Bohrgerät und Verfahren zum Erstellen einer Bohrsäule im Boden

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät zum Erstellen einer Bohrsäule im Boden, mit einem Mast (2), einem Bohrantrieb (11), welcher an einem Schlitten (22) angeordnet ist, der entlang dem Mast (2) verschiebbar gelagert ist, einem Bohrrohr (6), welches zum Erstellen eines Bohrlochs durch den Bohrantrieb (11) drehend antreibbar und entlang des Mastes (2) verschiebbar ist, und einem am Bohrrohr (6) angeschlossenen Rohrbunker (30) mit einem Speicherraum für Füllmaterial zum Verfüllen des Bohrloches beim Ziehen des Bohrrohres (6). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Rohrbunker (30) in Bohrrichtung oberhalb des Bohrantriebes (11) angeordnet und am Bohrrohr (6) angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrsäule im Boden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät zum Erstellen einer Bohrsäule im Boden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einem Mast, einem Bohrantrieb, welcher an einem Schlitten angeordnet ist, der entlang dem Mast verschiebbar gelagert ist, einem Bohrrohr, welches zum Erstellen eines Bohrlochs durch den Bohrantrieb drehend antreibbar und entlang dem Mast verschiebbar ist, und einem am Bohrrohr angeschlossenen Rohrbunker mit einem Speicherraum für Füllmaterial zum Verfüllen des Bohrlochs beim Ziehen des Bohrrohrs.

[0002] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 zum Erstellen einer Bohrsäule im Boden, bei dem ein Bohrrohr in den Boden mittels eines Bohrantriebes drehend eingebracht wird, welcher an einem Schlitten angeordnet ist, der entlang eines Mastes in einer Bohrrichtung verschiebbar ist, und nach Erreichen einer gewünschten Tiefe das Bohrrohr zurückgezogen und das Bohrloch mit Füllmaterial aus einem Rohrbunker über das Bohrrohr verfüllt wird.

[0003] Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren sind aus der EP 1 580 325 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart ein Bauarbeitsgerät mit einem Mast, an dem ein Drehantrieb längs verfahrbar ist. Bodenseitig an dem Drehantrieb ist ein mehrteiliges Bohrrohrgestänge angeordnet. In einem oberen Bereich des Bohrrohgestänges ist ein Rohrbunker vorgesehen, der zur Aufnahme von Füllmaterial dient, welches beim Ziehen des Bohrrohrgestänges über das Gestänge in den entstehenden Hohlraum eingeleitet werden kann.

[0004] Nach der EP 1 580 325 A1 ist vorgesehen, das mehrteilige Bohrrohrgestänge in mehreren Schritten zu ziehen. Hierbei wird durch Hochfahren des Schlittens am Mast ein Gestängeabschnitt aus dem Boden herausgezogen, dieser sodann entfernt, der Schlitten wieder heruntergefahren und mit dem darunter liegenden Rohrabschnitt verbunden. Die Länge des bei jedem Schritt herausgezogenen Rohrabschnittes und folglich die Arbeitsgeschwindigkeit ist daher durch den Schlittenhub und somit die Mastlänge beschränkt.

[0005] Ein weiteres Bohrgerät mit einem Rohrbunker geht aus der US 5,647,690 hervor.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Bohrgerät und ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, die bei hoher Vielseitigkeit und Wirtschaftlichkeit eine besonders hohe Arbeitsgeschwindigkeit erlauben.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0008] Das erfindungsgemäße Bohrgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrbunker in Bohrrichtung oberhalb des Bohrantriebes angeordnet und am Bohrrohr angeschlossen ist.

