DE19904864A1 - Erdbohrgerät - Google Patents

Abstract

Bei einem Erdbohrgerät, vorzugsweise einem Rammbohrgerät, dessen Spitze von einem pneumatisch hin- und herbewegten Schlagkolben beaufschlagt wird, führt ein Versorgungsschlauch von einem Kompressor zu dem Rammbohrgerät, der gleichzeitig auch zum Umschalten der Bewegungsrichtung des Geräts von Vor- auf Rückwärtslauf durch Drehen am Schlauch dient. Um ein fehlerfreies Umschalten auch bei größeren Schlauchgängen zu gewährleisten und ein Abquetschen - auch unter dem Einfluß des umgebenden Erdreichs - zu vermeiden, enthält der Schlauch ein an der Schlauchwandung anliegendes Stützkorsett in Gestalt einer Federdrahtspirale oder eines Stützgewebes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein umsteuerbares Erdbohrgerät mit einem Versorgungsschlauch zum Zuführen beispielsweise von Druckluft für einen pneumatisch hin- und herbewegten Schlagkolben.

Geräte dieser Art, beispielsweise Rammbohrgeräte, wie sie in der deut­ schen Patentschrift 195 30 972 beschrieben sind, haben sich zum grabenlo­ sen Verlegen von Leitungen im Erdreich oder beim zerstörenden Ersetzen erdverlegter Leitungen außerordentlich bewährt; sie bedürfen einer Umsteuerung, um beispielsweise Blindbohrungen herstellen zu können oder ein durch ein unüberwindbares Bodenhindernis aufgehaltenes Gerät nicht ausgraben zu müssen, sondern im Rückwärtsbetrieb aus der von ihm bereits geschaffenen Erdbohrung herausbewegen zu können.

Für die Umsteuerung sind zahlreiche Systeme bekannt, die sämtlich darauf beruhen, die Schlagenergie des im Gerätegehäuse axial beweglichen Schlagkolbens nicht in Vortriebsrichtung in das Gerätegehäuse einzuleiten, sondern in der Gegenrichtung mit Hilfe eines rückwärtigen Gehäusean­ schlags für den Schlagkolben. Dies geschieht auf einfache Weise dadurch, daß durch Verstellen eines beispielsweise hülsenförmigen Steuerschiebers im Gerätegehäuse diejenigen Steuerkanten axial verlegt werden, die den Zeitpunkt des Entlüftens des vor dem Schlagkolben im Bereich der Geräte­ spitze befindlichen Arbeitsraumes bestimmen.

Soweit bei den bekannten Geräten das Umsteuern von Vorlauf auf Rück­ wärtslauf und umgekehrt im Wege eines mechanischen Verstellens bei­ spielsweise eines Steuerschiebers oder einer Steuerhülse geschieht, bietet sich der Versorgungsschlauch zum Zuführen der Druckluft zum Gerät für ein Betätigen des Steuerelements von außerhalb der Erdbohrung an. Hierfür gibt es zahlreiche Beispiele, die darin übereinstimmen, daß das Umschalten von einer auf die andere Bewegungsrichtung durch Drehen am Versor­ gungsschlauch geschieht.

Bekannt ist aus der PCT-Offenlegungsschrift WO 94/05941 auch ein Bohr­ gerät mit einem Lenkkopf, der beispielsweise als Kegel ausgebildet und drehbar im Gerätegehäuse gelagert ist; seine Drehachse verläuft geneigt in bezug auf die Gehäuselängsachse. Gleichzeitig verlaufen die sich senkrecht zur Drehachse erstreckenden, aneinanderliegenden Berührungsflächen von Lenkkopf und Gehäuse ebenfalls winklig in bezug auf die Gehäuselängs­ achse. Auf diese Weise ist es möglich, das Gerätegehäuse um seine Längsachse zu drehen, während das Erdreich den Lenkkopf festhält. Durch eine solche Gehäusedrehung läßt sich der Lenkkopf in eine exzentrische Lage gegenüber dem Gerätegehäuse bringen, in der eine Kurvenfahrt stattfindet.

