DE19637697C2

DE19637697C2 - Umkehrbares pneumatisches Bodenstechwerkzeug

Info

Publication number: DE19637697C2
Application number: DE19637697A
Authority: DE
Inventors: Steven W Wentworth; Robert Crane; Mark Randa
Original assignee: Earth Tool Co LLC
Current assignee: Earth Tool Co LLC
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2016-09-05
Also published as: GB2305450B; US5603383A; GB9619901D0; DE19637697A1; GB2305450A

Description

Die Erfindung betrifft pneumatische Schlagwerkzeuge, insbesonde re umkehrbare, selbstvortreibende Bodenstechwerkzeuge.

Selbstvortreibende, pneumatische Werkzeuge werden dazu verwen det, um Löcher für Leitungen oder Kabel, z. B. unter Straßen, zu bilden, ohne dafür einen Graben ausheben zu müssen. Als Haupt komponenten enthalten diese Werkzeuge einen torpedoförmigen Körper mit einer sich verjüngenden Spitze und einem offenen hinteren Ende, einen Luftzufuhrschlauch, der in das hintere Ende des Werkzeugs eintritt und es mit einem Luftkompressor verbin det, einen Kolben oder ein Schlagelement, das zu einer hin- und hergehenden Bewegung innerhalb des Werkzeugs gelagert ist, und einen Luftverteilungsmechanismus, um eine schnelle hin- und hergehende Bewegung des Schlagelements zu bewirken. Das Schlag element schlägt gegen die Vorderwand (Amboß) des Inneren des Werkzeugkörpers, was eine gewaltsame Vorwärtsbewegung des Werk zeugs im Boden bewirkt. Die Reibung zwischen der Außenfläche des Werkzeugkörpers und des umgebenden Erdmaterials hält das Werk zeug an Ort und Stelle, während sich das Schlagelement für einen weiteren Schlag nach hinten bewegt, was zu einer schrittweisen Vorwärtsbewegung durch den Boden führt. In dem Endstückaufbau des Werkzeugs sind Entlüftungsdurchgänge vorgesehen, damit ver brauchte Druckluft in die Atmosphäre austreten kann.

Die meisten Schlagbohrwerkzeuge dieser Art haben einen ventillo sen Luftverteilungsmechanismus, der einen abgestuften Lufteinlaß verwendet. Die Stufe des Lufteinlasses ist in gleitendem, ab dichtendem Kontakt mit einem zylindrischen Hohlraum im hinteren Teil des Schlagelementes. Das Schlagelement hat radiale Leitun gen durch die zylindrische Wand, die diesen Hohlraum umgibt, und eine äußere Lagerfläche mit vergrößertem Durchmesser am hinteren Ende des Schlagelements. Diese Lagerfläche ist in Anlage an der Innenfläche des Werkzeugkörpers.

In das Werkzeug eingespeiste Luft tritt in den Hohlraum in dem Schlagelement durch den Lufteinlaß ein und erzeugt einen kon stanten Druck, der das Schlagelement nach vorne drückt. Wenn das Schlagelement sich genügend weit nach vorne bewegt hat, so daß die radialen Leitungen das Vorderende der Stufe freigeben, tritt Druckluft in den Raum zwischen dem Schlagelement und dem Werk zeugkörper vor der Lagerfläche am hinteren Ende des Schlagele ments ein. Da die Querschnittsfläche des Vorderteils des Schlag elements größer ist als die Querschnittsfläche des hinteren Hohlraums, drückt die durch die Druckluft ausgeübte Nettokraft das Schlagelement nun nach hinten anstatt nach vorn. Dies ge schieht unmittelbar nachdem das Schlagelement einen Stoß auf den Amboß an der Vorderseite des Werkzeugs ausgeübt hat.

Wenn sich das Schlagelement zurückbewegt, passieren die radialen Öffnungen wieder die Stufe und isolieren die Vorderkammer des Werkzeugs von der Druckluftzufuhr. Durch seine Trägheit bewegt sich das Schlagelement weiter nach hinten, bis die radialen Öffnungen oder Leitungen vom hinteren Ende der Stufe freikommen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druck aus der Vorderkammer abgelas sen, weil die Luft daraus durch die radialen Leitungen ausdringt und durch die Entlüftungsvorgänge hinten am Werkzeug in die Atmosphäre austritt. Der Druck in der hinteren Kammer des Schlagelements, die zusammen mit dem gestuften Lufteinlaß eine Kammer mit konstantem Druck definiert, bewirkt dann, daß das Schlagelement wieder nach vorne bewegt wird, worauf sich der Zyklus wiederholt (Vorwärtsbetriebsart).

