DE4122503C2 - Drive an earth penetration body with an explosive gas mixture - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Antrieb eines Erddurchdringungskörpers mit explosiver Gasmischung zur Verlegung von Rohrleitungen ohne Ausschachtungen.The invention relates to a drive Earth penetration body with explosive gas mixture for Laying pipelines without excavation.
Pneumatische und hydraulische Antriebe sogenannter Rammbohrgeräte sind bereits bekannt (PS 39 11 467), wobei z. B. der Schlagkolben mittels Druckluft in pulsierende, translatorische Arbeitshübe pneumatisch antreibbar ist und diese Arbeitshübe auf ein Schlagwerkzeug übertragen werden, welches zusätzlich noch durch ein hydraulisch betriebenes Bohrgestänge, das dem Schlagwerkzeug zusätzlichen Vorschub verleiht und rotatorisch bewegt wird, unterstützt werden kann.Pneumatic and hydraulic drives so-called Ram boring machines are already known (PS 39 11 467), whereby e.g. B. the percussion piston by means of compressed air in pulsating, translatory working strokes can be driven pneumatically and transfer these working strokes to an impact tool be, which additionally by a hydraulic powered drill pipe that the impact tool gives additional feed and rotates will be supported.
Nachteilig hierbei ist, das derartige Rammbohrgeräte zunächst Hohlräume schaffen, in die nachträglich Leitungen oder Kabel eingebracht werden. Problematisch ist diese Anwendung jedoch bei nicht bindigen Böden oder bei der Überwindung langer Strecken, da hierbei Querschnittsveränderungen- bzw. Verringerungen möglich sind, die das Einführen der Leitungen oder Kabel erschweren bzw. ganz verhindern.The disadvantage here is that such ram boring machines first create cavities into which subsequently Lines or cables are introduced. Problematic is this application for non-cohesive soils or when overcoming long distances because here Cross-section changes or reductions possible are the insertion of the wires or cables complicate or completely prevent.
Ebenso bekannt sind bereits Brennkraftrammen, die für Bauzwecke Verwendung finden, z. B. zum Einrammen von Pfählen (PS 663 659 und PS 671 049). Hierbei werden jedoch Arbeitsgegenstände wie Pfähle, Pflaster bzw. Baumaterialien mit Rammschlägen beaufschlagt, indem diese Arbeitsgegenstände stets vor dem Schlagwerkzeug angeordnet sind und an der Bestimmungsstelle in den Untergrund getrieben bzw. das Material am Bestimmungsort durch Stampfen verfestigt wird. Derartige Geräte sind deshalb nicht für den Vortrieb im Erdreich insbesondere über beliebig lange Strecken und mit gleichzeitiger Nachführung von Rohren geeignet.Also known are fuel power rams for Find construction uses, e.g. B. for driving in Piles (PS 663 659 and PS 671 049). Here are however work objects such as piles, plasters or Building materials impacted by ramming them Work objects always in front of the striking tool are arranged and at the destination in the Driven underground or the material at the destination is solidified by pounding. Such devices are therefore not particularly for tunneling in the ground over arbitrarily long distances and with simultaneous Suitable for tracking pipes.
Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, einen Erddurchdringungskörper auf der Grundlage der eingangs genannten, bereits bekannten brennkraftbetriebenen Geräte zu schaffen, welcher unter Überwindung der Nachteile der bekannten technischen Lösungen mit einfachen Mitteln die Möglichkeit ergibt, unabhängig von der Beschaffenheit der zu durchdringenden Erdstoffe einen wesentlich schnelleren Vortrieb bei gleichzeitiger Nachführung von Rohren zur Stabilisierung der geschaffenen Hohlräume zu realisieren.Therefore, it is an object of the invention, one Earth penetration body based on the input mentioned, already known combustion powered devices to create which, while overcoming the disadvantages of known technical solutions with simple means Possibility, regardless of the nature of the to penetrate significantly faster Propulsion with simultaneous tracking of pipes for Realize the created cavities.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der an sich bekannte Arbeitskolben brennkraftbetriebener Rammen zweiteilig zueinander verdrehbar ausgebildet ist, wobei ein erstes Teil starr, aber lösbar mit dem vorderen Erddurchdringungsteil verbunden und mit in den Zylinderkopf eingreifenden Verschlußbolzen für die im Zylindermantel befindlichen Abgaskanäle versehen ist, während das zweite Teil drehbar am ersten Teil befestigt ist und an seinem Umfang Führungselemente zum Eingriff in entsprechende Nuten im Zylindermantel des Durchdringungskörpers aufweist und daß beide Arbeitskolbenteile deckungsgleiche, konzentrisch angeordnete Öffnungen besitzen.This object is achieved in that the well-known working piston of internal combustion engines Ram is designed to be rotatable in two parts, a first part being rigid but detachable with the front Earth penetration part connected and in the Cylinder head engaging locking bolts for the Exhaust ducts located in the cylinder jacket is provided, while the second part rotatably attached to the first part is and on its circumference guide elements for engaging in corresponding grooves in the cylinder jacket of the Has penetrating body and that both Piston parts congruent, concentric have arranged openings.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des brennkraftbetrieben Erddurchdringungskörpers ergibt sich der Vorteil, daß ein schnellerer Vortrieb infolge der Nutzung der Explosionskraft und des damit wesentlich höheren Druckes gegenüber bekannten pneumatischen oder hydraulischen Antrieben für die gleichen Zwecke erzielt und nahezu gleichzeitig das Nachführen des Arbeitszylinders des Durchdringungskörpers einschließlich eines in bekannter Art und Weise mit diesem verbundenen Mantelrohres erfolgt, so daß unabhängig von der Beschaffenheit des zu durchdringenden Erdstoffes sofort ein nutzbarer, stabiler Hohlraum entsteht.Due to the inventive design of the combustion-powered earth penetration body results the advantage that a faster propulsion due to the Use of the explosive force and the essential higher pressure compared to known pneumatic or hydraulic drives achieved for the same purposes and almost simultaneously tracking the Working cylinder of the penetrating body including one associated with it in a known manner Jacket tube is done so that regardless of the Condition of the soil to be penetrated immediately a usable, stable cavity is created.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention is intended to be based on a Embodiment are explained in more detail.
Hierbei zeigen:Here show:
Fig. 1.0 die Gesamtdarstellung des Erddurchdringungskörper mit schematischer Angabe der Konstruktion, Fig. 1.0, the overall presentation of the Erddurchdringungskörper with a schematic indication of the structure,
Fig. 2.0 die Antriebsdarstellung des Funktionsteiles mit den für den Funktionsablauf wichtigen Teilen, Fig. 2.0, the drive representation of the functional part with the important for the functional sequence of parts,
Fig. 3.1 die Draufsicht auf den Zylinderkopf, Fig. 3.1 shows the top view of the cylinder head,
Fig. 3.2 den Querschnitt des Zylinderkopfes, Fig. 3.2 the cross section of the cylinder head,
Fig. 4.1 die Unteransicht des Kolbenteiles mit Verbindungsstück, Fig. 4.1 bottom view of the piston part with connector,
Fig. 4.2 den Querschnitt des Kolbenteiles mit Verbindungsstück und des Kolbenbodens, Fig. 4.2 the cross section of the piston part with connecting piece and of the piston head,
Fig. 4.3 die Draufsicht auf den Kolbenboden mit Drehungswinkel für Verschluß und Öffnung der Antriebskanäle, Fig. 4.3 shows the top view of the piston head with rotation angle for closure and opening of the drive channels,
Fig. 5.0 den Querschnitt des vorderen Erddurchdringungsteiles, Fig. 5.0 the cross section of the front Erddurchdringungsteiles,
Fig. 6.1 die Abwicklung der Innenwand des Zylinders, Fig. 6.1, the handling of the inner wall of the cylinder,
Fig. 6.2 den Schnitt A-A aus Fig. 2.0. Fig. 6.2 the section AA from Fig. 2.0.
