DE2634066C3 - Vorrichtung für den Vor- und Rücklauf von selbstangetriebenen, pneumatischen Rammbohrgeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für den Vor- und Rücklauf von selbstangetriebenen, pneumatischen Rammbohrgeräten mit einem in einem rohrförmigen Gehäuse axial verschiebbaren Schlagkolben und einer dessen Vor- und Rückbewegung durch Überfahren von im Schlagkolben befindlichen radialen Steueröffnungen steuernden, feststehenden Steuerhülse mit Steueröffnungen sowie einem in der Steuerhülse drehbar gelagerten Steuerrohr mit korrespondierenden Steueröffnungen.

Bei einer bekannten Steuervorrichtung nach der deutschen Patentschrift 21 57 259 erfolgt das Umschal-

K) ten für den Vor- und Rücklauf mit Hilfe eines Seilzugs, der an einem auf einer Steuerhülse schwenkbeweglich gelagerten Arretierungshebel angreift und eine an der Steuerhülse verschiebbar angeordnete Büchse' axial verstellt. Es kann auch ohne Arretierrungshebel eine Umsteuerung des Schlagkolbens auf die Rückwärtsbewegung bewirkt werden, wenn die Steuerhülse als Rohr ausgebildet ist und in einem mit Entlüftungsbohrungen versehenen Ring des Gehäuses axial beweglich gelagert ist

Aber auch in diesem Fall erfolgt die Umsteuerung mittels eines Zugseils. Bei Verwendung einer Feder kann die Steuerhülse auch unter dem Druck der zugeführten Druckluft automatisch in die Betriebsstellung für den Rücklauf bewegt werden. In diesem Falle hindert eine Raste in der Betriebsstellung für den Vorlauf, also vor dem Umschalten auf Rücklauf, die Steuerhülse daran, sich unter dem Druck der zugeführten Druckluft in die Betriebsstellung für den Rücklauf zu bewegen.

jo Bei einem durch die deutsche Patentschrift 16 34 417 bekanntgewordenen Rammbohrgerät wird zum Umsteuern die in eine Bohrung mit radialen öffnungen am hinteren Ende des Schlagkolbens eintauchende Steuerhülse axial verstellt. Das Verstellen erfolgt durch Vor-

J5 und Zurückschrauben der Steuerhülse in einem Flansch. Zum axialen Verstellen der Steuerhülse muß die mit der Steuerhülse verbundene Preßluftleitung von der Preßluftquelle abgetrennt und mehrmals gedreht werden. In der Praxis bis zu fünfzehnmal, bis die Steuerhülse in den Flansch bis zu einem Anschlag hineingeschraubt ist. Dann muß die Preßluftleitung wieder an die Preßluftquelle angeschlossen werden und kann sich das Gerät rückwärts bewegen. Diese Art von Umsteuerung besitzt den erheblichen Nachteil, daß sich bei sehr großen Schlauchlängen von beispielsweise 50 bis 80 m der Schlauch nur sehr schlecht drehen läßt, insbesondere, wenn bei dem erforderlichen mehrfachen Drehen des Schlauches das Erdreich einfällt

Des weiteren ist aus der deutschen Patentschrift 23 40 751 noch eine Steuervorrichtung für den Vor- und Rücklauf von Rammbohrgeräten bekanntgeworden, bei der die Steuerhülse in den beiden Betriebsstellungen mit Anschlägen an einem mit Entlüftungsbohrungen versehenen Führungsring gehalten wird. Die Steuerhülse besitzt eine lösbare Dreharretierung und Anschläge, die bei einem entsprechenden Drehen der Steuerhülse mit Längsaussparungen des Führungsringes fluchten. Auf diese Weise lassen sich die Anschläge mit der Steuerhülse axial durch den Führungsring bewegen, um

t>o das Gerät beispielsweise von Vor- auf Rücklauf zu verstellen. Ein weiteres Drehen der Steuerhülse bewirkt ein neues Arretieren der Steuerhülse durch beiderseits des Führungsringes liegende Anschläge. Zum Umsteuern muß mit Hilfe eines Seils die Dreharretierung

^h) gelöst werden. Auch diese Ausführung besitzt somit den erheblichen Nachteil, daß immer ein Zugseil mitgeführt werden muß, das nicht nur beim Rücklauf einklemmen, sondern auch beschädigt werden kann.