Um das Rammbohrgerät von einer Geradeausfahrt auf eine bestimmte Kur­ venbahn zu bringen, muß das Gerätegehäuse daher mit Hilfe des Druckluft­ schlauchs so weit gedreht werden, bis das Gerät die erforderliche Winkel­ lage (Ausgangslage) für die gewünschte Kurvenbahn erreicht hat.

Ein solches Drehen ist nur mit Hilfe des am rückwärtigen Geräteende ange­ schlossenen Druckluftschlauchs möglich. Das bringt jedoch erhebliche Pro­ bleme mit sich, weil der Druckluftschlauch nicht biegesteif sein darf und da­ her auch nicht torsionsfest sein kann. Hinzu kommt, daß das Rammbohr­ gerät beim Drehen die auf sein Gehäuse wirkende Erdreichreibung überwin­ den muß. Diese Reibung kann - je nach der Bodenbeschaffenheit sowie dem Außendurchmesser und der Länge des Geräts - sehr erheblich sein, so daß es bei einer fortgeschrittenen Bohrung bzw. beim Drehen an einer dem­ entsprechend langen Druckmittelleitung (Druckluftschlauch) häufig gar nicht mehr möglich ist, das Gehäuse im Erdreich zu drehen oder die dafür erfor­ derlichen Kräfte aufzubringen.

Die Reibung zwischen Gehäuse und Erdreich läßt sich zwar vermeiden, wenn der vordere Teil des Gerätes einen größeren Durchmesser besitzt als der Rest des Gehäuses. Das scheitert jedoch daran, daß die Reibung zwi­ schen Gehäuse und Erdreich unerläßlich ist, damit das Erdreich die entge­ gen der Bohrrichtung gerichteten Reaktionskräfte aufnehmen kann.

Zur Verminderung des von dem umgebenden Erdreich ausgehenden Rei­ bungswiderstandes kann das Gerätegehäuse drehfest mit dem Versor­ gungsschlauch verbunden und drehbar in einem Hüllrohr gelagert sein. Bei einem Verdrehen des Schlauchs dreht sich das Gerät dann reibungsarm in dem Hüllenrohr.

Ein weiterer Nachteil besteht bei den bekannten Geräten mit Druckluft­ schlauch darin, daß sich infolge der Torsion des Druckluftschlauchs von außerhalb der Erdbohrung nicht, zumindest nicht mit der notwendigen Ge­ nauigkeit feststellen läßt, wann sich die Steuerhülse oder das Rammbohrge­ rät zu drehen beginnt, um welchen Winkel sie sich tatsächlich drehen und nach welchem Winkel die Drehung beendet ist.

Da ein zielgenaues Bohren jedoch nur dann möglich ist, wenn der Lenkkopf, die Steuerhülse oder ein verstellbares Lenkelement eine vorgegebene Win­ kelstellung zum Gehäuse des Rammbohrgeräts einnimmt, kommt es in der Praxis entscheidend darauf an, das Gerätegehäuse jeweils nur solange und soweit zu drehen, bis der vorgegebene Lenkwinkel erreicht ist.

Mit zunehmender Distanz bzw. Schlauchlänge macht sich jedoch die Tor­ sion des Schlauches immer mehr nachteilig bemerkbar. Dies kann soweit gehen, daß es schon bei Schlauchlängen ab 20 m zu einem Abquetschen bzw. Abschnüren des Schlauchs kommt und die Druckluftzufuhr bis zu einer vollen Unterbrechung beeinträchtigt wird. Diese Gefahr ist bei sommerlichen Temperaturen besonders groß, weil dann die umgebungswarme, mit hoher Geschwindigkeit an der Schlauchwandung vorbeiströmende Druckluft einen großen Teil ihrer fühlbaren Wärme an den Schlauch abgibt.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die Torsionssteifigkeit her­ kömmlicher Versorgungsschläuche für Rammbohrgeräte in einer Weise zu erhöhen, die ein sicheres Verstellen und ein zielgenaues Bohren erlaubt.

