DE102005022585A1 - Boring header for ventilation lance, has connector opening and discharge opening, where fluid channel provided between connector opening and discharge opening runs through drill bit and boring shaft - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Bohrvorsatz, insbesondere für eine Belüftungslanze, wobei der Bohrvorsatz eine Anschlussöffnung und zumindest eine Austrittsöffnung für ein Fluid aufweist und zwischen der Anschlussöffnung und der Austrittsöffnung ein Fluidkanal vorgesehen ist.The The invention relates to a drill attachment, in particular for a ventilation lance, wherein the drill attachment a connection opening and at least one outlet opening for a fluid and between the connection opening and the outlet opening a fluid channel is provided.
Ein derartiger Bohrvorsatz ist bspw. aus der DE-A1 101 06 695 bekannt. Der Inhalt dieser Patentanmeldung wird hiermit vollinhaltlich in die Offenbarung vorliegender Erfindung mit einbezogen, auch zu dem Zweck, hieraus Merkmale in Ansprüche vorliegender Erfindung mit einzubeziehen. Dieser Bohrvorsatz ist, was jedoch für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung wie nachstehend noch erläutert nicht notwendig ist, gehäuseeinteilig als Bohrkrone für einen Bohr- oder Injektionsanker ausgebildet. Zum Zweck ihrer Schraubaufnahme weist die bekannte Bohrkrone fußseitig, das heißt der Bohrkronenspitze abgewandt, eine zentrale, axial ausgerichtete Gewindebohrung auf. Von deren Stirnfläche geht der Fluidkanal aus, der sich bis hin zu mehreren in einem Schneidenabschnitt des Bohrvorsatzes zwischen Schneidelementen vorgesehenen Austrittsöffnungen verzweigt. In die Gewindebohrung kann ein Bohr- oder Injektionsanker mit einem passenden Außengewinde und mittigen Zuführkanal eingeschraubt werden. In eingeschraubtem Zustand geht der Zuführkanal in den Fluidkanal über. Auf diese Weise kann während oder nach dem Einbohren bspw. eine Spülflüssigkeit oder eine Verpressmasse, wie bspw. Zementleim, durch den Bohrvorsatz in das Bohrloch eingebracht werden, worin die Bohrkrone nach dem Verpressen als verlorenes Bauteil verbleibt. Ein weiterer Bohrvorsatz der in Rede stehenden Art ist aus der DE-A1 197 12 181 bekannt. Auch der Inhalt dieser Patentanmeldung wird hiermit vollinhaltlich in die Offenbarung vorliegender Erfindung mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale hieraus in Ansprüche vorliegender Erfindung mit einzubeziehen. Auch der hieraus bekannte Bohrvorsatz ist gehäuseeinteilig als Bohrkrone für einen Bohr- bzw. Injektionsanker beschaffen und ist wie die vorangehend angeführte Bohrkrone zum Einspülen von Bohrflüssigkeit oder zum Einpressen einer Injektionsmasse in das Bohrloch geeignet. Nach dem Einpressen in das Bohrloch härtet die Verpressmasse aus, wodurch u. a. auch der Fluidkanal und die Austrittsöffnungen dauerhaft verschlossen werden.One Such drill attachment is known, for example, from DE-A1 101 06 695. The content of this patent application is hereby incorporated in full incorporated the disclosure of the present invention, also to the Purpose, from which features in claims to include the present invention. This drill attachment is, but what for the subject of the present invention as not explained below is necessary, housing one piece as a drill bit for formed a drill or injection anchor. For the purpose of their screw mounting has the known drill bit at the foot, this means facing away from the drill bit tip, a central, axially aligned Threaded hole on. From the end face of the fluid channel goes out, extending up to several in a cutting section of the drill attachment Branched between cutting elements outlet openings branches. In the Tapping can be a drill or injection anchor with a matching external thread and central feed channel be screwed. When screwed in, the feed channel goes in the fluid channel over. This way, while or after drilling, for example, a rinsing liquid or a grout, such as cement paste, introduced through the drill bit into the wellbore in which the drill bit after compression as a lost component remains. Another drill attachment of the type in question is from DE-A1 197 12 181 known. The content of this patent application is hereby incorporated in full in the disclosure of the present invention Also included for the purpose of providing features thereof Include invention. Also known from this Bohrvorsatz is housing one piece as Drill bit for a drilling or Injection anchor procure and is like the drill bit mentioned above for flushing of drilling fluid or for injecting an injection mass into the well suitable. After pressing into the borehole, the grout cures, whereby u. a. also the fluid channel and the outlet openings be permanently closed.
Im Hinblick auf den vorbeschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bohrvorsatz der eingangs genannten Art gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden, so dass insbesondere eine vielseitigere Verwendung ermöglicht wird.in the With regard to the above-described prior art is the present Invention the task is based, a drill attachment of the aforementioned To improve kind of use advantageous, so that in particular a allows more versatile use becomes.
Diese Aufgabe ist im Rahmen der Erfindung zunächst und im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der Bohrvorsatz ein auf den Fluidkanal einwirkendes Rückschlagventil aufweist, dessen Sperrrichtung in Richtung von der Austrittsöffnung zu der Anschlussöffnung weist. Die Anschlussöffnung liegt in einem der Bohrspitze des Bohrvorsatzes gegenüberliegenden Anschlussbereich des Bohrvorsatzes, der mittels bspw. Außen- oder Innengewinde zum Anschluss des Bohrvorsatzes an einer Belüftungslanze oder dergleichen mit dazu passendem Gegengewinde geeignet ist. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht, dass der erfindungsgemäße Bohrvorsatz angebracht an einem einen Zuführkanal aufweisenden Zuleitungs-, insbesondere Ankerrohr nach dem Einbohren in den Boden dort ohne die Gefahr verbleiben kann, dass es aus dem Boden zu einem Rückstrom von bspw. Gas, einer Flüssigkeit oder Boden in dessen Inneres kommen kann. Je nach Anwendung ist dies nicht nur dann von Bedeutung, wenn die Bohrung bereits fertig ausgeführt wurde, sondern auch, wenn zur Erstellung von tieferen Bohrungen oder sog. Tiefbohrungen das Bohrgerät unter Umständen sogar mehrfach bei Unterbrechung des Bohrvorganges und rückwärtigem Anschluss von Zuleitungs- oder Ankerrohren verlängert werden muss. Insbesondere eignet sich der erfindungsgemäße Bohrvorsatz durch das vorgeschlagene Rückschlagventil auch für Bohrungen, bei denen der Zuführ kanal und die Austrittsöffnungen bewußt nicht durch ein Verpressmittel wie bspw. Zementleim verschlossen werden, sondern nach dem Einbohren ohne die besagte Gefahr des Eindringens von Gas, Flüssigkeit oder Boden eine weitere Funktion übernehmen sollen. Zusätzliche Anwendungsfelder ergeben sich damit u. a. auch im Bereich der Bodensanierung, und zwar zum Einen bereits bei der Beprobung (bspw. Errichtung von Bodenluft-Messstellen) und zum Anderen bevorzugt auch bei der Bodenregenerierung. In diesem Zusammenhang kann der erfindungsgemäße Bohrvorsatz Bestandteil einer dadurch selbstbohrenden Belüftungslanze sein, mittels der durch den Bohrvorsatz von der Bodenoberfläche aus bspw. Luft oder ein anderes geeignetes Fluid in tiefere, vorzugsweise unterhalb kontaminierter Bodenbereiche liegende Schichten eingebracht wird. Das Einbohren kann auch hier mit einer Spülflüssigkeit erfolgen, worauf aber nach Fertigstellung der Bohrung kein Verpressen eines die Austrittsöffnungen verschließenden Verpressmittels (bspw. Zementleim), sondern unter Umständen sogar über einen Zeitraum von mehreren Jahren die Einleitung von bspw. Luft in den Boden erfolgt. Speziell in Zusammenhang mit der Reinigung kontaminierter Böden ist von großer Bedeutung, dass durch das erfindungsgemäße Rückschlagventil ein Rückstrom von Bodengas, verschmutztem Grundwasser oder kontaminiertem Boden in den Bohrvorsatz und das angeschlossene Bohrgerät verhindert wird. Dabei besteht erfindungsgemäß entgegen der gewählten Sperrrichtung die Möglichkeit, ein Fluid, d. h. Gas oder Flüssigkeit, durch den Zuführkanal des Bohrgeräts, den Fluidkanal und die Austrittsöffnungen des Bohrvorsatzes in den Boden einzubringen. Abgesehen davon ist der erfindungsgemäße Bohrvorsatz aber bspw. auch zum Einsatz an Bohr- oder Injektionsankern und dergleichen geeignet.This object is achieved in the context of the invention initially and essentially by the fact that the drill attachment has a non-return valve acting on the fluid channel, the blocking direction of which points in the direction from the outlet opening to the connection opening. The connection opening lies in a connection region of the drill attachment opposite the drill bit of the drill