DE4109215A1 - Rammbohrgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rammbohrgerät mit einem in einem Gehäuse axial verschiebbaren, mit Steueröffnungen versehe­ nen Schlagkolben, dessen Vor- und Rückbewegung durch ein in einen Zylinderraum des Schlagkolbens eingreifendes, ver­ schieb- und drehbares Steuerrohr und eine oder mehrere korrespondierende Steueröffnungen im Schlagkolben gesteuert wird.

Um ein Umschalten von Rücklauf auf Vorlauf eines Rammbohr­ gerätes unter Druck und ohne fernbetätigte Arretierungen, wie insbesondere seilbetätigte Dreharretierungen, zu ermög­ lichen, wird gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 39 09 567 ein in der am rückwärtigen Ende des Gerätegehäu­ ses angeordneten Führungshülse drehbar und axial verschieb­ bar gelagertes, an einen Versorgungsschlauch angeschlos­ senes Steuerrohr bzw. eine Steuerbüchse sowohl axial als auch auf Drehung beaufschlagt. Zum Umschalten von Vorwärts- auf Rückwärtslauf wird das in der Führungshülse begrenzt drehbare Steuerrohr mittels des Versorgungsschlauches um ein bestimmtes Bogenmaß von einem Drehanschlag zu einem anderen Drehanschlag verdreht und dadurch in Axialrichtung entriegelt. Mittels einer zylindrischen Torsionsfeder, die mit ihren Enden in der Steuerbüchse und in der Führungs­ hülse unter Torsionsvorspannung festgelegt ist, läßt sich sowohl die axiale Vorspannung als auch die Torsionsvorspan­ nung des Steuerrohres gewährleisten.

Die axiale Vorspannung der bekannten Torsionsfeder ist so bemessen, daß das Steuerrohr bei voller Druckbeaufschlagung die Federvorspannung überwindet und die Steuerhülse nach rückwärts verschiebt. Nachdem die Steuerhülse auf den ein weiteres Verschieben verhindernden Axialanschlag aufgetrof­ fen ist, dreht die Torsionsfeder das Steuerrohr zurück in die von einem Drehanschlag definierte Verriegelungsstel­ lung. Beim Umschalten von Rückwärts- auf Vorwärtslauf wird der wirksame Druck soweit vermindert, bis die axiale Feder­ vorspannung größer ist als der auf das Steuerrohr in entge­ gengesetzter Richtung wirkende Druck. Das Steuerrohr kann nach dem Entriegeln somit durch Drehen des Versorgungs­ schlauchs in die vordere Stellung bewegt und dort durch die Torsionsvorspannung der Feder wieder in die Verriegelungs­ stellung gebracht und anschließend der Druck wieder erhöht werden.

