EP0271631A1 - Rammbohrgerät - Google Patents

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EP0271631A1
EP0271631A1 EP19870106640 EP87106640A EP0271631A1 EP 0271631 A1 EP0271631 A1 EP 0271631A1 EP 19870106640 EP19870106640 EP 19870106640 EP 87106640 A EP87106640 A EP 87106640A EP 0271631 A1 EP0271631 A1 EP 0271631A1
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14—Fluid operated hammers
    • E21B4/145—Fluid operated hammers of the self propelled-type, e.g. with a reverse mode to retract the device from the hole
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7738—Pop valves

Definitions

  • the invention relates to a ram boring machine connected via a hose to a compressed air source and having an impact piston axially displaceable in a tubular housing and alternately pressurized with compressed air.
  • Such ram boring machines are primarily used to lay supply lines for water or electricity, as well as telephone cables, without having to tear up the pavement or sidewalks and dig a trench. They usually have a percussion tip which is actuated by a pneumatically operated percussion piston. In order to advance the percussion tip, the percussion piston is moved back and forth in a tubular housing in that compressed air supplied via a compressed air line alternately acts on the front and rear end faces of the percussion piston.
  • shut-off valves e.g. ball valves
  • the invention has for its object to provide a starting device for ram boring machines, which is effective even the longer compressed air hoses, so that they can start up without difficulty.
  • this object is achieved by a valve which is arranged upstream of the percussion piston and opens suddenly at a predetermined pressure.
  • This valve should be arranged as close as possible to the percussion piston and can therefore be arranged either in the housing of the device itself or in the hose between the device and the compressed air source close to the device.
  • Such a valve can be controlled either by compressed air, by hydraulic pressure or by gas pressure.
  • a prerequisite for its effectiveness is that a sufficiently high pressure builds up in front of the valve so that when the valve is suddenly opened, a pressure surge acts on the percussion piston in the implement, which immediately sets the working piston in motion.
  • the valve preferably has a control piston which can be moved and sealed in a housing and which has differently sized hydraulic, gas or compressed air piston surfaces in the closed and in the open state.
  • control piston In order to ensure that the valve opens suddenly at a predetermined pressure, the control piston is held in the direction of the closed position by means of a spring.
  • a tubular stepped piston which is guided in a sealed manner in the housing, is closed at one end, guided in a sealed manner in the region in this area and has radial passage openings; it is provided at the other end with a piston part of larger diameter which is also sealed in the housing.
  • a ram boring machine 16 is connected via a compressed air hose 17 to a compressed air source, not shown.
  • a start valve 18 is arranged in the compressed air hose 17 close to the ram boring machine 16. This start valve 18 should be arranged as close as possible to the ram boring machine 16, so that the pressure wave reaches the percussion piston in the ram boring machine 16 as undamped as possible after opening the start valve 18.
  • the start valve 18 can therefore also be arranged both directly on the ram boring machine 16 and in the ram boring machine 16 itself.
  • the start valve 18 consists of a cylindrical housing 2, which is closed at one end by means of a valve plug.
  • a tubular piston 3 is arranged in the housing 2 and is surrounded by a compression spring 5 arranged in an annular space 4 of the housing 2.
  • the end of the valve plug 1 facing the housing interior forms a stop surface 7.
  • the housing 2 has a shoulder 8, which also serves as a stop.
  • the tubular piston 3 is guided with its one end sealed in a bore 9, so that no compressed air can escape from radial passage openings 10 arranged in this area in the tubular piston 3. For this reason, the tubular piston 3 also has a closed end 15.
  • piston part 14 At the other end of the tubular piston 3 there is a piston part 14 of larger diameter, one end face 11 of which, in the position shown in FIG. 2, bears tightly against the stop surface 7 of the valve plug 1. With its opposite side 12, the piston part 14 comes to rest against a shoulder 8 in the housing 2 when it moves as in FIG. 3 under the influence of the compressed air.
  • the compressed air supplied via the hose connection 6 acts only on the inner surface of the tubular piston 3.
  • the air pressure rises, so that the pressure on the tubular one Piston 3 acting force exceeds the opposing force of the compression spring 5, the tubular piston 3 moves, so that the rear end 11 of the piston part 14 of larger diameter lifts from the stop surface 7.
  • the air pressure acts not only on the inner surface of the tubular piston 3, but also on the end face 11 of the piston part 14. Since the force acting on the tubular piston 3 and the piston part 14 is now considerably greater than the force of the compression spring 5, the tubular piston 3 moves suddenly with the piston part 14 into the position shown in FIG. 3.
  • the radial passage openings 10 pass from the area of the bore 9 into the area of the air duct 13, and the pressure wave which thereby develops hits the percussion piston of the ram drilling device 16 without noticeable damping, which sets in motion immediately, without the risk of standstill there is a dead center position.

