DE2527595A1

DE2527595A1 - Umkehrbare pressluft-schlagvorrichtung zur bildung von bohrloechern im boden durch verdichten

Info

Publication number: DE2527595A1
Application number: DE19752527595
Authority: DE
Inventors: Konstantin S Gurkow; Weniamin W Kamenskij; Wladimir W Klimaschko; Alexandr D Kostylew; Boris N Smoljanizkij; Boris W Sudnischnikow; Wladimir M Terin; Chajm B Tkatsch; Konstantin K Tupizyn
Original assignee: INST GORNOWO DELA SIB OTDEL AK
Current assignee: INST GORNOWO DELA SIB OTDEL AK
Priority date: 1975-07-08
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1977-01-13
Also published as: ATA458275A; US3995702A; FR2320396A1; FR2320396B1; DE2527595C2; AT334831B; GB1482393A

Description

Umkehrbare Preßluft-Schlagvorrichtung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Verdichten

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Preßluft-Schlagvorrichtungen zur Bildung von Bohrlöchern im Boden, insbesondere auf umkehrbare Preßluft-Schlagvorrichtungen zur Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Verdichten desselben.

Die vorgeschlagene Vorrichtung kann zum Verlegen von Bohrleitungen, Elektrokabeln, Fernmeldekabeln u.a., ohne zu graben, verwendet werden.

Bereits bekannt ist eine in der DT-PS 2 009 133 beschriebene Preßluft-Schlagvorrichtung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Verdichten desselben. Diese Vorrichtung besitzt ein im vorderen Teil in Richtung der Bohrlochbildung zugespitztes zylindrisches Gehäuse, in dem ein Schläger axial verschiebbar angeordnet ist, welcher Querkanäle und einen an der hinteren

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Stirnseite offenen Hohlraum besitzt. Der Schläger teilt den Innenraum des Gehäuses in eine vordere und eine hintere Arbeitskammer und vollführt unter der Einwirkung von Preßluft, die den Arbeitskammern periodisch zugeführt wird, eine hin- und hergehende Bewegung, wobei er Schläge gegen das Gehäuse ausübt. Die Vorrichtung verfügt über einen Luftverteilungsstutzen mit Längs- und Querkanälen zum Ein- und Auslassen der Luft in und aus den Arbeitskammern.

Der Luftverteilungsstutzen ist zur Bewegungsumkehr der Vorrichtung im Gehäuse mittels eines Gewindes axial verschiebbar angeordnet und greift in den Hohlraum des Schlägers ein. Der Längskanal des Stutzens, der zum Einlassen von Preßluft in die Arbeitskammern dient, ist mit einer Preßluftquelle mittels eines Schlauche verbunden, welcher am Stutzen starr befestigt ist. Da dieser Längskanal zum Einlassen von Preßluft im Stutzen nicht gleichachsig angeordnet ist, ist auch der Schlauch an demselben nicht gleichachsig befestigt. Die Bewegungsumkehr der bekannten Vorrichtung erfolgt mittels axialer Verschiebung des Luftverteilungsstutzens durch Drehen des mit dem Luftverteilungsstutzen fest verbundenen Schlauchs. Die nicht gleichachsige Verbindung des Schlauche mit dem Luftverteilungsstutzen erschwert das Drehen derselben und setzt die Zuverlässigkeit der Bewegungsumkehr herab. Außerdem ist es auch ein Nachteil der bekannten Vorrichtung, daß der Luftverteilungsstutzen kompliziert herzustellen ist, was dadurch bedingt ist, daß in ihm zwei hermetisch getrennte Längskanäle ausgeführt werden müssen.

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Zweck der Erfindung ist die Behebung der vorerwähnten Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Abänderung der Konstruktion des Luftverteilungsstutzens eine umkehrbare Preßluft-Schlagvorrichtung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Verdichten zu schaffen, die es gestattet, die Zuverlässigkeit der Bewegungsumkehr der Vorrichtung zu erhöhen.