Allerdings hat sich herausgestellt, daß vor allem dann, wenn bei langen Erdbohrungen von Rückwärts- auf Vorwärts­ lauf umgeschaltet wird, die Torsionskraft der Feder höher sein kann als der Verdrehwiderstand des beim Umschalten nicht druckmittelbeaufschlagten Versorgungsschlauches. Es ist dann ein sich Ineinanderverwinden des Vorsorgungsschlau­ ches möglich, und ein Umschalten ist in diesem Fall nicht zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ramm­ bohrgerät mit einem in einem Gehäuse axial verschiebbaren, mit Steueröffnungen versehenen Schlagkolben, dessen Vor- und Rückbewegung durch ein in einen Zylinderraum des Schlag­ kolbens mit einer Steuerbüchse eingreifendes, an einen Ver­ sorgungsschlauch angeschlossenes, drehbares Steuerrohr und eine oder mehrere korrespondierende Steueröffnungen im Schlagkolben gesteuert wird, wobei das Steuerrohr axial verschiebbar in einer Führungshülse angeordnet ist, das Umschalten von Vorlauf auf Rücklauf - und umgekehrt - zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein drehbares Tauchrohr und das Steuerrohr ineinandergesteckt sind, wobei das vorzugsweise mit dem Schlauchanschluß verse­ hene Tauchrohr vorteilhaft in das Steuerrohr eingreift. Da erfindungsgemäß somit der Versorgungsschlauch nicht mehr unmittelbar mit dem Steuerrohr verbunden ist, d. h. der Schlauchanschluß und das Steuerrohr sind voneinander ge­ trennt, lassen sich unabhängige axiale Bewegungen von Steu­ errohr und Druckluftschlauch erreichen. Beim Umschalten von Rückwärts- auf Vorwärtslauf läßt sich damit vermeiden, daß der gesamte Versorgungsschlauch entsprechend dem Verstell­ weg des Steuerrohres mit vorschnellen muß, was insbesondere bei großen Bohrlängen mit langen, schweren Versorgungs­ schläuchen außerordentlich vorteilhaft ist. Denn um bei bekannten Umsteuerungen den kompletten Versorgungsschlauch mit vorziehen zu können, muß die Stellfeder groß dimensio­ niert werden, was in Anbetracht des nur begrenzt zur Verfü­ gung stehenden Einbauraums problematisch ist; eine starke Feder erfordert zudem große, beim Umsteuern von einer Bedie­ nungsperson aufzubringende Kräfte. Hingegen braucht auf­ grund der Erfindung im wesentlichen lediglich die Gleitrei­ bung zwischen den gegeneinander zu verdrehenden Bauteilen überwunden zu werden.

Wenn das Tauchrohr über eine kraftbeaufschlagte, durch Zug am Versorgungsschlauch gegen die beaufschlagende Kraft axial entriegelbare Arretierung mit einer Führungshülse ver­ bunden ist, läßt sich aufgrund des von dem Steuerrohr ge­ trennten Tauchrohres die Rücklauf- bzw. Vorlaufposition festlegen. Auf eine Torsionsfeder kann, da axial verriegelt wird, völlig verzichtet werden, und zum axialen Verstellen des Steuerrohres reicht eine einfache, klein zu dimensionie­ rende Druckfeder aus, denn es wird lediglich das Steuerrohr axial verschoben und nicht auch der Versorgungsschlauch, der an das in das Steuerrohr eingreifende Tauchrohr - alter­ nativ kann das Steuerrohr in das Tauchrohr eingreifen - angeschlossen ist.

Die die vorteilhaft drehfest auf dem Tauchrohr angeordnete und eine Nase aufweisende Arretierung beaufschlagende Kraft läßt sich von einer Feder, alternativ von einem in einer in einem Ringraum zwischen der Führungshülse und dem Tauchrohr angeordneten Druckkammer herrschenden Druck aufbringen; ge­ gebenenfalls läßt sich auch eine kombinierte Feder- und Druckbeaufschlagung anwenden. Die Verwendung einer Feder bietet den Vorteil, daß auch bei abgeschaltetem Gerät, d. h. wenn kein Versorgungsdruck zur Verfügung steht, eine Kraft­ beaufschlagung der Arretierung und damit ein fester Verbund des Tauchrohres mit der Führungshülse gewährleistet wird. Durch eine mit der Feder kombinierte Druckbeaufschlagung läßt sich ein im Betrieb des Rammbohrgerätes mit der Zeit sowie aufgrund äußerer Einflüsse gegebenenfalls einstellen­ der Verlust der Federkraft ausgleichen. Die zum axialen Entriegeln von einer Bedienungsperson aufzubringende Zug­ kraft läßt sich somit konstant halten.

Die Führungshülse weist zwei um ein Bogenmaß von 90° zuein­ ander versetzte Arretiernuten auf, in die sich die Nase der Arretierung durch Drehen des Versorgungsschlauches - und damit sowohl des Tauchrohres als auch des Steuerrohres - entweder nach rechts oder nach links einrasten läßt.

