PÜTTMANN, Franz-Josef (Winterberger Strasse 52, Lennestadt, 57368, DE)
| Patentansprüche: 1. Erdbohrvorrichtung mit einem Grundkörper (1) und einem hierzu in längsaxialer Richtung beweglich gelagerten Bohrkopf (2), wobei zwischen dem Bohrkopf (2) und dem Grundkörper (1) ein durch die bewegliche Lagerung in seiner Größe veränderlicher Freiraum (27) ausgebildet ist, gekennzeichnet durch ein Dichtelement zur Abdichtung des Freiraums (27) gegenüber der Umgebung, wobei das Dichtelement als Ventilelement ausgebildet ist, das bei einem innerhalb des Freiraums (27) herrschenden Überdruck öffnet, um einen Druckausgleich herzustellen, und das bei einem innerhalb des Freiraums (27) herrschenden Unterdruck verschlossen ist, um einen Druckausgleich zu verhindern. 2. Erdbohrvorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement eine als schräger Fortsatz ausgebildete Dichtlippe (29) umfasst. 3. Erdbohrvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement so ausgebildet oder in die Erdbohrvorrichtung integriert ist, dass ein definierter Durchlass zwischen dem Freiraum (27) und der Umgebung ausgebildet ist, wobei der Durchlass in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen freigegeben oder von der Dichtlippe (29) verschlossen ist. 4. Erdbohrvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement eine Vertiefung (30) aufweist, in die die Dichtlippe (29) abtauchen kann, um im Fall eines Überdrucks den Durchlass zwischen dem Freiraum (27) und der Umgebung freizugeben. 5. Erdbohrvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement als Dichtring (23) ausgebildet ist. 6. Erdbohrvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine angepasste Entlüftungsöffnung (32) durch die der Freiraum (27) mit der Umgebung verbunden ist. 7. Erdbohrvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen innerhalb des Grundkörpers (1) oszillierend bewegten Schlagkolben (4), der zyklisch auf eine vordere Schlagfläche der Erdbohrvorrichtung auftrifft, um diese vorzutreiben. 8. Erdbohrvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) ein Gehäuse (3) mit einem Innengewinde und einen Gewindering (13) mit einem Außengewinde umfasst, wobei der Gewindering (13) zumindest teilweise in das Gehäuse (3) eingeschraubt ist, und die Erdbohrvorrichtung ferner einen Schlagbolzen (5) umfasst, der mit dem Bohrkopf verbunden ist oder einen Teil hiervon darstellt und sich durch den Gewindering (13) hindurch erstreckt und diesen überragt, wodurch der Schlagkolben (4) auf den Schlagbolzen (5) auftrifft und dadurch den Bohrkopf (2) relativ zu dem Gehäuse (3) bewegt. 9. Erdbohrvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement die Gewindeverbindung zwischen dem Gewindering (13) und dem Gehäuse (3) gegenüber der Umgebung abdichtet. 10. Erdbohrvorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelment mit dem Gewindering (13) verbunden ist. 11. Erdbohrvorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement als Dichtring (23) ausgebildet ist und auf einen zylindrischen Vorsprung (22) des Gewinderings (13) aufgesteckt ist. 12. Erbohrvorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (23) zug- und/oder druckfest mit dem Gewindering (13) verbunden ist. |
Die Erfindung betrifft eine Erdbohrvorrichtung mit einem Grundkörper und einem hierzu in längsaxialer Richtung beweglich gelagerten Bohrkopf.
