DE19650271C2 - Rammbohrgerät mit mindestens zwei Sensor- oder Senderelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rammbohrgerät zum Herstellen von Erdbohrungen, das zur Laufüberwachung mit einer eingebauten Meß- und Sendeeinheit versehen ist, dessen Signale von einem oberirdischen Empfänger aufge­ nommen werden.

Rammbohrgeräte dienen vornehmlich zum grabenlosen Verle­ gen von Leitungen, insbesondere Rohren im Erdreich und bedürfen einer Laufüberwachung und Steuerung, die es erlauben, das Gerät möglichst genau ins Ziel zu bringen. Bodenhindernisse müssen nämlich von dem Gerät umfahren werden oder führen ebenso wie unterschiedliche Erdforma­ tionen häufig zu Richtungsabweichungen, die einer sorg­ fältigen Korrektur bedürfen, da es andernfalls insbeson­ dere bei großen Distanzen zu starken Zielabweichungen kommt. Des weiteren ergeben sich Probleme bei Unebenhei­ ten der Erdoberfläche, die es nicht erlauben, das Ramm­ bohrgerät mit konstantem Abstand von der Erdoberfläche zu führen, weil das Gerät dann dem unregelmäßigen Ver­ lauf der Erdoberfläche folgen würde.

Um die vorerwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es beispielsweise aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 617 193 A1 bekannt, in der Schlagspitze bzw. in einem Verdrängungskopf einen Sender anzuordnen. Der Sender befindet sich unmittelbar vor der Stirnwandung des Gerä­ tegehäuses, auf die der im Gerätegehäuse hin- und herbe­ wegende Schlagkolben mit hoher Frequenz seine gesamte Schlagenergie überträgt. Demgemäß unterliegt der Sender einer außerordentlich hohen mechanischen Beanspruchung, die aufwendige Maßnahmen erforderlich macht, um den Sen­ der hinreichend vor einer Beschädigung zu schützen.

Ein weiterer Nachteil solcher Kopfsender besteht darin, daß es sich bei der Gerätespitze um das am stärksten beanspruchte Bauteil handelt, das entsprechend stabil ausgeführt und sicher mit dem Gehäuse verbunden sein muß. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich um eine axial beweglich im Gerätegehäuse geführte Schlagspitze handelt. Der Sender ist daher nur schwer zugänglich, was dessen Wartung und Reparaturen schwierig macht.

Des weiteren dient die Gerätespitze dazu, Steine und das Erdreich zu durchdringen bzw. zu durchschlagen und zu verdrängen; sie ist daher großen Belastungen durch das umgebende Erdreich unterworfen.

Aus der US-Patentschrift 4 674 579 ist auch bereits ein mit einem Sender zur Laufüberwachung versehenes Erdbohr­ gerät bekannt, das jedoch nicht dynamisch schlagend vor­ getrieben wird und demgemäß eine geringere mechanische Beanspruchung des Senders mit sich bringt. Gleichwohl ist der Sender bei diesem Gerät nicht im Kopf, sondern im vorderen Teil des hinteren Drittels des Gerätegehäu­ ses angeordnet. Der Sender führt dabei infolge seiner Längserstreckung ebenso wie der im Gerätekopf angeord­ nete Sender bei dem Rammbohrgerät nach der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 617 193 A1 zu einem nicht unerhebli­ chen Raumbedarf, der zwangsläufig mit einer entsprechen­ den Verlängerung des Gerätes verbunden ist. Die Geräte­ länge stellt bei Rammbohrgeräten zum grabenlosen Verle­ gen von Leitungen und insbesondere Rohren jedoch ein besonderes Problem dar, weil das Verlegen der Rohre zumeist von einer Startgrube aus geschieht. Für eine derartige Startgrube steht - beispielsweise in Vorgär­ ten, unter Bürgersteigen oder in vorhandenen Revisions­ schächten - zumeist nur wenig Platz zur Verfügung. Dies führt dazu, daß die Geräte möglichst kurz sein müssen, um mit engen Startgruben auskommen zu können. Sinngemäß das gleiche gilt für die Zielgrube.

Aus der deutschen Patentschrift DE 42 30 624 C2 ist ein Erd­ vortriebskörper mit verschiedenen Sensorelementen bekannt, die in einer Reihe hinter einem Vortriebsele­ ment angeordnet sind. Auch diese Vorrichtung besitzt eine erhebliche axiale Länge. Die Signalübertragung erfolgt über elektrische Leitungen.

