EP0377153B1

EP0377153B1 - Boring ram

Info

Publication number: EP0377153B1
Application number: EP89123180A
Authority: EP
Inventors: Robert Dipl.-Ing. Schmelzer
Original assignee: Schmidt Paul Dipl-Ing
Current assignee: Schmidt Paul Dipl-Ing
Priority date: 1989-01-04
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH02213585A; DE3900122C3; DE3900122C2; EP0377153A3; EP0377153A2; JP2707518B2; DE3900122A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rammbohrgerät mit einem rohrförmigen Gehäuse, einer Schlagspitze und einem Sender zur Laufrichtungskontrolle, dessen Wellen an der Erdoberfläche empfangen werden können.The invention relates to a ram boring machine with a tubular housing, a striking tip and a transmitter for directional control, the waves of which can be received on the surface of the earth.

Selbstgetriebene Rammbohrgeräte, wie sie beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 21 57 295 bekannt sind, dienen in erster Linie dazu, Versorgungsleitungen, wie beispielsweise Wasserleitungen oder Kabel unter Straßen, Dämmen oder Gebäuden und Hindernissen zu verlegen, ohne daß gleichzeitig die Straßendecke bzw. die Erdoberfläche 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 das gleichzeitig oder später die Versorgungsleitung eingezogen wird. Die gegebenenfalls bewegliche Schlagspitze oder ein an der Gerätespitze angeordneter Meißel dient dazu, während der Vorwärtsbewegung des Rammbohrgerätes Steine oder andere Hindernisse zu zertrümmern und zusammen mit dem Erdreich zur Seite zu drücken, d.h. den Weg für das nachrückende Gehäuse freizuschlagen. Jedoch besteht die Gefahr, daß das Rammbohrgerät auf ein Hindernis trifft und aus der gewollten Richtung läuft.Self-driven ram boring machines, such as are known for example from German patent 21 57 295, serve primarily to lay supply lines, such as water pipes or cables under roads, dams or buildings and obstacles, without tearing up the road surface or the earth's surface at the same time must become. 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 into which the supply line is drawn in simultaneously or later. The possibly moving striking tip or a chisel arranged on the device tip serves to shatter stones or other obstacles during the forward movement of the ram boring machine and to push them aside together with the soil, ie to clear the way for the advancing housing. However, there is a risk that the ram boring machine will encounter an obstacle and run from the desired direction.

Ein Rammbohrgerät mit gezielter Laufrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 242 605 bekannt und weist an seinem rückwärtigen Ende eine rohrförmig gebogene Verlängerung auf, die mit gebogenen Leitflächen versehen ist, um auf diese Weise eine Bahnkrümmung und 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 und lassen sich insbesondere Richtungsänderungen nicht feststellen.A ram boring machine with a targeted running direction is known from German Offenlegungsschrift 2 242 605 and has at its rear end a tubular, curved extension which is provided with curved guide surfaces in order in this way to achieve a curvature of the path and an arcuate course of the earth drilling. 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 must be at least so deep that the ram boring machine can be placed horizontally in the starting pit and all underneath the lines lying below the road surface. The rigid baffles therefore serve to enable an arcuate course of the earth borehole that is intended before the device is attached; the direction cannot be influenced during operation and, in particular, changes in direction cannot be determined.

Zur Laufrichtungskontrolle und damit zur Erhöhung der Richtungsstabilität wurden bereits Versuche mit einem Ortungsgerät durchgeführt, wie in der Firmenzeitschrift "Tractuell" der Firma Tracto-Technik GmbH, Ausgabe Nr. 1, Juli 1988, beschrieben. Derartige Ortungsgeräte arbeiten nach dem Sender-Empfänger-Prinzip. Jedoch haben Versuche bestätigt, daß beispielsweise außerhalb des Gehäuses vor dem rückwärtigen Gehäuseende oder im Gerätegehäuse angeordnete Sender eine aufwendige Montage erfordern, und außerdem das Feststellen von Laufrichtungsänderungen noch verbesserungsbedürftig ist. Ein über die Maßen hoher Montage- und Herstellungsaufwand ergibt sich insbesondere dann, wenn ein von einer Batterie gespeister Sender in einer Bettungsmasse aus einem elektrisch isolierenden, d.h. für elektromagnetische Wellen durchlässigen Werkstoff angeordnet ist.To control the direction of travel and thus to increase the directional stability, tests have already been carried out with a locating device, as described in the company magazine "Tractuell" by Tracto-Technik GmbH, edition No. 1, July 1988. Such locating devices work on the transmitter-receiver principle. However, tests have confirmed that, for example, outside the housing in front of the rear housing end or transmitters arranged in the device housing require complex assembly, and in addition the detection of changes in direction of rotation still needs improvement. Excessively high assembly and manufacturing expenditure arises in particular when a transmitter, which is powered by a battery, is arranged in a bedding compound made of an electrically insulating material, ie a material which is permeable to electromagnetic waves.

