Bohrvorrichtung und Verfahren zum Erstellen einer Bohrung

申请号 EP12006182.5 申请日 2012-08-31 公开(公告)号 EP2703596A1 公开(公告)日 2014-03-05
申请人 BAUER Maschinen GmbH; 发明人 Finkenzeller, Stefan Michael; Klippenstein, Jürgen; Weixler, Leonhard;
摘要 Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung zum Erstellen einer Bohrung innerhalb eines Stützrohres im Boden. Die Bohrvorrichtung umfasst ein Gehäuse, welches in das Stützrohr einsetzbar und an dem Stützrohr drehfest fixierbar ist, eine Schneideinrichtung zum Abtragen von Bodenmaterial, einen Drehantrieb zum drehenden Antreiben der Schneideinrichtung und eine Zuführeinrichtung, mit welcher eine Spülflüssigkeit in einen Bereich der Schneideinrichtung zuführbar ist. Oberhalb der Schneideinrichtung ist ein Aufnahmebehälter angeordnet, in welchen abgetragenes Bodenmaterial mit der Spülflüssigkeit förderbar ist. In dem Aufnahmebehälter ist mindestens ein Rührelement zum Verrühren des abgetragenen Bodenmaterials mit der Spülflüssigkeit vorgesehen. Mit einer Abführeinrichtung ist das abgetragene Bodenmaterial zusammen mit der Spülflüssigkeit aus dem Aufnahmebehälter nach oben abführbar. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden.
权利要求 Bohrvorrichtung zum Erstellen einer Bohrung innerhalb eines Stützrohres im Boden mit- einem Gehäuse (12), welches in das Stützrohr einsetzbar und an dem Stützrohr drehfest fixierbar ist,- einer Schneideinrichtung (56) zum Abtragen von Bodenmaterial,- einem Drehantrieb (26) zum drehenden Antreiben der Schneideinrichtung (56) und- einer Zuführeinrichtung (60), mit welcher eine Spülflüssigkeit in einen Bereich der Schneideinrichtung (56) zuführbar ist,dadurch gekennzeichnet,- dass oberhalb der Schneideinrichtung (56) ein Aufnahmebehälter (44) angeordnet ist, in welchen abgetragenes Bodenmaterial mit der Spülflüssigkeit förderbar ist,- dass in dem Aufnahmebehälter (44) mindestens ein Rührelement (46) zum Verrühren des abgetragenen Bodenmaterials mit der Spülflüssigkeit vorgesehen ist, und- dass eine Abführeinrichtung (70) vorgesehen ist, mit welcher das abgetragene Bodenmaterial zusammen mit der Spülflüssigkeit aus dem Aufnahmebehälter (44) nach oben abführbar ist.Bohrvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Klemmeinrichtung (22) vorgesehen ist, mit welcher das Gehäuse (12) in dem Stützrohr festklemmbar ist.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Schneideinrichtung (56) und dem mindestens einen Rührelement (46) eine Förderschnecke (52) angeordnet ist.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das in dem Aufnahmebehälter (44) angeordnete, mindestens eine Rührelement (46) drehend antreibbar ist.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schneideinrichtung (56) und das mindestens eine Rührelement (46) gemeinsam durch den Drehantrieb (26) antreibbar sind.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Bohroberteil (20) vorgesehen ist, welches in dem Stützrohr verspannbar ist, und
dass ein bezüglich des Bohroberteils (20) verfahrbares Bohrunterteil (40) vorgesehen ist, welches die Schneideinrichtung (56) und den Aufnahmebehälter (44) umfasst.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Stellzylinder (30) vorgesehen ist, mit welchem das Bohrunterteil (40) bezüglich des Bohroberteils (20) verfahrbar ist.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zuführeinrichtung (60) und/oder die Abführeinrichtung (70) eine teleskopierbare Leitung (62, 72) aufweist.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Aufnahmebehälter (44) zusätzlich zu dem mindestens einen angetriebenen Rührelement (46) mindestens ein feststehendes Mischelement (48) angeordnet ist, welches mit dem Rührelement (46) zusammenwirkt.
Bohranlage mit einem in den Boden einbringbaren Stützrohr und einer in dem Stützrohr anordbaren Bohrvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden, insbesondere mittels einer Bohrvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder einer Bohranlage nach Anspruch 11, bei welchem- ein Stützrohr in den Boden eingebracht wird,- eine Bohrvorrichtung (10) in das Stützrohr eingesetzt und an dem Stützrohr drehfest fixiert wird,- Bodenmaterial mittels einer drehend angetriebenen Schneideinrichtung (56) der Bohrvorrichtung (10) abgetragen wird und- eine Spülflüssigkeit in einen Bereich der Schneideinrichtung (56) zugeführt wird,dadurch gekennzeichnet,- dass abgetragenes Bodenmaterial in einen Aufnahmebehälter (44) der Bohrvorrichtung (10) oberhalb der Schneideinrichtung (56) gefördert wird,- dass in dem Aufnahmebehälter (44) das abgetragene Bodenmaterial mit Spülflüssigkeit verrührt wird und- dass das abgetragene Bodenmaterial zusammen mit der Spülflüssigkeit aus dem Aufnahmebehälter (44) nach oben abgeführt wird.
说明书全文

