material höherer Dichte als mindestens ein Teil der übrigen Bauteile (1, 2, 4, 5, 9) besteht.
- - a housing ( 1 ),
- - In the housing ( 1 ) pressure medium operated controlled reciprocating percussion piston ( 3 ),
- - In which the percussion piston ( 3 ) consists at least partially of a material of higher density than at least some of the other components ( 1 , 2 , 4 , 5 , 9 ).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8130 | Withdrawal |