In manchen herkömmlichen Werkzeugen enthält der Lufteinlaß eine separate Lufteinlaßleitung, die an dem Werkzeugkörper durch einen radialen Flansch mit hindurchgehenden Öffnungen befestigt ist, und eine abgestufte Buchse, die durch einen flexiblen Schlauch mit der Lufteinlaßleitung verbunden ist. Diese Werkzeu ge wurden umkehrbar gestaltet, indem eine Gewindeverbindung zwischen der Lufteinlaßhülse und der umgebenden Struktur, die den Lufteinlaß konzentrisch in dem Werkzeugkörper hält, vorgese hen wurde. Die Gewindeverbindung ermöglicht es dem Benutzer, den Luftzufuhrschlauch zu drehen und dadurch den gestuften Luftein laß nach hinten relativ zu dem Schlagelement zu versetzen. Da die Hubbewegung des Schlagelements durch die Position der Stufe bestimmt wird, d. h. durch die Positionen, an denen die radialen Öffnungen in dem Schlagelement von der Stufe freigegeben werden, bewirkt eine Verschiebung des gestuften Lufteinlasses nach hin ten, daß das Schlagelement gegen die Endmutter hinten am Werk zeug schlägt anstatt gegen den vorderen Amboß, wodurch das Werk zeug nach hinten aus dem Loch herausgetrieben wird (Rückwärts betriebsart).

In US-Patent Nr. 5,025,868 wird ein Bodenstechwerkzeug mit einem verbesserten Schraubumkehrmechanismus beschrieben, einem Schlag element mit ringförmigen Lagerringen an seinen Enden, und einem abnehmbaren, mit Klammern befestigten Endstückaufbau, der die Reparatur und den Wiederzusammenbau des Werkzeugs erleichtert. US-Patent Nr. 5,199,151 beschreibt ein Werkzeug mit ähnlichem Aufbau, wobei der Werkzeugkörper in einem Rotationsgesenkver fahren anstelle eines Herausarbeitens aus einer vollen Metall stange hergestellt ist.

Ein gemeinsamer Nachteil der bekannten Schraubumkehrmechanismen besteht darin, daß der Schlauch über mehrere Umdrehungen gedreht werden muß, um aus der Vorwärts- in die Rückwärtsbetriebsart umzuschalten. Dies muß von Hand geschehen und kann aufgrund der Schlauchlänge, die gedreht werden muß, schwierig sein, wenn das Werkzeug über eine lange Strecke vorgetrieben ist. Infolgedessen wurden verschiedene verbesserte Arten von Bodenstechwerkzeugen entwickelt, die mit Mechanismen versehen sind, um durch eine Viertel- oder Halbdrehung aus der Vorwärts- in die Rückwärts betriebsart umzuschalten, siehe z. B. die US-Patente 4,662,457, 5,307,883 und 4,618,007. In US-Patent Nr. 5,318,135 wird ein Umkehrmechanismus beschrieben, der ein Luftzufuhrrohr mit einer seitlichen Öffnung aufweist, die selektiv in Ausrichtung mit der radialen Öffnung in dem Schlagelement gestellt werden kann, um vorzeitig Druckluft in die vordere Kammer des Werkzeugs einzu führen, um den Vorwärtshub des Schlagelements zu verkürzen und eine Rückwärtsbewegung zu bewirken. Ein nachgiebiger Rastmecha nismus ist als Teil des Endstückaufbaus vorgesehen, um das inne re Rohr in seinen Arbeitsstellungen einrasten zu lassen. Diese Geräte haben sich in der Praxis als nützlich erwiesen, sind aber generell komplizierter und mithin teurer in der Herstellung als Geräte mit dem einfachen Schraubumkehrmechanismus.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein umkehrbares pneu matisches Bodenstechwerkzeug mit verbessertem Umkehrmechanismus für Vorwärts- und Rückwärtsbetriebsart zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient das Bodenstechwerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die vorliegende Erfindung schafft einen einfachen und verläßli chen Umkehrmechanismus, mit dem durch Drehen des Luftzufuhr schlauches über einen kurzen Abschnitt die Betriebsart von vor wärts auf rückwärts umgeschaltet werden kann. Das pneumatische Bodenwerkzeug enthält einen länglichen Grundkörper mit einem rohrförmigen Gehäuse und einem Amboß am Vorderende des Gehäuses, ein Schlagelement, das zur Hin- und Herbewegung im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, um in der Vorwärtsbetriebsart Schläge auf eine Schlagfläche des Amboß auszuüben, um das Werkzeug nach vorne durch den Boden zu treiben, einen Luftverteilungsmechanis mus zum Bewirken der Hin- und Herbewegung des Schlagelements mit einer gestuften Lufteinlaßleitung, die gleitfähig in einem nach hinten offenen Hohlraum in dem Schlagelement angeordnet ist, und einer radialen Öffnung, die von dem Hohlraum durch die umgebende Wand zum Äußeren des Schlagelements verläuft, einen Endstück aufbau, der in der hinteren Endöffnung des Gehäuses montiert ist und das Schlagelement und den Luftverteilungsmechanismus in dem Gehäuse hält, und einen Umkehrmechanismus für den Luftvertei lungsmechanismus, um die Bewegung des Schlagelements aus der Vorwärts- in eine Rückwärts-Betriebsart umzuschalten. Die ge stufte Lufteinlaßleitung des Luftverteilungsmechanismus weist ein im wesentlichen festes Luftzufuhrrohr auf, das drehbar in dem Endstückaufbau angebracht ist und die Druckluft in den nach hinten offenen Hohlraum in dem Schlagelement einführt. Auf dem vorderen Ende des Rohrs sitzt gleitfähig eine Buchse, die mit ihrer Außenseite gleitfähig an der Innenwand des hinten offenen Hohlraums in dem Schlagelement angeordnet ist. Um die gleitende Bewegung der Buchse relativ zum Luftzufuhrrohr zu begrenzen, ist eine Stopperanordnung vorgesehen.

