DE3911467C2

DE3911467C2 -

Info

Publication number: DE3911467C2
Application number: DE3911467A
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl.-Ing. 5940 Lennestadt De Schmelzer
Original assignee: Tracto Technik Paul Schmidt Spezialmaschinen KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 1989-04-08
Filing date: 1989-04-08
Publication date: 1992-01-30
Also published as: EP0392237A2; EP0392237A3; JP2708067B2; JPH02296988A; DE3911467A1; US5010965A

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstantreibbares Rammbohrgerät, insbesondere für die Herstellung von rohrförmigen Erdbohrun gen zum Einbringen von Leitungen, mit einem an der Vor triebsseite eines zylinderförmigen Gehäuses axial beweglich angeordneten und von einem Schlagkolben mit Rammschlagim pulsen beaufschlagbaren, eine vordere Schrägfläche aufweisenden Schlagwerkzeug, wobei der Schlagkolben mittels Druckluft in pulsierende, translatorische Arbeitshübe pneu matisch 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 Gerätes übt periodisch Rammschläge auf die bewegliche Schlagspitze aus. Unter dem Einfluß dieser Rammschläge bewegt sich die über eine Druck feder 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 z. B. für Wasser Zu- und Abfuhr, elektrische Energie oder Telefonanschlüsse unterirdisch im Erdbereich zu verlegen, ohne hierfür einen Verlegungsgraben ausheben zu müssen. Dabei bewegt sich das Rammbohrgerät im Erdreich, indem es dieses beim Vordringen verdrängt und verdichtet und einen Erdkanal schafft, in den sich eine Leitung oder ein Kabel problemlos einbringen läßt.

Rammbohrgeräte, welche diesem Stand der Technik entsprechen, sind so geartet, daß sie im wesentlichen geradlinige, d. h. in der einmal eingeschlagenen Vortriebsrichtung nicht lenk bare Bohrungen oder Erdröhren erstellen können. Geräte die ser Bauart sind bspw. auch in den Patentschriften 23 40 751 und 26 34 066 beschrieben.

In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß es speziell in nicht homogenen Böden und insbesondere bei Überwindung von längeren Strecken zu unkontrollierbaren Richtungsabweichun gen kommen kann. Daraus resultiert ein dringendes techni sches Bedürfnis nach einem in seiner Arbeitsrichtung kon trollierbaren und lenkbaren Rammbohrgerät. Das Erfordernis einer Richtungslenkung ist bspw. auch für das Umgehen von besonders schweren Hindernissen oder kreuzenden Fremdlei tungen gegeben.

Aus der deutschen Patentschrift 30 27 990 ist ein selbstge triebenes Rammbohrgerät insbesondere für Erdbohrungen mit einer von einem im Gerätegehäuse hin- und herbewegten Schlagkolben beaufschlagten Schlagspitze und die Laufrich tung steuernden Leitflächen bekannt. Kennzeichnend für die ses Gerät ist, daß die Schlagspitze eine vordere Schräg fläche aufweist. Es kann sich hier bspw. um eine auswechsel bare Schrägfläche mit unterschiedlichen Schrägwinkeln han deln. Auch kann die Schrägfläche dachförmig ausgebildet sein.

Der Vorteil dieser Gerätebauart besteht darin, daß die Schrägfläche dem Rammbohrgerät im Erdreich eine senkrecht zu dessen Achse gerichtete Bewegungskomponente erteilt, die zu einem bogenförmigen Verlauf der durch das Rammbohrgerät erzeugten Erdbohrungen führt. Je nach Schrägwinkel der Schrägfläche ist der Radius der bogenförmigen Erdbohrung unterschiedlich groß, so daß sich vorteilhafterweise unter schiedliche Radien durch unterschiedliche Schrägflächen mit unterschiedlichen Schrägwinkeln an auswechselbaren Schlag spitzen erreichen lassen. Auch erlaubt es eine verstellbare Schrägfläche an der Schlagspitze, eine bogenförmige Erdboh rung herzustellen. Durch die zusätzlich mögliche dachförmige Ausbildung wird zudem die Vortriebsleistung des Gerätes erhöht.

