EP0353400B1 - Boring ram - Google Patents
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- E21B4/14—Fluid operated hammers
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Definitions
- the invention relates to a ram boring machine with an impact piston which is displaceable in a tubular housing, a displaceably mounted chisel which is guided through a housing tip and which is guided with a collar in a housing bore which has a front and a rear stop which limits the stroke of the chisel, and with an in the working space of the percussion piston protruding is provided.
- a ram boring machine with a two-part housing ie with a housing tip screwed into the housing receiving the percussion piston
- the housing tip there encloses a chisel which is designed as a striking tip at its front end in the working or impact direction and has a collar and a pin at the other end, the collar being received by a bore in the front housing.
- the pin represents the impact surface for the associated percussion piston and, in the starting position, protrudes from a ring screwed into the housing with the housing tip before the working stroke.
- the ring limits the movement of the collar and thus the chisel against the working direction of the striking tip.
- ram boring machines are also known in which the housing and the housing tip are in one piece; otherwise there are no significant differences between a two-part and a one-piece device housing.
- the invention has for its object to design a generic ram boring machine so that in particular the disadvantages mentioned when used in soft soils can be avoided.
- an inner collar integral with the housing forms the rear stop.
- the inner collar and the end face of the housing tip screwed into the housing can preferably delimit the housing bore, wherein a compression spring acting on the collar can advantageously be arranged in a recess in the housing tip.
- the housing bore receiving the chisel collar and, at the same time, the rear stop surface of the inner collar can, for example, be produced in a simple manner by turning out the end face of the housing, e.g. the hole can be turned from the full material.
- the length of the threaded section of the housing tip screwed into the front housing bore is dimensioned such that the distance from the end face of the screwed housing tip to the collar pressed by the compression spring against the rear stop of the inner collar is greater than the protruding length of the pin, without further effort the difference according to the invention between the projection length and the stroke of the chisel collar.
- the impact energy of the percussion piston is thus transmitted either via the end face of the housing tip or via the inner collar fixed to the housing.
- a percussion piston 3 which is only shown with its front end, is guided to move back and forth.
- the percussion piston 3 receives its impact energy by supplying compressed air to the housing 2. Since these are known measures and constructions, the rear part of the housing 2 has been omitted in this respect.
- the main housing 2 is provided at its front end in the direction of impact 4 with an internal thread 5, into which a housing tip 6 is screwed with a pin-like thread extension 7.
- a chisel 10 formed at its front end as a striking tip 9 is guided.
- the striking tip 9 is provided with a step head 11 which is fastened to the chisel 10 by means of pins 12.
- the pins 12 penetrate a housing bore 13 of the housing tip 6.
- a collar 14 of the chisel 10 is also arranged in the housing bore 13; the collar 14 touches in the starting position shown the rear stop 15 defined by the housing bore 13.
- a pin 16 of the chisel 10 extends through the thread extension 7 of the housing tip 6 and projects into the working space 17 of the percussion piston 3.
- the protruding length 18 of the pin 16 is smaller than the maximum stroke 19 of the chisel 10 in the direction of impact 4; the stroke path 19 results from the path that the chisel collar 14 could theoretically cover from the rear stop position shown up to the pins 12 which simultaneously define the front stop 20.
- the percussion piston 3 hits the end face 21 of the housing tip 6 after a stroke of the chisel 10 corresponding to the protruding length 18, the chisel 10 then no longer moving forward and the collar 14 the pins 12 or cannot reach the front stop 20.
- the housing bore 24 has a front end Section with an internal thread 25 into which a housing tip 106 is screwed with a pin-like thread extension 107.
- the chisel 110 has a collar 114 and a pin 116 penetrating the through bore 22 of the inner collar 23 and projecting into the working space 117 of the striking piston 103.
- a compression spring 27 holds the collar 114 in abutment against a rear stop 115 defined by the inner collar 23; the compression spring 27 is in a cylindrical recess 28 of the extension screwed into the housing 102 107 of the housing tip 106 is arranged.
- the protrusion length 118 ie the extent to which the pin 116 protrudes from the inner collar 23 into the working space 117 of the percussion piston 103, is smaller than the maximum stroke distance 119 of the chisel 110. Due to the difference between the protrusion length 118 and the stroke path 119, the percussion piston 103, which moves chisel 110 forward in impact direction 104, after a stroke of chisel 110 corresponding to protruding length 118 on inner collar 23, which then offers a flush end face with the end face of pin 116. The impact energy of the impact piston 103 is introduced into the housing 102 via the inner collar 23.
