DE3047668A1

DE3047668A1 - SELF-DRIVEN PNEUMATIC DRILL DRILLING DEVICE, IN PARTICULAR FOR EARTH HOLES

Info

Publication number: DE3047668A1
Application number: DE19803047668
Authority: DE
Inventors: Vladimir 2000 Hamburg Markovic
Original assignee: CONDOR IM und EXPORT GmbH
Current assignee: CONDOR IM und EXPORT GmbH
Priority date: 1980-12-18
Filing date: 1980-12-18
Publication date: 1982-07-01
Also published as: CH631236A5; DE3047668C2

Abstract

In percussion borers in which the drive is inserted into the borehole, the cutter head must displace the earth during the driving in such a way that the friction between the housing and the earth is sufficient to prevent the borer from being repulsed. The shaping of the cone point affects this friction. The percussion borer has a conical cutter head which is acted upon by an impact member which is arranged so as to be pneumatically movable in the housing lying behind the cutter head. The cutter head (2) is formed in a gear shape in cross-section. <IMAGE>

Description

Selbstgetriebenes pneumatisches Rammbohrgerät,Self-propelled pneumatic pile driver,

insbesondere für Erdbohrungen Die Erfindung betrifft ein selbstgetriebenes pneumatisches Rammbohrgerät, insbesondere für Erdbohrungen, mit einem sich in Arbeitsrichtung kegelförmig verjüngenden Meißelkopf, der von einem Schlagkolben beaufschlagt wird, welcher in einem hinter dem Meißelkopf liegenden Gehäuse pneumatisch hin und her bewegbar angeordnet ist. Mittels eines derartiges Rammbohrgerätes lassen sich beispielsweise Versorgungsleitungen oder Kabel unter Straßen und Bauwerken sorlegentohne daß es einer Öffnung des Bodens bedarf. Dafür wird das Rammbohrgerät pneumatisch durch das Erdreich vorgetrieben, wobei es einen Kanal hinterläßt, durch den während des Vortriebes oder nach dem Vortrieb des Gerätes die Versorgungsleitung hindurchgezogen wird. Das setzt voraus, daß für den Vortrieb das Erdreich im Spitzenbereich des Bohrgerätes nach den Seiten hin verdrängt wird. Der dafür an der Spitze angeordnete, kegelförmig @@ch verjUngende Meißelkopf wird bei seinem Vortrieb außerdem von vorn her insbesondere beim Auftreffen auf härtere Hindernisse beansprücht.especially for earth drilling. The invention relates to a self-propelled one Pneumatic ram drilling device, in particular for earth drilling, with one in the working direction conically tapering chisel head, which is acted upon by a percussion piston, which pneumatically to and fro in a housing located behind the chisel head is arranged movably. By means of such a ram drilling device, for example Take care of utility lines or cables under roads and structures without worrying about it requires an opening of the floor. For this, the ram drill is pneumatically operated propelled the earth, leaving a channel through which during the Or after the device has been driven, the supply line is pulled through will. This assumes that the ground in the top area of the Drill is displaced to the sides. The one arranged for this at the top, conical @@ ch tapering chisel head is also driven from the front especially when it hits tougher obstacles.

Die Beanspruchung des Meißelkopfes beim Vortrieb in leichten Böden ist swar geringer als beim Vortrieb im harten Gestein, su berücksichtigen ist jedoch, daß ein Vortrieb des gesamten Gerätes eine ausreichende Reibung voraussetzt zwischen deM Gehäuse hinter dem Meißelkopf und dem umgebenden Erdreich. Eine solche ausreichende Reibung wird jedoch nichk erzielt, wenn die vom Messerkopf ausgeübte seitliche Verdrängungskraft zu groß ist.The stress on the chisel head when driving in light soils is less than when driving in hard rock, but it must be taken into account below that a propulsion of the entire device requires sufficient friction between the housing behind the chisel head and the surrounding soil. Such a sufficient one However, friction is not achieved if the lateral displacement force exerted by the cutter head is too big.

