DE3047668C2 - Chisel head for a self-propelled pneumatic pile driver - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meißelkopf für ein selbstgetriebenes pneumatisches Rammbohrgerät, insbesondere für Erdbohrungen, der sich in Arbeitsrichtung kegelförmig verjüngt, in bestimmten Querschnittsebenen zahnradförmig lusgeb.-'Jet und von einem Schlagkolben beaufschlagt»,^ ist, der in einem hinter dem Meißelkopf liegenden Gehäuse hin- und herbewegbar angeordnet istThe invention relates to a chisel head for a self-propelled pneumatic ram drilling device, in particular for earth bores, which tapers conically in the working direction, in certain cross-sectional planes gear-shaped lusgeb .- 'Jet and from a Percussion piston acted on », ^ is in a rear the chisel head lying housing is arranged to be movable back and forth

Mittels eines derartigen Rammbohrgerätes lassen sich beispielsweise Versorgungsleitungen oder Kabel unter Straßen und Bauwerken verlegen, ohne daß es einer Öffnung des Bodens bedarf. Dafür wird das Rammbohrgerät pneumatisch durch das Erdreich vorgetrieben, wobei es einen Kanal hinterläßt, durch den während des Vortriebs oder nach dem Vortrieb des» Geräts die Versorgungsleitung hindurchgezogen wird. Das setzt voraus, daß für den Vortrieb das Erdreich im Spitzenbereich des Bohrgeräts nach den Seiten hin verdrängt wird. Der dafür an der Spitze angeordnete, sich kegelförmig verjüngende Meißelkopf wird bei seinem Vortrieb außerdem von vorn her insbesondere beim Auftreffen auf härtere Hindernisse beansprucht.By means of such a ram drilling device, for example, supply lines or cables to be laid under streets and structures without the need to open the floor. That's what this will be for Ram boring machine pneumatically propelled through the earth, leaving a channel through it which the supply line is pulled through during or after the machine has been propelled. This assumes that the ground in the tip area of the drilling rig is facing to the sides for the advance is displaced. The conically tapering chisel head that is arranged at the tip is at its propulsion is also stressed from the front, especially when hitting harder obstacles.

Die Beanspruchung des Meißelkopfes beim Vortrieb in leichten Böden ist zwar geringer als beim Vortrieb im harten Gestein, zu berücksichtigen ist jedoch, daß ein Vortrieb des gesamten Geräts eine ausreichende Reibung voraussetzt zwischen dem Gehäuse hinter dem Meißelkopf und dem umgebenden Erdreich. Eine solche ausreichende Reibung wird jedoch nicht erzielt, wenn die vom Meißelkopf ausgeübte seitliche Verdrängungskraft zu groß ist. Andererseits reicht es nicht aus, die vom Meißelkopf ausgeübte Kraft ausschließlich in axialer Richtung wirken zu lassen.The stress on the chisel head when driving in light soils is less than when driving in hard rock, it has to be taken into account, however, that one advance of the entire device is sufficient There is a requirement for friction between the housing behind the bit head and the surrounding soil. Such however, sufficient friction will not be achieved if the lateral displacement force exerted by the bit head is too great. On the other hand, that is not enough Let the force exerted by the chisel head only act in the axial direction.

In der Praxis haben sich deshalb verschiedene Ausführungsformen von Meißelköpfen durchgesetzt, von denen die eine jedoch nur für eine bestimmte Beschaffenheit von Böden und die andere für andere Böden geeignet ist, ohne daß die Vorteile ausgenutzt werden können bei Anwendung unter verschiedenartigsten Bedingungen.In practice, therefore, different designs of chisel heads have established themselves, One of them, however, only for a certain type of soil and the other for others Soils is suitable without the advantages can be exploited when used under a wide variety of conditions.

Allgemein ist bei einer Gestaltung eines MeißelkopGeneral is when designing a chisel head

fes auszugehen von der Erkennntnis, daß ein relativ langer Meißelkopf beim Auftreffen auf ein Hindernis, wie auf einen Stein, durch auftretende Querkräfte leicht seitlich abgelenkt wird. Ist hingegen die Länge des s kegelförmigen Meißelkopfes gering, so sind auch die seitlichen Verdrängungskräfte relativ klein.It is safe to assume that a relatively long chisel head, when hitting an obstacle, like being on a stone, being slightly deflected to the side by occurring transverse forces. If, on the other hand, the length of the s conical chisel head is small, the lateral displacement forces are also relatively small.