Es empfiehlt sich, daß das in die Vorlaufposition verstell­ te Steuerrohr von einem - vorzugsweise gabelartigen, in eine umlaufende Aussparung des Steuerrohres eingreifenden - Riegel gegen Verschieben gesichert wird. Durch den vorteil­ haft in der dem Schlagkolben zugewandten Stirnfläche eines die Führungshülse umschließenden Entlüftungsblockes befe­ stigten, das Steuerrohr radial umschließenden Riegel wird ausgeschlossen, daß sich das Steuerrohr weiter als für die Vorlaufposition erforderlich nach vorne verstellen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Rammbohrgerät mit auf Vorwärtslauf eingestellter Steuerbüchse und erfindungsgemäß mit einem an einen Versorgungs­ schlauch angeschlossenen, in ein Steuerrohr ein­ greifenden Tauchrohr;

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Rammbohrgerät mit auf Rückwärtslauf eingestellter Steuerbüchse;

Fig. 3 einen Querschnitt des Rammbohrgerätes gemäß Fig. 2 entlang der Linie III-III geschnitten; und

Fig. 4 eine Teilansicht des rückwärtigen Endes des Ramm­ bohrgerätes gemäß Fig. 2 in Richtung der Pfeile IV-IV gesehen.

Das Rammbohrgerät 1 besitzt ein Gehäuse 2, in dem mit einem geringen radialen Spalt 3 zu dem Gehäuse 2 ein Schlagkolben 4 axial verschiebbar gelagert ist. An seinem rückwärtigen Ende besitzt der Schlagkolben 4 einen Kolbenmantel 5 mit radialen Steueröffnungen 6. Beim Vorschnellen trifft der Kopf des Schlagkolbens 4 auf einen in das Gehäuse 2 ragen­ den Zapfen 7 einer Schlagspitze 8 des Rammbohrgerätes 1.

Eine Steuerbüchse 9 des vorderen Endes eines Steuerrohres 11 ist in einem Zylinderraum 12 des Schlagkolbens 4 abge­ dichtet angeordnet. Die Steuerbüchse 9 ist mit dem Steuer­ rohr 11 über eine elastische Buchse 13 verbunden, die auch bei eventuellen Fertigungsungenauigkeiten sicherstellt, daß die Steuerbüchse 9 zentrisch und ohne zu klemmen im Zylin­ derraum 12 des Schlagkolbens 4 gleitet.

An dem in Schlagrichtung 14 gesehen hinteren, rückwärtigen Ende des Rammbohrgerätes 1 lagert das Steuerrohr 11 in ei­ ner Führungshülse 15, die über ein in das Gehäuse 2 einge­ schraubtes Zwischenstück 16 mit einer eingeschraubten End­ verschraubung 17 verschraubt und von einem Entlüftungsblock 18 umgeben ist. Über Kanäle 19 des Entlüftungsblockes 18 weicht die zur Druckbeaufschlagung verwendete Dickluft nach außen, wenn der Schlagkolben 4 so weit über die Steuer­ büchse 9 zurückgefahren ist und seine Steueröffnungen 6 hinter die Steuerkanten 21 der Steuerbüchse 9 gelangt sind.

Dem Rammbohrgerät 1 wird von einer nicht dargestellten Druckluftquelle über einen vom rückwärtigen Gehäuseende her angeschlossenen Versorgungsschlauch 22 Druckluft zugeführt. Der Versorgungsschlauch 22 ist über einen Schlauchanschluß 23 druckdicht und drehfest mit einem Tauchrohr 24 verbun­ den, das in das Steuerrohr 11 eingreift und dort drehbar geführt ist; das Steuerrohr 11 ist damit über das Tauchrohr 24 mittelbar an den Versorgungsschlauch 22 angeschlossen.

