EP0301287A2 - Rammbohrgerät - Google Patents

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EP0301287A2
EP0301287A2 EP88110828A EP88110828A EP0301287A2 EP 0301287 A2 EP0301287 A2 EP 0301287A2 EP 88110828 A EP88110828 A EP 88110828A EP 88110828 A EP88110828 A EP 88110828A EP 0301287 A2 EP0301287 A2 EP 0301287A2
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EP
European Patent Office
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boring machine
ram boring
machine according
adjusting
pistons
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EP88110828A
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EP0301287A3 (en
EP0301287B1 (de
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Paul Schmidt
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Individual
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14Fluid operated hammers
    • E21B4/145Fluid operated hammers of the self propelled-type, e.g. with a reverse mode to retract the device from the hole
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/06Deflecting the direction of boreholes
    • E21B7/068Deflecting the direction of boreholes drilled by a down-hole drilling motor

Definitions

  • the invention relates to a pressure medium driven ram boring machine for earth bores with a percussion tip acted upon by a percussion piston moved to and fro in the device housing.
  • a generic ram boring machine is known from German Patent 21 57 295; It is primarily used to lay supply lines, such as water pipes or cables under roads or dams or other buildings and obstacles, without having to tear open the road surface or the surface of the earth at the same time. This is done in such a way that the ram boring machine moving forward in the soil displaces the soil to the side and leaves a channel in which the supply line is drawn in simultaneously or later.
  • the impact tip is used to crush stones or other obstacles and push them aside during the forward movement of the ram boring machine, ie to clear the way for the moving housing.
  • a ram boring machine with a targeted running direction is known from DE-OS 22 42 605 and has at its rear end a tubular curved extension, which is also provided with curved guide surfaces, in order to achieve an arcuate course of the earth drilling in this way.
  • Making such curved earth bores is necessary, for example, when there is no way to dig start and target pits in narrow streets with narrow sidewalks, which have to be at least so deep that the ram boring machine can be placed horizontally in the starting pit and all below lines lying under the road surface.
  • the rigid guide surfaces therefore serve to enable an arcuate course of the earth drilling that is already intended before the device is put in place, the direction cannot be influenced during operation.
  • the invention has for its object to provide a ram boring machine with which targeted changes in direction can be carried out.
  • the striking tip is arranged radially adjustable in the housing. Due to the radial adjustability, the percussion tip, which can either be arranged longitudinally in the housing or rigidly connected to the housing, can be freely adjusted from its usually centric position in the housing, and thus can be adjusted, if the direction of advance differs either in the horizontal or vertical plane Counteract the directional deviation accordingly.
  • Directional deviations can be registered, for example, by a measuring sensor arranged on the ram boring machine and on a remote control panel by an operator read person. If the direction changes, the operator can initiate the appropriate correction from the control panel, for example via hydraulic or pneumatic pressure lines connected to the impact tip.
  • the percussion tip is advantageously mounted in an adjustment eccentric, which is preferably formed from two eccentric rings which are radially built into one another and pivotable relative to one another.
  • the eccentric rings can advantageously be pivoted hydraulically around the pin of the striking tip because of the greater forces that can be applied thereby; the percussion tip can thus be set to a position that deviates from the central position.
  • an eccentric ring with two and more eccentric rings a more sensitive, i.e. achieve more precise setting within a larger setting range.
  • Pressure lines arranged in the housing and connected to supply connections preferably lead to the eccentric rings.
  • the eccentric rings can be adjusted via the supply lines connected to the rear end of the ram boring machine when hydraulic fluid is supplied.
  • actuating pistons can be provided in a radial plane around the pin of the striking tip.
  • three pistons which can be acted upon independently of one another can advantageously be arranged circumferentially distributed and connected to supply connections via pressure lines arranged in the housing of the ram boring machine. While the piston of one pump is being acted upon, for example pressing a shell against the peg and moving the tip out of its central position, they move Pistons of the other pumps correspondingly into the pump housing or into the cylinder space, ie the pin or the percussion tip is positioned by means of coordinated adjusting movements of the piston pumps.
  • an unlockable locking sleeve which advantageously interacts with a compression spring and which surrounds a centering ring of the pin of the impact tip in the central position of the impact tip, straight running of the ram boring machine can be ensured when the pistons are depressurized, i.e. the percussion tip is fixed during normal operation in its central position, from which it can only be adjusted when the direction changes, which requires the locking sleeve to be unlocked beforehand against the force of the compression spring.
  • the locking sleeve can be removed from its seat enclosing the centering ring by supplying a pressure medium, such as, in particular, hydraulic fluid, into a cylinder space receiving the locking sleeve.
  • the locking sleeve can advantageously be embodied as an axially movable control slide which has an axial central bore in an extension pin which can be acted upon by a pressure medium and, according to the number of pistons to be supplied, radial distribution bores which can be connected to control lines of the pistons.
  • all the pistons can be supplied with hydraulic fluid by means of only one pressure line led from the rear end through the housing of the ram boring machine; because the control slide is pushed depending on the adjustable pressure on the extension pin acting as a piston axially until a flow connection is established, which the central bore with the radial distributor bore and the control line of the actuated piston connects.
  • the radial distributor bores are arranged axially spaced apart circumferentially from one another in the extension pin.
  • axially displaceable actuating pistons with oblique piston surfaces can rest against corresponding, oppositely inclined oblique surfaces at the end of the pin of the impact tip.
  • the radial adjustment of the impact tip is achieved by moving at least one piston in the direction opposite to the direction of displacement of the other pistons, i.e. all pistons are moved from their starting position defined by the central position of the striking tip, but at least one piston in a different direction than the other pistons. Any radial adjustments can be carried out by means of the inclined plane defined by the corresponding inclined surfaces.
  • the actuating pistons can be supported against compression springs, which are advantageously arranged in recesses in a centering shell that positively engages a spherical thickening of the pin.
  • compression springs hold the striking tip in their central position, the spring force corresponding to the pressure on the pistons, ie the pistons are clamped between the spring column and the liquid column.
  • the unpressurized actuating pistons will relax the compression springs moved from their initial position against the direction of the actuating piston which is subjected to higher pressure. After correcting the direction, all pistons are loaded with the same pressure corresponding to the spring force. The compressed spring then relaxes while the relaxed springs are compressed to the initial position of the pistons; the springs return the pistons to their original position.
  • pneumatically inflatable rubber bellows can preferably be arranged in a radial plane around the pin of the impact tip.
  • the reaction force caused when the rubber bellows which are supported in the housing of the ram boring machine are inflated exerts a movement which displaces the striking tip from its central position.
  • a jacket tube which preferably envelops the device housing with a radial spacing and adjusting elements which are effective or arranged between the housing surface and the jacket tube. Since already in operation, non-directionally controllable ram boring retrofits can be converted into directionally controllable devices only with great effort, the invention thus also makes it possible to control such devices by radially adjusting the entire device.
  • the adjusting elements such as preferably at least one adjusting eccentric receiving the device housing, or a plurality of actuating pistons or inflatable rubber bellows which can be acted upon independently of one another in a radial plane around the device housing, are assigned to the device housing from the outside.
  • the interior of the device remains completely unaffected. ie the adjusting elements and the device housing are enclosed by the casing tube.
  • controllable ram boring machines can be specifically influenced during their forward movement.
  • controllable ram boring machines with an enveloping casing tube and outside i.e. provided in the space between the housing surface and the casing tube adjusting elements and thus reach larger earth bores in diameter. All that is then required is a larger head adapted to the larger diameter of the casing tube, receiving the striking tip, attached to the device, and the supply connections connected to the device housing connected to the pressure lines arranged in the casing pipe and supplying the adjusting elements.
  • the device housing is preferably mounted in two axially spaced apart.
  • the inner and outer eccentric rings of the two adjusting eccentrics can be advantageously connected by pipes connect others.
  • the connecting tubes bridging the distance between the two adjusting eccentrics ensure that the eccentric rings of the two adjusting eccentrics run in synchronization when the ram boring machine is pivoted about its central position.
  • the adjusting eccentrics are preferably arranged such that they can be rotated in opposite directions.
  • the ram boring machine can be inclined in the casing pipe in any inclined position bring and thus achieve the desired changes in direction.
  • the inclining of the ram boring machine allows major changes in direction or corrections.
  • the inner eccentric rings of the adjustment eccentrics preferably rest on spherical housing shells of the device.
  • the housing shells for example shrunk onto the device housing, lie with a convex outer contour corresponding to concave surfaces of the inner eccentric rings, the curved contact surfaces allowing the ram boring device to be adjusted to any inclined positions.
  • the front end of a ram boring machine 1 shown in FIG. 1 has an impact tip 4 which is axially displaceably mounted in the tubular housing 2 of the ram boring machine 1 and has a part projecting out of the housing 2 as a stepped head 3.
