Bohrspitze

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Bohrspitze für einen Erdbohrer, bei dem mindestens zwei gebogene Platten vorgesehen sind. Diese erstrecken sich von einer Bohrachse radial nach außen, wobei die axiale Höhe radial nach außen abnimmt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Bohrspitze für einen Erdbohrer.

[0002] Eine derartige Bohrspitze ist beispielsweise aus der EP 1 580 397 A1 bekannt. Bohrspitzen sind einem erheblichen Verschleiß ausgesetzt und müssen daher häufig ausgewechselt werden. Zudem gibt es Bohrverfahren, bei denen eine Bohrspitze bestimmungsgemäß im Boden verbleibt. Bei solchen Bohrverfahren mit einer so genannten verlorenen Bohrspitze werden diese bei Erreichen einer gewünschten Bohrtiefe von einem Bohrrohr gelöst, so dass aus dem Bohrrohr eine aushärtbare Suspension zur Erstellung einer Bohrsäule ausströmen kann.

[0003] Es besteht daher das Interesse, derartige Bohrspitzen möglichst kostengünstig jedoch bei einer weiter guten Funktionsfähigkeit auszuführen, welche für ein möglichst verlauffreies Abbohren in den Erdboden nötig ist. Zu diesem Zweck lehrt die EP 1 580 397 A1 eine Bohrspitze aus einfachen Blechplatten zu fertigen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrspitze anzugeben, die diesen Anforderungen besonders gut gerecht wird.

[0005] Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Bohrspitze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0006] Eine erfindungsgemäße Bohrspitze für einen Erdbohrer ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei gebogene Platten vorgesehen sind, welche sich von einer Bohrachse radial nach außen erstrecken und deren axiale Höhe radial nach außen abnimmt. Bei der erfindungsgemäßen Bohrspitze verlaufen die Platten, welche Schneidwendel bilden, turbinenradartig von einem Mittenbereich an der Bohrachse radial nach außen. Dieser bogenförmige Verlauf mit der Zuspitzung zur Bohrachse hin ermöglicht eine sehr gute Zentrierfunktion der Bohrspitze. Gleichzeitig sorgt die Verwendung einfacher gebogener Platten für einen kostengünstigen Aufbau. Die Verwendung einfacher Blechteile erlaubt eine kostengünstige Schweißkonstruktion, was insbesondere bei der Einwegverwendung als verlorene Bohrspitze vorteilhaft ist.

[0007] Eine besonders kostengünstige Ausgestaltungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die Platten mit gleichem Krümmungsradius versehen sind und insbesondere Segmente eines zylindrischen Rohres sind. Die gebogenen Platten können also in einfacher Weise aus kostengünstigen Rohren gefertigt werden. Die bogenförmige Krümmung muss nicht gesondert durch Biegen erzeugt werden, sondern ergibt sich in einfacher Weise durch den Rohrradius.

[0008] Für eine gute Zentrierfunktion ist es nach der Erfindung vorteilhaft, dass die Platten etwa viertelkreisbogenförmige Segmente mit dreieckiger oder trapezförmiger Kontur aufweisen. Dabei kann eine Kante der Platten parallel zur Zylinder- oder Biegeachse verlaufen und geradlinig ausgebildet sein.

[0009] Grundsätzlich können die gebogenen Platten im Bereich der Bohrachse der zu bildenden Bohrspitze unmittelbar aneinander grenzen und miteinander verschweißt sein. Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung besteht darin, dass koaxial zur Bohrachse ein Mittenelement angeordnet ist, an welches die Platten angrenzen. Das Mittenelement kann etwa eine Stange aus einem Stahl oder einem anderen harten Material gebildet sein. Dieses Mittenelement kann zur Erhöhung der Steifigkeit sowie zur genauen Positionierung und zuverlässigen Befestigung der gebogenen Platten dienen. Grundsätzlich kann das Mittenelement auch eine Spitze aufweisen, welche axial gegenüber den gebogenen Platten vorsteht.

[0010] Eine besonders gute Zentrierfunktion wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass drei oder vier Platten vorgesehen sind, welche mit einem gleichmäßigen Winkelabstand zueinander angeordnet sind.