Es wird eine umkehrbare Preßluft-Schlagvorrichtung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Verdichten vorgeschlagen, die ein im vorderen Teil in Richtung der Bohrlochbildung zugespitztes zylindrisches Gehäuse enthält, in welchem ein Schläger angeordnet ist, der den Innenraum des Gehäuses in eine vordere und eine hintere Arbeitskammer teilt, eine hin- und hergehende Bewegung unter der Einwirkung von den Arbeitskammern periodisch zugeführter Preßluft vollführt und dabei Schläge gegen das Vorrichtungsgehäuse ausübt sowie Querkanäle und einen an der hinteren Stirnseite offenen Hohlraum besitzt, in dem sich ein im Gehäuse zwecks Bewegungsumkehr der Vorrichtung mittels Gewinde relativ zu demselben axial verschiebbar angeordneter Luftverteilungsstutzen befindet, w.elcher einen ersten Längskanal, der mit einer Preßluftquelle ständig verbunden ist und zur periodischen Zufuhr von Luft in die vordere Arbeitskammer über den Hohlraum und die Querkanäle des Schlägers dient, einen Querkanal, der mit dem ersten Längskanal in Verbindung steht und zum periodischen Einlassen der Luft in

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die hintere Arbeitskammer dient, einen zweiten Längskanal und einen mit ihm verbundenen zweiten Querkanal aufweist, welche die Arbeitskammern über die Querkanäle des Schlägers mit der Atmosphäre zum Auslassen der Luft periodisch verbinden. Erfindungsgemäß sind die Längskanäle des Luftverteilungsstutzens von zwei koaxial angeordneten Bohren gebildet, wobei als erster Längskanal, der mit der Preßluftquelle ständig verbunden ist, das innere Bohr und als zweiter Längskanal, der mit der Atmosphäre ständig verbunden ist, der Bingraum zwischen den Bohren dient.

Eine solche konstruktive Lösung gestattet es, den Schlauch am Luftverteilungsstutzen gleichachsig zu befestigen, was die Zuverlässigkeit der Bewegungsumkehr der Vorrichtung erhöht.

Zweckmäßigerweise werden die koaxial angeordneten Rohre des Luftverteilungsstutzens in dessen vorderem Teil mittels einer den Bingkanal hermetisch überdeckenden Schottwand und im mittleren Teil mittels einer im Bingkanal befindlichen Muffe verbunden, die durchgehende Längskanäle besitzt und durch die ein Querkanal verläuft, welcher mit dem ersten Längskanal des Luftverteilungsstutzens in Verbindung steht und zur periodischen Zufuhr der Preßluft in die hintere Arbeitskammer dient.

Eine solche konstruktive Lösung bietet die Möglichkeit, die Herstellung des Luftverteilungsstutzens dadurch zu vereinfachen, daß er zusammengesetzt aus Einzelteilen einfacher Form ausgeführt werden kann.

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Vorzugsweise werden die koaxial angeordneten Bohre des Luftverteilungsstutzens am rückwärtigen Ende desselben mittels einer Schottwand mit Kanälen verbunden, die den ringförmigen Auslaßkanal des Luftverteilungsstutzens mit der Atmosphäre verbinden.

Diese konstruktive Lösung macht es möglich, die Festigkeit und Quersteifigkeit des Luftverteilungsstutzens zu erhöhen, was die Betriebssicherheit der Vorrichtung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden steigert.

Es ist ebenfalls vorteilhaft, die koaxial angeordneten Bohre des Luftverteilungsstutzens am rückwärtigen Ende desselben mittels einer auf das äußere Bohr aufgeschraubten Mutter zu verbinden, die den Schlauch am inneren Bohr befestigt und Kanäle besitzt, welche den Bingkanal des Luftverteilungsstutzens mit der Atmosphäre verbinden.

Eine solche konstruktive Lösung gestattet es, durch Verwendung nur eines Einzelteils - einer Mutter - den Schlauch am Luftverteilungsstutzen zu befestigen, in dessen rückwärtigem Ende eine zusätzliche Schottwand zu bilden, die als Begrenzer der axialen Verschiebung des Stutzens dient, sowie den Durchgangsquerschnitt des Auslaßkanals zu vergrößern.

Durch die Erfindung ist eine umkehrbare Preßluft-Schlagvorrichtung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Verdichten

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geschaffen, bei der die Betriebssicherheit und die Zuverlässigkeit der Bewegungsumkehr erhöht sowie ihre Herstellung vereinfacht ist.

Im weiteren wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter bezug auf die Zeichnungen erläutert; es zeigen

Fig. 1 eine gemäß der Erfindung ausgeführte umkehrbare Preßluft-Schlagvorrichtung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Verdichten desselben, im Längsschnitt;

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie H-II der Fig. 1;

Fig. 3 das rückwärtige Ende eines Luftverteilungsstutzens, bei welchem koaxial angeordnete Bohre mittels einer zusätzlichen Schottwand mit den Luftauslaßkanälen verbunden sind, im Längsschnitt;

Fig. 4 das rückwärtige Ende eines Luftverteilungsstutzens, bei welchem die die koaxial angeordneten Rohre verbindende, zusätzliche Schottwand in Form einer Mutter ausgebildet is$, die einen Schlauch am Luftverteilungsstutzen befestigt, im Längsschnitt.