[0009] Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, den Rohrbunker auf der dem Bohrrohr und insbesondere dessen Spitze abgewandten, oberen Seite des Bohrantriebes anzuordnen, wodurch es möglich ist, das Bohrrohr unmittelbar an den Bohrantrieb heranzuführen, ohne dass dazwischenliegende Elemente zum Speichern von Füllmaterial erforderlich sind. Verglichen mit dem Stand der Technik, gemäß dem der Rohrbunker unterhalb des Drehantriebes vorgesehen ist, kann nach der Erfindung der Bohrantrieb mit dem Schlitten somit näher an den Bohrlochrand herangefahren werden, ohne dass diese Bewegung durch den Rohrbunker behindert wird. Somit wird bei gleicher Mastlänge der mögliche Schlittenhub vergrößert, so dass längere Bohrrohrabschnitte verwendet werden können. Folglich wird auch die Zahl der erforderlichen Ein- und Ausbauvorgänge von Bohrrohrabschnitten reduziert und die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht.

[0010] Grundsätzlich ist es möglich, den Rohrbunker drehfest am Bohrrohr anzuordnen, wodurch ein konstruktiv besonders einfaches Bohrgerät geschaffen wird. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform besteht jedoch darin, dass der Rohrbunker mit dem Schlitten drehfest verbunden ist und relativ zum Bohrrohr drehend gelagert ist. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Befüllen des Rohrbunkers, da sich dessen Position beim Bohrbetrieb nicht ändert. Geeigneterweise ist der Rohrbunker unmittelbar mit dem Schlitten verbunden.

[0011] Für einen besonders vielseitigen Betrieb ist das Bohrrohr geeigneterweise mehrteilig ausgebildet, wobei die einzelnen Rohrabschnitte durch lösbare Kupplungen miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht es beispielsweise, einen Bewehrungskorb in das Bohrrohr einzubauen, der dann mitsamt dem Füllmaterial durch das untere Ende des Bohrrohres in den Boden eingebracht wird.

[0012] Insbesondere bei der Verwendung mehrteiliger Bohrrohre ist es vorteilhaft, dass eine Verschlusseinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein Durchgang für Füllmaterial vom Rohrbunker zum Bohrrohr verschließbar ist. Die Verschlusseinrichtung kann beispielsweise oberhalb des Bohrantriebes, insbesondere zwischen Rohrbunker und Bohrantrieb, vorgesehen sein. Sie weist insbesondere eine Sperrklappe auf. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verschlusseinrichtung auch unterhalb des Bohrantriebes angeordnet werden.

[0013] Der Arbeitshub des Bohrgerätes kann vorteilhafterweise weiter dadurch erhöht werden, dass der Rohrbunker, insbesondere zusammen mit dem Bohrrohr, gegenüber dem Schlitten axial verschiebbar und feststellbar ist. So kann beispielsweise am Schlitten ein Linearantrieb zum Verfahren des Rohrbunkers vorgesehen sein.

[0014] Die Vielseitigkeit des erfindungsgemäßen Bohrgerätes kann dadurch erhöht werden, dass das Bohrrohr unterhalb des Drehantriebes drehfest und lösbar mit einer Abtriebswelle des Drehantriebes verbunden ist. Hierzu kann eine lösbare Bohrgestängekupplung vorgesehen sein.

[0015] Ein besonders zuverlässiger Betrieb des Bohrgerätes wird dadurch ermöglicht, dass im Rohrbunker ein Füllstandssensor vorgesehen ist. Insbesondere kann der Füllstandssensor eine vom Rohrbunker beabstandete Anzeigeeinrichtung aufweisen. Der Füllstandssensor kann beispielsweise einen Ultraschallsensor aufweisen.

[0016] Ein konstruktiv besonders einfaches Bohrgerät ist dadurch gegeben, dass die Abtriebswelle des Bohrantriebes als Hohlwelle ausgebildet ist, an deren einen Seite das Bohrrohr zumindest abschnittsweise verläuft und auf deren anderen Seite der Rohrbunker angeordnet ist. In diesem Fall kann der Füllmaterialtransport zwischen Rohrbunker und dem Bohrrohr in besonders einfacher Weise durch die Hohlwelle erfolgen. Zur Drehmomenteinleitung kann die Abtriebswelle beispielsweise eine Verzahnung, insbesondere eine Keilverzahnung aufweisen.