Darüber hinaus besitzen alle bekannten Rammbohrgeräte den Nachteil, daß die Steuerkanten der Steuerhülse in der Vorlauf- und Rücklaufstellung stets eine unveränderte Lage einnehmen, d. h. die vorderen und hinteren, die Luftströmung durch die radialen Steueröffnungen der Schlagkolbenbohrung steuernden Kanten der Steuerhülse lassen sich für den Vor- und den Rücklauf nicht optimal und individuell einstellen. Die Lage dieser Steuerkanten beeinflußt aber die Hublänge, die Einzelschlagleistung, die Schlagzahl und den Luftverbrauch.

Schließlich sind aus den deutschen Offenlegungsschriften 21 05 257 und 21 05 229 auch Rammbohrgeräte bekannt, deren Umsteuerung ohne einen Seilzug auskommt Diese Geräte weisen eine Umsteuerung auf, die sich eines einerseits unter dem Einfluß der Druckluft und andererseits unter dem Einfluß einer Verstellfeder stehenden, gegen die Federkraft axial verstellbaren Steuerrohrs bedient Das Verstellen des Steuerrohrs geschieht dabei ebenfalls pneumatisch.

Im einzelnen besteht die Umsteuerung des Rammbohrgerätes gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 2105 229 aus einer feststehenden Steuerhülse mit radialen Steueröffnungen, die mit radialen Steueröffnungen in der Wandung des Schlagkolbens korrespondieren und mittels eines einerseits unter dem Einfluß des Luftdrucks im Arbeitsraum und andererseits unter dem Einfluß einer sich am Gerätegehäuse abstützenden Verstellfeder stehenden Schiebers geöffnet und verschlossen werden. Damit ist der Nachteil verbunden, daß die Schieberstellung im Betrieb davon abhängig ist, ob und gegebenenfalls inwieweit die von der Druckluft ausgeübte Kraft oder die Federkraft überwiegt. Beide Kräfte sind zudem keineswegs konstant, weil der Preßluftdruck im Betrieb Schwankungen unterliegt und sich die Federkraft mit der Zeit sowie insbesondere infolge von Verschmutzungen ändert. Der die Umsteuerung bewirkende Schieber nimmt daher im Betrieb keine definierte Stellung ein. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß jedes Einschalten des Geräts zu einem Verstellen des Schiebers führt.

Bei dem Gerät nach der deutschen Offenlegungsschrift 21 05 229 steht der die Umsteuerung in ähnlicher Weise bewirkende, jedoch axial und drehverstellbare Schieber in Form eines Steuerrohrs ebenfalls unter dem Einfluß des Luftdrucks einerseits und einer sich am Gerätegehäuse abstützenden Verstellfeder andererseits. Daraus resultieren wiederum die vorerwähnten Nachteile.

Hinzu kommt, daß sowohl die Dreh- als auch die Axialbewegung des Steuerrohrs über einen Vorsprung am Steuerrohr von einer Zick-Zack-Nut in der feststehenden Steuerhülse gesteuert wird. Das hat zur Folge, daß sich bei einem Gerätestillstand bzw. bei abgeschalteter Preßluft oder einem Druckabfall das Steuerrohr zwangsläufig unter dem Einfluß der Verstellfeder dreht und axial verschiebt. Mithin nimmt das Steuerrohr bei nicht ausreichendem Preßluftdruck oder bei abgeschalteter Preßluft bzw. in Betriebspausen stets eine Zwischenstellung ein, die zu Betriebsstörungen führt und beim Einschalten der Druckluft zur Folge hat, daß sich das Steuerrohr zunächst in die Vorlaufoder in die Rücklaufstellung bewegt. Um welche der beiden Betriebsstellungen es sich dabei handelt, ist für den Betreiber nicht vorhersehbar und nur an der Geräte- bzw. bei im Erdreich befindlichem Gerät an der Schlauchbewegung erkennbar.