Eine Erdbohrvorrichtung mit einem relativ zu einem Grundkörper beweglich gelagerten Bohrkopf ist beispielsweise aus der DE 195 08 542 A1 bekannt. Hierbei handelt es sich um eine selbstgetriebene Erdbohrvorrichtung, eine sogenannte Erdrakete. Diese Erdrakete weist einen Grundkörper auf, innerhalb dessen ein Schlagkolben in längsaxialer Richtung beweglich gelagert ist. Der Schlagkolben wird durch die Zufuhr von Druckluft in eine zyklische Hin-und-Her-Bewegung versetzt, wobei der Schlagkolben bei jedem Zyklus auf eine vordere Schlagfläche auftrifft, wodurch im Endeffekt die kinetische Energie des Schlagkolbens auf den Grundkörper der Erdrakete übertragen wird, um diese im Erdreich vorzutreiben. Die vordere Schlagfläche wird von einem Schlagbolzen ausgebildet, der Bestandteil eines Bohrkopfs der Erdrakete ist. Der Bohrkopf ist in längsaxialer Richtung beweglich in dem Grundkörper gelagert; zur Führung der Relativbewegung zwischen dem Bohrkopf und dem Grundkörper ist der Schlagbolzen innerhalb einer entsprechenden Öffnung des Grundkörpers gelagert. Der Schlagbolzen weist an seinem sich in den Grundkörper erstreckenden Abschnitt weiterhin noch einen ringförmigen Absatz auf, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Öffnung in dem Grundkörper ist. Dieser Absatz dient dazu, die zunächst von dem Schlagkolben auf den Schlagbolzen bzw. den Bohrkopf übertragene Energie nach einer definierten Relativbewegung zwischen dem Bohrkopf und dem Grundkörper auf den Grundkörper zu übertragen. Das Vortreiben der Erdrakete im Erdreich erfolgt demnach zweistufig: Zunächst wird der Bohrkopf eine bestimmte Distanz vorgetrieben, indem
BESTÄTIGUNGSKOPIE der Schlagkolben auf die Schlagfläche des Schlagbolzens auftrifft; nach einer definierten Relativbewegung des Bohrkopfs zu dem Grundkörper trifft der ringförmige Absatz des Schlagbolzens dann auf eine Schlagfläche des Grundkörpers auf, wodurch die verbliebene Energie auf den Grundkörper übertragen wird, um diesen dem Bohrkopf in der Bohrung nachzuführen.
Der ringförmige Absatz des Schlagbolzens bildet mit dem entsprechenden Abschnitt des Grundkörpers einen Freiraum aus, dessen Größe in Abhängigkeit von der Stellung des Bohrkopfs relativ zu dem Grundkörper variiert. Dieser Freiraum ist über den Ringspalt zwischen dem ringförmigen Absatz und der Innenwand des Grundkörpers mit der Arbeitskammer des Grundkörpers verbunden, innerhalb dessen der Schlagkolben zyklisch bewegt wird. Dieser Ringspalt ist zwar klein, jedoch aus Kostengründen nicht abgedichtet, so dass es zu einem (teilweisen) Druckausgleich zwischen der Arbeitskammer und dem Freiraum kommen kann, wodurch Druckluft, die in einer Antriebsphase des Schlagkolbens in die Arbeitskammer geleitet worden ist, in den Freiraum überströmt. Da der Druckausgleich zwischen dem Freiraum und der Arbeitskammer relativ langsam abläuft, kann es nach der Entlüftung der Arbeitskammer dazu kommen, dass in dem Freiraum ein Überdruck herrscht, der eine Rückbewegung des Bohrkopfs in seine eingefahrene Stellung behindert. Um dies zu verhindern ist vorgesehen, den Freiraum zusätzlich mit der Umgebung zu verbinden, so dass ein sich in dem Freiraum bildender Überdruck nicht nur an die Arbeitskammer, sondern auch an die Umgebung abgelassen werden kann. Bei der Erdrakete der DE 195 08 542 A1 erfolgt dies über die wiederum nicht abgedichtete Lagerung des Schlagbolzens in der Öffnung des Grundkörpers.