Das Umkehrventil kann geöffnet werden, indem das Luftzufuhrrohr gedreht wird, um Druckluft zu einem ersten Anschluß im mittleren Bereich der Buchse zu leiten. Durch geeignete Einrichtungen, wie etwa eine elastischen Röhre, welche das Luftzufuhrrohr umgibt, wird die Buchse in eine vordere Stel lung in bezug auf das Rohr gedrückt, wenn der nach hinten offene Hohlraum in dem Schlagelement nicht unter Druck gesetzt ist. Diese vorspannende Kraft wird durch den Druck der Druckluft überwunden, wenn der nach hinten offene Hohlraum in dem Schlag element durch Druckluft unter Druck gesetzt ist, so daß die Buchse in eine hintere Position in bezug auf das Luftzufuhrrohr gleitet. Ein Einrastmechanismus sichert die Buchse gegen Rota tion relativ zu dem Zufuhrrohr, während der nach hinten offene Hohlraum in dem Schlagelement unter Druck gesetzt ist und gibt die Buchse frei, wenn die Buchse durch die Kraft der Vorspann mittel nach vorne gleitet, um eine Drehung des inneren Rohrs relativ zu der Buchse zu ermöglichen, wenn der nach hinten offe ne Hohlraum in dem Schlagelement nicht unter Druck gesetzt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Einrastmechanismus einen radialen Stift auf, der nahe dem vor deren Ende der Luftzufuhrleitung vorsteht und in eine U-förmige Nut in der Ventilhülse eingreift. Wenn die Druckluft abgeschal tet wird, drückt das Vorspannmittel die Ventilhülse relativ zu der inneren Röhre um eine kleine Strecke nach vorne, was dem Bediener ermöglicht, die innere Röhre zu drehen, so daß der Stift entlang dem mittleren Bereich der Nut gleitet, der auf dem Umfang der Ventilhülse verläuft. Wenn die Druckluft wieder ein geschaltet wird, drückt die durch die Druckluft ausgeübte Kraft die Ventilhülse um eine kurze Strecke nach hinten in bezug auf die innere Röhre, wodurch der Stift in einen der Endbereiche der Nut eingreift. Solange die Druckluft eingeschaltet ist, sichert der Stift die innere Röhre in der ausgewählten Position.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels in den Zeichnungen erläutert, in denen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Schlagwerkzeug in der Stellung für die Vorwärtsbetriebsart zeigt;

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht des hinteren Endes des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs zeigt, das für die Rückwärtsbetriebsart eingestellt ist;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII aus Fig. 2 zeigt;

Fig. 8 eine in die Ebene gebrachte Ansicht des Stift- und Nutmechanismus aus Fig. 1 zeigt; und

Fig. 9 eine in die Ebene gebrachte Ansicht des in Fig. 2 gezeigten Stift- und Nutmechanismus zeigt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 enthält ein pneumati sches Bodenstechwerkzeug 10 gemäß der Erfindung als Hauptkom ponenten einen Werkzeugkörper 11, welcher ein Gehäuse 21 und ein Kopfteil 22 aufweist, ein Schlagelement 12 zum Schlagen gegen das Innere des Körpers 11, um das Werkzeug vorzutreiben, eine abgestufte Lufteinlaßleitung 13, die mit dem Schlagelement 12 zusammenwirkt, um einen Luftverteilungsmechanismus zur Zufuhr von Druckluft zu bilden, um das Schlagelement 12 hin- und herzu bewegen, und ein Endstück 14, das den Austritt von Luft aus dem Werkzeug ermöglicht und die Leitung 13 im Körper 11 hält. Die gestufte Lufteinlaßleitung 13 weist ein äußeres Rohr 51 aus nachgiebigem Kunststoff oder Elastomermaterial, das um ein inne res Luftzufuhrrohr 50 angeordnet ist und eine zylindrische Buch se 52 auf, die die Stufe des Ventilmechanismus bildet. Ein Um kehrmechanismus 54 in Form eines weiteren Ventilmechanismus ist am vorderen Ende des Rohrs 50 und im mittleren Bereich der Buch se 52 vorgesehen, wie im folgenden näher beschrieben wird. Der Endstückaufbau 14 enthält eine Endmutter (hinterer Amboß) 71, die dazu dient, eine Endkappe 72 am hinteren Ende des Körpers 11 zu befestigen.