Hinzu kommt die beim Verstellen des Steuerrohrs zu überwindende, vom jeweiligen Verschmutzungsgrad abhängige hohe Reibung zwischen dem Vorsprung des Steuerrohrs und der Zick-Zack-Nut der feststehenden Steuerhülse. Zudem unterliegt der verhältnismäßig schwach dimensionierte Vorsprung den von dem Schlagkolben auf das Gerätegehäuse und seine Teile ausgeübten schweren Rammschlägen und ist die Fertigung der Zick-Zack-Nut äußerst kompliziert und aufwendig.

ίο Das Steuerrohr ist dabei mit einer Drehbegrenzung auf etwa 90° und einer Arretiervorrichtung versehen die aus einem auf dem Steuerrohr befestigten Lagerstück mit Bohrungen und darin befindlichen, unter der Wirkung von Federn in Kalotten eines Führungsrings gedrückten Kugeln besteht

Schließlich unterliegen die Verstellfedern der beiden vorerwähnten Geräte einer erheblichen Verschmutzungsgefahr, weil sich beide Federn in Räumen befinden, die über öffnungen frei zugänglich sind. Diese

öffnungen münden in die das jeweilige Gerät umgebende Erdbohrung, so daß hier unvermeidbar Schmutz ohne weiteres eindringen und die wirksame Kraft der Verstellfedern verändern kann. Des weiteren gibt es in beiden Fällen eine Zwischenstellung des Schlagkolbens, die eine Schlagkolbenbewegung ausschließt weil der Schlagkolben gleichem Druck von vorne und «on hinten unterliegt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung zu schaffen, die die vorerwähnten

Jo Nachteile der bekannten Geräte vermeidet und rein mechanisch arbeitet und demgemäß ein Umsteuern auf einfache Art und Weise erlaubt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen. Daraus resul-

}"< tiert der Vorteil, daß sich einerseits das Steuerrohr nicht unter einem axialen Zug unbeabsichtigt verstellt und andererseits seine jeweilige Betriebsstellung nicht vom Preßluftdruck bzw. von einem Gleichgewicht zwischen dem Preßluftdruck und einer Verstellfeder abhängig ist.

ίο Vielmehr lassen sich die Steuerkanten für den Vor- und den Rücklauf optimal einstellen. So läßt sich der Rückwärtslauf durch Verlegen der hinteren Steuerkanten wesentlich verstärken, weil die Luft dann nicht so früh austreten kann.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerhülse auf einer rohrförmigen Verlängerung eines im Gehäuse befestigten und mit axialen Entlüftungsbohrungen versehenen Führungsrings befestigt. Dabei sind die Verlängerung und der Führungsring zweckmäßig einstückig ausgebildet.

Die Verlängerung und die Steuerhülse sind vorzugsweise über speichenartig angeordnete Stege miteinander verbunden. Zwischen den Stegen befinden sich Axialnuten.

ϊϊ Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist das innerhalb der Steuerhülse angeordnete Steuerrohr. Dieses besitzt zweckmäßig einen zylindrischen und mit einer zentrischen Bohrung versehenen Schaft sowie einen verdickten Steuerkopf und einen sich zwischen

beiden erstreckenden konischen Übergang mit einander diametral gegenüberliegenden Abflachungen. Auf diese Weise läßt sich durch einfaches Drehen des Steuerrohrs die für den Vor- oder Rücklauf erforderliche Verbindung zwischen den öffnungen in der Steuerhülse, dem Steuerrohr und dem Schlagkolben herstellen bzw. unterbinden und dadurch ein Umstellen von Vor- auf Rücklauf bzw. umgekehrt erreichen.
Dazu dienen die im Steuerkopf des Steuerrohrs