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Abstract

Bei einem über einen Schlauch (17) mit einer Druckluftquelle verbundene selbstgetriebenen, pneumatischen Rammbohrgerät (16) zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen ist stromaufwärts von Schlagkolben ein selbsttätig bei einem vorbestimmten Druck schlagartig öffnendes Ventil (18) angeordnet. Beim Öffnen des Ventils (18) entsteht eine Druckwelle, die den Schlagkolben fast ungedämpft erreicht und verhindert, daß er in einer Totpunktstellung stehenbleibt und nicht anläuft.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein über einen Schlauch mit einer Druckluftquelle verbundenes Rammbohrgerät mit einem in ei­nem rohrförmigen Gehäuse axial verschiebbaren, wechselsei­tig mit Druckluft beaufschalgten Schlagkolben.
  • Derartige Rammbohrgeräte dienen in erster Linie dazu, Ver­sorgungsleitungen für Wasser oder Elektrizität sowie Tele­fonkabel zu verlegen, ohne die Straßendecke oder die Bürger­steige aufreißen und einen Graben ziehen zu müssen. Sie besitzen gewöhnlich eine von einem pneumatisch betriebenen Schlagkolben beaufschlagte Schlagspitze. Zum Vortrieben der Schlagspitze wird der Schlagkolben in einem rohrförmigen Gehäuse hin- und herbewegt, indem über eine Druckluftlei­tung zugeführte Druckluft wechselweise die vordere und die rückwärtige Stirnfläche des Schlagkolbens beaufschlagt.
  • Die meisten druckluftbetriebenen Rammbohrgeräte werden mit normalen Absperrhähnen, z.B. Kugelhähnen, ein- und abge­schaltet.
  • Da sich zwischen dem Absperrhahn an der Druckluftquelle und dem Rammbohrgerät längere Schläuche von ca. 20 m bis 100 m erstrecken, baut sich der Druck im Schlauch und im Rammbohr­gerät nach dem Öffnen des Absperrhahnes verhältnismäßig langsam auf. Dabei kann sich der Schlagkolben im Rammbohr­gerät so ungünstig verschieben, daß die vordere und rück­wärtige Stirnfläche des Schlagkolbens mit demselben Druck beaufschlagt werden und sich somit eine Totpunktstellung ergibt, aus der sich der Schlagkolben nur durch einen Druckluftstoß zum Anlaufen bringen läßt. Dies läßt sich z.B. durch Abknicken des Druckluftschlauches und schlag­artiges Zurückbiegen erreichen. Ist das Rammbohrgerät je­doch schon so weit in das Erdreich eingedrungen, daß die sich in der Erdbohrung befindliche Schlauchlänge mehr als 15 m bis 20 m beträgt, bleibt diese Maßnahme unwirksam. Bei längeren Erdbohrungen entstehen daher durch Anlaufschwierig­keiten große Probleme.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Startvorrich­tung für Rammbohrgeräte zu schaffen, die auch die längeren Druckluftschläuchen wirksam ist, so daß sie ohne Schwierig­keiten anlaufen können.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein stromaufwärts vom Schlagkolben angeordnetes, selbsttätig bei einem vorbe­stimmten Druck schlagartig öffnendes Ventil gelöst. Dieses Ventil soll möglichst nahe am Schlagkolben angeordnet sein und kann daher entweder im Gehäuse des Gerätes selbst oder im Schlauch zwischen dem Gerät und der Druckluftquelle nahe am Gerät angeordnet sein.
  • Ein derartiges Ventil läßt sich entweder durch Druckluft, durch Hydraulikdruck oder durch Gasdruck ansteuern. Voraus­setzung für seine Wirksamkeit ist, daß sich vor dem Ventil ein genügend hoher Druck aufbaut, so daß beim schlagartigen Öffnen des Ventils ein Druckstoß auf den Schlagkolben im Arbeitsgerät wirkt, der den Arbeitskolben sofort in Bewe­gung setzt.
  • Vorzugsweise weist das Ventil einen in einem Gehäuse abge­dichtet verschiebbaren Steuerkolben mit im geschlossenen und im geöffneten Zustand unterschiedlich großen hydrau­lik-, gas- oder druckluftbeaufschlagten Kolbenflächen auf.
  • Um zu erreichen, daß sich das Ventil bei einem vorbestimm­ten Druck schlagartig öffnet, wird der Steuerkolben mittels einer Feder in Richtung der Schließstellung gehalten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist ein rohrförmiger, im Gehäuse abgedichtet geführter Stufenkolben am einen Stirn­ende verschlossen, in diesem Bereich im Gehäuse abgedichtet geführt und weist radiale Durchlaßöffnungen auf; er ist am anderen Stirnende mit einem in Gehäuse ebenfalls abgedich­tet geführten Kolbenteil größeren Durchmessers versehen.