Das Schlagelement 12 ist für eine gleitende, hin- und hergehende Bewegung im Inneren des Werkzeugkörpers 11 vor der Leitung 13 und dem Endstück 14 angeordnet. Das Schlagelement 12 weist eine im wesentlichen zylindrische Stange mit einem nach hinten offe nen Sackloch (Hohlraum) 33 und ein Paar von sich nach vorne erstreckenden Nuten 32 auf, um Druckluft zu dem vorderen Ende der vorderen Druckkammer zu leiten. Vordere und hintere Dich tungslagerringe 34, 36A und 36B aus Kunststoff sind in entspre chenden ringförmigen Nuten in der Außenfläche des Schlagelements 12 vorgesehen, um das Schlagelement 12 beweglich entlang der Innenfläche des Gehäuses 21 zu lagern. Die vordere Schlagfläche des Schlagelements 12 schlägt gegen den Amboß 23, wenn das Werk zeug in der Vorwärtsbetriebsart betrieben wird, und eine ring förmige hintere Schlagfläche des Schlagelements schlägt gegen die Endmutter 71, wenn das Werkzeug in der Rückwärtsbetriebsart betrieben wird.

Eine Mehrzahl von hinteren radialen Öffnungen 42 durch die den Hohlraum 33 umgebende Wand 44 erlaubt die Kommunikation zwischen dem Hohlraum 33 und einem ringförmigen Raum 43 zwischen dem Schlagelement 12 und dem Gehäuse 21, der durch die Dichtungs ringe 34, 36A geschlossen wird. Der ringförmige Raum 43, die vorderen Nuten 32 und der Innenraum des Körpers 11 vor den Rin gen 34 bilden zusammen die vordere Druckkammer des Werkzeugs mit variablem Volumen.

Eine axiale Bohrung 56 verläuft durch die Leitung 13 und die Buchse 52 und erlaubt den Zutritt von Druckluft aus einem An schlußstück 53 eines Luftzufuhrschlauchs (nicht gezeigt) in den Hohlraum 33. Die zylindrische Außenfläche der Buchse 52 liegt in dem Hohlraum 33 in gleitfähiger, dichtender Anlage an dessen Innenwand an. Der Hohlraum 33 und der anschließende Innenraum der gestuften Leitung 13 bilden zusammen eine hintere Druckkam mer mit konstantem Druck, die phasenweise über die Öffnungen 42 mit der vorderen Druckkammer mit variablem Druck kommuniziert. Die Buchse 52 kann erforderlichenfalls einen Kunststofflagerring 57 aufweisen, der in einer ringförmigen Nut um den Umfang an geordnet ist, um das Auslecken von Luft zwischen der Buchse 52 und der Wand des Hohlraums 33 zu reduzieren. Die Buchse 52 ist vorzugsweise aus leichtem Material, wie etwa Kunststoff, herge stellt.

Ein abnehmbarer Kopf 26 weist eine sich nach hinten erstrecken de, außen mit einem Gewinde versehene Stange 24 auf, die in einer sich nach vorne öffnenden Gewindebohrung im Amboß 23 an geordnet ist. Eine Hülse 25 mit sich nach vorne verjüngenden Innen- und Außenflächen ist zwischen einem sich nach vorne ver jüngenden Endbereich 27 des Gehäuses 21 und einer nach hinten weisenden ringförmigen Stufe am äußeren Umfang des Kopfes 26 eingespannt.

Der Endstückaufbau 14 enthält eine Endmutter (hinterer Amboß) 71, die dazu dient, die Endkappe 72 am hinteren Ende des Gehäu ses 21 durch eine Gewindeverbindung zu befestigen. Das Rohr 50 weist einen vorderen Abschnitt in Form eines inneren Kunststoff rohrabschnitts 58 auf, der an seinem hinteren Ende mit einem Stahleinlaßrohr 59 verbunden ist. Das hintere Ende des Kunst stoffrohrabschnitts 58 ist in Preßpassung in eine nach vorne offene Fassung 55 im hinteren Rohrabschnitt 59 eingepaßt, und das vordere Ende ist in ähnlicher Weise in Preßpassung oder durch Klebung in eine nach hinten offene Gegenbohrung 65 in der Muffe 52 befestigt. Das äußere flexible Rohr 51 ist in engem, umfassenden Kontakt mit der Außenfläche des inneren Rohrab schnitts 58, aber verhindert nicht die Drehung des Rohrs 50. Der innere Rohrabschnitt 58 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt, der im wesentlichen fest ist, aber genügend Flexi bilität hat, um Fehlausrichtungen zwischen dem Ventil (Buchse 52) und dem Schlagelement auszugleichen.

Ein flexibler, im wesentlichen zylindrischer Kunststoff- oder Elastomerisolator 60 ist zwischen der Endmutter 71 und dem Rohr 50 angeordnet, wie in Fig. 2 dargestellt. Der hintere Rohrab schnitt 59 weist eine Folge von beabstandeten, auf seinem Umfang verlaufenden Vorsprüngen 61 an seiner Außenfläche auf, die ent sprechende Nuten zwischen sich bilden. Der Isolator 60 kann durch Einspritzen zwischen der Mutter 71 und dem Rohr 50 an Ort und Stelle gebildet werden, so daß der fließfähige Kunststoff die Nuten zwischen den Vorsprüngen 61 auffüllt und die Vorsprün ge in dem Isolatormaterial einbettet und dadurch das Rohr 50 gegen Längsbewegungen sichert, obwohl das Rohr 50 frei für Dre hungen innerhalb des Isolators 60 bleibt, ohne beweglich in Längsrichtung des Werkzeugs zu sein.