Um das Tauchrohr 24 und ebenfalls das Steuerrohr 11 zu drehen, ist es erforderlich, eine von einer Feder 25 - die durch einen in einem Druckraum 26 herrschenden Druck unter­ stützt werden kann, wie in Fig. 1 dargestellt - beauf­ schlagte, drehfest auf dem Tauchrohr 24 angeordnete Arretie­ rung 27 durch Zug an dem Versorgungsschlauch 22 zu entra­ sten. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, besitzt die Arretie­ rung 27 nämlich eine Nase 28, die bei der auf Rückwärtslauf eingestellten Stellung des Steuerrohres 11 mit seiner Steu­ erbüchse 9 (vgl. Fig. 2) in die in Fig. 4 untere Nut 29 und zum Vorwärtslauf des Rammbohrgeräts (vgl. Fig. 1) in die in Fig. 4 obere Nut 31 der Führungshülse 15 eingerastet wird, was jeweils ein Drehen des Versorgungsschlauchs 22 und damit des Tauchrohres 24 um 90° voraussetzt. Schließlich ist in der dem Schlagkolben 4 zugewandten Stirnfläche des die Führungshülse 15 umschließenden Entlüftungsblockes 18 ein gabelartiger, in eine umlaufende, mit Schlüsselflächen 32 ausgebildete Aussparung 30 des Steuerrohres 11 eingrei­ fender und dieses somit radial umschließender Riegel 33 festgelegt (vgl. Fig. 3); bei in die Vorlaufposition ver­ stelltem Steuerrohr 11 (vgl. Fig. 1) sichert der Riegel 33 - dessen Stege in die Aussparung 30 eingreifen - das Steuer­ rohr 11 gegen axiales Verschieben, d. h. es kann sich weder weiter nach vorne verstellen noch vom Druck im Zylinderraum 12 des Schlagkolbens 4 nach hinten geschoben werden.

Ein Abschnitt des in das Steuerrohr 11 eingreifenden Endes des Tauchrohres 24 weist zwei parallele Abflachungen 34 (vgl. Fig. 3) auf, und in einem Abschnitt des das Tauchrohr 24 umschließenden Steuerrohres 11 ist eine zu dem Quer­ schnitt des die Abflachungen (Schlüsselflächen) 34 aufwei­ senden Tauchrohrabschnitts komplementäre Ausnehmung 35 (vgl. Fig. 1) angeordnet. Die Abflachungen 34 des Tauchroh­ res 24 sorgen dafür, daß sich beim Drehen des Versorgungs­ schlauches 22 das Steuerrohr 11 mitdrehen läßt. Das Steuer­ rohr 11 läßt sich unter der Kraft einer einerseits an der Steuerbüchse 9 und andererseits der Führungshülse 15 abge­ stützten Druckfeder 36 axial in der Führungshülse 15 ver­ schieben, wenn das Tauchrohr 24 mit seinen Abflachungen 34 zur Ausnehmung 35 des Steuerrohres 11 entsprechend ausge­ richtet ist. Dies ist dann der Fall, wenn das Steuerrohr 11 mit der Steuerbüchse 9 die in Fig. 1 dargestellte Vorlauf­ position einnimmt, in der die Nase 28 der Arretierung 27 (vgl. Fig. 4) durch Drehen des Versorgungsschlauches 22 nach rechts in die Nut 31 eingerastet worden ist. Da in dieser Lage axiale Relativbewegungen zwischen dem Steuer- und dem Tauchrohr 11 bzw. 24 möglich sind, verhindert der sich aufgrund der begrenzten Länge der Schlüsselflächen 32 des Steuerrohres 11 gegen die hintere Endkante der radialen Aussparung 30 anlegende Riegel 33, daß sich das Tauchrohr 11 in Schlagrichtung 14 weiter als in Fig. 1 dargestellt axial verschiebt.