Mit dem Druckausgleich zwischen dem Freiraum und der Umgebung ist der Nachteil verbunden, dass der Eintritt von Verschmutzungen von außen in den Freiraum durch die ohnehin nicht abgedichtete Lagerung des Schlagbolzens noch verstärkt wird; denn durch die Bewegung des Bohrkopfs relativ zu dem Gehäuse in seine vordere Stellung wird aufgrund der Geschwindigkeit, mit der diese Bewegung abläuft, zunächst ein Unterdruck in dem Freiraum erzeugt, der die Verschmutzungen in den Freiraum „hineinzieht". Diese Verschmutzungen erhöhen zunächst zum einen den Verschleiß der beweglichen Bauteile der Erdrakete und können dazu führen, dass die Beweglichkeit des Bohrkopfs eingeschränkt wird oder verloren geht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Erdbohrvorrichtung mit einem beweglichen Bohrkopf anzugeben. Insbesondere soll bei der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung das Eindringen unerwünschter Verschmutzungen in den zwischen dem beweglichen Bohrkopf und dem Grundkörper der Erdbohrvorrichtung ausgebildeten Freiraum verhindert werden. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Kern der Erfindung ist, den zwischen dem beweglichen Bohrkopf und dem Grundkörper ausgebildeten Freiraum, in dem gegenüber der Atmosphäre teilweise ein Unter- und teilweise ein Überdruck herrscht, durch ein Dichtelement abzudichten, das erfindungsgemäß so ausgebildet ist, dass es als Ventilelement fungiert, das einen innerhalb des Freiraums herrschenden Überdruck ablässt und bei einem innerhalb des Freiraums herrschenden Unterdruck abdichtet, um ein Eindringen von Verschmutzungen in den Freiraum möglichst zu verhindern.
Eine erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung weist demnach einen Grundkörper und ein hierzu in längsaxialer Richtung (d.h. der Bohrrichtung) beweglich gelagerten Bohrkopf auf, wobei zwischen dem Bohrkopf und dem Grundkörper ein durch die bewegliche Lagerung in seiner Größe veränderlicher Freiraum ausgebildet ist; ferner ist ein Dichtelement zur Abdichtung des Freiraums gegenüber der Umgebung vorgesehen, wobei das Dichtelement als Ventilelement ausgebildet ist, das bei einem innerhalb des Freiraums herrschenden Überdruck öffnet, um einen Druckausgleich herzustellen und das bei einem innerhalb des Freiraums herrschenden Unterdruck verschlossen ist, um einen Druckausgleich zu hindern.
Bei einer erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung kann es sich um eine beliebige Vorrichtung handeln, mit der Bohrungen und insbesondere Horizontalbohrungen in das Erdreich eingebracht werden können. Besonders bevorzugt handelt es sich hierbei jedoch um selbstgetriebene Erdbohrvorrichtungen, sogenannte Erdraketen, die mit einem internen Schlagwerk (Schlagkolben) ausgerüstet sind, das über die Zufuhr eines Druckfluids und insbesondere eines Druckgases (Druckluft) angetrieben wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung weist das Dichtelement eine als schräger Fortsatz ausgebildete Dichtlippe auf. Eine solche Dichtlippe gewährleistet einerseits die gewünschte Funktion zur Öffnung eines Durchgangs lediglich bei einem Überdruck und ist andererseits einfach herstellbar und somit kostengünstig.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung ist das Dichtelement so ausgebildet oder derart in die Erdbohrvorrichtung integriert, dass ein definierter Durchläse zwischen dem Freiraum und der Umgebung ausgebildet ist, wobei der Durchlass in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen freigegeben oder von der Dichtlippe verschlossen wird. Ein solcher definierter Durchlass zwi- sehen dem Freiraum und der Umgebung ermöglicht einen Druckausgleich, insoweit dies für die Funktion des beweglichen Bohrkopfs erforderlich ist. Durch die weiterhin erfindungsgemäß vorgesehene Dichtlippe kann dieser definierte Freiraum auf einfache Weise abgedichtet werden, wenn auf erfindungsgemäße Weise das Eintreten von Verschmutzungen in den Freiraum verhindert werden soll.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement eine Vertiefung aufweist, in die die Dichtlippe abtauchen kann, um im Falle eines Überdrucks den Durchlass zwischen dem Freiraum und der Umgebung freizugeben. Dadurch kann wiederum ein möglichst ungehinderter Druckausgleich zwischen dem Freiraum und der Umgebung im Fall eines Überdrucks in dem Freiraum sichergestellt werden.