Wie dies die Figuren 1 und 2 veranschaulichen, ist in einem im vorderen Teil in Richtung der Bohrlochbildung zugespitzten zylindrischen Gehäuse 1 e±n Schläger (Schlagkolben) 2 mit an der hinteren Stirnseite offenem Hohlraum 3 sowie mit Radialkanälen 4·, 5 und Längskanälen 6 angeordnet.

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Der Schläger 2 teilt den Innenraum des Gehäuses 1 in eine vordere Arbeitskammer 7 und eine hintere Arbeitskammer 8, denen wechselweise Preßluft für die hin- und hergehende Bewegung des Schlägers 2 zugeführt wird, bei welcher er Schläge gegen das Gehäuse 1 ausübt.

Im rückwärtigen Ende des Gehäuses 1 ist ein Luftverteilungsstutzen 9 angeordnet, der mit seinem vorderen Teil derart in den Hohlraum 3 des Schlägers 2 eingreift, daß der Schläger 2 auf den Stutzen 9 gleiten kann.

Der Luftverteilungsstutzen 9 besitzt ein äußeres Bohr 10 und ein inneres Rohr 11, die koaxial angeordnet sind und mittels eines Verschlußstopfens 12 in ihrem vorderen Teil und mittels einer Muffe 13 in ihrem mittleren Teil verbunden sind.

Der zusammengebaute Luftverteilungsstutzen 9 weist einen durchgehenden zentralen Axialkanal 14, einen Bingkanal 15 sowie durch die Muffe 13 verlaufende Badialkanäle 16 und Längskanäle 17 auf. Außerdem sind Badialkanäle 18 im äußeren Rohr 10 des Stutzens 9 vorhanden, die zum Einlassen von Luft in die Arbeit skammern und zum Ablassen derselben in die Atmosphäre dienen.

Der Luftverteilungsstutzen 9 ist mit seinem rückwärtigen Ende mittels eines Gewindes 19 in einer Mutter 20 angeordnet, die über einen Stoßdämpfer 21 mit einer in das rückwärtige Ende

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des Gehäuses 1 eingeschraubten Mutter 22 verbunden ist.

Am inneren Bohr 11 des Stutzens 9 ist mit Hilfe einer Kutter 23 ein Schlauch 24 befestigt, welcher die Vorrichtung mit einer (nicht dargestellten) Preßluftquelle verbindet.

An der Mutter 23 ist ein elastisches Ventil 25 angeordnet, das die Vorrichtung vor dem Eindringen von Bodenteilchen durch die Auslaßkanäle in ihr Inneres schützt.

Wenn die Quersteifigkeit des Luftverteilungsstutzens erhöht werden soll, wird in dessen rückwärtigem Ende an der Mutter eine zusätzliche Schottwand 26 (Fig. 3) vorgesehen, welche die Rohre 10 und 11 starr miteinander verbindet. In diesem Fall ist der ringförmige Längskanal 15 mittels Kanälen 27 in der Schottwand 26 mit der Atmosphäre verbunden.

Zur Erhöhung der Festigkeit des Luftverteilungsstutzens und zur Vereinfachung seiner Konstruktion durch Reduzieren der Anzahl seiner Teile sowie auch zur Vergrößerung der Durchgangsquerschnitte der Kanäle 27 zwecks Verbesserung des Luftauslassens sind die koaxial angeordneten Rohre 10 und 11 des Luftverteilungsstutzens mittels einer Mutter 23a (Fig. 4) miteinander verbunden, die so ausgeführt ist, daß sie außer der Befestignng des Schlauchs 24 am inneren Rohr 11 gleichzeitig die Funktion einer Schottwand erfüllt, die die koaxial angeordneten Rohre 10 und 11 verbindet, als hinterer Begrenzer

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der axialen Verschiebung des Luftverteilungsstutzens dient und Kanäle 27 besitzt, welche den Eingkanal 15 mit der Atmosphäre verbinden. Zu diesem Zweck ist die Mutter 23a so ausgeführt, daß sie auf das Gewinde 19 ^es äußeren -Rohrs 10 des Luftverteilungsstutzens aufgeschraubt werden kann.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise. Bein Anschluß ier Verrichtung an die Prejiluftquelle steht der Hohlraum '-■■ des Schlägers 2 fortwährend unter Druck. Durch den Schlauch 2<~ und den zentralen Kanal 1^ des LuftverteilungsstutsenE 9 gelangt Luft in den Hohlraum .'.

