DE4014119C1

DE4014119C1 -

Info

Publication number: DE4014119C1
Application number: DE4014119A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl.-Ing. Strengelbach Ch Jenne
Original assignee: Terra AG fuer Tiefbautechnik
Current assignee: Terra AG fuer Tiefbautechnik
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-05-02
Publication date: 1991-06-20
Anticipated expiration: 2010-05-03
Also published as: GB2241007B; GB9102845D0; CH681549A5; US5094303A; GB2241007A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Rammeinrichtung oder Rammbohreinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Rammeinrichtung oder Rammbohreinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Stand der Technik

In der DE 31 04 547 - JENNE wird eine Steuervorrichtung für den Vor- und Rücklauf von selbstgetriebenen, pneumatischen Rammbohrgeräten beschrieben. Solche Rammbohrgeräte weisen ein rohrförmiges Gehäuse auf, in welchem ein Schlagkolben zwi schen zwei Anschlägen axial verschiebbar gelagert ist, dem die Druckluft für seine Vor- und Rücklaufbewegung durch eine mit dem Druckluftschlauch verbundene Steuerhülse zu führbar ist. Diese Steuerhülse ist mit ihrem einen, drucklufteinlaufseitigen Ende in einem im Endbereich des Gehäuses angeordneten Lagerring verdrehbar und axial unverschiebbar ge lagert. An ihrem anderen, kopfseitigen Ende weist sie einen kolbenartigen Steuerkopf auf, der in eine zylinderartige Bohrung am hinteren Ende des Schlagkolbens in diesen eintaucht. Der Schlagkolben ist seinerseits im Gehäuse unverdrehbar axial geführt und weist im mit der Steuerhülse zusammenwirkenden Bereich mindestens eine radiale Steueröffnung auf. Dieser Steueröffnung ist, für den Vorwärts- und Rückwärtslauf je ein Paar Steuerkanten zugeordnet, welche pro Paar in axialer Richtung zueinander und die Paare unter einander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.

Nachteile

Trotzdem die beiden unterschiedlich großen Steueröffnungstypen bereits eine relative Erhöhung der Schlagenergie bewirken, ist noch nachteilig, daß sie sowohl während der Vorlaufbewegung als auch während der Rücklaufbewegung des Schlagkolbens wirksam sind. Dies ergibt eine Beeinträchtigung der Vorlaufbewegung.

Außerdem ist die feste Zuordnung von Steuerkantenpaaren zu Zusatzöffnungen nachteilig, da dies die Fertigungsfreiheit einschränkt und die Fertigung verkompliziert.

Auch erfolgt mit dieser bekannten Anordnung der Haupt- und Zusatzsteueröffnungen eine sehr schlechte Ausnutzung der Druckluft und Druckluftenergie, wodurch größere Kompressoren und größere Baustelleninstallationen erforderlich sind. Diese müssen aber jeweils auch noch von und zu den Baustellen transportiert werden und verursachen auch da durch noch erhöhte Kosten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung des Schlagkolbens für ein Rammgerät oder ein Rammbohrgerät und ein mit einer solchen Steuerung ausgestattetes Gerät zu schaffen, welches eine geringere Druckluftmenge ver braucht und dennoch erhöhte Schlagwirksamkeit besitzt.

Erfindung

Dieses Ziel läßt sich erreichen, wenn das Steuerverfahren gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 und die Vorrichtung gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 2 ausgebildet wird. Die Vorrichtung kann weitere Merkmale gemäß den Ansprüchen 3-8 aufweisen, wel che vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungsformen darstellen.

Verfahren

Um eine Ramm- oder Rammbohreinrichtung zum aushublosen Verlegen von Rohren im Erdreich mit verbessertem Wirkungsgrad, d. h. mit besserer Ausnützung der Druckluftenergie und damit Verminderung des Druckluftverbrauches, was teilweise kleiner und leichter zu trans portierende Kompressoren und sonstige Baustelleninstallationen zur Folge hat, zu betreiben, wird die Bewegung eines Schlagkolbens innerhalb der Rammeinrichtung, welche aus den Teilbewegungen der Vorlauf- und Rücklaufbewegung besteht, durch geeignete Zufuhr von Druckluft in einen Expansionsraum gesteuert.