Da sowohl das Gehäuse als auch der Bohrkopf von Erdbohrvorrichtungen regelmäßig einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, kann das erfindungsgemäße Dichtelement auf einfache Weise in dieses integriert werden, wenn dieses als Dichtring ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung kann das Dichtelement ausschließlich oder zusätzlich mindestens eine angepasste Entlüftungsbohrung aufweisen, die den Freiraum mit der Umgebung verbindet. Diese Entlüftungsbohrung kann dabei so klein ausgeführt (d.h. angepasst) werden, dass durch diese zwar bei einem in dem Freiraum herrschenden Überdruck eine Druckgasströmung von dem Freiraum in die Umgebung erfolgt, gleichzeitig jedoch ein Ansaugen von Verschmutzungen bei einem in dem Freiraum herrschenden Unterdruck (dieser liegt regelmäßig nur kurzfristig und mit einem geringeren (im Vergleich zu dem Überdruck) Differenzdruck vor) weitgehend verhindert. Ein Ansaugen von Verschmutzungen durch die Entlüftungsbohrung kann auch durch eine angepasste Integration der Entlüftungsöffnung in das Dichtelement verhindert werden, indem beispielsweise die angesaugte Strömung mehrfach umgelenkt wird, bevor diese in den Freiraum eintritt. Diese Umlenkungen können verhindern, dass Verschmutzungen, insbesondere in Form relativ schwerer Partikel bzw. Tröpfchen tatsächlich bis in den Freiraum eindringen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, die mindestens eine Entlüftungsöffnung mit einem weiteren als Ventilelement fungierenden Dichtteil (insbesondere einer Dichtlippe) des Dichtelements zu kombinieren. Die Entlüftungsöffnung kann dann so angeordnet sein, dass die bei einem in dem Freiraum herrschenden Überdruck aus der Entlüftungsöffnung austretende Druckgasströmung den Bereich vor z.B. der Dichtlippe anströmt, wodurch die Dichtlippe, die die eigentliche Funktion des Druckausgleichs übernehmen kann, von Verschmutzungen frei- gehalten wird. Dadurch kann eine dauerhafte Funktion der Dichtlippe gewährleistet werden.
Wie bereits ausgeführt wurde, ist die erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung vorzugsweise als selbstgetriebene Erdrakete ausgebildet und weist demnach einen innerhalb des Gehäuses oszillierend bewegten Schlagkolben auf, der zyklisch auf eine vordere Schlagfläche der Erdrakete auftreffen kann, um die Erdbohrvorrichtung in der Bohrrichtung vorzutreiben.
Eine solche erfindungsgemäße Erdrakete kann vorzugsweise weiterhin einen Gewindering mit einem Außengewinde aufweisen, der in ein entsprechendes Innengewinde des Gehäuses eingeschraubt ist und der dazu dient, die von dem Schlagkolben übertragene Energie auf das Gehäuse zu übertragen. Dieser Gewindering kann vorzugsweise gleichzeitig als Lagerung für den beweglichen Bohrkopf dienen, wozu die Erd- bohrvorrichtung weiterhin einen Schlagbolzen aufweisen kann, der mit dem Bohrkopf verbunden ist und sich durch den Gewindering hindurch erstreckt. Der Schlagbolzen kann den Gewindering überragen, so dass der Schlagkolben als erstes auf den Schlagbolzen auftrifft und dadurch den Bohrkopf relativ zu dem Gehäuse bewegt.
Da ein solcher Gewindering der Übertragung der Schlagenergie dient, muss dieser relativ häufig ausgewechselt werden. Die Verbindung des Gewinderings mit dem Gehäuse in Form einer Gewindeverbindung kann dabei eine einfache und schnelle Auswechselbarkeit gewährleisten. Nachteilig an einer Gewindeverbindung bei einem Erdbohrgerät kann jedoch sein, dass diese empfindlich auf Verschmutzungen ist, da eine verschmutzte Gewindeverbindung sich häufig nicht oder nur unter Zuhilfenahme von Hilfsmittel wieder lösen lässt. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung kann daher vorgesehen sein, dass der Dichtring so ausgebildet oder in die Erdbohrvorrichtung integriert ist, dass dieser gleichzeitig auch die Gewindeverbindung zwischen dem Gewindering und dem Gehäuse gegenüber der Umgebung abdichtet.