Ein hinterer radialer Flansch 62 am Isolator 60 ist zwischen einer nach vorne weisenden inneren Stufe 63 der Endkappe 72 und einer hinteren Kante der Endmutter 71 eingespannt. Der Isolator 60 weist äußere, in Längsrichtung verlaufende Nuten auf, die als Entlüftungsdurchgänge 79 für aus den Öffnungen 42 ausgestoßene Druckluft dienen, wenn die Öffnungen 42 die hintere Kante der Buchse 52 während des Rückwärtshubs des Schlagelements 12 pas sieren.

In dem Luftverteilungsmechanismus ist ein Umkehrmechanismus 54 eingebaut. Das innere Rohr 58 hat einen seitlichen Anschluß 74 nahe an seinem vorderen Ende. Die Buchse 52 weist etwa in der Mitte bezüglich ihrer Länge einen radialen Anschluß 76 auf. Der Anschluß 74 kann durch Drehen des Rohrs 50 in die in Fig. 2 gezeigte Position in Ausrichtung mit dem Anschluß 76 gebracht werden, wodurch Druckluft in die vordere Druckkammer eintreten kann, sobald der Anschluß 76 in Kommunikation mit der radialen Öffnung 42 in dem Schlagelement kommt. Wie oben bemerkt, ver kürzt dieses frühzeitige Einlassen von Druckluft in die vordere Druckkammer den Vorwärtshub des Schlagelements und bewirkt ein Schlagen auf die Endmutter 71 anstelle des Amboß 23. Durch Dre hen des Rohres 50 in die in den Fig. 1 und 4 gezeigte Posi tion wird der Anschluß 76 aus der Ausrichtung mit dem Anschluß 74 fortbewegt, so daß das Werkzeug dann in der Vorwärtsbetriebs art arbeitet.

Ein Einrastmechanismus 81 ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß sich das Rohr 50 während des Betriebs nicht aus seiner vor gegebenen Position für die Vorwärts- bzw. Rückwärtsbetriebsart fortbewegt. Der Einrastmechanismus 81 enthält einen Stift 82, der von dem Rohr 50 nahe seinem vorderen Ende radial nach außen vorsteht, aber an einer Position, die gegenüber dem Anschluß 74 versetzt ist. In der dargestellten Ausführungsform liegt der Stift 82 hinter dem Anschluß 74 und verläuft in einem radialen Winkel (hier 90°) relativ zu dem Anschluß 74.

Das äußere Ende des Stiftes 82 gleitet innerhalb einer auf dem Umfang durch die Buchse 52 gebildeten Nut 83. Die Nut 83 hat im wesentlichen U-Form, mit einem verlängerten Mittelbereich 86, der auf einem Kreisumfang der zylindrischen Buchse verläuft, und einem Paar von Endschlitzen 87A, 87B, die sich von den gegen überliegenden Enden des Mittelbereichs 86 um eine kurze Strecke nach vorne erstrecken. Die Endschlitze 87A und 87B sind so di mensioniert, um den Stift 82 in der der Rückwärtsbetriebsart (Fig. 8) und der der Vorwärtsbetriebsart (Fig. 9) entsprechen den Position zu halten.

Um das Werkzeug 10 in Vorwärtsbetriebsart zu starten, dreht der Benutzer den äußeren Luftzufuhrschlauch im Uhrzeigersinn, wo durch das Rohr 50 gedreht wird, bis der Stift 82 am Ende des Mittelabschnitts 86 der Nut 83 gestoppt wird. Der Anschluß 74 des Rohrabschnitts 58 ist dann nicht mit dem Anschluß 76 in der Buchse 52 ausgerichtet. Durch eine Federkraft, die durch das elastische äußere Rohr 51 ausgeübt wird, wird die Buchse 52 um eine kurze Strecke vorwärts in bezug auf das Rohr 50 gedrückt, so daß der Stift 82 frei zur gleitenden Bewegung entlang des Mittelabschnitts 86 der Nut 83 ist und nicht in Eingriff mit einem der Endschlitze 87A, 87B kommt. Wenn Druckluft durch die Leitung 13 zugeführt wird, überwindet der auf die Vorderfläche der Buchse 52 wirkende Luftdruck die Federkraft des äußeren Rohrs 51 und sichert das Ventil, indem die Buchse 52 nach hinten und dadurch der Stift 82 um eine kurze Strecke nach vorne in den Endschlitz 87A, wie in Fig. 9 gezeigt, gezwungen wird. In die ser Stellung ist der Luftfluß durch den Anschluß 76 blockiert und ferner die Drehbarkeit des Rohrs 50 gegen die Buchse 52 blockiert, da der Stift 82 in der durch den Endschlitz 87A ge bildeten Riegelöffnung festsitzt.