Auch bei dieser bekannten Vorrichtung kann während des un unterbrochenen Vortriebs eine vorgegebene Kurvenlaufbahn nicht willkürlich geändert oder beeinflußt und somit das Gerät gezielt gelenkt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rammbohrgerät der eingangs genannten Art anzugeben, welches unter Überwin dung der bisher bestehenden technischen Grenzen die Möglich keit ergibt, die Vortriebsrichtung während des ununterbro chenen Betriebes willkürlich zu beeinflussen und zu kontrol lieren und damit die Vortriebsrichtung durch einen gezielten Lenkungseingriff zu steuern.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem selbstantreib baren Rammbohrgerät der eingangs genannten Art mit der Er findung dadurch, daß das Schlagwerkzeug mit seiner Schräg fläche im Gehäuse drehbar um die Rotationsachse gelagert ist und mit diesem zusammenwirkende kinematische Mittel zur Umsetzung einer jedem Schlag des Schlagkolbens folgenden translatorischen Bewegung in eine graduelle Drehbewegung sowie pneumatisch ansteuerbare Mittel zur Ingangsetzung oder Unterbrechung der Drehbewegung aufweist.

Mit Vorteil ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausbil dung des selbstantreibbaren Rammbohrgerätes die Möglichkeit, dessen Vortriebsrichtung während der ununterbrochenen Vor triebsarbeit von außen her zu kontrollieren und zu beein flussen und damit durch gezielte Lenkungseingriffe das Gerät unterirdisch in seiner Arbeitsrichtung zu steuern. Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß bei einem Betriebs zustand mit ununterbrochener Rotationsbewegung des Schlag werkzeuges, wobei sich der Kopf des Rammbohrgerätes im Takt der Schlagzahl des Schlagkolbens um die Gerätelängsachse dreht, ein geradliniger Vortrieb praktisch ohne Richtungsab weichungen erfolgt. Zur Steuerung einer Richtungsabweichung wird dann die Rotation des längsbeweglichen Schlagkopfes unterbrochen, wobei entsprechend der Schrägstellung der vorderen schrägen Lenkfläche ein bogenförmiges Stück Erdboh rung hergestellt wird.

Die Ebene dieses bogenförmigen Vortriebs verläuft in etwa senkrecht zur schrägen Lenkfläche des Schlagwerkzeuges. Deswegen ist es erforderlich, die Winkelstellung dieser schrägen Lenkfläche zu einer Bezugsebene, bspw. der Horizon talebene, ermitteln und einstellen zu können.

Hierfür sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß dem Schlagwerkzeug wenigstens ein dessen Drehwinkelstellung zu einer die Längsachse des Gehäuses schneidenden gehäusefest gedachten Bezugsebene signalisierender Sensor zugeordnet ist. Dieser Sensor ist vorzugsweise im vorderen Teil des Gehäuses angeordnet. Es ist nämlich bekannt, daß sich die Richtungsstabilität eines selbstgetriebenen Rammbohrgerätes dadurch verbessern läßt, daß das Gerät mit einem in Vor triebsrichtung weitestmöglich vorne angeordneten Sender versehen ist.

Eine Ausgestaltung des Gerätes sieht vor, daß das Schlag werkzeug im wesentlichen als zylinderförmiger Schlagdorn mit einem vorderen in eine Schlagspitze auslaufenden und den Schlagkopf mit der Schrägfläche tragenden Schaftteil und einem rückwärtigen, eine Aufschlagfläche aufweisenden Schaftteil und dazwischen mit einem Bereich vergrößerten Durchmessers in Form eines Kolbens mit einer Kolbenring fläche ausgebildet ist.

Hierbei weist ein Schaftteil des Schlagwerkzeuges eine in Richtung der Rotationsachse am Schaftteil unverschiebbar, jedoch drehbar angeordnete hülsenförmige Schraube mit steil gängigem Bewegungsgewinde im Eingriff mit einer im Gehäuse verankerten und mit kompatiblem Steilgewinde ausgebildeten ringförmigen Mutter auf, wobei zwischen dem Schaftteil und der Schraube ein Freilauf angeordnet ist.

Infolge dieses kinematischen Eingriffs der Gewindeprofile von Schraube und Mutter wird erreicht, daß bei jedem Auf schlag des Kolbens auf die Fläche der Schlagspitze, wobei sich das Schlagwerkzeug um den Betrag seines Arbeitsweges translatorisch nach vorne bis zum Anschlag bewegt, die Schraube und Mutter relativ zueinander eine helixförmige Bewegung sowohl in translatorischer als auch in rotatori scher Richtung ausführen. Dabei sorgt der Freilauf dafür, daß sich die Schlagspitze nur in einer vorgegebenen Richtung und nur entweder beim Vorhub oder beim Rückhub dreht.