  • Solange sich der Stufenkolben in der Schließstellung befin­det, wirkt die Drukluft nur auf den rohrförmigen Kolben kleineren Durchmessers, der sich erst dann veschiebt, wenn der Druck die Kraft der den Steuerkolben in seiner Schließ­stellung haltenden Feder übersteigt.
  • In dem Moment, indem die Kraft der auf den Steuerkolben wirkenden Druckluft die entgegengesetzt wirkende Kraft der Feder übersteigt, verschiebt sich der Kolben und die Druck­luft beaufschlagt den Kolbenteil größeren Durchmessers, so daß sich der Steuerkolben schlagartig verschiebt und sich das Ventil somit schlagartig öffnet.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­tert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1 ein Rammbohrgerät, in dessen Druckluftschlauch ein Startventil angeordnet ist,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch das Startventil in der ge­schlossenen Stellung und
    • Fig. 3 einen Schnitt durch das Startventil in der geöff­neten Stellung.
  • Ein Rammbohrgerät 16 ist über einen Druckluftschlauch 17 mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden. Im Druckluftschlauch 17 ist nahe am Rammbohrgerät 16 ein Start­ventil 18 angeordnet. Dieses Startventil 18 soll möglichst dicht am Rammbohrgerät 16 angeordnet sein, damit die Druck­welle nach dem Öffnen des Startventils 18 den Schlagkolben im Rammbohrgerät 16 möglichst ungedämpft erreicht. Das Startventil 18 kann daher auch sowohl unmittelbar am Ramm­bohrgerät 16 als auch im Rammbohrgerät 16 selber angeordnet sein.
  • Das Startventil 18 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 2, das am einen Ende mittels eines Ventilverschlußstopfens verschlossen ist. Im Gehäuse 2 ist ein rohrförmiger Kolben 3 angeordnet, der von einer in einem Ringraum 4 des Gehäu­ses 2 angeordneten Druckfeder 5 umgeben ist. Am Ventilver­schlußstopfen 1 befindet sich ein Druckluftschlauchanschluß 6. Des weiteren bildet das dem Gehäuseinnern zugewandte Ende des Ventilverschlußstopfens 1 eine Anschlagfläche 7. Mit Abstand von dieser Anschlagfläche 7 weist das Gehäuse 2 einen Absatz 8 auf, der ebenfalls als Anschlag dient.
  • Der rohrförmige Kolben 3 ist mit seinem einen Ende in einer Bohrung 9 abgedichtet geführt, so daß aus in diesen Bereich angeordneten radialen Durchlaßöffnungen 10 im rohrförmigen Kolben 3 keine Druckluft austreten kann. Aus diesem Grunde weist der rohrförmige Kolben 3 auch ein verschlossenes Stirnende 15 auf.
  • Am anderen Ende des rohrförmigen Kolbens 3 befindet sich ein Kolbenteil 14 größeren Durchmessers, dessen eines Stirn­ende 11 in der in Fig. 2 dargestellten Stellung dicht an der Anschlagfläche 7 des Ventilverschlußstopfens 1 anliegt. Mit seiner Gegenseite 12 gelangt der Kolbenteil 14 zur Anlage an einen Absatz 8 im Gehäuse 2, wenn er sich wie in Fig. 3 unter dem Einfluß der Druckluft verschiebt.
  • Solange sich der rohrförmige Kolben 3 mit dem Kolbenteil 14 größeren Durchmessers in der in Fig. 2 dargestellten Lage befindet, wirkt die über den Schlauchanschluß 6 zugeführte Druckluft nur auf die Innenfläche des rohrförmigen Kolbens 3. Steigt der Luftdruck an, so daß die auf den rohrförmigen Kolben 3 wirkende Kraft die entgegengestzt wirkende Kraft der Druckfeder 5 übersteigt, verschiebt sich der rohrförmi­ge Kolben 3, so daß sich das hintere Stirnende 11 des Kolbenteils 14 größeren Durchmessers von der Anschlagfläche 7 abhebt. In diesem Moment wirkt der Luftdruck nicht nur auf die Innenfläche des rohrförmigen Kolbens 3, sondern auch auf die Stirnfläche 11 des Kolbenteils 14. Da jetzt die auf den rohrförmigen Kolben 3 und den Kolbenteil 14 wirkende Kraft erheblich größer ist als die Kraft der Druckfeder 5, bewegt sich der rohrförmige Kolben 3 mit dem Kolbenteil 14 schlagartig in die in Fig. 3 dargestellte Stellung. Hierdurch gelangen die radialen Durchlaßöffnungen 10 aus dem Bereich der Bohrung 9 in den Bereich des Luftkanals 13, und die sich dadurch entwickelnde Druckwelle trifft ohne merkliche Dämpfung auf den Schlagkolben des Rammbohrgeräts 16, der sich augenblicklich in Bewegung setzt, ohne daß die Gefahr eines Stillstandes in einer Totpunktstellung besteht.
  • Wird die Druckluftzufuhr unterbrochen und sinkt der Druck im Rammbohrgerät 16, im Druckluftschlauch 17 und im Start­ventil 18 weit genug ab, so daß die Kraft der Druckfeder 5 ausreicht, um den rohrförmigen Kolben 3 mit dem Kolbenteil 14 in die Ausgangsstellung zurückzubewegen, ist das Start­ventil 18 für einen neuen Start bereit.

