-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rammbohrgerät mit pneumatischer Umsteuerung, insbesondere zum grabenlosen Herstellen von Erdbohrungen und zum grabenlosen Verlegen von Leitungen im Erdreich.
-
Derartige Rammbohrgeräte dienen auch zum Aufweiten von Erdbohrungen und zum zerstörenden Ersetzen erdverlegter Rohre, sie besitzen einen in einem Gehäuse mittels Druckluft hin- und herbewegbaren selbststeuernden Schlagkolben, der seine kinetische Energie im Vorwärtsbetrieb in einer vorderen Totpunktlage und im Rückwärtsbetrieb in einer hinteren Totpunktlage auf das Gehäuse überträgt.
-
Das Umschalten von Vorwärtsbetrieb auf Rückwärtsbetrieb geschieht mit Hilfe einer Umsteuerung, die ein Abbremsen des Schlagkolbens in seiner vorderen Totpunktlage im wesentlichen ohne Übertragung von kinetischer Energie auf das Gehäuse mit Hilfe der Arbeitsluft sowie einer Rückwärtsverlegung der hinteren Totpunktlage bewirkt und sicherstellt, daß der Schlagkolben seine kinetische Energie dort an das Gehäuse abgibt.
-
Derartige Umsteuerungen sind in zahlreichen Versionen bekannt, sie benutzen eine mittels Druckluft einerseits und einer vorgespannten Druckfeder andererseits axial auf einem verschiebefest im Gerätegehäuse angeordneten Steuerrohr verschiebbare Steuerbüchse zum Einstellen der beiden Totpunktlagen. Dabei folgen die Umsteuerungen im wesentlichen zwei konstruktiven Entwicklungslinien, die sich prinzipiell dadurch voneinander unterscheiden, daß sie sich unterschiedlicher Quellen für die Herkunft der die Steuerhülse beim Umschalten beaufschlagenden Druckluft bedienen.
-
So dient beispielsweise bei einer aus der britischen Patentschrift
GB 1 540 344 A bzw. der entsprechenden US-Patentschrift
US 4 708 211 A bekannten Umsteuerung die dem Schlagkolben über einen Druckluftschlauch sowie ein dreh- und verschiebefestes Steuerrohr zugeführte Arbeitsluft (Druckluft) zum Längsverschieben einer Steuerbüchse beim Umschalten von Vorwärtslauf auf Rückwärtslauf. Das Umschalten von Rückwärtslauf auf Vorwärtslauf geschieht dabei in der Weise, daß die Versorgung des Geräts mit Arbeitsluft unterbrochen wird, so daß sich die federbelastete Steuerbüchse aus ihrer rückwärtigen Position in ihre vordere Position bewegen kann.
-
Eine aus der deutschen Patentschrift
DE 39 09 567 C2 bzw. der entsprechenden US-Patentschrift
US 5 148 878 A bekannte feder-pneumatische Umsteuerung bedient sich zum Umsteuern von Vorwärtslauf auf Rückwärtslauf einer mit Hilfe des Druckluftschlauchs begrenzt drehbar in einer Führungshülse angeordneten federbelasteten Steuerbüchse zum Entriegeln einer unter Federspannung stehenden Steuerbuchse. Dabei ist die Federspannung so bemessen, daß die Steuerbüchse bei ihrer vollen Beaufschlagung mit der Arbeitsluft die Federvorspannung überwindet und die Steuerbüchse aus ihrer vorderen Position für den Vorwärtslauf in ihre rückwärtige Position für den Rückwärtslauf bewegt. Zum Umschalten von Rückwärts- auf Vorwärtslauf ist eine Verringerung des der Druckfeder entgegenwirkenden Drucks der Arbeitsluft erforderlich, die es der Druckfeder erlaubt, die Steuerbüchse in ihre vordere Position zu verschieben. In beiden Positionen wird die Steuerbüchse unter dem Einfluß elastischer Mittel um ihre Längsachse gedreht und so in axialer Richtung verriegelt.
-
Ein Nachteil dieser feder-pneumatischen Umsteuerungen besteht darin, daß sie einen verhältnismäßig hohen konstruktiven bzw. technischen Aufwand erfordern und daß die Verwendung von Arbeitsluft aus einer einheitlichen Quelle sowohl für den Betrieb des Schlagkolbens als auch für das Umsteuern ein Abschalten der Arbeitsluft und damit eine Unterbrechung des Gerätebetriebs erfordert bzw. im Falle einer Druckverminderung während des Umschaltens nur eine verminderte Geräteleistung zur Verfügung steht.