Vorzugsweise ist dabei die Anordnung so getroffen, daß sich die Schlagspitze nur beim Rückhub des Schlagdorns dreht. Hierdurch ergibt sich eine äußert schonende Betriebsweise. Das System könnte auch so ausgelegt sein, daß der Schlagdorn sich im Vorwärtshub translatorisch-rotatorisch und im Rück hub nur translatorisch bewegen würde; hierbei würde es aber zu einer vergleichsweise äußerst stoßartigen und damit me chanisch hohen Belastung der Freiläufe und der Profilflanken von Schraube und Mutter kommen, was letztendlich eine Bela stung des störungsfreien Betriebes ergeben würde. Mit Rück sicht hierauf sieht dabei die vorzugsweise Ausgestaltung der Vorrichtung vor, daß entsprechend einer Einrichtung des Freilaufes die Schlagspitze mit dem abgeschrägten Schlagkopf bei jedem Rückhub des Schlagwerkzeuges um einen bestimmten Winkel um die Gehäuseachse rotiert.

Je schneller der Schlagkolben pro Zeiteinheit schlägt, je öfter dreht sich auch der komplette Schlagkopf pro Zeitein heit. Dabei ist der Drehwinkel pro Hub abhängig von der Steigung des Profils der Profilschraube und Profilmutter sowie von der Länge des Hubweges des Schlagwerkzeuges.

Eine Ausgestaltung der pneumatisch ansteuerbaren Mittel zur Ingangsetzung oder Unterbrechung der Drehbewegung sieht vor, daß der Kolben zwischen den beiden Schaftteilen und eine im Gehäuse angeordnete zylinderförmige Hülse als Kolben/Zylin der-Einheit zusammenwirkend ausgebildet und angeordnet sind. Dabei ist weiterhin der Arbeitsraum der Kolben/Zylinder- Einheit über in der Wandung des Gehäuses achsparallel ver laufende und als Druckkanäle ausgebildete Bohrungen mit einer Druckluftquelle verbindbar.

Mit Hilfe dieser Steuerelemente kann die Unterbrechung der Rotation dadurch eingeleitet werden, daß der Arbeitsraum der Kolben/Zylinder-Einheit drucklos gemacht wird, wobei der Schlagdorn in der vorderen Position gehalten wird und somit beim Aufschlag des Schlagkolbens keine translatorische Be wegung und demgemäß auch keine rotatorische Bewegung aus führt.

Zur absoluten Messung der Stellung der Schrägfläche zur Horizontalen ist es erforderlich, die Drehrichtung des Ramm bohrgerätes um die Längsachse und die Rotationsstellung des Schlagkopfes relativ zum Rammbohrgerät zu erfassen. Zu die sem Zweck ist nach einem weiteren Vorschlag vorgesehen, daß das Gerät zur Bestimmung einer Winkelstellung seines Gehäu ses, gemessen an der Neigung der gehäusefest gedachten Längsschnittebene zu einer Vergleichsebene im Raum, bspw. der Horizontalebene, einen am Gehäuse drehfest angebrachten Inklinator, wie z. B. einen torsionssteifen Draht, aufweist. Dieser kann auch beim Kurvengang einer Erdbohrung vom Gerät nachgeschleppt werden und läßt infolge seiner torsionsstei fen Eigenschaft die Verdrehung des Rammbohrgerätes um die Längsachse auch bei längeren und Kurven aufweisenden Bohrun gen erkennen.

Sehr vorteilhaft kann das Gerät auch unter Bildung einer insbesondere horizontalen Bohranlage mit einem Bohrgestänge als Steuereinrichtung vor Kopf angeordnet und mit diesem drehfest verbunden sein.

Weiterhin kann das Gerät zur Verstärkung seiner Vortriebs- und Bohrleistung über das Bohrgestänge mit einer dieses nachdrückenden Vorschubeinrichtung in kraftschlüssiger Ver bindung stehen. Und schließlich kann die Vorschubeinrichtung im Falle einer besonders einfachen Ausführung mit einem Gestänge-Drehantrieb zusammenwirkend ausgebildet sein.

Die Erfindung wird in schematischen Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, wobei aus den Zeich nungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ent nehmbar sind. Die Zeichnungen zeigen im einzelnen

Fig. 1 einen Längsschnitt des Gerätes;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gerätes;

Fig. 3 eine horizontale Bohranlage mit einem Bohrgestänge und einem vor Kopf angeordneten Rammbohrgerät mit einem eine vordere Schrägfläche aufweisenden ro tierbaren Schlagwerkzeug;

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Gerät entsprechend der Schnittebene IV-IV in Fig. 1.

Das in der Fig. 1 dargestellte Rammbohrgerät weist an der Vortriebsseite seines zylinderförmigen Gehäuses 1 ein axial um die Hublänge 102 beweglich angeordnetes und von einem Schlagkolben 2 mit Rammschlagimpulsen beaufschlagbares Schlagwerkzeug 100 mit einer vorderen schrägen Lenkfläche 20 auf. Dabei ist der Schlagkolben 2 mittels Druckluft in pul sierende, translatorische Arbeitshübe pneumatisch antreibbar ausgebildet und angeordnet.