Zum Umschalten der Laufrichtung des Rammbohrgerätes 1 auf Rückwärtslauf, bei dem das Steuerrohr 11 mit der Steuer­ büchse 9 die in Fig. 2 dargestellte Position einnehmen muß, wird im druckbeaufschlagten Zustand des Schlagkolbens 4 am Versorgungsschlauch 22 gegen den Druck der Feder 25 und/oder der Druckkammer 26 gezogen und damit die Nase 28 der Arretierung 27 aus ihrer in Fig. 4 in die obere Nut 31 der Führungshülse 15 eingreifenden Position entriegelt. Durch eine 90°-Drehung des Versorgungsschlauchs 22 mit dem Tauchrohr 24 nach links wird die Nase 28 der Arretierung 31 - nach dem Loslassen des Versorgungsschlauchs 22 - in die in der Führungshülse 15 untere Nut 29 - wie in Fig. 4 dargestellt - eingerastet; das Steuerrohr 11 kann sich ge­ genüber dem Tauchrohr 24 nicht mehr verschieben, da sich die Abflachungen 34 bzw. Ausnehmungen 35 nicht mehr in einer ausgerichteten, Axialbewegungen erlaubenden Lage be­ finden.

Der volle Druck des über den Versorgungsschlauch 22 zuge­ führten Druckmediums gelangt über die Bohrungen 37 bzw. 38 im Tauch- bzw. Steuerrohr 24, 11 in den Zylinderraum 12 des Schlagkolbens 4 und wirkt dort auf die Vorderfläche der Steuerbüchse 9 und des Steuerrohres 11 ein; dieser Druck ist höher als die Vorspannkraft der Druckfeder 36, so daß sich das Steuerrohr 11 in die in Fig. 2 dargestellte Position bewegt. In dieser Position ist die Bewegungsbahn des Schlagkolbens 4 dementsprechend so weit zurückverlegt, daß er mit seinem Kopf nicht mehr auf den Zapfen 7 am Vor­ derende des Gehäuses 1 sondern auf die Stirnfläche des Zwi­ schenstückes 16 aufschlägt, was den Rückwärtslauf des Ramm­ bohrgerätes 1 bewirkt.

Um das Rammbohrgerät 1 wieder auf Vorwärtslauf umzuschal­ ten, genügt es, den Druck zu verringern, bis die Vor­ spannkraft der Druckfeder 36 ausreicht, das Steuerrohr 11 aus der in Fig. 2 dargestellten Position in Schlagrichtung 14 bis in die in Fig. 1 dargestellte Position zu verstel­ len; der gezogene Versorgungsschlauch 22 braucht dann ledig­ lich noch um 90° nach rechts gedreht und die Nase 28 der Arretierung 27 in die Nut 31 eingerastet zu werden. Die Verriegelung des Steuerrohres 11 in der Vorlaufposition über­ nimmt der Riegel 33.

Claims (9)

1. Rammbohrgerät mit

• - einem in einem Gehäuse (2) axial verschiebbaren, mit Steueröffnungen (6) versehenen Schlagkolben (4),
• - einem in einen Zylinderraum (12) eingreifenden, ver­ schieb- und drehbaren Steuerrohr (11) und
• - einem drehbaren, mit dem Steuerrohr (11) zusammenge­ steckten Tauchrohr (24).

2. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr (24) in das Steuerrohr (11) ein­ greift.

3. Rammbohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Tauchrohr (24) mit einem Schlauchan­ schluß (23) versehen ist.

4. Rammbohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr (24) über eine kraftbeaufschlagte, durch Zug gegen die be­ aufschlagende Kraft (25; 26) axial entriegelbare Arre­ tierung (27) mit einer Führungshülse (15) verbunden ist.

5. Rammbohrgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine drehfest auf dem Tauchrohr (24) angeordnete Arre­ tierung (27) mit einer Nase (28).

6. Rammbohrgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungshülse (15) zwei um ein Bogen­ maß von 90° zueinander versetzte Arretiernuten (29, 31) aufweist.

7. Rammbohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Vor­ laufposition verstellte Steuerrohr (11) von einem Rie­ gel (33) gegen Verschieben gesichert ist.

8. Rammbohrgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen gabelartigen, in eine umlaufende Aussparung (32) des Steuerrohrs (11) eingreifenden Riegel (33).

9. Rammbohrgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Riegel (33) in der dem Schlagkolben (4) zugewandten Stirnfläche eines die Führungshülse (11) umschließenden Entlüftungsblockes (18) festgelegt ist.