Der gesamte Steuervorgang kann im wesentlichen in einige Steuerphasen zerlegt werden, wobei nach dem Stand der Technik eine Vorlaufsteuerphase der Vorlaufbewegung, eine Rücklaufsteuerphase der Rücklaufbewegung und je eine diesen beiden Steuerphasen zu geordnete Zusatz-Steuerphase vorgesehen wird. Dabei wird in jeder Zusatz-Steuerphase noch zusätzliche Druckluft auf die Vorderseite des Schlagkolbens 2 in den Raum zwischen der Schlagkolbenspitze 2.2 und der vorderen Innenseite 1.1 des Gehäuses 1 der Rammeinrichtung, dem Expansionsraum 1.2, geleitet. Der Wirkzeitpunkt und die Steuerzeiten für diese Zusatz-Druckluft sind bisher so gewählt gewesen, daß im wesentlichem nicht die Verbesserung erreicht wurde, welche möglich ist, wenn man den Steuervorgang optimiert. Um dies zu erreichen wird die Zusatz-Steuerphase als eine Luft-Verzögerungs-Steuerphase ausgebildet und die auf die Vorderseite des Schlagkolbens geleitete zusätzliche Druckluft durch ein Verzögerungsglied 2.5 zeitverzögert gegenüber ihrer Steuerzeit zur Wirkung ge bracht. Durch diese Verschiebung des Wirkzeitpunktes der Zusatz-Druckluft im Expansionsraum 1.2 wird diese zusätzliche Druckluft im wesentlichen nur während der Rücklaufbewegung des Schlagkolbens 2 zur Verlängerung der Rücklaufphase, nicht aber während der Vorlaufbewegung des Schlagkolbens 2, wirksam.

Ein Bewegungszyklus des Schlagkolbens 2 (Fig. 2, 3) weist eine Vorlauf- und eine Rücklaufbewegung auf. Die Vorlaufbewegung wird durch Beaufschlagung des Schlagkolbens 2 mit Druckluft von seiner Hinterseite im Bereich seines Zylinderraumes 2.6 und die Rücklaufbewegung wird durch indirekte Beaufschlagung der Vorderseite des Schlagkolbens 2 im Bereich eines Expansionsraumes 1.2 mit Druckluft und nachfolgende Expansion der Druckluft erreicht. Der Ablauf eines solchen Bewegungszyklus wird durch ein Verfahren, welches im wesentlichen eine Vorlauf-Steuerphase und eine Rücklauf- Steuerphase, entsprechend der Vorlauf- und der Rücklauf-Bewegung, aufweist, gesteuert. Zur besseren Ausnutzung der Druckluft wird eine zusätzliche Steuerphase, nämlich eine Zusatz-Steuerphase, jeder der beiden anderen Steuerphasen zugeordnet. Während dieser Zusatz-Steuerphase wird zusätzlich Druckluft in den Expansionsraum 1.2 geleitet. Um nun den Steuervorgang zu optimieren und die Energie der Druckluft bestmöglichst auszunüt zen, wird diese bekannte Zusatz-Steuerphase neu als eine Luft-Verzögerungs-Steuerphase ausgebildet, indem die Zusatz-Druckluft in beiden Steuerphasen mit einer Zeitverzögerung gegenüber ihrer Steuerzeit im Expansionsraum 1.2 wirksam wird.