Das Schlagwerkzeug 100 ist mit seiner Schrägfläche 20 im Gehäuse drehbar um die Rotationsachse x-x gelagert und weist mit diesem zusammenwirkende kinematische Mittel 12, 13, 14 zur Umsetzung einer jedem Schlag des Schlagkolbens 2 folgen den translatorischen Bewegung in eine graduelle Drehbewegung sowie pneumatisch ansteuerbare Mittel 8, 19, 105, 106 zur Ingangsetzung oder Unterbrechung der Drehbewegung auf.

Das Schlagwerkzeug 100 ist im wesentlichen als zylinderför miger Schlagdorn mit einem vorderen in eine Schlagspitze 6 auslaufenden und den Schlagkopf 7 mit der Schrägfläche 20 tragenden Schaftteil 18.1 und einem rückwärtigen, eine Auf schlagfläche 101 aufweisenden Schaftteil 18.2 und dazwischen mit einem Bereich vergrößerten Durchmessers in Form eines Kolbens 19 mit einer Kolbenringfläche 108 ausgebildet. Der Schaftteil 18.1 und der Schlagkopf 7 sind durch Spannstifte 10 miteinander fest verbunden.

Dem Schlagwerkzeug 100 ist wenigstens ein dessen Dreh-Win kelstellung zu einer die Längsachse x-x des Gehäuses schnei denden gehäusefest gedachten Bezugsebene y-y (Fig. 4) sig nalisierender Sensor 16 zugeordnet und vorzugsweise ent sprechend dem Ausführungsbeispiel im vorderen Teil des Ge häuses 1 angeordnet. Dieser Sensor 16 kann vorzugsweise einen induktiven Geber mit wenigstens zwei am Umfangsbereich des Schaftteils 18.1 zu diesem berührungslos und in gleichen Umfangsabständen im Gehäuse 1 angeordneten Induktionsspulen 16.1, sowie mit einem mit diesen zusammenwirkenden, als Exzenter 103 ausgebildeten Bereich des Schafteils 18.1 auf weisen.

Das hier dargestellte Meßsystem arbeitet induktiv in der Weise, daß sich bei Rotation des Schlagwerkzeuges 100 infol ge der Ausbildung des Schaftteils 18.1 mit einem Exzenter 103 im Bereich der Sensorspulen 16 der Abstand 112 der fer romagnetischen Masse dieses exzentrischen Bereiches 103 je nach Rotationsstellung im Verhältnis zu den Spulen 16 bzw. deren magnetischem Kern 16.1 nach Maßgabe der Winkelstellung des Schlagdorns ändert und ein entsprechendes induktives Signal ergibt. Die Spulenleitungen verlaufen dann durch die achsparallele Mantelbohrung 105 (Fig. 4) zum hinteren Ende des Gerätes und weiter durch die Erdbohrung zum Bedienungs stand.

Zur Steuerung und Ortung des Rammbohrgerätes im Erdreich ist weiterhin ein umfangreiches Meßsystem erforderlich. Bspw. muß die Tiefenlage des Rammbohrgerätes, gemessen von der Erdoberfläche, und die Seitenlage ermittelt werden. Weiter hin muß die Lage der Schrägfläche bezogen auf die Horizon tale ermittelbar sein.

Zur Messung der Tiefen- und Seitenlage des Rammbohrgerätes ist in der Spitze 6 des Schlagwerkzeuges 100 eine Bohrung 111 zur Aufnahme eines Peilsenders vorgesehen. Dieser Sender (nicht dargestellt) sendet Signale aus, für deren Austritt Längsschlitze 115 in der Schlagspitze 6 vorgesehen sind. Infolge dieser Austrittsschlitze 115 ändert sich die Inten sität der Sendeimpulse nach Maßgabe der rotativen Stellung dieser Schlitze zur Horizontalen und ergibt somit die Mög lichkeit, die Stellung der Schrägfläche 20 zur Horizontalen zu bestimmen, wie dies rein schematisch in der Fig. 2 darge stellt ist. Dabei sind die Sendeimpulse mit der Ziffer 116 bezeichnet.