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung zum Erstellen einer Bohrung innerhalb eines Stützrohres im Boden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Die Bohrvorrichtung umfasst ein Gehäuse, welches in das Stützrohr einsetzbar und an dem Stützrohr drehfest fixierbar ist, eine Schneideinrichtung zum Abtragen von Bodenmaterial, einen Drehantrieb zum drehenden Antreiben der Schneideinrichtung und eine Zuführeinrichtung, mit welcher eine Spülflüssigkeit in einen Bereich der Schneideinrichtung zuführbar ist.

Bei dem Verfahren wird ein Stützrohr in den Boden eingebracht, eine Bohrvorrichtung in das Stützrohr eingesetzt und an dem Stützrohr drehfest fixiert, Bodenmaterial mittels einer drehend angetriebenen Schneideinrichtung der Bohrvorrichtung abgetragen und eine Spülflüssigkeit in einen Bereich der Schneideinrichtung zugeführt.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erstellen eines Bohrloches innerhalb beziehungsweise unterhalb eines Stützrohres sind in US 4,202,416 beschrieben. Die Bohrvorrichtung wird in das Stützrohr eingesetzt und in diesem drehfest fixiert. Mittels einer drehend angetriebenen Schneideinrichtung wird Boden abgetragen und sammelt sich an einer oberhalb der Schneideinrichtung vorgesehen Förderschnecke. Wenn die Förderschnecke. Wenn die Förderschnecke gefüllt ist, wird die gesamte Vorrichtung aus dem Stützrohr herausgezogen und die Förderschnecke entleert. Danach kann der Bohrvorgang fortgesetzt werden. Bei dem Verfahren handelt es sich also um ein diskontinuierliches Verfahren.

Bohranordnungen mit einer in einem Stützrohr fixierbaren Bohrvorrichtung eignen sich insbesondere zur Erstellung von Bohrungen unter Wasser, insbesondere im Offshore-Bereich. Beispielsweise können solche Vorrichtungen und Verfahren zur Verankerung von Tragstrukturen im Meeresgrund, beispielsweise einer Windkraftanlage, eingesetzt werden. Die Bohrvorrichtung kann von einem schwimmenden Ponton aus in das Stützrohr eingebracht werden. Mittels der Bohrvorrichtung kann das Innere des Stützrohres und gegebenenfalls ein darunterliegender Bereich ausgebohrt werden. Die Bohrvorrichtung stützt sich dabei an dem Stützrohr ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung innerhalb eines Stützrohres anzugeben, welche eine besonders wirtschaftliche Bohrlocherstellung ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bohrvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Bohrvorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Schneideinrichtung ein Aufnahmebehälter angeordnet ist, in welchen abgetragenes Bodenmaterial mit der Spülflüssigkeit förderbar ist, dass in dem Aufnahmebehälter mindestens ein Rührelement zum Verrühren des abgetragenen Bodenmaterials mit der Spülflüssigkeit vorgesehen ist und dass eine Abführeinrichtung vorgesehen ist, mit welcher das abgetragene Bodenmaterial zusammen mit der Spülflüssigkeit aus dem Aufnahmebehälter nach oben abführbar ist.

Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass abgetragenes Bodenmaterial in einen Aufnahmebehälter der Bohrvorrichtung oberhalb der Schneideinrichtung gefördert wird, dass in dem Aufnahmebehälter das abgetragene Bodenmaterial mit Spülflüssigkeit verrührt wird und dass das abgetragene Bodenmaterial zusammen mit der Spülflüssigkeit aus dem Aufnahmebehälter nach oben abgeführt wird.

Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Bohrvorrichtung und ein entsprechendes Bohrverfahren anzugeben, welche eine kontinuierliche Bohrlocherstellung innerhalb und/oder unterhalb eines Stützrohres ermöglichen. Erfindungsgemäß ist hierzu gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Abführeinrichtung vorgesehen, mit welcher das abgetragene Bodenmaterial zusammen mit der Spülflüssigkeit aus dem Bohrloch beziehungsweise dem Stützrohr heraus, insbesondere zur Bodenoberfläche, gefördert werden kann. Die Abführeinrichtung kann hierzu insbesondere eine Leitung und eine Pumpe umfassen.

Damit möglichst kontinuierlich eine Mischung von abgetragenem Bodenmaterial und Spülflüssigkeit gefördert wird, ist erfindungsgemäß ein Aufnahmebehälter oder Rührraum vorgesehen, in welchem abgetragenes Bodenmaterial mittels mindestens einem Rührelement mit der Spülflüssigkeit verrührt oder vermischt wird. Durch das Rühren oder Homogenisieren wird ein Sedimentieren des Feststoffanteils in dem Aufnahmebehälter beziehungsweise Rührraum zumindest weitgehend verhindert. Dies ermöglicht ein effizientes und zuverlässiges Abführen des abgetragenen Bodenmaterials über die Spülflüssigkeit als Trägermedium. Der Aufnahmebehälter mit dem Rührelement kann auch als Rührbehälter bezeichnet werden.

Zum drehfesten Fixieren des Gehäuses in dem Stützrohr ist vorzugsweise eine Klemmeinrichtung vorgesehen, mit welcher das Gehäuse in dem Stützrohr festklemmbar ist. Die Bohrvorrichtung lässt sich insbesondere an einer Rohrinnenwand des Stützrohres festklemmen oder festspannen. Die Klemmeinrichtung kann hierzu mindestens einen Spannzylinder oder Stempel aufweisen, der sich gegen die Innenwand des Stützrohres klemmen lässt. Vorzugsweise sind entlang des Umfangs der Bohrvorrichtung mehrere Klemmelemente verteilt.

Zum Ausführen des Bohrvorganges stützt sich die Bohrvorrichtung somit an dem Stützrohr ab. Die Bohrvorrichtung kann mittels eines Seils, beispielsweise von einem Kran, in das Stützrohr abgesenkt werden.

Der in der im Stützrohr verspannbaren Bohrvorrichtung angeordnete Drehantrieb treibt vorzugsweise eine Welle an, die zentral innerhalb der Bohrvorrichtung verläuft. Die Schneideinrichtung ist am unteren Ende der Welle angeordnet und über die Welle drehend angetrieben.

Zwischen der Schneideinrichtung und dem mindestens einen Rührelement kann eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Förderschnecke, zum Fördern des abgetragenen Bodenmaterials von der Schneideinrichtung in den Aufnahmebehälter angeordnet sein. Die Fördereinrichtung oder Förderschnecke kann, insbesondere zusammen mit der Schneideinrichtung, drehend angetrieben sein. Vorzugsweise umfasst die Schneideinrichtung mindestens eine am unteren Ende der Förderschnecke oder Förderwendel angeordnete, sich im Wesentlichen radial erstreckende Schneidkante.

Für eine effiziente Durchmischung des Bohrgutes und der Spülflüssigkeit innerhalb des Aufnahmebehälters ist das in dem Aufnahmebehälter angeordneten Rührelement vorzugsweise drehend antreibbar. Das mindestens eine Rührelement ist vorzugsweise an einer durch den Rührraum hindurchgeführten, drehend angetriebenen Welle angeordnet. Grundsätzlich kann das drehend angetriebene Rührelement aber auch an einer Außenwand des Aufnahmebehälters vorgesehen sein. Vorzugsweise weist der Aufnahmebehälter eine zylindrische Form auf.

Der Antrieb des Rührelements lässt sich besonders wirtschaftlich dadurch bereitstellen, dass die Schneideinrichtung und das Rührelement gemeinsam durch den Drehantrieb antreibbar sind. Es ist also ein gemeinsamer Drehantrieb für sowohl die Schneideinrichtung als auch die Rührelemente vorgesehen. Um gleichwohl unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten zu ermöglichen, kann ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen sein. Schneideinrichtung und Rührelement werden vorzugsweise über eine gemeinsame Welle angetrieben.