Das in Fig. 1.0 dargestellte Erddurchdringungsgerät besteht aus dem vorderen Erddurchdringungsteil 1 sowie dem von dem Zylinderkopf 2, dem Kolbenteil mit Verbindungsstück 3, dem Kolbenboden 4, dem Zylinder 5 und dem Brennraumverschluß 6, in dem die Gaszuleitung 20 mit Ventil 19 und die Zündeinrichtung 21 angeordnet sind, gebildeten Antrieb für das vordere Erddurchdringungsteil 1.The Erddurchdringungsgerät shown in Fig. 1.0 consists of the front Erddurchdringungsteil 1 as well as that of the cylinder head 2, the piston part with a connecting piece 3, the piston head 4, the cylinder 5 and the combustion chamber cap 6, in which the gas supply line 20 having valve 19 and the igniter 21 are arranged, formed drive for the front earth penetration part. 1
Das vordere Erddurchdringungsteil 1 weist, wie in Fig. 5.0 dargestellt, einen Gewindeanschluß 7 auf, mit dem es mit dem Verbindungsstück des Kolbenteiles 3, wie aus Fig. 2.0 ersichtlich, formschlüssig verbunden ist.The front earth penetration part 1 , as shown in Fig. 5.0, has a threaded connection 7 , with which it is positively connected to the connecting piece of the piston part 3 , as shown in Fig. 2.0.
Der Zylinderkopf 2 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und weist, gemäß Fig. 3.2 einen zylinderförmigen, am Außenmantel abgestuften Fortsatz auf, welcher das vordere Erddurchdringungsteil 1 am unteren Ende umschließt und gleichzeitig als Führung für dieses und als weiteres Durchdringungsteil dient. Axial konzentrisch sind vier jeweils um 90° versetzte Aussparungen 8 zur Aufnahme von Verschlußbolzen 10 sowie axial im Zentrum eine Bohrung 9 im Boden des Zylinderkopfes 2, der am Umfang mit einem Gewinde zur Verbindung mit dem Zylinder 5 versehen ist, angeordnet.The cylinder head 2 is rotationally symmetrical and, as shown in FIG. 3.2, has a cylindrical extension which is stepped on the outer jacket and which surrounds the front earth penetration part 1 at the lower end and at the same time serves as a guide for this and as a further penetration part. Axially concentric are four recesses 8, each offset by 90 °, for receiving locking bolts 10 and axially in the center a bore 9 in the bottom of the cylinder head 2 , which is provided on the circumference with a thread for connection to the cylinder 5 .
Das in Fig. 4.1 und 4.2 dargestellte Kolbenteil mit Verbindungsstück 3 weist am Rand vier jeweils um 90° versetzt angeordnete Verschlußbolzen 10 sowie axial konzentrisch vier, ebenfalls jeweils um 90° versetzt angeordnete, mit den Antriebsgaskanälen 14 des Kolbenbodens 4 deckungsgleiche Antriebsgaskanäle 14 auf und am oberen Ende des Verbindungsstückes ist ein Gewinde zum Eingriff in den Gewindeanschluß 7 des vorderen Erddurchdringungsteils angeordnet. Am Boden des Kolbenteiles mit Verbindungsstück 3 ist desweiteren axial zentrisch eine Bohrung mit Gewindeanschluß 11 für den Verbindungsbolzen 3 zur drehbaren Verbindung mit dem Kolbenboden 4 gemäß Fig. 4.3, welcher analog angeordnete Antriebsgaskanäle 14 und Bohrung 12 aufweist und mit zwei am Umfang angeordneten Führungselementen 15 zum Eingriff in die Führungsnute 17 des Zylinders 5 versehen ist, angeordnet.The piston part with connecting piece 3 shown in FIGS. 4.1 and 4.2 has at the edge four locking bolts 10 , each offset by 90 °, and axially concentrically four, likewise each offset by 90 °, coincident with the drive gas channels 14 of the piston head 4, and drive gas channels 14 A thread for engaging in the threaded connection 7 of the front earth penetration part is arranged at the upper end of the connecting piece. At the bottom of the piston part with connecting piece 3 is also axially centered a bore with threaded connection 11 for the connecting bolt 3 for rotatable connection to the piston crown 4 according to FIG. 4.3, which has analogously arranged drive gas channels 14 and bore 12 and with two guide elements 15 arranged on the circumference for Engagement in the guide groove 17 of the cylinder 5 is provided.
