Erdbohrgerät |
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申请号 | EP07007186.5 | 申请日 | 2007-04-05 | 公开(公告)号 | EP1978204A1 | 公开(公告)日 | 2008-10-08 |
申请人 | BAUER Maschinen GmbH; | 发明人 | Krollmann, Karl Johannes, Dipl.-Ing. (FH); | ||||
摘要 | Die Erfindung betrifft ein Erdbohrgerät mit einer Bohrschnecke (4), einem Hüllrohr (5), welches die Bohrschnecke umgibt, einem Drehantrieb (20) zum drehenden Antreiben zumindest der Bohrschnecke um eine Bohrachse (1), einer Auswurfeinrichtung (10) zum Abführen von Bohrgut aus der Bohrschnecke, wobei die Auswurfeinrichtung eine Abführleitung (11) für das Bohrgut aufweist, und einem Mastelement (3), entlang welchem die Bohrschnecke mit der Auswurfeinrichtung verschiebbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Einrichtung zum Verändern der Länge der Abführleitung vorgesehen ist. | ||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | Die Erfindung betrifft ein Erdbohrgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Erdbohrgerät ist ausgebildet mit einer Bohrschnecke, einem Hüllrohr, welches die Bohrschnecke umgibt, einem Drehantrieb zum drehenden Antreiben zumindest der Bohrschnecke um eine Bohrachse, einer Auswurfeinrichtung zum Abführen von Bohrgut aus der Bohrschnecke, wobei die Auswurfeinrichtung eine Abführleitung für das Bohrgut aufweist, und einem Mastelement, entlang welchem die Bohrschnecke mit der Auswurfeinrichtung verschiebbar ist. Eine Vorrichtung zum verrohrten Erdbohren ist beispielsweise aus der Ein gattungsgemäßes Erdbohrgerät ist aus der Der aus der Aufgabe der Erfindung ist es, ein Erdbohrgerät anzugeben, bei dem eine besonders sichere, saubere und zuverlässige Bohrgutabfuhr gegeben ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Erdbohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Das erfindungsgemäße Erdbohrgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Verändern der Länge der Abführleitung vorgesehen ist. Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die Abführleitung für das ausgeworfene Bohrgut längenveränderlich vorzusehen. Dies ermöglicht, die Länge der Abführleitung an die momentane Bohrtiefe anzupassen, das heißt die Abführleitung beim Abwärtsbohren, wenn also die Auswurfeinrichtung mit der Bohrschnecke und/oder dem Hüllrohr zum Erdboden abgesenkt wird, zu verkürzen, und die Abführleitung beim Ziehen wieder zu verlängern. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die endseitige Abgabeöffnung der Abführleitung immer ein Stück oberhalb des Erdbodens angeordnet ist, so dass verhindert wird, dass die Abführleitung beim Abwärtsbohren auf dem Boden aufliegt. Auf diese Weise kann ein kontinuierlicher Bohrgutabfluss aus der Abführleitung auch bei großen Bohrtiefen gewährleistet werden, wodurch wiederum einem Verstopfen der Abführleitung entgegengewirkt wird. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung geht mit der Veränderung der Länge der Abführleitung geeigneterweise eine Änderung der Abmessungen der Abführleitung längs der Bohrachse, das heißt längs des Mastelementes, einher. Darüber hinaus wird nach der Erfindung die Windanfälligkeit reduziert, da zeitweise nicht benötigte Abführleitungsbereiche unter Verringerung der Windlast eingefahren werden können. Grundsätzlich kann die Abführleitung beispielsweise als einseitig offene Rutsche ausgebildet sein. Für eine besonders zuverlässige Führung des ausgeworfenen Bohrgutes ist es jedoch vorteilhaft, dass die Abführleitung als Abführrohr ausgebildet ist. Hierdurch ist eine allseitige Führung des Bohrgutes gegeben und ein unerwünschtes Umherfliegen von Bohrgut somit besonders wirkungsvoll unterbunden. Eine Längenänderung der