DE2524211C3

DE2524211C3 - Self-propelled, pneumatic pile driver

Info

Publication number: DE2524211C3
Application number: DE19752524211
Authority: DE
Inventors: Gustav Dr.-Ing. 4300 Essen Jenne
Original assignee: JENNE und STRAHM AG fur TIEFBAUTECHNIK SARNEN-WILEN (SCHWEIZ)
Current assignee: JENNE und STRAHM AG fur TIEFBAUTECHNIK SARNEN-WILEN (SCHWEIZ)
Priority date: 1975-05-31
Filing date: 1975-05-31
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2524211A1; DE2524211B2

Description

Die Ei-findung betrifft ein selbstgetriebenes, pneumatisches Rammbohrgerät zur Herstellung von Erdbohrungen beliebiger Länge, mit einem mit einer Schlagspitze versehenen, insgesamt rohrförmigen Gehäuse, in dem ein hin- und hergehend bewegter Schlagkolben angeordnet ist, dessen axiale Bewegung durch Druckluft erfolgt, welche durch eine zentrische Bohrung einer feststehenden Steuerhülse zugeführt wird, deren Steuerkopf in eine mit Steuerbohrungen versehene Ausnehmung des Schlagkolbens hineinragt, die mit einer vorderen und einer hinteren festen Steuerkante versehen und zum Vor- bzw. Rücklauf des Rammbohrgerätes in jeweils einer von zwei sich in axialer Richtung unterscheidenden Endstellungen am Gehäuse festlegbar ist.The egg invention concerns a self-propelled, pneumatic one Ram drilling rig for drilling earth bores of any length, with one with a hammer point provided, generally tubular housing, in which a reciprocating moving piston is arranged, the axial movement is carried out by compressed air, which through a central bore of a fixed control sleeve is supplied, the control head in a recess provided with control bores of the percussion piston protrudes with a front and a rear fixed control edge provided and for the forward and reverse of the ram drilling device in each case one of two in the axial direction different end positions on the housing can be determined.

Für derartige Rammbohrgeräte ist neben einer robusten und betriebssicheren Konstruktion, einer axialen Laufstabilität und Zielgenauigkeit sowie einer einfachen Handhabung die Möglichkeit, das Gerät auch innerhalb des Erdreiches wieder in Gang zu setzen und von Vorwärts· und Rückwärtslauf umzuschalten, von großer Bedeutung.In addition to a robust and reliable construction, a axial running stability and accuracy as well as easy handling the possibility of the device to start up again inside the ground and to switch from forward and reverse rotation, from great importance.

Bezüglich der Druckluftzufuhr für die Hin- und Herbewegung des Schlagkolbens ist es bekannt, über feststehende Steuerkanten des Steuerschiebers die Umkehr der Bewegungsrichtung bei zwei unterschiedlichen Stellungen der im Gehäuse festlegbaren Steuerhülse vorzunehmen.With regard to the compressed air supply for the reciprocating movement of the percussion piston, it is known about fixed control edges of the control slide the reversal of the direction of movement with two different Make positions of the control sleeve that can be fixed in the housing.