  • the striking tip 4 extends with a pin 5 into the interior of the housing 2; at its end facing away from the stepped head 3, the pin 5 has a collar 6.
  • the striking tip 4 is under the action of a spring 7, which is supported on the one hand on the collar 6 and on the other hand on an inner collar 8 of a sleeve 9.
  • the impact tip 4 is pushed forward under the action of an impact piston 10 axially guided in the housing 2 against the force of the compressing spring and works its way forward in the ground.
  • the stepped head 3 which can be equipped with a chisel, breaks stones or other obstacles and displaces the soil; only then is the housing 2 retightened.
  • a reversible pressure medium connection fed by a compressor is located at the rear end of the ram boring machine 1, which is not shown.
  • the pin 5 is supported in eccentric rings 11, 12 which are built into one another radially, that is to say an outer eccentric ring 12 encloses an inner eccentric ring 11.
  • spherical shells 13 lie flat on the pin 5 on part of its circumferential surface, which are supported by a appropriately adapted recess of the inner eccentric ring 11 are added.
  • the eccentric rings 11, 12 lie on the one hand on the front Bushing 9 and on the other hand to a head bushing 14 inserted into the front end of the housing, for example screwed in, and are thus secured against axial movements.
  • the eccentric rings 11, 12 can be rotated radially relative to one another and the striking tip 4 can be adjusted from its central position shown in FIG. 1 to any eccentric position.
  • FIGS. 2a to 2d The positions of the striking tip 4 which can be adjusted with the eccentric rings 11, 12 are shown schematically in FIGS. 2a to 2d, the position of the eccentric rings 11, 12 according to FIG. 2a being synonymous with the zero position, i.e. the middle position, which is equivalent to the largest eccentricity 15 downward in FIG. 2b and the largest eccentricity 15 upward in FIG. 2d; 2c shows the eccentricity 15 in any position of the eccentric rings 11, 12.
  • the ram boring machines 101, 301 and 401 shown in FIGS. 4, 5 and 9 to 15 are devices in which the housing and the stepped head 102, 103 or 302, 303 or 402, 403 are in one piece.
  • the percussion piston 110, 310, 410 drives the entire machine body forward with one stroke.
  • the striking tip 104 has a spherical thickening 116 with which the striking tip 104 is mounted inside the housing.
  • the spigot 105 of the impact tip 104 extending into the housing 102 is arranged in eccentric rings 111, 112 which are built into one another radially and is supported on a part of its outer surface by edged shells 113, which are received by a correspondingly adapted recess of the inner eccentric ring 111, for the purpose of non-edging guidance .
  • the eccentric rings 111, 112 are adjusted relative to one another by means of a pressure medium, such as hydraulic fluid in particular.
  • the hydraulic fluid is supplied according to FIG.
  • pressure lines 17 which are arranged in the housing 2, 102 in a number corresponding to the number of control nozzles (not shown) directed towards the eccentric rings 11, 12 or 111, 112.
  • the pressure lines extend from the rear end of the ram boring machine 1, 101 to the front; they are connected at the rear end of the ram boring machine 1, 101 to supply lines 18 which are fed by a hydraulic tank (not shown).
  • the hydraulic fluid flowing in via the supply connections 18 is distributed by means of grooves 18 assigned to each pressure line 17.
  • FIG. 6 to 6 show a ram boring machine 201 with a longitudinally movable striking tip 204 provided with a step head 203.
  • the percussion tip 204 of the ram boring machine 201 becomes one during normal operation, ie during the straight running of the ram boring machine 201 Locking sleeve 20 held in the middle position.
  • a compression spring 21 pushes the locking sleeve 20, which is axially displaceable in a cylinder space 22, via a centering ring 23 arranged on the end of the pin 5 of the impact tip 204 facing away from the collar 206.
  • three actuating pistons 24, 25, 26 are arranged in a radial plane (FIG. 7), the cylinder spaces 27 of which are connected via pressure lines 17 to the supply connections 18 arranged at the rear end of the ram boring machine 201 (cf. FIG. 3).
  • the hydraulic fluid supplied via a hydraulic line (not shown) is applied to the cylinder space 22 and the locking sleeve 20 is pushed against the force of the compression spring 21 by the centering ring 23 .
  • Subsequent action on one of the actuating pistons 24 to 26 moves the percussion tip 204 into the desired eccentric position; corresponding to the eccentric position of the striking tip 204 shown in FIG. 8, the actuating piston 24 acts on the pin 205 and thus the striking tip 204 with a greater force than the actuating pistons 25, 26.
  • the actuating pistons 25, 26 can optionally be completely depressurized, the hydraulic fluid running out of the cylinder spaces 27 via return lines, not shown. After the direction has been corrected, the cylinder space 22 of the locking sleeve 20 is relieved, so that the compression spring 21, which then relaxes, pushes the locking sleeve 20 onto the centering ring 23 and fixes the central position of the impact tip 204.
  • Both the centering ring 23 and the locking sleeve 20 have sloping guide surfaces 28 and 29 that support the sliding of the locking sleeve 20
  • Percussion tip 204 in the central position locking sleeve 20 allows that the actuating pistons 24 to 26 can be depressurized during locking, ie a pressure only acts on the actuating pistons when the direction changes.
  • the locking sleeve 320 des Control slide 30 receives in a cavity 31 a compression spring 321 which, in the central position shown in FIG. 9, holds a freely movable limiting disk 32, which is also arranged in the cavity 31, in contact with a tapering mouthpiece 33 of the locking sleeve 320. In this position, the mouthpiece 33 encompasses a centering ring 323, which is located on the end of the pin 305 of the impact tip 304 facing away from the spherical thickening 316.
  • the locking sleeve 320 continues on the side facing away from the mouthpiece 33 as an extension pin 34 which projects into a cylinder space 36 connected via a pressure line 35 to a pressure medium source (not shown).
  • the extension pin 34 is provided with an axial central bore 37 and radial, circumferentially distributed, axially spaced distributor bores 38.
  • a control line 39 leads from each cylinder space 327 of the actuating pistons 324, 325, 326 to the extension pin 34 of the control slide 30.
  • the control lines 39 of which only the control lines 39 belonging to the actuating pistons 324 and 326 are shown in the longitudinal sections according to FIGS. 9 and 11 , can optionally be connected to the radial distributor bores 38 of the extension pin 34.
  • the pressure-free line 35 according to FIG. 9 is first subjected to a pressure P0, whereupon the compression spring 321 is compressed and the control slide 30 is displaced in the direction of arrow 40.
  • the mouthpiece 33 of the locking sleeve 320 slides over the centering ring 323 of the pin 305 of the striking tip 304, ie the centering ring 323, together with the limiting disk 32, penetrates relatively further into the cavity 31 of the locking sleeve 320; the seat of the locking sleeve 320 and the centering ring 323, which prevents the striking tip 304 from being displaced from the central position, is removed.
  • the pressure P 1 prevails in the cylinder space 36, ie there is a flow connection between the pressure line 35 and the control line 39 associated with the control piston 324 and a flow connection between the pressure line 35 and the cylinder space 327 of the control piston 324.
  • the pressurized Adjusting piston 324 sets the striking tip 304 in the ball joint defined by the spherical thickening 316 in the desired eccentric position. After the direction correction, the pressure line 35 is depressurized; the then relaxing compression spring 321 moves the control slide 30 counter to the arrow direction 40 back into its starting position shown in FIG.
  • any number of actuating pistons can be supplied via only one pressure line 35 led from the rear end of the ram drilling device 301 through the housing 302 to the cylinder space 36 of the control slide 30; it also only requires a return line.
  • three axially adjustable adjusting pistons 41, 42, 43 are arranged in a radial plane around the end of the pin 405 of the impact tip 404 lying inside the ram drilling device 401.
  • the actuating pistons 41, 42, 43 lie with oblique piston surfaces 44 of radial piston projections 45 on corresponding, oppositely inclined oblique surfaces 46 of the inner end 47 of the pin 405.
  • the actuating pistons 41, 42, 43 are held in the neutral position, shown in FIG. 13, of the striking tip 404 by the pressure fluid supplied via the pressure lines 17 (see FIG. 3) into the cylinder spaces 48 and by pressure springs 49.
  • the compression springs 49 are arranged in recesses 50 in a centering shell 51, which is approximately half the lateral surface of the spherical thickening 416 the punch tip encloses 404; the ball joint bearing is completed by correspondingly shaped inner surfaces of the stepped head 403, which encloses the other half of the spherical thickening 416 with inner shell surfaces.
  • the cylinder space 48 of the actuating piston 41 is acted upon by a pressure that overcomes the force of the compression spring 49, so that the compression spring 49 supporting on the actuating piston 41 compresses.
  • the pressure in the cylinder chambers 49 of the actuating pistons 42, 43 is simultaneously reduced to a value below the force of the compression springs 49 assigned to the actuating pistons 42, 43.