attachment, which is suitable for connecting the drill attachment to a ventilation lance or the like with a mating thread suitable for this purpose by means of, for example, external or internal threads. The proposed solution makes it possible for the drill attachment according to the invention to be attached to a feed duct, in particular anchor pipe, after drilling into the ground there without the risk that it will escape from the ground to a return flow of, for example, gas, liquid or soil in whose interior can come. Depending on the application, this is important not only if the hole has already been completed, but also if, for creating deeper holes or so-called deep holes, the drill may even break several times in the event of interruption of the drilling process and rear connection of inlet or anchor tubes must be extended. In particular, the drill bit according to the invention by the proposed check valve is also suitable for holes in which the feed channel and the outlet openings are deliberately not closed by a Verpressmittel such as cement paste, but after drilling without the said risk of penetration of gas, liquid or soil to take over another function. Additional fields of application thus also result in the area of soil remediation, on the one hand already during the sampling (for example the erection of soil air measuring points) and on the other hand preferably also during the soil regeneration. In this context, the drill attachment according to the invention may be part of a self-drilling ventilation lance, by means of the airborne or other suitable fluid is introduced by the drill attachment from the bottom surface in deeper, preferably below contaminated soil areas layers. The drilling can also be done here with a rinsing liquid, but then after completion of the bore no compression of the outlet openings occlusive Verpressmittels (eg. Cement glue), but possibly even over a period of several years, the introduction of, for example, air into the ground. Especially in connection with the cleaning of contaminated soils is of great importance that through the check valve according to the invention, a return flow of soil gas, polluted groundwater or contaminated soil in the Drill attachment and the attached drill is prevented. According to the invention, contrary to the selected reverse direction, it is possible to introduce a fluid, ie gas or liquid, through the feed channel of the drill, the fluid channel and the outlet openings of the drill attachment into the soil. Apart from that, however, the drill bit according to the invention is also suitable, for example, for use on drilling or injection anchors and the like.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann als Rückschlagventil ein Federrückschlagventil vorgesehen sein mit einem Ventilkörper, der sich bezüglich des Fluidkanals bei resultierender Druckbeaufschlagung in Richtung von der Austrittsöffnung zu der Anschlussöffnung und insbesondere bei Fluiddruck ausgleich zwischen Fluidkanal und Austrittsöffnungen in einer Verschließstellung und welcher sich bei einer bestimmten resultierenden Druckbeaufschlagung in Richtung von der Anschlussöffnung zu der Austrittsöffnung in einer Offenstellung befindet. Dies bedeutet, dass der Ventilkörper sich in einer Verschlussstellung befindet, wenn die auf ihn einwirkende resultierende Druckkraft zufolge Federwirkung oder zufolge Federwirkung in Kombination mit einem Druck von im Bohrloch vorhandenem Gas, Flüssigkeit oder Boden größer als die entgegengerichtete resultierende Druckkraft zufolge eines im Bohrvorsatzinneren herrschenden Druckes, insbesondere eines Druckes in einem dem Bohrloch zuzuführenden Gas oder Flüssigkeit, ist. Andererseits kann das Rückschlagventil bei dazu umgekehrten Druckverhältnissen ab Überschreitung eines gewissen Öffnungsdruckes in eine Offenstellung überführt werden, in der die Zuleitung eines Fluids aus dem Inneren des Bohrvorsatzes in das Bohrloch erfolgen kann. Dieser Öffnungsdruck kann zweckmäßig durch entsprechende Abstimmung der Federwirkung des Rückschlagventils geringfügig oberhalb des austrittsseitig anliegenden Druckes, vorzugsweise bis etwa 1 Bar oberhalb dieses Druckes, liegen. Zweckmäßig ist, wenn die Dimensionierung der Ventilfeder daran angepasst ist, dass das Rückschlagventil einerseits bei Druckausgleich zwischen Austrittsöffnung und Anschlussöffnung oder Gegendruck zuverlässig schließt, andererseits aber bei bereits geringem Druckkraftüberschuss in Zufuhrrichtung des Fluids durch den Bohrvorsatz öffnet. Von besonderer Bedeutung ist dies auch im Hinblick auf den erläuterten möglichen Einsatz an einer Belüftungslanze, da hier unter Umständen über mehrere Jahre Luft gegen den Öffnungsdruck gepumpt werden muss, d. h. der Energieverbrauch hiervon entscheidend abhängt. Die zumindest eine oder Mehrzahl von Austrittsöffnungen kann zweckmäßig in einem mit Schneiden, insbesondere mit aufgesetzten Hartmetallschneiden, bestückten Schneidenabschnitt des Bohrvorsatzes vorgesehen sein. Dies ermöglicht, dass beim Einbohren mit einer Bohr- bzw. Spülflüssigkeit eine wirksame Zerkleinerung des Bodens und Abfuhr aus dem unmittelbaren Bereich der Schneiden erfolgt. Bevorzugt ist, dass die Geometrie des Bohrvorsatzes bzw. der Bohrkrone, insbesondere die Anordnung und Form von hieran vorhandenen Schneiden, daran angepasst ist, dass beim Einbohren eine zumindest überwiegend seitliche Verdrängung von Bohrklein resultiert. Dies bedeutet, dass das Bohrklein nicht oder nur in geringem Maße in Richtung zu der Bohrlochmündung gefördert wird, d. h. insbesondere auch die Gefahr einer Förderung von kontaminiertem Boden an die Oberfläche weitgehend vermieden wird. Bezüglich des Rückschlagventils ist auch bevorzugt, dass dieses eine Ventilfeder und einen insbesondere konisch in Richtung auf die Anschlussöffnung verjüngten Ventilsitz aufweist, gegen den der Ventilkörper, insbesondere eine Kugel, ein Konus oder dergleichen, von der Ventilfeder gedrückt wird. Bevorzugt ist weiter, dass die Ventilkugel und Ventilfeder aus einem nichtrostenden Material, wie bspw. Edelstahl, besteht. Eine zweckmäßige Weiterbildung ist auch dadurch möglich, dass als Ventilfeder eine Zylinderdruckfeder vorgesehen ist, die von einem in ihren Zylinderhohlraum eingreifenden Federbolzen zentriert gehalten wird, der in einer mit Ringvorsprung versehenen Längsbohrung der Bohrkrone abgestützt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Zylinderdruckfeder durch den Federbolzen in der gewünschten Federkraftrichtung auch dann ausgerichtet wird, wenn sich der Fluidkanal im Bereich der Federaufnahme bspw. erweitert oder verzweigt, so dass auch dann eine zuverlässige Ventilfunktion gewährleistet wird. Alternativ oder kombinativ zu den vorgenannten Merkmalen besteht die Möglichkeit, dass der Bohrvorsatz hinsichtlich seines Gehäuses entweder einteilig oder insbesondere im Hinblick auf eine vereinfachte Montage des Rückschlagventils zwei- oder mehrteilig ausgeführt wird. Vorzugsweise ist an eine Lösung gedacht, derzufolge der Bohrvorsatz als zweiteiliges Gehäuse eine Bohrkrone mit einer Anschlussgewindebohrung und einen darin einschraubbaren Bohrschaft, durch den mittig der Fluidkanal verläuft, aufweist, wobei der Ventilsitz an dem Bohrschaft, insbesondere an einer in eine Stirnbohrung des Bohrschaftes einsteckbare Hülse, ausgebildet und die federnde Abstützung des Ventilkörpers gegen die Bohrkrone vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass in zunächst getrenntem Zustand die Bestandteile des Rückschlagventils in dafür vorgesehene bzw. angepasste Aufnahmen der Bohrkrone und des Bohrschaftes einzusetzen und die beiden vorgenannten Komponenten des Bohrvorsatzes dann verschraubt werden können, wobei das Rückschlagventil bzw. die gewünschte Ventilfunktion in zusammengeschraubtem Zustand automatisch erhalten wird. Zweckmäßig ist, wenn beim Einschrauben zwischen zugeordneten Wandabschnitten von Bohrkrone und Bohrschaft in einer definierten Einschraubtiefe ein das weitere Einschrauben verhindernder Anschlag entsteht, dessen Position bzw. zugeordnete Einschraubtiefe an einen bestimmten gewünschten Öffnungsdruck des Rückschlagventils angepasst ist. Ein solcher Anschlag kann bspw. durch eine Stirnfläche der Anschlussgewindebohrung in der Bohrkrone in Zusammenwirken mit der Stirnfläche des Bohrschafts gebildet sein. In Fortführung des Gedankens besteht die Möglichkeit, dass ein derartiger Einschraub-Anschlag verstellbar ausgebildet ist, bspw. durch Distanzringe definierter Stärke, Gewindestifte oder dergleichen, um damit eine Einstellung bzw. Anpassung des Öffnungsdruckes des Rückschlagventils an verschiedene Anforderungen zu ermöglichen. Bei dem genannten Bohrschaft kann es sich vorzugsweise um ein auch als Bodennagel bezeichnetes Ankerrohr handeln, das an dem Außenmantel zumindest im Bereich eines