Claims (10)

1. Rammbohrgerät mit einem in einem rohrförmigen Gehäuse axial beweglichen, wechselseitig mit Druckluft beauf­schlagten Schlagkolben, gekennzeichnet durch ein strom­aufwärts angeordnetes, selbsttätig bei einem vorbe­stimmten Druck schlagartig öffnendes Ventil (18).
2. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (18) im Gehäuse (1, 2) angeordnet ist.
3. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (18) im Druckluftschlauch (17) angeord­net ist.
4. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­zeichnet durch ein druckluftgesteuertes Ventil (18).
5. Rammbohrgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (18) einen in einem Gehäuse (1, 2) abgedichtet verschiebbaren Steuerkolben (3, 14) mit im geschlossenen und im geöffneten Zustand unterschied­ lich großen hydraulik-, gas- oder druckluftbeaufschlag­ten Kolbenflächen aufweist.
6. Rammbohrgerät nach Anspruch 5, dadruch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (3, 14) mittels einer Feder (5) in Richtung der Schließstellung gehalten wird.
7. Rammbohrgerät nach Anspruch 6, gekennziechnet durch einen rohrförmigen, im Gehäuse (1, 2) abgedichtet ge­führten Stufenkolben (3, 14).
8. Rammbohrgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Kolben (3) am einen Stirnende (15) verschlossen sowie in diesem Bereich im Gehäuse (2) abgedichtet geführt ist, radiale Durchlaßöffnugen (10) aufweist und am anderen Stirnende (11) mit einem im Gehäuse (2) ebenfalls abgedichtet gerührten Kolben­teil (14) größeren Durchmessers versehen ist.
9. Rammbohrgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenteil (14) größeren Durchmessers in der Schließstellung mit seinem Stirnende (11) agbedichtet an einer entsprechenden Anschlagfläche (7) des Gehäu­ses (1, 2) anliegt).
10. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­durch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem rohrförmig­gen Kolbenteil (3) und im Gehäuse (2) ein Ringraum (4) befindet, in dem eine Druckfeder (5) angeordnet ist.
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