DE3910515A1 - Selbstantreibbare rammbohrvorrichtung, insbesondere zur herstellung von rohrfoermigen erdbohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstantreibbare Rammbohrvor­ richtung, insbesondere zur Herstellung von rohrförmigen Erdbohrungen, mit einem an der Vortriebsseite eines zylin­ derförmigen Gehäuses axial beweglich angeordneten und von einem Schlagkolben mit Rammschlagimpulsen beaufschlagbaren Schlagkopf, wobei der Schlagkolben mittels eines in die Vorrichtung einspeisbaren Energieträgers in pulsierende, translatorische Arbeitshübe antreibbar ist.

Aus der deutschen Patentschrift 21 57 259 ist ein pneuma­ tisch angetriebenes Rammbohrgerät mit einer in einem zylin­ drischen Gehäuse gehaltenen Schlagspitze und einem in dem Gehäuse hin- und hergehend bewegten Schlagkolben bekannt. Der selbststeuernde Kolben dieses Geräts übt periodisch Rammschläge auf die bewegliche Schlagspitze aus. Unter dem Einfluß der Rammschläge bewegt sich die über eine Druckfeder am Gerätegehäuse abgestützte Schlagspitze oszillierend in das Erdreich hinein und zieht schließlich, wenn ihr Hub ausgeschöpft ist, das Gehäuse nach.

Ein Rammbohrgerät der genannten Art dient bevorzugt dazu, Versorgungsleitungen wie solche für Wasserzu- und -abfuhr, elektrische Energie oder Telefonanschlüsse bspw. unter Straßen oder Bürgersteigen zu verlegen, ohne hierfür die Straßendecke oder die Bürgersteige mit einem Graben aufrei­ ßen zu müssen. Dabei bewegt sich das Rammbohrgerät durch das Erdreich, indem es dieses bei seinem Vordringen verdrängt und verdichtet und einen Erdkanal schafft, in den sich die Versorgungsleitung problemlos einbringen läßt. Das Rammbohr­ gerät kann am rückwärtigen Ende mit einem Anschlußteil bzw. einer Kupplung zum Befestigen eines Nachziehrohres verbunden sein. Alternativ läßt sich auch ein zu verlegendes Rohr mittels eines in den Erdkanal eingebrachten Zugseiles ein­ ziehen.

Bei dem aus der deutschen Patentschrift 21 57 259 bekannten Rammbohrgerät wird die Schlagenergie durch Beaufschlagen des Schlagkolbens mit Druckluft erzeugt.

Das Gerät muß beim Betrieb mit Schmiermittel versorgt wer­ den. Dies geschieht durch Einschaltung eines Nebelölers in die Druckluftzuführung, wobei zugleich auf die richtige Dosierung eines Ölnebels und auf die Verwendung einer be­ stimmten Ölqualität geachtet wird, insbesondere auch bei unterschiedlichen Arbeitstemperaturen. Bespw. wird die Druckluft im Winter durch einen weiteren zusätzlichen Wärme­ austauscher erwärmt, um Kondensationen mit Eisbildung und damit Störungen zu vermeiden. Druck und Menge des Arbeits­ mediums Druckluft werden sorgfältig eingehalten, damit die Gefahr einer Beschädigung durch Überforderung des Materials ausgeschlossen bleibt.

Infolge der erforderlichen Druckhöhe des pneumatischen Ener­ gieträgers zur Erzielung der erforderlichen Schlagenergie sind einer weitgehenden Beeinflussung der Schlagzahlen ge­ wisse Grenzen gesetzt. Diese Schwierigkeiten können fall­ weise auftreten, wenn das Gerät als Bodenverdrängungshammer in sehr unterschiedlichen Bodenarten, z.B. mit mehr oder weniger Steineinschlüssen, eingesetzt wird. Es ist ferner auch nicht möglich, gezielte Einzelschläge, z.B. beim Ein­ laufen des Bodenverdrängungshammers in das Erdreich, aus­ zuführen.

Bei schwierigen Bodenverhältnissen, bspw. mit Felseinschlüs­ sen, kann ein pneumatisch angetriebenes Rammbohrgerät, dessen Schlagspitze ausschließlich mit translatorischen Rammschlägen arbeitet, beim Auftreffen auf stärkere Hinder­ nisse fallweise aus seiner Arbeitsrichtung abgedrängt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstan­ treibbare Rammbohrvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert und weiterentwickelt ist. Das Gerät soll in der Lage sein, ohne Abweichung von der einmal eingeschlagenen Arbeitsrich­ tung Steineinschlüsse und Fels sowie harten Boden durch Schlagbohrwirkung zu durchbohren, wobei die Vortriebsge­ schwindigkeit und die Schlagzahl mit einfachen Mitteln stu­ fenlos einstellbar sein soll und das Erzeugen von Einzel­ schlägen bspw. beim Einlaufen in das Erdreich problemlos ermöglicht werden soll.

Die Lösung der vorstehenden Aufgabe gelingt bei einer selbstantreibbaren Rammbohrvorrichtung der eingangs genann­ ten Art mit der Erfindung dadurch, daß diese zum Antrieb des Schlagkolbens einen Drehantrieb mit wenigstens einem von diesem antreibbaren Kurvengetriebe aufweist, und daß der Schlagkolben mit einer helixförmigen Führungsnut bzw. einer helixförmigen Führungsfläche als Teil des Kurvengetriebes ausgebildet ist.

Mit Vorteil kann bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Rammbohrvorrichtung die Schlagzahl über die Drehzahl des Drehantriebs stufenlos eingestellt werden. Dies wirkt sich besonders positiv beim Einsatz der Vorrichtung als Boden­ verdrängungshammer in unterschiedlichen Bodenarten aus.