[0017] Ferner ist es erfindungsgemäß, dass der Rohrbunker einen im Wesentlichen zylindrischen Speicherbereich aufweist, an dem sich unten ein im Wesentlichen konischer Auslassbereich anschließt. An diesem konischen Auslassbereich kann das Bohrrohr, insbesondere über die Abtriebswelle, angeschlossen sein. Der Rohrbunker ist trichterförmig aufgebaut und oben offen. Er kann auch einen Deckel aufweisen.

[0018] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrbunker auf dem Schlitten drehfest zu diesem angeordnet und mit diesem verschoben wird. Das Verfahren kann insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Bohrgerät durchgeführt werden, wodurch sich die in diesem Zusammenhang erläuterten Vorteile erzielen lassen.

[0019] Unter einem Rohrbunker kann insbesondere ein Füllgutspeicher verstanden werden, der in Verlängerung eines Bohrrohres, bevorzugt koaxial, an dem Bohrrohr anbringbar ist.

[0020] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen:

Fig. 1

ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bohrgerätes;

Fig. 2

ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bohrgerätes;

Fig. 3

eine Detailansicht des Bohrgerätes aus Figur 2 im Bereich des Bohrantriebes; und

Fig. 4

einen Rohrbunker zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Bohrgerät.

[0021] Gleich oder analog wirkende Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0022] Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bohrgerätes ist in Figur 1 dargestellt. Das Bohrgerät weist ein Fahrgestell 1 auf, an dem ein Mast 2 verschwenkbar angeordnet ist. Am Mast 2 ist ein Schlitten 22 in einer Bohrrichtung längs des Mastes 2 verschiebbar vorgesehen.

[0023] Am Schlitten 22 ist ein als Drehantrieb ausgebildeter Bohrantrieb 11 vorgesehen, an dessen Abtriebswelle 19 ein Bohrrohr 6 drehfest und beispielsweise axial fest angeordnet ist. Durch Betätigen des Bohrantriebes 11 kann das Bohrrohr 6 in Rotation versetzt werden. Durch Verfahren des Schlittens 22 kann das Bohrrohr 6 über den Bohrantrieb 11 axial in Bohrrichtung verschoben werden. Das Bohrrohr 6 ist mit der Abtriebswelle 19 über eine unten an der Abtriebswelle 19 angeordnete, lösbare Rohrkupplung 18 gekoppelt.

[0024] Das Bohrrohr 6 ist mehrteilig mit mehreren Rohrelementen ausgebildet, die über lösbare Rohrkupplungen miteinander verbunden sind. Unten am Bohrrohr 6 ist ein Verdrängungsbohrkopf 80 vorgesehen.

[0025] Der Bohrantrieb 11 weist ein Antriebsteil 12 auf, in dem ein Hydraulikdrehmotor angeordnet ist, sowie ein bodenseitig hieran angeordnetes, ringartiges Getriebeteil 13, das zur Drehmomentübertragung vom Hydraulikmotor zum Bohrrohr 6 dient.

[0026] Zum Speichern von Füllgut ist oberhalb des Bohrrohres 6 in Verlängerung seiner Längsachse ein Rohrbunker 30 vorgesehen. Dieser Rohrbunker 30 weist einen zylindrischen Speicherbereich 33 zur Aufnahme von Füllgut auf, an den sich bodenseitig ein konischer Auslassbereich 34 anschließt. Der Rohrbunker 30 ist oberhalb des Bohrantriebes 11 und des Schlittens 22, das heißt auf der dem Bohrrohr 6 und insbesondere der Spitze des Bohrrohres 6 abgewandten Seite angeordnet. Somit kann der Bohrantrieb 11 bis an die Rohrkupplung 18 an den Erdboden herangefahren werden.

[0027] Zum Einleiten von Füllgut aus dem Rohrbunker 30 in das Bohrrohr 6 ist unten am Auslassbereich 34 des Rohrbunkers 30 ein Verlängerungsrohr 40 angeordnet. Dieses Verlängerungsrohr 40 durchläuft das Antriebsteil 12, das Getriebeteil 13 und die als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle 19 des Bohrantriebs 11 mittig und mündet in das Bohrrohr 6 ein. Das Füllgut kann somit aus dem Rohrbunker 30 durch das Verlängerungsrohr 40 und die Abtriebswelle 19 in das Bohrrohr 6 eingeleitet werden.