Wie vorgängig bereits angesprochen, kann die Ermittlung der rotativen Stellung der Schrägfläche 20 zur Horizontalen so erfolgen, daß die Verdrehung des Rammbohrgerätes um die Längsachse x-x und die Rotationsstellung des Schlagkopfes relativ zum Gehäuse 1 gemessen werden. Die beiden Meßwerte ergeben dann die absolute Stellung der schrägen Fläche 20 zur Horizontalen. Zur Messung der Verdrehung des Rammbohrge rätes um seine Längsachse x-x kann an diesen gemäß schema tischer Darstellung in der Fig. 2 ein Inklinator 27 befe stigt sein, der am Ende des Rammbohrgerätes sitzt oder kurz hinter dem Rammbohrgerät über eine drehfeste Kupplung, bspw. mit den Kupplungselementen 24, 25 mit dem Rammbohrgerät verbunden ist. Die Stromversorgungsleitungen sowie die Lei tungen zur Meßwertüberwachung laufen, ausgehend von den Induktionsspulen 16 durch den Ringkanal 114 und die Bohrung 105 zum Geräteende und weiter zur Stromquelle bzw. zum Da tenerfassungsgerät.

Eine bereits erwähnte Möglichkeit, die Stellung der Schräg fläche 20 zu messen, und damit gegebenenfalls auch die vor erwähnte Messung zu kontrollieren, besteht darin, daß die Sendeimpulse 116 des in der Spitze 6 des Schlagwerkzeuges 100 eingebauten Peilsenders ausgewertet werden.

Das Sende/Empfangssystem ist so aufgebaut, daß die Sendeim pulse, wenn die Schrägfläche 20 nach oben zeigt, ein Signal X ergeben, wenn diese nach unten zeigt, ergeben sie ein Signal X 2; zeigt die Schrägfläche zur linken Seite, ergeben sie ein Signal X 3; zeigt sie zur rechten Seite, ergeben sie ein Signal X 4.

Auf dieser Basis werden vier Stellungen der Schrägfläche 20 auf dem Vollkreis von 360° angezeigt. Dazwischen kann jede beliebige Stellung der Schrägfläche auf dem Vollkreis von 360° durch eine entsprechende elektronische Auswertung ange zeigt werden. Hierdurch kann das Rammbohrgerät durch ent sprechend gezielte Einstellung der schrägen Lenkfläche 20 mit Hilfe eines einfachen Lenkeingriffes nach recht, links, oben oder unten zur Abweichung aus der geraden Richtung gesteuert werden.

Die beschriebene Meßeinrichtung und das darauf aufbauende Meßverfahren sind im Rahmen der Erfindung nur beispielhaft aufzufassen. Sie sind insbesondere infolge ihrer Einfachheit von besonderem Vorteil. Dies schließt jedoch nicht aus, daß auch andere Vorrichtungen und Verfahren zur Stellungsmessung der schrägen Lenkfläche 20 am Schlagwerkzeug 100 herangezo gen werden können. Bspw. kann die Stellung der Schrägfläche 20 auch so ermittelt werden, daß drehfest am Druckluft schlauch 118 kurz hinter der Maschine oder am Maschinenende zwei Potentiometer befestigt sind. Einer dieser Potentiome ter mißt das Lot (Drehstellung des Rammbohrgehäuses 1), während der andere Potentiometer bspw. mit Hilfe einer flexiblen Welle, die axial zentrisch durch das Rammbohrgerät zur Schlagspitze 6 verläuft und mit dieser rotationsfest verbunden ist, die Rotation bzw. Kopfstellung des Schlag werkzeuges 100 anzeigt.

Damit sich nur das Schlagwerkzeug 100 und nicht das Gehäuse selbst bzw. das Rammbohrgerät im Boden dreht, kann es erfor derlich sein, daß das Rammbohrgerät mit Stabilisierungsflä chen 17 ausgerüstet ist, welche der Verdrehsicherung dienen.

Im Bereich der mechanischen Ausgestaltung des Gerätes nach der Erfindung zeigt die Fig. 1 weiterhin die Ausbildung des Kolbens 19 zwischen dem vorderen Schaftteil 18.1 und dem hinteren Schaftteil 18.2 des Schlagdornes. Dieser weist am hinteren Ende die Aufschlagfläche 101 auf, welche vom Schlagkolben 2 pulsatorisch beaufschlagt wird. Zwischen der rückwärtigen Kolbenfläche und zwei gekonterten Muttern 11 befindet sich ein in Richtung der Rotationsachse x-x am Schaftteil 18.2 unverschiebbar, jedoch drehbar angeordnete hülsenförmige Schraube 12 mit steilgängigem Bewegungsgewinde 109 im Eingriff mit einer im Gehäuse 1 verankertem und mit kompatiblem Steilgewinde 110 ausgebildeten ringförmigen Mutter 13. Zwischen dem Schaftteil 18.2 und der Schraube 12 ist der Freilauf 14 angeordnet. Dieser ist, wie gesagt, so ausgelegt, daß bei Bewegung des Schlagdorns nach vorn, unter der Wirkung eines Rammschlagimpulses des Schlagkolbens 2, die Schraube 12 gegenüber dem Schaftteil 18.2 freiläuft, dagegen beim Rückhub des Schlagwerkzeuges eine rotatorische Bewegung ausführt. Dieser Rückhub erfolgt infolge der Aus bildung des Kolbens 19 und der Hülse 8, die im Gehäuse 1 fest eingeschraubt ist sowie durch die Wirkung von Druckluft in der von der Hülse 8 umschlossenen Kammer 106 als Kol ben/Zylinder-Einheit unter Beaufschlagung der Ringfläche 108 des Kolbens 19 mit Druckluft. Diese Druckluft wird durch die Bohrung 113 und deren Anschlußöffnung 104 in die Druckkammer 106 eingeführt.