Bei der Regelung der Druckluftzufuhr mittels fester Steuerkanten besteht bei einer Bewegung des Rarnmbohrgerätes in Vorwärtsrichtung die Notwendigkeit, die sich bei einer Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens vor der Auslaßöffnung der Steuerhülse anstauende Druckluft gegen den anstehenden Druck der ständig zugeführten Druckluft in das Zuführrohr zurückzuschieben, bis eine Bewegungsumkehr des Schlagkolbens s erfolgt ist Im Zusammenwirken mit dem Bewegungsimpuls des rückkehrenden Schlagkolbens ergibt sich hierdurch eine Belastung des Gehäuses entgegengesetzt zur eingestellten Vortriebsrichtung. Insbesondere bei verhältnismäßig weichen Böden führen diese Belastungen zu einem Rücktrieb und zu Schwingungen des Rammbohrgerätes.When regulating the compressed air supply by means of fixed control edges, there is a movement of the drill bit in the forward direction, the need that arises when the percussion piston moves backwards Compressed air accumulating in front of the outlet opening of the control sleeve against the existing pressure of the constantly push the supplied compressed air back into the feed pipe, until a reversal of movement of the percussion piston takes place In cooperation with the movement impulse of the returning percussion piston results in an opposite load on the housing to the set advance direction. These loads lead to relatively soft soils in particular to a backdrive and to vibrations of the ram drilling rig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem selbstgetriebenen pneumatischen Rammbohrgerät der eingangs beschriebenen Art Schwingungen zu mindern und unerwünschte Rückstoßkräfte auszuschalten.The invention is based on the object at a self-propelled pneumatic ram drilling device of the type described above to reduce vibrations and eliminate unwanted recoil forces.

Die Lösung dieser Aufgabe bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zentrische Bohrung der Steuerhülse vom Querschnitt des Zuführrohres bis zum Austrittsquerschnitt kontinuierlich erweitert istThe solution to this problem in the device according to the invention is characterized in that the central bore of the control sleeve from the cross-section of the feed pipe to the outlet cross-section continuously is expanded

Diese Erweiterung kann gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung entweder trichterförmig oder düsenförmig sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der Außendurchmesser der zentrischen Bohrung am Austrittsquerschnitt dem Außendurchmesser der Steuerhüls·?, so daß sich ein scharfkantiges vorderes Ende der Steuerhülse ergibtAccording to further features of the invention, this extension can either be funnel-shaped or nozzle-shaped be. In a preferred embodiment, the outer diameter corresponds to the central one Bore at the outlet cross-section corresponds to the outside diameter of the control sleeve, so that a sharp-edged results in the front end of the control sleeve

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der zentrischen Bohrung strömt sowohl die vom Zuführrohr kommende Druckluft als auch die durch den rückkehrenden Schlagkolben kurzzeitig in die Steuerhülse zurückgedrückte Druckluft strömungsgünstig und wirbelfrei. Es werden auf diese Weise sowohl den Wirkungsgrad verschlechternde Strömungsverluste bei der Druckluftzufuhr vermieden als auch Druckspitzen beim Zurückschieben des Druckluftpolsters in die Steuerhülse. Diese Druckspitzen haben bei der bekannten Ausführung der Steuerhüise die voranstehend beschriebenen Rückstoßkräfte zur Folge, die unter besonderen Bedingungen zu einem unerwünschten Rücklauf des Rammbohrgerätes führen. Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung eine vergrößerte Laufstabilität des Rammbohrgerätes, insbesondere bei weichen Böden, sowie eine ruhige Lage des Gehäuses bei der Gesteinszertrümmerung.This inventive design of the central bore flows from both the feed pipe Coming compressed air as well as the returning impact piston briefly into the control sleeve Compressed air that is pushed back is streamlined and free of eddies. In this way, both the Flow losses that reduce the efficiency of the compressed air supply are avoided as well as pressure peaks when pushing the compressed air cushion back into the control sleeve. These pressure peaks have in the known Execution of the Steuerhüise the above-described recoil forces result, which under special conditions lead to an undesired backward movement of the ram drilling rig. All in all The design according to the invention results in increased running stability of the ram drilling device, in particular with soft soils, as well as a quiet position of the housing when rock breaking up.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß ausgebildeten Rammbohrgerätes dargestellt, und zwar zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein schematischIn the drawing, an embodiment of the ram drilling device designed according to the invention is shown, namely shows
F i g. 1 shows a longitudinal section through a schematically