Längsendes, vorzugsweise an beiden Längsenden oder in Längsrichtung durchlaufend ein Außengewinde aufweist. Das Außengewinde kann zum Einschrauben in den vorderen, die Schneiden tragenden Gehäuseteil des Bohrvorsatzes oder je nach Verwendung auch zum Anschrauben eines Zuleitungs- bzw. Ankerrohres einer Belüftungslanze oder bspw. eines Bohr- oder Injektionsankers mittels einer Kupplungshülse dienen. Ausgehend von einem herkömmlichen Rohr bzw. Ankerrohr kann in dessen zumindest eine Stirnseite die besagte Aufnahme, vorzugsweise als Stirnbohrung, zur Halterung der Ventilsitzhülse eingebracht sein. Alternativ zu der gehäusemehrteiligen, d. h. bspw. aus einer Bohrkrone als vorderem und einem Bohrschaft bzw. Anfänger-Anker als hinterem Bestandteil gebildeten Ausführung, kann der erfindungsgemäße Bohrvorsatz auch integral in Form einer Bohrkrone ausgebildet sein, ohne dass ein hieran angeschlossener Schaftabschnitt Mitbestandteil des Bohrvorsatzes wäre. Eine solche integrale Ausgestaltung ist bspw. in der Form möglich, dass das Rückschlagventil ggf. mit einem Einsetz- bzw. Adapterteil allein in einer Aufnahme, bspw. in einer stirnseitigen Bohrung, der Bohrkrone aufgenommen und darin gehalten ist. Bei einer solchen integralen Ausgestaltung des Bohrvorsatzes als Bohrkrone kann die Bohrkrone einen Fuß mit einer Anschlussgewindebohrung aufweisen und der Fluidkanal und das Rückschlagventil zwischen der Anschlussbohrung und der zumindest einen Austrittsöffnung liegen. Die Sperrrichtung des Rückschlagventils weist wieder in Richtung von der Austrittsöffnung zu der Anschlussöffnung des Bohrvorsatzes, die dann mit der Anschlussgewindebohrung der Bohrkrone bzw. deren Eintrittsöffnung zusammenfällt.According to a preferred embodiment may be provided as a check valve, a spring check valve having a valve body, with respect to the fluid channel with resulting pressurization in the direction of the outlet opening to the connection opening and in particular at fluid pressure equalization between the fluid channel and outlet openings in a Verschließstellung and which at a certain resulting Pressurization is in the direction of the connection opening to the outlet opening in an open position. This means that the valve body is in a closed position when the resulting compressive force due to spring action or spring action in combination with pressure from downhole gas, liquid or soil is greater than the opposing resultant compressive force due to pressure prevailing within the drill head interior , in particular a pressure in a gas or liquid to be supplied to the borehole. On the other hand, the check valve can be converted in reverse pressure ratios from exceeding a certain opening pressure in an open position in which the supply of fluid from the interior of the drill bit can be made in the borehole. This opening pressure may be appropriate by appropriate vote of the spring action of the check valve slightly above the outlet pressure applied, preferably to about 1 bar above this pressure, are. It is expedient if the dimensioning of the valve spring is adapted to the fact that the check valve on the one hand reliably closes when pressure equalization between the outlet opening and port or back pressure, but on the other hand opens at an already low excess pressure in the feed direction of the fluid through the Bohrvorsatz. This is also of particular importance with regard to the explained possible use of a ventilation lance, since it may be necessary to pump air for several years against the opening pressure, ie the energy consumption depends decisively on this. The at least one or a plurality of outlet openings may expediently be provided in a cutting section of the drill attachment equipped with cutting edges, in particular with attached carbide cutters. This allows that when drilling with a drilling or rinsing liquid effective comminution of the soil and removal takes place from the immediate area of the cutting. It is preferred that the geometry of the drill bit or the drill bit, in particular the arrangement and shape of cutting present thereon, adapted to that during drilling results in at least predominantly lateral displacement of drill cuttings. This means that the cuttings are not or only slightly promoted in the direction of the borehole mouth, ie in particular the risk of promoting contaminated soil to the surface is largely avoided. With respect to the check valve is also preferred that it has a valve spring and a particular conically tapered in the direction of the connection opening valve seat, against which the valve body, in particular a ball, a cone or the like, is pressed by the valve spring. It is further preferred that the valve ball and valve spring made of a stainless material, such as, stainless steel exists. An expedient development is also possible in that a cylinder compression spring is provided as the valve spring, which is held centered by an engaging into its cylinder cavity spring bolt, which is supported in a provided with annular projection longitudinal bore of the drill bit. The advantage here is that the cylinder compression spring is also aligned by the spring bolt in the desired spring force direction when the fluid channel in the region of the spring receiving example. Expands or branches, so that even then a reliable valve function is guaranteed. Alternatively or in combination with the aforementioned features, there is the possibility that the drill attachment is designed in two or more parts in terms of its housing either in one piece or in particular with regard to a simplified installation of the check valve. Preferably, a solution is envisaged, according to which the drill attachment as a two-part housing has a drill bit with a connection threaded bore and a drill shank which can be screwed therein, through which the fluid channel runs in the middle, the valve seat on the drill shank, in particular on a sleeve which can be inserted into an end bore of the drill shank , formed and the resilient support of the valve body is provided against the drill bit. This means that in initially separate state, the components of the check valve used in appropriate or adapted recordings of the drill bit and the drill shank and the two aforementioned components of Bohrvorsatzes can then be screwed, the check valve or the desired valve function automatically obtained in bolted state becomes. It is useful if when screwing between associated wall sections of drill bit and drill shank in a defined screwing the further screwing preventing stop is formed, its position or associated screwing to a certain desired opening pressure of the check valve is fit. Such a stop may, for example, be formed by an end face of the connecting threaded bore in the drill bit in cooperation with the end face of the drill shaft. In continuation of the idea, there is the possibility that such a screw-in stop is adjustable, for example. By spacers defined strength, threaded pins or the like, to allow adjustment or adjustment of the opening pressure of the check valve to different requirements. The said drill stem may preferably be an anchor tube, also referred to as a ground nail, which has an external thread on the outer casing, at least in the region of one longitudinal end, preferably at both longitudinal ends or in the longitudinal direction. The external thread can serve for screwing into the front, the cutting-bearing housing part of the drill attachment or, depending on use, for screwing on a supply or anchor tube of a ventilation lance or, for example, a drill or injection anchor by means of a coupling sleeve. Starting from a conventional tube or anchor tube can be introduced in the at least one end face said receptacle, preferably as an end bore, for holding the valve seat sleeve. As an alternative to the housing-part design, ie, for example, from a drill bit as a front and a drill shank or beginner anchor as a rear component formed embodiment, the drill bit according to the invention may also be integrally formed in the form of a drill bit, without a connected thereto shank portion co-component of Bohrvorsatzes would be , Such an integral embodiment is, for example, possible in the form that the check valve is possibly taken up with an insertion or adapter part alone in a receptacle, for example. In a frontal bore, the drill bit and held therein. In such an integral embodiment of the drilling attachment as a drill bit, the drill bit can have a foot with a connection threaded bore and the fluid channel and the check valve lie between the connection bore and the at least one outlet opening. The blocking direction of the check valve points again in the direction of the outlet opening to the connection opening of the drill attachment, which then coincides with the connection threaded bore of the drill bit or its inlet opening.