Durch die US-Patentschrift 3 746 106 ist ein Bohrmeißel zum Horizontalbohren unter der Erdoberfläche bekanntgeworden, der kurz hinter dem drehend angetriebenen Meißel einen Sender aufweist, dessen Wellen an der Erdoberfläche empfangen werden.US Pat. No. 3,746,106 discloses a drill bit for horizontal drilling under the surface of the earth, which has a transmitter shortly behind the rotatingly driven bit, the waves of which are received on the surface of the earth.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rammbohrgerät zu schaffen, mit dem sich die vorgenannten Nachteile vermeiden lassen und die Richtungsstabilität auf einfache Weise verbessern läßt.The invention is therefore based on the object of providing a ram boring machine with which the abovementioned disadvantages can be avoided and the directional stability can be improved in a simple manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sender in einer von einem Deckel verschlossenen, von vorne zugänglichen Einbaulage in einer Stirnbohrung der Schlagspitze des Rammbohrgerätes angeordnet ist. Bei einem Sender, der somit in der Schlagspitze oder bei einer als axialbeweglicher Meißel ausgebildeten Schlagspitze vorzugsweise im Meißel angeordnet ist, hat sich überraschend herausgestellt, daß sich Laufrichtungsänderungen unmittelbar am Ort des Geschehens feststellen lassen, nämlich an der Spitze bzw. dem Meißel, d.h. unmittelbar dort, wo die Ablenkung des Gerätes aus seiner gewünschten Laufrichtung zuerst auftritt. Damit ist es möglich, die außerhalb des Erdreichs mittels eines Empfängers festgestellte Laufrichtungsänderung entsprechend schnell zu beeinflussen, beispielsweise durch Steuerungsmaßnahmen, um damit die Vortriebsrichtung wieder einzustellen, bevor es überhaupt zu einer größeren Abweichung kommt. Demgegenüber gestatten im Gerätegehäuse, insbesondere am Schwanzende angeordnete Sender allenfalls ein nacheilendes Korrigieren der Laufrichtung, wenn es gegebenenfalls bereits zu erheblichen Richtungsabweichungen gekommen ist, die umso größer sind, je näher sich der Sender am rückwärtigen Gehäuseende befindet.According to the invention, this object is achieved in that the transmitter is arranged in an installation position, which is closed by a cover and is accessible from the front, in an end bore of the percussion tip of the ram boring machine. In the case of a transmitter, which is thus preferably arranged in the chisel tip or in the chisel in the case of an axially movable chisel, it has surprisingly been found that changes in direction of travel can be determined directly at the location of the action, namely at the tip or chisel, ie immediately where the deflection of the device from its desired direction of travel occurs first. It is thus possible to influence the change in direction of travel detected outside of the ground by means of a receiver, for example by control measures, in order to adjust the direction of advance again before a major deviation occurs. In contrast, transmitters arranged in the device housing, in particular at the tail end, at most permit a subsequent correction of the running direction, if there are already considerable deviations in direction has come, the larger the closer the transmitter is to the rear end of the housing.

Mit Hilfe des Senders ist sowohl eine Tiefen- als auch eine Seitenortung möglich; außerdem läßt sich die Geräteneigung und - insbesondere bei Geräten mit drehbarer Schlagspitze - auch die Dreh- bzw. Winkellage der Schlagspitze, unter Umständen auch eines Teils der Schlagspitze, in bezug auf die Längsachse des Gerätegehäuses bestimmen.With the aid of the transmitter, both depth and side location are possible; in addition, the inclination of the device and - in particular in the case of devices with a rotatable striking tip - the rotational or angular position of the striking tip, possibly also a part of the striking tip, can be determined with respect to the longitudinal axis of the device housing.