Des weiteren ist aus der US-Patentschrift 4 875 292 ein Erdbohrgerät bekannt, das unterschiedliche Sensoren auf­ weist, die jedoch ebenfalls hintereinander angeordnet sind, was zu den obigen Platzproblemen führt.

Schließlich sind aus den europäischen Patentschriften EP 0 709 541 A2 und EP 0 622 519 A1 Erdvortriebskörper bekannt, die mit jeweils einem einzigen Sensor bzw. Sendeelement aus­ gestattet sind.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, zum einen die mechanische Beanspruchung der empfindlichen Meß- und Sendeeinheit möglichst gering zu halten und - in Fällen, bei denen es infolge der Einsatzbedin­ gungen darauf ankommt - die Gerätelänge möglichst kurz zu halten.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht demgemäß einerseits darin, den Sender so weit entfernt von der Schlagspitze wie möglich anzuordnen. Dem wird eine Anordnung in Vor­ triebsrichtung vor dem rückwärtigen Anschlag für den Schlagkolben am ehesten gerecht. Der Sender befindet sich dabei praktisch außerhalb des Gerätegehäuses bei­ spielsweise dort, wo sich die Verbindung zwischen dem Gerätegehäuse und einem Nachziehrohr befindet. Eine der­ artige Anordnung löst gleichzeitig - zumindest zum Teil - das Problem des zusätzlichen Raumbedarfs; denn der Sender kann sich im Innern eines hohlzylindrischen Anschlußstücks bzw. eines Rings für das Nachziehrohr befinden; er kann in den Ring eingegossen sein.

Eine Verringerung des axialen Raumbedarfs ergibt sich, wenn der Sender, die Meßeinheit und die zugehörige Batterie nicht wie üblich hintereinander, sondern nebeneinander angeordnet sind. So können der Sender, die Batterie, die Meßeinheit und auch weitere Teile beispielsweise kranzförmig um die Geräteachse angeordnet sein.

Um die Schlagbeanspruchung zu verringern, sollte der Sender in eine elastische Masse, vorzugsweise aus Sili­ kon oder Polyurethan eingebettet sein. Das Gerätegehäuse kann im Bereich des Senders mit einem Deckel aus Kunst­ stoff verschlossen sein, der für die Sendersignale durchlässig ist, oder es sind im Bereich des Senders in dem den Sender umgebende Stahlteilen Schlitze für die Sendersignale angeordnet.

Um die Zielgenauigkeit zu verbessern, ist die Meßeinheit vorzugsweise mit einem Neigungsmesser ausgerüstet, mit dessen Hilfe es möglich ist, Richtungsabweichungen in der Vertikalen beispielsweise im Bereich von Oberflä­ chenunebenheiten oder Bodenhindernissen oder wechselnden Bodenschichten festzustellen.

Günstige Verhältnisse für die Wartung und eine Reparatur ergeben sich, wenn der Sender in einem Einsatzring ange­ ordnet ist, der lediglich in das ebenfalls ringförmige Anschlußstück für ein Nachziehrohr eingeschoben und dort fixiert zu werden braucht.

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

Fig. 1 ein Rammbohrgerät mit am Geräteheck angeordne­ tem Sender,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gehäuse nach der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen axialen Längsschnitt nach der Linie III- III in Fig. 2.

Das Rammbohrgerät entspricht in seinem prinzipiellen Aufbau und seiner Betriebsweise dem in der deutschen Patentschrift DE 21 57 259 C beschriebenen Gerät; es besitzt ein Gehäuse 1 mit einer Schlagspitze 2 und einem Schlag­ kolben 3. Der Schlagkolben 3 besitzt in seinem rückwär­ tigen Teil eine Druckluftkammer 4 mit radialen Steuer­ öffnungen 5 und ist auf einem Steuerrohr 6 längs beweg­ lich in dem Gerätegehäuse 1 geführt; er gibt seine Schlagenergie beim Auftreffen auf die Stirnwand 7 des Gerätegehäuses 1 ab. Im rückwärtigen Teil des Gerätege­ häuses befindet sich ein Anschlagring 8, durch den das Steuerrohr 6 hindurchragt, das jenseits des Anschlag­ rings mit einem Druckluftschlauch 9 verbunden ist. Unmittelbar hinter dem Anschlagring 8 befindet sich in einer mit dem Gerätegehäuse 1 verbundenen Hülse 13 ein Schlitz 10, in dessen Bereich ein ringförmiger Einsatz 11 angeordnet ist. Der Schlitz 10 kann mit einem Deckel verschlossen oder mit einer nichtleitenden Masse vergos­ sen sein, welche die Sendersignale nicht behindert. Der Einsatz 11 enthält den Sender und sitzt in der Hülse 13, die gleichzeitig als Anschluß für ein Nachziehrohr 12 dient, das von dem Rammbohrgerät in die von ihm geschaf­ fene Erdbohrung eingezogen wird.