Alternativ oder kombinativ zu den vorgenannten Merkmalen kann der Fluidkanal eine Verzweigung aufweisen, von der zu je einer Austrittsöffnung führende Fluidbohrungen, insbesondere zwei oder drei Fluidbohrungen, abzweigen, wobei das Rückschlagventil daran angepasst ist, auf die Abzweigungen synchron, insbesondere gleichmäßig, einzuwirken. Insbesondere können dabei zwei Fluidbohrungen in einer gemeinsamen Ebene zu einer Längssymmetrielinie symmetrisch seitwärts abzweigen, wobei innerhalb einer solchen Abzweigungsebene zur weiteren Ausgestaltung verschiedene weitere Möglichkeiten bestehen. Zunächst ist an eine Verzweigung gedacht, bei der die Richtung der seitlich abzweigenden Fluidbohrungen bzgl. der Einbohrvorschubrichtung nach schräg vorne weist, vorzugsweise unter Einschluss eines Abzweigungswinkels zwischen der Längssymmetrielinie und der Fluidbohrungsrichtung von 30 bis 60 Grad, weiter vorzugsweise von etwa 45 Grad. Dies führt dazu, dass beim Einbohren der Spülstrahl (bspw. von Wasser) bzgl. der Bohrvorschubrichtung nach schräg vorne gerichtet ist. Eine derartige Ausrichtung unterstützt, dass von den Schneiden im Bohrloch abgetrennter Boden zunächst im Wirkbereich der Schneiden gehalten wird, wo er sich weiter zerkleinern und dann anstelle einer rückwärtigen Förderung aus dem Bohrloch von dem Bohrvorsatz seitlich verdrängen lässt. Dies ist speziell auch bei den genannten Bodensanierungen von Vorteil, bei denen der kontaminierte Boden in dem Bohrloch nicht nach oben gefördert werden darf. Bei nach schräg vorwärts orientierten Austrittsöffnungen ist überraschend, dass diese auch dann eine nur geringe Neigung zu Verstopfungen zeigen. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Richtung der seitlich abzweigenden Fluidbohrung bzgl. der Einbohrrichtung nach schräg hinten weist, vorzugsweise unter Einschluss eines Abzweigungswinkels zwischen der Längssymmetrielinie und der Fluidbohrungsrichtung von etwa 30 bis etwa 60 Grad. Abhängig von der Bodenart kann durch diese Maßnahme die Neigung zur Verstopfung von Austrittsöffnungen und zu deren Beschädigung noch weiter verringert werden. Von diesen Möglichkeiten abweichend oder dazu ergänzend kann sich eine Fluidbohrung auch von der Verzweigung in Längsrichtung bis zu einer zentral an der Bohrkronenspitze ausgebildeten Austrittsmündung erstrecken. In diesem Zusammenhang kann der Federbolzen in Längsrichtung hohl gestaltet und gegen einen Ringvorsprung dieser, damit eine Doppelfunktion übernehmenden Fluidbohrung abgestützt sein.alternative or in combination with the aforementioned features, the fluid channel have a branch, from the fluid holes leading to an outlet opening, in particular two or three fluid bores, branch off, wherein the check valve adapted to synchronize the branches, in particular evenly, to interact. In particular, you can while two fluid holes in a common plane to a longitudinal symmetry line symmetrically sideways branch off, wherein within such a branching plane to the other Design various other options exist. First is intended to a junction, in which the direction of the laterally branching Fluid holes with respect to the drilling feed direction obliquely forward has, preferably including a branch angle between the longitudinal symmetry line and the direction of fluid drilling from 30 to 60 degrees, more preferably from about 45 degrees. this leads to In addition, when drilling in the purge stream (For example, of water) with respect to the Bohrvorschubrichtung directed obliquely forward is. Such alignment supports that of the cutting edges in the borehole separated soil first in the effective range of cutting is held where he continues to crush and then instead of one backward promotion from the borehole laterally displace from the drill attachment. This is particularly advantageous in the mentioned soil remediation, where the contaminated soil in the borehole is not up promoted may be. When at an angle forward oriented outlets is surprising that they also show only a slight tendency to blockage. Alternatively, it is possible to that the direction of the laterally branching fluid bore with respect to Drilling direction obliquely rear, preferably including a branch angle between the longitudinal symmetry line and the direction of fluid drilling from about 30 to about 60 degrees. Depending on Soil type can cause constipation due to this measure from outlet openings and their damage be further reduced. Deviating from these possibilities or in addition Also, a fluid bore may extend from the branch in the longitudinal direction extend to a centrally located at the Bohrkronenspitze exit port. In this context, the spring bolt can be made hollow in the longitudinal direction and against an annular projection of this, thus assuming a dual function Fluid bore supported be.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung kann als Bohrkrone eine Stufenbohrkrone vorgesehen sein, bei welcher meißelspitzenartige, an einer Radialen ausgerichtete, symmetrisch zu einer Mittelachse angeordnete Hartmetall-Schneidelemente auf verschiedenen Stufen unterschiedlicher radialer Ausdehnung angeordnet sind. Durch die für sich genommen aus DE A1 101 06 695 bekannte Stufenanordnung der Schneidelemente wird besonders in Kombination mit vorwärts gerichteten Austrittsöffnungen der Vorteil erreicht, dass der Boden in hohem Maß zerkleinert und verdrängt werden kann, d. h. im Bohrloch eine Förderung nach oben bzw. zur Mündung vermieden wird. Hier ist weiter bevorzugt, dass eine Verbindungslinie der radial äußeren Enden der Schneidelemente mit der Längsrichtung einen Winkel von 30 bis 70 Grad ein schließt und/oder dass die Schneidelemente in ihrer radialen Ausrichtung gegenüber den Schneidelementen einer in Längsrichtung folgenden oder vorhergehenden Stufe um 45 Grad versetzt angeordnet sind. Zu in diesem Zusammenhang weiter bevorzugten Merkmalen und ihren Wirkungen wird auf die vorgenannte, in die Offenbarung der Erfindung aufgenommene Druckschrift verwiesen.According to a further expedient embodiment may be provided as a drill bit a stepped drill bit, in which chisel tip-like, aligned at a radial, arranged symmetrically to a central axis carbide cutting elements are arranged at different stages of different radial extent. By itself taken from DE A1 101 06 695 known stage arrangement of the cutting elements is achieved particularly in combination with forward-looking outlet openings the advantage that the soil can be crushed and displaced to a great extent, ie in the well a promotion upwards or to the mouth is avoided. Here it is further preferred that a connecting line of the radially outer ends of the cutting elements with the longitudinal direction forms an angle of 30 to 70 degrees and / or that the Cutting elements are arranged offset in their radial alignment with respect to the cutting elements of a longitudinal or subsequent stage by 45 degrees. For further preferred features and their effects, reference is made to the aforementioned document incorporated into the disclosure of the invention.
Insbesondere in Verbindung mit einer rückwärtigen Ausrichtung von Austrittsöffnungen ist weiter bevorzugt, dass die Bohrkrone mindestens einen die Bohrkrone radial überragenden Bohrkronenflügel aufweist, wie dies für sich genommen in DE A1 197 12 188 näher erläutert ist. Auch besteht die Möglichkeit, dass zwei Bohrkronenflügel umfangsmäßig beabstandet ausgebildet sind und dass diese Bohrkronenflügel eine unterschiedliche radiale Erstreckung aufweisen. Zu weiteren bevorzugten Ausgestaltungen und sich ergebenden Wirkungen wird in diesem Zusammenhang auf die zuletzt genannte, in die Offenbarung der Erfindung mit aufgenommene Druckschrift verwiesen. Um eine nach dem Einbohren evtl. später gewünschte Entfernung des Bohrvorsatzes bspw. an einer Belüftungslanze aus dem Boden zu erleichtern, können an dem Bohrvorsatz entgegen der Einbohrvorschubrichtung wirksame, bzw. entgegen dieser Richtung freistehende Schneiden vorhanden sein. Dies ermöglicht, dass der Bohrer selbst nach einem, je nach Anwendung unter Umständen sogar erwünschten, Einfallen des anfänglichen Bohrloch-Ringspaltes unter laufender Drehung sich wieder rückwärts aus dem Bohrloch herausziehen lässt. Von Vorteil ist dies besonders auch bei Bodensanierungen, nach deren Abschluss die dazu eingesetzten Bohrer, speziell Belüftungslanzen, aus dem gereinigten Boden wieder entfernt werden sollen. Schließlich kann in diesem, aber auch in anderem Zusammenhang vorteilhaft sein, dass an den Austrittsöffnungen Strahldüsen vorgesehen sind. Der Austrittssprühstrahl kann dadurch in seiner Richtung und Form variiert und dadurch seine vorgenannten möglichen Wirkungen noch weiter beeinflusst werden. Ein Bohrvorsatz bzw. eine Bohrkrone nach einzelnen oder mehreren der vorangehend beschriebenen Merkmale kann vorzugsweise als Kopfteil an einer Belüftungslanze, die eine gewünschte Anzahl an Zuleitungsrohren aufweist, insbesondere zum Belüften von kontaminiertem Boden, vorgesehen sein, so dass sich die Austrittsöffnungen für Luft am Kopfteil befinden.Especially in conjunction with a rearward orientation from outlet openings It is further preferred that the drill bit at least one the drill bit radially superior Having drill bit wings, like this for taken in DE A1 197 12 188 is explained in more detail. Also exists the Possibility, that two drill bit wings circumferentially spaced are formed and that these Bohrkronenflügel a different radial Have extension. To further preferred embodiments and The resulting effects in this context are on the last mentioned in the disclosure of the invention with incorporated document directed. To a possibly after drilling possibly desired later removal of the drill bit bspw. on a ventilation lance from the ground can facilitate acting on the drill attachment counter to the drilling feed direction, or against this direction freestanding cutting be present. This makes possible, that the drill even after one, depending on the application may even desired, Invasion of the initial Borehole annular gap under continuous rotation back out again pull out the borehole. From This is an advantage especially in soil remediation, according to their Complete the drills used for this, especially ventilation lances, should be removed from the cleaned soil again. Finally, can be advantageous in this, but also in other context that provided at the outlet openings jet nozzles are. The exit spray jet can thereby be varied in its direction and form and thereby its aforementioned possible effects be further influenced. A drill bit or a drill bit after one or more of the features described above preferably as a head part on a ventilation lance, the desired number having on supply pipes, in particular for venting contaminated soil, be provided so that the outlet openings for air located at the headboard.