Um dem Rechnung zu tragen, sieht eine bekannte Anordnung vor (DE-OS 24 48 842), den kegelförmigen Meißelkopf durch die Anordnung von ringförmigenTo take this into account, provides a known arrangement (DE-OS 24 48 842), the conical Chisel head by the arrangement of annular Schultern zu unterteilen, wobei die einzelnen Ringzonenflächen durch eine Hinterschneidung und damit eine gewölbte Bodenfläche als zusätzlich wirksame Messerschneiden ausgestaltet sein können. Werden jedoch die Schneiden derart stufenförmig versetzt hintereinanderTo subdivide shoulders, with the individual ring zone surfaces by an undercut and thus a curved bottom surface can be designed as additionally effective knife edges. However, the Cutting in such a way staggered one behind the other angeordnet, so ergibt sich für den Vortrieb eine Kraft, die nahezu achsparallel ausgerichtet ist Ein derartiger Meißelkopf ist demzufolge ebenfalls nur bevorzugt geeignet für einen Vortrieb in besonders hartem Gestein, nicht jedoch für einen Vortrieb in weichemarranged, there is a force for the propulsion, which is aligned almost axially parallel. Such a chisel head is therefore likewise only preferred suitable for driving in particularly hard rock, but not for driving in soft Erdreich, in dem eine höhere seitlich ausgerichtete Verdrängungskraft gewünscht ist Dies wird zwar teilweise ausgeglichen durch den Umstand, daß bei Vortrieb in weichem Erdreich freiliegende Zwischenräume zwischen den einzelnen Bodenflächen derSoil in which a higher laterally aligned displacement force is desired. This is true partially offset by the fact that when driving in soft soil exposed spaces between the individual ground surfaces of the Ringzonen durch das weiche Material infolge seiner Haftung am Meißelkopf ausgefüllt werden, so daß sich eine ähnliche Wirkung ergibt wie bei einem Meißelkopf mit glattem kegelförmigem Mantei. Die Gefahr einer Ausfüllung der freien Ringzonenabschnitte mit zerkleiRing zones are filled by the soft material due to its adhesion to the chisel head, so that gives a similar effect to a chisel head with a smooth, conical casing. The danger of a Filling of the free ring zone sections with zerklei nertem Material basteht aber auch beim Vortrieb in hartem Gestein, das durch den vorauseilenden Schlagkopf zertrümmert wird. Tritt aber eine solche Ausfüllung auf, so sind die ringförmigen Messerschneiden unwirksam.nert material is also used when driving in hard rock that is shattered by the head hurrying ahead. But if such occurs Filling, the ring-shaped knife edges are ineffective.

js Die Gefahr einer Anhaftung von Gestein beim Vortrieb läßt sich bei einem anderen bekannten Meißelkopf (US-PS 18 94 446) dadurch vermindern, daß in die Mantelfläche des Meißelkopfes Zähne bzw. Einkerbungen eingearbeitet iind, se» daß sich zahnrad-js The risk of rock sticking to the Propulsion can be reduced in another known chisel head (US-PS 18 94 446) that teeth or notches are worked into the outer surface of the chisel head so that the gear wheel