  • the adjusting piston 41 moves in the direction of the arrow 52 and the adjusting pistons 42, 43 in the opposite direction according to the arrow 53.
  • the striking tip 404 is adjusted to the eccentric position according to FIG. 15.
  • the pressure in the cylinder space 48 of the actuating piston 41 is reduced and the pressure in the cylinder spaces 48 of the actuating piston 42, 43 is increased.
  • the adjusting piston 41 is pushed forward by the relaxing compression spring 49 in the opposite direction of the arrow 52, and at the same time the compression springs 49 assigned to the adjusting pistons 42, 43 are pressed together by the advancing adjusting pistons 42, 43 in the opposite direction to the arrow 53 until the neutral starting position according to FIG. 13 is reached is.
  • a ram boring machine 501 has an impact tip 504, which is axially displaceably mounted in the tubular housing 502 of the ram boring machine 501, with its part projecting out of the housing 502 as a stepped head 503.
  • the striking tip 504 extends into the interior of the housing 502 with a pin (not shown) and is pushed forward under the action of an impact piston guided axially in the housing 502 and works its way forward in the ground.
  • a reversible pressure medium connection 54 which is fed by a compressor, is located at the rear end of the ram boring machine 501.
  • the ram boring machine 501 is mounted in two axially spaced adjusting eccentrics, which consist of eccentric rings 511, 512 which are built radially one inside the other, ie an outer eccentric ring 512 encloses an inner eccentric ring 511.
  • the adjusting eccentrics which serve to support and radially adjust the ram drilling device 501 from its central position enclosed by a casing tube 55, which envelops the device housing 502 at a radial distance from the housing surface, ie is arranged concentrically to the device 501 in the central position of the ram boring machine 501 shown in FIG. 16 and 17, the inner eccentric rings 511 and the outer eccentric rings 512 are connected to one another by a tube 56 and 57, respectively.
  • the connecting pipes 56, 57 ensure that the ram boring machine 501 is adjusted from its central position around the central axis 58, for example in the eccentric position of the ram boring machine 501 shown with the eccentricity 59 in FIG. 17, a synchronism of the two inner and outer eccentric rings 511 and 512.
  • the adjustment eccentrics are rotated in opposite directions, that is to say, for example, while the eccentric rings 511, 512 of the adjustment eccentric closest to the step head 504 are rotated relative to one another in such a way that the eccentricity - starting from the zero position, That is, the middle position, as shown in FIG. 18 - is greatest at the bottom, the eccentricity of the other adjusting eccentric is at the top at its greatest, so that the inclined position of the ram boring machine 501 shown in FIG. 19 results.
  • three adjusting pistons 524, 525, 526 are arranged in the space between the casing tube 55 and the surface of the device housing 502 in a radial plane around the housing 502, the cylinder spaces 527 of which via pressure lines 517 are connected to supply connections 518 (cf. FIG. 20) arranged at the rear end of the casing tube 55.
  • the eccentric rings 511, 512 are adjusted relative to one another by means of a pressure medium, in particular hydraulic fluid.
  • the hydraulic fluid is supplied via the pressure lines 517 shown in FIG. 20, which are arranged in the casing tube 55 in a number corresponding to the number of control nozzles (not shown) directed towards the eccentric rings 511, 512.
  • the pressure lines extend from the rear end of the casing tube 55 to the adjusting eccentrics 511, 512, or in the embodiment according to FIG. 21 to the cylinder spaces 527 of the actuating pistons 524, 525, 526.
  • the lines 517 are connected at the rear end of the casing tube 55 to the supply lines 518 connected to a hydraulic tank, not shown.
  • the hydraulic fluid flowing in via the supply connections 518 is distributed by means of grooves 19 assigned to each pressure line 517.

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Abstract

Ein druckmittelbetriebenes Rammbohrgerät (1) für Erdbohrungen mit einer von einem im Gerätegehäuse (2) hin- und herbewegten Schlagkolben (10) beaufschlagten Schlagspitze (4), bei dem die Schlagspitze (4) radial verstellbar im Gehäuse (2) angeordnet ist, ermöglicht gezielte Richtungsänderungen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetriebenes Rammbohr­gerät für Erdbohrungen mit einer von einem im Gerätegehäuse hin- und herbewegten Schlagkolben beaufschlagten Schlag­spitze.
  • Ein gattungsgemäßes Rammbohrgerät ist aus der deutschen Patentschrift 21 57 295 bekannt; es dient in erster Linie dazu, Versorgungsleitungen, wie beispielsweise Wasserlei­tungen oder Kabel unter Straßen oder Dämmen oder sonstigen Gebäuden und Hindernissen zu verlegen, ohne daß gleichzei­tig die Straßendecke bzw. die Erd-Oberfläche aufgerissen werden muß. Dies geschieht in der Weise, daß das sich im Erdreich vorwärtsbewegende Rammbohrgerät das Erdreich nach der Seite verdrängt und einen Kanal hinterläßt, in dem gleichzeitig oder später die Versorgungsleitung eingezogen wird. Die Schlagspitze dient dazu, während der Vorwärtsbewe­gung des Rammbohrgerätes Steine oder andere Hindernisse zu zertrümmern und zur Seite zu drücken, d.h. den Weg für das nachrückende Gehäuse freizuschlagen. Jedoch läßt es sich nicht immer vermeiden, daß das Rammbohrgerät beim Treffen auf ein Hindernis nicht aus der gewollten Richtung läuft.
  • Ein Rammbohrgerät mit gezielter Laufrichtung ist aus der DE-OS 22 42 605 bekannt und weist an seinem rückwärtigen Ende eine rohrförmig gebogene Verlängerung auf, die eben­falls mit gebogenen Leitflächen versehen ist, um auf diese Weise einen bogenförmigen Verlauf der Erdbohrung zu errei­chen. Derartige bogenförmig verlaufende Erdbohrungen herzu­stellen ist beispielsweise dann erforderlich, wenn in engen Straßen mit schmalen Bürgersteigen keine Möglichkeit be­steht, Start- und Zielgruben auszuheben, die wenigstens so tief sein müssen, daß das Rammbohrgerät in der Startgrube waagerecht angesetzt werden kann und dabei noch sämtliche, unterhalb der Straßendecke liegende Leitungen unterfährt. Die starren Leitflächen dienen folglich dazu, einen bereits vor dem Ansetzen des Gerätes beabsichtigten bogenförmigen Verlauf der Erdbohrung zu ermöglichen, während des Betrie­bes läßt sich die Richtung nicht beeinflussen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rammbohrgerät zu schaffen, mit dem sich gezielte Richtungsänderungen durchführen lassen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schlagspitze radial verstellbar im Gehäuse angeordnet ist. Bedingt durch die radiale Verstellbarkeit läßt sich die Schlagspitze, die entweder längsbeweglich im Gehäuse ange­ordnet oder starr mit dem Gehäuse verbunden sein kann, bei von der geraden Vortriebsrichtung entweder in horizontaler oder vertikaler Ebene abweichendem Verlauf aus ihrer übli­cherweise zentrischen Lage im Gehäuse beliebig verstellen und damit der Richtungsabweichung entsprechend entgegenwir­ken. Richtungsabweichungen lassen sich beispielsweise durch einen am Rammbohrgerät angeordneten Meßaufnehmer registrie­ren und auf einem entfernten Schaltpult von einer Bedie­ nungsperson ablesen. Bei Richtungsänderungen kann die Bedie­nungsperson die entsprechende Korrektur vom Schaltpult aus veranlassen, beispielsweise über hydraulische oder pneumati­sche, an die Schlagspitze angeschlossene Druckleitungen.
  • Die Schlagspitze lagert vorteilhaft in einem bevorzugt aus zwei radial ineinandergebauten, gegeneinander verschwenkba­ren Exzenterringen gebildeten Verstellexzenter. Die Exzen­terringe lassen sich wegen der damit aufbringbaren größeren Kräfte vorteilhaft hydraulisch um den Zapfen der Schlag­spitze herum verschwenken; die Schlagspitze kann somit in eine von der Mittellage beliebig abweichende Position eingestellt werden. Mit zwei und mehr Exzenterringen läßt sich im Gegensatz zu einem Exzenterring ein feinfühligeres, d.h. genaueres Einstellen in einem größeren Einstellbereich erreichen. Vorzugsweise führen im Gehäuse angeordnete, mit Versorgungsanschlüssen verbundene Druckleitungen zu den Ex­zenterringen. Über die am rückwärtigen Ende des Rammbohr­gerätes angeschlossenen Versorgungsleitungen lassen sich bei Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit die Exzenterringe ver­stellen.
