DE2820785A1

DE2820785A1 - Ventilsteuerung fuer rammbohrgeraete

Info

Publication number: DE2820785A1
Application number: DE19782820785
Authority: DE
Inventors: Paul Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1979-11-15
Also published as: GB2022169A; FR2425506B1; US4250972A; DE2820785C2; FR2425506A1; CH636407A5; GB2022169B; BR7902895A; JPS54150803A; IT1116873B; JPS586036B2; SE7904114L; IT7948814A0; BE876167A; SE441202B

Description

Dr.-lng. Reiman König . Dipl.-lng. Klaus Bergen Cecilisnallss 76 4 Düsseldorf 3O Telefon 452OQ8 Patentanwalts

10. Mai 1978 32 233 K

Paul Schmidt, Postfach 9, 5940 Lennestadt

"Ventilsteuerung für Rammbohrgeräte"

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

Bei einer aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 34 bekannten Steuerung muß beim Umsteuern der Druckluft— schlauch um etwa 90° gedreht werden, um innerhalb der Steuerhülse angeordnetes Steuerrohr so 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 16 34 bekannten Steuervorrichtung, bei der zum Umsteuern die in eine Bohrung mit radialen 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 Düdien der mit der Siaierhülse verbundenen Preßluftleitung bewirkt, wozu

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diese von der Preßluftquelle abgetrennt und bis zu fünfzehn mal 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 vertauschen. Schließlich ist auch das vielmalige Drehen des Schlauchs zeitraubend, so daß sich die bekannte Umsteuerung nicht für ein kurzfristiges Umschalten von Vor- auf Rücklauf und umgekehrt eignet, wie es häufig .bei einem im Erdreich festsitzenden Gerät erforderlich ist.

Die Steuerung nach der deutschen Offenlegungsschrift 26 34 066 besitzt demgegenüber den Vorteil, daß der Druckluftschlauch nur um etwa 90° gedreht zu werden braucht, um von 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 auch 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

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Druckluftquelle erfordert. Ferner kann es mit Schwierigkeiten verbunden sein, ein Rammt) ohr gerät 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 Rammbohrgaätes 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 zu werden brauchen und gleichzeitig ein Anlassen des Ramm— bohrgerätes 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 Endergie 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.

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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 tadrkende 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 ein Ventil als ein das Innenrohr umgebendes, das Außenrohr abschließendes Ringtellerventil auszubilden, das durch eine Feder geschlossen gehalten, und durch Druckluft geöffnet w±ü. Dies ermöglicht es, das Umsteuern durch einfache Druckbeaufschlagung

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schlagung des koaxialen Außenrohres zu bewirken. Zusätzlich können die radialen Steueröffnungen im Schlagkolben in einen mit der Luftableitung nach außen über ein Abluftvenil 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 AbluftventLl verschlossen werden.

Die Ansteuerung des Abluftventils erfolgt ebenfalls durch Druckbeaufschlagung des Auitenrohrs 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 bewi±fc 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, daß die Breite der Stege mindestens gleich der Breite der Zwischaräume ist. Andererseits können die Stege aber auch die Lücken etwas überdecken .

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Rammt)ohrgerät mit einer erfindungsgemäßen Ventilsteuerung in der Vorlaufstellung für Vorlauf;

Fig» 2 eine perspektivische Darstellung der Steuerhülse und der Ventilhülse in der Vorlaufstellung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Rammbohrgoät mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung in der Rücklaufstellung
und

Flg. 4 eine perspektivische Darstellung der Steuerhülse und der Ventilhülse in der Stellung für den Rücklauf des Rammt) ohr gerät es.

In einem zylindrischen, am hinteren Ende durch einen Flansch 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 Steueröffnungen 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

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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 Ringsum 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 Rammbohrgeärtes zu öffnen oder für den 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 Kamm*-: ventils 42, 44 gem. Figo 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

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Stegen 36 auf dem Außenrohr 26 befinden. Wird nun das Rohrixmere 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 Steuerhü^se hinauslaufen und der Ringraum 12 und die vordere Druckkammer 10 von Druckluft über den Ringraum AO, 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 enisprechende Stege 36 und 44 verschlossen sind. In diesem Fall werden der Ringraum 12 und die vordere Druckkammer 10 siion mit Druckluft beaufschlagt, wenn sich bei der Worwärtsbewegung des Schlagkolbens 6 die radialen Steueröffnungen 18 im Schlagkolben 6 über den radialen üimsteueröffnungen 28 im Kopf 22 der Steuerhülse befinden. Die Rückbewegung des Schlagkolbens 6 wird somit eingeleitet, bevor er auf das vordere Ende des Gehäuses

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schlägt, wohingegen am Ende der Rückwärtsbewegung der Schlagkolben 6 auf den Flansch 4 schlägt, da die Rückbewegung des 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 relativ zum Rohr 26 mit den Stegen 36 verdreht, ist wenigstens einer der Stege 44 mit einer Zentrierspitze 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 38 herausgerückt dargestellt.

Durch den zylindrischen Kopf 22 der Steuerhülse mit den radialen Steueröffnung 28 sowie die Anordnung der Stege auf dem Außenrohr 26 und der Stege 44 auf der 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

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und 36, 44 gewährleisten mithin ein vor der Bohrungsbzw. Schlauchlänge unabhängiges, lediglich druckgesteuertes Anlaufen und insbesondere Umsteuern, wozu an der Drukluftquelle lediglich ein Umschaltventil erforderlich ist.

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Claims

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Paul Schmidt, Postfach 9, 5940 Lennestadt

Patentansprüche;

f1.)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 gekenn zeichnet, daß die Ventile (30; 42, 44) pneumatisch ansteuerbar and.

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

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

6. Steuerung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeich net 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) koaxiales 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 oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Umsteueröffnungen (18) im Schlagkolben (6)

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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 Äbluftventil (42, 44) verschließbar sind.

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

13. Steuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse &2) 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 (2$) 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 eins* der Stege (36, 44) auf dem Außenrohr (26) und/oder der Hülse (42) eine in einer Lücke (38,46) zwischen den Stegen (36, 44) ragende Zentrierspitze (48) aufweist.

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

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