- the collar 114 has approached the front stop 120 defined by the housing tip 106 in accordance with the dimension of the protruding length 118 of the pin 116; However, the collar 114 cannot reach the front stop 120.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Rammbohrgerät mit in einem rohrförmigen Gehäuse verschiebbaren Schlagkolben, einem verschiebbar gelagerten, durch eine Gehäusespitze hindurchgeführten Meißel, der mit einem Bund in einer einen vorderen und einen hinteren, den Hubweg des Meißels begrenzenden Anschlag aufweisenden Gehäusebohrung geführt ist, und mit einem in den Arbeitsraum des Schlagkolbens hineinragenden Zapfen versehen ist.The invention relates to a ram boring machine with an impact piston which is displaceable in a tubular housing, a displaceably mounted chisel which is guided through a housing tip and which is guided with a collar in a housing bore which has a front and a rear stop which limits the stroke of the chisel, and with an in the working space of the percussion piston protruding is provided.
Ein Rammbohrgerät mit einem zweiteiligen Gehäuse, d.h. mit einer in das den Schlagkolben aufnehmende Gehäuse eingeschraubten Gehäusespitze ist aus der DE-PS 21 57 259 bekannt. Die Gehäusespitze umschließt dort eine an ihrem in Arbeits- bzw. Schlagrichtung vorderen Ende als Schlagspitze ausgebildeten und am anderen Ende einen Bund und einen Zapfen aufweisenden Meißel, wobei der Bund von einer Bohrung des Vordergehäuses aufgenommen wird. Der Zapfen stellt die Aufschlagfläche für den zugehörigen Schlagkolben dar und ragt in der Ausgangsstellung vor dem Arbeitshub aus einem mit der Gehäusespitze in das Gehäuse eingeschraubten Ring hervor. Der Ring begrenzt die Bewegung des Bundes und damit des Meißels entgegen der Arbeitsrichtung der Schlagspitze. Die Bewegung des Meißels in Arbeitsrichtung wird durch einen vorderen, von einem Bohrungsabsatz gebildeten Anschlag der den Bund aufnehmenden Bohrung der Gehäusespitze begrenzt. Der Meißel stützt sich über den Bund und Druckfedern an der Gehäusespitze ab; die Federn bewegen den Meißel nach jedem Schlag aus seiner in Arbeitsrichtung in der Gehäusespitze vorderen Stellung in seine Ausgangsstellung zurück. Neben dem beschriebenen Rammbohrgerät mit dem zweiteiligen Gehäuse sind auch Rammbohrgeräte bekannt, bei denen das Gehäuse und die Gehäusespitze einstückig sind; ansonsten bestehen keine maßgeblichen Unterschiede zwischen einem zweiteiligen und einem einstückigen Gerätegehäuse.A ram boring machine with a two-part housing, ie with a housing tip screwed into the housing receiving the percussion piston, is known from DE-PS 21 57 259. The housing tip there encloses a chisel which is designed as a striking tip at its front end in the working or impact direction and has a collar and a pin at the other end, the collar being received by a bore in the front housing. The pin represents the impact surface for the associated percussion piston and, in the starting position, protrudes from a ring screwed into the housing with the housing tip before the working stroke. The ring limits the movement of the collar and thus the chisel against the working direction of the striking tip. The movement of the chisel in the working direction will limited by a front stop, formed by a bore shoulder, of the bore of the housing tip receiving the collar. The chisel is supported on the collar and compression springs at the top of the housing; the springs move the chisel back to its starting position after each stroke from its forward position in the direction of the housing tip. In addition to the described ram boring machine with the two-part housing, ram boring machines are also known in which the housing and the housing tip are in one piece; otherwise there are no significant differences between a two-part and a one-piece device housing.