Die Anordnung des Senders weitestmöglich vorne ermöglicht es vorteilhaft, in der in der Schlagspitze oder dem Meißel angeordneten axialen Stirnbohrung auch eine Spannungsquelle anzuordnen. Ein Sender und die zu dessen Stromversorgung erforderlichen Batterien lassen sich somit in einer durch einfaches Aufbohren herzustellenden Kammer unterbringen. Um die Kammer zugänglich zu machen, beispielsweise zum Erneuern der Batterien oder zum Austauschen des Senders, braucht lediglich der Deckel entfernt zu werden; er sollte wegen der höheren Verschleißfestigkeit ebenso wie der Meißel bzw. die Schlagspitze aus gehärtetem Material bestehen.The arrangement of the transmitter as far as possible in the front advantageously allows a voltage source to be arranged in the axial end bore arranged in the striking tip or the chisel. A transmitter and the batteries required for its power supply can thus be accommodated in a chamber which can be produced simply by drilling. In order to make the chamber accessible, for example to replace the batteries or to replace the transmitter, only the cover needs to be removed; because of its higher wear resistance, it should consist of hardened material, just like the chisel or the impact tip.

In einem in die Stirnbohrung einsetzbaren Batteriegehäuse lassen sich die Batterien schonend unterbringen. Es empfiehlt sich, daß der Sender mit einem Zapfen in das Batteriegehäuse eingreift und vorzugsweise das Batteriegehäuse und der Sender zwischen einer sich am blinden Ende der Stirnbohrung und einer sich am Deckel abstützenden Feder eingespannt sind. Damit ergibt sich neben einer Kompaktbauweise der Sendereinheit einerseits durch die Federn auch ein ausreichender elektrischer Kontakt zwischen den Batterien und dem Sender und andererseits eine federnd nachgiebige, Erschütterungen aufnehmende und ausgleichende Halterung der Sendereinheit in der Stirnbohrung.The batteries can be gently accommodated in a battery housing that can be inserted into the front hole. It is recommended that the transmitter engages with a pin in the battery housing and preferably the battery housing and the transmitter are clamped between a blind end of the end bore and a spring supported on the cover. In addition to a compact design of the transmitter unit, the springs on the one hand also provide sufficient electrical contact between the batteries and the transmitter and, on the other hand, a resilient, vibration-absorbing and compensating mounting of the transmitter unit in the end bore.

Wenn die Wandung der Stirnbohrung mit nach außen offenen Schlitzen versehen ist, wird der Austritt der von dem Sender abgegebenen Wellen und damit der Empfang dieser Wellen oberhalb des Erdreiches begünstigt. Da der Sender in der vorkragenden Schlagspitze bzw. dem vorkragenden Meißelende angeordnet ist, können die Wellen folglich unmittelbar nach außen in das Erdreich eintreten, d.h. sie müssen beispielsweise nicht erst auch noch einen möglicherweise großen Teil des Gehäusequerschnitts durchdringen.If the wall of the end bore is provided with slots that are open to the outside, the exit of the waves emitted by the transmitter and thus the reception of these waves above the ground is favored. Since the transmitter is arranged in the projecting tip or the projecting chisel end, the waves can consequently be immediate enter the ground outside, ie they do not have to penetrate a possibly large part of the housing cross-section.

Der Deckel kann mit einem Wellenzapfen in die Stirnbohrung eingreifen und mittels Spannstiften gesichert sein, die durch Radialbohrungen der Meißelwandung und des Wellenzapfens gesteckt sind. Zur Montage brauchen somit lediglich die Spannstifte aus den Bohrungen herausgezogen zu werden, danach liegt die Stirnbohrung frei und Sender sowie Batteriegehäuse bzw. Batterien sind für eine Bedienungsperson damit frei zugänglich.The cover can engage with a shaft journal in the end bore and be secured by means of dowel pins which are inserted through radial bores in the chisel wall and the shaft journal. For assembly, all that is required is to pull the dowel pins out of the holes, then the front hole is exposed and the transmitter and battery housing or batteries are thus freely accessible to an operator.