Fig. 6.1 stellt die innere Abwicklung des Zylinders 5 dar. Zwei gegenüberliegende Führungsnute 17 sind in diesem Zylinder 5 angeordnet und dienen zur Aufnahme der Führungselemente 15 des Kolbenbodens 4 und damit zum Verdrehen desselben gegenüber dem Kolbenteil mit Verbindungsstück 3 bei gemeinsamer translatorischer Bewegung dieser beiden Teile. Desweiteren münden am oberen Ende des Zylinders 4 jeweils um 90° versetzt angeordnete Abgaskanäle 16 mit ihren Öffnungen im Inneren des Zylinders 4 unterhalb des zur Verbindung mit dem, den Brennraum 23 in Arbeitsrichtung abschließenden Zylinderkopf 2 dienenden Gewindeansatzes. Das andere Ende des Brennraumes 23 wird von dem in den Fig. 6.1 und 6.2 gemeinsam mit dem Zylinder 4 einmal in der Abwicklung und einmal im Schnitt A-A gemäß Fig. 2.0 dargestellten Brennraumverschluß 6 gebildet, in dem axial konzentrisch eine Bohrung 18 zur Aufnahme des Einlaßventiles 19 mit zugehöriger Gaszuleitung 20 sowie radial hierzu die Zündeinrichtung 21 mit zugehöriger Zündleitung 22 angeordnet sind. Fig. 6.1 shows the inner development of the cylinder 5. Two opposite guide grooves 17 are arranged in this cylinder 5 and serve to receive the guide elements 15 of the piston crown 4 and thus to rotate the same relative to the piston part with the connector 3 with a joint translational movement of these two parts . Furthermore, exhaust ports 16, each offset by 90 °, open at the upper end of the cylinder 4 with their openings in the interior of the cylinder 4 below the threaded connection serving to connect to the cylinder head 2 that closes the combustion chamber 23 in the working direction. The other end of the combustion chamber 23 is formed from the one shown in Figs. 6.1 and 6.2 together with the cylinder 4 once in the handling and once in section AA according to FIG. 2.0 combustion chamber closure 6, in the axially concentric with a bore 18 for receiving the intake valve 19 with the associated gas supply line 20 and the ignition device 21 with the associated ignition line 22 are arranged radially thereto.
Im folgenden soll der Antrieb des erfindungsgemäßen Erddurchdringungskörpers näher erläutert werden.In the following, the drive of the invention Earth penetration body will be explained in more detail.
Ein explosives Gasgemisch, beispielsweise Sauerstoff und Propan, wird unter Druck durch die Gaszuleitung 20 und das Einlaßventil 19 in den Brennraum 23 des Zylinders 5 gepreßt und durch einen von der Zündeinrichtung 21 erzeugten elektrischen Zündfunken gezündet. Durch die Explosion des im Brennraum 23 gezündeten Gasgemisches wirkt der entstehende Druck auf den Kolbenboden 4, der sich daraufhin mit dem mit ihm verbundenen Kolbenteil mit Verbindungsstück 3 schlagartig in Arbeitsrichtung bewegt und dadurch das vordere Erddurchdringungsteil 1 in den Erdstoff drückt, wobei ein Hohlraum zwischen dem vorderen Erddurchdringungsteil 1 und dem dessen unteres Ende umfassenden Zylinderkopf 2 entsteht. Gleichzeitig wird der Kolbenboden 4 beim gemeinsamen Vorwärtsgleiten mit dem Kolbenteil mit Verbindungsstück 3 durch den Eingriff seiner Führungselemente 15 in die Führungsnuten 17 in der Zylinderwand um 45° gedreht und die in Ausgangslage versetzt liegenden Antriebsgaskanäle 14 beider Teile werden dadurch deckungsgleich, so daß durchgehende Öffnungen entstehen, durch die der durch die Explosion entstandene Druck sich im folgenden in den nunmehr gebildeten Arbeitsraum 24 fortsetzen kann, wobei gleichzeitig durch die beim Vorwärtsgleiten des Kolbenteiles mit Verbindungsstück 3 an ihm angeordneten Verschlußbolzen 10 in die Aussparungen 8 des Zylinderkopfes 2 eingreifen und somit zunächst die Öffnungen der Abgaskanäle 16 verschließen und damit die Restenergie auf den Boden des Zylinderkopfes 2 wirkt. Dadurch wird nunmehr der Zylinderkopf 2, mit ihm der gesamte Zylinder 5 und ein am Zylinder 5 befestigtes Mantelrohr in Arbeitsrichtung nachgeführt. Hierbei schließt sich der Hohlraum zwischen Zylinderkopf 2 und vorderem Erddurchdringungsteil 1 wieder, während das Kolbenteil mit Verbindungsstück 3 und der Kolbenboden 4 ihre Ausgangslage einnehmen, die Verschlußbolzen 10 aus den Aussparungen 