Die Unterbindung der Rotation des Schlagwerkzeuges 100 er folgt dadurch, daß die Druckkammer 106 drucklos gemacht wird, wodurch der Kolben 19 und damit das Schlagwerkzeug 100 in der vorderen Position gehalten wird, wobei die vordere Fläche des Kolbens 19 gegen die Anschlagkante 107 der Ver schraubung 8 anliegt. In dieser Position wird das Schlag werkzeug durch Luftdruck im Raum 21 während des Rückhubes des Schlagkolbens 2 gehalten, solange die Druckkammer 106 drucklos bleibt.

Die Verschraubung 8 wird von der aufgeschraubten Kappe 30 umschlossen, welche die eingebauten Sensorenspulen 16.1, 16.2 vor Verschmutzung und Eindringen von Feuchtigkeit schützt. Bei Aufgabe von Druckluft durch die Bohrung 113 und die Öffnung 104 in die Druckkammer 106 erfolgt eine Abzweigung von Druckluft unter Entspannung entlang des Dichtungsspaltes zwischen dem Schaftteil 18.1 und der vorderen Verschraubung 8 entsprechend dem sich aus der Passung zwischen diesen beiden Bauteilen ergebenden Passungsspalt 32. Diese über die Abzweigung austretende Abluft dient einerseits infolge eines von ihr mitgeführten Ölnebels als Führungs-, Gleit- und Schmiermittel für den Schlagdorn bzw. dessen Schaftteil 18.2. Weiter tritt diese Luft zwischen dem Schlagwerkzeug 100 und dessen die vordere Verschraubung 30 umfassenden zylinderförmigen Kragen 33 ins Freie aus und verhindert durch ihre Strömung das Eindringen von Feuchtigkeit oder Verunreinigungen in den schützenden Spalt zwischen diesen letztgenannten Bauelementen.

Fig. 2 zeigt in Seitenansicht rein schematisch das von einer Startgrube 26 in das Erdreich eindringende Gerät. Es trägt am hinteren Ende die Leit- oder Stabilisierungsflächen 17, welche verhindern, daß sich das Gehäuse 1 bei Rotation des Schlagwerkzeuges 100 und seiner schrägen Lenkfläche 20 im Gegensinn ebenfalls während der Vortriebsarbeit um seine Achse x-x drehen kann. Am hinteren Ende ist der Druckluft schlauch 118 erkennbar. Weiterhin ist das Gerät über die Kupplungselemente 24, 25 und das Befestigungsglied 23 mit einem biegsamen, jedoch torsionssteifen Inklinator 27 ausge rüstet. Der im Kopf des Schlagwerkzeuges 100 eingebaute Sender sendet vorzugsweise durch die Schlitze 115 hindurch Ortungssignale 116, welche oberirdisch in an sich bekannten Weise empfangen und ausgewertet werden. Damit kann, wie gesagt, Tiefe, Laufrichtung und Stellung der Schrägfläche 20 zur Horizontalen ermittelt werden. Die Drehstellung des Gehäuses 1 wird über den Inklinator 27 an einen mechani schen, elektrischen oder elektronischen Empfänger übertragen und ergibt ein weiteres Meßsignal, welches bspw. in Verbin dung mit einem Drehstellungssignal der Sensorspulen 16, 16.1 eine exakte Drehrichtungsortung der schrägen Lenkfläche 20 ergibt.

Hierbei kann entweder von dem einen Meßsignal oder von den beiden letztgenannten Meßsignalen ausgegangen werden, es können aber auch alle Meßsignale zusammen zu einem sehr genauen Ortungssystem gemeinsam ausgewertet werden.