Um auf Rückwärtsbetriebsart umzuschalten, schaltet der Benutzer die Druckluftzufuhr aus, so daß der Stift 82 sich zurück in den Mittelabschnitt 86 der Nut 83 bewegt, und dreht dann im Luftzu fuhrschlauch um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn, bis der Stift 82 am anderen Ende des Mittelabschnitts 86 der Nut 83 gestoppt wird. Der Anschluß 74 des Rohrs 50 ist dann in Ausrichtung mit dem Anschluß 76 in der Buchse 52, wie in Fig. 2 dargestellt. Um die Ausrichtung und Installation zu vereinfachen, kann das vor dere Ende des Rohrabschnitts 58, das den Anschluß 74 umfaßt, sich verjüngend, wie dargestellt, ausgebildet sein. Wenn die Druckluftzufuhr wieder eingeschaltet wird, überwindet die durch den Luftdruck auf die vordere Fläche der Buchse 52 ausgeübte Kraft die Federkraft des äußeren Rohrs 51, und die Buchse 52 gleitet relativ zu dem Rohr 50 nach hinten, was bewirkt, daß der Stift 82 sich in seine verriegelte Stellung im Endschlitz 87B, wie in Fig. 8 gezeigt, bewegt.

Die Buchse 52 wirkt nach ihrer Konstruktion wie ein Schwimmer ventil, d. h., sie kann um eine kurze Strecke in Längsrichtung des Werkzeugs in bezug auf das innere Rohr 58 gleiten. Anders als bei bekannten Gestaltungen, bei denen auf die Rückwärtsbe triebsart umgeschaltet wird, indem die Ventilhülse oder Buchse um eine erhebliche Strecke in Längsrichtung des Werkzeugs ver schoben wird, wobei oft eine Federkraft benutzt wird, um die Hülse in ihre vordere Position vorzuspannen, benutzt die vor liegende Erfindung eine solche nach vorne vorspannende Kraft für einen gänzlich anderen Zweck, nämlich um die Buchse über eine sehr kurze Strecke zu bewegen, die gerade ausreicht, um den Stift in einen Endschlitz in der U-förmigen Nut eingreifen zu lassen, wenn die Luftzufuhr wieder eingeschaltet wird. Der re sultierende Umkehrmechanismus kann von der Vorwärts-, in die Rückwärtsbetriebsart durch eine Vierteldrehung des Luftzufuhr schlauchs umgeschaltet werden, wobei eine hohe Verläßlichkeit sichergestellt ist, da eine Bewegung nur über eine kurze Strecke erforderlich ist und nur wenige bewegliche Teile vorhanden sind.

In der beschriebenen Ausführungsform wirkt der Stift- und Nutme chanismus sowohl als Einrastmechanismus als auch als Stopper anordnung, die die Gleitfähigkeit der das Ventilteil bildenden Buchse in bezug auf das innere Rohr, auf das sie aufgesetzt ist, in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung begrenzt. Für die letztere Funktion ist der Stift 82 durch die vorderen und hinteren Kanten der Nut 83 und die Länge der Endschlitze 87A, 87B eingeschlos sen, wodurch der Bereich festgelegt wird, über den die Buchse 52 gleiten kann.

Die vorhergehende Beschreibung bezieht sich auf eine beispiel hafte Ausführungsform der Erfindung, die aber nicht auf die speziell gezeigten Gestaltungen beschränkt ist. Zum Beispiel könnte das äußere elastische Rohr, wie etwa ein Elastomer schlauch, durch eine Schraubenfeder, eine Blattfeder oder ähn lich wirkende Vorspannmittel ersetzt werden. In ähnlicher Weise könnte der Stift- und Nuteinrastmechanismus in umgekehrter An ordnung aufgebaut werden, so daß der Stift an der Innenfläche der Buchse gebildet ist, um sich in einer in dem drehbaren Rohr gebildeten Nut zu bewegen. Diese und andere Modifikationen kön nen im Rahmen der Erfindung, wie sie in den folgenden Patentan sprüchen definiert ist, ausgeführt werden.