Abführleitung kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass zusätzliche Elemente an diese angehängt werden oder von dieser entfernt werden. Sofern eine flexible Abführleitung, beispielsweise ein Stoffschlauch, verwendet wird, könnte die Leitung beispielsweise durch Aufrollen oder Raffen verkürzt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, dass die Abführleitung teleskopierbar ist. Bei einer teleskopierbaren Ausführung der Abführleitung kann eine Längenänderung der Leitung in besonders einfacher und zuverlässiger Weise durchgeführt werden. Eine teleskopierbare Ausführung der Abführleitung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Abführleitung zur Verringerung der Windanfälligkeit starr ausgeführt werden soll. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Abführleitung eine Vielzahl von Rohrelementen aufweist, die vorzugsweise zum Verkürzen der Abführleitung ineinander einfahrbar sind. Hierdurch kann in besonders einfacher Weise eine Teleskopfunktion realisiert werden. Ferner ist es nach der Erfindung vorteilhaft, dass sich die Rohrelemente zu einem Endbereich hin verjüngen. Dies ermöglicht es, die Rohrelemente der Abführleitung zumindest annähernd mit denselben Abmessungen vorzusehen und dabei gleichzeitig eine Teleskopfunktion zu realisieren. Das teleskopartige Einfahren benachbarter Rohrelemente ineinander wird in diesem Fall durch die Verjüngungen der Rohrelemente gewährleistet. Um eine besonders zuverlässige Führung des Bohrgutes zu ermöglichen, verlaufen die Verjüngungen geeigneterweise derart, dass der Durchmesser der Rohrelemente mit zunehmendem Abstand vom Drehantrieb, also in der Regel zum Erdboden hin, abnimmt. Sofern die Rohrelemente mit einer Verjüngung ausgestattet sind, können die Elemente aufgrund ihrer Form gegebenenfalls auch als Trichter bezeichnet werden, wobei dann die gesamte Abführleitung als Trichterkette bezeichnet werden kann. Insbesondere für eine besonders einfache Fertigung handelt es sich bei den Verjüngungen geeigneterweise um konische Verjüngungen. Außer durch Verjüngungen in den Rohrelementen kann eine Teleskopierbarkeit der Abführleitung auch dadurch gegeben sein, dass Rohrelemente unterschiedlichen Querschnittes verwendet werden. Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Einrichtung zum Verändern der Länge der Abführleitung zumindest ein Zugseil aufweist und dass die Einrichtung zum Verändern der Länge der Abführleitung ferner vorzugsweise zumindest eine Windeneinrichtung zum Ändern der freien Länge des Zugseils aufweist. Hierdurch ist eine Längenanpassung der Abführleitung in besonders einfacher und zuverlässiger Weise möglich. Insbesondere ist eine Zugseilbetätigung vergleichsweise unempfindlich gegenüber Verwindungen und Verbiegungen der Abführleitung, die beispielsweise aufgrund von Windlast auftreten können. Grundsätzlich kann zum Verändern der Länge der Abführleitung beispielsweise auch ein Zahnstangenmechanismus vorgesehen sein. Im Hinblick auf die Kraftaufnahme ist es vorteilhaft, dass mehrere Zugseile, beispielsweise zwei Zugseile, vorgesehen sind, die dann jeweils eine eigene Windeneinrichtung aufweisen können. Ein konstruktiv besonders einfacher Mechanismus zum Verändern der Länge der Abführleitung ist dadurch gegeben, dass das Zugseil an zumindest einem der Rohrelemente befestigt ist. Vorzugsweise ist das Zugseil an einem endseitigen Rohrelement befestigt, das heißt insbesondere an einem Rohrelement, welches am weitesten vom Drehantrieb entfernt und/oder am nächsten am Erdboden angeordnet ist. In diesem Fall kann die Abführleitung über ihre gesamte Länge teleskopiert werden, wobei beim Verkürzen zunächst