Erfindungsgemäß ist es des Weiteren bevorzugt, dass ein Bohroberteil vorgesehen ist, welches in dem Stützrohr verspannbar ist, und dass ein bezüglich des Bohroberteils ein verfahrbares Bohrunterteil vorgesehen ist, welches die Schneideinrichtung und den Aufnahmebehälter umfasst. Zum Erstellen einer Bohrung innerhalb des Stützrohres wird das Bohroberteil in dem Stützrohr eingeklemmt und das Bohrunterteil samt Schneideinrichtung und Aufnahmebehälter nach unten gepresst. Der Aufnahmebehälter mit den Rühreinrichtungen befindet sich damit stets in einem definierten Abstand zur Schneideinrichtung. Nach einem bestimmten Bohrfortschritt wird die Verspannung des Bohroberteils gelöst und das Bohroberteil dem Bohrunterteil nachgefahren. Dann wird das Bohroberteil erneut in dem Stützrohr verspannt und ein weiterer Bohrschritt ausgeführt.

Zum Verfahren des Bohrunterteils gegenüber dem Bohroberteil ist vorzugsweise ein Vorschubzylinder vorgesehen. Der insbesondere hydraulisch betriebene Vorschubzylinder drückt das Bohrunterteil mit Bohrkopf gegen die Bohrlochsohle.

Des Weiteren ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Zuführeinrichtung und/ oder die Abführeinrichtung eine teleskopierbare Leitung aufweist. Die teleskopierbare Leitung kann insbesondere im Bereich zwischen dem Bohroberteil und dem Bohrunterteil, welche zueinander bewegbar sind, angeordnet sein. Alternativ kann die an das Bohrunterteil angeschlossene Zuführ- und/oder Abführleitung auch axial verschiebbar innerhalb des Bohroberteils gelagert sein.

Eine besonders effiziente Durchmischung des Bohrgutes mit der Spülflüssigkeit lässt sich dadurch erzielen, dass in dem Aufnahmebehälter zusätzlich zu dem mindestens einen angetriebenen Rührelement mindestens ein feststehendes Mischelement angeordnet ist, welches mit dem Rührelement zusammenwirkt. Beispielsweise können mehrere Rührelemente an einer inneren Welle und mehrere Mischelemente an einer Innenfläche einer Außenwand des Aufnahmebehälters angeordnet sein. Vorzugsweise sind die angetriebenen Rührelemente und die feststehenden Mischelemente axial versetzt zueinander angeordnet und überschneiden sich in radialer Richtung, so dass eine durch die Rührelemente induzierte Strömung durch die Mischelemente verwirbelt wird.

Zum Zerkleinern von abgetragenem Bodenmaterial vor dessen Einbringen in den Rührraum kann unterhalb des Rührraums eine Zerkleinerungseinrichtung angeordnet sein. Die Zerkleinerungseinrichtung kann insbesondere eine Engstelle zwischen der Schneideinrichtung und dem Aufnahmebehälter bilden und eine unter der Engstelle angeordnete, insbesondere konische Leit- und Brechfläche zum Leiten und Brechen von Gesteinsbrocken aufweisen. Die Förderschnecke der Fördereinrichtung kann zum Fördern des Bodenmaterials entlang der Leit- und Brechfläche an dieser befestigt sein. Die Zerkleinerungseinrichtung kann über die zentrale Welle innerhalb der Bohrvorrichtung angetrieben sein.

Zum Zerkleinern von abgetragenem Bodenmaterial kann zwischen der Schneideinrichtung und der Engstelle unterhalb des Rührraums ein sich nach oben verjüngender Förderraum gebildet sein. In dem sich verjüngenden Förderraum kann eine Förderschnecke mit einem sich nach oben verjüngenden Querschnitt eingerichtet sein.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Bohranlage mit einem in den Boden einbringbaren Stützrohr und einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung, welche in dem Stützrohr anordbar ist. Das Stützrohr lässt sich vorzugsweise in den Boden einbringen, beispielsweise einrütteln oder eindrehen, bevor die Bohrvorrichtung in das Stützrohr eingesetzt wird. Mit der Bohrvorrichtung lässt sich Bodenmaterial innerhalb und/oder unterhalb des Stützrohres abtragen, wobei hierbei das Stützrohr auch sukzessive weiter in den Boden eingetrieben werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die anhand der Bohrvorrichtung beschriebenen Vorteile erzielt. Insbesondere lässt sich das abgetragene Bodenmaterial durch die effiziente Vermischung mit der Spülflüssigkeit zuverlässig aus dem Bohrloch herausfördern, wobei eine kontinuierliche Bohrlocherstellung über große Bohrlochtiefen möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beigefügten, schematischen Figuren dargestellt sind, weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1
eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung;

Fig. 2
eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung;

Fig. 3
eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Aufnahmebehälters mit Schneid- und Fördereinrichtung; und

Fig. 4
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aufnahmebehälters mit Schneid- und Fördereinrichtung.

Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 10 kann in ein nicht dargestelltes Stützrohr eingesetzt und in dieses abgesenkt werden. Das Stützrohr wird üblicherweise zunächst in den Boden eingebracht und gegebenenfalls verankert und kann dann mittels der darin hinabkletternden Bohrvorrichtung ausgebohrt werden. Die Einbringung des Stützrohres in den Boden, beispielsweise den Grund eines Gewässers, kann mittels einer geeigneten und grundsätzlich bekannten Einbringvorrichtung, beispielsweise einer Rammvorrichtung, erfolgen. Das Stützrohr dient dann einerseits der Abstützung des zu erstellenden Bohrloches und andererseits als Widerlager und Führung für die darin fixierte Bohrvorrichtung 10.

Die Bohrvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12, welches in dem Stützrohr an unterschiedlichen Stellen zum Ausführen eines Bohrvorgangs festgelegt oder verspannt werden kann. Das Gehäuse 12 kann als Rahmenstruktur ausgeführt sein und umfasst eine im Wesentlichen zylinderförmige Außenkontur zum Einsetzen in das Stützrohr.

In dem Gehäuse 12 ist eine Welle 32 über Drehlager 33 drehbar gelagert. Die Welle 32 ist mittels eines Drehantriebs 26 drehend angetrieben und treibt einen Bohrkopf mit einer Schneideinrichtung 56 an.

Die Bohrvorrichtung 10 umfasst ein Bohroberteil 20 und ein relativ zu diesem axial verschiebbar gelagertes Bohrunterteil 40. An dem Bohroberteil 20 oder an dem Gehäuse 12 der Bohrvorrichtung 10 ist eine Klemmeinrichtung 22 vorgesehen, mittels welcher das Bohroberteil 20 beziehungsweise das Gehäuse 12 in dem Stützrohr dreh- und axialfest verspannt werden kann, ist. Die Klemmeinrichtung 22 kann hydraulisch betätigte Stellzylinder umfassen, mittels welcher Klemmelemente radial nach außen gegen eine Innenfläche des Stützrohres gepresst werden können.

An einem oberen Ende des Bohroberteils 20 ist eine Seilaufhängung 24 vorgesehen, mittels welcher die Bohrvorrichtung 10 in das Stützrohr eingelassen und aus diesem herausgezogen werden kann.

Das Bohrunterteil 40 ist mittels einem oder mehrerer Vorschubzylinder 30, insbesondere Hydraulikzylinder, gegenüber dem Bohroberteil 20 nach unten verfahrbar, so dass das Bohrunterteil 40 gegen die Bohrlochsohle gepresst werden kann, wenn das Bohroberteil in dem Stützrohr verspannt ist.

Das Bohrunterteil 40 umfasst in seinem unteren Bereich eine Schneideinrichtung 56 zum Abtragen oder Abtrennen von Bodenmaterial. Oberhalb der Schneideinrichtung 56 ist ein Aufnahmebehälter 44 angeordnet, in welchem ein Rührraum 45 ausgebildet ist und zusätzlich eine Fördereinrichtung 50 angeordnet sein kann. Die Fördereinrichtung 50 dient zum Fördern von abgetragenem Bodenmaterial von der Schneideinrichtung 56 in den Rührraum 45. Der Rührraum 45 dient zum Vermischen des abgetragenen Bodenmaterials mit einer Spülflüssigkeit, die während des Bohrvorgangs, vorzugsweise oberhalb der Schneideinrichtung 56, in das Bohrloch eingeleitet wird.

An seinem dem Bohroberteil 20 zugewandten, oberen Ende kann das Bohrunterteil 40 eine Führungseinrichtung 42 aufweisen, die sich an dem Stützrohr abstützt und auf diese Weise eine zuverlässige Führung des Bohrunterteils 40 innerhalb des Stützrohres gewährleistet.