  • Zum Verstellen der Schlagspitze aus ihrer Mittellage lassen sich gemäß einer anderen Ausführung mehrere in einer Radial­ebene um den Zapfen der Schlagspitze herum angeordnete Stellkolben vorsehen. Hierbei lassen sich vorteilhaft drei unabhängig voneinander beaufschlagbare Kolben umfangsver­teilt anordnen und über im Gehäuse des Rammbohrgerätes angeordnete Druckleitungen mit Versorgungsanschlüssen ver­binden. Während der Kolben der einen Pumpe beaufschlagt wird, dabei Z.B. mit einer Schale gegen den Zapfen drückt und die Spitze aus ihrer Mittellage bewegt, fahren die Kolben der anderen Pumpen entsprechend in das Pumpengehäuse bzw. in den Zylinderraum hinein, d.h. der Zapfen bzw. die Schlagspitze wird mittels koordinierter Stellbewegungen der Kolbenpumpen positioniert.
  • Bei einer vorteilhaft mit einer Druckfeder zusammenwirken­den entriegelbaren Arretierhülse, die in der Mittellage der Schlagspitze einen Zentrierring des Zapfens der Schlag­spitze umschließt, läßt sich ein Geradeauslauf des Rammbohr­gerätes im drucklosen Zustand der Kolben gewährleisten, d.h. die Schlagspitze liegt während des normalen Betriebes in ihrer Mittellage fest, aus der sie sich nur bei ge­wünschten Richtungsänderungen verstellen läßt, was das vor­herige Entriegeln der Arretierhülse gegen die Kraft der Druckfeder voraussetzt. Die Arretierhülse läßt sich von ihren den Zentrierring umschließenden Sitz durch Zuführen eines Druckmittels, wie insbesondere Hydraulikflüssigkeit, in einen die Arretierhülse aufnehmenden Zylinderraum entfer­nen.
  • Die Arretierhülse läßt sich vorteilhaft als axial bewegli­cher Steuerschieber ausbilden, der in einem mittels eines Druckmittels beaufschlagbaren Verlängerungszapfen eine axia­le Zentralbohrung und entsprechend der Anzahl der zu versor­genden Kolben radiale Verteilerbohrungen aufweist, die an Steuerleitungen der Kolben anschließbar sind. In diesem Fall lassen sich sämtliche Kolben mittels lediglich einer vom rückwärtigen Ende durch das Gehäuse des Rammbohrgerätes geführten Druckleitung mit Hydraulikflüssigkeit speisen; denn der Steuerschieber wird abhängig von dem einstellba­ren, auf dem als Kolben wirkenden Verlängerungszapfen an­stehenden Druck axial soweit vorgeschoben, bis eine Strö­mungsverbindung hergestellt ist, die die Zentralbohrung mit der radialen Verteilerbohrung und der Steuerleitung des angesteuerten Kolbens verbindet. Die radialen Verteilerboh­rungen sind axial mit Abstand voneinander umfangsverteilt im Verlängerungszapfen angeordnet.
  • Bei einer anderen Lösung können axial verschiebbare Stell­kolben mit schrägen Kolbenflächen an korrespondierenden, entgegengesetzt geneigten Schrägflächen am Ende des Zapfens der Schlagspitze anliegen. Das radiale Verstellen der Schlagspitze wird hierbei durch Verschieben mindestens ei­nes Kolbens in die der Verschieberichtung der anderen Kol­ben entgegengesetzte Richtung erreicht, d.h. alle Kolben werden aus ihrer durch die Mittellage der Schlagspitze definierten Ausgangsposition bewegt, jedoch zumindest ein Kolben in anderer Richtung als die anderen Kolben. Mittels der von den korrespondierenden Schrägflächen definierten schiefen Ebene lassen sich beliebige radiale Verstellungen durchführen.
  • Die Stellkolben können sich gegen Druckfedern abstützen, die vorteilhaft in Ausnehmungen einer einer kugelförmigen Verdickung des Zapfens formschlüssig anliegenden Zentrier­schale angeordnet sind. Während des Normalbetriebs des Ramm­bohrgerätes, d.h. solange keine Richtungsänderungen erfor­derlich sind, halten die Druckfedern die Schlagspitze in ih­rer Mittellage, wobei die Federkraft dem auf die Kolben den Druck entspricht, d.h. die Kolben sind zwischen der Federsäule und der Flüssigkeitssäule eingespannt. Beim Verstellen der Schlagspitze aus der Mittellage wird der eine Kolben mit einem die Federkraft übersteigenden Druck belastetet, während die anderen Stellkolben drucklos sind. Die drucklosen Stellkolben werden von den sich entspannen­ den Druckfedern entgegen der Richtung des mit höherem Druck beaufschlagten Stellkolbens aus ihrer Ausgangslage bewegt. Nach der Richtungskorrektur werden sämtliche Kolben mit demselben, der Federkraft entsprechenden Druck belastet. Die zusammengepreßte Feder entspannt sich dann, während die entspannten Federn bis zur Ausgangslage der Kolben zusammen­gedrückt werden; die Federn führen die Kolben in ihre Ausgangslage zurück.
  • Gemäß einer weiteren Ausführung können in einer Radialebene um den Zapfen der Schlagspitze herum vorzugsweise pneuma­tisch aufblasbare Gummibälge angeordnet sein. Die beim Auf­blasen der sich in dem Gehäuse des Rammbohrgerätes ab­stützenden Gummibälge bewirkte Reaktionskraft übt eine die Schlagspitze aus ihrer Mittellage verstellende Bewegung aus.
  • Bei einem nicht mit integrierten Steuerelementen versehenen Rammbohrgerät werden gezielte Richtungsänderungen erfin­dungsgemäß durch ein das Gerätegehäuse vorzugsweise mit radialem Abstand umhüllendes Mantelrohr und zwischen der Gehäuseoberfläche und dem Mantelrohr wirksame bzw. angeord­nete Verstellelemente gelöst. Da sich bereits im Betrieb befindliche, nicht richtungssteuerbare Rammbohrgeräte nach­träglich nur äußerst aufwendig in richtungssteuerbare Gerä­te umbauen lassen, ermöglicht es die Erfindung somit auch, eine Steuerung solcher Geräte dadurch zu erreichen, daß das gesamte Gerät radial verstellt wird. Die Verstellelemente, wie vorzugsweise zumindest ein das Gerätegehäuse aufnehmen­der Verstellexzenter, oder mehrere in einer Radialebene um das Gerätegehäuse herum angeordnete, unabhängig voneinander beaufschlagbare Stellkolben oder aufblasbare Gummibälge, werden dem Gerätegehäuse dabei von außen zugeordnet. Das Geräteinnere bleibt dabei völlig unbeeinflußt. d.h. die Verstellelemente und das Gerätegehäuse werden von dem Man­telrohr eingeschlossen.
  • Es lassen sich somit bisher nicht richtungssteuerbare Ramm­bohrgeräte während ihrer Vorwärtsbewegung gezielt beeinflus­sen. Außerdem lassen sich gleichermaßen steuerbare Ramm­bohrgeräte mit einem umhüllenden Mantelrohr und außen, d.h. in dem Freiraum zwischen der Gehäuseoberfläche und dem Man­telrohr angeordneten Verstellelementen versehen und damit im Durchmesser größere Erdbohrungen erreichen. Es braucht dann nämlich lediglich ein dem größeren Durchmesser des Mantelrohres angepaßter, die Schlagspitze aufnehmender, ent­sprechend größerer Kopf an dem Gerät befestigt sowie die am Gerätegehäuse angeschlossenen Versorgungsanschlüsse mit den im Mantelrohr angeordneten, die Verstellelemente versor­genden Druckleitungen verbunden zu werden.
  • Vorzugsweise lagert das Gerätegehäuse in zwei mit axialem Abstand voneinander angeordneten. vorteilhaft aus zwei ra­dial ineinandergebauten, gegeneinander verdrehbaren Exzen­terringen bestehenden Verstellexzentern, wobei jeweils die inneren und äußeren Exzenterringe miteinander verbunden sind. Aufgrund der beiden Verstellexzenter ergibt sich eine Zweipunkt-Lagerung bzw. -abstützung des Rammbohrgerätes; außerdem ist der beim Beaufschlagen der Verstellexzenter, d. h. beim Verdrehen der Exzenterringe zu überwindende Rei­bungswiderstand geringer als bei lediglich einem Verstellex­zenter, der entsprechend breiter bemessen sein müßte.
  • Die jeweils inneren und äußeren Exzenterringe der beiden Verstellexzenter lassen sich vorteilhaft durch Rohre mitein­ ander verbinden. Die die Entfernung zwischen den beiden Verstellexzentern überbrückenden Verbindungsrohre gewährlei­sten beim Verschwenken des Rammbohrgerätes um seine Mit­tellage herum einen Gleichlauf der Exzenterringe der beiden Verstellexzenter.