Verfahrensablauf

Angenommen, die Ausgangsposition für die Vorlaufbewegung ist der hintere, deckelseitige Totpunkt des Schlagkolbens 2. Es wird Druckluft durch eine zentrale Bohrung 4.5 einer Steuereinrichtung 4 in einen Zylinderraum 2.6 am hinteren Ende des Schlagkolbens 2 geleitet, wodurch dieser nach vorne in Richtung des Pfeiles bewegt wird. Während dieser Vorwärtsbewegung (Vorlauf) werden zunächst eine oder mehrere Sekundär- Steueröffnungen 2.5 im Schlagkolben 2 in den Bereich einer vorderen Steuerkante 4.3 einer Steuereinrichtung 4 gebracht. Druckluft aus der zentralen Bohrung 4.5 beginnt in einem ersten Vorlauf-Zeitintervall, das zu einer Vorlauf-Steuerphase gehört, durch diese Sekundär- Steueröffnungen 2.5 zu strömen. Diese Zusatz-Druckluft wird zufolge der Verwendung eines Verzögerungsgliedes 2.5 sehr stark zeitverzögert gegenüber ihrer Steuerzeit, d. h. das Verzögerungsglied verschiebt den Wirkzeitpunkt gegenüber den Einström- Steuerzeitpunkt, d. h. Öffnungs-Steuerzeitpunkt, sehr stark zeitlich nach hinten, so daß diese Zusatz-Druckluft nur sehr schwach oder überhaupt nicht im Expansionsraum 1 wirksam wird, der zudem zu diesem Zeitpunkt praktisch druckfrei ist. Der Abstand zwischen den Steuerzeiten der Sekundär-Steueröffnung 2.5 und der entsprechenden Hauptsteueröffnung 2.4 wird so gewählt, daß nur kurze Zeit später, am Ende des ersten Vorlauf-Zeitintervalls, welches gleichzeitig der Anfang eines zweiten Vorlauf-Zeitintervalls ist, das jedoch zur Rücklauf- Steuerphase gehört, die Hauptsteueröffnungen 2.4 von der vorderen Steuerkante 4.3 frei gegeben werden und eine im Verhältnis zur Zusatz-Druckluft große Menge Haupt-Druckluft via den Ringraum 2.7 in den praktisch druckfreien Expansionsraum 1.2 strömt. Folglich ergibt die geringe Menge Zusatz-Druckluft, welche in der Vorlauf-Steuerphase in den leeren Expansionsraum 1.2 gelangte, praktisch keine Bremswirkung des Schlagkolbenvorlaufes. Der Schlagkolben 2 schlägt mit, bezüglich der Zusatz-Druckluft, praktisch unverminderter Energie auf die vordere Innenseite 1.1 des Gehäuses 1 auf (Vorwärtslauf des Rammbohrgerätes). Der Zeitpunkt des Aufpralles auf der vorderen Innenseite 1.1 des Gehäuses 1 ist der vordere Totpunkt in der Bewegung des Schlagkolbens.

Die zum gleichen Steuerzyklus gehörende Rücklaufbewegung (Fig. 4) des Schlagkolbens 2 beginnt beim vorderen Totpunkt und wird durch die durch die Hauptsteueröffnungen 2.4 an strömende Haupt-Druckluft und deren Expansion im Expansionsraum 1.2 aufrechterhalten. Während eines ersten Rücklauf-Zeitintervalls werden zunächst die Hauptsteueröffnungen 2.4 durch die vordere Steuerkante 4.3 der Steuereinrichtung 4 geschlossen und die Zufuhr der Haupt-Druckluft für den Rücklauf des Schlagkolbens 2 unterbunden. In einem zweiten, anschließenden Rücklauf-Zeitintervall strömt noch Zusatz-Druckluft in den Ringraum 2.7. Dieses zweite Rücklauf-Zeitintervall wird so gewählt, daß es bis zum kurz nach dem Schließen der Hauptsteueröffnungen 2.4 erfolgenden Schließen auch der Sekundär- Steueröffnungen 2.5 durch die vordere Steuerkante 4.3 dauert. Da während dieses zwei ten Rücklauf-Zeitintervalls die Hauptsteueröffnungen 2.4 noch von der Steuereinrichtung 4 verschlossen sind - denn die Hauptsteueröffnungen 2.4 haben noch nicht die hintere Steuerkante 4.4 passiert - bewirkt diese Zusatz-Druckluft eine Verlängerung der Expansionsphase der kumulierten Druckluftmenge im Expansionsraum 1.2. Das heißt es steht mehr Druckluft für die Expansion zur Verfügung und somit ergibt sich eine längere Beschleunigung des Schlagkolbens 2 während der Expansionsphase als der durch die Hauptsteueröffnungen 2.4 eingeströmten Haupt-Druckluftmenge entspricht. Die hintere Steuerkante 4.4 wird in ihrer Lage gegenüber der vorderen Steuerkante 3.4 so gewählt, daß der Schlagkolben 2 ausreichend Energie zum Rückzug in seine hintere Totpunktlage, welche vor dem Aufschlagen auf den Deckel 3 des Gehäuses 1 liegt, aufweist. Sobald die Hauptsteueröffnungen 2.4 überlaufen werden, wird die Expansionsphase beendet, weil da durch der Expansionsraum 1.2 via einen Abströmraum 1.3 mit dem Außenraum zum völli gen Entleeren verbunden wird. Der Schlagkolben 2 fliegt noch zufolge seiner kinetischen Energie weiter bis zu seinem hinteren Totpunkt, der einen Bewegungszyklus abschließt.