-
Um ein Umschalten der Steuerbüchse unabhängig von der Arbeitsluft zu ermöglichen, sind andererseits auch Rammbohrgeräte bekannt, die zum axialen Verstellen einer federbelasteten Steuerbüchse Steuerluft aus einer separaten Druckluftquelle verwenden. Ein solches Gerät beschreibt die deutsche Patentschrift
DE 198 58 519 C2 bzw. die entsprechende US-Patentschrift
US 6 371 220 B1 .
-
Des weiteren beschreibt die deutsche Patentschrift
DE 2 634 066 C3 ein Rammbohrgerät mit einer Umsteuerung aus einem Schlagkolbenmantel, einer Steuerhülse und einem Steuerrohr, die dreiteilig ausgebildet ist. Dabei werden Luftdurchtrittsöffnungen der Steuerhülse mit Hilfe eines drehbar gelagerten Steuerrohrs verschlossen und geöffnet. Insoweit handelt es sich hierbei um eine Drehsteuerung.
-
Die Erfindung ist jedoch auf ein Rammbohrgerät gerichtet, das einen verhältnismäßig geringen konstruktiven Aufwand für die Umsteuerung erfordert und insbesondere die Vermeidung einer zusätzlichen Steuerluftquelle erlaubt.
-
Um das zu erreichen, schlägt die Erfindung eine pneumatische Umsteuerung mit einer durch Druckluftbeaufschlagung einer Steuerkammer axialverschiebbaren Steuerbüchse sowie einem drehbar mit einem die Steuerkammer mit Arbeitsluft versorgenden oder entlüftenden Drehschieber vor, der mit Hilfe einer im wesentlichen torsionssteifen Arbeitsluftleitung verstellt wird.
-
Der Drehschieber ist mit einem torsionssteifen Schlauch für die Arbeitsluft verbunden; er versorgt in seiner Endlage für den Rückwärtslauf die Steuerkammer der Steuerbüchse mit Arbeitsluft und entlüftet nach einer Drehung um beispielsweise 90° in eine Endlage für den Vorwärtslauf die Steuerkammer. Der Drehschieber erlaubt auf diese Weise ein axiales Verschieben der Steuerbüchse unter dem Einfluß der Arbeitsluft. Für die Gegenbewegung kann eine vorgespannte Feder verwendet werden.
-
Der Drehschieber besteht aus einem drehbar gelagerten Steuerrohr mit einer radialen Abzweigbohrung und einem Längskanal. Dabei gelangt die radiale Abzweigbohrung in der einen Endlage des Steuerrohrs bei geschlossenem Längskanal in Wirkverbindung mit einer Arbeitsluftöffnung der Steuerkammer, während nach einem Zurückdrehen des Steuerrohrs in die andere Endlage die radiale Bohrung verschlossen und die Steuerkammer zum Entlüften mit dem Längskanal verbunden ist.
-
Zwischen dem rückwärtigen Ende des Steuerrohrs und einer Anschlußhülse für den Arbeitsluftschlauch kann sich zur Verriegelung des Steuerrohrs in dessen beiden Endlagen eine unter dem Druck der Arbeitsluft stehende beispielsweise aus Teilen bestehende Druckkammer befinden, in der vorzugsweise eine Druckfeder angeordnet ist, die im Falle einer Betriebsunterbrechung bzw. eines drucklosen Zustands die Arbeitsluft ersetzt und so die Verriegelung aufrechterhält. Um eine bleibende Drehverbindung zwischen dem Steuerrohr und der Anschlußhülse zu schaffen, kann die Anschlußhülse der Druckkammer stirnseitig klauenartig in das Steuerrohr eingreifen.
-
Zur Verriegelung des Steuerrohrs in seinen beiden Endlagen kann eine gehäusefeste Gegenhülse mit sattelförmigen Einsenkungen und mit Erhebungen in ihrer Stirnfläche sowie unter dem Einfluß des Drucks der Arbeitsluft in der Druckkammer und/oder der darin angeordneten Druckfeder mit einem Zapfen, der mit dem Steuerrohr in Verbindung steht, zusammenwirken. Der Zapfen kann aber auch gehäuseseitig und die Einsenkungen steuerrohrseitig vorgesehen sein.