[0028] Um eine Drehentkopplung des Rohrbunkers 30 vom Bohrrohr 6 zu ermöglichen, kann, beispielsweise am Verlängerungsrohr 40, eine Drehkupplung vorgesehen sein, die auch als Spülkopf bezeichnet werden kann.

[0029] Der in Figur 1 dargestellte Rohrbunker 30 kann gegenüber dem Schlitten 22 und dem Bohrantrieb 11 höhenverstellbar, d.h. in der Bohrrichtung axial verstellbar am Schlitten 22 gelagert sein. Zum aktiven Verstellen kann beispielsweise das Verbindungsrohr 40 als eine Kellystange ausgebildet sein, welche Längsstege zur Drehmomentübertragung und Verriegeltaschen zum Aufbringen von Axialkräften aufweist.

[0030] Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bohrgerätes ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Figur 1 im Wesentlichen dadurch, dass zum drehfesten Stützen und bevorzugt auch zum aktiven Höhenverstellen des Rohrbunkers 30 zwischen dem Schlitten 22 und insbesondere dem Bohrantrieb 11 einerseits und dem Rohrbunker 30 andererseits eine Stütze 50 vorgesehen ist, die in Bohrrichtung verläuft.

[0031] Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3 ist zwischen dem Bohrrohr 6 und dem Rohrbunker 30 am Verbindungsrohr 40 eine Drehkupplung 60 angeordnet. Diese wird von einem Seitenarm der Stütze 50 gehalten. Sie sorgt für eine Drehentkopplung des Bohrrohres 6 vom Rohrbunker 30. Der Rohrbunker 30 ist dabei über die Stütze 50 drehfest bezüglich dem Bohrantrieb 11 und dem Schlitten 22 festgelegt.

[0032] Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rohrbunkers 30 zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Bohrgerät ist in Figur 4 dargestellt. Der Rohrbunker 30 der Figur 4 ist am oberen Ende des Speicherbereichs 33 durch einen konischen Deckel 36 verschlossen. In dem Deckel 36 sind Einfüllöffnungen 37 zum Einfüllen von Füllgut in den Speicherbereich 33 vorgesehen. Am Deckel 36 sind ferner verschiedenartige Ösen 38, 38' zum Anheben des Deckels 36 und/oder des Rohrbunkers 30 mittels eines Hilfskrans vorgesehen.

[0033] Auslassseitig des Rohrbunkers 30 ist am Verbindungsrohr 40 eine als Klappe ausgebildete Verschlusseinrichtung 71 zum Absperren des Füllgutstromes zwischen Rohrbunker 30 und Bohrrohr 6 vorgesehen.

Ansprüche

1. Bohrgerät zum Erstellen einer Bohrsäule im Boden mit

- einem Mast (2),

- einem Bohrantrieb (11), welcher an einem Schlitten (22) angeordnet ist, der entlang dem Mast (2) verschiebbar gelagert ist,

- einem Bohrrohr (6), welches zum Erstellen eines Bohrlochs durch den Bohrantrieb (11) drehend antreibbar und entlang dem Mast (2) verschiebbar ist, und

- einem am Bohrrohr (6) angeschlossenen Rohrbunker (30) mit einem Speicherraum für Füllmaterial zum Verfüllen des Bohrloches beim Ziehen des Bohrrohres (6),

dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrbunker (30) in Bohrrichtung oberhalb des Bohrantriebes angeordnet und am Bohrrohr (6) angeschlossen ist.

2. Bohrgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrbunker (30) mit dem Schlitten (22) drehfest verbunden ist und relativ zum Bohrrohr (6) drehend gelagert ist.

3. Bohrgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Verschlusseinrichtung (71) vorgesehen ist, durch welche ein Durchgang für Füllmaterial vom Rohrbunker (30) zum Bohrrohr (6) verschließbar ist.

4. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrbunker (30) gegenüber dem Schlitten (22) axial verschiebbar und feststellbar ist.

5. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bohrrohr (6) unterhalb des Bohrantriebes (11) drehfest und lösbar mit einer Abtriebswelle (19) des Bohrantriebes (11) verbunden ist.

6. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Messen eines Füllstandes im Rohrbunker (30) ein Füllstandssensor vorgesehen ist.

7. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abtriebswelle (19) des Bohrantriebes (11) als Hohlwelle ausgebildet ist, auf deren einen Seite das Bohrrohr (6) zumindest abschnittsweise verläuft und auf deren anderen Seite der Rohrbunker (30) angeordnet ist.

8. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrbunker (30) einen im Wesentlichen zylindrischen Speicherbereich (33) aufweist, an den sich unten ein im Wesentlichen konischer Auslassbereich (34) anschließt.

9. Verfahren zum Erstellen einer Bohrsäule im Boden, insbesondere mit einem Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem

- ein Bohrrohr (6) in den Boden mittels eines Bohrantriebes (11) drehend eingebracht wird, welcher an einem Schlitten (22) angeordnet ist, der entlang eines Mastes (2) in einer Bohrrichtung verschiebbar ist, und

- nach Erreichen einer gewünschten Tiefe das Bohrrohr (6) zurückgezogen und das Bohrloch mit Füllmaterial aus einem Rohrbunker (30) über das Bohrrohr (6) verfüllt wird,

dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrbunker (30) auf dem Schlitten (22) drehfest zu diesem angeordnet und mit diesem verschoben wird.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.

1. Bohrgerät zum Erstellen einer Bohrsäule im Boden mit

- einem Mast (2),

- einem Bohrantrieb (11), welcher an einem Schlitten (22) angeordnet ist, der entlang dem Mast (2) verschiebbar gelagert ist,

- einem Bohrrohr (6), welches zum Erstellen eines Bohrlochs durch den Bohrantrieb (11) drehend antreibbar und entlang dem Mast (2) verschiebbar ist,

- einem am Bohrrohr (6) angeschlossenen Rohrbunker (30) mit einem Speicherraum für Füllmaterial zum Verfüllen des Bohrloches beim Ziehen des Bohrrohres (6), und

- einer Verschlusseinrichtung (71), durch welche ein Durchgang für Füllmaterial vom Rohrbunker (30) zum Bohrrohr (6) verschließbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

- dass der Rohrbunker (30) in Bohrrichtung oberhalb des Bohrantriebes angeordnet ist, und

- dass das Bohrrohr (6) unterhalb des Bohrantriebes (11) drehfest und lösbar mit einer Abtriebswelle (19) des Bohrantriebes (11) verbunden ist.

2. Bohrgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrbunker (30) mit dem Schlitten (22) drehfest verbunden ist und relativ zum Bohrrohr (6) drehend gelagert ist.

3. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrbunker (30) gegenüber dem Schlitten (22) axial verschiebbar und feststellbar ist.

4. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Messen eines Füllstandes im Rohrbunker (30) ein Füllstandssensor vorgesehen ist.

5. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abtriebswelle (19) des Bohrantriebes (11) als Hohlwelle ausgebildet ist, auf deren einen Seite das Bohrrohr (6) zumindest abschnittsweise verläuft und auf deren anderen Seite der Rohrbunker (30) angeordnet ist.

6. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrbunker (30) einen im Wesentlichen zylindrischen Speicherbereich (33) aufweist, an den sich unten ein im Wesentlichen konischer Auslassbereich (34) anschließt.

7. Verfahren zum Erstellen einer Bohrsäule im Boden, bei dem

- ein Bohrrohr (6) in den Boden mittels eines Bohrantriebes (11) drehend eingebracht wird, welcher an einem Schlitten (22) angeordnet ist, der entlang eines Mastes (2) in einer Bohrrichtung verschiebbar ist, und

- nach Erreichen einer gewünschten Tiefe das Bohrrohr (6) zurückgezogen und das Bohrloch mit Füllmaterial aus einem Rohrbunker (30) über das Bohrrohr (6) verfüllt wird,

dadurch gekennzeichnet,

- dass ein Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 verwendet wird,

- wobei der Rohrbunker (30) auf dem Schlitten (22) drehfest zu diesem angeordnet und mit diesem verschoben wird.

Zeichnung