Andererseits reicht es nicht aus, die vorn Messerkopf ausgeübte Kraft ausschließlich in achsialer Richtung wirken zu lassen.On the other hand, the force exerted by the cutter head is not enough to act exclusively in the axial direction.

In der Praxis haben sich dashalb verschiedene Ausführungsformen von Meißelköpfen durchgesetzt, von denen die eine jedoch nur für eine bestimmte Beschaffenheit von Böden und die andere für andere Böden beeignet ist, ohne daß die Vorteile ausgenutzt werden können bei Anwendung unter verschiedenartigsten Bedingungen.In practice, therefore, various embodiments of Chisel heads prevailed, one of which, however, only for a certain quality of floors and the other is suitable for other floors without exploiting the advantages can be used under a wide variety of conditions.

Allgemein ist bei einer Gestaltung eines Meißelkopfes auszugehen von der Erkenntnis, daß ein relativ langar kegelförmiger Kopf eine verhältnismäßig große Resultierende hervorruft. Trffft jedoch ein derartiger Kegelkopf auf einen Stein als Hindernis so ist die querkraft die auftritt, ebenfalls relativ groß und es besteht die Gefahr einer seitlichen Ablenkung bzw. Auslenkung des Gerätes im Verlaufe seines weiteren Vortriebes.In general, when designing a chisel head, the starting point is the knowledge that a relatively long, conical head is a relatively large one Resultant evokes. However, such a cone head hits a Stone as an obstacle so the transverse force that occurs is also relatively large and there is a risk of lateral deflection or deflection of the device in the Course of his further advance.

Ist hingegen die Höhe des Kegelförmigen Meißelkopfes relativ gering, so sind auch die Verdrängungskräfte relativ klein.If, on the other hand, the height of the conical chisel head is relatively low, so the displacement forces are also relatively small.

Um dem Rechnung zu tragen, sieht eine bekannt Anordnung vor,(DT-OS 2558842), den kegelförmigen Meißelkopf durch die Anordnung von ringförmigen Schultern zu unterteilen, wobei die einzelnen Ringzonenflächen durch eine Hinterschneidung und damit eine gewölbte Bodenfläahe als sugStzlich wirksame Messerschneiden ausgestaltet wetdehönnen.To take this into account, a well-known arrangement (DT-OS 2558842), the conical chisel head through the arrangement of ring-shaped shoulders to subdivide, with the individual ring zone surfaces by an undercut and thus a curved bottom surface designed as a suggestively effective knife edge stretch.

Werden jedoch die Schneiden derart stufenförmig versetzt hintereinander angeordnet, so ergibt sich für den Vortrieb eine gesamt resultierende, die nahezu achsparal@èl ausgerichtet ist.However, if the cutting edges are offset one behind the other in such a stepped manner arranged, there is an overall result for the propulsion, which is almost achsparal @ èl.

Ein derartiger Meißelkopf ist demzufolge ebenfalls nur bevorzugt geeignet für einen Vortrieb in besonders hartem Gestein, nicht jedoch für einen Vortrieb in weichem Erdreich, in dem eine höhere Xeitlich ausgerichtete Verdrängung$kraft gewünscht ist. Dies wird zwar teilweise ausgeglichen durch den Umstand, daß bei Vortrieb in weichem Erdreich freiliegende Zwischenräume zwischen den einzelnen Bodenflächen der Ringzonen durch das weiche Material infolge seiner Haftung am Meißelkopf ausgefüllt werden, do daß sich eine ähnliche Wirkung ergibt wie bei einem Heißelkopf mit glattem kegelförmigen Mantel Die Gefahr einer Ausfüllung der freien Ringzonenabschnitte mit zerkleinertem Material besteht aber auch beim Vortrieb in hartem Gestein, das durch den vorauseilenden Schlagkopf zertrümmert wird.Such a chisel head is therefore also only preferably suitable for driving in particularly hard rock, but not for driving in soft soil in which a higher lateral displacement force is desired. This is partially offset by the fact that at Driving exposed spaces between the individual soil surfaces in soft soil the Ring zones filled by the soft material due to its adhesion to the chisel head so that the effect is similar to that of a hot head with a smooth conical shell The risk of filling the free ring zone sections with shredded material, however, even when driving in hard rock, the is shattered by the leading impact head.