In der Fig. 3 ist, ausgehend von der Startgrube 26, eine horizontale Bohranlage rein schematisch dargestellt. Diese weist ein Bohrgstänge 28 auf, wobei vor Kopf dieses Bohrge stänges 28 ein Rammbohrgerät in der Funktion sowohl einer Vortriebs- als auch einer Steuereinrichtung 29 angeordnet ist. Die Steuerfunktion ergibt sich daraus, daß das Gerät entweder mit ständig rotierendem Schlagwerkzeug 100 betrie ben werden kann, bzw. nach einem Lenkeingriff durch Einstel lung der Lage der schrägen Lenkfläche 20 in einem bestimmten Winkel zur Horizontalen und/oder zur Vertikalen bei zeit weise undrehbar geführtem Schlagwerkzeug 100 eine Richtungs korrektur vornimmt.

Dabei kann das Gerät zur Verstärkung seiner Vortriebs- und Bohrleistung über das Bohrgestänge 28 mit einer dieses nach drückenden Vorschubeinrichtung 31 in kraftschlüssiger Ver bindung stehen. Bei entsprechender Ausgestaltung kann diese Vorschubeinrichtung 31 auch, wie bei Bohranlagen üblich, dem Bohrgestänge 28 sowohl eine translatorische als auch eine rotatorische Bewegungsenergie verleihen. Zu diesem Zweck besitzt bspw. die Vorschubeinrichtung 31 einen zusätzlichen Hydraulik-Drehantrieb 35 mit den Druckölleitungen 37. Der von der horizontalen Bohranlage aus dem Erdreich herausgear beitete Bohrkanal ist mit der Ziff. 34 bezeichnet. Auch dieses Gerät ist mit Leitflächen 17 ausgestattet, welche die Richtungsstabilität erhöhen und zugleich die Lenkbarkeit verbessern.

Das in der Fig. 3 dargestellte Rammbohrgerät kann so ausge bildet sein, daß der Schlagkolben 2 unabhängig vom nach drückenden Bohrgestänge 28 mittels eines pneumatischen An triebes unter Zufuhr von Druckluft in oszillierende Schlag bewegungen erregt werden kann. Das Bohrgestänge 28 ist in Streckenabschnitt unterteilt und mit Kupplungen 36.1, 36.2 zu einer Gestängeeinheit verbunden.

In der Fig. 4 ist ein Schnitt durch das Gerät nach Fig. 1 entsprechend der Schnittebene IV-IV dargstellt. Dabei sind gleiche Funktionselemente mit gleichen Bezugsziffern ent sprechend der Fig. 1 bezeichnet. In dem vergleichsweise dickwandigen Gehäuse 1 sind zwei Bohrkanäle 113 für Druck luft und 105 für Meßleitungen vorgesehen. Ferner zeigt die Schnittdarstellung im Kern den Schaftteil 18.2 mit der um diesen drehbar, jedoch nicht achsverschieblich angeordneten hülsenförmigen Schraube 12 mit dem helixförmigen Schrauben profil 110 und die ebenfalls hülsenförmige, im Gehäuse 1 fest verankerte Mutter 13 mit dem Gegenprofil 109. Zwischen der Schraube 12 und dem Schaftteil 18.2 ist der Freilauf 14 eingebaut. Eine Bezugsebene zur Feststellung einer Drehstel lung des Gehäuses 1 zu einer Ebene im Raum, bspw. der Hori zontalebene, ist mit Y-Y bezeichnet.

Bezugszeichenliste

  1 Gehäuse
  2 Schlagkolben
  3
  4 Vorderdeckel
  5 Steuerung
  6 Schlagspitze
  7 Schlagkopf
  8 Vorderverschraubung
  9
10 Spannstift
11 Mutter
12 Profilschraube
13 Profilmutter
14 Freilauf
15 Freilauf
16 Spulen (Sensor)
17 Leitflächen
18.1 18.2 Schaftteile
19 Kolben
20 Schrägfläche
21 Hintere Kammer
22 Anschlußteil
23 Inklinatoranschluß
24 Kupplungselement
25 Kupplungselement
26 Baugrube, Startgrube
27 Inklinator
28 Bohrgestänge
29 Steuereinrichtung
30 Vordere Verschraubung
31 Vorschubeinrichtung
32 Passungsspalt
33 Kragen
34 Bohrkanal
35 Hydraulischer Drehantrieb
36 Kupplungen
37 Druckölleitungen
100 Schlagwerkzeug
101 Aufschlagfläche
102 Hub
103 Exzentrizität
104 Öffnung Luft
105 Bohrung Leitung
106 Kammer
107 Anschlag
108 Ringfläche
109 Außenprofil
110 Innenprofil
111 Senderbohrung
112 Abstand
113 Bohrung für Kabel
114 Ringkanal
115 Schlitze
116 Signalwellen
117
118 Druckluftschlauch