In dem insbesondere zylindrischen Aufnahmebehälter 44 ist in einem oberen Bereich eine Rühreinrichtung angeordnet. Grundsätzlich kann die Rühreinrichtung als statischer Mischer ausgeführt sein, allerdings ist es im Sinne einer verbesserten Rührleistung bevorzugt, dass die Rühreinrichtung drehend angetriebene Rührelemente 46 umfasst. Unterhalb des Mischraums 45, in einem unteren Bereich des Aufnahmebehälters 44 befindet sich eine Förderschnecke 52, mittels welcher abgetragenes Bodenmaterial von der Schneideinrichtung 56 in den Rührraum 45 förderbar ist.

Die drehend angetriebene Welle 32, welche die Schneideinrichtung 56 drehend antreibt, erstreckt sich mittig durch den Aufnahmebehälter 44. Die Welle 32 treibt außerdem die Förderschnecke 52 an. Die Rührelemente 46 sind an einem Außenumfang der Welle 32 angeordnet und werden ebenfalls mit der Welle 32 gedreht.

An einer äußeren, feststehenden Behälterwand des Aufnahmebehälters 44 sind axial versetzt zu den Rührelementen 46 feststehende Umwälz- oder Mischelemente 48 angeordnet. Rührelemente 46 und Mischelemente 48 überschneiden sich in radialer Richtung, so dass eine besonders effiziente Durchmischung innerhalb des Rührraums 45 erfolgen kann. Rührelemente 46 und Mischelemente 48 sind paddelförmig ausgestaltet und können auch als Rührpaddel beziehungsweise Mischpaddel bezeichnet werden.

Zum Zuführen der Spülflüssigkeit, welche insbesondere Wasser sein kann, ist eine Zuführeinrichtung 60 mit einer Zuführleitung 62 und einer Fördereinrichtung oder Zuführpumpe 64 vorgesehen. Die Zuführleitung 62 verläuft in dem dargestellten Ausführungsbeispiel exzentrisch entlang der Bohrvorrichtung 10 und ist teleskopierbar ausgeführt. Sie mündet im Bereich der Fördereinrichtung 50 oberhalb der Schneideinrichtung 56 in den Aufnahmebehälter 44. Eine Einleitöffnung 66 der Zuführleitung 62 ist so angeordnet, dass die Spülflüssigkeit quer zur Bohrachse in den Bereich der Fördereinrichtung 50 eingeleitet wird. Die Einleitung erfolgt vorzugsweise unter Druck, so dass bereits in der Fördereinrichtung 50 eine Vormischung mit dem abgetragenen Bodenmaterial erfolgt. Die Zuführpumpe 64, welche insbesondere eine Druckpumpe ist, ist im Bereich des Bohroberteils 20 angeordnet.

Zum Abführen der aus Bohrgut und Spülflüssigkeit bestehenden Suspension aus dem Aufnahmebehälter 44 beziehungsweise dem Rührraum 45 ist eine Abführeinrichtung 70 mit einer Abführ- oder Saugleitung 72 und einer Abführumpe 74, insbesondere einer Saugpumpe, vorgesehen. Die Saugleitung 72 verläuft in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zentral innerhalb der Bohrvorrichtung 10 innerhalb der drehend angetriebenen Welle 32. Eine Absaugöffnung 76 ist an der Welle 32 vorgesehen und dreht sich zusammen mit dieser.

Zum Antreiben der Welle 32 ist ein ringartiger Drehantrieb 26 vorgesehen, durch welchen die Welle 32 hindurchgeführt ist. Der Drehantrieb 26 befindet sich an dem Bohroberteil 20. Die Welle 32 ist teleskopierbar ausgeführt und weist mindestens zwei axial zueinander verstellbare Wellenelemente auf, welche vorzugsweise zur Drehmomentübertragung mittels Mitnehmerelementen 34 miteinander gekoppelt sind. Die Zuführleitung 62 sowie die innerhalb der Welle 32 verlaufende Abführleitung 72 sind ebenfalls teleskopierbar ausgeführt.

Die Schneideinrichtung 56 umfasst eine oder mehrere Schneidleisten mit einer Mehrzahl von Meißeln. Die Schneidleiste ist jeweils an einem unteren Ende einer Schneckenwendel der Förderschnecke 52 angebracht.