Bei ier in Fig. 1 gezeigten gegenseitigen Anordnung der Einzelteile, v'o der Schläger 2 sich in der in Kichtung der Bohrloch.bilau.nir vorderen Endstellung befindet und der am Hohr 10 •"Fig. 1, :.) caer an der nutter 2?a Fig. '+) angeordnete Begrenzer 28 mit der Matter 20 Kontakt hat, gelangt Preßluft aus dem Hohlraum ⁷: durch aie Kanäle ^, 6 in die vordere Arbeitskammer 7.

Unter der Wirkung des Preßluftdrucks in der Kammer 7 vollzieht der Schläger 2 den Rückgang (in Pachtung der Mutter 22), indem er den durch den Luftdruck im Hohlraum y und die Verdichtung der Luft in der hinteren Kammer 8 erzeugten Widerstand überwindet. Hachdem die Kanäle A- des Schlägers 2 durch das xiohr 10 überdeckt sind, bewegt sich der Schläger 2 unter Ausdehnung der Luft in der vorderen Arbetskammer 7· Bei der Ver-

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einigung der Kanäle A- des Schlägers und der Kanäle 18 des Luftverteilungsstutzens tritt Luft aus der vorderen Arbeitskammer 7 in die Atmosphäre durch die Kanäle '+, 18, 17 und 15 (Fig. 1) oder die Kanäle 4, 18, 17, "'5 und 27 (Fig. 3, ^lr) aus. Das elastische Ventil 25 wird dabei unter Einwirkung der ausgelassenen Luft geöffnet.

Bei der weiteren Bewegung des Schlägers 2 nach der Seite der Mutter 22 hin werden die Hadialkanäle 5 des Schlägers und die Badialkanäle 16 des Luftverteilungsstutzens miteinander verbunden. Die Preßluft gelangt durch die Kanäle 14, 16 und 5 in die hintere Arbeitskammer 8, und der Schläger 2 bleibt in einem gewissen Abstand von der Stirnfläche der Mutter 22 stehen.

Unter der Wirkung des Preßluftdrucks in der hinteren Kammer 8 und im Hohlraum 5 vollzieht der Schläger 2 die Vorwärtsbewegung. Nach der Trennung der Kanäle 5 und 16 hört die Zufuhr von Preßluft in die Kammer 8 auf, und der Schläger bewegt sich nach vorn unter der Wirkung des konstanten Drucks im Hohlraum 3 und der Ausdehnung der Luft in der Kammer 8.

Am Ende der Vorwärtsbewegung übt der Schläger 2 mit seiner vorderen Stirnfläche einen Schlag gegen das Gehäuse 1 aus. Vor dem Schlag wird die hintere Arbeitskammer 8 mit der Atmosphäre über die Kanäle 5» 18, 17, 15, 27 verbunden, was der Lage der Vorrichtungsteile entspricht, die in Fig. 1 gezeigt

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- 11 ist. Dann wiederholt sich der Zyklus.

Das Gehäuse 1 dringt unter der Einwirkung der Schläge mit seinem zugespitzten Teil in den Boden ein. Eine Verschiebung der Vorrichtung unter der Wirkung der Rückstoßkraft, die am Gehäuse 1 bei Beschleunigung des Schlägers angreift und nach derjder ^iutzbewegung entgegengesetzten Seite gerichtet ist, wird durch die Reibungskraft zwischen dem Gehäuse 1 und dem Boden verhindert.

Die Bewegungsumkehr der Vorrichtung zwecks Rückführung derselben aus dem Bohrloch wird durch Verschiebung des Luftverteilungsstutzens 9 in die hintere Endstellung durch Herausschrauben desselben aus der Mutter 20 bis zur Berührung des vorderen Begrenzers 29 am Stutzen 9 mit der Mutter 20 erreicht. Hierbei wird über den Schlauch 24, welcher vorher von der Preßluftquelle getrennt worden ist, vom Bohrlochmund aus ein Drehmoment übertragen.

Beim Rückwärtsgang erfolgt die Luftverteilung genauso wie bei dex^a VortväiTsbewegung.