Tritt aber eine solche Ausfüllung auf, So sind die ringförmigen Messerschneiden unwirksam.But if such a filling occurs, So are the ring-shaped knife edges ineffective.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Meißelkopf zu schaffen, der sowohl für den Vortrieb in lichten wie auch harten Böden geeignet ist, ohne daß die Gefahr einer anhaftung des Gesteins in seinen Rillen besteht, und der darüber hinaus die Möglichkeit gibt, durch zeine spezielle Gestaltung die Rezultierende aus den Vortriebskräften und den seitwärts wirksamen Kräften in einer gewünschten Richtung und Größe zu halten. Gemäß der erfindung ist dafür vorgesehen, daß der Meißelkopf im Querschnitt zahnradförmig gestaltet ist. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in dem Umstand, daß auf die Ausrichtung und Große der Resultierenden nicht nur durch die Auswahl des Böschungswinkels in der Kegel spitze vom Kegelmantel einfluß genommen werden kann sondern darüber hinaus durch die Wahl der Anzahl von Zähnen auf den Winkel unter dem zwei Zähne zueinander stehen und weiterhin durch @@@gun Neigung, unter der zwei Zahnflanken eines Zahnes in der Zahnspitse zueinander stehen.The object of the present invention is to create a chisel head, which is suitable for both driving in light as well as hard soils, without that there is a risk of the rock sticking in its grooves, and that above In addition, there is the possibility of recruiting through a special design from the propulsive forces and the forces acting sideways in a desired one Keep direction and size. According to the invention it is provided that the Chisel head is designed gear-shaped in cross section. The advantage of this arrangement lies in the fact that the alignment and size of the resultants do not matter only influenced by the selection of the slope angle in the cone tip from the cone envelope taken but beyond that by choosing the Number of teeth at the angle at which two teeth are and continue to be by @@@ gun inclination, under the two tooth flanks of a tooth in the tooth tip to stand by each other.

Ein weite Vorteil ergibt sich aus dem Umstand, daß bei durchgehenden Zähnen oder zumindest durchgegendem Zahngrund über die volle Höhe des kegelförmigen Meißelkopfes eine ununterbrochen Abfuhr des gelockerten Erdreiches nach hinten hin durchführbar ist, wodurch die Reibung verbessert wird zwischen dem Gehäuse des Gerätes und dem umgebenden Erdreich.A further advantage arises from the fact that with continuous Teeth or at least durchgegendem tooth base over the full height of the conical Chisel head an uninterrupted discharge of the loosened soil to the rear is feasible, whereby the friction is improved between the housing of the device and the surrounding soil.

Eine weitere Steigung im Vortriebsvermögen ergibt sich, wenn die Umfangsfläche des Meißelkopfes in &ingzonen unter teilt ist, die jeweils im Querschnitt zahnradförmig gestaltet sind, wobei die Zähnezahl der einzelnen Ringzonen vorzugsweise gleich ist und die Zähne der einzelnen Ringzonen gleichm@ßig über den Umfang verteilt angeordnet sind, so daß sich wiederum durchgehende Ablaufrinnen zwischen den Zähnen ergeben, für das nach hinten abzuführende gelocherte Bodenmaterial.A further increase in the propulsion capacity results when the circumferential surface of the chisel head is divided into & ing zones, each of which is gear-shaped in cross-section are designed, the number of teeth of the individual ring zones preferably being the same and the teeth of the individual ring zones are evenly distributed over the circumference so that there are again continuous drainage channels between the teeth, for the perforated soil material to be removed to the rear.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehende unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert.Embodiments of the invention are below reference explained on a drawing.