Um die Montage und Demontage der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung zu vereinfachen, kann weiterhin vorgesehen sein, den Gewindering mit dem erfindungsgemäßen Dichtelement (fest) zu verbinden, so dass beide Elemente als Einheit in die Erdbohrvorrichtung eingesetzt oder wieder aus dieser entnommen werden können. Dies kann auf beliebige Art und Weise erfolgen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass das Dichtelement, sofern es als Dichtring ausgebildet ist, auf einen zylindrischen Vorsprung des Gewinderings aufgesteckt ist. Durch das Vorsehen eines Vorsprungs des (elastischen) Dichtrings und einer entsprechenden Vertiefung in dem zylindrischen Vorsprung des Gewinderings kann zudem erreicht werden, dass der Vorsprung des Dichtrings in die Vertiefung des Gewinderings einrastet und somit eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Elementen herstellt.
Das Dichtelement der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung kann selbstverständlich mehrteilig ausgebildet sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht; und
Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht einzelne Elemente der Erdbohrvorrichtung der Fig. 1.
In Fig. 1 ist der vordere Abschnitt einer erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellt. In diesem Abschnitt besteht die Erdbohrvorrichtung im Wesentlichen aus einem Grundkörper 1 und einem relativ zu dem Grundkörper 1 beweglich gelagerten Bohrkopf 2. Der Grundkörper 1 umfasst ein Gehäuse 3, in dessen hinterem Abschnitt ein Schlagkolben 4 beweglich gelagert ist. Der Schlagkolben 4 wird auf bekannte Art und Weise mittels Druckluft, die der Erdbohrvorrichtung an ihrem rückseitigen Ende (nicht dargestellt) über eine Druckluftleitung zugeführt wird, in eine oszillierende Bewegung versetzt, wobei sie im Bohrbetrieb der Erdbohrvorrichtung in jedem Zyklus ihrer Bewegung auf eine vordere Schlagfläche auftrifft, um die kinetische Energie des Schlagkolbens 4 in zwei Stufen zunächst auf den Bohrkopf 2 und dann auf das Gehäuse 1 der Erdbohrvorrichtung zu übertragen, um die Erdbohrvorrichtung im Erdreich vorzutreiben. Bei der dargestellten Erdbohrvorrichtung handelt es sich folglich um eine Erdrakete.
Der Schlagkolben 4 trifft bei seiner Vorwärtsbewegung zunächst auf das hintere Ende eines Schlagbolzens 5, der einen Teil des Bohrkopfs 2 darstellt und sich bis in die Arbeitskammer 6 des Grundkörpers 1 erstreckt, in der der Schlagkolben 4 beweglich gelagert ist.
Das vordere Ende des Schlagbolzens 5 bildet eine Bohrkopfspitze 7 aus, die aufgrund ihres relativ geringen Durchmessers für eine hohe Richtungsstabilität der Erdrakete bei der Bewegung durch das Erdreich sorgt. Hinter der Bohrkopfspitze 7 sind hintereinander zwei ringförmige Bohrkopfelemente 8, 9 mit dem Schlagbolzen 5 verbunden. Die Verbindung erfolgt mittels jeweils zweier Befestigungsbolzen 10. Das vordere Bohrkopfelement 8 bildet eine Vielzahl radial ausgerichteter Schneidelemente 11 aus, deren radiale Erstreckung im Wesentlichen dem Radius des Gehäuses 3 und folglich dem Radius der zu erstellenden Bohrung entspricht. Zwischen zwei benachbarten Schneidelementen ist jeweils ein Kanal ausgebildet, dessen Kanalgrund 12 - von vorne nach hinten gesehen - ansteigend ausgebildet ist. Während des Vortriebs des Bohrkopfs 2 schneiden die Schneidelemente 11 in das Erdreich und lösen dieses, das dann durch die zwischen den Schneidelementen 11 ausgebildeten Kanäle nach hinten abgeführt wird. Aufgrund der ansteigenden Geometrie der Kanalgründe 12 wird das Erdreich dabei bereits radial nach außen verdrängt und verdichtet. Diese Verdichtung wird von dem hinteren Bohrkopfelement 9 fortgesetzt, dessen Mantelfläche in seinem vorderen Abschnitt konisch ausgebildet ist und dessen Durchmesser sich auf einen Durchmesser aufweitet (von vorne nach hinten gesehen), der demjenigen des Gehäuses 3 der Erdrakete entspricht.
Anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Stufenbohrköpfen kann durch den vorliegenden Bohrkopf, der eine Vielzahl sich radial erstreckender Schneidelemente 11 aufweist, die bereits im Wesentlichen dem Enddurchmesser der Bohrung entsprechen, eine besonders hohe Richtungsstabilität der Erdrakete bei ihrer Bewegung im Erdreich erreicht werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung mit einem beliebigen anderen Bohrkopf, wie beispielsweise mit einem herkömmlichen Stufenbohrkopf zu verwenden.
Die Lagerung des Schlagbolzens 5 in dem Grundkörper 1 wird unter anderem von einem Gewindering 13 übernommen, der in das vordere Ende des Gehäuses 3 eingeschraubt ist. Hierzu weist der Gewindering 13 ein Außengewinde und das Gehäuse ein entsprechendes Innengewinde auf. An das hintere Ende des Gewinderings 13 schließt sich eine Gewindebuchse 14 an, die ebenfalls ein Außengewinde aufweist, das in ein entsprechendes Innengewinde des Gehäuses 3 eingreift. Zwischen der Gewindebuchse 14 und dem entsprechenden Abschnitt des Schlagbolzens 5 ist ein ringförmiger Raum ausgebildet, in dem eine zylindrische 15 angeordnet ist. Diese Schraubenfeder 15 stützt sich vorderseitig jeweils an einem Vorsprung der Gewindebuchse 14 und rückseitig an einem Vorsprung des Schlagbolzens 5 ab.
Sobald der Schlagkolben 4 auf das hintere Ende des Schlagbolzens 5 auftrifft, wird dieser sowie die weiteren damit verbundenen Elemente des Bohrkopfs 2 relativ zu dem Grundkörper 1 der Erdrakete nach vorne verlagert. Durch die Relativbewegung des Schlagbolzens 5 zu der Gewindebuchse 14 wird die zylindrische Schraubenfeder 15 zusammengedrückt, wodurch eine Vorspannung erzeugt wird, die im Späteren die Rückbewegung des Bohrkopfs 2 in seine eingefahrene Grundstellung unterstützt. Nach einer definierten Vorwärtsbewegung des Schlagbolzens 5 relativ zu dem Grundkörper 1 trifft ein ringförmiger Absatz 16 des Schlagbolzens 5 auf das hintere Ende der Gewindebuchse 14 auf. Auf diese Weise wird die in dem Schlagbolzen 5 verbliebene kinetische Energie auch auf den Grundkörper 1 der Erdrakete übertragen, so dass der Grundkörper 1 dann gemeinsam mit dem Bohrkopf 2 im Erdreich vorgetrieben wird. Das hintere Ende der Gewindebuchse 14 bildet somit eine vordere Schlagfläche des Grundkörpers 1 der Erdrakete aus.
Nachdem die Energie, die durch einen Schlag des Schlagkolbens auf den Schlagbolzen 5 übertragen worden ist, vollständig umgesetzt wurde, kommt der Vortrieb der Erdrakete im Erdreich zum Erliegen. Aufgrund der Vorspannung der Schraubenfeder 15 wird der noch vorverlagerte Bohrkopf wieder in seine Ausgangslage zurückgezogen. Währenddessen wird der Schlagkolben 4 in einer weiteren zyklischen Bewegung geführt, wobei sich das Zusammenspiel bei einem erneuten Auftreffen des Schlagkolbens auf das hintere Ende des Schlagbolzens wiederholt.