Die Lösung dieses Problems besteht darin, daß der Schlauch erfindungsge­ mäß ein an der Schlauchwandung innen und/oder außen anliegendes Stütz­ korsett erhält. Dieses Stützkorsett verhindert ein Kollabieren des Schlau­ ches und kann aus einer Federdrahtspirale oder aus einem Drahtgewebe bestehen; es verleiht dem Schlauch ein hohes Maß an Torsionsfestigkeit und Formstabilität. Dennoch reicht die Flexibilität aus, um ihn für einen Transport aufwickeln zu können. Besonders geeignet zur Schlauchstabilisie­ rung sind expandierbare Drahtgewebe-Schläuche, die beim Ziehen an den beiden Enden ihren Durchmesser zugkraftabhängig verringern und bei einer Zugentlastung ihren Durchmesser bis zu einem maximalen Durchmesser vergrößern.

Derartige Stützschläuche lassen sich - gegebenenfalls auf der Baustelle - besonders leicht in einen herkömmlichen Druckluftschlauch einziehen, weil sich beim Einziehen ihr Durchmesser unter dem Einfluß der Zugkraft deut­ lich verringert. Ist der maximale Durchmesser des Stützschlauchs im entla­ steten Zustand geringer als der Innendurchmesser des Druckluftschlauchs, dann legt sich ein solcher Stützschlauch dicht und insbesondere verschie­ befest an die Innenwandung des Versorgungsschlauchs.

Über größere Distanzen kommen üblicherweise Versorgungsschläuche aus mehreren, an ihren Enden mit Schlauchkupplungen versehene Schlauchab­ schnitte zur Verwendung. In diesen Fällen erstreckt sich das Stützkorsett von Kupplung zu Kupplung eines Schlauchabschnitts. Das Stützkorsett ist dabei vorzugsweise an den Schlauchkupplungen befestigt, so daß auch bei einer Dehnung der Schlauch auf seiner ganzen Länge abgestützt bleibt. Die Befestigung an den Kupplungen verhindert zudem, daß sich das Stützkor­ sett, beispielsweise eine Spiralfeder im Betrieb verkürzt. Zum Befestigen kann das Stützkorsett an seinen Schlauchenden einen Haken besitzen, der sich in eine Öffnung an der Schlauchkupplung einhängen läßt.

Die Stabilisierung des Versorgungsschlauchs mit Hilfe eines Stützkorsetts wirkt sich dann besonders vorteilhaft aus, wenn durch den Versorgungs­ schlauch nicht nur Druckluft zum Bohrgerät strömt, sondern im Schlauch noch ein weiterer Schlauch verläuft, über den das Rammbohrgerät bei­ spielsweise mit Steuerluft zum Verstellen einer Steuerhülse beim Umschal­ ten von Vorlauf auf Rückwärtslauf und umgekehrt versorgt wird.

Die erfindungsgemäße Verwendung eines Stützkorsetts erlaubt ein sicheres Verstellen von Lenkelementen am Bohrgerät oder ein Umschalten des Geräts von Vorwärtslauf auf Rückwärtslauf, wie es sich bislang nur mit Hilfe eines Gestänges erreichen läßt. Dies ist auch bei der Verwendung eines handelsüblichen Versorgungsschlauchs möglich, weil sich das Stützkorsett insbesondere im Falle eines Gewebeschlauchs leicht in einen solchen Schlauch einbringen, aber auch wieder daraus entfernen läßt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich der erfindungsgemäße Versorgungsschlauch aufwickeln und daher als Bund transportieren läßt. Außerdem läßt sich das Stützkorsett, beispielsweise eine Federdrahtspirale auch zur Datenübertra­ gung zwischen Bohrgerät und einem oberirdischen Empfänger oder Steuer­ gerät verwenden. Schließlich kann das Stützkorsett auch in die Schlauchwandung integriert sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein im Erdreich befindliches Rammbohrgerät mit seinem /ersor­ gungsschlauch,