Durch das Erzeugen von Einzelschlägen bei geringer Drehzahl des Drehantriebes ist es weiterhin möglich, das Gerät we­ sentlich einfacher als die bisher bekannten Bodenverdrän­ gungshämmer in das Erdreich einlaufen zu lassen.

Zudem ist es möglich, die Rammbohrvorrichtung so auszubil­ den, daß sie gleichzeitig als Schlagbohrgerät arbeitet, wenn bspw. der Schlagkopf über die Antriebswelle oder eine Mit­ nehmerwelle mit dem rotierenden Schlagkolben verbunden ist. Hierdurch wird mit Vorteil erreicht, daß größere Steinein­ schlüsse, bedingt durch die Schlagbohrwirkung der Rammbohr­ vorrichtung, keinerlei Probleme darstellen. Dabei kann der Schlagkopf zur besseren Wirkung in steinigen Böden mit einer Felsbohrkrone ausgerüstet werden.

Die Vorrichtung kann auch mit einem abgeschrägten Kopf, entsprechend der technischen Lehre gemäß DE-PS 30 27 990 ausgerüstet werden, um Kurvenbahnen im Erdreich fahren zu können. Andererseits kann bei einem derart abgeschrägten Kopf mit Hilfe einer gezielten Rotationsbewegung ein gerad­ liniger Lauf erzielt werden. Bei unterbrochener Rotation wird die Vorrichtung entsprechend der Schrägfläche am Kopf in eine bestimmte Richtung gesteuert.

Eine Ausgestaltung sieht vor, daß der Drehantrieb einen im Gehäuse angeordneten Motor aufweist.

Der Motor kann bevorzugt als Hydraulikmotor ausgebildet und an je eine Zu- und Abführleitung für einen hydraulischen Energieträger, vorzugsweise für Druckwasser, angeschlossen sein.

Der Vorzug einer hydraulischen Betriebsweise des Motors liegt darin, daß dieser bei einer Bauweise auf kleinstem Raum hohe Drehmomente ausüben kann und dabei innerhalb seines Drehzahlbereiches stufenlos mit einer vorbestimmbaren Drehzahl gefahren werden kann. Die Verwendung von Druckwas­ ser anstelle von Drucköl ist weiterhin vorteilhaft, um jeg­ liche Beeinträchtigung der Umwelt durch Ölaustritt zu ver­ hindern.

Die Bevorzugung des Hydraulikantriebes und der Verwendung von Druckwasser als Arbeitsmedium schließt jedoch nicht aus, daß auch andere Energieträger hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Art zum Antrieb des Motors herangezogen werden können.

Auch kann nach einem weiteren Vorschlag der Drehantrieb mit einem außerhalb der Vorrichtung befindlichen Motor über eine vorzugsweise flexible Übertragungswelle mit dem Kurvenge­ triebe in drehschlüssiger, leistungsübertragender Verbindung stehen.

Eine Ausgestaltung sieht vor, daß der Drehantrieb eine in der Gehäuseachse angeordnete Antriebswelle aufweist, welche einerseits mit dem Motor bzw. der Übertragungswelle in dreh­ schlüssiger Verbindung steht und andererseits mit axialem Bewegungsspiel drehschlüssig in das Kurvengetriebe ein­ greift.

Auf diese Weise wird der Schlagkolben vom Antriebsmotor, der hydraulisch oder pneumatisch oder elektrisch betrieben wer­ den kann, über die Antriebswelle sowohl in Rotation als auch in Translation versetzt.

Dies wird bspw. dadurch erreicht, daß nach einem weiteren Vorschlag der Schlagkolben einerseits drehschlüssig und andererseit in axialer Richtung frei beweglich mit der An­ triebswelle verbunden ist und eine mit schraubenförmiger Steigung helixförmig in dessen zylinderförmigen Umfangsbe­ reich eingeschnittene Führungsnut aufweist, und ein aus der Gehäusewand radial einwärts vorstehendes Führungselement in diese eingreifend ausgebildet und angeordnet ist.

Bei dieser Ausführung weist die Führungsnut einen in annä­ hernd 360 Winkelgraden helixförmig verlaufenden Bereich und einen dessen Anfang und Ende verbindenden Rücklaufnutbereich auf, welcher im wesentlichen geradlinig in axialer Richtung bzw. um wenige Winkelgrade steil-helixförmig verlaufend ausgebildet ist.

Dabei stützt sich der Schlagkolben mit seinem der Aufschlag­ fläche entgegengesetzten Ende gegen eine bei dessen Aushol- Rückhub als Energiespeicher wirkend angeordnete Antriebs­ feder ab.

Beim Zusammenwirken dieser Elemente des Kurvengetriebes befindet sich bei Beginn der Rotation des Schlagkolbens das Führungselement am Nutkurvenanfang. Mit fortgesetzter Rota­ tion durchläuft das Führungselement den helixförmigen Be­ reich der Nutkurve, wobei die Antriebsfeder durch die hier­ durch auftretende translatorische Bewegung des Schlagkolbens unter Speicherung von Schlagenergie mehr und mehr vorge­ spannt wird, bis das Führungselement am Nutkurvenende ange­ kommen ist. Danach bewegt sich der Schlagkolben unter der Wirkung der Rückstellkraft der Antriebsfeder schlagartig translatorisch gegen die Aufschlagfläche des Schlagkopfes durch den Rücklauf-Nutbereich hindurch bis wieder zum Nut­ kurvenanfang.