die im Endbereich der Abführleitung angeordneten Rohrelemente, das heißt die unteren, bodennahen Rohrelemente, ineinander eingefahren werden und diese nach und nach die darüber liegenden Rohrelemente mitnehmen. Zur Erhöhung der Stabilität der Abführleitung ist es vorteilhaft, dass die verbleibenden Rohrelemente jeweils längs verschiebbar am Zugseil geführt sind. Hierzu weisen die Rohrelemente geeigneterweise Führungsöffnungen auf, durch welche das Zugseil durchgeführt ist, so dass die Rohrelemente längs des Zugseils frei verschiebbar sind. In diesem Fall dient das Zugseil nicht nur zum Halten eines Rohrelementes sondern auch zum seitlichen Stabilisieren der verbleibenden, darüber angeordneten Rohrelemente. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Zugseil durch Führungen an den Rohrelementen läuft, wobei das Zugseil unterhalb dieser Führungen jeweils einen Mitnehmer in Form einer Seilauflage aufweist. Hierdurch kann vorgesehen werden, dass die Abstände zwischen den einzelnen Rohrelementen bei Abnahme der freien Länge des Zugseiles kürzer werden und sich die einzelnen Rohrelemente ineinander verschieben. Im Hinblick auf die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Erdbohrgerätes ist es besonders vorteilhaft, dass Mittel vorgesehen sind, welche den Weg beim Auseinanderziehen benachbarter Rohrelemente limitieren. Hierzu können an den Rohrelementen beispielsweise Anschlagelemente vorgesehen sein, die eine axiale Relativbewegung der einzelnen Rohrelemente zueinander begrenzen. Beispielsweise kann auf der oberen Seite der Rohrelemente ein radial vorstehendes Anschlagelement vorgesehen sein, das bei Erreichen eines maximalen Ausziehweges mit einem radial nach innen vorstehenden Anschlagelement des darüber liegenden Rohrelementes zur Anlage kommt. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass benachbarte Rohrelemente jeweils mit zumindest einem Halteseil miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist das Halteseil dabei an den gegenüberliegenden Enden oder jeweils am oberen Ende der benachbarten Rohrelemente befestigt. Besonders zweckmäßig ist es, dass benachbarte Rohrelemente jeweils mit drei Halteseilen miteinander verbunden sind, die äquidistant am Umfang der Rohrelemente verteilt sind. Durch Begrenzen der axialen Verschiebung benachbarter Rohrelemente, beispielsweise durch Halteseile oder Anschläge, kann verhindert werden, dass beim Verlängern der Abführleitung unerwünschte Zwischenräume zwischen benachbarten Rohrelementen auftreten, aus denen Bohrgut austreten könnte. Besonders zweckmäßig ist es, dass die Auswurfeinrichtung einen Sammelbehälter aufweist, der die Bohrschnecke vorzugsweise umgibt. Der Sammelbehälter, der insbesondere zylindrisch ausgebildet sein kann, dient zweckmäßigerweise dazu, Bohrgut aus der Bohrschnecke aufzunehmen und an die Abführleitung abzugeben. Vorzugsweise ist der Sammelbehälter am oberen, das heißt an dem dem Erdboden abgewandten Ende des Hüllrohres und/oder unterseitig am Drehantrieb angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es, dass am Sammelbehälter eine Auswurfrinne zum Zuführen von Bohrgut in die Abführleitung vorgesehen ist. Hierdurch ist eine besonders zuverlässige Bohrgutübergabe vom Sammelbehälter in die Abführleitung möglich. Um eine Schwerkraftförderung zu ermöglichen, weist die Auswurfrinne vorzugsweise vom Sammelbehälter hinweg nach unten. Die Auswurfrinne endet zweckmäßigerweise oberhalb des obersten Rohrelementes der Abführleitung, so dass Bohrgut in einfacher Weise in die Abführleitung eingeschüttet werden kann. Zweckmäßigerweise sind das Hüllrohr und die Bohrschnecke relativ zum Sammelbehälter