to förmige Querschnittsebenen des Meißelkopfes ergeben. Die einzelnen Zähne erstrecken sich durchgehend von der Spitze des Meißelkopfes bis an seinen Boden. Ein solcher MeiQelkopf besitzt demzufolge keine Flächen, die senkrecht zur Vortriebsrichtung bzw. zur Längsachto result in shaped cross-sectional planes of the chisel head. The individual teeth extend continuously from the tip of the chisel head to its bottom. A accordingly, such a chisel head does not have any surfaces that are perpendicular to the propulsion direction or to the longitudinal axis se des Meißelkopfes ,-usgerichtet sind. Das hat zur Folge, daß sich beim Vortrieb nur geringe Kräfte in axialer Richtung unmittelbar übertragen lassen bzw. nur solche, die sich allein aus der Größe des Spitzenwinkels vom kegelförmigen MeiQelkopf ergeben, so daß einse of the chisel head, are aligned. That has to As a result, only small forces can or only be transmitted directly in the axial direction during propulsion those that result solely from the size of the apex angle of the conical MeiQelkopf, so that a solcher MeiQelkopf für den Vortrieb in hartem Boden, bei dem es auf hohe Vortriebskräfte ankommt, wenig geeignet ist.Such a chisel head for propulsion in hard ground, where high propulsive forces are required, little suitable is.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen MeiQelkopf zu schaffen, der sowohl für den Vortrieb inThe object of the present invention is to create a MeiQelkopf that can be used both for propulsion in leichten wie auch harten Böden geeignet ist, ohne daß die Gefahr einer Anhaftung des Gesteins in Rillen oder Ringschultern der Mantelfläche besteht und der darüber hinaus die Möglichkeit gibt, durch seine spezielle Gestaltung die Resultierende aus den Verdränlight as well as hard soils is suitable without the risk of the rock sticking in grooves or There is ring shoulders of the lateral surface and which also gives the opportunity through its special design the resultant of the displacement gungskräften in einer gewünschten Richtung und Größe zu halten. Gemäß der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß die Umfangsfläche des Meißelkopfes in Ringzonen unterteilt ist, die jeweils aus einem Zahnkranz bestehen, wobei die Anzahl der Zähne der einzelnen Ringzonenforces in a desired direction and size to keep. According to the invention it is provided that the circumferential surface of the chisel head in annular zones is divided, each consisting of a ring gear, the number of teeth of the individual ring zones gleich ist Der Vorteil dieser Anordnung liegt in dem Umstand, daß auf die Ausrichtung und Größe der Resultierenden nicht nur durch die Auswahl des Böschungswinkels in der Kegelspitze vom KegelmantelThe advantage of this arrangement lies in the fact that on the orientation and size of the Resulting not only through the selection of the angle of repose in the cone apex of the cone envelope

Einfluß genommen werden kann, sondern darüber hinaus durclr die Wahl der Anzahl und der Größe von Zähnen sowie der sich daraus ergebenden Größen der Stirnflächen von Ringzonen, die senkrecht stehen zu der Vortriebsrichtung und die zu Obertragenden Vortriebskräfte maßgeblich beeinflussen»Influence can be exercised, but beyond that by the choice of the number and size of Teeth and the resulting sizes of the end faces of annular zones that are perpendicular to the Significantly influence the driving direction and the driving forces to be transferred »

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem Umstand, daß durch die Zähne eine ununterbrochene Abfuhr des gelockerten Erdreichs nach hinten hin durchführbar ist, wodurch die Reibung verbessert wird zwischen dem Gehäuse des Geräts und dem umgebenden Erdreich.Another advantage arises from the fact that an uninterrupted removal of the by the teeth loosened soil is feasible to the rear, whereby the friction is improved between the Housing of the device and the surrounding soil.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläuterün der Zeichnung zeigtAn embodiment of the invention is explained below with reference to a drawing the drawing shows

F i g. 1 ein Rammbohrgerät im Längsschnitt;F i g. 1 a ram boring machine in longitudinal section;

Fig. 2 einen Meißelkopf mit Zahnkränzen in Ringzonen;Fig. 2 shows a chisel head with toothed rings in Ring zones;

F i g. :j die Draufsicht auf einen Meißelkopf nach der Fig. 2.F i g. : j the top view of a chisel head according to the Fig. 2.

Das in F i g. 1 im Längsschnitt gezeigte Rammbohrgerät 1 besitzt einen etwa kegelförmigen Meißelkopf 2, der von einem Schlagkolben 3 zu beaufschlagen ist, welcher pneumatisch hin und her in einem Gehäuse 4 zu bewegen ist. Bei einem Vortrieb des Meißeikopfes 2 nimmt dieser das Gehäuse 4 mit in die Vortriebsrichtung. Um danach den Schlagkolben in seine Ausgangslage zurückzuversetzen, ist es notwendig, daß eine ausreichende Reibung vorliegt zwischen dem Gehäuse 4 und dem das Gehäuse 4 umgebenden Erdreich. Das aber setzt voraus, daß das Erdreich nicht in zu hohem Maße beim Vortrieb des Meißelkopfes 2 nach außen verdrängt wird. Andererseits ergibt sich der Vortrieb aus der ir. Achsrichtung wirksamen Vortriebskraft. U>je seitlich und nach vorn wirksamen Kräfte ergeben eine Resultierende, deren Ausrichtung maßgeblich ist für die Wirksamkeit des Geräts in schweren und auch leichten Böden.The in Fig. 1 ram drilling rig shown in longitudinal section 1 has an approximately conical chisel head 2, which is to be acted upon by a percussion piston 3, which can be moved back and forth pneumatically in a housing 4. When driving the Meißeikopf 2 this takes the housing 4 with it in the propulsion direction. To then return the percussion piston to its starting position to move back, it is necessary that there is sufficient friction between the housing 4 and the soil surrounding the housing 4. But that presupposes that the soil is not too high is displaced to the outside during the advancement of the chisel head 2. On the other hand, there is the propulsion from the ir. axial direction effective propulsive force. U> ever forces acting laterally and forwards result in a result whose orientation is decisive for the Effectiveness of the device in both heavy and light soils.