In der Zeichnung zeigen: Fig. 1: Ein Rammbohrgerät im Längsschnitt Fig. 22 Ein Meißelkopf in dez: Gestaltung eines Kegelzahnrades Fig. 3: Ein Meißelkopf mit gewölbten Zahnböden Fig. 4: Ein Meißelkopf mit ringförmigen Zahnkranzabschnitten Fig. 5: Die Draufsicht auf einen Meißelkopf nach der Fig. 4.The drawing shows: FIG. 1: A ram drilling device in longitudinal section Fig. 22 A chisel head in dec: Design of a bevel gear Fig. 3: A chisel head with arched tooth bases Fig. 4: A chisel head with ring-shaped tooth rim sections FIG. 5: The top view of a chisel head according to FIG. 4.

Das in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigte Rammbohrgerät 1 besitzt einen etwa kegelförmigen Meißelkopf 2, der von einem Schalgkolben 3 zu beaufschlagen ist, weicher pneumatisch hin und her in einem Gehäuse 4 zu bewegen ist. Bei einem Vortrieb des Meißelkopfes 2 nimmt dieser das Gehause 4 mit in die Vortriebsrichtung. Um danach den Schlagkolben in seine Ausgangslage zurückzuversetzen, ist es notwendig, daß eine ausreichende Reibung vorliegt zwsichen dem Gehäuse 4 und dem das Gehäuse 4 umgebenden Erdreich. Das aber setzt voraus, daß das Erdreich nicht in su @ohem Maße beim Vortrieb des Meißelkopfes nach außen verdrängt wird. Andererseits ergibt sich der Vortrieb aus der in Achsrichtung wirksamen Vortriebskraft. Die seitlich und nach vorn wirksamen Kräfte ergeben eine Resultierdnde, deren Ausrichtung maßgeblich ist für die Wirksamkeit des Gerätes in schwerdanund auch leichten Böden. Un die Lage bzw Ausrichtung und Größe der Resultierenden maßgeblich zu beeinflußen, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der kegelförmige Xeißelkopf in der Art eines Kegelzahnrades ausgebildet, d. h. im Querschoitt zahnradförmig.The ram drilling device 1 shown in longitudinal section in FIG. 1 has a approximately conical chisel head 2, which is to be acted upon by a rifle piston 3, softer pneumatically to move back and forth in a housing 4. During an advance of the chisel head 2, this takes the housing 4 with it in the direction of advance. To after that To return the percussion piston to its original position, it is necessary that there is sufficient friction between the housing 4 and the the housing 4 surrounding soil. But that presupposes that the earth does not is displaced outwards to a great extent during the advance of the chisel head. on the other hand the propulsion results from the propulsion force effective in the axial direction. The one on the side and forward forces result in a result whose orientation is decisive is for the effectiveness of the device in heavy and light soils. Un the The position or orientation and size of the resultant has to be influenced significantly according to the embodiment according to FIG. 2, the conical chisel head of the type a bevel gear, d. H. gear-shaped in cross-section.

