DE3102075C2 - Meißelkopf für ein pneumatisches Rammbohrgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine- Meißelkopf für ein pneumatisches Rammbohrjerät, insbesondere für Erdbohrungen, der sich in Arbeitsi vhtung kegelförmig verjüngt, von einem Schlagkolben beaufschlagbar ist, welcher in einem hinter dem Meißelkopf liegenden Gehäuse pneumatisch hin- und herbewegbar angeordnet ist und dessen Umfangsfläche mit einem schraubenlinienförmigen Gewinde versehen ist.

Mit einem derartigen Rammbohrgerät lassen sich beispielsweise Versorgungsleitungen oder Kabel unter Straßen und Bauwerken verlegen, ohne daß es einer fS öffnung des Bodens bedarf. Dafür wird das Rammbohr-

[|: gerät pneumatisch durch das Erdreich vorgetrieben,

wobei es einen Kanal hinterläßt, durch den während des Vortriebes oder nach dem Vortrieb des Gerätes die Versorgungsleitung hindurchgezogen wird. Das setzt voraus, daß für den Vortrieb das Erdreich im Spitzenbereich des Rammbohrgerätes nach den Seiten hin verdrängt wird. Der dafür an der Spitze angeordnete, kegelförmig sich verjüngende Meißelkopf wird bei seinem Vortrieb außerdem von vorn her insbesondere beim Auftreffen auf härtere Hindernisse beansprucht.

Ein Vortrieb des Gerätes erfordert eine ausreichende Reibung zwischen dem Gehäuse hinter dem Meißelkopf und den umgebenden Erdreich, damit sich der Schlagkolben zurückbewegen kann, ohne das Gerät dabei nach rückwärts mitzunehmen. Eine solche ausreichende Reibung wird nicht erreicht, wenn die vom Meißelkopf ausgeübte seitliche Verdrängungskraft zu groß ist, da dann das Erdreich zu stark nach außen gedrückt wird. Andererseits reicht es nicht aus, die vom Mcißclkopf ausgeübte Kraft ausschließlich in axialer Richtung wirken zu lassen, weil dann nicht Erdboden ausreichend nach der Seite weggedrückt würde.

In der Praxis haben sich verschiedene Ausführungsfonnen von kegelförmigen Meißelköpfcn durchgesetzt, von denen die eine jedoch nur für eine bestimmte Beschaffenheit von Böden und die andere für andere Bodenbeschaffenheiten geeignet ist, ohne daß die Vorteile ausgenutzt werden können bei Anwendung unter verschiedenartigsten Bedingungen.

Allgemein ist bei einer Gestaltung des Meißelkopfes zu berücksichtigen, daß ein relativ langer kegelförmiger Kopf eine verhältnismäßig weit nach der Seite ausgerichtete Resultierende hervorruft T-ifft ein

ίο derartiger Meißelkopf auf einen Stein als Hindernis, so ist die Querkraft, die auftritt, im Vergleich zu der Vc.-triebskraft relativ groß, und es besteht die Gefahr einer seitlichen Ablenkung bzw. Auslenkung des Gerätes aus seiner gewünschten Vortriebsrichtung.

lsi hingegen die Höhe des kegelförmigen Meißelkopfes relativ gering im Verhältnis zum Durchmesser, so sind auch die nach den Seiten gerichteten Verdrängungskräfte relativ klein.

Um dem Rechnung zu tragen, sieht eine bekannte Anordnung (DE-OS 25 58 842) vor, den kegelförmigen Meißelkopf durch die Anordnung von in sich geschlossenen ringförmigen Schultern zu unterteilen, die in Stufen von sprunghaft ansteigenden Durchmessern übereinander liegen, wobei die einzelnen Ringschulterflächen durch eine Hinterschneidung bzw. eine gewölbte Bodenfläche als zusätzlich wirksame Messerschneiden ausgestaltet sein sollen. Werden jedoch die Schneiden derart stufenförmig versetzt übereinander- bzw. hintereinanderliegend angeordnet, so ergibt sich

jo für den Vortrieb eine Gesamtresultierende, die nahezu achsparallel bzw. unmittelbar nach vorn ausgerichtet ist. Ein derartiger Meißelkopf ist demzufolge ebenfalls nur bevorzugt geeignet für einen Vortrieb in besonders hartem Gestein, nicht jedoch für einen Vortrieb in