Der Meißelkopf 2 trägt endseitig eine zylindrische Schlagspitze, an die sich der kegelförmige Grundkörper anschließt, der mit Zähnen 5 versehen ist. Die einzelnen Zähne stehen unter einem Winkel ol-i zueinander. Ihre beiden jeweils ebenen Zahnflanken stehen unter einem Winkel von a.i zueinander. Dadurch werden Größe und Richtung der Verdrängungskräfte nicht ausschließlich durch den Kegelböschungswinkel «1 bestimmt, sondern darüber hinaus durch die Winkel <X2 und Λ3, die es erlauben, unter Ausnutzung der Vorteile eines verhältnismäßig langen Kegels diesen tatsächlich relativ kurz zu gestalten.The end of the chisel head 2 has a cylindrical impact point, to which the conical base body, which is provided with teeth 5, adjoins. The individual teeth are at an angle ol-i to one another. Your two flat tooth flanks are at an angle of ai to each other. As a result, the size and direction of the displacement forces are not exclusively determined by the cone slope angle 1, but also by the angles <X2 and Λ3, which make it actually relatively short by taking advantage of the advantages of a relatively long cone.

Zusätzlich ist die etwa kegelförmige Umfangsfläche des Meißelkopfes in Ringzonen t bzw. 9' und 9" unterteilt, die jeweils aus einem Zahnkranz bestehen. Die einzelnen Zähne 5 haben auf ihrer Außenseite eine Abflachung 11. Da die Anzahl der Zähne 5 der einzelnen Ringzonen 9,9' und 9" gleich ist, verläuft der Zahngrund zwischtn zwei nebeneinanderliegenden Zähnen über die gesamte Höhe des Kegels durchgehend bzw. ohne Unterbrechungen, so daß beim Vortrieb abgetragenes Erdreich zwischen den einzelnen Zähnen 5 nach hinten hin ungehindert in Ablaufrinnen 10 abströmen kann.In addition, the roughly conical circumferential surface of the chisel head is divided into ring zones t or 9 'and 9 ", each consisting of a toothed ring. The individual teeth 5 have a flat 11 on their outside. Since the number of teeth 5 in the individual ring zones 9, 9 'and 9 "is the same, the tooth base runs between two adjacent teeth over the entire height of the cone continuously or without interruptions, so that soil removed between the individual teeth 5 can flow backwards unhindered into drainage channels 10 during the advance.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. MeiQelkopf für ein selbstgetriebenes pneumatisches Rammbohrgerät, insbesondere für Erdbohrungen, der sich in Arbeitsrichtung kegelförmig verjüngt, in bestimmten Querschnittsebenen zahnradförmig ausgebildet und von einem Schlagkolben beaufschlagbar ist, der in einem hinter dem MeiQelkopf liegenden Gehäuse hin- und herbewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche des Meißelkopfes (2) in Ringzonen (9, 9', 9") unterteilt ist, die jeweils aus einem Zahnkranz bestehen, wobei die Anzahl der Zähne (5) der einzelnen Ringzonen (9, 9', 9") gleich ist1. MeiQelkopf for a self-propelled pneumatic ram drilling device, especially for earth drilling, which is conical in the working direction tapered, gear-shaped in certain cross-sectional planes and from a percussion piston can be acted upon, which is arranged so as to be movable to and fro in a housing located behind the chisel head, characterized in that the circumferential surface of the chisel head (2) in Ring zones (9, 9 ', 9 ") is divided, each consisting of a ring gear, the number of Teeth (5) of the individual ring zones (9, 9 ', 9 ") is the same 2. MeiQelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (5) der einzelnen Ringzonen (9, 9', 9") gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.2. MeiQelkopf according to claim 1, characterized in that the teeth (5) of the individual ring zones (9, 9 ', 9 ") are arranged evenly distributed over the circumference. 3. Meißelkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahnkopf eines Zahnes (5) der einzelnen Ringzonen (9, 9', 9") eine dreieckförmige Abflachung (11) aufweist.3. chisel head according to claim 1 or 2, characterized in that each tooth head of a tooth (5) of the individual ring zones (9, 9 ', 9 ") has a triangular flat (11).