Fig. 2 einen zugehörigen Schlauchabschnitt;

Fig. 3 einen Schlauchabschnitt mit einem Stützgewebe.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten, im Erdreich 1 befindlichen Rammbohrgerät 2 erstreckt sich ein Versorgungsschlauch 3 durch eine Baugrube 4 bis zu einem nicht dargestellten oberirdischen Kompressor. Der Schlauch wird dabei zweimal um 90° umgelenkt und unterliegt mit fortschreitendem Vor­ trieb des Rammbohrgeräts 2 im Erdreich 1 in zunehmendem Maße dem Einfluß der Erdreichreibung, da er zwischen dem Rammbohrgerät 2 und dem Kanalschacht 4 in der vom Rammbohrgerät geschaffenen Bohrung mit einem Teil seines Umfangs auf dem mehr oder minder rauhen und zerklüf­ teten Erdreich der Bohrung liegt.

Der Versorgungsschlauch 3 besteht aus mehreren Abschnitten 5, an deren Enden sich Kupplungsstücke 6 und 7 befinden. Diese Kupplungsstücke ragen mit einem Nippel 8, 9 in das Schlauchinnere und sind im Bereich ihres Nippels mit Hilfe je einer Hülse 10, 11 mit den Schlauchenden verquetscht. Im Innern des Schlauchabschnitts 5 erstreckt sich zwischen den beiden Nip­ peln 8, 9 der Kupplungsstücke 6, 7 ein Stützkorsett in Gestalt einer Spirale 12, deren Windungen an der Schlauchwandung dicht und bei weichem Schlauchmaterial auch leicht formschlüssig anliegen und diese soweit fixie­ ren und abstützen, daß eine Torsion weitestgehend unterbunden und ein Abquetschen des Schlauchs auch bei kleinen Krümmungs- bzw. Biegera­ dien unmöglich ist.

An die Stelle der Spirale kann auch ein expandierbares Stützgewebe 13 aus Draht treten, das den Vorteil besitzt, daß es sich in den Schlauch einziehen läßt und dabei auch mehrere Schlauchabschnitte 5 bzw. Kupplungen 6, 7 überbrücken kann. Des weiteren erstreckt sich durch den Schlauchabschnitt 5 bzw. dem Versorgungsschlauch eine Steuerluftleitung 14. Die Windungen der Stützspirale und die Gewebedrähte können mit Hilfe eines reibungsver­ mindernden Kunststoffilms miteinander verbunden sein.

Claims (11)

1. Erdbohrgerät mit einem Schlauch zum Zuführen von Druckluft für einen pneumatisch hin- und herbewegten Schlagkolben, gekennzeichnet durch ein an der Schlauchwandung anliegendes Stützkorsett (12; 13).

2. Erdbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Stützkorsett (12; 13) im Schlauchinnern befindet.

3. Erdbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützkorsett (12; 13) den Schlauch (3) umgibt.

4. Erdbohrgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützkorsett in Kunststoffolie eingehüllt ist.

5. Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stützkorsett aus einer Spirale (12) besteht.

6. Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stützkorsett aus einem Drahtgewebe (13) besteht.

7. Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen aus mehreren Abschnitten (5) mit drehfest mit dem Schlauch ver­ bundenen Schlauchkupplungen (6, 7) an den Enden bestehenden Ver­ sorgungsschlauch (3) und sich von Kupplung zu Kupplung erstreckenden Stützkorsetts (12; 13).

8. Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß sich durch den Versorgungsschlauch (3; 5) mindestens ein wei­ terer Schlauch (14) erstreckt.

9. Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stützkorsett (12; 13) mit den Schlauchkupplungen (6, 7) verbunden ist.

10. Verfahren zum Lenken eines Rammbohrgeräts, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lenkung durch Drehen an einem Versorgungsschlauch mit mindestens einem Stützkorsett ausgelöst wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Stützkorsett eine im Druckluft­ schlauch befindliche, mit den Enden an Schlauchkupplungen befestigte Spiralfeder ist.