j5 weichem Erdreich, in dem eine höhere seitlich ausgerichtete Verdrängungskraft gewünscht wird. Dies wird zwar teilweise ausgeglichen durch den Umstand, daß bei der vorbeschriebenen bekannten Ausführung während eines Vortriebes in weichem Erdreich freiliegende Zwischenräume zwischen den einzelnen ringförmigen Schulterflächen durch das weiche Material infolge seiner Haftung am Meißelkopf ausgefüllt werden, so daß sich eine ähnliche Wirkung ergibt wie bei einem Meißelkopf mit glattem kegelförmigen Mantel. Das entspricht jedoch an sich keineswegs der besonderen gewählten Gestaltung, sondern ist in anderer Hinsicht vielmehr ein Nachteil. Die Gefahr einer Ausfüllung der freien Ringzonenabschnitte zwischen den einzelnen parallelliegenden Stufen mit zerkleinertem Material besteht nämlich auch beim Vortrieb in hartem Gestein, das durch die vorauseilende Schlagspitze zertrümmert wird. Tritt aber eine solche Ausfüllung auf, so werden auch die ringförmigen Messerschneiden am Rande der Stufen unwirksam.

Bei einem anderen bekannten Rammbohrgerät (US-PS 35 50 698) trägt der Kopf ein über seine kegelförmige Umfangsfläche nach außen vorstehendes Schraubgewinde, dessen Gewindegänge nach hinten nicht abgestützt sind. Dieses Gerät wird in der Art eines Bohrers benutzt, bei dem durch eine Drehbewegung des Kopfes durch das Gewinde ein Einschneiden in das Erdreich und damit ein Vortrieb hervorgerufen wird. Für eine Benutzung des Rammgerätes in hartem Gestein allein durch die Aufbringung von Schlagkräften für den Vortrieb ist dieses Gerat nicht bestimmt und nicht geeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. einen Mcißelkopf zu schaffen, der sowohl für den Vortrieb in

leichten wie auch h^ten Böden geeignet ist, ohne daß die Gefahr einer Anhaftung des Gesteins in seinen Rillen besteht, und der darüber hinaus die Möglichkeit gibt, durch eine spezielle Gestaltung die Resultierende aus der. Vortriebskräften und den seitwärts wirksamen Kräften in einer gewünschten Richtung und Größe zu halten. Gemäß der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß die nach vorn weisenden Schulterflächen des Gewindes auf einem Radius liegen, der senkrecht zur Längsachse des Meißelkopfes ausgerichtet ist, wobei die Schulterflächen im Querschnitt horizontal verlaufen und die Gewindegänge von einer Ringschulter ausgehen, welche eine zylinderförmige Schlagspitze umschließt. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in dem Umstand, daß auf die Ausrichtung und Größe der Resultierenden nicht nur durch die Auswahl des Böschungswinkels in der Kegelspitze vom kegelförmigen Meißelkopf Einfluß genommen werden kann, sondern darüber hinaus durch den Gewindesteigungswinkel, der die seitliche Ausrichtung der Resultierenden maßgeblich bestimmt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich aus dem Umstand, daß bei einer durchgehenden schraubenlinienförmigen Schuiterfiäche über die vuHe Hüne des kegelförmigen Meißelkopfes eine ununterbrochene Abfuhr des gelockerten Erdreiches nach hinten hin fortlaufend durchführbar ist, wodurch nicht nur die Reibung verbessert wird zwischen dem Gehäuse des Gerätes und dem umgebenden Erdreich, sondern auch die Gefahr eines Festsetzens von Gesteinsteilchen zwischen einzelnen voneinander getrennten Ring- jo schulterfiächen vermieden wird. Eine solche leichtgängige Abfuhr an Gestein nach hinten ergibt sich insbesondere dann, wenn das schraubenlinienförmige Gewinde mehrgängig ausgebildet ist und die Gewindegänge bodenscitig jeweils eine verbreiterte Austrittsöff- r> nung für das von vorn nach hinten wandernde Gestein aufweisen. Diese Austrittsöffnunpen liegen sich vorzugsweise diametral gegenüber, wenn zwei oder vier Gewindegänge vorgesehen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. i ein Rammbohrgerät im Längsschnitt;
F i g. 2 einen Meißelkopf in der Seitenansicht und
F i g. 3 einen Meißelkopf in der Vorderansicht. 4