Hierbei handelt es sich um einen sich zyklisch wiederholen­ den Vorgang bei einer Kolbenumdrehung von jeweils 360 Grad.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung sind entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 9 bis 14 vorgese­ hen. Dabei handelt es sich jeweils um unterschiedliche kon­ struktive Ausgestaltungen der technischen Lehre nach dem Anspruch 1.

Die Erfindung wird in schematischen Zeichnungen in bevor­ zugten Ausführungsformen gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind. Die Zeichnungen zeigen im einzelnen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung mit einem eine helixförmige Führungsnut aufweisenden Schlag­ kolben;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform, ebenfalls im Längs­ schnitt gezeigt, mit zur Vergrößerung des Kolben­ hubes zwei in Reihe zusammenwirkenden Kurvenge­ trieben;

Fig. 3 eine andere Ausführung des Schlagkolbens mit einer helixförmigen Führungs-Stirnfläche, ebenfalls im Längsschnitt der Vorrichtung gezeigt;

Fig. 4 eine Ausführung der Vorrichtung mit einem undreh­ bar geführten Schlagkolben mit helixförmiger Füh­ rungsfläche und einem in Wirkungsrichtung zur Vergrößerung des Kolbenhubes in Reihe angeordneten zweiten Kurvengetriebe, ebenfalls im Längsschnitt der Vorrichtung;

Fig. 5 eine weitere Bauart der Vorrichtung mit undrehbar­ längsgeführtem Schlagkolben und einer helixförmi­ gen Führungsfläche, ebenfalls im Längsschnitt;

Fig. 6 eine Alternativausführung der Vorrichtung gemäß Fig. 5, mit außerhalb derselben angeordnetem An­ triebsmotor und einer Verbindung zwischen diesem und der Vorrichtung mit einer Übertragungswelle;

Fig. 7 eine Ausführung eines mit zwei Kolben ausgestat­ teten und von Vorlauf auf Rücklauf umsteuerbaren Gerätes, ebenfalls im Längsschnitt gezeigt;

Fig. 8 eine Alternativausführung eines von Vorlauf auf Rücklauf umsteuerbaren Gerätes mit zwei unabhängig voneinander antreibbaren Kolben für Vor- und Rück­ lauf, ebenfalls im Längsschnitt.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 weist ein Gehäuse 6 mit zwei ineinander verschraubten Gehäuseteilen 6.1 und 6.2 sowie mit einem Gehäuseabschluß 6.4 auf. Zwischen dem Gehäuseabschluß 6.4 und einer an der inneren Gehäusewand 16 ausgebildeten Schulter 43 ist der Antriebsmotor 7 eingespannt. Zur Ener­ gieeinspeisung sind die Zuführungen 8 und 9 vorgesehen. Es kann sich dabei um Leitungen für ein hydraulisches oder pneumatisches Arbeitsmedium bzw. für elektrische Energie handeln. Der Drehantrieb 2 umfaßt den Antriebsmotor 7, die Antriebswelle 11 und, im vorliegenden Ausführungsbeispiel, den drehbar angeordneten Schlagkolben 1 mit dem Kurvenge­ triebe 3. Die Antriebswelle 11 steht einerseits mit dem Motor 7 in drehschlüssiger Verbindung und greift anderer­ seits mit axialem Bewegungsspiel drehschlüssig in das Kur­ vengetriebe 3 ein. Dies kann bspw. dadurch erreicht werden, daß die in eine Bohrung 24 des Schlagkolbens 1 eingreifende Welle 11 mit einer axialen Gleitfeder und die Bohrung 24 mit einer axialen Federnut ausgebildet ist, so daß diese Ele­ mente in axialer Richtung ineinandergleiten können, jedoch undrehbar miteinander verbunden sind. Zwischen dem Motor 7 und dem rückwärtigen Ende des Schlagkolbens 1 ist die An­ triebsfeder 17 eingespannt. Der Schlagkolben 1 weist eine in seinen zylinderförmigen Umfangsbereich eingeschnittene Füh­ rungsnut 4 auf, in welche ein aus der Gehäusewand 16 radial einwärts vorstehendes Führungselement 12 eingreift. Diese Führungsnut 4 besitzt einen in annähernd 360 Winkelgraden helixförmig verlaufenden Bereich 4.1 und einen dessen Anfang 13 und Ende 14 verbindenden Nutbereich 4.2. Dieser ist im wesentlichen geradlinig in axialer Richtung bzw. um wenige Winkelgrade steil-helixförmig verlaufend ausgebildet.

Bei einer Umdrehung des Schlagkolbens 1 im Uhrzeigersinn, aus Richtung der Antriebswelle 11 gesehen, schraubt dieser sich um die axiale Distanz zwischen Nutanfang 13 und Nutende 14 gegen die Feder zurück. Sobald nun das Führungselement 12 am Nutende 14 angelangt ist, schnellt die Antriebsfeder 17 den Schlagkolben 1 vor und gegen die Aufschlagfläche 15 des Schlagkopfes 18. Dabei durchläuft das Führungselement 12 in axialer Richtung des Rücklauf-Nutbereich 4.2 vom Nutende 14 zum Nutanfang 13. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch bei jeder vollen Umdrehung um 360°. Wenn bei der hohen Ge­ schwindigkeit des gegen die Aufschlagfläche 15 vorschnellen­ den Schlagkolbens 1 die Breite des Rücklauf-Nutbereiches 4.2 nicht ausreicht, um eine ununterbrochene Fortsetzung der Drehbewegung des Kolbens zu gewährleisten, so kann der Rück­ lauf-Nutbereich 4.2 auch steil-helixförmig verlaufend ausge­ bildet sein.