Das Einbohren kann vorzugsweise unter laufender Zufuhr eines Spülmittels durch den Bohrvorsatz in das Bohrloch erfolgen, worauf nach Fertigstellung der Bohrung durch die Belüftungslanze dem Boden über einen gewünschten Zeitraum Luft oder ein anderes gewünschtes Fluid, d. h. im Bedarfsfall auch eine Flüssigkeit, zugeführt werden kann. Wenn als in Bohrrichtung vorderstes Segment der Belüftungslanze, d. h. als Kopfteil, der beschriebene Bohrvorsatz mit einem Rückschlagventil vorgesehen ist, wird verhindert, dass ein Bodengas, eine Bodenflüssigkeit oder Bodenbestandteile in die Belüftungslanze eindringen und darin aufsteigen können. Angesichts der vielseitigen Verwendungsmöglichkeit kann bei einer derartigen Vorrichtung auch von einer Injektionslanze gesprochen werden. Zu weiteren, sich in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Bohrvorsatz an einer Belüftungslanze zur Sanierung von kontaminiertem Boden ergebenden Vorteilen wird auf die vorangehende Beschreibung Bezug genommen. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Belüftungslanze ist dadurch möglich, dass als Zuleitungsrohre Ankerstangen, insbesondere an sich bekannte sog. Bodennägel, mit einem in Längsrichtung durchlaufenden Mantelaußengewinde vorgesehen sind, die mittels auf die Gewindeenden aufschraubbarer Kupplungshülsen miteinander verbindbar sind. Wenn der Bohrvorsatz eine Bohrkrone und einen Bohrschaft aufweist, kann als solcher bspw. eine mit der Bohrkrone an die Aufnahme des Rückschlagventils angepasste Ankerstange mit entsprechendem Außengewinde zum Anschluss an die Zuleitungsrohre mittels Kupplungshülse vorgesehen sein. Hinsichtlich des Mantelaußengewindes ist bevorzugt an ein Grobgewinde, bspw. ein Trapezgewinde gedacht. Das Außengewinde kann auf den bevorzugt aus Kaltwalz- oder Fein kornbaustahl bestehenden Zuleitungsrohren aufgewalzt oder auf andere zweckmäßige Weise hergestellt sein. Die Kupplungshülsen sind mit dazu passendem Innengewinde versehen und weisen vorzugsweise in Längsrichtung mittig darin einen Drehanschlag auf. Je nach Ausgestaltung können die Ankerstangen alternativ unmittelbar in eine Anschlussgewindebohrung des Bohrvorsatzes einschraubbar sein. Die Zuleitungsrohre können bspw. eine gut handhabbare Länge von jeweils 3 Metern (aber auch abweichend) aufweisen und mit weiteren Zuleitungsrohren und Kupplungshülsen beträchtlich verlängert werden, so dass auch Tiefbohrungen (zum Beispiel 10 bis 30 Meter Tiefe) bis unterhalb tiefer Verunreinigungen möglich sind. Gerade auch in diesem Zusammenhang ist eine Herstellung der Rohre aus Kaltwalz- oder Feinkornbaustahl im Hinblick auf die kombinierte Zähigkeit und Festigkeit von Vorteil, da hierdurch besonders große Bohrtiefen zu erreichen sind. Schließlich ist bevorzugt, dass zumindest ein Zuleitungsrohr an zumindest einem Ende ein Gewinde, insbesondere ein Innengewinde, zum Anschluss einer Druckarmatur aufweist. Diese dient dazu, um entweder beim Einbohren eine Spülflüssigkeit, bspw. Wasser, durch die Belüftungslanze in das Bohrloch einzupressen und/oder später dazu, um durch die eingebrachte Belüftungslanze Luft oder ein anderes gewünschtes Medium bspw. in tiefere Bodenschichten zuzuführen. Je nach gewähltem Medium kann auch eine Abdichtung der Kupplungshülsen bspw. mit Dichtringen, vorzugsweise O-Ringen, vorteilhaft sein.The Drilling can preferably be carried out with continuous supply of a rinsing agent through the drill attachment in the hole, whereupon after completion the hole through the ventilation lance over the ground a desired one Period of air or other desired fluid, d. H. if necessary also a liquid, supplied can be. When the ventilation lance is the foremost segment in the drilling direction, d. H. as a headboard, the drill bit described with a check valve is provided, prevents a bottom gas, a ground fluid or Soil components in the ventilation lance invade and ascend into it. Given the versatile possible use may also be spoken of an injection lance in such a device become. To further, in conjunction with a drill bit according to the invention on a ventilation lance for the remediation of contaminated soil resulting advantages to the preceding description. An appropriate training the ventilation lance is thereby possible that as supply pipes anchor rods, in particular per se known so-called soil nails, with a longitudinal direction continuous outer shell thread are provided, which can be screwed by means of the threaded ends Coupling sleeves with each other are connectable. If the drill bit is a drill bit and a drill shank may, as such, for example, one with the drill bit to the recording the check valve adapted anchor rod with corresponding external thread for connection to the supply pipes may be provided by means of coupling sleeve. Regarding of the outer shell thread is preferably to a coarse thread, for example, a trapezoidal thread thought. The external thread can on the preferred of cold rolling or fine grain structural steel existing Supply pipes rolled or other appropriate way be prepared. The coupling sleeves are provided with matching internal thread and preferably have longitudinal in the middle of it a rotation stop. Depending on the configuration, the Anchor rods alternatively directly into a threaded connection hole the Bohrvorsatzes be screwed. The supply pipes can, for example. a manageable length each of 3 meters (but also different) and with more Supply pipes and coupling sleeves considerably extended be, so that deep wells (for example, 10 to 30 meters Depth) to below deep impurities are possible. Especially in In this context, a production of pipes from cold rolling or Fine grain structural steel in terms of combined toughness and strength of advantage, as this particularly large drilling depths can be reached. After all It is preferred that at least one supply pipe to at least one End of a thread, especially an internal thread, for connecting a Pressure fitting has. This serves to either when drilling a rinsing liquid, For example, water, through the ventilation lance into the borehole and / or later to penetrate through the borehole ventilation lance Air or another desired For example, to feed medium into deeper soil layers. Depending on the selected medium can also seal the coupling sleeves, for example. With sealing rings, preferably O-rings, be advantageous.
Die Erfindung betrifft selbstständig auch die Verwendung eines Bohrvorsatzes, der eine Anschlussöffnung und zumindest eine Austrittsöffnung für ein Fluid aufweist, wobei zwischen der Anschlussöffnung und der zumindest einen Austrittsöffnung ein Fluidkanal vorgesehen ist, und der Bohrvorsatz ein auf den Fluidkanal einwirkendes Rückschlagventil aufweist, dessen Sperrrichtung in Richtung von der Austrittsöffnung zu der Anschlussöffnung weist.The Invention relates independently also the use of a drill attachment, which has a connection opening and at least one outlet opening for a fluid wherein between the connection opening and the at least one Outlet opening Fluid channel is provided, and the drill bit on the fluid channel acting check valve has, the reverse direction in the direction of the outlet opening to the connection opening has.