so dargestelltes Rammbohrgerät undram drilling rig shown in this way and

F i g. 2 einen weiteren Teilschnitt des hinteren Endes des Rammbohrgerätes, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.
Das in F i g. 1 dargestellte Rammbohrgerät besitzt ein rohrförmiges Gehäuse 1, an dessen vorderem Ende ein Führungsring 2 befestigt ist Dieser Führungsring 2 ist auf einem Teil seiner axialen Länge mit einem Außengewinde versehen, welches in ein Innengewinde am vorderen Ende des rohrförmigen Gehäuses 1 eingeschraubt ist Hierdurch ergibt sich eine lösbare, jedoch feste Verbindung zwischen dem Führungsring 2 und dem rohrförmigen Gehäuse I.F i g. 2 shows a further partial section of the rear end of the ram drilling device, also on an enlarged scale.
The in Fig. 1 has a tubular housing 1, at the front end of which a guide ring 2 is attached releasable but firm connection between the guide ring 2 and the tubular housing I.

In der zentralen Bohrung des Führungsringes 2 ist eine Schlagspitze 3 in axialer Richtung frei beweglich geführtIn the central bore of the guide ring 2, an impact point 3 is freely movable in the axial direction guided

Mit der rückwärtigen Fläche der Schlagspitze 3 wirkt ein Schlagkolben 4 zusammen, der im Gehäuse 1 axial beweglich geführt ist. Dieser Schlagkolben 4 wird durchA percussion piston 4 interacts with the rear surface of the striking tip 3 and is axially in the housing 1 is movably guided. This percussion piston 4 is through

Druckluft im Gehäuse l hin- und hergehend bewegt. Die Druckluft wird dem Gehäuse 1 durch eine feststehende, jedoch in axialer Richtung in zwei unterschiedlichen Stellungen arretierbare Steuerhülse 5 zugeführtCompressed air moved back and forth in the housing l. the Compressed air is the housing 1 by a fixed, but in the axial direction in two different Positions lockable control sleeve 5 supplied

Diese Steuerhülse 5 besteht aus einem Zuführrohr 5a und einem im Durchmesser erweiterten Steuerkopf 56, Mittels des Zuführrohres 5a ist die Steuerhülse 5 an einem Lagerring la des Gehäuses 1 gelagert Dieser Lagerring ta ist mit Bohrungen 16 zum Durchtritt der Abluft versehen. Der Steuerkopf 56 der Steuerhülse 5 liegt stets innerhalb einer Ausnehmung 46 des Schlagkolbens 4. Im Bereich dieser Ausnehmung 46 besitzt der Schlagkolben 4 Steuerbohrungen 4c, die mit den Steuerkanten des Steuerkopfes 56 zusammenwirken. This control sleeve 5 consists of a feed tube 5a and a control head 56 with an enlarged diameter, By means of the feed pipe 5a, the control sleeve 5 is mounted on a bearing ring la of the housing 1 The bearing ring ta is provided with bores 16 for the exhaust air to pass through. The control head 56 of the control sleeve 5 is always within a recess 46 of the percussion piston 4. In the area of this recess 46 the percussion piston 4 has control bores 4c which interact with the control edges of the control head 56.

Der lichte Querschnitt des Zuführrohres 5a ist im Bereich des Steuerkopfes 56 kontinuierlich bis zum Austrittsquerschnitt an der vorderen Stirnfläche der Steuerhülse 5 erweitert Diese Erweiterung kann trichterförmig ausgebildet sein, oder — wie in F i g. 2 dargestellt — düsenförmig mit S-förmi^en Querschnittsverlauf. Das dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt, daß der Außendurchmesser der zentrischen Bohrung 5c der Steuerhülse 5 am Austrittsquerschnitt dem Awßendurchmesser des Steuerkopfes 56 der Steuerhülse 5 entspricht so daß sich an dessen vorderem Ende eine scharfe Kante ergibtThe clear cross section of the feed pipe 5a is in Area of the control head 56 continuously up to the exit cross-section on the front face of the Control sleeve 5 expanded This expansion can be funnel-shaped, or - as in FIG. 2 shown - nozzle-shaped with S-shaped cross-section. The illustrated embodiment shows that the outer diameter of the central Bore 5c of the control sleeve 5 at the outlet cross-section the outer diameter of the control head 56 of the Control sleeve 5 corresponds so that there is a sharp edge at the front end