8 geführt werden und das Abgas durch die bei dieser Bewegung wieder freigegebenen Abgaskanäle 16 und weiter im Rohr entweicht.An explosive gas mixture, for example oxygen and propane, is pressed under pressure through the gas supply line 20 and the inlet valve 19 into the combustion chamber 23 of the cylinder 5 and ignited by an electrical ignition spark generated by the ignition device 21 . Due to the explosion of the gas mixture ignited in the combustion chamber 23 , the resulting pressure acts on the piston crown 4 , which then moves suddenly with the piston part connected to it with the connecting piece 3 in the working direction and thereby presses the front earth penetration part 1 into the soil, with a cavity between the front earth penetration part 1 and the cylinder head 2 comprising its lower end. At the same time, the piston crown 4 is rotated by 45 ° during forward sliding together with the piston part with connecting piece 3 through the engagement of its guide elements 15 in the guide grooves 17 in the cylinder wall, and the drive gas channels 14 of both parts, which are offset in the starting position, thereby become congruent, so that through openings are created , by means of which the pressure created by the explosion can subsequently continue into the working space 24 which has now been formed, while at the same time engaging in the cutouts 8 of the cylinder head 2 and thus initially the openings as a result of the locking bolts 10 arranged on it when the piston part with the connecting piece 3 slides forward close the exhaust ducts 16 and thus the residual energy acts on the bottom of the cylinder head 2 . As a result, the cylinder head 2 , with it the entire cylinder 5 and a casing tube attached to the cylinder 5 , are now tracked in the working direction. Here, the cavity between the cylinder head 2 and the front earth penetration part 1 closes again, while the piston part with the connecting piece 3 and the piston head 4 assume their starting position, the locking bolts 10 are guided out of the recesses 8 and the exhaust gas through the exhaust gas channels 16 and released again during this movement escapes further in the pipe.
Das zwischenzeitlich in den Brennraum 23 nachgeströmte Gasgemisch wird beim vorstehend beschriebenen Nachführen des Zylinderkopfes 2 verdichtet und wieder gezündet und damit der Vorgang wiederholt, so daß auf diese Art und Weise beliebig große Rohrdurchmesser in kurzen Zeiten durch den Erdstoff geführt werden können. The gas mixture which has subsequently flowed into the combustion chamber 23 is compressed and re-ignited when the cylinder head 2 is tracked as described above, and the process is therefore repeated, so that pipe diameters of any size can be passed through the earth in a short time in this way.
Der Einsatz von Wider lagern und der Nachschub der Mantelrohre ist nicht Gegenstand der Erfindung und wird hier nicht näher dargelegt, da dies in bekannter Art und Weise erfolgen kann.The use of abutments and the replenishment of the Jacket pipes are not the subject of the invention and will not detailed here, as this is known and Way can be done.
BezugszeichenlisteReference list
1 vorderer Erddurchdringungsteil
2 Zylinderkopf
3 Kolbenteil mit Verbindungsstück
4 Kolbenboden
5 Zylinder
6 Brennraumverschluß
7 Gewindeanschluß
8 Aussparung für Verschlußbolzen
9 Bohrung
10 Verschlußbolzen
11 Gewindeanschluß für Verschlußbolzen
12 Bohrung
13 Verbindungsbolzen
14 Antriebsgaskanal
15 Führungselement
16 Abgaskanal
17 Führungsnut
18 Bohrung
19 Einlaßventil
20 Gaszuleitung
21 Zündeinrichtung
22 Zündleitung
23 Brennraum
24 Arbeitsraum 1 front earth penetration part
2 cylinder head
3 piston part with connecting piece
4 piston crown
5 cylinders
6 combustion chamber lock
7 threaded connection
8 Cut-out for locking bolts
9 hole
10 locking bolts
11 Threaded connection for locking bolts
12 hole
13 connecting bolts
14 drive gas duct
15 guide element
16 exhaust duct
17 guide groove
18 hole
19 inlet valve
20 gas supply line
21 ignition device
22 Ignition cable
23 combustion chamber
24 work space
Claims (1)
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