-
Bei der erfindungsgemäßen Drehschiebersteuerung kann das Steuerrohr jedoch auch dreh- und verschiebefest im Gerätegehäuse angeordnet sein. In diesem Falle wird die Steuerkammer der federbelasteten Steuerbüchse von einem im rückwärtigen Teil des Gehäuses auf dem Steuerrohr angeordneten rohrförmigen Drehschieber über eine radiale Abzweigbohrung für Arbeitsluft und einen Radialkanal in einer Steuerscheibe mit Arbeitsluft versorgt bzw. in ihrer anderen Endlage bei verschlossenem Radialkanal über eine achsparallele Bohrung entlüftet werden.
-
Der Drehschieber besteht vorzugsweise aus einer metallischen Scheibe und einem Belag aus einem dauerelastischen Werkstoff, der die beiden vorerwähnten Kanäle aufweist.
-
Der besondere Vorteil der bevorzugten Steuerung besteht darin, daß die federbelastete Steuerbüchse durch ein bloßes Drehen – im einfachsten Fall des Steuerrohrs – mit einem innerhalb des Geräts abgezweigten Teilstrom der Arbeitsluft von ihrer Vorlaufstellung in ihre Rücklaufstellung bewegt wird.
-
Erfindungsgemäß läßt sich ein axiales Verschieben des Schlauches beim Umsteuern weitgehend vermeiden. Dies erlaubt es, die erfindungsgemäße Umsteuerung auch für große Schlauchdurchmesser oder große Schlauchlängen, d. h. bei großem Schlauchgewicht einzusetzen, ohne daß hierdurch das Umsteuern behindert wird.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des Näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 die Gesamtdarstellung eines Rammbohrgeräts, bei dem das Steuerrohr als Drehschieber dient, in einem axialen Längsschnitt,
-
2a/2b eine vergrößerte Darstellung des Geräts (steuerbüchsenseitig 2a; rückwärtiges Ende 2b) mit der federbelasteten Steuerbüchse und einer rückwärtigen Verriegelung in der Vorlaufstellung,
-
3 einen senkrechten Schnitt nach der Linie III-III in 2,
-
4a/4b eine 2 entsprechende Darstellung, jedoch mit dem Steuerrohr und der Steuerbüchse in ihrer Rücklaufstellung,
-
5 eine 3 entsprechende Darstellung, jedoch nach der Linie V-V in 4 mit dem Steuerrohr und der Steuerbüchse in ihren Rücklaufstellungen,
-
6 eine vergrößerte Darstellung des rückwärtigen Endes des Rammbohrgeräts nach den 2 bis 5,
-
7 einen Längsschnitt nach der Linie VII-VII in 6,
-
8 einen Querschnitt nach der Linie VIII-VIII in 6,
-
9a/9b eine andere Drehschiebersteuerung (steuerbüchsenseitig 9a; rückwärtiges Ende 9b) mit einem im rückwärtigen Teil des Gerätegehäuses angeordneten Drehschieber in seiner Stellung für den Vorwärtslauf,
-
10 eine Draufsicht auf eine Steuerscheibe der Drehsteuerung nach 9,
-
11 die Drehschiebersteuerung nach 9 in ihrer Rücklaufstellung,
-
12 eine weitere Drehschiebersteuerung mit einem im rückwärtigen Teil des Gerätegehäuses angeordneten Drehschieber in seiner Stellung für den Rückwärtslauf.
-
Das Rammbohrgerät besteht gemäß 1 aus einem Gehäuse 1, in dessen Inneren ein Anschlagring 2 mit achsparallelen Abluftkanälen 3 angeordnet ist. Im Gehäuse 1 ist ein Steuerrohr 4 verschiebefest gelagert, das über einen torsionssteifen Schlauch 5 mit Arbeitsluft versorgt wird. Das vordere Ende des Steuerrohrs 4 ragt in eine mit Steueröffnungen 6 versehene Kammer 7 eines Schlagkolbens 8.