drehbar vorgesehen. Um einen Durchgang von Bohrgut von der Bohrschnecke zum Sammelbehälter zu ermöglichen, ist im Hüllrohr auf Höhe des Sammelbehälters geeigneterweise zumindest eine Durchgangsöffnung vorgesehen. Der Sammelbehälter kann eine Verschlusseinrichtung aufweisen, mit welcher ein Durchgang für Bohrgut vom Sammelbehälter zur Auswurfrinne und/oder zur Abführleitung gezielt gesperrt werden kann. Wenn der Bohrstrang mit Bohrschnecke und Hüllrohr tief abgebohrt ist, befindet sich der Sammelbehälter in der Regel nur noch knapp oberhalb des Erdbodens, so dass unter Umständen auch die auf minimale Länge zusammengezogene Abführleitung auf dem Erdboden aufliegen würde und somit ein geregelter Bohrgutauswurf nicht mehr möglich wäre. Insbesondere um dies zu verhindern ist es vorteilhaft, dass eine Hubeinrichtung vorgesehen ist, mit der die Abführleitung, insbesondere mitsamt der Windeneinrichtung, relativ zum Drehantrieb und/oder der Auswurfeinrichtung beispielsweise in Richtung der Bohrachse bewegbar ist. Insbesondere ermöglicht es die Hubeinrichtung, die Abführleitung bei tief abgebohrtem Bohrgestänge in ihrer Gesamtheit anzuheben und somit ein Aufsetzen zu verhindern. Bei tief abgebohrtem Bohrstrang kann vorgesehen sein, das Bohrgut nicht mehr über die Abführleitung auszuwerfen sondern direkt aus dem Sammelbehälter abzugeben, da in diesem Fall die Fallstrecke für das Bohrgut nur noch vergleichsweise kurz ist. Zu diesem Zweck kann mittels der Hubeinrichtung die Abführleitung nach oben und/oder gegebenenfalls auch radial und/oder in Umfangsrichtung verfahren werden, so dass das Bohrgut aus dem Sammelbehälter nicht mehr in die Abführleitung gelangt. Die Hubeinrichtung weist geeigneterweise eine Kraneinrichtung auf, mit welcher die Abführleitung mitsamt der Windeneinrichtung angehoben und/oder geschwenkt werden kann. Vorzugsweise ist diese Kraneinrichtung am Sammelbehälter, insbesondere unterhalb des Drehantriebes, befestigt. Ferner ist es nach der Erfindung vorteilhaft, dass eine Steuerung vorgesehen ist, welche dafür eingerichtet ist, die Länge der Abführleitung in Abhängigkeit von der Stellung eines Vorschubantriebes für die Bohrschnecke und/oder die Auswurfeinrichtung einzustellen. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Länge der Abführleitung und somit ihre Abmessung in Bohrrichtung automatisch an den Vorschub des Bohrstranges und somit die Position des Sammelbehälters oberhalb des Erdbodens angepasst, so dass einem Aufliegen der Abführleitung auf dem Boden automatisch entgegengewirkt ist. Die Abführleitung verläuft geeigneterweise zumindest annähernd parallel zur Bohrrichtung, das heißt zumindest annähernd längs des Mastelementes. Geeigneterweise handelt es sich bei dem Drehantrieb um einen Doppelkopf-Drehantrieb, mit dem sowohl die Bohrschnecke als auch das Hüllrohr, vorzugsweise unabhängig voneinander, in Drehung versetzbar sind. Hierzu weist der Drehantrieb geeigneterweise zwei getrennte Antriebseinheiten auf. Der Sammelbehälter ist geeigneterweise unterhalb der unteren Antriebseinheit, die für den Antrieb des Hüllrohres vorgesehen ist, angeordnet. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Erdboden mit einem erfindungsgemäßen Erdbohrgerät, bei dem die Bohrschnecke mittels des Drehantriebes um die Bohrachse in Drehung versetzt wird und mitsamt der Auswurfeinrichtung in Richtung der Bohrachse im Erdboden verfahren wird, wobei die Länge der Abführleitung in Richtung der Bohrachse angepasst wird. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Erdbohrgerätes können die in diesem Zusammenhang erläuterten Vorteile realisiert werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Die Wie insbesondere Am Mastelement 3 ist ein als Windenantrieb ausgebildeter Vorschubantrieb 41 vorgesehen, der über einen Seilzugmechanismus mit dem Drehantrieb 20 verbunden ist. Durch Betätigen des Vorschubantriebs 41 kann der Drehantrieb 20 mitsamt der hieran angeordneten Bohrschnecke 4 und dem hieran angeordneten Hüllrohr 5 längs des Mastelementes 3, das heißt in Richtung der Bohrachse 1, verschoben werden, so dass die Bohrschnecke 4 und das Hüllrohr 5 in den Erdboden 8 eindringen können. Beim Eindringen in den Erdboden 8 wird von der Bohrschnecke 4 Bodenmaterial abgearbeitet, welches von der Bohrschnecke 4 im Inneren des Hüllrohres 5 zum Drehantrieb 20 hin nach oben gefördert wird. Zum Abführen des abgearbeiteten Bodenmaterials aus der Bohrschnecke 4 ist eine Auswurfeinrichtung 10 vorgesehen. Die Auswurfeinrichtung 10 weist einen Sammelbehälter 30 auf. Dieser zylindrisch ausgebildete Sammelbehälter 30 ist unterhalb der unteren, zweiten Antriebseinheit 25 des Drehantriebes 20 am Drehantrieb 20 angeordnet. Der Sammelbehälter 30 umgibt das Hüllrohr 5 und die hierin angeordnete Bohrschnecke 4. Er dient zum Aufnehmen von Bohrgut, welches beim Bohrbetrieb von der Bohrschnecke 4 im Inneren des Hüllrohres 5 in Richtung der Bohrachse 1 nach oben gefördert wird. Im Bereich des Sammelbehälters 30 wird das Bohrgut durch Öffnungen im Hüllrohr 5 von der Bohrschnecke 4 in den Sammelbehälter 30 abgegeben. Wie insbesondere in Wie die Wie insbesondere die Wie die Zum Betätigen des Zugseils 18 ist eine Windeneinrichtung 19 vorgesehen. Wie insbesondere in Wie insbesondere Die Windeneinrichtung 19 ermöglicht eine gezielte Längenänderung der Abführleitung 11. Wird mittels der Windeneinrichtung 19 das erste Zugseil 18 und das nicht dargestellte zweite Zugseil aufgetrommelt, so heben diese Zugseile das unterste Rohrelement 14 an. Auf seinem Weg nach oben nimmt das unterste Rohrelement 14 nacheinander die verbleibenden Rohrelemente 14', 14" usw. mit, bis die Abführleitung 11 schließlich, wie in Zum automatischen Betrieb der Windeneinrichtung 19 ist eine Steuerung 40 vorgesehen, welche die Länge L der Abführleitung 11 in Abhängigkeit von der Stellung des Vorschubantriebes 41 und somit der Position der Bohrschnecke 4 und des Hüllrohres 5 längs der Bohrachse 1 einstellt. Wie insbesondere in den Das in den Zu Beginn des Bohrvorganges befinden sich Hüllrohr 5 und Bohrschnecke 4 außerhalb des Erdbodens 8 und die Abführleitung 11 ist wie in den Beim Einfahren der Bohrschnecke 4 mit dem Hüllrohr 5 in den Boden werden auch der Sammelbehälter 30 sowie die Abführleitung 11, die oberseitig am Hüllrohr 5 befestigt sind, abgesenkt. Um zu verhindern, dass die Abführleitung 11 beim Absenken auf dem Erdboden 8 aufsteht, wird die Länge L der Abführleitung 11 mittels der Steuerung 40 mit zunehmender Bohrtiefe verkürzt. Hierzu betätigt die Steuerung 40 die Windeneinrichtung 19, was wiederum bewirkt, dass die Rohrelemente 14, 14', 14" bis 14n beginnend von unten über das Zugseil 18 angehoben werden. Die einzelnen Rohrelemente 14, 14', 14" bis 14n werden mit zunehmender Bohrtiefe immer weiter ineinander eingefahren, so dass die Abführleitung 11 schließlich die in Um zu verhindern, dass die Abführleitung 11 beim weiteren Abbohren aufgrund ihrer Restlänge auf dem Erdboden 8 aufsteht, wird die Leitung 11 anschließend, wie in Die Erfindung, die beispielhaft im Zusammenhang mit dem Vertikalbohren beschrieben wurde, kann auch beim Schrägbohren und grundsätzlich auch beim Horizontalbohren zum Einsatz kommen, wobei in diesem Fall unter einer oberseitigen Anordnung eine dem Bohrgrund abgewandte Anordnung verstanden werden kann. |