  • Bei einem in zwei mit Abstand voneinander angeordneten Verstellexzentern gelagerten Rammbohrgerät sind die Ver­stellexzenter vorzugsweise gegenläufig verdrehbar angeord­net. Indem der eine Verstellexzenter in eine von der Exzen­trizität des anderen Verstellexzenters gegenläufige Exzen­trizität verstellt wird, so daß der eine Verstellexzenter beispielsweise die größte Exzentrizität nach unten und der andere Verstellexzenter die größte Exzentrizität nach oben aufweist, läßt sich das Rammbohrgerät in dem Mantelrohr in eine beliebige Schräglage bringen und damit die gewünschten Richtungsänderungen erzielen. Gegenüber dem Verschwenken des Rammbohrgerätes um die Mittelachse herum erlaubt das Schrägstellen des Rammbohrgerätes größere Richtungsänderun­gen bzw. -korrekturen.
  • Bei gegenläufig verdrehbaren Verstellexzentern liegen die inneren Exzenterringe der Verstellexzenter vorzugsweise an sphärischen Gehäuseschalen des Gerätes an. Die beispiels­weise auf das Gerätegehäuse aufgeschrumpften Gehäuseschalen liegen mit konvexer Außenkontur entsprechend konkaven Flä­chen der inneren Exzenterringe an, wobei die gekrümmten Anlageflächen Verstellungen des Rammbohrgerätes in beliebi­ge Schräglagen ermöglichen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in den Zeich­nungen dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren er­läutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1 im Längsschnitt das vordere Ende eines Rammbohrge­rätes mit einer erfindungsgemäß in einem Verstell­exzenter gelagerten, längsbeweglichen Schlagspit­ze,
    • Fig. 2a bis 2d verschiedene Stellungen zweier radial ineinander gebauter Exzenterringe,
    • Fig. 3 im Längsschnitt das rückwärtige Ende eines Ramm­bohrgerätes mit Anschlüssen sowie Druckleitungen zum Zuführen des die Verstellbewegungen der Schlagspitze bewirkenden Druckmediums,
    • Fig. 4 im Längsschnitt das vordere Ende eines Rammbohr­gerätes mit einer starren, in einem mit dem Gehäu­se einstückigen Stufenkopf angeordneten, in Ver­stellexzentern gelagerten Schlagspitze,
    • Fig. 5 die Schlagspitze gemäß Fig. 4 in einer aus ihrer Mittellage verstellten Position,
    • Fig. 6 im Längsschnitt das vordere Ende eines eine längs­bewegliche Schlagspitze mit Stufenkopf aufweisen­den Rammbohrgerätes und erfindungsgemäß radial um einen Zapfen der Schlagspitze herum angeordnete Stellkolben, entlang der Linie VI-VI von Fig. 7 geschnitten,
    • Fig. 7 das Rammbohrgerät gemäß Fig. 6 entlang der Linie VII-VII von Fig. 6 geschnitten,
    • Fig. 8 das Rammbohrgerät gemäß Fig. 6 mit aus der Mittel­lage verstellter Schlagspitze,
    • Fig. 9 im Längsschnitt das vordere Ende eines Rammbohr gerätes mit einem starren, d.h. mit dem Gehäuse einstückigen Stufenkopf und darin angeordneter Schlagspitze, die am Ende eines in das Gehäuse ragenden Zapfens einen von einer als Steuerschie­ber ausgebildeten Arretierhülse umschlossenen Zen­trierring aufweist,
    • Fig. 10 das Rammbohrgerät gemäß Fig. 9 entlang der Linie X-X von Fig. 9 geschnitten,
    • Fig. 11 das Rammbohrgerät gemäß Fig. 9 mit aus der Mittel­lage verstellter Schlagspitze.
    • Fig. 12 das Rammbohrgerät gemäß Fig. 11 entlang der Linie XII-XII von Fig. 11 geschnitten,
    • Fig. 13 das vordere Ende eines Rammbohrgerätes mit star­rem Stufenkopf und darin angeordneter Schlagspit­ze, die am Ende eines in das Gehäuse ragenden Zapfens schräge Flächen besitzt, die mit Schräg­flächen axial beweglicher Stellkolben korrespon dieren, entlang der Linie XIII-XIII von Fig. 14 geschnitten.
    • Fig. 14 das Rammbohrgerät gemäß Fig. 13 entlang der Linie XIV-XIV von Fig. 13 geschnitten,
    • Fig. 15 das Rammbohrgerät gemäß Fig. 13 mit aus der Mit­tellage verstellter Schlagspitze,
    • Fig. 16 im Längsschnitt ein Mantelrohr mit zwei im Gleich­lauf verstellbaren, ein Rammbohrgerät in der Mit­tellage aufnehmenden Verstellexzentern,
    • Fig. 17 das Rammbohrgerät gemäß Fig. 16 in einer um die Mittelachse herum aus seiner Mittellage verstell­ten Position,
    • Fig. 18 im Längsschnitt ein Mantelrohr mit zwei gegenläu­fig verstellbaren, ein Rammbohrgerät in der Mit­tellage aufnehmenden Verstellexzentern,
    • Fig. 19 das Rammbohrgerät gemäß Fig. 18 in einer aus sei­ner Mittellage verstellten Schräglage,
    • Fig. 20 im Längsschnitt das rückwärtige Ende eines ein Rammbohrgerät aufnehmenden Mantelrohres mit An­schlüssen sowie Druckleitungen zum Zuführen des die Verstellbewegungen des nicht dargestellten Rammbohrgerätes bewirkenden Druckmediums, und
    • Fig. 21 im Querschnitt mehrere erfindungsgemäß radial um ein Rammbohrgerät herum zwischen der Gehäuse­oberfläche und dem Mantelrohr angeordnete Stell­kolben als Verstellelemente, schematisch darge­stellt.
  • Das in Fig. 1 dargestellte vordere Ende eines Rammbohrgerä­tes 1 weist eine in dem rohrförmigen Gehäuse 2 des Rammbohr­gerätes 1 axial verschiebbar gelagerte, mit ihrem aus dem Gehäuse 2 vorragenden Teil als Stufenkopf 3 ausgebildete Schlagspitze 4 auf. Die Schlagspitze 4 erstreckt sich mit einem Zapfen 5 in das Innere des Gehäuses 2; an seinem dem Stufenkopf 3 abgewandten Ende besitzt der Zapfen 5 einen Bund 6. Die Schlagspitze 4 steht unter der Wirkung einer Feder 7, die sich einerseits an dem Bund 6 und andererseits an einem Innenkragen 8 einer Büchse 9 abstützt. Die Schlag­spitze 4 wird unter der Wirkung eines axial in dem Gehäuse 2 geführten Schlagkolbens 10 gegen die Kraft der sich zusam­menpressenden Feder nach vorne gestoßen und arbeitet sich dabei im Erdreich voran. Der mit einem Meißel bestück­bare Stufenkopf 3 zerschlägt dabei Steine bzw. andere Hin­dernisse und verdrängt das Erdreich; erst danach wird das Gehäuse 2 nachgezogen. Zum Beaufschlagen des Schlagkolbens 10 mit Druckluft befindet sich an dem nicht dargestellten hinteren Ende des Rammbohrgerätes 1 ein von einem Kompres­sor gespeister, umsteuerbarer Druckmittelanschluß. Beim axi­alen Vorwärtsbeschleunigen trifft der Schlagkolben 10 auf den Bund 6 und gibt dabei seine Schlagenergie an die Schlagspitze 4 ab.
  • Der Zapfen 5 lagert in radial ineinandergebauten Exzenter­ringen 11, 12. d.h. ein äußerer Exzenterring 12 umschließt einen inneren Exzenterring 11. Zur Unterstützung der kan­tungsfreien Führung des Zapfens 5 liegen an dem Zapfen 5 auf einem Teil seiner Mantelfläche kugelige Schalen 13 flächig an, die von einer entsprechend angepaßten Ausneh­mung des inneren Exzenterringes 11 aufgenommen werden. Die Exzenterringe 11, 12 liegen stirnseitig einerseits an der Büchse 9 und andererseits an einer in das vordere Ende des Gehäuses eingesetzten, beispielsweise eingeschraubten Kopf­büchse 14 an, und sind auf diese Weise gegen Axialbewe­gungen gesichert. Hingegen lassen sich die Exzenterringe 11, 12 radial gegeneinander verdrehen und die Schlagspitze 4 dabei aus ihrer in Fig. 1 dargestellten Mittellage in eine beliebige außermittige Lage verstellen.
  • Die mit den Exzenterringen 11, 12 einstellbaren Lagen der Schlagspitze 4 sind schematisch in den Fig. 2a bis 2d dar­gestellt, wobei die Lage der Exzenterringe 11, 12 gemäß Fig. 2a gleichbedeutend mit der Null-Stellung, d.h. der Mittellage, in Fig. 2b gleichbedeutend mit der größten Exzentrizität 15 nach unten und in Fig. 2d gleichbedeutend mit der größten Exzentrizität 15 nach oben ist; in Fig. 2c ist die Exzentrizität 15 in einer beliebigen Stellung der Exzenterringe 11, 12 dargestellt.