Resumee Verfahren

Durch dieses zeitverzögerte Wirksamwerden der Zusatz-Druckluft gegenüber ihrer Einström-Steuerzeit zufolge dem Verzögerungsglied 2.5, welches zur Durchführung des Verfahrens als wenigstens eine nach hinten geneigte Sekundär-Steueröffnung 2.5 ausge bildet sein kann, tritt einerseits während des Schlagkolben-Vorlaufes keine Bremsung und damit keine Verminderung der kritischen Energie des Schlagkolbens 2 vor seinem Aufprall auf die vordere Innenseite 1.1 des Gehäuses 1 auf und andererseits wird während des Schlagkolbenrücklaufs die Zusatz-Druckluft zu einem (gegenüber der Ausführung nach dem Stand der Technik) späteren Zeitpunkt der expandierenden Druckluft im Expansionsraum 1.2 vor der Schlagkolbenspitze 2.2 zugesetzt, wodurch eine Verlängerung der Expansionsphase gegenüber den bekannten Geräten für den Schlagkolben-Rücklauf, und damit eine Verlängerung des Beschleunigungsweges während des Schlagkolbenvorlaufes, eintritt. Beide Wirkungen zusammen ergeben eine massive Steigerung der Schlagwirkung des Rammgerätes gegenüber den bisherigen Steuerverfahren.

Vorrichtung

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Vorrichtung an Hand der Zeichnung. In dieser zeigt die

Fig. 1 eine erste Variante eines Rammgerätes im Schnitt,

Fig. 2 ein Detail des Rammgerätes nach Fig. 1 in der Stellung im Bereich des hinteren Totpunktes,

Fig. 3 das Detail des Rammgerätes aus Fig. 2 in der Stellung im Bereich des vorderen Totpunktes,

Fig. 4 das Detail des Rammgerätes aus Fig. 2 in der Stellung nach dem Ende eines ersten Rücklauf-Zeitintervalls: die Hauptsteueröffnungen 2.4 sind durch die vordere Steuerkante 4.3 der Steuereinrichtung 4 geschlossen,

Fig. 5 ein dem Detail des Rammgerätes aus Fig. 2 entsprechendes Detail einer zweiten Variante eines Rammgerätes im Schnitt.

Ein Rammgerät in einer ersten Variante weist ein im wesentlichen rohrförmiges Gehäuse 1 auf, dessen Spitze zum Eindringen ins Erdreich ausgebildet ist, wobei im Innern des Gehäuses 1 ein teilweise ebenfalls rohrförmiger Schlagkolben 2 längsverschiebbar ange ordnet ist. Zwischen diesem und dem Gehäuse 1 befindet sich entlang dem Mantel des Schlagkolbens 2 ein Ringraum 2.7 oder wirkungsgleiche Längskanäle, durch welchen bzw. welche Luft zur Schlagkolbenspitze 2.2 strömen kann. Ein Ende des Gehäuses 1 ist mit einem entfernbaren Deckel 3 verschlossen, in welchem eine Steuereinrichtung 4 sitzt, wobei deren eines (äußeres) Ende 4.1 nach außen ragt und zum Anschluß von wenigstens einem Druckluftschlauch 5 eingerichtet ist. Ein anderes (inneres) Ende 4.2 ragt in eine hinteres Ende 2.1 des Schlagkolbens 2 und gleitet entlang seiner Innenmantelfläche 2.3. Dieses innere Ende 4.2 der Steuereinrichtung 4 weist ein Paar einander zugeordneter Steuerkanten 4.3 bzw. 4.4 auf, welche mit entsprechenden Steueröffnungen 2.4 des Schlagkolbens 2 zusammen wirken und dessen Vorlauf- bzw. Rücklaufbewegung im Gehäuse 1 steuern. Die Steuereinrichtung 4 weist eine sich über die gesamte Länge erstreckende zentrale Bohrung 4.5 auf, welche am äußeren Ende 4.1 der Steuereinrichtung 4 mit wenigstens einem Druckluftschlauch 5 verbunden ist.

