DE2934452C2

DE2934452C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines selbstangetriebenen pneumatischen Rammbohrgeräts

Info

Publication number: DE2934452C2
Application number: DE2934452A
Authority: DE
Inventors: Paul 5940 Lennestadt Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 1979-08-25
Filing date: 1979-08-25
Publication date: 1986-10-02
Also published as: FR2463848A1; GB2058224A; SE8005368L; JPS5631986A; DE2934452A1; DK356680A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines selbstangetriebenen pneumatischen Rammbohrgeräts.

Derartige Rammbohrgeräte sind bekannnt und werden vorteilhaft eingesetzt, wenn es gilt, schnell und einfach Erdbohrungen ohne Erdaushub herzustellen. Diese Rammbohrgeräte sind über einen Preßluftschlauch mit einem Kompressor verbunden und erreichen ihren Vortrieb dadurch, daß innerhalb des Gehäuses ein Schlagkolben durch die Preßluft hin- und herbewegt wird und auf eine Schlagspitze schlägt, wobei die Reaktionskraft durch die Gehäusereibung vom Erdreich aufgenommen wird. Die Arbeitsleistung des Rammbohrgerätes basiert somit auf der Expansion der Preßluft im Rammbohrgerät. Diese Expansion läuft polytropisch ab, d.h., die Preßluft kühlt sich bei der Arbeitsleistung ab, und zwar um etwa 20⁰C, wie die Erfahrung gezeigt hat. Liegt die Temperatur der dem Rammbohrgerät zugeführten Preßluft unter 2O⁰C und insbesondere unter 16° C, so besteht die Gefahr, daß das Gerät in der Erdbohrung einfriert, wenn die umgebenden Erdmassen einen entsprechenden Feuchtigkeitsgehalt besitzen. Andererseits können aber auch einzelne Geräteteile einfrieren.

Aus der DE-OS 22 05 5 47 sowie »Engineering and Mining Journal«, Nov. 1954, Seite 83 ist es bereits bekanD», zum Betreiben von Gesteinsbohrhämmern erwärmte Druckluft einzusetzen, indem die bei der Verdichtung der Luft erzeugte Wärme der zum Bohrhammer hingeleiteten Druckluft mkgegeben wird. Des weiteren ist es aus der DE-OS 22 05 547 bekannt, ein wärmeisoliertes Rohr als Druckleitung für die vom Kompressor zum Bohrhammer geleitete Druckluft zu verwenden. Da jedoch sowohl im Kompressor als auch auf dem Weg der Preßluft vom Kompressor zum Bohrgerät trotz Wärmeisolierung Wärmeverluste auftreten können, insbesondere bei niedriger Außentemperatur, läßt sich mit den bekannten Verfahren ein Einfrieren des Bohrgeräts oder einzelner Geräteteile nicht mit Sicherheit vermeiden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen sich Erdbohrungen herstellen lassen, ohne daß die Gefahr eines Einfrierens besteht.

Gelöst 'i^ird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, bei dem erfindungsgemäß die dem Rammbohrgerät zugeführte Preßluft nach ihrem Austritt aus der Preßluftquelle zusätzlich aufgeheizt wird. Dem liegt der thermodynamische Grundsatz zugrunde, daß ein angenähert adiabatisches Verdichten von Luf ι mit einer Temperatursteigerung verbunden ist, während eine anschließende Expansion auf den Umgebungsdruck zu einem Temperaturabfall führt. Liegt also die Temperatur der angesaugten Luft oberhalb des Gefrierpunktes, so liegt die Temperatur der Luft nach der Expansion, wenn im Kompressor und im Preßluftvorratsbehälter keine Wärmeverluste auftreten, ebenfalls oberhalb des Gefrierpunktes. Da jedoch auch im Falle einer Isolierung Wärmeverluste insbesondere im Preßluftschlauch zwischen dem Kompressor und dem Rammbohrgerät unvermeidbar sind und der Wärmegewinn im Kompressor ohnehin begrenzt ist, kann es bei besonders tiefen Außentemperaturen erforderlich sein, die Preßluft zusätzlich zu erwärmen.