  • Abweichend von dem in Fig. 1 dargestellten Rammbohrgerät 1, das eine längsbewegliche Schlagspitze 4 besitzt, wodurch sich ein Zwei-Takt-Arbeitsrhythmus ergibt, bei dem im er­sten Takt der Schlagkolben 10 die Schlagspitze 4 mit dem Stufenkopf 3 nach vorne schlägt, so daß im Erdreich eine Pilotbohrung entsteht, und im zweiten Takt dann das Gesamte Rammbohrgerät 1 in diese Pilotbohrung nachstößt, handelt es sich bei den in den Fig. 4, 5 sowie 9 bis 15 dargestellten Rammbohrgeräten 101, 301 und 401 um Geräte, bei denen Gehäuse und Stufenkopf 102, 103 bzw. 302, 303 bzw. 402, 403 einstückig sind. Bei diesen einen starren, d.h. nicht längs­beweglichen Kopf aufweisenden Rammbohrgeräten 101, 301, 401 treibt der Schlagkolben 110, 310, 410 den gesamten Ma­schinenkörper mit einem Schlag nach vorn.
  • Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, weist die Schlag­spitze 104 eine kugelförmige Verdickung 116 auf, mit der die Schlagspitze 104 im Gehäuseinneren lagert. Der sich in das Gehäuse 102 erstreckende Zapfen 105 der Schlagspitze 104 ist in radial ineinandergebauten Exzenterringen 111, 112 angeordnet und wird zur kantungsfreien Führung auf einem Teil seiner Mantelfläche von kugeligen Schalen 113 flächig abgestützt, die von einer entsprechend angepaßten Ausnehmung des inneren Exzenterrings 111 aufgenommen wer­den. Zum Verstellen der Schlagspitze 104 aus ihrer Mittel­lage in die in Fig. 5 dargestellte außermittige Lage, werden die Exzenterringe 111, 112 mittels eines Druckme­diums, wie insbesondere Hydraulikflüssigkeit, gegeneinander verstellt. Die Hydraulikflüssigkeit wird gemäß Fig. 3 über Druckleitungen 17 zugeführt, die in einer der Anzahl der auf die Exzenterringe 11, 12 bzw. 111, 112 gerichteten, nicht dargestellten Steuerdüsen entsprechenden Anzahl im Gehäuse 2, 102 angeordnet sind. Die Druckleitungen er­strecken sich vom rückwärtigen Ende des Rammbohrgerätes 1, 101 bis nach vorne; sie sind am rückwärtigen Ende des Rammbohrgerätes 1, 101 mit von einem nicht dargestellten Hydrauliktank gespeisten Versorgungsleitungen l8 verbunden. Die über die Versorgungsanschlüsse 18 zuströmende Hydraulik­flüssigkeit wird mittels jeder Druckleitung 17 zugeordneten Nuten 18 verteilt.
  • In den Fig. bis 6 ist ein Rammbohrgerät 201 mit einer längsbeweglichen, mit einem Stufenkopf 203 versehenen Schlagspitze 204 dargestellt. Die Schlagspitze 204 des Ramm­bohrgerätes 201 wird während des Normalbetriebs, d.h. wäh­rend des Geradeauslaufs des Rammbohrgerätes 201 von einer Arretierhülse 20 in der Mittellage gehalten. Dazu schiebt eine Druckfeder 21 die in einem Zylinderraum 22 axial verschiebliche Arretierhülse 20 über einen an dem dem Bund 206 abgewandten Ende des Zapfens 5 der Schlagspitze 204 angeordneten Zentrierring 23. Um den Zapfen 205 herum sind in einer Radialebene drei Stellkolben 24, 25, 26 angeordnet (Fig. 7), deren Zylinderräume 27 über Druckleitungen 17 mit den am rückwärtigen Ende des Rammbohrgerätes 201 angeordne­ten Versorgungsanschlüssen 18 (vgl. Fig. 3) verbunden sind.
  • Zum radialen Verstellen der Schlagspitze 204 aus ihrer Mittellage gemäß Fig. 6 in die in Fig. 8 dargestellte außermittige Position wird der Zylinderraum 22 mit über eine nicht dargestellte Hydraulikleitung zugeführte Hydrau­likflussißkeit beaufschlagt und die Arretierhulse 20 gegen die Kraft der Druckfeder 21 von dem Zentrierring 23 gescho­ben. Durch anschließendes Beaufschlagen einer der Stellkol­ben 24 bis 26 verstellt sich die Schlagspitze 204 in die gewünschte außermittige Lage; entsprechend der in Fig. 8 dargestellten außermittigen Position der Schlagspitze 204 wirkt der Stellkolben 24 mit einer größeren Kraft als die Stellkolben 25, 26 auf den Zapfen 205 und damit die Schlag­spitze 204 ein. Die Stellkolben 25, 26 können ggf. völlig drucklos sein, wobei die Hydraulikflüssigkeit aus den Zylin­derräumen 27 über nicht dargestellte Rückleitungen abläuft. Nach der Richtungskorrektur wird der Zylinderraum 22 der Arretierhülse 20 entlastet, so daß die sich daraufhin ent­spannende Druckfeder 21 die Arretierhülse 20 auf den Zen­trierring 23 schiebt und die Mittellage der Schlagspitze 204 festlegt. Sowohl der Zentrierring 23 als auch die Arre­tierhülse 20 besitzen das Aufschieben der Arretierhülse 20 unterstützende schräge Führungsflächen 28 bzw. 29. Die die Schlagspitze 204 in der Mittellage festlegende Arretierhül­se 20 erlaubt es, daß die Stellkolben 24 bis 26 während der Arretierung drucklos sein können, d.h. auf die Stellkolben wirkt ein Druck lediglich bei Richtungsänderungen ein.
  • Das Rammbohrgerät 301 mit starrer, d.h. nicht längsbewegli­cher Schlagspitze 304 gemäß den Fig. 9 bis 12 besitzt in einer Radialebene um einen Zapfen 305 der Schlagspitze 304 herum angeordnete Stellkolben 324, 325, 326 sowie eine als Steuerschieber 30 ausgebildete Arretierhülse 320. Die Arre­tierhülse 320 des Steuerschiebers 30 nimmt in einem Hohl­raum 31 eine Druckfeder 321 auf, die in der in Fig. 9 dargestellten Mittellage eine außerdem in dem Hohlraum 31 angeordnete, freibewegliche Begrenzungsscheibe 32 in Anlage an ein sich verjüngendes Mundstück 33 der Arretierhülse 320 hält. Das Mundstück 33 umgreift in dieser Position einen Zentrierring 323, der sich an dem der kugelförmigen Ver­dickung 316 abgewandten Ende des Zapfens 305 der Schlag­spitze 304 befindet. Die Arretierhülse 320 setzt sich an der dem Mundstück 33 abgewandten Seite als Verlängerungs­zapfen 34 fort, der in einen über eine Druckleitung 35 mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle verbundenen Zy­linderraum 36 ragt. Der Verlängerungszapfen 34 ist mit einer axialen Zentralbohrung 37 sowie radialen, umfangsver­teilten, axial einen Abstand voneinander aufweisenden Ver­teilerbohrungen 38 versehen. Von jedem Zylinderraum 327 der Stellkolben 324, 325, 326 führt eine Steuerleitung 39 zu dem Verlängerungszapfen 34 des Steuerschiebers 30. Die Steuerleitungen 39 von denen in den Längsschnitten gemäß den Fig. 9 und 11 lediglich die den Stellkolben 324 und 326 zugehorigen Steuerleitungen 39 dargestellt sind, lassen sich wahlweise mit den radialen Verteilerbohrungen 38 des Verlängerungszapfens 34 verbinden.
  • Zum Verstellen der Schlagspitze 304 in die in Fig. 11 dar­gestellte außermittige Position wird die gemäß Fig. 9 druck­lose Leitung 35 zunächst mit einem Druck P₀ beaufschlagt, worauf die Druckfeder 321 zusammengepreßt und der Steuer­schieber 30 in Pfeilrichtung 40 verschoben wird. Das Mund­stück 33 der Arretierhülse 320 schiebt sich dabei über den Zentrierring 323 des Zapfens 305 der Schlagspitze 304 hin­weg, d.h. der Zentrierring 323 dringt zusammen mit der Begrenzungsscheibe 32 relativ weiter in den Hohlraum 31 der Arretierhülse 320 ein; der ein Verstellen der Schlagspitze 304 aus der Mittellage verhindernde Sitz von Arretierhülse 320 und Zentrierring 323 wird aufgehoben. Durch Erhöhen des Druckes in der Leitung 35 auf den Betrag P₁ rückt der Steuerschieber 30 in Pfeilrichtung 40 weiter vor, bis die Steuerleitung 39 des Stellkolbens 324 mit der dem Kolben 324 zugeordneten radialen Bohrung 38 verbunden ist. Die Druckflüssigkeit strömt dann aus der Zentralbohrung 37 des Verlängerungszapfens 34 über die Verteilerbohrung 38 und die Steuerleitung 39 in den Druckraum 327 des Stellkolbens 324. Durch Erhöhen des Druckes der über die Leitung 35 zugeführten Druckflüssigkeit auf den Betrag P₂, P₃, .. Pn lassen sich durch entsprechende Lageänderungen des Steuer­schiebers 30 Steuerleitungen 39 beliebiger Stellkolben an den Druckflüssigkeitsstrom anschließen und damit ein Ver­stellen der Schlagspitze 304 erreichen.