Zum
Stand der Technik wird zunächst
auf
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitere vorteilhafte Verwendung des genannten gattungsgemäßen Bohrvorsatzes anzugeben.In front In this background, the invention is based on the object further advantageous use of said generic drill attachment specify.
Zur
Lösung
schlägt
die Erfindung die Verwendung des genannten Bohrvorsatzes bei der
Regenerierung bzw. Bodensanierung von kontaminiertem Boden, insbesondere
von fest gelagertem bspw. Kies und/oder Sand enthaltenden Boden,
vor, bei welcher Verwendung dem Boden nach Fertigstellung einer
mittels des Bohrvorsatzes erzeugten Bohrung durch den Bohrvorsatz
Gas, insbesondere Luft, zugeführt
wird. Im Unterschied zu der aus
Zweckmäßige, d. h. bevorzugte Weiterbildungen der Verwendung werden in den auf Anspruch 1 zurückbezogenen Ansprüchen angegeben, wobei zu sich diesbezüglich ergebenden Wirkungen und Vorteilen sowie zu noch weiteren Möglichkeiten der Ausgestaltung auf die vorangehende Beschreibung Bezug genommen wird. Von Bedeutung für die angegebene Verwendung ist, dass der Bohrvorsatz bzw. die Bohrkrone und eine hiermit ausgestattete Belüftungslanze im Sinne der Erfindung selbstbohrend ist, d. h. mit einem üblichen Bohrantrieb, der bspw. einen drehenden oder dreh-schlagenden Antrieb vollführt, unmittelbar in Böden verschiedenster, d. h. auch fester gelagerter, Bodentypen einbringbar ist. Ein in diesem Sinne selbstbohrender Bohrvorsatz bzw. Bohrkrone ist bevorzugt daran angepasst, dass beim Einbohren eine überwiegend seitliche Verdrängung von Bohrklein resultiert. Die Anpassung kann zum Beispiel darin liegen, dass die Richtung von seitlich von dem Fluidkanal abzweigenden Fluidbohrungen bezüglich der Einbohrvorschubrichtung nach schräg vorne weist und/oder darin, dass die Geometrie, insbesondere die Anordnungsform von an der Bohrkrone bzw. dem Bohrvorsatz vorgesehenen Schneiden, daran angepasst ist, dass beim Einbohren die gewünschte seitliche Verdrängung resultiert. Indem als Belüftungslanze unmittelbar ein an dem Kopfteil entsprechend angepasstes Bohrrohr verwendet wird, kommt es, insbesondere bei kleinen Querschnittsabmessungen, bei der geschilderten Selbstbohrtechnik praktisch zu keinem Austrag von kontaminiertem Boden aus der Bohrung, was für die Ausführenden bedeutet, dass bspw. keine besonderen Schutzanzüge notwendig sind und eine hohe Produktivität möglich wird. Wenn der Bohrvor satz bzw. die damit ausgestattete Belüftungslanze beim Einbohren bis zu einer gewünschten Einbohrtiefe, die oberhalb der maximal bei der betreffenden Bohrung erreichten Einbohrtiefe liegt, zur Zufuhr von den Bohrungsringspalt abdichtender Stützflüssigkeit, insbesondere von einer Bentonit enthaltenden oder aus Bentonit bestehenden Stützflüssigkeit, verwendet wird, wird eine einer Labyrinth-Dichtung vergleichbare Abdichtung gegen im Bohrloch aufsteigendes, evtl. kontaminiertes Gas, gebildet und zugleich ein gewünschter Scherverbund zwischen Bohrlochwandung und den Gewinderippen der selbstbohrenden Belüftungslanze gebildet.Appropriate, d. H. Preferred developments of the use are in the on claim 1 referring back claims in this respect resulting effects and benefits as well as even more possibilities the embodiment referred to the preceding description becomes. Of importance for the specified use is that the drill bit or the drill bit and a ventilation lance equipped therewith in the sense of the invention self-drilling, d. H. with a conventional drill drive, the bspw. performs a rotating or rotary-driving drive, immediately in soils most diverse, d. H. also fixed, soil types can be introduced is. A self-drilling drill bit or drill bit in this sense is preferably adapted to that when drilling a predominantly lateral displacement results from cuttings. The adaptation can for example in it lie that the direction branch off from the side of the fluid channel Fluid holes with respect the drilling feed direction points obliquely in front and / or in it, that the geometry, in particular the arrangement form of the drill bit or the drill attachment provided cutting, adapted to that when drilling the desired lateral displacement results. As a ventilation lance immediately a correspondingly adapted to the headboard drill pipe is used, it comes, especially for small cross-sectional dimensions, in the described Selbstbohrtechnik practically no discharge of contaminated soil from the well, which means for the performers that eg. no special protective suits necessary are and high productivity becomes possible. If the Bohrvor sentence or the ventilation lance equipped with it when drilling up to a desired Drilling depth, which is above the maximum at the relevant hole reached drilling depth, for the supply of the Bohrungsringspalt sealing support fluid, in particular from a bentonite-containing or from bentonite supporting liquid, is used, a comparable to a labyrinth seal Sealing against ascending, possibly contaminated in the borehole Gas, formed and at the same time a desired shear bond between Borehole wall and the thread ribs of the self-drilling ventilation lance educated.
Die Erfindung betrifft auch selbstständig die Verwendung eines Bohrinjektionsankers, wobei der Bohrinjektionsanker eine selbstbohrende Bohrkrone und zumindest eine Ankerstange umfasst, wobei die Ankerstange einen in Längsrichtung verlaufenden inneren Kanal aufweist, der in einen in der Bohrkrone gebildeten und mit zumindest einer Austrittsöffnung versehenen Hohlraum übergeht. Herkömmlich werden Bohrinjektionsanker zur Einbettung im Bohrloch mittels einer injizierten Verpressmasse verwendet. Ausgehend von einem solchen Bohrinjektionsanker liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weitere vorteilhafte Verwendung anzugeben.The invention also relates to the use of a Bohrinjektionsankers, wherein the Bohrinjektionsanker comprises a self-drilling drill bit and at least one anchor rod, wherein the anchor rod has a longitudinally extending inner channel which merges into a cavity formed in the drill bit and provided with at least one outlet opening. Conventionally who the Bohrinjektionsanker used for embedding in the borehole by means of an injected grout. Starting from such a Bohrinjektionsanker the invention has for its object to provide a further advantageous use.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung zunächst und im Wesentlichen durch eine Verwendung des Bohrinjektionsankers als Belüftungslanze, insbesondere zur Belüftung von kontaminiertem Boden, gelöst, wobei die Belüftungslanze zunächst zum Einbohren bis zu einer gewünschten ersten Einbohrtiefe der Bohrkrone in den Boden verwendet wird, die Belüftungslanze anschließend, insbesondere beim Einbohren bis zu einer größeren zweiten Einbohrtiefe, zur Zufuhr einer Spülflüssigkeit, insbesondere von Wasser, in die Bohrung verwendet wird und wobei die Belüftungslanze nach dem Einbohren zum Einpressen von Druckluft durch eine in den inneren Kanal der Belüftungslanze vorhandene Spülmittelsäule, insbesondere Wassersäule, hindurch in den Boden verwendet wird. Auch in diesem Zusammenhang wird unter einer sog. selbstbohrenden Bohrkrone bzw. einem dadurch selbstbohrenden Bohrinjektionsanker ein solcher verstanden, der sich unmittelbar mit einem üblichen drehenden oder dreh-schlagenden Bohrantrieb in verschiedenste, d. h. auch in fester gelagerte, Böden bis hin zu großen Bohrtiefen einbringen lässt, ohne dass bspw. eine vorangehende Verrohrrung der Bohrung (sog. casing) notwendig wäre. Eine Besonderheit der vorgeschlagenen Verwendung liegt darin, dass die bei der Zufuhr der Spülflüssigkeit (bspw. Wasser) in dem inneren Kanal der Belüftungslanze gebildete Wassersäule (auch als Wasservorlage bezeichnet) bei der anschließenden Bodenbelüftung durch die Belüftungslanze durch den Druck der Wassersäule dafür sorgt, dass kein kontaminierter Boden oder Gas in die Belüftungslanze eindringt, so dass zu diesem Zweck an der Bohrkrone kein gesondertes Rückschlagventil mehr benötigt wird. Dabei ist ausreichend, wenn die Spülflüssigkeit erst nach Erreichen einer gewissen Bohrtiefe zugeschaltet wird, die entweder wenige Meter oberhalb oder sogar im Bereich der endgültigen Bohrtiefe liegen kann. Es wird so gegenüber einer bereits anfänglichen Kühlmittelzufuhr vermieden, dass es zur unerwünschten Ausspülung von ggf. kontaminiertem