Im Schlagkolben 2 ist zusätzlich zu den Steueröffnungen 2.4, welche man auch Hauptsteueröffnungen nennen kann, wenigstens eine Sekundärsteueröffnung 2.5 vorge sehen, welche als ein Verzögerungsglied ausgebildet ist und sich schräg nach hinten au ßen erstreckt und in einer Position axial vor der Hauptsteueröffnung 2.4 im Schlagkolben 2, angeordnet ist. Der Bereich, in welchem diese Sekundärsteueröffnung 2.5 mit ihrer inne ren Mündung angeordnet ist, liegt ca. ¹/₃ der Hublänge des Schlagkolbens 2 vor der inne ren Mündung der Hauptsteueröffnung 2.4. Die Neigung der Sekundärsteueröffnung 2.5 nach hinten zur Hauptsteueröffnung 2.4 liegt vorzugsweise in einem Winkelbereich um ca. 45° zur Steuerrohrlängsachse. Es könnte aber auch eine Neigung von weniger als 45°, also unter einem spitzeren Winkel, gegenüber der Steuerrohrlängsachse vorgesehen sein. Wesentlich dabei ist, daß während der Zusatz-Steuerphasen eine signifikante Zeitverzögerung bei der Zuleitung der zusätzlichen Druckluft in den Expansionsraum 1.2 zufolge der nach hinten geneigten Sekundärsteueröffnung 2.5 auftritt. Die zusätzliche Druckluft wird dadurch im wesentlichen nur während der Rücklaufbewegung des Schlagkolbens zur Verlängerung des Schlagkolbenhubes, nicht aber während der Vorlaufbewegung des Schlagkolbens, wirksam.

Wirkungsweise

Beginnt ein Bewegungszyklus des Schlagkolbens 2 (Fig. 2, 3) bei seiner Ausgangsposition für seine Vorlaufbewegung, d. h. in seinem hinteren, deckelseitigen Totpunkt, dann wird Druckluft durch die zentrale Bohrung 4.5 der Steuereinrichtung 4 in einen von der Innenmantelfläche 2.3 begrenzten Zylinderraum 2.6 des Schlagkolbens 2 geleitet und be wegt diesen nach vorne (Pfeil). Während dieser Vorwärtsbewegung (Vorlauf) gelangen zu erst eine oder mehrere Sekundär-Steueröffnungen 2.5 in den Bereich einer vorderen Steuerkante 4.3. Druckluft beginnt in einem ersten Vorlauf-Zeitintervall durch diese Sekundär- Steueröffnungen 2.5 durch den Schlagkolben 2 auf dessen Außenseite im zwischen ihm und dem Gehäuse 1 vorhandenen Ringraum 2.7, oder in entsprechende Längskanäle, zu strömen. Diese Druckluft wird, da sie durch die Sekundär-Steueröffnungen 2.5 strömt, Zusatz-Druckluft genannt. Durch die Achsenrichtung der Sekundär-Steueröffnung 2.5 im wesentlichen entgegen der Strömungsrichtung der Druckluft in der zentralen Bohrung 4.5, bedingt durch die nach hinten geneigte Lage zum Ringraum 2.7 bzw. dem entsprechenden Längskanal und durch den relativ kleinen Querschnitt der Sekundär-Steueröffnung 2.5 wird diese durch sie strömende Zusatz-Druckluft nur sehr stark zeitverzögert gegenüber ihrer Steuerzeit im Expansionsraum 1 zwischen Gehäuse 1 und der Schlagkolbenspitze 2.2 oder überhaupt nicht wirksam. Das Zeitintervall zwischen Steuerzeitpunkt, im engeren Sinn Öffnungszeitpunkt oder Einström-Steuerzeit, und Wirkzeitpunkt liegt im Bereich von ca. 0,03-0,05 sec. Dieser Wirkzeitpunkt hängt auch noch vom Entleerungsgrad des Expansionsraumes 1.2 ab, der vorgängig im vorangehenden Steuerzyklus mit dem Außenraum zu seiner Entleerung verbunden war. Da das zweite Vorlauf-Zeitintervall sehr kurz ist, nämlich kürzer als 0,02 sec, schlägt die Schlagkolbenspitze 2.2 bereits kurze Zeit nach dem Öffnen der Hauptsteueröffnungen 2.4 auf der vorderen Innenseite 1.1 des Gehäuses 1 auf. Folglich ergibt die Zusatz-Druckluft praktisch keine Bremswirkung des Schlagkolbenvorlaufes. Der Schlagkolben 2 schlägt mit, bezüglich der Zusatz-Druckluft praktisch unverminderter Energie, d. h. ungebremst, auf die vordere Innenseite 1.1 des Gehäuses 1 auf und treibt dieses im Erdreich vorwärts (Vorwärtslauf des Rammgerätes). Der Zeitpunkt des Aufpralles auf der vorderen Innenseite 1.1 des Gehäuses 1 ist der vordere Totpunkt in der Bewegung des Schlagkolbens.