-
Zwischen dem Steuerrohr 4 und dem Mantel 9 der Schlagkolbenkammer 7 befindet sich eine axial verschiebbare Steuerbüchse 10, die auf dem durchmessergrößeren Teil 11 des Steuerrohrs 4 verschiebbar gelagert ist. Am vorderen Ende des Steuerrohrs 4 bzw. des durchmessergrößeren Steuerrohrteils 11 befindet sich ein Außenkragen 12, der die vordere Stirnfläche der Steuerbüchse 10 verdeckt bzw. bündig mit der Steuerbüchse 10 abschließt (2). Des weiteren sind in dem durchmessergrößeren vorderen Teil 11 des Steuerrohrs 4 Steueröffnungen 13 angeordnet, die während des Vorwärtsbetriebs des Rammbohrgeräts, wie in den 2, 3 dargestellt, von der Steuerbüchse 10 überdeckt sind. Im rückwärtigen Teil der Steuerbüchse 10 befindet sich ein Innenkragen 14, mit dem die Steuerbüchse 10 auf einem das Steuerrohr 4 umgebenden Außenrohr 15 geführt ist. Zwischen dem Innenkragen 14 und der Rückseite des durchmessergrößeren Steuerrohrteils 11 befindet sich eine Steuerkammer 16, in die ein Verbindungskanal 17 mündet. Dem Verbindungskanal 17 schließt sich radial nach innen versetzt ein Längskanal 18 an. Der Kanal 18 besteht aus einer Längsnut 19 in der Wandung des Steuerrohrs 4, die nach außen hin durch das Außenrohr 15 überdeckt ist.
-
Die Steuerbüchse 10 stützt sich über eine vorgespannte Rückstellfeder 20 im Bereich des rückwärtigen Endes des Außenrohres 15 ab und liegt in ihrer Vorlaufstellung (2, 3) mit ihrem Innenkragen 14 an der Rückseite 16 des durchmessergrößeren Steuerrohrteils 11 an und in ihrer Rücklaufstellung (4, 5) mit ihrem rückwärtigen Ende 21 vor einer Anschlagschulter 22 des Außenrohrs 15.
-
Das Steuerrohr 4 besitzt eine Abzweigöffnung 23, die während des Vorwärtslaufs (2, 3) durch die Wandung des Außenrohrs 15 verschlossen ist (3), während die Steuerkammer 16 über den Längskanal 18 mit der Atmosphäre verbunden, d. h. entlüftet ist (2).
-
In der Betriebsstellung für den Rückwärtslauf (4, 5) steht die Abzweigöffnung 23 des Steuerrohrs 4 nach einer 90°-Drehung über den vorderen radial nach außen versetzten Teil des Verbindungskanals 17 in Verbindung mit der Steuerkammer 16 (4), während der Längskanal 18 durch eine Schulter 24 des Steuerrohrs in Verbindung mit dem Außenrohr 15 verschlossen ist (5). Die Folge davon ist, daß sich die Steuerbüchse 12 von ihrer Vorlaufstellung (2, 3) gegen den Druck der vorgespannten Feder 20 rückwärts in ihre Stellung für den Rückwärtslauf (4, 5) bewegt.
-
Ein Wechsel der Arbeitsrichtung des Rammbohrgeräts ist demzufolge mit Hilfe einer einfachen Vierteldrehung des die Funktion eines Drehschiebers übernehmenden Steuerrohrs in der einen oder anderen Richtung möglich.
-
Um das Steuerrohr 4 in jeder der beiden Betriebsstellungen zu verriegeln, befindet sich zwischen dem rückwärtigen Ende des Steuerrohrs 4 und einer Anschlußhülse 25 für den Arbeitsluftschlauch 5 eine aus zwei Teilen bestehende Druckkammer 26, in der eine Druckfeder 27 angeordnet ist. Sowohl das rückwärtige Ende des Steuerrohrs 4 als auch das vordere Ende der Anschlußhülse 25 ist in einer rohrförmigen Verlängerung 28 des Außenrohres 15 angeordnet. Die Stirnseite dieser Verlängerung ist mit sattelförmigen Einsenkungen versehen, die mit komplementären Erhebungen 30 einer mit Hilfe einer Überwurfmutter 31 gehaltenen Gegenhülse 32 zusammenwirken. Die Überwurfmutter ist mit dem freien Ende der Gehäuseverlängerung so verschraubt, daß sie die Anschlußhülse 25 unter dem Einfluß der Arbeitsluft in der Druckkammer 26 und der Druckfeder 27 oder im drucklosen Zustand des Geräts allein unter der Wirkung der Druckfeder 27 in der Gegenhülse 32 axial geringfügig in Richtung aus dem Gerätegehäuse herausbewegen kann.