Boden aus der Bohrung kommt. Eine weitere Besonderheit der Verwendung liegt darin, dass die von dem freien, d. h. der Bohrkrone gegenüberliegenden, Ende der Belüftungslanze in deren inneren Kanal eingepresste Druckluft bei genügendem Druck praktisch selbstständig durch die Wasservorlage zur Bohrkrone gelangt, so dass sie dort in gewünschter Weise durch die Austrittsöffnungen in den Boden entweicht. Ausreichend ist dafür, dass die Luft mit einem solchen Druck eingeleitet wird, der größer ist als der von der Höhe der Wassersäule abhängige Wasserdruck. Durch die Spülmittelzufuhr lässt sich je nach Bodentyp auch erreichen, dass die Bohrung in ihrem tiefsten Abschnitt etwas aufgeweitet bzw. durch das gelöste Bohrklein der Übergang zum angrenzenden Boden aufgelockert wird, so dass die aus der Bohrkrone austretende Luft besser in den Boden eintreten kann. Wenn sich die Austrittsöffnungen der Bohrkrone bspw. nach längerem Abschalten der Druckluft zu setzen sollten, werden diese bei einem späteren Zuschalten von Druckluft durch den dann entstehenden "Schuss" Wasser automatisch wieder freigespült. Die besagten Austrittsöffnungen an der Bohrkrone erfüllen insofern eine Doppelfunktion, als sie bei der beanspruchten Verwendung sowohl zur Zufuhr von Spülmittel als auch anschließend von Luft (oder einem anderen Gas) dienen. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung ist bevorzugt, dass die Belüftungslanze beim Einbohren bis zu der genannten ersten Einbohrtiefe der Bohrkrone zur Zufuhr von den Bohrungsringspalt abdichtender Stützflüssigkeit, insbesondere zur Zufuhr einer Bentonit enthaltenden oder aus Bentonit bestehenden Stützflüssigkeit, verwendet wird. Die Stützflüssigkeit kann dazu entweder bereits von Beginn des Einbohrens an oder ab einem späteren Zeitpunkt bis zu der besagten ersten Einbohrtiefe der Bohrkrone, in der die Zufuhr auf Spülflüssigkeitumgestellt wird, zugeführt werden. Durch die Stützflüssigkeit, bspw. Bentonit, wird der Ringspalt zwischen der selbstbohrenden Belüftungslanze und dem aufgelockerten, kontaminierten Boden gegen eine später aufsteigende Begasung abgedichtet. Auch bietet die selbstbohrende Belüftungslanze beim direkten Einbohren mit der Stützflüssigkeit (d. h. ohne zusätzliche äußere Verrohrung bzw. casing) den Vorteil, dass kein kontaminierter Boden oder kontaminierte Gase beim Abbohren freigesetzt werden und daher besondere Arbeitsschutzmaßnahmen nicht erforderlich sind. Als Belüftungslanze kann ein Bohrinjektionsanker von beschriebenem Aufbau verwendet werden, wobei eine Bohrkrone bevorzugt wird, deren Außenkontur, insbesondere deren Schneidengeometrie und/oder Orientierung der Austrittsöffnungen für das Fluid, an einen Bohrvorgang mit zumindest überwiegend seitlicher Verdrängung des Bodens bzw. des gelösten Bohrkleins, angepasst ist. Dies unterstützt, dass beim Einbohren möglichst kein kontaminierter Boden durch die Bohrung an die Oberfläche gefördert wird. Geeignet sind beispielsweise eine Kreuzbohrkrone oder eine sog. Stufenbohrkrone, wobei der jeweilige Außendurchmesser vorzugsweise nur wenig größer als der Aussendurchmesser der Ankerstangen ist und wobei am Bohrkronenumfang bevorzugt zwei einander gegenüberliegen de Austrittsöffnungen liegen. Abhängig von der gewünschten Bohrtiefe kann die Belüftungslanze mehrere, bevorzugt mit durchlaufendem Außengewinde und innerem Kanal versehene Ankerstangen aufweisen, die mittels Kupplungsmuttern, welche dazu passendes Innengewinde aufweisen, in der Weise verbindbar sind, dass sich der innere Kanal insgesamt über die gesamte Länge der Lanze bis zu den Austrittsöffnungen erstreckt. Ein durchgehendes Ankeraußengewinde lässt nicht nur eine beliebige Ablängung der Ankerstangen zu, sondern bildet mit dem umgebenden Bentonit eine besonders wirksame, einer Labyrinth-Dichtung vergleichbare Abdichtung des Bohrloches und ermöglicht zudem einen Scherverbund zwischen der Belüftungslanze und dem umgebenden Boden. Wird die Zufuhr in der beschriebenen Weise von Stütz- auf Spülflüssigkeitumgestellt, wird auch der in der Belüftungslanze verlaufende innere Kanal und dessen Austrittsöffnungen an der Bohrkrone freigespült, so dass die beschriebene Zufuhr eines Gases (vorzugsweise Luft) in den Boden ungehindert erfolgen kann. Die Belüftungsdauer kann je nach Anforderungen in der Größenordnung von Tagen, Wochen, Monaten oder sogar Jahren liegen. Die Erfindung schließt auch ein Verfahren entsprechend der erfindungsgemäßen Verwendung eines Bohrinjektionsankers ein, bei welchem Verfahren ebenfalls einzelne oder mehrere der zur Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verwendung vorangehend und nachfolgend beschriebenen Merkmale verwirklicht sein können. So wird bspw. nach der Verwendung und auch nach dem Verfahren bevorzugt, dass nach dem Einbohren auf das der Bohrkrone gegenüberliegende freie Ende eine Abschlusskappe aufgeschraubt wird, so dass die in dem inneren Kanal der Belüftungslanze aus der Spülflüssigkeit gebildete Flüssigkeitssäule, insbesondere die gebildete Wassersäule, wegen des sonst gebildeten Unterdruckes nicht ungehindert abfließen kann, d.h. zumindest teilweise erhalten bleibt. Bevorzugt kann eine Abschlusskappe Verwendung finden, aufweisend eine mit Innengewinde versehene Montagebohrung zum Aufschrauben auf eine mit Außengewinde versehene Ankerstange am freien Ende der Belüftungslanze, ferner aufweisend einen Fluidanschluss zum Anschluss einer Fluidquelle (wie einer Druckluftleitung), einen Fluiddurchgang, der den Fluidanschluss und die Montagebohrung miteinander verbindet, und ein Rückschlagventil, dessen Durchlassrichtung von dem Fluidanschluss zu der Montagebohrung und dessen Sperrrichtung von der Montagebohrung zu dem Fluidanschluss gerichtet ist. Das Rückschlagventil kann bspw. einen federbelasteten Ventilkörper aufweisen, wobei die Stärke der Federlast je nach Ausgestaltung bspw. durch eine Stellschraube oder dergleichen einstellbar sein kann. Darüber hinaus ist bevorzugt, dass an der Abschlusskappe eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist, die sich von der Montagebohrung bis zu einer an dem Gehäuse gegenüberliegenden, lösbar mit einem Verschlusselement (wie einer Verschlussschraube) verschließbaren Mündung erstreckt, und dass das Rückschlagventil in einer von der Durchgangsbohrung abzweigenden Bohrung angeordnet ist. Wird die Abschlusskappe mit verschlossener Öffnung und mit verschlossenem Rückschlagventil nach dem Einbohren mit Spülflüssigkeit und dem Abtrennen der dazu verwendeten, an sich bekannten Antriebs- und Fluidzufuhreinrichtung auf das freie Ende der Belüftungslanze aufgeschraubt, bewirkt dies, dass der innere Zufuhrkanal oberhalb der im Zufuhrkanal stehenden Spülflüssigkeit bzw. Wasservorlage luftdicht verschlossen wird, so dass die Spülflüssigkeit bzw. Wasservorlage nicht durch die Austrittsöffnungen der Bohrkrone abfließen kann, sondern über einen gewünschten Zeitraum gehalten wird. Nach dem Aufschrauben kann die Belüftungslanze zum Einpressen von bspw. Druckluft aus einer an den Fluidanschluss angeschlossenen Versorgungseinrichtung durch die Abschlusskappe und durch die in dem inneren Kanal der Belüftungslanze vorhandene Spülmittel- bzw- Wassersäule hindurch verwendet werden, wobei der Luftdruck so eingestellt wird, dass die zugeführte Luft den Sperrdruck des Rückschlagventils und den Druck der in der Belüftungslanze stehenden Flüssigkeits- bzw. Wassersäule übersteigt. Das Rückschlagventil öffnet zur Druckluftzufuhr, wenn der Luftdruck den Ventilsperrdruck übersteigt und sorgt dafür, dass nach dem Anschluss der Druckluftleitung in der Belüftungslanze oberhalb der Wassersäule immer ein leichter Überdruck herrscht. Um bei geöffnetem Ventil Luft durch die Flüssigkeits- bzw. Wassersäule pressen zu können, muss der Zufuhrdruck in der Belüftungslanze größer als der von der Höhe der Flüssigkeitssäule abhängige Flüssigkeitsdruck sein. Beispielsweise benötigt man bei einer Wassersäule von 20 Meter Höhe in der Belüftungslanze einen Luftdruck von mehr als 2 bar. Bevorzugt ist weiter, dass während der Druckluft-Beaufschlagung der Belüftungslanze der Druck, insbesondere der Druckabfall, und der Volumenstrom gemessen wird. Um die Schadstoffe im Boden abzubauen, kann vorzugsweise vor Beginn der Bodenbelüftung eine vorzugsweise obere Bodenschicht mit Mikroben angereichert werden. Die dann