Die Temperatur der zugeführten Preßluft wird so bemessen, daß ein Einfrieren des Geräts in der Erdbohrung oder einzelner Geräteteile mit Sicherheit vermieden wird. Die Erwärmung hängt im Einzelfall von der Außentemperatur und der Temperatur des Erdreichs ab, in das die Erdbohrung hineingetrieben werden soll; sie läßt sich vor Ort bestimmen. Vorzugsweise wird dem Rammbohrgerät auf 20⁰C vorgewärmte Preßluft zugeführt, wobei sich auch der Wärmeverlust zwischen dem Kompressor und dem Gerät berücksichtigen läßt. Auf • diese Weise wird dem Rammbohrgerät stets, also auch bei niedrigen Außentemperaturen, ausreichend warme Preßluft zugeführt, so daß ein Einfrieren des Geräts in der Bohrung oder einzelner Geräteteile sicher verhindert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer zwischen Preßluftquelle und Rammbohrgerät angeordneten zusätzlichen Heizvorrichtung zum Erwärmen der Preßluft. Die Heizvorrichtung kann aus einer an einem Preßluftvorratsbehälter angeordneten Heizvorrichtung und/oder aus einer Heizvorrichtung für die durch einen Preßluftschlauch dem Rammbohrgerät zugeführte Preßluft bestehen. Die Heizvorrichtung zum Erwärmen der durch den Preßluftschlauch strömenden Preßluft kann an einer Kupplungsstelle in den Preßluftschlauch eingefügt sein.

Vorteilhafterweise besitzt die Heizvorrichtung eine mittels eines Gasbrenners beheizte Heizschlange mit Anschlüssen für je einen Preßluftschlauch vom Kompressor und zum Rammbohrgerät. Auf diese Weise ist die Heizvorrichtung leicht transportierbar und autonom; sie kann an jeder gewünschten Stelle zwischen zwei Preßluftschläuchen eingefügt werden.

Um den Brenner nicht jedesmal, wenn die Preßluftzufuhr unterbrochen wird, ganz abstellen zu müssen, kann die Vorrichtung ein durch den Preßluftdruck steuerbares Gasventil für den Gasbrenner aufweisen. Das Gasventil ist dabei mit einem Kolben verbunden, der einerseits mit Preßluft und andererseits mit Federdruck beaufschlagt ist und in der einen durch den Preßluftdruck bewirkten Stellung einen Schieber des Gasventils so bewegt, daß der volle Querschnitt der Gasleitung frei ist, während in der anderen, durch den Federdruck bewii kten Stellung des Kolbens der Schieber den Querschnitt des Gasventils nahezu völlig, d. h. bis auf eine Bohrung kleinen Durchmessers im Schieber verschließt. Auf diese Weise wird die Gaszufuhr zum Gasbrenner automatisch gesteuert, d. h. wenn die Druckluftleitung während des Betriebes des Rammbohrgerätes unter Druck steht, ist die Brennerleistung groß, während durch das Stillsetzen des Rammbohrgerätes, beispielsweise um ein neues Nachziehrohr anzuhängen, durch die Luftdruckminderung automatisch der Gasdurchsatz herabgesetzt wird, so daß sich die Brennerleistung verringert. Auf diese Weise kann keine Überhitzung der Heizschlange eintreten und wird Gas gespart.

Über ein Thermometer läßt sich die Austrittstemperatur der aufgewärmten Luft ablesen und über eine Brennerregelung in Abhängigkeit von der Außentemperatur die an Hand einer Tabelle feststellbare Temperatur einstellen.

Wenn die Vorrichtung einen wärmeisolierten Preßluftvorratsbehälter und/oder einen wärmeisolierten Kompressor aufweist, läßt sich nicht nur die bei derLuftkompression entstehende Wärme besser ausnutzen, sondern auch der zusätzliche Energiebedarf zum Erwärmen der Preßluft reduzieren, da Wärmeverluste an diesen Vorrichtungsteilen vermieden werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 schematisch einen mit einem Rammbohrgerät verbundenen Kompressor mit einer Heizvorrichtung,

F i g. 2 eine vorn Kompressor unabhängige Heizvorrichtung,

Fig. 3 eine schematische Detaildarstellung eines Gasventils in der Sparstellung und

F i g. 4 eine schematische Darstellung eines Gasventils in der Heizstellung mit voller Leistung.

Ein Rammbohrgerät 2 ist über einen Preßluftrchlauch 4 mit einem Kompressor 6 verbunden und dient dazu, eine Erdbohrung 8 durch seitliches Verdrängen des Erdreichs zu erzeugen.

Der Kompressor 6 besteht aus einem Fahrgestell 10 mit einem Räderpaar 12 und einem unter einer Verkleidung 14 angeordneten Antriebsmotor 16 für einen Druckerzeuger 18. Der Druckerzeuger 18 fördert Preßluft in einen Preßluftvorratsbehälter 22. Sowohl der Druckerzeuger 18 als auch der Preßluftvorratsbehälter 22 sind mit einer Wärmeisolierung 20 bzw. 24 versehen, um die bei der Kompression erwärmte Preßluft gegen Wärmeverluste zu schützen. Auf diese Weise ist es möglich, das Rammbohrgerät 2 durch Betätigen eines Absperrventils 28 wahlweise mit erwärmter Preßluft zu beaufschlagen. Sollte die Außentemperatur sehr niedrig sein, d.h. unterhalb des Gefrierpunktes liegen, ist es erforderlich, die Preßluft zusätzlich zu erwärmen, um bei der Expansion im Rammbohrgerät 2 eine Lufttemperatur oberhalb des Gefrierpunktes zu gewährleisten. Zu diesem Zweck ist innerhalb der Wärmeisolierung 24 im unmittelbaren Kontakt mit dem Preßluftvorratsbehälter 22 eine Heizvorrichtung in Form von Heizschlangen 26 angeordnet, die als elektrische Widerstandheizung ausgebildet sein kann, oder aber aus Rohren besteht, durch die ein Wärmeträger hindurchgepumpt wird.