Es hat sich herausgestellt, daß sich insbesondere dann, wenn die bekannten Geräte in weichen Böden eingesetzt werden, Prellschläge nicht ausschließen lassen. Während der Meißel mit seiner Schlagspitze nämlich bei harten Böden nicht so weit aus seiner Ausgangsstellung, gegebenenfalls noch gegen die Kraft einer Feder, nach vorne bewegt wird, daß der Bund auf den die Meißelbewegung begrenzenden Absatz der Gehäusebohrung treffen könnte, bieten hingegen weiche Böden keinen entsprechend großen Widerstand. Der Bund trifft somit auf den durch den Absatz der Gehäusebohrung definierten vorderen Anschlag auf und aufgrund der Schlagenergie des Schlagkolbens entstehen dabei die unerwünschten Prellschläge.It has been found that, especially when the known devices are used in soft soils, bumps cannot be ruled out. While the chisel with its striking tip is not moved so far out of its initial position, possibly against the force of a spring, on hard floors that the collar could hit the chisel movement's heel of the housing bore, soft floors, on the other hand, do not offer this accordingly great resistance. The collar thus strikes the front stop defined by the shoulder of the housing bore, and the undesirable bouncing strikes occur due to the impact energy of the impact piston.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Rammbohrgerät so auszubilden, daß sich insbesondere die beim Einsatz in weichen Böden genannten Nachteile vermeiden lassen.The invention has for its object to design a generic ram boring machine so that in particular the disadvantages mentioned when used in soft soils can be avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorkraglänge des Zapfens kleiner als der maximale Hubweg des Bundes zwischen den Anschlägen ist. Durch die verblüffend einfache Maßnahme, die Vorkraglänge des Zapfens kleiner als den maximalen Hubweg des Bundes bis zu seinem vorderen Anschlag vorzusehen, läßt sich die Betriebsweise des entweder einstückigen oder zweiteiligen Rammbohrgerätes beim Einsatz in weichen Böden verbessern. Nachdem der Meißel nämlich um ein der Vorkraglänge des Zapfens entsprechendes Maß vorwärtsbewegt wurde, trifft der Schlagkolben bei einem Rammbohrgerät mit einer in das Hauptgehäuse eingeschraubten Gehäusespitze auf die dann völlig geschlossene Stirnfläche der Gehäusespitze, so daß die Schlagenergie großflächig aufgenommen wird; Prellschläge treten nicht mehr auf. Der vordere Anschlag wird vom Schlagkolben nämlich nicht erreicht, denn der Bund hat sich - ohne daß er allerdings zur Anlage an den vorderen Anschlag gelangen kann - dem Anschlag lediglich um das Maß der Vorkraglänge des Zapfens angenähert.This object is achieved in that the protruding length of the pin is less than the maximum stroke of the federal government between the attacks. The astonishingly simple measure of making the protrusion length of the pin smaller than the maximum stroke of the federal government up to its front stop can improve the operation of the one-piece or two-piece ram boring machine when used in soft soils. After the chisel has been moved forward by an amount corresponding to the protruding length of the pin, the percussion piston in a ram boring machine with a housing tip screwed into the main housing hits the then completely closed end face of the housing tip, so that the impact energy is absorbed over a large area; Bumps no longer occur. The front stop is not reached by the percussion piston, because the collar has only approached the stop by the amount of the protruding length of the pin without it being able to come into contact with the front stop.
Bei einer Ausgestaltung bildet ein mit dem Gehäuse einstückiger Innenkragen den hinteren Anschlag. Indem bei einem aus zwei Gehäuseteilen, d.h. einem Hauptgehäuse und einer Gehäusespitze bestehenden Rammbohrgerät das den Schlagkolben aufnehmende Haupt-Gehäuse mit einem die Ausgangsstellung des Meißels begrenzenden, einen hinteren Anschlag definierenden Innenkragen als festen Gehäusebestandteil versehen wird, trifft der Schlagkolben, nachdem der Meißel entsprechend seiner vorkragenden Zapfenlänge vorwärtsbewegt wurde, voll auf den Innenkragen; die Schlagenergie wird über den Innenkragen sogleich in das Hauptgehäuse eingeleitet, ohne dabei das Gewinde der ineinandergeschraubten Gehäuseteile zu belasten.In one embodiment, an inner collar integral with the housing forms the rear stop. By providing the ram boring machine with an internal collar defining the starting position of the chisel and defining a rear stop as a fixed housing component in a ram boring machine consisting of two housing parts, i.e. a main housing and a housing tip, the percussion piston hits after the chisel corresponds to it cantilevered pin length has been moved forward, fully on the inner collar; the impact energy is immediately introduced into the main housing via the inner collar, without stressing the thread of the screwed housing parts.