Die Rücklaufbewegung (Fig. 4) des Schlagkolbens 2 im gleichen Steuerzyklus beginnt beim vorderen Totpunkt durch die durch die Hauptsteueröffnungen 2.4 eingeströmte Haupt- Druckluft und deren Expansion im Expansionsraum 1.2. Nach einem ersten Rücklauf- Zeitintervall werden zunächst die Hauptsteueröffnungen 2.4 durch die vordere Steuerkante 4.3 der Steuereinrichtung 4 geschlossen und die Zufuhr der Haupt-Druckluft für den Rücklauf des Schlagkolbens 2 unterbunden. In einem zweiten Rücklauf-Zeitintervall strömt noch Zusatz-Druckluft in den Ringraum 2.7. Dieses zweite Rücklauf-Zeitintervall dauert bis zum kurz nach dem Schließen der Hauptsteueröffnungen 2.4 erfolgenden Schließen auch der Sekundär-Steueröffnungen 2.5 durch die vordere Steuerkante 4.3, da während die ses zweiten Rücklauf-Zeitintervalls die Hauptsteueröffnungen 2.4 noch von der Steuereinrichtung 4 verschlossen sind - denn die Hauptsteueröffnungen 2.4 haben noch nicht die hintere Steuerkante 4.4 passiert - bewirkt diese Zusatz-Druckluft eine Verlängerung der Expansionsphase der kumulierten Druckluftmenge im Expansionsraum 1.2. Das heißt es steht mehr Druckluft für die Expansion zur Verfügung und somit ergibt sich eine längere Beschleunigung des Schlagkolbens 2 während der Expansionsphase als der durch die Hauptsteueröffnungen 2.4 eingeströmten Haupt-Druckluftmenge entspricht. Die Expansionsphase wird durch das Überlaufen der hinteren Steuerkante 4.4 durch die Hauptsteueröffnungen 2.4 beendet, weil dadurch der Expansionsraum 1.2 via einen Abströmraum 1.3 mit dem Außenraum zum völligen Entleeren verbunden wird. Der Schlagkolben 2 liegt noch zufolge seiner kinetischen Energie weiter bis zu seinem hinteren Totpunkt, der sich zufolge des Gleichgewichts zwischen der seiner kinetischen Energie ent sprechenden Kraft und der Gegenkraft der an ihm angreifenden Druckluft in der zentralen Bohrung 4.5 einstellt. Nun folgt der nächste Bewegungszyklus des Schlagkolbens 2.

Ein Rammgerät in einer zweiten Variante weist ein im wesentlichen rohrförmiges Gehäuse 1 auf, dessen Spitze zum Eindringen in Erdreich ausgebildet ist, wobei im Innern des Gehäuses 1 ein teilweise ebenfalls rohrförmiger Schlagkolben 2 längsverschiebbar angeordnet ist. Zwischen diesem und dem Gehäuse 1 befindet sich entlang dem Mantel des Schlagkolbens 2 ein Ringraum 2.7 oder wirkungsgleiche Längskanäle, durch welche bzw. welche Luft zur Schlagkolbenspitze 2.2 strömen kann. Ein Ende des Gehäuses 1 ist mit einem entfernbaren Deckel 3 verschlossen, in welchen eine Steuereinrichtung 4 sitzt, wobei deren eines (äußeres) Ende 4.1 nach außen ragt und zum Anschluß von wenigstens einem Druckluftschlauch 5 ein gerichtet ist. Ein anderes (inneres) Ende 4.2 ragt in ein hinteres Ende 2.1 des Schlagkolbens 2 und gleitet entlang seiner Innenmantelfläche 2.3. Dieses innere Ende 4.2 der Steuereinrichtung 4 weist ein Paar einander zugehörender Steuerkanten 4.3 bzw. 4.4 auf, welche mit entsprechenden Steueröffnungen 2.4 des Schlagkolbens 2 zusammenwirken und dessen Vorlauf- bzw. Rücklaufbewegung im Gehäuse 1 steuern. Die Steuereinrichtung 4 weist eine sich über die gesamte Länge erstreckende zentrale Bohrung 4.5 auf, welche am äußeren Ende 4.1 der Steuereinrichtung 4 mit wenigstens einem Druckluftschlauch verbun den ist.