Der ringförmige Einsatz 11 besteht aus einem elastischen und schockabsorbierenden Kunststoff; er besitzt eine Tasche 14 für einen Block 15, vorzugsweise aus einer nichtleitenden elastischen Masse, beispielsweise Sili­ kon. In diese elastische Masse sind nebeneinander eine Batterie 16, ein Sender 17 und ein Neigungsmesser 18, beispielsweise ein Flüssigkeitssensor, eingebettet und in üblicher Weise miteinander verdrahtet.

Beim Vortrieb des Gerätes bewegt sich der Schlagkolben 3 unter dem Einfluß der über den Druckluftschlauch 9 und das Steuerrohr 6 in die Schlagkolbenkammer 4 zugeführten Druckluft in dem Gerätegehäuse 1 hin und her; er gibt seine Schlagenergie im wesentlichen ausschließlich an die Stirnwand 7 ab. Nur im Falle einer verhältnismäßig selten notwendig werdenden Umkehr der Bewegungsrichtung wird der Schlagkolben 3 so gesteuert, daß er mit seinem rückwärtigen Ende auf den Anschlagring 8 trifft. Näheres ergibt sich hierzu aus der deutschen Patentschrift DE 21 57 259 C. Daraus folgt, daß der Sender 17 mit seiner empfind­ lichen Elektronik und auch der Neigungsmesser 18 nur äußerst selten unmittelbaren Wirkung der Rammschläge des Schlagkolbens 3 ausgesetzt ist. Er unterliegt daher einer weitaus geringeren mechanischen Beanspruchung als ein in herkömmlicher Weise in der Schlagspitze 2 ange­ ordneter Sender. Hinzu kommt, daß der Sender 17, dessen Batterie und der Neigungsmesser 18 infolge ihrer beson­ deren Anordnung praktisch keinen zusätzlichen Raumbedarf schaffen; denn das Rammbohrgerät erfordert ohnehin einen ringförmigen Anschluß für das Nachziehrohr 12, und der Einsatz 11 besitzt infolge der Anordnung von Batterie 16, Sender 17 und Neigungsmesser 18 nebeneinander eine nur geringe axiale Ausdehnung.

Insgesamt ergibt sich so eine größtmögliche Schonung des empfindlichen Senders und des nicht minder empfindlichen Neigungsmessers sowie der Batterie praktisch ohne einen zusätzlichen Raumbedarf. Dies gilt selbst dann, wenn - wie bei sehr langen Bohrungen - ein hoher Ener­ giebedarf besteht und daher mehrere Batterien erforder­ lich sind, die sich ohne weiteres nebeneinander anordnen lassen.

Claims (12)

1. Rammbohrgerät mit mindestens zwei Sensor- oder Sen­ derelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensor- oder Senderelemente (16, 17, 18) nebeneinander oder kranzförmig um die Geräteachse angeordnet sind.

2. Rammbohrgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rammbohrgerät als nebeneinander angeord­ nete Senderelemente eine Batterie (16) und einen Sen­ der (17) aufweist.

3. Rammbohrgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rammbohrgerät als Sensorelement (18) einen Neigungssensor aufweist.

4. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sensor- oder Senderele­ mente am rückwärtigen Ende des Bohrgerätes angeordnet sind.

5. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich des Senders (17) mindestens ein Gehäuseschlitz (10) angeordnet ist.

6. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sender (17) in einem ringförmigen Einsatz (11) angeordnet ist.

7. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Einsatzring (11) in ei­ ner Hülse (13) angeordnet ist.

8. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sensor- und/oder Sen­ derelemente (16, 17, 18) in eine elastische Masse (15) eingebettet sind.

9. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sender- und/oder Sen­ sorelemente (16, 17, 18) in einer Tasche (14) ange­ ordnet sind.

10. Rammbohrgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tasche (14) mit einem Deckel verschlos­ sen ist.

11. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Einsatzring (11) aus einem schockabsorbierenden Material besteht.

12. Rammbohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sensor- und/oder Sen­ derelemente (16, 17, 18) in einem elastischen Ring (11) eingegossen sind.