Claims

1. Selbstantreibbares Rammbohrgerät, insbesondere für die Herstellung von rohrförmigen Erdbohrungen zum Einbringen von Leitungen, mit einem an der Vortriebsseite eines zylinderförmigen Gehäuses axial beweglich angeordneten und von einem Schlagkolben mit Rammschlagimpulsen beauf schlagbaren, eine vordere Schrägfläche aufweisenden Schlagwerkzeug, wobei der Schlagkolben mittels Druckluft in pulsierende, translatorische Arbeitshübe pneumatisch antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerkzeug (100) mit seiner Schrägfläche (20) im Gehäuse (1) drehbar um die Rotationsachse (x-x) gela gert ist und mit diesem zusammenwirkende kinematische Mittel (12, 13, 14) zur Umsetzung einer jedem Schlag des Schlagkolbens (2) folgenden translatorischen Bewegung in eine graduelle Drehbewegung sowie pneumatisch ansteuer bare Mittel (8, 19, 105, 106) zur Ingangsetzung oder Unterbrechung der Drehbewegung aufweist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlagwerkzeug (100) wenigstens ein dessen Dreh- Winkelstellung zu einer die Längsachse (x-x) des Gehäuses (1) schneidenden gehäusefest gedachten Bezugsebene (y-y) signalisierender Sensor (16) zugeordnet ist.

3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16) im vorderen Teil des Gehäuses (1) angeordnet ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerkzeug (100) im wesentlichen als zylin derförmiger Schlagdorn mit einem vorderen in eine Schlag spitze (6) auslaufenden und den Schlagkopf (7) mit der Schrägfläche (20) tragenden Schaftteil (18.1) und einem rückwärtigen, eine Aufschlagfläche (101) aufweisenden Schaftteil (18.2) und dazwischen mit einem Bereich ver größerten Durchmessers in Form eines Kolbens (19) mit einer Kolbenringfläche (108) ausgebildet ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaftteil (18.2) des Schlagwerkzeuges (100) eine in Richtung der Rotationsachse (x-x) am Schaftteil (18.2) unverschiebbar, jedoch drehbar angeordnete hülsenförmige Schraube (12) mit steilgängigem Bewegungsgewinde (109) im Eingriff mit einer im Gehäuse (1) verankerten und mit kompatiblem Steilgewinde (110) ausgebildenen ringförmigen Mutter (13) aufweist, und daß zwischen dem Schaftteil (18.2) und der Schraube (12) ein Freilauf (14) angeordnet ist.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (19) und eine im Gehäuse (1) angeordnete zylinderförmige Hülse (8) als Kolben/Zylinder-Einheit zusammenwirkend ausgebildet und angeordnet sind.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (106) der Kolben/Zylinder-Einheit über in der Wandung (1.1) des Gehäuses (1) achsparallel verlaufende und als Druckluftkanäle ausgebildete Bohrun gen (105) mit einer Druckluftquelle verbindbar ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16) zur Bestimmung der Winkelstellung des Schlagwerkzeuges (100) und seiner Schrägfläche (20) zu einer gehäusefest gedachten Gehäuselängsschnittebene (y-y) einen induktiven Geber mit wenigstens zwei am Um fangsbereich des Schaftteils (18.1) zu diesem berührungs los und in gleichen Umfangsabständen im Gehäuse (1) ange ordneten Induktionsspulen (16.1, 16.2) sowie mit einem mit diesen zusammenwirkenden, als Exzenter (103) ausge bildeten Bereich des Schaftteils (18.1) aufweist.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (18.1) im Bereich seiner Spitze (6) eine Bohrung (111) zur Aufnahme eines Peilsenders auf weist.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zur Bestimmung einer Winkelstellung des Gehäu ses (1), gemessen an der Neigung einer gehäusefest ge dachten Längsschnittebene (y-y) zu einer Vergleichsebene im Raum, bspw. der Horizontalebene, einen am Gehäuse (1) drehfest angebrachten Inklinator, wie z. B. einen tor sionssteifen Draht, aufweist.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es unter Bildung einer horizontalen Bohranlage mit einem Bohrgestänge (28) als Steuereinrichtung (29) vor Kopf angeordnet und mit diesem drehfest verbunden ist.

12. Gerät nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Verstärkung seiner Vortriebs- und Bohrleistung über das Bohrgestänge (28) mit einer dieses nachdrücken den Vorschubeinrichtung (31) in kraftschlüssiger Verbin dung steht.

13. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (31) mit einem Gestänge-Dreh antrieb (35) zusammenwirkend ausgebildet ist.