Im Schlagkolben 2 ist zusätzlich zu den Steueröffnungen 2.4, welche man auch Hauptsteueröffnungen nennen kann, wenigstens eine Sekundärsteueröffnung 2.5 vorge sehen, welche als ein Verzögerungsglied ausgebildet ist und sich schräg nach hinten au ßen erstreckt und in einer Position axial vor der Hauptsteueröffnung 2.4 im Schlagkolben 2, d. h. zwischen der Hauptsteueröffnung 2.4 und der Schlagkolbenspitze 2.2, dem vorderen Ende des Schlagkolbens 2, angeordnet ist. Der Bereich, in welchem diese Sekundärsteueröffnung 2.5 mit ihrer inneren, steuerrohrseitigen Mündung vorteilhafter weise angeordnet ist, liegt ca. ¹/₃ der Hublänge des Schlagkolbens 2 vor der inneren Mündung der Hauptsteueröffnung 2.4. Bei dieser zweiten Variante eines Rammgerätes kann dieser Bereich in Umfangsrichtung auch um einen Betrag versetzt zu der Hauptsteueröffnung 2.4 sein (Fig. 5). Die Neigung der Sekundärsteueröffnung 2.5 nach hinten zur Hauptsteueröffnung 2.4 liegt vorzugsweise in einem Winkelbereich um ca. 45° zur Steuerrohrlängsachse. Es könnte aber auch eine Neigung von weniger als 45°, also unter einem spitzeren Winkel, gegenüber der Steuerrohrlängsachse vorgesehen sein. Wesentlich dabei ist, daß während der Zusatz-Steuerphasen eine signifikante Zeitverzögerung bei der Zuleitung der zusätzlichen Druckluft in den Expansionsraum 1.2 zufolge der nach hinten ge neigten Sekundärsteueröffnung 2.5 auftritt. Bei dieser zweiten Variante beeinflussen sich die Luftströme von Sekundärsteueröffnungen 2.5 und Hauptsteueröffnung 2.4 nicht ge genseitig, da diese Steueröffnungen nicht in Flucht liegen. Die zusätzliche Druckluft wird da durch im wesentlichen nur während der Rücklaufbewegung des Schlagkolbens zur Verlängerung der Rücklaufphase, nicht aber während der Vorlaufbewegung des Schlagkolbens, wirksam.

Bei beiden Varianten eines Rammgerätes erfolgt der Rückwärtslauf desselben in bekannter Weise. Durch die verlängerte Beschleunigung des Schlagkolbens während seiner Rücklaufbewegung durch die Zusatz-Steuerphase erhöht sich auch im Rückwärtslauf des Rammgerätes bzw. Rammbohrgerätes die Aufprallgeschwindigkeit auf dem Deckel 3 und damit die Rückwärtslaufgeschwindigkeit.

Vorteile

Die beiden unterschiedlichen Typen von Steueröffnungen in dieser speziellen, zueinander geneigten Anordnung haben den wesentlichen Vorteil, daß Druckluft zu unterschiedlichen Zeitpunkten und in unterschiedlichen Mengen in den vorderen Expansionsraum fließen kann. Dies bewirkt eine wesentliche Erhöhung der Schlagenergie, höhere Vortriebsleistung und einen geringeren Luftverbrauch etc., also insgesamt eine wesentlich wirtschaftlichere Nutzung eines solchen Rammbohrgerätes gegenüber den anderen bekannten Geräten.

Bezugszeichen

1 Gehäuse, Rammengehäuse
1.1 vordere Innenseite des Gehäuses 1
1.2 Expansionsraum
1.3 Abströmraum
2 Schlagkolben
2.1 hinteres Ende des Schlagkolbens 2
2.2 Schlagkolbenspitze
2.3 Innenmantelfläche des Schlagkolbens 2
2.4 Steueröffnungen (Hauptsteueröffnungen) des Schlagkolbens 2
2.5 Sekundärsteueröffnung im Schlagkolben 2 (Verzögerungsglied)
2.6 Zylinderraum des Schlagkolbens 2
2.7 Ringraum zwischen Schlagkolben 2 und Gehäuse 1
3 Deckel
4 Steuereinrichtung
4.1 ein (äußeres) Ende der Steuereinrichtung 4
4.2 anderes (inneres) Ende der Steuereinrichtung 4
4.3 vordere Steuerkante
4.4 hintere Steuerkante [Paar einander zugeordneter Steuerkanten 4.3/4.4]
4.5 zentrale Bohrung der Steuereinrichtung
5 Druckluftschlauch