Die Schlagspitze kann Schlitze aufweisen, die vorzugsweise mit einer für elektromagnetische Wellen durchlässigen, abriebfesten Masse, beispielsweise einem vorzugsweise kaltaushärtenden Kunststoff/Metall- oder Keramikpulver-Gemisch verschlossen sind. Die Schlagspitze kann auch zumindest teilweise aus einem magnetischen Stahl bestehen und dann gegebenenfalls eine hinreichend verschleißfeste Panzerung, beispielsweise eine Außenschicht aus abbriebfestem Material besitzen, die den Wellendurchgang nicht oder nur wenig beeinträchtigt.The impact tip can have slots which are preferably closed with an abrasion-resistant mass which is permeable to electromagnetic waves, for example a preferably cold-curing plastic / metal or ceramic powder mixture. The impact tip can also consist at least partially of a magnetic steel and then optionally have a sufficiently wear-resistant armor, for example an outer layer of wear-resistant material, which does not or only slightly impairs the shaft passage.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: in der Längsansicht ein im Erdreich ein Erdloch herstellendes, erfindungsgemäß an seinem in Vortriebsrichtung vordersten Ende einen Sender aufweisendes Rammbohrgerät; und
Fig.2: als Einzelheit das vordere Geräteende des Rammbohrgerätes gemäß Fig. 1 als Explosivdarstellung.

The invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing. Show it:

Fig. 1: in the longitudinal view a ram boring machine which makes a hole in the ground and, according to the invention, has a transmitter at its forwardmost end in the direction of advance; and
Fig. 2: as a detail the front end of the ram boring machine according to FIG. 1 as an exploded view.

Das Rammbohrgerät 1 besitzt ein insgesamt rohrförmiges Gehäuse 2 und ist mit einem am rückwärtigen Ende angeschlossenen Druckmittelschlauch 3 mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle wie insbesondere einem Kompressor verbunden. Vorne ist im Gehäuse 2 eine mit ihrem aus dem Gehäuse 2 vorragenden Teil als Stufenkopf ausgebildete, mit einem Meißel 4 bestückte Schlagspitze 5 axial verschiebbar gelagert. Die Schlagspitze 5 wird mit dem Meißel 4 unter der Wirkung eines nicht dargestellten, axial in dem Gehäuse 2 geführten Schlagkolbens nach vorne gestoßen und arbeitet sich dabei im Erdreich 6 voran. Der Meißel 4 zerschlägt dabei Steine bzw. andere Hindernisse und verdrängt das Erdreich 6; erst danach wird das Gehäuse 2 in Vortriebsrichtung 7 nachgezogen und auf diese Weise im Erdreich 6 eine Erdbohrung 8 hergestellt. An dem in Vortriebsrichtung 7 vordersten Ende des Rammbohrgerätes 1, d.h. im Meißel 4, ist eine Sendereinheit 9 angeordnet, die mit einem Empfänger 10 oberhalb des Erdreichs 6 zusammenarbeitet.The ram boring machine 1 has an overall tubular housing 2 and is connected to a pressure medium hose 3 connected at the rear end to a pressure medium source, not shown, such as in particular a compressor. At the front, in the housing 2, with its part protruding from the housing 2 as a stepped head and equipped with a chisel 4, striking tip 5 is mounted axially displaceably. The striking tip 5 is pushed forward with the chisel 4 under the action of a striking piston, not shown, which is guided axially in the housing 2 and works its way forward in the soil 6. The chisel 4 smashes stones or other obstacles and displaces the soil 6; Only then is the housing 2 drawn in the direction of advance 7 and in this way an earth hole 8 is made in the soil 6. At the foremost end of the ram boring machine 1 in the direction of advance 7, i.e. in the chisel 4, a transmitter unit 9 is arranged which cooperates with a receiver 10 above the ground 6.