  • Bei der in Fig. 11 dargestellten außermittigen Lage der Schlagspitze 304 herrscht in dem Zylinderraum 36 der Druck P₁, d.h. es besteht über die dem Stellkolben 324 zugeord­nete Verteilerbohrung 38 und Steuerleitung 39 eine Strö­mungsverbindung zwischen der Druckleitung 35 und dem Zylin­derraum 327 des Stellkolbens 324. Der druckbeaufschlagte Stellkolben 324 stellt die Schlagspitze 304 in ihrem durch die kugelförmige Verdickung 316 definierten Kugelgelenk in die gewünschte außermittige Position. Nach der Richtungs­korrektur wird die Druckleitung 35 drucklos geschaltet; die sich daraufhin entspannende Druckfeder 321 bewegt den Steuerschieber 30 entgegen der Pfeilrichtung 40 in seine in Fig. 9 dargestellte Ausgangsposition zurück, in der das Mundstück 33 der Arretierhülse 320 den Zentrierring 323 umschließt und radiale Verstellungen der Schlagspitze 304 verhindert. Bei dem mit dem Steuerschieber 30 ausgerüsteten Rammbohrgerät 301 können beliebig viele Stellkolben über lediglich eine von dem rückwärtigen Ende des Rammbohrgerä­tes 301 durch das Gehäuse 302 bis zu dem Zylinderraum 36 des Steuerschiebers 30 geführte Druckleitung 35 versorgt werden; außerdem bedarf es lediglich einer Rückleitung.
  • Bei der in den Fig. 13 bis 15 dargestellten Ausführung des Rammbohrgerätes 401 mit nicht längsbeweglicher Schlagspitze 404 sind drei axial verstellbare Stellkolben 41, 42, 43 in einer Radialebene um das im Inneren des Rammbohrgerätes 401 liegende Ende des Zapfens 405 der Schlagspitze 404 angeord­net. Die Stellkolben 41, 42, 43 liegen mit schrägen Kolben­flächen 44 radialer Kolbenvorsprünge 45 an korrespondieren­den, entgegengesetzt geneigten Schrägflächen 46 des innen­liegenden Endes 47 des Zapfens 405 an. Die Stellkolben 41, 42, 43 werden in der in Fig. 13 dargestellten verriegelten Mittellage der Schlagspitze 404 von der über die Druck­leitungen 17 (vgl. Fig. 3) in die Zylinderräume 48 zugeführ­ten Druckflüssigkeit und von Druckfedern 49 in der neutra­len Stellung gehalten. Die Druckfedern 49 sind in Ausnehmun­gen 50 einer Zentrierschale 51 angeordnet, die etwa die Hälfte der Mantelfläche der kugelförmigen Verdickung 416 der Schlagspitze 404 umschließt; das Kugelgelenklager wird durch entsprechend geformte Innenflächen des Stufenkopfes 403 vervollständigt, der mit innenliegenden Schalenflächen die andere Hälfte der kugelförmigen Verdickung 416 um­schließt.
  • Zum Verstellen der Schlagspitze 404 in die in Fig. 15 dar­gestellte außermittige Lage wird der Zylinderraum 48 des Stellkolbens 41 mit einem die Kraft der Druckfeder 49 über­windenden Druck beaufschlagt, so daß sich die an dem Stell­kolben 41 abstützende Druckfeder 49 zusammenpreßt. Der Druck in den Zylinderräumen 49 der Stellkolben 42, 43 wird gleichzeitig bis auf einen unter der Kraft der den Stellkol­ben 42, 43 zugeordneten Druckfedern 49 liegenden Wert ver­ringert. Der Stellkolben 41 verstellt sich in Pfeilrichtung 52 und die Stellkolben 42, 43 gemäß Pfeil 53 in entgegenge­setzter Richtung. Bedingt durch die von den schrägen Flä­chen 44 der Stellkolben 41, 42, 43 und den entgegengesetzt geneigten Schrägflächen 46 der Schlagspitze 405 definierte schiefe Ebene wird die Schlagspitze 404 in die außermittige Position gemäß Fig. 15 verstellt. Zum Einstellen der Mittel­lage nach der Richtungskorrektur wird der Druck im Zylinder­raum 48 des Stellkolbens 41 verringert und der Druck in den Zylinderräumen 48 der Stellkolben 42, 43 erhöht. Der Stell­kolben 41 wird von der sich entspannenden Druckfeder 49 entgegen der Pfeilrichtung 52 vorgeschoben und gleichzeitig werden die den Stellkolben 42, 43 zugeordneten Druckfedern 49 von den sich vorwärtsbewegenden Stellkolben 42, 43 entge­gen der Pfeilrichtung 53 zusammengepreßt, bis die neutrale Ausgangsstellung gemäß Fig. 13 erreicht ist.
  • Bei der Ausführung gemäß den Fig. 16 und 17 weist ein Rammbohrgerät 501 eine in dem rohrförmigen Gehäuse 502 des Rammbohrgerätes 501 axial verschiebbar gelagerte, mit ihrem aus dem Gehause 502 vorragenden Teil als Stufenkopf 503 ausgebildete Schlagspitze 504 auf. Die Schlagspitze 504 er­streckt sich mit einem nicht dargestellten Zapfen in das Innere des Gehäuses 502 und wird unter der Wirkung eines axial in dem Gehäuse 502 geführten Schlagkolbens nach vorne gestoßen und arbeitet sich dabei im Erdreich voran. Zum Beaufschlagen des nicht dargestellten Schlagkolbens mit Druckluft befindet sich am hinteren Ende des Rammbohr­gerätes 501 ein von einem Kompressor gespeister, umsteuerba­rer Druckmittelanschluß 54. Beim axialen Vorwärtsbeschleu­nigen trifft der Schlagkolben auf den Zapfen der Schlag­spitze 504 und gibt dabei seine Schlagenergie an die Spitze 504 ab.
  • Das Rammbohrgerät 501 lagert in zwei axial voneinander ent­fernten Verstellexzentern, die aus radial ineinander gebau­ten Exzenterringen 511, 512 bestehen, d.h. ein äußerer Exzenterring 512 umschließt einen inneren Exzenterring 511. Die der Lagerung und dem radialen Verstellen des Rammbohrge­rätes 501 aus seiner Mittellage heraus dienenden Verstellex­zenter werden von einem Mantelrohr 55 eingeschlossen, das das Gerätegehäuse 502 mit radialem Abstand von der Gehäuse­oberfläche umhüllt, d.h. in der in Fig. l6 dargestellten Mittellage des Rammbohrgerätes 501 konzentrisch zum Gerät 501 angeordnet ist. Bei der Ausführung der Verstellexzenter gemäß den Fig. l6 und 17 sind jeweils die inneren Exzenter­ringe 511 und die äußeren Exzenterringe 512 durch ein Rohr 56 bzw. 57 miteinander verbunden. Die Verbindungsrohre 56, 57 gewährleisten beim Verstellen des Rammbohrgerätes 501 aus seiner Mittellage um die Mittelachse 58 herum, zum Beispiel in die in Fig. 17 mit der Exzentrizität 59 darge­stellte außermittige Lage des Rammbohrgerätes 501, einen Gleichlauf der beiden inneren bzw. äußeren Exzenterringe 511 bzw. 512.