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Rammeinrichtung bzw. Rammbohreinrichtung mit einem Vorwärtslauf und/oder einem Rückwärtslauf, wobei ein Schlagkolben innerhalb der Rammeinrichtung jeweils Vorlauf- und Rücklaufbewegungen ausführt, indem eine Vorlaufsteuerphase, eine Rücklaufsteuerphase und je in diesen zugeordnete Zusatz- Steuerphase für den Schlagkolben vorgesehen sind, während welcher durch eine Steuereinrichtung zugeleitete Druckluft auf den Schlagkolben für dessen Vorlaufbewegung bzw. für dessen Rücklaufbewegung wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz-Steuerphase als eine Luft-Verzögerungs-Steuerphase ausgebildet wird, indem die auf die Vorderseite des Schlagkolbens geleitete zusätzliche Druckluft durch ein Verzögerungsglied in einem Wirkzeitpunkt zeitverzögert gegenüber ihrer Steuerzeit zur Wirkung gebracht wird und diese zusätzliche Druckluft im wesentlichen nur während der Rücklaufbewegung des Schlagkolbens zur Verlängerung der Rücklaufphase, nicht aber während der Vorlaufbewegung des Schlagkolbens, wirksam wird.

2. Rammeinrichtung bzw. Rammbohreinrichtung mit einem Vorwärtslauf und/oder einem Rückwärtslauf zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem einen Schlagkopf aufweisenden Rammengehäuse (1), in welchem ein Schlagkolben (2) durch Beaufschlagung mit Druckluft axial hin- und herbewegbar ist, wobei die Druckluftbeaufschlagung von einer Steuereinrichtung (4) so gesteuert wird, daß während dem Vorwärtslauf der Rammeinrichtung der Schlagkolben (2) an der Vorderseite bzw. bei ihrem Rückwärtslauf an der Rückseite des Rammengehäuses (1) aufschlägt, wobei diese Steuereinrichtung (4) in den der Schlagkolbenspitze abgewandten Teil des Schlagkolbens (2) ragt und mit, die Steuerung von Vorlauf- auf Rücklaufbewegung des Schlagkolbens (2) bewir kenden, Steueröffnungen (2.4) im Schlagkolben (2) zusammenwirkt, und daß zusätzlich zu den Steueröffnungen (2.4) wenigstens eine Sekundärsteueröffnung (2.5) vorgesehen ist, durch welche nur normalerweise auf die Vorderseite des Schlagkolbens (2) geleiteten Druckluft zusätzlich Druckluft auf diese Vorderseite des Schlagkolbens (2) geleitet wird, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sekundärsteueröffnung (2.5) als Verzögerungsglied ausgebil det ist und sich in Richtung nach hinten außen erstreckend und in einer Position axial vor der Steueröffnung (2.4) im Schlagkolben (2) angeordnet ist, wodurch eine Druckluftbeaufschlagung des Schlagkolbens (2) im wesentlichen nur während der Rücklaufbewegung des Schlagkolbens (2) zur Verlängerung der Rücklaufphase vornehm bar ist, wobei während der Vorlaufbewegung des Schlagkolbens im wesentlichen keine durch die Sekundärsteueröffnung strömende Zusatzdruckluft wirksam ist.

3. Rammeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Sekundärsteueröffnung (2.5) axial in einem solchen Abstand zu den (normalen) Steueröffnungen (2.4) angeordnet ist, daß diese während der Rücklaufphase des Schlagkolbens (2) schon geschlossen sind, wogegen die zusätzliche Sekundärsteueröffnung (2.5) noch geöffnet ist.

4. Rammeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Sekundärsteueröffnung (2.5) eine nach hinten außen verlaufen de Achsenrichtung aufweist.

5. Rammeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Sekundärsteueröffnung (2.5) wenigstens einen Querschnitt aufweist, welcher größenord nungsmäßig etwa 3-25% des Querschnittes der (normalen) Hauptsteueröffnungen (2.4) beträgt.

6. Rammeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Sekundärsteueröffnung (2.5) als Bohrung ausgebildet ist.

7. Rammeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Sekundärsteueröffnung (2.5) als sich in Achsenrichtung des Rammengehäuses (1) er streckender Schlitz ausgebildet ist.

8. Rammeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Sekundärsteueröffnung (2.5) als eine Düse ausgebildet ist.