Durch Zufuhr von Druckluft durch die Steuerhülse 5 in die Anbohrung 46 der Schlagkolbens 4 wird der Schlagkolben 4 in Richtung auf die Schlagspitze 3 bewegt bis er auf die Schlagspitze 3 aufprallt. Kurz vor dem Auftreffen des Schlagkolbens 4 auf die SchlagspitzeBy supplying compressed air through the control sleeve 5 into the tapping 46 of the percussion piston 4, the Percussion piston 4 moves in the direction of impact point 3 until it strikes impact point 3. Shortly before the impact of the percussion piston 4 on the striking tip

3 gelangen beim Vorlauf des Rammbohrgerätes die Steuerbohrungen 4c des Schlagkolbens 4 vor die Steuerkante des Steuerkopfes 56, so daß nunmehr die Druckluft in den Ringraum zwischen dem Schlagkolben3 reach the control bores 4c of the percussion piston 4 in front of the ram drilling device Control edge of the control head 56, so that now the compressed air in the annular space between the percussion piston

4 und dem Gehäuse 1 gelangt. Da die vordere Fläche des Schlagkolbens 4 größer ist als die Fläche innerhalb der Ausnehmung 46, treibt die einströmende Druckluft nunmehr den Schlagkolben 4 zurück. Seine Rückwärtsbewegung wird dadurch gebremst, daß der Luftdruck im Ringraum zwischen Schlagkolben 4 und Gehäuse 1 abnimmt, nachdem die Steuerbohrungen 4c rückwärtslaufend die vordere Steuerkante des Steuerkopfes 56 überlaufen haben und somit die Verbindung zwischen der unter vollem Luftdruck stehenden Ausnehmung 46 und dem Ringraum zwischen dem Gehäuse 1 und dem Schlagkolben 4 unterbunden ist Der Schlagkolben 4 kommt zum Stillstand und wird dann sofort wieder nach vorne bewegt, wenn die Steuerbohrungen 4c in der4 and the housing 1 arrives. Since the front surface of the percussion piston 4 is larger than the area within the Recess 46, the incoming compressed air now drives the percussion piston 4 back. His backward movement is braked by the fact that the air pressure in the annular space between percussion piston 4 and housing 1 decreases after the control bores 4c running backwards the front control edge of the control head 56 have overflowed and thus the connection between the recess 46 which is under full air pressure and the annular space between the housing 1 and the percussion piston 4 is blocked. The percussion piston 4 comes to a standstill and is then immediately moved forward again when the control bores 4c in the

Rückwärtsbewegung die hintere Kante des Steuerkopfes 56 überfahren haben, da sich jetzt der Luftdruck im Ringraum voll entspannt und die Abluft durch die Bohrungen 16 des Lagerringes la entweichen kann.
In der oberen Hälfte der Fig.2 ist bei einerBackward movement have passed the rear edge of the control head 56, since the air pressure in the annular space is now fully relaxed and the exhaust air can escape through the bores 16 of the bearing ring la.
In the upper half of Fig.2 is at a

ίο Vorwärtsbewegung des Schlagkolbens 4 in Pfeilrichtung die einströmende Druckluft mit Pfeilen dargestellt Diese Pfeile lassen erkennen, daß sich durch die kontinuierliche Erweiterung der zentrischen Bohrung 5c eine wirbelfreie und damit verlustfreie Druckluftzufuhr ergibt die einen guten Wirkungsgrad des Rammbohrgerätes zur Folge hatίο Forward movement of the percussion piston 4 in the direction of the arrow the incoming compressed air represented by arrows. These arrows indicate that through the continuous expansion of the central bore 5c an eddy-free and thus loss-free compressed air supply results in a good efficiency of the ram drilling rig