Das in der Fig. 1 im Längsschnitt schematisch wiedergegebene Rammbohrgerät 1 besitzt einen ciwa kegelförmigen Meißclkopf 2. der von einem Schlagkolben 3 zu beaufschlagen ist. welcher in einem Gehäuse 4 pneumatisch hin- und herzubewegen ist. Bei einem ">" Vortrieb des Meißclkopfes 2 durch Beaufschlagung vom Schlagkolben 3 nimmt dieser das Gehäuse 4 mit in die Vortriebsrichtung. Um danach den Schlagkolben in seine Ausgangslage zurückzuversetzen, ist es notwendig, daß eine ausreichende Reibung vorliegt zwischen dem Gehäuse 4 und dem umgebenden Erdreich. Das setzt voraus, daß das Erdreich nicht in zu starkem Maße beim Vortrieb des Meißelkopfes nach außen verdrängt wird. Andererseits ist für den Vortrieb eines in Achsrichtung wirksame Vortriebskraft notwendig. Die nach vorn und die nach den Seiten wirksamen Kräfte ergeben gemeinsam eine Resultierende, deren Ausrichtung maßgeblich ist für die Wirksamkeit des Gerätes in schweren und auch in leichten Böden. Um die Ausrichtung und Größe der Resultierenden zu beeinflussen, ist nach Fig.2 und 3 der kegelförmige Meißelkopf auf seiner Umfangsfläche mit einem schraubenlinienförmigen Gewinde versehen. Dieses Gewinde geht aus von einer die Schlagspitze 5 am Fuß umgebenden horizontalen Ringschulter 6. Das Gewinde besteht aus einem ersten Gewindegang 7 und einem zweiten Gewindegang 8, die jeweils bodenseitig eine verbreiterte erste Gewindeaustrittsöffnung 9 bzw. zweite Gewindeaustrittsöffnung V. aufweisen. Die Schuiterfiächen 11 und 12 des ersten Ge'vjndegangcs 7 und des zweiten Gewindeganges 8 liegen im Querschnitt gesehen horizontal, so daß also die Schulterflächen 11 und 12 auf einem Radius R liegen, der senkrecht zu der Achse A-A des Meißelkopfes 2 ausgerichtet ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß sich die beiden Austrittsöffnungen 9 und 10 der beiden Gewindegänge 7 und 8 diametral gegenüber liegen.

Durch die Größe des Gewindesteigungswinkels 0.2 läßt sich die seitliche Ausrichtung der Resultierenden beeinflussen, da durch das Ausmaß der Abschrägung der Schulterflächen 11 und 12 zu der Achse A-A die beim Vortrieb seitlich wirksame Kraft in ihrer Größe beein'lussen läßt. Diese seitlich wirksame Verdrängungskraft wird außerdem beeinflußt in an sich bekannter Weise durch den spitzen Winkel λι des Kegeikörpers vom Meißelkopf 2. Durch die Abschrägung der schraubenlinienförmigen Schulterflächen 11 und 12 wird außerdem die Abförderung des gelockerten Erdreiches nach hinten hin wesentlich beeinflußt. Dazu tragen auch die erste und zweite Austrittsöffnung 9 bzw. 10 bei. die jeweils verbreitert sind, um eine einwandfreie Ableitung des Gesteins nach hinten und dicht über das Gehäuse hinweg zu ermöglichen. Die Gefahr von Verstopfungen oder Anhäufungen gelockerten Erdreiches in Kammern des Meißelkopfes wird dadurch beseitigt. Die äußeren Ränder der Gewindegänge können dadurch in verstärktem Maße wie scharfe Messer beim Vortrieb wirken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Meißelkopf für ein pneumatisches Rammbohrgerät, insbesondere für Erdbohrungen, der sich in Arbeitsrichtung kegelförmig verjüngt, von einem Schlagkolben beaufschlagbar ist, welcher in einem hinter dem Meißelkopf liegenden Gehäuse pneumatisch hin- und herbewegbar angeordnet ist und dessen Umfangsfläche mit einem schraubenlinienfcrmigen Gewinde versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die nach vorn weisenden Schulterflächen (II, 12) des Gewindes auf einem Radius (R) liegen, der senkrecht zur Längsachse des Meißelkopfes ausgerichtet ist, wobei die Schulterflächen (11, 12) im Querschnitt horizontal verlaufen und die Gewindegänge (7,8) von einer Ringschulter (6) ausgehen, welche eine zylinderförmige Schlagspitze (5) umschließt.

2. Meißelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schraubenlinienförmige Gewinde (7,8,11,12>mehrgängig ist

3. Meißelkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegänge (7, 8) bodenseitig eine erweiterte Austrittsöffnung(9,10) aufweisen.

4. Meißelkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Austrittsöffnungen (9,10) von zwei Gewindegängen (7, 8) diametral gegenüberliegen.