Entsprechend einer aus dem Stand der Technik vorbekannten, vorteilhaften Ausgestaltung ist auch bei der in Fig. 1 ge­ zeigten Ausführung des Anmeldungsgegenstandes der Schlagkopf 18 in axialer Richtung verschiebbar am vorderen Ende des Gehäuseteils 6.2 angeordnet und stützt sich gegen die Schlagrichtung über die Schlagkopffeder 31 am Gehäuseendteil 6.3 ab. Am rückwärtigen Ende des Schlagkopfes 18 ist eine Mitnehmerwelle 19 angeordnet und der Schlagkopf 18 ist durch diese mit dem Schlagkolben 1 einerseits drehschlüssig und andererseits in axialer Richtung mit freiem Bewegungsspiel verbunden. Der Schlagkopf 18 selbst kann mit einer Felsbohr­ krone oder mit einem stufenförmig ausgebildeten Hartmetall­ einsatz 18.1 bestückt sein.

Der Arbeitshub des Schlagkolbens 1 ist durch die Steigung des helixförmigen Teils 4.1 der Nutkurve 4 begrenzt.

Der Kolbenhub kann jedoch, wie in den Ausführungsbeispielen entsprechend den Fig. 2 und 4 dargestellt, vergrößert wer­ den, indem mehrere Kurvengetriebe 3.1; 3.2 synchron und in gleicher Richtung wirkend durch die Antriebswelle 11 dreh­ schlüssig sowie in axialer Richtung mit Bewegungsspiel ver­ bunden sind und den beiden Kurvengetrieben 3.1; 3.2 je eine separate Antriebsfeder 17.1; 17.2 zugeordnet ist.

Bei dem in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich im mittleren Gehäuseteil 6.2 ein zylinderförmiger Ein­ satz 32, und zwar in axialer Richtung verschiebbar, jedoch im Gehäuseteil 6.2 undrehbar angeordnet. Dieser stützt sich gegen die Antriebsfeder 17.2 ab. Der Einsatz weist eine helixförmige Führungsfläche 5 auf, deren Anfang und Ende durch einen axialen Flächenteil miteinander verbunden sind. Die Antriebswelle 11 weist ein radiales Führungselement 12.2 auf, welches bei Drehung der Welle 11 auf der helixförmigen Führungsfläche 5 gleitet und dabei den Einsatz 32 gegen die Rückstellkraft der Feder 17.2 in Richtung des Motors 7 zu­ rückschiebt. Der Schlagkolben 1.1 weist in seinem rückwär­ tigen Teil eine helixförmige Nut 4.1 auf. In diese greift ein am Einsatz 32 angeordnetes Führungselement 12.1 ein. Zwischen einem vom vorderen Ende des mittleren Gehäuseteils 6.2 radial einwärts gerichteten Kragen 44 und einer Schulter 34 des Schlagkolbens 1.1 ist eine Antriebsfeder 17.1 als Rückstellelement und Schlagenergiespeicher angeordnet. Die helixförmige Nut 4.1 des Schlagkolbens 1.1 und das darin eingreifende Führungselement 12.1 bilden das Kurvengetriebe 3.1, während die helixförmige Führungsfläche des Einsatzes 32 mit dem Führungselement 12.2 der Welle 11 das zweite Kurvengetriebe 3.2 darstellen. Beide Kurvengetriebe 3.1 und 3.2 sind durch die Antriebswelle 11 synchron und in gleicher Richtung wirkend miteinander verbunden. Bei einer Umdrehung der Antriebswelle 11 um 360° addieren sich die translatori­ schen Rückhübe einerseits des Einsatzes 32 und andererseits des Schlagkolbens 1.1 zu einem vergrößerten Kolbengesamthub. Dadurch wird die Schlagleistung der Vorrichtung entsprechend vergrößert. Auch bei dieser Anordnung weist der rückwärtige Teil des Schlagkolbens 1.1 eine Bohrung 24.1 auf, in welcher die Antriebswelle 11 einerseits undrehbar und andererseits mit axialem Spiel entsprechend dem vergrößerten Rückhub des Schlagkolbens 1.1 geführt ist. Im übrigen sind übereinstim­ mende Elemente der Vorrichtung in den Fig. 1 bis 8 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß Fig. 3 weist einen mit der Antriebswelle 11 in drehschlüssiger Verbindung in Drehbewegung antreibbaren Schlagkolben 1.2 auf. Im vorde­ ren Bereich ist dieser mit einer Sackbohrung 20 und an deren Grunde mit einer Aufschlagfläche 15.1 ausgebildet. Hierbei weist der Schlagkopf 18 ein zentrales Schlagwerkzeug mit einem mittleren Flansch 45 auf. Von diesem erstreckt sich nach vorne zu ein axial beweglicher Meißel 18.2 und nach rückwärts zu ein Stößel 21. Das zentrale Schlagwerkzeug ist in axialer Richtung beweglich im Schlagkopf 18 gelagert und stützt sich mit Bewegungsspiel gegen die Rückstellfeder 38 in Richtung gegen den Schlagkolben 1.2 zu ab. Der Stößel 21 des zentralen Schlagwerkzeuges taucht in die Sackbohrung 20 ein und liegt bei der in Fig. 3 gezeigten Position mit seiner rückwärtigen Stirnfläche 21.1 an der Aufschlagfläche 15.1 der Sackbohrung des Schlagkolbens 1.2 an. Die Wandbe­ reiche 30, welche die Sackbohrung 20 umgeben, sind mit einer helixförmigen Stirn-Führungsfläche 5.2 ausgebildet. Zwischen einer an der Innenwandung des Gehäuses 6 ausgebildeten Schulter 46 und der rückwärtigen Stirnseite des Schlagkopfes 18 ist ein Einsatzstück 37 eingespannt, welches einen in axialer Richtung gegen den Schlagkolben 1.2 zu abstehenden Führungsnocken 22 trägt. Bei der Drehbewegung des Schlag­ kolbens 1.2, aus der Richtung des Motors 7 gesehen, in Rich­ tung des Uhrzeigersinnes, schraubt sich der Schlagkolben 1.2 gegen die Rückstellkraft der Antriebsfeder 17 zurück. Sobald dieser nun das Ende der Steigung der helixförmigen Führungs­ fläche 5.2 erreicht hat, schnellt der Kolben 1.2 unter der Wirkung der Rückstellkraft der Feder 17 nach vorne und trifft mit seiner Aufschlagfläche 15.1 auf die Stirnfläche 21.1 des Stößels 21. Dabei schlägt der Kolben das zentrale Schlagwerkzeug in die in Fig. 3 gezeigte Position gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 38 nach vorne, wodurch der Meißel 18.2 bspw. zum Zertrümmern eines Felsblockes mit großer Wucht und hoher Schlagenergie einen Antriebsimpuls erfährt.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wirken zur Vergrößerung des Arbeitshubes des Schlagkolbens 1.3 zwei Kurvengetriebe 3.1 und 3.2 synchron und in gleicher Richtung miteinander zusammen. Dabei weist der Schlagkolben 1.3 eine axiale Führungsnut 23 auf, und in diese greift ein an der Gehäuseinnenwand 16.1 angeordneter Führungsnocken 25 ein. Dieser führt den Schlagkolben 1.3 mit axialem Bewegungsfrei­ gang undrehbar im Gehäuse 6. Weiterhin weist der Schlagkol­ ben 1.3 die zentralen Bohrungen 24.1 für die Antriebswelle 11 und 24.2 für einen mit dieser in drehschlüssiger Verbin­ dung stehenden, drehbaren Stößel 21.1 auf. Dieser wirkt über zwei im axialen Abstand an ihm angeordnete radial abstehende Führungsnocken 22.2; 22.3 einerseits mit einer helixförmigen Führungsfläche 5.1 des Schlagkolbens 1.3, das Kurvengetriebe 3.1 bildend, und andererseits mit der Führungsfläche 5.2 am Einsatzstück 37, das Kurvengetriebe 3.2 bildend, zusammen.