[0011] Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Bohrspitze zum Anbringen an einem Bohrrohr ein Rohrgrundkörper vorgesehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein kurzes Rohrstück aus Stahl handeln, das mit dem Bohrrohr drehfest verbunden werden kann. Durch den Rohrgrundkörper wird die Stabilität des Aufbaus weiter erhöht. An dem Rohrgrundkörper kann eine Dichtung, insbesondere in einer dafür vorgesehenen Ringnut, zum Abdichten gegenüber dem Bohrrohr vorgesehen sein. Der Rohrgrundkörper kann in das Bohrrohr eingeführt oder über das Bohrrohr geschoben werden.

[0012] Nach der Erfindung ist es weiter vorteilhaft, dass eine Grundplatte vorgesehen ist, an welcher die Platten angeordnet sind. Hierzu weisen die gebogenen Platten eine ebene Kante auf, mit welcher diese zuverlässig auf eine ebene Grundplatte aufgeschweißt werden können. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die gebogenen Platten direkt auf den Rohrgrundkörper aufzuschweißen. Für eine gute Dichtigkeit sowie eine hohe Stabilität ist es jedoch bevorzugt, dass die Grundplatte mit den befestigten gebogenen Platten am Rohrgrundkörper insbesondere durch Schweißen befestigt wird.

[0013] Nach der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, das am Rohrgrundkörper oder der Grundplatte eine Formschlusseinrichtung für eine lösbare Verbindung mit einem Bohrgestänge vorgesehen ist. Dies können Ausnehmungen oder vorstehende Bolzen oder Kanten sein, die zur Bildung eines Bajonettverschlusses in hierzu korrespondierend ausgebildeten Formschlusselementen am Bohrgestänge eingreifen und mit diesen zusammenwirken können.

[0014] Eine gute Zentrierfunktion wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass die Krümmungsachsen der gebogenen Platten parallel oder geneigt zu der Bohrachse angeordnet sind. Bei der geneigten Anordnung sind die Krümmungsachsen der gebogenen Platten zur Bohrachse hin verkippt.

[0015] Bei einem Bohrwerkzeug mit einem Bohrgestänge, insbesondere einem Bohrrohr ist es erfindungsgemäß, dass an dem Bohrgestänge eine Bohrspitze der vorbeschriebenen Art angeordnet ist. Mit einem solchen Bohrwerkzeug kann insbesondere in zuverlässiger und kostengünstiger Weise ein Betonelement im Boden mit einer verlorenen Bohrspitze erstellt werden.

[0016] Die Erfindung wird nachfolgend weiter anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1

eine erste Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohrspitze;

Fig. 2

eine um 90° gedrehte zweite Seitenansicht der Bohrspitze von Fig. 1;

Fig. 3

eine perspektivische Ansicht der Bohrspitze von Fig. 1;

Fig. 4

eine Draufsicht auf die Bohrspitze von Fig. 1 von oben;

Fig. 5

eine erste Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Bohrspitze;

Fig. 6

eine um 90° gedrehte zweite Seitenansicht der Bohrspitze von Fig. 5; und

Fig. 7

eine Draufsicht auf die Bohrspitze von Fig. 5.

[0017] Das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrspitze 10 gemäß den Figuren 1 bis 4 umfasst einen Rohrgrundkörper 18, welcher an einem Ende mit einer Grundplatte 20 verschlossen ist. Auf der ebenen Grundplatte 20 ist koaxial zur Mittelachse oder Bohrachse 14 ein zylindrisches Mittenelement 16 angeordnet, das an seinem freien Ende abgeflacht ist.

[0018] Zur Bildung von Schneidwendeln sind zwei gebogene Platten 12 an der Grundplatte 20 und an dem Mittenelement 16 angeordnet. Die beiden gebogenen Platten 12 weisen eine trapezförmige Kontur auf, wie insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die gebogenen Platten 12 als viertelkreisförmige Segmente aus einem Rohr geschnitten. Dies erlaubt eine besonders kostengünstige und stabile Ausgestaltung der Platten 12.

[0019] An dem Mittenelement 16 weisen die Platten 12 eine axiale Höhe auf, welche der Länge des Mittenelementes 16 entspricht. Die Höhe der Platten nimmt radial nach außen hin ab, so dass eine gewünschte Spitzenform erzeugt wird. Die eine Schneidkante bildende Randkante der Platten 12 verläuft etwa teilhelixförmig, was günstig für die Zentrier- und Spitzenfunktion ist. Dieser vorteilhafte Verlauf ergibt sich in einfacher Weise durch einen geraden, jedoch unter einem Schrägungswinkel geführten Schnitt in ein Rohr, aus welchem die Platten 12 gefertigt werden.