Der Meieelkopf 2 @rägt endseitig eine zylindrische Schlagspitze 8, an die sich der Kegelförmige Grundkörper anschließt, der mit achtzehn Zähnen 5 versehen ist. Die einzelnen Zähne stehen unter einem Winkel 2 zueinander. Ihre beiden jeweils ebenen Zahnflenken 6,6' stehen unter einem Winkel von 3 zueinander. Dadurch wird in die Resultierende aus der Vortriebskraft und den seitlich wirksamen Verdrängungskräften nicht ausschließlich durch den Kegelböschungswinkel 1 bestimmt, sondern darüber hinaus durch die Winkel @2und 3 , die es erlauben, unter Ausnutzung der Vorteile eines verhältnismäßig langen Kegels diesen tatsächlich relativ kurz zu gestalten. Für die Praxis ist diese Anordnung im übrigen besonders dadurch geeignet, daß zwischen den Zähnen 5 durchgehende Ablaufrinnen gebildet werden für das gelockerte Erdreich, so daß nicht die Gefahr von Verstopfungen oder Anhäufungen in Kammern des Meißelkopfes gegeben ist Diese Vorteile gelten auch für die Ausführungsform nach Fig. 3, bei welcher eine geringere Anzahl von Zähnen jeweils durch gewölbte Böden miteinander verbunden sind, die al 5 Zahngrund 7 bezeichnet sind.The chisel head 2 @ protrudes at the end a cylindrical striking point 8, which is followed by the conical base body, which is provided with eighteen teeth 5 is. The individual teeth are at an angle 2 to each other. Your two each flat tooth links 6,6 'are at an angle of 3 to each other. This will into the resultant of the propulsive force and the laterally effective displacement forces not exclusively determined by the cone slope angle 1, but above it addition by the angles @ 2 and 3, which allow taking advantage of the advantages a relatively long cone to make this actually relatively short. In practice, this arrangement is particularly suitable in that between the teeth 5 formed continuous drainage channels be for that loosened soil so that there is no risk of clogging or piling is given in chambers of the chisel head These advantages also apply to the embodiment according to Fig. 3, in which a smaller number of teeth each arched by Bottoms are connected to one another, which are referred to as 5 tooth base 7.

Auch diese Ausführung trägt bei zu einer größeren Reibungsfläche zwischen Xeißelkopf und Erdreich. Die Zahnspitzen @zw. durchlaufenden Zahnkämme wirken insbesondere in ihrem hinten liegenden Bereich wie scharfe Messer.This design also contributes to a larger friction surface between Chisel head and soil. The tooth tips @zw. Continuous tooth combs work in particular in the area behind them like sharp knives.

Bei der Anordnung nach den Figuren 4 und 5 ist die etwa kegelförmige Umfangsfläche des Meißelkopfes in übereinanderstehende Ringzonen 9 bzw. 9' und 9 " unterteilt, die geweils aus einem Zahnkranz bestehen. Die einzelnen Zähne 5 haben auf ihrer Außenseite eine @bflachung 11. Der Zahagrund zwischen zwei nebeneinander liegenden Zähnen ist über die gesamte Höhe des Körpers durchgehend bzw. linear ohne Unterbrechungen verlaufend, so daß abgetragenes Erdreich nach hinten hin ungehindert abströmen kann zwischen den einzelnen Zähnen S. Diese Ablatt rinnen sind mit 10 und 10' bezeichnet.In the arrangement according to FIGS. 4 and 5, it is approximately conical Circumferential surface of the chisel head in superposed annular zones 9 or 9 'and 9 "divided, which consist of a ring gear. The individual teeth 5 have on its outside a flat surface 11. The number base between two next to each other lying teeth is continuous or linear without over the entire height of the body Continuous interruptions, so that removed soil is unhindered to the rear can flow away between the individual teeth S. These rubbing channels are 10 and 10 '.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Self-propelled pneumatic ram boring machine, especially for earth bores, with a conical tapering in the working direction M @ ißelder head, is acted upon by a percussion piston, which in a rear the housing lying on the chisel head is arranged pneumatically movable back and forth, characterized in that the chisel head (2) has a gear-shaped cross-section is.

2. Ram boring machine according to claim 1, characterized in that the Tooth flanks (6, 6 ") of a tooth (5) are flat.

3. Ram boring machine according to claim 1 or 2, characterized in that two tooth tips connected to one another by an arched tooth base (7) are.

4. Ram boring machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the circumferential surface of the chisel head (2) is in annular zones (9, 9 ') is divided, each gear-shaped in cross section designed are, the number of teeth of the individual ring sons (2, 9 ') is the same.

5. Ram boring machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the teeth (5) of the individual ring sons (9, 9 ') are uniform are arranged distributed over the circumference.

6. Ram boring machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that each tooth tip of a tooth (5) of an annular zone (9, 9 ') has a triangular flattening (11).