Die Kräfte, die von dem Absatz 16 des Schlagbolzens 5 auf den Gewindering 13 übertragen werden, werden über die Verschraubung mit dem Gehäuse 3 auf dieses übertragen. Da es sich hierbei um erhebliche Belastungen handelt, ist es erforderlich, die Gewindebuchse 14 zu sichern, um zu verhindern, dass sich diese durch die Schläge aus der vorgesehenen Position verlagert. Diese Sicherung der Gewindebuchse 14 wird durch den Gewindering 13 erreicht, der sich über einen Distanzring 17 an dem vorderen Ende der Gewindebuchse 14 abstützt.
Wie sich aus der Fig. 2 ergibt, ist der Gewindering 13 an einer Seite in längsaxialer Richtung geschlitzt, wobei der Schlitz an dem der Gewindebuchse 14 zugewandten Ende in einem Abschnitt konisch ausgebildet ist. In diesen Schlitz wird ein Spreizelement 18 eingesetzt, das über ein Gewindebolzen 19 verfügt, der mit einer Gewindehülse 20 verschraubt werden kann. Durch das Einschrauben des Gewindebolzens 19 in die Gewindehülse 20 wird ein konischer Kopfteil 21 des Spreizelements in den entsprechenden konischen Abschnitt des Schlitzes hineingezogen, wodurch der Gewindering 13 gespreizt wird. Auf diese Weise wird die Flächenpressung der Schraubverbindung zwischen dem Gewindering 13 und dem Gehäuse 3 erhöht und dadurch ein sicherer Sitz des Gewinderings 13 und somit auch der Gewindebuchse 14 in dem Gehäuse 3 erreicht.
An seinem vorderen Ende ist der Gewindering 13 mit einem zylindrischen Vorsprung 22 versehen, der der Aufnahme eines erfindungsgemäßen Dichtrings 23 dient. Der Dichtring 23 ist aus einem elastischen Werkstoff (z.B. Elastomer) gefertigt und bildet auf seiner Innenfläche einen Vorsprung 24 aus, der in eine korrespondierende Vertiefung 25 des zylindrischen Vorsprungs 22 des Gewinderings 13 eingreifen kann. Dadurch kann eine sichere Verbindung des Gewinderings 13 mit dem Dichtring 23 erreicht werden, so dass die beiden Bauteile als Einheit gehandhabt und insbesondere in die Erdrakete eingebaut bzw. aus dieser ausgebaut werden können. Der Dichtring 23 bildet weiterhin eine Durchgangsbohrung 26 aus, die der Aufnahme der Gewindehülse 20 dient.
Durch die bewegliche Lagerung des Schlagbolzens 5 in dem Grundkörper 1 ergibt sich eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 6, in der der Schlagkolben 4 beweglich geführt ist, und dem Freiraum 27, der zwischen dem hinteren Bohrkopfelement 9 und dem Schlagbolzen 5 (als Teile des Bohrkopfs 2) und dem Dichtring 23, dem Gewindering 13 und dem Distanzring 17 (als Teile des Grundkörpers 1) ausgebildet ist. Um die Erdrakete konstruktiv möglichst einfach zu halten, ist keine Dichtung vorgesehen, die sicher verhindern würde, dass der in der Arbeitskammer 6 zeitweise herrschende hohe Überdruck zu einem Überströmen der darin befindlichen Druckluft in den Freiraum 27 führt. Folglich wird zeitweise auch in dem Freiraum 27 ein Überdruck (gegenüber der Umgebung der Erdrakete) erzeugt, der relativ schnell wieder ausgeglichen werden muss, da dieser ansonsten die durch die Schraubenfeder 15 unterstützte Rückbewe- gung des Bohrkopfs 2 behindern würde. Dieser Druckausgleich wird unter anderem dadurch erreicht, dass zwischen dem hinteren Bohrkopfelement 9 und dem Dichtring 13 ein Ringspalt 28 ausgebildet ist, über den der Druckausgleich zwischen dem Freiraum 27 und der Umgebung stattfinden kann.