Durch diese Anordnung ist es möglich, den Bodenverdrängungshammer 2 ohne die Gefahr des Einfrierens bei jeder Außentemperatur zu betreiben, wobei sich die Erwärmung der Preßluft auf die Umgebungstemperatur abstimmen läßt

Die in F i g. 2 dargestellte Heizvorrichtung 30 besteht aus einer kupfernen Heizschlange 32 mit einem Anschluß 34 für einen vom Kompressor 6 kommenden Preßluftschlauch und einen Anschluß 36 für einen zum Rammbohrgerät 2 führenden Preßluftschlauch. Die Heizschlange 32 wird durch einen Gasbrenner 38 beheizt, der mit einer Gasflasche 31 über eine Gasleitung 39, ein Gasventil 40 und eine Brennerleitung 41 verbunden ist.

Das Gasventil 40 weist einen Schieber 44 mit einer Bohrung 45 kleinen Durchmessers auf. Der Schieber 44 ist mit einem abgedichtet in einem Zylinder 47 geführten Kolben 46 verbunden, der einerseits über eine Bypassleitung 42 mit der Preßluftzufuhr verbunden ist und andererseits mit der Kraft einer Druckfeder 48 beaufschlagt ist. 1st die Bypassleitung 42 drucklos, so befindet sich der Schieber 44 in der in F i g. 3 dargestellten Stellung und das durch die Gasleitung 39 herangeführte Gas kann nur durch die Bohrung 45 hindurch in die Brennerleitung 41 strömen, so daß der Brenner 38 eine entsprechend verringerte Gasmenge erhält und mit stark verringerter Leistung brennt. Diese Stellung des Schiebers 44 ergibt sich, wenn die Druckluftzufuhr zum Rammbohrgerät 2 unterbrochen ist, beispielsweise um eine Preßluftschlauchverlängerung einzufügen oder ein Nachziehrohr am Rammbohrgerät 2 zu befestigen.

Wird das Rammbohrgerät 2 wieder in Betrieb genommen und mit Preßluft beaufschlagt, so gelangt diese Preßluft auch über die Bypassleitung 42 auf die der Druckfeder 48 abgewandte Seite des Kolbens 46, so daß dieser in die in Fig.4 dargestellte Stellung gedrückt wird und den gesamten Querschnitt des Gasventils 40 freigibt.

Ein am Ausgang der Heizvorrichtung 30 angeordnetes Temperaturanzeigegerät 50 erlaubt es, den Grad der Erwärmung der Preßluft festzustellen. Je nach der Umgebungstemperatur muß die Preßluft angewärmt werden, was mittels eines Gasregulierventils 52 und eines Luftregulierventils 54 möglich ist.

Die erforderliche Preßlufttemperatur läßt sich somit genau bestimmten Werten anpassen, die aus einer Tabelle genommen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben eines selbstangetriebenen pneumatischen Rammbohrgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rammbohrgerät zugeführte Preßluft nach ihrem Austritt aus der Preßluftquelle zusätzlich aufgeheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßluft auf mindestens 20⁰C vorgewärmt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Preßluftquelle, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Heizvorrichtung (26, 30) zum Erwärmen der Preßluft zwischen Preßluftquelle (18) und Rammbohrgerät (2) angeordnet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (26) an einem Preßluftvorratsbehälter (22) angeordnet ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßluft-Heizvorrichtung (30) in die Preßluft-Leitung eingesetzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine mittels eines Gasbrenners (38) beheizte Heizschlange (32) mit Anschlüssen (34, 36) für je einen vom Kompressor (6) herangeführten und zum Rammbohrgerät (2) führenden Preßluftschlauch.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein durch den Preßluftdruck steuerbares Gasventil (40).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen einerseits mit Preßluft und andererseits mit Federdruck beaufschlagten, mit dem Gasventil (40) verbundenen Kolben (46).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasventil (40) einen Schieber (44) mit einer durch diesen verlaufenden Bohrung (45) kleinen Durchmessers aufweist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch einen wärmeisolierten Preßluftvorratsbehälter (22) und/oder einen wärmeisolierten Kompressor (18).