befindlichen und durch Drehen des Steuerrohrs mit in der Steuerhülse befindlichen radialen Durchtrittsöffnunge zum Fluchten zu bringenden Steueröffnungen. Damit sich die Steuerung nicht unbeabsichtigt von allein umstellt, befindet sich auf der der rohrförmigen Verlängerung gegenüberliegenden Seite des Führungsrings eine Arretiervorrichtung. Eine die Drehbewegung des Steuerrohrs begrenzende Vorrichtung stellt sicher, daß die Arretiervorrichtung richtig einrastet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Steuervorrichtung eines nur teilweise dargestellten Rammbohrgerätes,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie !!-!! der F i g. 1,

F i g. 3 einen der F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt durch die Steuervorrichtung in anderer Arbeitsstellung und

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3.

Das im einzelnen nicht dargestellte Rammbohrgerät besitzt ein Gehäuse 1, in dem unter Belassung eines Ringraumes 10 ein Schlagkolben 2 axial verschiebbar gelagert ist. An seinem rückwärtigen Ende besitzt der Schlagkolben 2 einen Kolbenmantel 3 mit radialen Steueröffnungen 4. Am hinteren Ende des Gehäuses 1 befindet sich ein Führungsring 5 mit axialen Entlüftungsbohrungen 6, die in die freie Atmosphäre führen. Der Führungsring 5 besitzt eine rohrförmige Verlängerung 7, an der über radiale Stege 8 eine Steuerhülse 9 befestigt ist. In der Steuerhülse 9 befinden sich Durchtrittsöffnungen 11, die in der in F i g. 1 dargestellten Betriebsstellung mit den Steueröffnungen 4 des Kolbenmantels 3 fluchten. Zwischen den Stegen 8 erstrecken sich Axialnuten 12, die von den Durchtrittsöffnungen 11 in einen Steuerraum 13 führen. In der Steuerhülse 9 befinden sich weitere Durchtrittsöffnungen 14, die in Fig. 1 durch den Steuerkopf 15 eines drehbar gelagerten Steuerrohrs 16 verschlossen sind. Dieses Steuerrohr 16 besteht neben dem verdickt ausgebildeten Steuerkopf 15 aus einem Schaft 17 und einem zwischen diesem und dem Steuerkopf 15 liegenden Übergang 18. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, befinden sich im Bereich des Übergangs 18 zwei einander diametral gegenüberliegende Abflachungen 19. In dem Steuerkopf 15 befinden sich noch weitere Steueröffnungen 21, die sich wie weiter unten noch erläutert werden wird, mit den Durchtrittsöffnungen 14 in der Steuerhülse 9 zur Deckung bringen lassen. Der betreffende Teil des Steuerkopfes 15 ist aus Gewichtsgründsr, hch! ausgebildet und mündet in einem Arbeitsraum 22 des Schlagkolbens 2.

Im Steuerrohr 16 befindet sich eine zentrische und bis in den Steuerkopf 15 reichende Bohrung 23, an deren hinterem Ende ein Druckluftschlauch 24 angeschlossen ist, der zu einer nicht dargestellten Druckluftquelle führt Zum Befestigen des Druckluftschlauchs 24 an dem Steuerrohr 16 dient eine Überwurfmutter 25. Der Arretierung der Drehbewegung des Steuerrohrs 16 dient eine Arretiervorrichtung 26. Diese besteht aus einem Lagerstück 27 mit Bohrungen 28, in denen sich unter der Wirkung von Federn 29 Kugeln 31 befinden, die mit einem Teil ihres Umfangs in Kalotten der Stirnseite des Führungsrings 5 angreifen. Durch die Wirkung der Federn 29 und die sich an dem Führungsring 5 abstützenden Kugeln 31 wird das Steuerrohr 16 nach hinten gedrückt, so daß seine Schulter 32 an der Stirnseite der Rohrverlängerung 7 des Führungsrings 5 fest anliegt. Im übrigen liegt der Steuerkopf 15 des Steuerrohrs 16 mit einem Bund 33 an der Steuerhülse 9 an.