  • Bei der in den Fig. 18 und 19 dargestellten Lagerung des Rammbohrgerätes 501 in zwei axial voneinander entfernten, zwischen dem Gehäuse 502 des Rammbohrgerätes 501 und dem Mantelrohr 55 angeordneten, jeweils aus radial ineinanderge­bauten Exzenterringen 511, 512 bestehenden Verstellexzen­tern, werden Richtungskorrekturen durch beliebiges Auslen­ken des Rammbohrgerätes 501 in vertikaler und/oder horizon­taler Ebene erreicht, wie in Fig. 19 für das in vertikaler Ebene mit einem Neigungswinkel 60 gegenüber der Mittelachse 58 verstellte Rammbohrgerät 501 dargestellt. Zum horizonta­len und/oder vertikalen Auslenken des Rammbohrgerätes 501 gegenüber der Mittelachse 58 werden die Verstellexzenter gegenläufig verdreht, d.h. während beispielsweise die Exzen­terringe 511, 512 des dem Stufenkopf 504 nächsten Verstell­exzenters so gegeneinander verdreht werden, daß die Exzen­trizität - ausgehend von der Null-Stellung, d.h. der Mittel­lage, wie in Fig. 18 dargestellt - nach unten am größten ist, ist die Exzentrizität des anderen Verstellexzenters demgegenüber nach oben am größten, so daß sich die in Fig. 19 dargestellte Schräglage des Rammbohrgerätes 501 ergibt. Das Verstellen des Rammbohrgerätes 501 in eine gegenüber der Mittelachse 58 horizontal und/oder vertikal ausgelenkte Schräglage, wobei sich das Gerät 501 stets um einen Dreh­punkt 61 in der Mitte zwischen den beiden Verstellexzentern auf der Mittelachse 58 bewegt, wird durch sphärische Gehäu­seschalen 62 unterstützt, die mit ihren konvexen Außenflä­chen 63 an formangepaßte, d.h. konkave Gleitflächen der inneren Exzenterringe 511 anliegen.
  • Zum radialen Verstellen des Rammbohrgerätes 501 sind gemäß Fig. 21 in dem Freiraum zwischen dem Mantelrohr 55 und der Oberfläche des Gerätegehäuses 502 in einer Radialebene um das Gehäuse 502 herum anstelle von Verstellexzentern drei Stellkolben 524, 525, 526 angeordnet, deren Zylinderräume 527 über Druckleitungen 517 mit am rückwärtigen Ende des Mantelrohres 55 angeordneten Versorgungsanschlüssen 518 (vgl. Fig. 20) verbunden sind.
  • Zum Verstellen des Rammbohrgerätes 501 aus seiner Mittella­ge in die in den Fig. 17 oder 19 dargestellte außermittige Lage werden die Exzenterringe 511, 512 mittels eines Druck­mediums, wie insbesondere Hydraulikflüssigkeit, gegenein­ander verstellt. Die Hydraulikflüssigkeit wird über die in Fig. 20 dargestellten Druckleitungen 517 zugeführt, die in einer der Anzahl der auf die Exzenterringe 511, 512 gerich­teten, nicht dargestellten Steuerdüsen entsprechenden An­zahl im Mantelrohr 55 angeordnet sind. Die Druckleitungen erstrecken sich vom rückwärtigen Ende des Mantelrohres 55 bis zu den Verstellexzentern 511, 512, bzw. bei der Ausfüh­rung gemäß Fig. 21 bis zu den Zylinderräumen 527 der Stellkolben 524, 525, 526.
  • Die Leitungen 517 sind am rückwärtigen Ende des Mantelroh­res 55 mit den an einem nicht dargestellten Hydrauliktank angeschlossenen Versorgungsleitungen 518 verbunden. Die über die Versorgungsanschlüsse 518 zuströmende Hydraulik­flüssigkeit wird mittels jeder Druckleitung 517 zugeordne­ten Nuten 19 verteilt.

Claims (28)

1. Druckmittelbetriebenes Rammbohrgerät für Erdbohrungen mit einer von einem im Gerätegehäuse hin- und herbeweg­ten Schlagkolben beaufschlagten Schlagspitze, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagspitze (4, 104, 204, 304, 404) radial verstellbar im Gehäuse (2, 102, 202, 302, 402) angeordnet ist.
2. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagspitze in einem Verstellexzenter (11, 12; 111, 112) gelagert ist.
3. Rammbohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Verstellexzenter aus zwei radial ineinandergebauten, gegeneinander verdrehbaren Exzen­terringen (11, 12; 111, 112) besteht.
4. Rammbohrgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Exzenterringe (11, 12; 111, 112) hydraulisch verdrehbar sind.
5. Rammbohrgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch im Gehäuse (2, 102) angeordnete, zu den Exenterringen (11, 12 bzw. 111, 112) führende Druckleitungen (17), die mit Versorgungsanschlüssen (18) verbunden sind.
6. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere in einer Radialebene um einen Zapfen (205, 305, 405) der Schlagspitze (204, 304, 404) herum ange­ordnete Stellkolben (24, 25,26; 41, 42, 43).
7. Rammbohrgerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch drei umfangsverteilt angeordnete, unabhängig voneinan­der beaufschlagbare Kolben (24, 25, 26; 41, 42, 43).
8. Rammbohrgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Kolben (24, 25, 26, 324, 325, 326; 41, 42, 43) uber im Gehäuse (202, 302, 402) angeordne­te Druckleitungen (17) mit Versorgungsanschlüssen (18) verbunden sind.
9. Rammbohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine entriegelbare Arre­tierhülse (20, 320), die in der Mittellage der Schlag­spitze (204, 304) einen Zentrierring (23, 323) des Zapfens (205, 305) der Schlagspitze (304, 204) um­schließt.
10. Rammbohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 6, 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretier­hülse (320) als axial beweglicher Steuerschieber (30) ausgebildet ist, der in einem mittels eines Druckmit­tels beaufschlagbaren Verlängerungszapfen (34) eine axiale Zentralbohrung (37) und entsprechend der Anzahl der Kolben (324, 325, 326) radiale Verteilerbohrungen (38) aufweist, die an Steuerleitungen (39) der Kolben (324, 325, 326) anschließbar sind.
11. Rammbohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierhülse (20, 320) mit einer Druckfeder (21, 321) zusammenwirkt.
12. Rammbohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 6 bis 8,dadurch gekennzeichnet, daß axial ver­schiebbare Stellkolben (41, 42, 43) mit schrägen Kol­benflächen (44) an korrespondierenden, entgegengesetzt geneigten Schrägflächen (46) am innenliegenden Ende (47) des Zapfens (405) der Schlagspitze (404) anliegen.
13. Rammbohrgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­net, daß sich die Stellkolben (41, 42, 43) gegen Druck­federn (49) abstützen.
14. Rammbohrgerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Druckfedern (49) in Ausnehmungen (15) einer einer kugelförmigen Verdickung (416) des Zapfens (405) formschlüssig anliegenden Zentrierschale (51) angeordnet sind.
15. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere in einer Radialebene um einen Zapfen (205, 305, 405) der Schlagspitze (204, 304, 404) herum ange­ordnete, aufblasbare Gummibälge.
16. Rammbohrgerät nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch pneumatisch aufblasbare Gummibälge.
17. Druckmittelbetriebenes Rammbohrgerät für Erdbohrungen mit einem im Gerätegehäuse hin- und herbewegten Schlag­kolben gekennzeichnet durch ein das Gerätegehäuse (502) umhüllendes Mantelrohr (55) und zwischen dem Gerätegehäuse (502) und dem Mantelrohr (55) angeord­nete Verstellelemente (511, 512; 524, 525, 526).
18. Rammbohrgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­net, daß das Mantelrohr (55) das Gehäuse mit radialem Abstand umhüllt.
19. Rammbohrgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­net, daß das Gerätegehäuse (502) in zumindest einem Verstellexzenter (511, 512) gelagert ist.
20. Rammbohrgerät nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Verstellexzenter aus zwei radial ineinandergebauten, gegeneinander verdrehbaren Exzen­terringen (511, 512) besteht.
21. Rammbohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die inneren und die äußeren Exzenterringe (511 bzw. 512) zweier mit axialem Abstand voneinander angeordneter Verstellexzenter miteinander verbunden sind.
22. Rammbohrgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich­net, daß die Exzenterringe (511, 512) Verbindungsrohre (50, 57) aufweisen.
23. Rammbohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit Ab­stand voneinander angeordnete Verstellexzenter (511, 512) gegenläufig drehbar gelagert sind.
24. Rammbohrgerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich­net, daß die inneren Exzenterringe (511) der Verstell­exzenter (511, 512) an sphärischen Gehäuseschalen (62) des Gerätes (501) anliegen.
25. Rammbohrgerät nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch mehrere in einer Radialebene um das Gerätegehäuse (2) herum angeordnete, unabhängig voneinander beaufschlag­bare Stellkölben (524, 525, 526).
26. Rammbohrgerät nach Anspruch l8 und 25, dadurch gekenn­zeichnet, daß axial verschiebbare Stellkolben mit schrägen Kolbenflächen an korrespondierenden, entgegen­gesetzt geneigten Schrägflächen der Oberfläche des Ge­rätegehäuses (502) anliegen.
27. Rammbohrgerät nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch mehrere in einer Radialebene am Gerätegehäuse (502) angeordnete, aufblasbare Gummibälge.
28. Rammbohrgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellele­mente (511, 512; 524, 525, 526) über im Mantelrohr (55) oder Gerätegehäuse (502) angeordnete Drucklei­tungen (517) mit Versorgungsanschlüssen (518) verbun­den sind.
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