Aus der unteren Hälfte der Darstellung in F i g. 2 geht darüber hinaus hervor, daß bei einer Rückkehr des Schlagkotoens 4, die durch den Pfeil in der unteren Hälfte der F i g. 2 angedeutet ist kurzzeitig Druckluft in die Steuerhülse 5 zurückgedrückt wird, und zwar entgegen dem Druck der dort anstehenden Druckluft Die kontinuierliche Erweiterung der zentrischen Bohrung 5c der Steuerhülse 5 verhindert in diesem Fall das Entstehen von Druckspitzen, da die zurückgedrückte Luft gemäß den in der unteren Hälfte eingezeichneten Pfeilen ebenfalls wirbelfrei in das Innere der Steuerhülse 5 gelangt Neben einem guten Wirkungsgrad beim Vortrieb des Rammbohrgerätes hat somit die kontinu-From the lower half of the illustration in FIG. 2 also shows that if the Schlagkotoens 4, indicated by the arrow in the lower half of FIG. 2 is indicated briefly compressed air in the control sleeve 5 is pushed back, against the pressure of the compressed air present there The continuous expansion of the central bore 5c of the control sleeve 5 prevents this in this case Pressure peaks arise because the air that is pushed back is as shown in the lower half Arrows also get into the interior of the control sleeve 5 in a vortex-free manner Propulsion of the ram drilling rig thus has the continuous

jo ierliche Erweiterung der zentrischen Bohrung 5c zur FoTge, daß bei einer Bewegung des Rammbohrgerätes in Vortriebsrichtung durch entstehende Druckspitzen nur kleinste Rückstoßkräfte auf das Gehäuse 1 ausgeübt werden, die selbst bei ungünstigen Verhältnissen keine unerwünschte Rückwärtsbewegung des Gerätes zur Folge haben.jo ierliche expansion of the central bore 5c for As a result, when the ram boring machine moves in the direction of advance due to pressure peaks only the smallest recoil forces are exerted on the housing 1, which even under unfavorable conditions, none result in undesired backward movement of the device.

Bei einer Richtungsumkehr, d.h. wenn das Rammbohrgerät in dem erzeugten Bohrloch zurückwandern soll, wird die Steuerhülse 5 innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 1 in axialer Richtung verstellt so daß der Schlagkolben 4 (Fig. 1) seine Schlagimpulse nunmehr über seine hintere Ringfläche Ad auf den Lagerring la des Gehäuses 1 überträgt während das Druckluftpolster bei einem derartigen Rücklauf zwischen der Hammerfläche 4a des Schlagkolbens 4 und der Schlagspitze 3 aufgebaut wird.In the event of a reversal of direction, ie if the ram boring device is to migrate back into the borehole produced, the control sleeve 5 is adjusted in the axial direction within the tubular housing 1 so that the percussion piston 4 (Fig. 1) now sends its impact pulses via its rear annular surface Ad onto the bearing ring la of the housing 1 transfers while the compressed air cushion is built up between the hammer surface 4a of the percussion piston 4 and the percussion tip 3 during such a return.

For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Self-propelled, pneumatic ram boring machine for the production of earth bores of any length, with an overall tubular housing provided with a percussion tip, in which a reciprocating percussion piston is arranged, the axial movement of which is carried out by compressed air, which through a central bore of a stationary one Control sleeve is supplied, the control head of which protrudes into a recess of the percussion piston provided with control bores, which is provided with a front and a rear fixed control edge and can be fixed in one of two axially different end positions on the housing for the forward and return of the ram drilling device , characterized in that the central bore (5c) of the control sleeve (5) is continuously widened from the cross section of the feed pipe (5a) to the exit cross section

2. Ram boring machine according to claim 1, characterized by a funnel-shaped extension of the central bore (5c).

3. Ram boring machine according to claim 1, characterized by a nozzle-shaped extension of the central bore (5c).

4. Ram drilling device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the outer diameter of the central bore (5c) at the Ausittsque.-cut the outer diameter of the control head (5tyenti *> Richt