Vorzugsweise können der Innenkragen und die Stirnfläche der in das Gehäuse eingeschraubten Gehäusespitze die Gehäusebohrung begrenzen, wobei sich vorteilhaft eine den Bund beaufschlagende Druckfeder in einer Ausnehmung der Gehäusespitze anordnen läßt. Die den Meißelbund aufnehmende Gehäusebohrung und gleichzeitig die hintere Anschlagfläche des Innenkragens können beispielsweise auf einfache Weise durch eine Ausdrehung in der Stirnfläche des Gehäuses hergestellt werden, z.B. kann die Bohrung aus dem vollen Material gedreht werden. Wenn die Länge des in die stirnseitige Gehäusebohrung eingeschraubten Gewindeabschnitts der Gehäusespitze so bemessen ist, daß der Abstand von der Stirnfläche der eingeschraubten Gehäusespitze bis zu dem von der Druckfeder gegen den hinteren Anschlag des Innenkragens gedrückten Bundes größer als die Vorkraglänge des Zapfens ist, ergibt sich ohne weiteren Aufwand der erfindungsgemäße Unterschied zwischen der Vorkraglänge und dem Hubweg des Meißelbundes. Beim Einsatz des Rammbohrgerätes in weichen Böden wird die Schlagenergie des Schlagkolbens somit entweder über die Stirnfläche der Gehäusespitze oder über den gehäusefesten Innenkragen weitergeleitet.The inner collar and the end face of the housing tip screwed into the housing can preferably delimit the housing bore, wherein a compression spring acting on the collar can advantageously be arranged in a recess in the housing tip. The housing bore receiving the chisel collar and, at the same time, the rear stop surface of the inner collar can, for example, be produced in a simple manner by turning out the end face of the housing, e.g. the hole can be turned from the full material. If the length of the threaded section of the housing tip screwed into the front housing bore is dimensioned such that the distance from the end face of the screwed housing tip to the collar pressed by the compression spring against the rear stop of the inner collar is greater than the protruding length of the pin, without further effort the difference according to the invention between the projection length and the stroke of the chisel collar. When the ram boring machine is used in soft soils, the impact energy of the percussion piston is thus transmitted either via the end face of the housing tip or via the inner collar fixed to the housing.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- im Längsschnitt den vorderen Teil einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Rammbohrgerätes; und
- Fig. 2
- im Längsschnitt den vorderen Teil einer zweiten Ausführung eines Rammbohrgerätes gemäß der Erfindung.
- Fig. 1
- in longitudinal section the front part of a first embodiment of a ram boring machine according to the invention; and
- Fig. 2
- in longitudinal section the front part of a second embodiment of a ram boring machine according to the invention.
Von einem Rammbohrgerät 1 ist lediglich der vordere Teil eines insgesamt rohrförmigen Gehäuses 2 dargestellt. Im Gehäuse 2 ist ein nur mit seinem vorderen Ende dargestellter Schlagkolben 3 hin- und hergehend beweglich geführt. Der Schlagkolben 3 erhält seine Schlagenergie durch Zufuhr von Druckluft zum Gehäuse 2. Da es sich hierbei um bekannte Maßnahmen und Konstruktionen handelt, ist insoweit auf die Darstellung des hinteren Teils des Gehäuses 2 verzichtet worden.Of a ram boring machine 1, only the front part of an overall tubular housing 2 is shown. In the housing 2, a percussion piston 3, which is only shown with its front end, is guided to move back and forth. The percussion piston 3 receives its impact energy by supplying compressed air to the housing 2. Since these are known measures and constructions, the rear part of the housing 2 has been omitted in this respect.
Bei dem Rammbohrgerät 1 ist das Hauptgehäuse 2 an seinem in Schlagrichtung 4 vorderen Ende mit einem Innengewinde 5 versehen, in das eine Gehäusespitze 6 mit einer zapfenartigen Gewindeverlängerung 7 eingeschraubt ist. In einer Axialbohrung 8 der Gehäusespitze 6 ist ein an seinem vorderen Ende als Schlagspitze 9 ausgebildeter Meißel 10 geführt. Die Schlagspitze 9 ist mit einem Stufenkopf 11 versehen, der mittels Stiften 12 am Meißel 10 befestigt ist. Die Stifte 12 durchdringen dabei eine Gehäusebohrung 13 der Gehäusespitze 6.In the ram boring machine 1, the main housing 2 is provided at its front end in the direction of impact 4 with an internal thread 5, into which a housing tip 6 is screwed with a pin-