Wenn sich bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung der Vor­ richtung die Antriebswelle 11 und mit ihr zusammen der Stößel 21.1 mit den Führungsnocken 22.2 und 22.3, vom Motor 7 aus betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, dann schraubt sich der Stößel 21.1 und mit ihm der Schlagkolben 1.3 um den translatorischen axialen Betrag der beiden Stei­ gungen der helixförmigen Kurven 5.1 und 5.2 gegen die Rück­ stellkraft der Antriebsfeder 17 zurück, bis die Führungs­ nocken die axialen Rücklaufflächen der Kurvenbahnen erreicht haben. Daraufhin schnellt der Schlagkolben 1.3 nach vorne und betätigt mit der Auftreffwucht auf den Stößel 21.1 das Schlagwerkzeug 18.3 des Schlagkopfes 18.

In Fig. 5 ist eine vereinfachte Ausführung der Vorrichtung gezeigt, wobei diese nur ein Kurvengetriebe 3.1 aufweist. Ansonsten ist die Ausführung ähnlich der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung, wobei die axiale Rücklauffläche am Kurvenge­ triebe 3.1 mit der Ziffer 33.1 bezeichnet ist.

Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung, deren Innenaufbau demjenigen der Vorrichtung nach Fig. 5 prinzipiell gleicht. Abweichend hiervon fehlt im Gehäuse 6 der eingebaute Motor 7. Dieser befindet sich, entsprechend dem Merkmal des Anspruchs 4, außerhalb der Vorrichtung und steht mit dieser mittels der Übertragungswelle 10 und in drehschlüssiger mit dieser zu­ sammenwirkenden Antriebswelle 11 in leistungsübertragender Verbindung. Zum Ankoppeln der Übertragungswelle 10 an die Antriebswelle 11 ist zweckmäßig im Bereich des Gehäuseab­ schlusses 6.4 eine Kupplung 29 vorgesehen.

Die Verlagerung des Antriebsmotors aus dem Gehäuse 6 heraus nach einer Stelle außerhalb der Vorrichtung hat zur Folge, daß in der Längsrichtung des Gehäuses 6 insgesamt ein län­ gerer Bauraum für den Schlagkolben 1.3 und die Antriebsfeder 17 zur Verfügung steht. Entsprechend könnte bei unveränder­ ter Baulänge der Vorrichtung bspw. gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 5 der Schlagkolben 1.3 in der Länge und damit in seiner kinetischen Masse vergrößert werden, woraus eine höhere Schlagenergie, bspw. durch Verstärkung der Antriebs­ feder 17, resultieren würde. Andererseits könnte aber auch die Gesamtlänge der Vorrichtung im Vergleich zu der in Fig. 5 dargestellten Ausführung insgesamt verkürzt werden. Die in Fig. 6 gezeigte Ausführung hat weiterhin den Vorteil gerin­ gerer Herstellungskosten und gegebenenfalls leichteren Ge­ samtgewichtes. An der Vorrichtung können zusätzlich Leit­ flächen 36, 36.1 angeordnet sein.