Schließlich befindet sich im Bereich der Arretiervorrichtung 26 noch eine Begrenzung 34. Diese besteht im einzelnen aus einem am Lagerstück 27 radial vorstehenden Zapfen 35 und zwei am Führungsring 5 achsparallel vorstehenden, etwa in einem Winkel von 90° gegeneinander versetzt angeordneten Anschlägen 36,37.

Bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Stellung der einzelnen Teile des Rammbohrgerätes für den Vorlauf tritt Druckluft über die Bohrung 23 in den Steuerkopf 15 und von dort in den Arbeitsraum 22. Dadurch wird der Schlagkolben 2 im Gehäuse 1 nach vorn bewegt. Dabei wird gleichzeitig auf seiner vorderen Stirnseite Druckluft verdrängt, die über den Ringraum 10 zwischen dem Gehäuse 1 und der Außenseite des Schlagkolbens 2 bis zu den Steueröffnungen 4 und den Durchtrittsöffnungen 11 sowie von dort über die Axialnuten 12 in den Steuerraum 13 gelangt, von wo sie schließlich über die Entlüftungsbohrung 6 im Führungsring 5 in die freie Atmosphäre gelangt. Während des Vorwärtslaufs wirkt der Luftdruck auf die Stirnseite des Steuerrohrs 16 und preßt dieses mit seiner Schulter 32 gegen die Verlängerung 7 des Führungsrings 5. Die dabei auftretende Reibung zwischen der Schulter 32 und der Stirnseite der Verlängerung 7 verhindert ein unbeabsichtigtes Verdrehen. Wie oben bereits erläutert, wirken gleichzeitig die Federn 29 der Arretiervorrichtung 26 in der gleichen Richtung auf das Steuerrohr 16, so daß sich die Steuerung während des Vorlaufs durch den Anpreßdruck der Druckluft sowie die Kraft der Federn 29 in der in F i g. 1 dargestellten Lage hält. Diese Drehlage ist zudem dadurch gesichert, daß der Zapfen

35 an dem Anschlag 37 des Führungsrings 5 anliegt.
Zum Umschalten der Steuervorrichtung von der in

den F i g. 1 und 2 dargestellten Vorlaufstellung in die in Fig. 3 und 4 dargestellte Rücklaufstellung muß zunächst die Druckluft kurzfristig abgeschaltet werden, so daß die Kraft der Druckluft nicht mehr auf das Steuerrohr 16 wirkt und die oben beschriebene Reibung zwischen der Schulter 32 des Steuerrohrs 16 und der Verlängerung 7 aufgehoben wird. Bei einem Verdrehen des Steuerrohrs 16 ist daher nur noch die einstellbare Druckkraft der Federn 29 der Kugeln 31 zu überwinden, d. h. es ist für das Verdrehen des Steuerrohrs 16 nur noch eine vergleichsweise geringe Kraft erforderlich, so daß sich das Verdrehen des Steuerrohrs auch über größere Entfernungen relativ leicht durchführen läßt. Nach dem Drehen des Steuerrohrs 16 um etwa 90° bzw. dem damit verbundenen Verstellen von Vor- auf Rücklauf liegt der Zapfen 35 an dem anderen Anschlag

36 an, so daß die Arretiervorrichtung 26 in der richtigen Lage einrasten kann.