[0020] Durch die Anordnung des Mittenelementes 16 sind die beiden um 180° zueinander versetzten Platten 12 gegenüber der Bohrachse 14 leicht versetzt, wobei sich ein gewünschter turbinenartiger Verlauf der gebogenen Platten 12 ergibt, wie anschaulich aus Fig. 4 zu ersehen ist.
Der Außendurchmesser der runden Grundplatte 20 ist größer als der Außendurchmesser des hohlzylindrischen Rohrgrundkörpers 18. An zwei Seitenbereichen der Grundplatte 20 sind zum Bilden einer Formschlusseinrichtung 22 Ausnehmungen vorgesehen. Diese Ausnehmungen dienen zum lösbaren Verbinden der Bohrspitze 10 an einem nicht dargestellten Bohrgestänge, insbesondere einem hohlen Bohrrohr. Mittels der Formschlusseinrichtung 22, insbesondere der dadurch gebildeten radial vorstehenden Kanten, kann in einfacher Weise das Bohrdrehmoment von dem Bohrgestänge auf die Bohrspitze übertragen werden.

[0021] Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bohrspitze 10 ist in den Figuren 5 bis 7 dargestellt. Der Rohrgrundkörper 18 und die Grundplatte 20 mit den Ausnehmungen als Formschlusseinrichtungen 22 sind wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ausgebildet. Während bei der vorausgehend beschriebenen Bohrspitze die Krümmungsachsen der gebogenen Platten 12 parallel zur Bohrachse verlaufen, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Bohrspitze 10 eine geneigte Anordnung der Krümmungsachsen der gebogenen Platten 12 zur Bohrachse 14 gegeben. Hierdurch kann eine zur Bohrachse 14 konvergierende Anordnung der gebogenen Platten 12 erreicht werden. Entsprechend dieser verjüngenden Anordnung ist das Mittenelement 16 als ein trapezförmiger oder im Querschnitt etwa dreieckiger Körper ausgebildet, welcher sich von der Grundplatte 20 zur freien Spitze hin verjüngt. Die eigentliche freie Spitze wird bei dieser Bohrspitze 10 durch die oberen Kanten der gebogenen Platten 12 gebildet. Für die verkippte Anordnung der gebogenen Platten 12 sind diese an ihrer Unterseite angeschrägt oder es sind, wie in Fig. 5 gezeigt, Ausnehmungen in der Grundplatte 20 vorgesehen.

Ansprüche

1. Bohrspitze für einen Erdbohrer,
dadurch gekennzeichnet ,
dass mindestens zwei gebogene Platten (12) vorgesehen sind, welche sich von einer Bohrachse (14) radial nach außen erstrecken und deren axiale Höhe radial nach außen abnimmt.

2. Bohrspitze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die Platten (12) mit gleichem Krümmungsradius versehen sind und insbesondere Segmente eines zylindrischen Rohres sind.

3. Bohrspitze nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die Platten (12) etwa viertelkreisbogenförmige Segmente mit dreieckiger oder trapezförmiger Kontur aufweisen.

4. Bohrspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet ,
dass koaxial zur Bohrachse (14) ein Mittenelement (16) angeordnet ist, an welches die Platten (12) angrenzen.

5. Bohrspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet ,
dass drei oder vier Platten (12) vorgesehen sind, welche mit gleichmäßigem Winkelabstand zueinander angeordnet sind.

6. Bohrspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die Krümmungsachsen der gebogenen Platten (12) parallel oder geneigt zu der Bohrachse (14) angeordnet sind.

7. Bohrspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet ,
dass zum Anbringen an ein Bohrgestänge ein Rohrgrundkörper (18) vorgesehen ist.

8. Bohrspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet ,
dass eine Grundplatte (20) vorgesehen ist, an welcher die Platten (12) befestigt sind.

9. Bohrspitze nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet ,
dass am Rohrgrundkörper (18) oder der Grundplatte (20) eine Formschlusseinrichtung (22) für eine lösbare Verbindung mit einem Bohrgestänge vorgesehen ist.

10. Bohrwerkzeug mit einem Bohrgestänge, insbesondere einem Bohrrohr,
dadurch gekennzeichnet ,
dass an dem Bohrgestänge eine Bohrspitze (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.

Zeichnung