Die in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Vorrichtungen sind so ausgebildet, daß ihr Antrieb nur in einer Richtung nach vorn erfolgt. Die Fig. 7 und 8 stellen eine Ausführung der Ramm­ bohrvorrichtung dar, bei welcher diese von Vorlauf auf Rück­ lauf umsteuerbar ist. Diese weisen übereinstimmend jeweils zwei Schlagkolben 1.4; 1.5 in antipodischer Anordnung für Vorlauf bzw. Rücklauf der Vorrichtung auf. Diese sind durch eine zwischen beiden eingespannte Antriebsfeder 17.4 in ihren jeweiligen Endstellungen gehalten. Dem für den Vor­ trieb vorgesehenen Schlagkolben 1.5 ist das Kurvengetriebe 3.5 zugeordnet, während dem für den Rückhub vorgesehenen Schlagkolben 1.4 das Kurvengetriebe 3.4 zugeordnet ist. Diese sind so ausgebildet, daß nach Maßgabe der Drehrichtung der Antriebswelle 11 nur jeweils einer der Schlagkolben 1.4; 1.5 in Arbeits-Schlaghübe erregbar bzw. antreibbar ist. Das bedeutet, daß durch Umkehrung der Drehrichtung des Antriebs­ motors 7 die Schlagrichtung des Gerätes umgekehrt wird.

Bei der in der Fig. 7 gezeigten Vorrichtung wird die Umkeh­ rung dadurch erreicht, daß die Antriebswelle 11 in zwei Antriebswellenteile 11.4 und 11.5 unterteilt ist. Eine Dreh­ momentübertragung des Wellenteils 11.4 auf das Wellenteil 11.5 erfolgt über die drehrichtungsorientierbare Kupplung 27 über die axialen Kupplungsflächen 40. Bei einer Drehrichtung des Wellenteils 11.4, aus der Richtung des Antriebsmotors 7 gesehen, entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn, wird der Wellen­ teil 11.5 durch das Zusammenwirken der axialen Kupplungs­ flächen 40 drehschlüssig mitgenommen und versetzt auch durch drehschlüssigen Eingriff den Stößel 21.5 in Rotation. Der an diesem angeordnete radiale Führungsnocken 22.5 bewegt bei einer Drehbewegung um jeweils 360° im Entlangstreichen auf der Führungsfläche 5.5 den Schlagkolben 1.5 um den Betrag der Steigung der helixförmigen Führungsfläche 5.5 in Rich­ tung gegen den Antriebsmotor 7, bis das Ende der Antriebs­ kurve erreicht ist. Sodann schlägt der Schlagkolben 1.5, entsprechend der Funktionsbeschreibung der Ausführungen nach Fig. 5 und Fig. 6, unter der Rückstellwirkung der Antriebs­ feder 17.4 hier mit seiner Aufschlagfläche 15.5 gegen die Stirnfläche 21.6 des Stößels 21.5 und treibt die Vorrichtung nach vorn in Richtung des Pfeiles 41. Hierbei wirkt der Freilauf 26 des Schlagkolbens 1.4 in der Weise, daß dieser unbewegt, d.h. außer Dreheingriff in der in Fig. 7 gezeigten Endstellung liegenbleibt.

Sobald nun die Drehrichtung des Wellenteils 11.4 gegenläu­ fig, vom Antriebsmotor 7 aus gesehen, im Uhrzeigersinn er­ folgt, wird der Freilauf 26 gesperrt und nimmt demzufolge den Schlagkolben 1.4 drehschlüssig mit, während die Kupplung 40 das Mitdrehen des Wellenteils 11.5 verhindert. Dadurch bleibt der den Vortrieb bewirkende Schlagkolben 1.5 in der gezeigten Endstellung unbewegt liegen, während sich der für den Rückhub zuständige Schlagkolben 1.4 in Rotation bewegt. Dabei gleitet dessen Führungsfläche 5.4 des Kurvengetriebes 3.4 an dem feststehenden Führungsnocken 22.4 entlang und versetzt den Kolben in translatorische Bewegung in Richtung auf den Schlagkopf 18, wobei die Antriebsfeder 17.4 unter Speicherung von Schlagenergie vorgespannt wird. Beim Errei­ chen des Kurvenendes schlägt sodann der Kolben 1.4 in Rich­ tung gegen den Antriebsmotor 7 zurück und trifft mit seiner Aufschlagfläche 15.4 auf die Stirnfläche des Stößels 21.4. Unter der Wirkung der rückwärts gerichteten Schlagenergie des Schlagkolbens 1.4 wird die Vorrichtung entgegen der Vortriebsrichtung zurückbewegt.

Eine Umsteuerbarkeit der Antriebsrichtung durch zwei antipo­ disch angeordnete Schlagkolben 1.4 und 1.5 zeigt die Ausfüh­ rung der Vorrichtung nach Fig. 8. Hierbei weisen die Kurven­ getriebe 3.4 und 3.5 jeweils einen zusätzlichen Freilaufnu­ tenbereich 28.4 und 28.5 auf. Diese münden jeweils in den Anfang einer helixförmigen Führungsnut 4.4 bzw. 4.5 und verlaufen in Umfangsrichtung der entsprechenden Schlagkolben 1.4 bzw. 1.5. In die Führungsnuten 4.4, 4.5 bzw. die in deren Anfang tangential einmündenden Freilaufnuten 28.4, 28.5 greifen Führungselemente 12.4 bzw. 12.5 ein. Diese sind mit Weichenfunktion an axial um den Betrag einer Nutbreite verschiebbaren zylinderförmigen Einsätzen 32.4 bzw. 32.5 angeordnet. Diese Einsätze stützen sich jeweils gegen Rück­ stellkräfte der Steuerfedern 42.4 bzw. 42.5 ab.