In der Stellung für den Rückwärtslauf nimmt der Schlagkolben 2 die in F i g. 3 dargestellte Lage ein, d. h. er bewegt sich bis zum Führungsring 5. Durch die damit verbundene relative Verschiebung des Schlagkolbens 2 gegenüber der feststehenden Steuerhülse 9 sind nunmehr die Durchtrittsöffnungen 11 in der Steuerhülse durch den Kolbenmantel 3 und das Steuerrohr 16 verschlossen, während die Durchtrittsöffnungen 14 und die Steueröffnungen 21 offen sind. Die Druckluft tritt über die Bohrung 23 in der. Steuerkopf 15 und damit in den Arbeitsraum 22 ein, von wo sie gleichzeitig auch in die Durchtrittsöffnungen 21 und 14 eintreten kann, die jedoch zunächst noch vom Kolbenmantel 3 und dem

Steuerrohr 16 verschlossen sind. Der Schlagkolben 2 bewegt sich daher zunächst nach vorn, wobei die vor seiner Stirnseite befindliche Luft wiederum über den Ringraum 10 zwischen dem Gehäuse 1 und dem Schlagkolben 2 zu den Steueröffnungen 4 gelangt, die nunmehr hinter der Steuerhülse 9 liegen und somit den Austritt der Abluft über den Steuerraum 13 und die Entlüftungsbohrungen 6 im Führungsring 5 in die freie Atmosphäre ermöglichen.

Für das Umstellen von Vorlauf auf Rücklauf bzw. umgekehrt braucht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit lediglich das Steuerrohr 16 um etwa 90° entweder bis zu dem einen Anschlag ganz nach rechts oder bis zu dem anderen Anschlag ganz nach links gedreht zu werden. Bei einer Rechtsdrehung bewegt sich das Gerät vorwärts, während es sich bei einer Linksdrehung rückwärts bewegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für den Vor- und Rücklauf von selbstgetriebenen, pneumatischen Rammbohrgeräten mit einem in einem rohrförmigen Gehäuse axial verschiebbaren Schlagkolben und einer dessen Vor- und Rückbewegung durch Überfahren von im Schlagkolben befindlichen radialen Steueröffnungen steuernden feststehenden Steuerhülse mit Steueröffnungen sowie einem in der Steuerhülse drehbar gelagerten Steuerrohr mit korrespondierenden Steueröffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerrohr (16) in axialer Richtung nicht verstellbar in der Steuerhülse (9) gehalten sowie mit einer Drehbegrenzung (34) auf etwa 90° und einer Arretiervorrichtung (26) aus einem auf dem Steuerrohr befestigten Lagerstück (27) mit Bohrungen (28) und darin befindlichen, unter der Wirkung von Federn (29) in Kalotten eines Führungsrings (5) gedrückten Kugeln (31) versehen ist

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (9) auf einer rohrförmigen Verlängerung (7) eines im Gehäuse (1) befestigten und mit axialen Entlüftungsbohrungen (6) versehenen Führungsrings (5) befestigt ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (7) und der Führungsring (5) einstückig ausgebildet sind.

4. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (7) und die Steuerhülse (9) über speichenartig angeordnete Stege (8) miteinander verbunden sind.

5. Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerrohr (16) einen zylindrischen und mit einer zentrischen Bohrung (23) versehenen Schaft (17) sowie einen verdickten Steuerkopf (15) mit einem konischen Übergang (18) mit einander diametral gegenüberliegenden Abflachungen (19) besitzt.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnungen (21) des Steuerrohres (16) im Steuerkopf (15) des Steuerrohrs (16) angeordnet sind.

7. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Führungsring (5) abgewandte Stirnseite der Verlängerung (7) an einer zwischen dem Übergang (18) und dem Schaft (17) des Steuerrohrs (16) befindlichen Schulter (32) anliegt.

8. Steuervorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch eine auf der der rohrförmigen Verlängerung (7) gegenüberliegenden Seite des Führungsrings (5) angeordnete Arretiervorrichtung (26).

9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsvorrichtung (34) aus einem vom Lagerstück (27) der Arretiervorrichtung (26) radial abstehenden Zapfen (35) und aus am Führungsring (5) achsparallel vorstehenden Anschlägen (36,37) besteht.