In der Gehäusebohrung 13 ist außerdem ein Bund 14 des Meißels 10 angeordnet; der Bund 14 berührt in der dargestellten Ausgangslage den von der Gehäusebohrung 13 definierten hinteren Anschlag 15. Ein Zapfen 16 des Meißels 10 erstreckt sich durch die Gewindeverlängerung 7 der Gehäusespitze 6 und ragt in den Arbeitsraum 17 des Schlagkolbens 3 hinein. Die Vorkraglänge 18 des Zapfens 16 ist kleiner als der maximale Hubweg 19 des Meißels 10 in Schlagrichtung 4; der Hubweg 19 ergibt sich aus dem Weg, den der Meißelbund 14 aus der dargestellten hinteren Anschlaglage bis zu den gleichzeitig den vorderen Anschlag 20 definierenden Stiften 12 theoretisch zurücklegen könnte. Da jedoch die Vorkraglänge 18 kleiner als der Hubweg 19 ist, trifft der Schlagkolben 3 nach einem der Vorkraglänge 18 entsprechenden Hub des Meißels 10 voll auf die Stirnfläche 21 der Gehäusespitze 6, wobei sich der Meißel 10 dann nicht mehr weiter vorwärts bewegen und der Bund 14 die Stifte 12 bzw. den vorderen Anschlag 20 nicht erreichen kann.A
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, trennt ein mit dem Gehäuse 102 einstückiger, mit einer axialen Durchgangsbohrung 22 versehener Innenkragen 23 einen Arbeitsraum 117 des Schlagkolbens 103 von einer in Arbeits- bzw. Schlagrichtung 104 stirnseitig offenen Gehäusebohrung 24. Die Gehäusebohrung 24 weist einen vorderen Abschnitt mit einem Innengewinde 25 auf, in das eine Gehäusespitze 106 mit einer zapfenartigen Gewindeverlängerung 107 eingeschraubt ist. In einer Axialbohrung 108 der Gehäusespitze 106 ist ein an seinem vorderen Ende als Schlagspitze 109 ausgebildeter Meißel 110 geführt. Ein am Meißel 110 in Schlagrichtung 104 hinter der Schlagspitze 109 mittels Stiften 112 befestigter Stufenkopf 111 umschließt mit einem Ringkragen 26 die Gehäusespitze 106; der Stufenkopf 111 verschiebt sich relativ gegenüber der Gehäusespitze 106, wobei er mit der Krageninnenfläche auf der Gehäusespitze 106 gleitet.As shown in FIG. 2, an
An dem der Schlagspitze 109 abgewandten Ende weist der Meißel 110 einen Bund 114 und einen die Durchgangsbohrung 22 des Innenkragens 23 durchdringenden, bis in den Arbeitsraum 117 des Schlagkolbens 103 vorkragenden Zapfen 116 auf. In der dargestellten Ausgangslage bzw. Endstellung vor dem Arbeitshub hält eine Druckfeder 27 den Bund 114 in Anlage gegen einen von dem Innenkragen 23 definierten, hinteren Anschlag 115; die Druckfeder 27 ist in einer zylindrischen Ausnehmung 28 der in das Gehäuse 102 eingeschraubten Verlängerung 107 der Gehäusespitze 106 angeordnet. Die Vorkraglänge 118, d.h. das Maß, mit dem der Zapfen 116 aus dem Innenkragen 23 in den Arbeitsraum 117 des Schlagkolbens 103 hineinragt, ist kleiner als der maximale Hubweg 119 des Meißels 110. Aufgrund der Differenz zwischen der Vorkraglänge 118 und dem Hubweg 119 trifft der den Meißel 110 in Schlagrichtung 104 vorwärtsbewegende Schlagkolben 103 nach einem der Vorkraglänge 118 entsprechenden Hub des Meißels 110 auf den Innenkragen 23, der dann mit der Stirnfläche des Zapfens 116 eine bündig abschließende Schlagfläche bietet. Die Schlagenergie des Schlagkolbens 103 wird über den Innenkragen 23 in das Gehäuse 102 eingeleitet. Der Bund 114 hat sich dabei dem durch die Gehäusespitze 106 definierten vorderen Anschlag 120 zwar entsprechend dem Maß der Vorkraglänge 118 des Zapfens 116 angenähert; erreichen kann der Bund 114 den vorderen Anschlag 120 allerdings nicht.At the end facing away from the
Claims (4)
- A ram boring machine for producing underground passages without excavation, having a housing tip screwed into a tubular housing, a striking piston displaceable in the tubular housing, and a displaceable chisel which passes through the housing tip and is moved back and forth with a collar between fixed stroke-limiting stops, one front and one back, in a bore in the housing, and is provided with a shank that projects into the working chamber of the striking piston, characterised in that the distance of projection (18, 118) of the shank (16, 116) is less than the maximum stroke (19, 119) of the collar (14, 114) between the stops (15, 20; 115, 120).
- A ram boring machine according to claim 1, characterised in that an internal collar (23) integral with the housing (2, 102) forms the rear stop (115).
- A ram boring machine according to claim 1 or claim 2, characterised in that the internal collar (23) and the end face (120) of a housing tip (106, 107) screwed into the housing (2, 103) form the limits of the housing bore (24).
- A ram boring machine according to one or more of claims 1 to 3, characterised in that a compression spring (27) is arranged in a recess (28) in the housing tip (106, 107).
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