-
Die Verriegelung des Steuerrohrs funktioniert in der Weise, daß sich ein Zapfen 33 aus seiner bei einer Drehung des Arbeitsluftschlauchs 5 mit der Anschlußhülse 25 um 90° aus einer Einsenkung 29a der Gegenhülse 32 herausbewegt, bis der Zapfen 33 aus seiner in 8 dargestellten Lage auf eine freiliegende Anschlagfläche 34 trifft und über die zwischen den Einsenkungen liegende Erhebung 30 hinweg in eine der Anschlagfläche 34 bzw. der anderen Betriebsstellung zugeordnete, in der Darstellung gemäß 7 nicht erkennbare Einsenkung 29b einrastet.
-
Bei dem in den 9 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein übliches Steuerrohr 36 dreh- und verschiebefest im Gerätegehäuse 1 angeordnet. Das Steuerrohr 36 ist mit einem Längskanal 37 versehen, der bei 38 direkt in die Steuerkammer 17 mündet. Im Bereich des rückwärtigen Endes des Steuerrohrs 36 ist ein Drehschieber 40 mit einer Abzweigbohrung 39 vorgesehen. Der Drehschieber 40, weist eine Anschlußhülse 41 für den Arbeitsluftschlauch 5 sowie eine Steuerscheibe 42 mit einem dauerelastischen Belag 43 auf. Die Steuerscheibe 42 ist einteilig mit der Anschlußhülse 41 verbunden, und preßt den Belag 43 unter dem Einfluß der in einer Druckkammer 44 befindlichen Arbeitsluft dichtend gegen die Gehäuserückwand des Schutzgehäuses 1.
-
Der Längskanal 37 setzt sich mit unterschiedlichem Querschnitt und unterschiedlichem Verlauf über das Geräteinnere bis zu einem zweiteiligen Abluftkanal fort. Dieser Abluftkanal besteht aus einer L-förmigen Ausnehmung 45 in dem elastischen Belag 43 und einer in der Schieberstellung für den Vorwärtslauf fluchtenden Abluftbohrung 46 in der Gehäuserückwand (9).
-
Die in 9 dargestellte Abluftbohrung 46 ist in Wirklichkeit um einen Drehwinkel von 90° Grad gegenüber der Mündung des Längskanals 37 vor der Gehäuserückwand 44 versetzt angeordnet und steht in der Betriebsstellung für den Vorwärtslauf über eine nierenförmige Rille 48 im Belag 43 (10) mit dem Längskanal in Verbindung.
-
Des weiteren verbindet ein der Belag 43 der Steuerscheibe 42 durchdringender Arbeitsluftkanal 50 die Abzweigbohrung 39 in der Betriebsstellung für den Rückwärtslauf mit dem rückwärtigen, etwa U-förmig verlaufenden Ende des Längskanals 37 (11). Demgemäß wird die Steuerkammer 16 von dem Steuerrohr 36 aus mit Arbeitsluft beaufschlagt und bewegt die Steuerbüchse 10 aus der in 9 dargestellten Betriebsstellung in ihre rückwärtige Betriebsstellung gemäß 11.
-
Das Ausführungsbeispiel der 12 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der 9 und 11 lediglich dadurch, daß die Abzweigbohrung 39 entfallen ist und die Steuerkammer 16 mit Arbeitsluft aus der Druckkammer 35 versorgt wird. Dies geschieht über eine die Steuerscheibe 42 und den Belag 43 durchdringende achsparallele Bohrung 51, die in der Drehschieberstellung für den Rückwärtslauf mit dem offenen Ende des Längskanals fluchtet (12).
-
Der Druck bewirkt bei den Ausführungsbeispielen der 9 und 12 eine reibungsbedingte Fixierung der Steuerscheibe in ihrer jeweiligen Lage. In der Betriebsstellung für den Vorwärtslauf wird die Steuerkammer 16 so entlüftet, wie dies in 9 für die andere Drehschiebervariante dargestellt ist.