Unterhalb des Misch- oder Rührraums 45 ist eine feststehende Brech- oder Zerkleinerungseinrichtung 54 zum Brechen oder Zerkleinern von größeren Gesteinsbrocken angeordnet. Hierzu ist unterhalb des Rührraums 45 eine Engstelle 53 gebildet, durch welche das abgetragene Bodenmaterial mittels der Fördereinrichtung 50 in den Rührraum 45 gefördert wird. Die Engstelle 53 weist einen Durchtrittsquerschnitt für das abgetragene Bodenmaterial auf, welcher kleiner ist als ein Querschnitt des Rührraums 45 und/oder ein Abtragsquerschnitt an der Schneideinrichtung 56.

Die Brech- oder Zerkleinerungseinrichtung 54 umfasst unterhalb der Engstelle 53 eine konische Leitfläche 55, welche das abgetragene Bodenmaterial zur Engstelle 53 leitet und gegebenenfalls, insbesondere in Zusammenwirken mit der Förderschnecke 52, zerkleinert. Die Förderschnecke 52 verläuft hierzu entlang der konischen Leitfläche 55 und ist vorzugsweise an der konischen Leitfläche 55 befestigt. Hierdurch wird entlang der spiralförmigen Förderschnecke 52 ein sich nach oben verjüngender Förderraum gebildet, in welchem größere Materialstücke beim Fördern in Richtung des Mischraumes 45 zerkleinert oder gebrochen werden. Die Brech- oder Zerkleinerungseinrichtung 54, insbesondere die konische Leitfläche 55, ist vorzugsweise aus einem gehärteten Material gebildet und kann auch als Kegel- oder Konusbrecher bezeichnet werden.

Die Brech- oder Zerkleinerungseinrichtung 54 kann, wie in den Figuren dargestellt, an der drehend angetriebenen Welle 32 befestigt und somit durch die Welle 32 drehend angetrieben sein. Die drehend angetriebene Welle 32 kann sich insbesondere durch die Brech- oder Zerkleinerungseinrichtung 54 hindurch erstrecken. Vorzugsweise ist die Förderschnecke 52 an einem Außenumfang der konusförmigen Brech- oder Zerkleinerungseinrichtung 54 angeordnet. Zur Unterstützung des Zerkleinerungsvorgangs ist an einer der Brech- oder Zerkleinerungseinrichtung 54 radial gegenüberliegenden Außenseite eine Leiteinrichtung 58 mit einer weiteren, insbesondere konischen Andruck- oder Leitfläche 59 angeordnet. Die konische Leitfläche 59 ist ebenfalls derart geformt, dass sich der freie Querschnitt für das Bodenmaterial nach oben verjüngt und vorzugsweise ebenfalls aus einem gehärteten Material gebildet.

Die Spülflüssigkeit wird vorzugsweise im Bereich Fördereinrichtung 50 beziehungsweise der Förderschnecke 52 dem Bohrgut zugemischt. Die Einleitöffnung 66, oder gegebenenfalls mehrere Einleitöffnungen 66, zum Einleiten der Spülflüssigkeit sind vorzugsweise im Bereich der Brech- oder Zerkleinerungseinrichtung 54, insbesondere in einem äußeren Bereich, welcher der Brech- oder Zerkleinerungseinrichtung 54 oder der konischen Leitfläche 55 radial gegenüberliegt, angeordnet.

An dem Bohroberteil 20 befindet sich des Weiteren eine Installationseinrichtung für Hydraulik und/oder Elektrik. Die Bohrvorrichtung 10 ist vorzugsweise über Hydraulik- und elektrische Leitungen an entsprechende Versorgungseinheiten außerhalb des Stützrohres anschließbar.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich auf besonders effiziente Weise in einem im Boden verankerten Stützrohr Boden ausheben. Das abgetragene Bodenmaterial wird mittels einer Förderwendel von der Schneideinrichtung wegtransportiert, mit einer Spülflüssigkeit vermischt und in einem Rührbehälter mittels angetriebener Rührelemente verrührt, um ein Sedimentieren des Feststoffanteils zu verhindern und das Bohrgut im Schwebezustand zu halten. Das Gemisch aus Bohrgut und Flüssigkeit wird mittels einer Saugpumpe aus dem Rührbereich abgesaugt. Hierdurch erfolgt ein kontinuierlicher Abtrag des Bodenmaterials zusammen mit der in das Bohrloch eingebrachten Spülflüssigkeit, wodurch ein kontinuierlicher Bodenaushub über große Bohrtiefen möglich ist.

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