In Fig. 2 sind Einzelheiten der Sendereinheit 9 dargestellt. Diese besteht aus einem Sender 11 und zwei Batterien 12, die unter Zwischenschaltung einer sich an den Pluspol der einen Batterie 12 anlegenden Kegelstumpffeder 13 in einem Batteriegehäuse 14 angeordnet sind, wobei der Sender 11 mit einem Zapfen 15 in das Batteriegehäuse 14 eingreift. Der Meißel 4 ist mit einer Stirnbohrung 16 versehen, und nimmt die Sendereinheit 9, d.h. das Batteriegehäuse 14 und den darin eingerasteten Sender 11 auf; das Batteriegehäuse 14 und der Sender 11 sind dabei zwischen einer sich am blinden Ende 17 der Stirnbohrung 16 abstützenden ersten Druckfeder 18 und einer zweiten, sich an einem die Stirnbohrung 16 nach der Montage der Sendereinheit 9 verschließenden Deckel 19 abstützenden Druckfeder 20 eingespannt. Die sichere Einbaulage der Sendereinheit 9 in der Stirnbohrung 16 des Meißels 4 wird durch Spannstifte 21 erreicht, die durch Radialbohrungen 22 der Meißelwandung 23 und nach dem Aufsetzen des Deckels 19 damit fluchtenden Radialbohrungen 24 eines Wellenzapfens 25 des Deckels 19 gesteckt werden.2 shows details of the transmitter unit 9. This consists of a transmitter 11 and two batteries 12, which are arranged in a battery housing 14 with the interposition of a truncated cone spring 13 which contacts the positive pole of a battery 12, the transmitter 11 engaging in the battery housing 14 with a pin 15. The chisel 4 is provided with an end bore 16 and accommodates the transmitter unit 9, ie the battery housing 14 and the transmitter 11 locked therein; the battery housing 14 and the transmitter 11 are between a first compression spring 18 supported on the blind end 17 of the end bore 16 and a second compression spring 20 clamped on a cover 19 closing the end bore 16 after the transmitter unit 9 has been installed. The secure installation position of the transmitter unit 9 in the end bore 16 of the chisel 4 is achieved by means of dowel pins 21 which are inserted through radial bores 22 of the chisel wall 23 and radial bores 24 of a shaft journal 25 of the cover 19 aligned therewith after the cover 19 has been placed on it.

Dadurch, daß das Rammbohrgerät 1 den Sender 11 an seinem in Vortriebsrichtung 7 weitestmöglich vordersten Ende, nämlich dem aus der Schlagspitze 5 vorkragenden Meißel 4 aufweist, werden Richtungsabweichungen des Rammbohrgerätes 1 örtlich entsprechend frühzeitig festgestellt, nämlich am Meißel 4, so daß sich korrigierende bzw. die Richtung stabilisierende Maßnahmen schon unmittelbar nach dem Auftreten einer Ablenkung einleiten lassen. Damit die Wellen 26 der Sendereinheit 9 möglichst ungehindert in das Erdreich 6 und dann bis an die Oberfläche dringen können (vgl. Fig. 1), besitzt die Meißelwandung 23 in ihrem dem Sender 11 in seiner Einbaulage benachbarten Wandungsbereich Axialschlitze 27, durch die die Wellen 26 ungehindert durchtreten.Because the ram boring machine 1 has the transmitter 11 at its foremost end in the direction of advance 7, namely the chisel 4 protruding from the striking tip 5, directional deviations of the ram boring machine 1 are determined locally at an early stage, namely on the chisel 4, so that corrective or have the direction stabilizing measures initiated immediately after the occurrence of a distraction. So that the shafts 26 of the transmitter unit 9 can penetrate the soil 6 and then reach the surface as freely as possible (see FIG. 1), the wall 23 of the chisel has axial slots 27 in its wall position adjacent to the transmitter 11, through which the waves pass 26 step through unhindered.

Claims

Percussion boring machine (1) comprising a tubular housing (2), an impact tip (5) and a transmitter (11) for control of running direction, the waves from which can be received at the ground surface, characterised in that the transmitter (11) is located in a fitting position, closed by a cover (19) and accessible from the front, in an end bore (16) of the impact tip (5).
Percussion boring machine according to claim 1, characterised in that the impact tip (5) is arranged so as to be axially movable.
Percussion boring machine according to claim 1 or claim 2, characterised by having a power source (12) for the transmitter (11) arranged in the end bore (16).
Percussion boring machine according to claim 3, characterised by having a battery housing (14) arranged in the end bore (16).
Percussion boring machine according to one or more of claims 1 to 4, characterised in that the transmitter (11) has a spigot (15) which fits into the battery housing (14).
Percussion boring machine according to one or more of claims 1 to 5, characterised in that the battery housing (14) and the transmitter (11) are clamped between springs (18 and 20), one of which is supported on the blind end (17) of the end bore (16) and the other on the cover (19).
Percussion boring machine according to one or more of claims 1 to 6, characterised in that the wall (23) of the end bore (16) is provided with outwardly-opening slots (27).
Percussion boring machine according to one or more of claims 1 to 7, characterised in that the cover (19) has a shaft extension (25) which fits into the end bore (16) and is secured by means of spring-type dowel pins (21) which are pushed through radial bores (22; 24) in the tool wall (23) and in the shaft extension (25).
Percussion boring machine according to any one of claims 1 to 8, characterised in that slots (27) in the impact tip are closed with an abrasion-resistant body of powder/plastics material.