Dieser Ringspalt 28 weist jedoch den Nachteil auf, dass relativ leicht Verschmutzungen (insbesondere Erdreich und Wasser) aus der Umgebung in den Freiraum 27 eindringen können, wodurch zumindest der Verschleiß der beweglichen Teile erhöht und die Beweglichkeit dieser Teile behindert werden würden. Die Gefahr eines Eindringens von Verschmutzungen besteht insbesondere deshalb, weil durch das Vorwärtsbewegen des Bohrkopfs der Freiraum temporär schnell vergrößert wird, wodurch (temporär) ein Unterdruck (gegenüber der Umgebung) erzeugt wird. Durch diesen Unterdruck können Verschmutzungen durch den ringförmigen Spalt ansaugt werden.
Um dies zu verhindern, ist der Dichtring 23 mit einer Dichtlippe 29 versehen, die schräg nach hinten weisend ausgebildet ist. Durch die besondere Ausbildung der Dichtlippe 29 kann diese bei einem in dem Freiraum 27 herrschenden Überdruck deformiert werden, wodurch sie in eine sich neben der Dichtlippe 29 befindliche, ringförmige Vertiefung 30 des Dichtrings 23 abtauchen kann. Dadurch wird der Ringspalt 28 freigegeben. Herrscht dagegen in dem Freiraum 27 ein Unterdruck gegenüber der Umgebung, so führt dieser Unterdruck dazu, dass die Dichtlippe 29 gegen die von dem hinteren Bohrkopfelement 9 ausgebildete Innenfläche gedrückt und dadurch der Ringspalt 28 verschlossen wird. Der Dichtring 23 weist weiterhin zwei kleine sich gegenüberliegend angeordnete Entlüftungsöffnungen 32 auf, die in Verbindung mit zwei Abflachungen 33 in einem vorderen Absatz des zylindrischen Vorsprungs 22 eine Verbindung zwischen dem Freiraum 27 und der Umgebung herstellen. Durch diese Entlüftungsöffnungen 32 kann bei einem in dem Freiraum herrschenden Überdruck eine Druckgasströmung von dem Freiraum in die Umgebung erfolgen. Gleichzeitig wird jedoch ein Ansaugen von Verschmutzungen bei einem in dem Freiraum 27 herrschenden Unterdruck weitgehend verhindert, weil die Entlüftungsöffnungen 32 zum einen einen nur relativ kleinen Durchmesser aufweisen und zum anderen so in dem Dichtring 23 angeordnet bzw. in die Erdbohrvorrichtung integriert sind, dass eine Luftströmung von der Umgebung in den Freiraum 27 mehrfach umgelenkt wird (vgl. Fig. 1), bevor diese in den Freiraum 27 eintritt. Diese Umlenkungen verhindern, dass Verschmutzungen aufgrund ihrer Trägheit bis in den Freiraum eindringen.
Die Entlüftungsöffnungen 32 münden im montierten Zustand des Dichtrings 23 in dem zwischen dem Dichtring 23 und dem hinteren Bohrkopfelement 9 ausgebildeten Spalt und somit - von der Umgebung aus gesehen - vor der Dichtlippe 29. Die temporär aus den Entlüftungsöffnungen 32 austretende Druckluft kann verhindern, dass sich Verschmutzungen an der dem Spalt zugewandten Seite der Dichtlippe 29 ansammeln, die nach einem längeren Gebrauch der Erdbohrvorrichtung die Funktion der Dichtlippe 29 beeinträchtigen können.
Der Dichtring 23 weist zusätzlich noch einen ringförmigen Dichtwulst 31 auf, der teilweise an dem vorderen Ende des Gehäuses 3 anliegt. Dieser Dichtwulst 31 verhindert, dass Verschmutzungen in die Gewindeverbindung zwischen dem Gewindering 13 und dem Gehäuse 3 eindringen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Gewindeverbindung auch nach einem längeren Gebrauch der Erdrakete ohne großen Aufwand gelöst werden kann.