Die Steuerfunktion der Einsätze 32.4, 32.5 und der an ihnen angeordneten Führungselemente 12.4, 12.5 stellt sich wie folgt dar: Angenommen, die Antriebswelle 11 drehe sich, vom Antriebs­ motor 7 aus betrachtet, links herum gegen den Uhrzeigersinn entsprechend dem Richtungspfeil 47, so bleibt bei dem Schlagkolben 1.4 das Führungselement 12.4 ständig im Bereich der Freilaufnut 28.4 und der Schlagkolben 1.4 bleibt somit in Umdrehung, jedoch in translatorischer Richtung unbewegt, liegen. Hingegen bewirkt beim Kurvengetriebe 3.5 die Rück­ stellkraft der Steuerfeder 42.5, indem sie den Einsatz 32.5 federnd in Richtung des Schlagwerkzeuges 18 drückt, das infolge der axialen Beweglichkeit des Einsatzes 32.5 das an diesem angeordnete Führungselement 12.5 in die helixförmige Kurvenbahn der Führungsnut 4.5 eingelenkt wird und somit mit dieser im Eingriff steht. Nunmehr wird durch das Kurvenge­ triebe 3.5 der sich drehende Kolben in Richtung gegen den Motor zu gegen die Rückstellkraft der Feder 17 zurückbewegt und schnellt, wie vorgängig mehrfach beschrieben, nach Er­ reichen des Kurvenendes der Führungsnut 4.5 durch den Rück­ lauf-Nutbereich 4.6 nach vorn und trifft mit seiner Auf­ schlagfläche 15.5 auf die Stirnfläche des Stößels 21.5.

Bei Umkehrung der Drehrichtung der Welle 11, vom Antriebs­ motor 7 aus gesehen, rechts herum im Uhrzeigersinn, ent­ sprechend dem Richtungspfeil 48, vollzieht sich das Funk­ tionsspiel in umgekehrter Weise so, daß der Schlagkolben 1.5 durch Verbleiben des Führungselementes 12.5 im Bereich der Freilaufnut 18.5 in seiner Endstellung ohne Ausführung eines Schlaghubes verbleibt, obwohl er sich mit der Welle 11 im drehschlüssigen Eingriff mitdreht. Hingegen führt der für den Rückhub zuständige Schlagkolben 1.4 nunmehr Schlagbewe­ gungen aus, daß dadurch hervorgerufen wird, daß der Füh­ rungsnocken 12.4 an dem um die Nutenbreite axial beweglich angeordneten Einsatz 32.4 in den helixförmigen Nutbereich 4.4 des Kurvengetriebes 3.4 einfährt und bei entsprechender Drehung des Schlagkolbens 1.4 dessen Schlagbewegungen in der vorbeschriebenen Weise induziert.

Bei dieser Ausführung der Vorrichtung ist der hintere Teil des Gehäuses 6 durch ein separates Motorgehäuse 6.5 abge­ schlossen und begrenzt mit seiner Stirnfläche den Bereich des für den zylinderförmigen Einsatz 32.4 und dessen Steuer­ feder 42.4 erforderlichen größeren Innendurchmessers. In gleicher Weise ist der Bereich des größeren Innendurchmes­ sers zur Aufnahme des Einsatzes 32.5 und der Steuerfeder 42.5 durch den vorderen Flansch 35 der Vorrichtung abge­ schlossen.

Infolge der unterschiedlichen axialen Längen der Schlagkol­ ben 1.4 bzw. 1.5 ergibt sich eine in Vortriebsrichtung hö­ here Schlagenergie des längeren Schlagkolbens als in der rückwärts gerichteten Rücktriebsrichtung. Durch die gegen­ gleiche, antipodische Anordnung der beiden Schlagkolben 1.4, 1.5 sowie die gleichartige Ausbildung der vorbeschriebenen Steuerelemente für die jeweilige Arbeitsweise bei Richtungs­ umkehr der Antriebswelle 11 sowie durch die gemeinsame, zwischen den beiden Schlagkolben eingespannte Antriebsfeder 11, ergibt sich ein vergleichsweise unkomplizierter Aufbau der für entgegengesetzten Richtungsantrieb ausgelegten Vor­ richtung.

Claims (14)

1. Selbstantreibbare Rammbohrvorrichtung, insbesondere zur Herstellung von rohrförmigen Erdbohrungen, mit einem an der Vortriebsseite eines zylinderförmigen Gehäuses axial beweglich angeordneten und von einem Schlagkolben mit Rammschlagimpulsen beaufschlagbaren Schlagkopf, wobei der Schlagkolben mittels eines in die Vorrichtung einspeisba­ ren Energieträgers in pulsierende, translatorische Ar­ beitshübe antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rammbohrvorrichtung zum Antrieb des Schlagkolbens (1) einen Drehantrieb (2) mit wenigstens einem von diesem antreibbaren Kurvengetriebe (3) aufweist, und daß der Schlagkolben (1) mit einer helixförmigen Führungsnut (4) bzw. einer helixförmigen Führungsfläche (5) als Teil des Kurvengetriebes (3) ausgebildet ist.

2. Rammbohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (2) einen im Gehäuse (6) angeordneten Motor (7) aufweist.

3. Rammbohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Motor (7) als Hydraulikmotor ausgebildet und an je eine Zuführleitung (8) und Abführleitung (9) für einen hydraulischen Energieträger, vorzugsweise Druckwasser angeschlossen ist.

4. Rammbohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (2) mit einem außerhalb derselben befindlichen Motor über eine vorzugsweise flexible Über­ tragungswelle (10) mit dem Kurvengetriebe (3.1) in dreh­ schlüssiger, leistungsübertragender Verbindung steht (Fig. 6).

5. Rammbohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (2) eine in der Gehäuseachse (X-X) angeordnete Antriebswelle (11) aufweist, welche einer­ seits mit dem Motor (7) bzw. der Übertragungswelle (10) in drehschlüssiger Verbindung steht und andererseits mit axialem Bewegungsspiel drehschlüssig in das Kurvenge­ triebe (3) eingreift.

6. Rammbohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (1) einerseits drehschlüssig und andererseits in axialer Richtung freibeweglich mit der Antriebswelle (11) verbunden ist und eine mit schrauben­ förmiger Steigung helixförmig in dessen zylinderförmigen Umfangsbereich eingeschnittene Führungsnut (4) aufweist, und ein aus der Gehäusewand (16) radial einwärts vorste­ hendes Führungselement (12) in diese eingreifend ausge­ bildet und angeordnet ist. (Fig. 1).

7. Rammbohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (4) einen in annähernd 360 Winkel­ geraden helixförmig verlaufenden Bereich (4.1) und einen dessen Anfang (13) und Ende (14) verbindenden Rücklauf- Nutbereich (4.2) aufweist und dieser im wesentlichen geradlinig in axialer Richtung bzw. um wenige Winkelgrade steil-helixförmig verlaufend ausgebildet ist (Fig. 1).

8. Rammbohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schlagkolben (1) mit seinem der Aufschlag­ fläche (15) entgegengesetzten Ende gegen eine bei dessen Aushol-Rückhub als Energiespeicher wirkend angeordnete Antriebsfeder (17) abstützt.

9. Rammbohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (1) und der Schlagkopf (18) über eine Mitnehmerwelle (19) einerseits drehschlüssig und andererseits in axialer Richtung mit freiem Bewegungs­ spiel verbunden sind.

10. Rammbohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem Schlagkolben (1.1) zwei in Reihe in Wirkungs­ richtung hintereinander im Gehäuse (6) angeordnete Kur­ vengetriebe (3.1; 3.2) zugeordnet sind und diese synchron in gleicher Richtung wirkend durch die Antriebswelle (11) drehschlüssig sowie in axialer Richtung mit Bewegungs­ spiel verbunden sind und beiden Kurvengetrieben (3.1; 3.2) je eine Antriebsfeder (17.1; 17.2) zugeordnet ist (Fig. 2 und Fig. 4).

11. Rammbohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Antriebswelle (11) in drehschlüssiger Verbindung in Drehbewegung antreibbare Schlagkolben (1.2) eine Sackbohrung (20) mit einer an deren Grunde ausgebil­ deten Aufschlagfläche (15.1) und der Schlagkopf (18) einen in die Sackbohrung (20) eintauchenden Stößel (21) aufweist, wobei der die Sackbohrung umgebende Wandbereich (30) des Schlagkolbens (1.2) mit einer helixförmigen Stirn-Führungsfläche (5.2) ausgebildet und am Schlagkopf (18) ein in axialer Richtung gegen den Schlagkolben (1.2) abstehender Führungsnocken (22) angeordnet ist, und die­ ser sowie die Führungsfläche (5.2) als Teile eines Kur­ vengetriebes (3.1) zusammenwirkend ausgebildet sind (Fig. 3).

12. Rammbohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben (1.3) eine axialer Führungsnut (23) aufweist und in diese ein an der Gehäuseinnenwand (16.1) angeordneter Führungsnocken (25) eingreift und den Kolben (1.3) mit axialem Bewegungsfreigang undrehbar führt, wobei der Schlagkolben (1.3) zentrale Bohrungen (24.1; 24.2) für die Antriebswelle (11) und einen mit dieser in drehschlüssiger Verbindung stehenden, drehbaren Stößel (21.1) aufweist, der über einen an ihm angeordneten ra­ dial abstehenden Führungsnocken (22.1) mit einer helix­ förmigen Führungsfläche (5.1) des Schlagkolbens (1.3), ein Kurvengetriebe (3.1) bildend, zusammenwirkt (Fig. 5).

13. Rammbohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß diese Vorrichtung zwei Schlagkolben (1.4; 1.5) in antipodischer Anordnung für Vorlauf bzw. Rücklauf der Vorrichtung aufweist, die durch eine zwischen beiden eingespannte Antriebsfeder (17.4) in ihren Endstellungen gehalten sind, und daß die zugeordneten Kurvengetriebe (3.4; 3.5) Mittel (26, 27, 28) aufweisen, durch welche nur jeweils einer der Schlagkolben (1.4; 1.5) nach Maß­ gabe der Drehrichtung der Antriebswelle (11) in Arbeits- Schlaghübe erregbar bzw. antreibbar ist. (Fig. 7 und Fig. 8).

14. Rammbohrvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Drehrichtungssteuerung ein einem Kur­ vengetriebe (3.4; 3.5) bzw. einem Schlagkolben (1.4; 1.5) zugeordneter Freilauf (26) und/oder eine drehrichtungs­ orientierbare Kupplung (27) der in zwei Wellenteile (11.4; 11.5) unterteilten Antriebswelle (11) und/oder Freilaufnutenbereiche (28.4; 28.5) an den Führungsnuten (4.4; 4.5) der Schlagkolben (1.4; 1.5) ausgebildet sind (Fig. 7 und Fig. 8).