Claims

1. Umkehrbares pneumatisches Bodenstechwerkzeug mit:
einem länglichen Grundkörper (11) mit einem rohrförmi gen Gehäuse (21) und einem Amboß (23) am Vorderende des Gehäuses;
einem Schlagelement (12), das zur Hin- und Herbewegung im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, um in einer Vorwärtsbetriebsart Schläge auf den Amoß (23) auszuüben, um das Werkzeug nach vorne durch den Boden zu treiben;
einem Luftverteilungsmechanismus, um die Hin- und Her bewegung des Schlagelements (12) zu bewirken, mit einer gestuften Lufteinlaßleitung, die gleitfähig in einem nach hinten offenen Hohlraum (33) in dem Schlagelement (12) an geordnet ist, und einer radialen Öffnung (42), die von dem Hohlraum (33) durch die umgebende Wand zum Äußeren des Schlagelements verläuft;
einem Endstückaufbau (14), der in der hinteren Endöff nung des Gehäuses (21) angebracht ist und das Schlagelement und den Luftverteilungsmechanismus im Gehäuse hält;
einem Umkehrmechanismus für den Luftverteilungsmecha nismus, um die Hin- und Herbewegung des Schlagelements (12) aus der Vorwärts- in eine Rückwärtsbetriebsart umzuschalten und umgekehrt, wobei der Umkehrmechanismus aufweist:
ein im wesentlichen steifes Luftzufuhrrohr (50), das drehbar in dem Endstückaufbau (14) angebracht ist und das Druckluft in den nach hinten offenen Hohlraum (33) in dem Schlagelement (12) leitet;
eine Buchse (52), die gleitfähig um das vordere Ende des Luftzufuhrrohrs (50) und gleitfähig und abdichtend in dem nach hinten offenen Hohlraum (33) angeordnet ist;
eine Stopperanordnung, die die gleitende Bewegung der Buchse (52) relativ zum Luftzufuhrrohr (50) begrenzt;
ein Umkehrventil (54), das durch Drehen des Luftzufuhr rohrs (50) geöffnet werden kann, um Druckluft zu einem er sten radialen Anschluß (76) im mittleren Bereich der Buchse (52) zu leiten, und geschlossen werden kann;
Vorspannmittel, die die Buchse (52) in eine vordere Position an dem Luftzufuhrrohr (50) drücken, wenn der nach hinten offene Hohlraum (33) nicht unter Druck gesetzt ist, und die durch die Druckluft überwunden werden, wenn Druck luft in den nach hinten offenen Hohlraum (33) in dem Schlag element eingeführt wird, so daß die Buchse (52) relativ zum Luftzufuhrrohr in eine hintere Position gleitet; und
einen Einrastmechanismus (82, 87A, 87B), der die Buchse (52) gegen Drehungen relativ zum Luftzufuhrrohr sichert, wenn der Hohlraum (33) im Schlagelement (12) unter Druck gesetzt ist, und der gelöst wird, wenn die Buchse (52) unter Einwirkung der Vorspannmittel in die vordere Position glei tet, um Drehungen der Luftzufuhrleitung relativ zur Buchse zu erlauben, wenn der nach hinten offene Hohlraum (33) im Schlagelement (12) nicht unter Druck gesetzt ist.

2. Bodenstechwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Vorspannmittel ein elastisches äußeres Rohr (51) aufweisen, das konzen trisch um die Außenfläche des Luftzufuhrrohrs (50) liegt und das an seinem hinteren Ende in dem Endstückaufbau (14) und an seinem vorderen Ende an der Buchse (52) befestigt ist.

3. Bodenstechwerkzeug nach Anspruch 2, wobei das elastische äußere Rohr (51) in eng umfassendem Kontakt mit dem Luftzu fuhrrohr (50) ist, aber eine Drehung des Luftzufuhrrohrs (50) nicht verhindert.

4. Bodenstechwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Umkehr ventil einen zweiten radialen Anschluß (74), der nahe am vorderen Ende der Luftzufuhrleitung (50) gebildet ist, und den ersten radialen Anschluß (76) im mittleren Bereich der Buchse (52) aufweist, so daß Drehungen des Luftzufuhrrohrs (50) den ersten und zweiten Anschluß in und außer Ausrich tung zueinander bringen.

5. Bodenstechwerkzeug nach Anspruch 4, wobei die Stopperanord nung und der Einrastmechanismus einen Stift (82), der entwe der von dem Luftzufuhrrohr (50) oder der Buchse (52) vor steht und in eine Nut (83) ragt, die entweder in der Buchse (52) oder in dem Luftzufuhrrohr (50) gebildet ist, wobei die Nut (83) einen auf einem Kreisumfang liegenden Mittelab schnitt (86) aufweist, der eine Drehung des Luftzufuhrrohrs (50) zwischen einer Position für Vorwärtsbetriebsart, in der das Umkehrventil geschlossen ist, und eine Position für Rückwärtsbetriebsart, in der das Umkehrventil geöffnet ist, erlaubt, und weiter ein Paar von Endschlitzen (87A, 87B) aufweist, die von den Enden des Mittelabschnitts (83) in Längsrichtung des Werkzeugs verlaufen, so daß der Stift (82) in einen der beiden Endschlitze eingreift, wenn der Umkehr mechanismus in seiner Stellung für Vorwärtsbetriebsart ist, und in den anderen Endschlitz eingreift, wenn der Umkehr mechanismus in seiner Stellung für Rückwärtsbetriebsart ist.

6. Bodenstechwerkzeug nach Anspruch 5, wobei die Nut (83) im wesentlichen U-förmig ist.

7. Bodenstechwerkzeug nach Anspruch 1, wobei der Endstückaufbau aufweist:
eine Endmutter (71), die in ein Gewinde in der Innen fläche des Gehäuses nahe dem hinteren Ende eingeschraubt ist;
einen flexiblen Isolator (60), der innerhalb der End mutter befestigt ist, wobei das Luftzufuhrrohr (50) inner halb des Isolators angeordnet ist; und
Einrichtungen (61) zum Verhindern von Längsbewegungen des Luftzufuhrrohrs (50) relativ zu dem Isolator (60), wäh rend gleichzeitig Drehungen des Luftzufuhrrohrs (50) inner halb des Isolators möglich bleiben.

8. Bodenstechwerkzeug nach Anspruch 7, wobei das Vorspannmittel ein elastisches äußeres Rohr (51) aufweist, das konzentrisch außerhalb des Luftzufuhrrohrs (50) angeordnet ist, und das mit seinem hinteren Ende an dem Isolator (60) und mit seinem vorderen Ende an der Buchse (52) befestigt ist.