Jedoch führt die Verschiebung des Luftverteilungsstutzens 9 in die hintere Endstellung dazu, daß die Preßluft aus dem Hohlraum 3 über die Kanäle 4, 6 früher in die vordere Arbeitskammer 7 gelangt. Deshalb wird der Schläger 2, der nicht dazu gekommen ist, gegen den vorderen Teil des Gehäuses 1 zu schlagen, abgebremst und beginnt dann, sich in umgekehrter Richtung zu bewegen. Während der rückläufigen Bewegung des

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Schlägers 2 werden die Kanäle 4 des Schlägers und die Kanäle 18 des Luftverteilungsstutzens sowie die Kanäle 5 des Schlä-' gers und die Kanäle 16 des Luftverteilungsstutzens später vereinigt.. Deshalb erfolgt das Auslassen der Luft aus der Arbeitskammer 7 und das Einlassen der Preßluft in die Arbeitskammer 8 später, und der Schläger 2, der nicht mehr rechtzeitig abgebremst wurde, versetzt der Stirnfläche der Mutter 22 einen Schlag, wodurch die Vorrichtung sich in umgekehrter Sichtung bewegt und aus dem Bohrloch zurückkehrt.

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Claims

;— ι . — - ■ Ύ" f ·. ϊ C U L rl ·" * : . ' NACHQEREICHT 20. Juni 1975 EZ/B/Hu P 59 4-30 Patentansprüche

1.)Umkehrbare Preßluft-Schlagvorrichtung zur Bildung von Bohrlöchern im Boden durch Verdichten mit einem im vorderen Teil in Richtung der Bohrlochbildung zugespitzten zylindrischen Gehäuse, in welchem ein Schläger angeordnet ist, der den Innenraum des Gehäuses in eine vordere und eine hintere Arbeitskammer teilt, der eine hin- und hergehende Bewegung unter der Einwirkung von den Arbeitskammern periodisch zugeführter Preßluft vollführt und dabei Schläge gegen das Gehäuse der Vorrichtung ausübt sowie Querkanäle und einen an der hinteren Stirnseite offenen Hohlraum besitzt, in den ein im Gehäuse zwecks Bewegungsumkehr der Vorrichtung mittels eines Gewindes relativ zu demselben axial verschiebbar angeordneter Luftverteilungsstutzen eingreift, welcher einen ersten Längskanal, der mit einer Preßluftquelle ständig verbunden ist und zur periodischen Zufuhr von Luft in die vordere Arbeitskammer über den Hohlraum und die Querkanäle des Schlägers dient, einen Querkanal, der mit dem ersten Längskanal in Verbindung steht und zum periodischen Einlassen von Luft in die hintere Arbeitskammer dient,

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einen zweiten Längskanal und einen mit ihm verbundenen zweiten Querkanal aufweist, welche die Arbeitskammern über die Querkanäle des Schlägers mit der Atmosphäre zum Auslassen der Luft periodisch verbinden, dadurch gekennzeichnet , daß die Längskanäle (14, 15) des Luftverteilungsstutzens (9) aus zwei koaxial angeordneten Bohren (10, 11) bestehen, wobei als erster Längskanal (14) das innere Eohr (11) und als zweiter Längskanal (15) der Ringraum zwischen den Rohren (10, 11) dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial angeordneten Bohre (10, 11) des Luftverteilungsstutzens (9) in dessen vorderem Teil mittels eines den Bingkanal (15) hermetisch abdichtenden Verschlußstopfens (12) und im mittleren Teil mittels einer im Bingkanal (15) befindlichen Muffe (13) verbunden sind, die durchgehende Längskanäle (17) besitzt und durch die ein Querkanal (16) verläuft, welcher mit dem ersten Längskanal (14) des Luftverteilungsstutzens (9) in Verbindung steht und zur periodischen Zufuhr von Preßluft in die hintere Arbeitskammer (8) dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial angeordneten Rohre (10, 11) des Luftverteilungsstutzens (9) am rückwärtigen Ende desselben mittels einer Schottwand (26) mit Kanälen (27) verbunden sind, die den ringförmigen Auslaßkanal (15) des Luftverteilungsstutzens (9) mit der Atmosphäre verbinden.

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Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial angeordneten Bohre (10, 11) des Luftverteilungsstutzens (9) am rückwärtigen Ende desselben mittels einer auf das äußere Bohr (10) aufgeschraubten Mutter (23a) verbunden sind, die den Schlauch (24) am inneren Bohr (11) befestigt und Kanäle (27) aufweist, welche den Eingkanal (15) des Luftverteilungsstutzens (9) mit der Atmosphäre verbinden.

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