9. Umkehrbares pneumatisches Bodenstechwerkzeug mit:
einem länglichen Grundkörper (11) mit einem rohrförmi gen Gehäuse (21) und einem Amboß (23) am Vorderende des Gehäuses;
einem Schlagelement (12), das zur Hin- und Herbewegung im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, um in einer Vorwärtsbetriebsart Schläge auf den Amoß (23) auszuüben, um das Werkzeug nach vorne durch den Boden zu treiben;
einem Luftverteilungsmechanismus, um die Hin- und Her bewegung des Schlagelements (12) zu bewirken, mit einer gestuften Lufteinlaßleitung, die gleitfähig in einem nach hinten offenen Hohlraum (33) in dem Schlagelement (12) an geordnet ist, und einer radialen Öffnung (42), die von dem Hohlraum (33) durch die umgebende Wand zum Äußeren des Schlagelements verläuft;
einem Endstückaufbau (14), der in der hinteren Endöff nung des Gehäuses (21) angebracht ist und das Schlagelement und den Luftverteilungsmechanismus im Gehäuse hält, welcher Endstückaufbau eine Endmutter (71), die in ein Gewinde in der Innenwand nahe der hinteren Öffnung des Gehäuses einge schraubt ist, und einen flexiblen, im wesentlichen zylin drischen Isolator (60) innerhalb der Endmutter aufweist;
einem Umkehrmechanismus für den Luftverteilungsmecha nismus, um die Hin- und Herbewegung des Schlagelements (12) aus der Vorwärts- in eine Rückwärtsbetriebsart umzuschalten und umgekehrt, wobei der Umkehrmechanismus aufweist:
ein im wesentlichen steifes Luftzufuhrrohr (50), das in dem Isolator (60) angebracht ist und das Druckluft in den nach hinten offenen Hohlraum (33) in dem Schlagelement (12) leitet;
Einrichtungen (61) zum Verhindern von Längsbewegungen des Luftzufuhrrohrs (50) relativ zu dem Isolator (60), wäh rend gleichzeitig Drehungen des Luftzufuhrrohrs (50) inner halb des Isolators möglich bleiben;
eine Buchse (52), die gleitfähig um das vordere Ende des Luftzufuhrrohrs (50) und gleitfähig und abdichtend in dem nach hinten offenen Hohlraum (33) angeordnet ist;
einen zweiten radialen Anschluß (74), der nahe am vor deren Ende der Luftzufuhrleitung (50) gebildet ist, und einen ersten radialen Anschluß (76) im mittleren Bereich der Buchse (52), so daß durch Drehung des Luftzufuhrrohres (50) der erste und der zweite Anschluß in Ausrichtung zueinander, um Druckluft durch den ersten Anschluß (76) zuzuführen, und außer Ausrichtung gebracht werden können;
ein elastisches äußeres Rohr (51), das konzentrisch außerhalb des Luftzufuhrrohres (50) angeordnet ist, und das an seinem hinteren Ende an dem Endstückaufbau und an seinem vorderen Ende an der Buchse (52) befestigt ist, wobei das elastische äußere Rohr (51) die Buchse (52) in eine vordere Position in bezug auf das Rohr (50) vorspannt, wenn der nach hinten offene Hohlraum (33) in dem Schlagelement (12) nicht unter Druck gesetzt ist, und dessen Vorspannung durch Druck luft überwunden wird, wenn Druckluft durch das Luftzufuhr rohr (50) in den nach hinten offenen Hohlraum (33) in dem Schlagelement (12) eingeführt wird, so daß die Buchse (52) in eine hintere Position relativ zu dem Luftzufuhrrohr glei tet; und
einen Einrastmechanismus (82, 87A, 87B), der die Buchse (52) gegen Drehungen relativ zum Luftzufuhrrohr sichert, wenn der Hohlraum (33) im Schlagelement (12) unter Druck gesetzt ist, und der Drehungen des Luftzufuhrrohrs relativ zur Buchse erlaubt, wenn der nach hinten offene Hohlraum (33) im Schlagelement (12) nicht unter Druck gesetzt ist, wobei der Einrastmechanismus (82, 87A, 87B) einen radialen Stift (82) aufweist, der von dem Luftzufuhrrohr (50) hervor ragt und in eine Nut (83) in der Buchse (52) hineinragt, wobei die Nut (83) einen in Umfangsrichtung verlaufenden mittleren Abschnitt (86), der die Drehung des Rohrs (50) zwischen einer dem Vorwärtsbetrieb entsprechenden Position, in der der erste und der zweite Anschluß (74, 76) nicht in Ausrichtung zueinander sind, und einer dem Rückwärtsbetrieb entsprechenden Position erlaubt, in der der erste und der zweite Anschluß (74, 76) in Ausrichtung zueinander sind, und weiter ein Paar von Endschlitzen (87A, 87B) aufweist, die von den Enden des mittleren Abschnitts in Längsrichtung des Werkzeugs verlaufen, so daß der Stift (82) in den einen der Endschlitze eingreift, wenn der Umkehrmechanismus in der Stellung für die Vorwärtsbetriebsart ist, und in den anderen Endschlitz eingreift, wenn der Umkehrmechanismus in der Stellung für die Rückwärtsbetriebsart ist.