bei der Belüftung in den kontaminierten Boden aufsteigende Luft löst die dortigen Schadstoffe (insbesondere Kohlenwasserstoff-Verbindungen), die während des Transports und beim Durchströmen der mit Mikroben angereicherten, ggf. auch gezielt auf den kontaminierten Boden aufgebrachten Bodenschicht in einem Langzeitprozess (bspw. während ca. 5 bis 8 Jahren) zu Wasser und Kohlendioxid abgebaut werden. Sollte bei der Überwachung von Druck und Volumenstrom wider Erwarten doch ein Verstopfen der Belüftungslanze festgestellt werden, lässt sich an der Abschlusskappe das die obere Mündung abschließende Verschlusselement lösen, so dass eine Reinigung bspw. mittels eines eingeführten Wasserschlauchs oder mit einer Reinigungsspirale ermöglicht wird. Durch die seitliche Lage des Rückschlagventils wird der Anschluss der Druckluftleitung davon nicht berührt, so dass ein gewünschter dauerhafter Anschluss und Verlegung der Leitungen im Boden möglich ist. Zur Regenerierung einer kontaminierten Bodenschicht wird bevorzugt, dass die Umstellung der Zufuhr von Stützflüssigkeit auf Spülflüssigkeit durch die Bohrkrone etwa auf Höhe der kontaminierten Bodenschicht, insbesondere etwa auf Höhe des unteren Randes der kontaminierten Bodenschicht, oder unterhalb des kontaminierten Bodens erfolgt. Wenn die Belüftungslanze unter Zufuhr von Spülmittel anschließend noch bspw. um einige Meter tiefer in den Boden eingebohrt wird, wird vermieden, dass die Stützflüssigkeit (Bentonit) im Bohrloch bis zu den Austrittsöffnungen der Bohrkrone absinken bzw. diese verstopfen kann, d. h. erreicht, dass die Luft aus der Belüftungslanze ungehindert austreten kann. Soll die Bodenbelüftung über einen so langen Zeitraum erfolgen, dass trotz der Abschlusskappe bspw. aufgrund von Leckagen die Gefahr eines allmählichen, zu weit gehenden Absinkens der Wasservorlage besteht, wird bevorzugt, dass die Belüftungslanze bis zu einer solchen Tiefe in den Boden gebohrt wird, in der sich zumindest ihr unterer Längenteilabschnitt schon unterhalb des Grundwasserspiegels befindet. Dies führt dazu, dass in der mit der Abschlusskappe verschlossenen Belüftungslanze die einen Schutz gegen eindringenden Boden bewirkende Flüssigkeits- bzw. Wassersäule auch aufgrund von Undichtigkeiten nur so weit absinken kann, bis sie mit dem Grundwasserspiegel auf gleicher Höhe steht. Da kontaminierte Böden in erster Linie bei hohem Grundwasserstand, der die Schadstoffe verbreitet, problematisch sind, liegt bei den Anwendungen im Regelfall auch ein ausreichend hoher Grundwasserstand vor, aus dem die beschriebene, besonders zuverlässige Funktion resultiert. Die Belüftungslanzen können vorzugsweise in einem Raster von bspw. ca. 3 × 3 Meter in den Boden eingebohrt und dann vorzugsweise mit einer bspw. ca. 1 Meter dicken Schicht aufbereitetem Boden überschüttet werden. Um die Position der Belüftungslanzen wiederzufinden, kann die Abschlusskappe mit dazu geeigneten Mitteln an eine Ortung über ein GPS-System angepasst sein.The object is achieved according to the invention initially and essentially by using the Bohrinjektionsankers as a ventilation lance, in particular for ventilation of contaminated soil, the ventilation lance is first used to drill to a desired first depth of the drill bit in the ground, the ventilation lance then in particular when drilling to a larger second drilling depth, for supplying a rinsing liquid, in particular water, is used in the bore and wherein the ventilation lance after drilling for injecting compressed air through a present in the inner channel of the ventilation lance Spülmittelsäule, especially water column through into the ground. Also in this context, a so-called. Self-drilling drill bit or a self-drilling Bohrinjektionsanker understood such that can bring directly to a conventional rotary or rotary beating drill drive in a variety, ie also in solid, floors to large drilling depths , without, for example, a previous Verrohrrung the bore (so-called. Casing) would be necessary. A special feature of the proposed use is that the water column formed during the supply of the rinsing liquid (for example water) in the inner channel of the ventilation lance (also referred to as water mask) during the subsequent soil ventilation through the ventilation lance by the pressure of the water column no contaminated soil or gas penetrates into the ventilation lance, so that for this purpose on the drill bit no separate check valve is required. It is sufficient if the rinsing liquid is switched on only after reaching a certain drilling depth, which may be either a few meters above or even in the range of the final drilling depth. It is thus avoided over an already initial coolant supply, that it comes to the undesirable flushing of possibly contaminated soil from the bore. Another special feature of the use is that the opposite of the free, ie the drill bit, end of the ventilation lance compressed air injected into its inner channel at sufficient pressure practically independently passes through the water mask to the drill bit, so that there in the desired manner through the outlet openings escapes into the ground. It is sufficient that the air is introduced at a pressure which is greater than the dependent on the height of the water column water pressure. Depending on the type of soil, the flushing agent supply can also be used to widen the hole slightly in its deepest section or to loosen the transition to the adjacent soil through the loosened cuttings, so that the air leaving the drill bit can penetrate better into the soil. If the outlet openings of the drill bit, for example, after prolonged shutdown of the compressed air should be set, they are automatically flushed free at a later connection of compressed air through the then "shot" water. Said outlet openings on the drill bit fulfill a dual function in that they serve in the claimed use both for the supply of detergent and then of air (or other gas). In the case of the use according to the invention, it is preferred that the ventilation lance during drilling be used up to the first boring depth of the drill bit for supplying support liquid sealing the bore ring gap, in particular for supplying a bentonite-containing or bentonite supporting liquid. The support liquid can be either from the beginning of drilling or from a later date to the said first drilling depth of the drill bit, in which the supply is switched to rinsing liquid, either. By the support liquid, for example. Bentonite, the annular gap between the self-drilling ventilation lance and the loosened, contaminated soil is sealed against a later rising fumigation. The self-drilling aeration lance also offers the advantage of direct drilling in with the support liquid (ie without additional external casing or casing) so that no contaminated soil or contaminated gases are released during drilling and therefore special occupational safety measures are not required. As a vent lance a Bohrinjektionsanker described structure can be used, wherein a drill bit is preferred, the outer contour, in particular their cutting geometry and / or orientation of the outlet openings for the fluid, adapted to a drilling operation with at least predominantly lateral displacement of the soil or dissolved cuttings is. This assists that as boring as possible no contaminated soil is conveyed through the bore to the surface. Suitable, for example, a cross drill bit or a so-called. Stepped drill bit, wherein the respective outer diameter is preferably only slightly larger than the outer diameter of the anchor rods and wherein the Bohrkronenumfang preferably two opposing de outlet openings. Depending on the desired drilling depth, the ventilation lance can have a plurality of preferably provided with continuous external thread and inner channel anchor rods which are connected by means of coupling nuts which have matching internal thread in such a way that the inner channel over the entire length of the lance to extends to the outlet openings. A continuous anchor outer In addition to allowing the anchor rods to be cut to length, winch forms with the surrounding bentonite a particularly effective seal of the borehole which is comparable to a labyrinth seal and also makes possible a shear connection between the ventilation lance and the surrounding ground. If the supply is switched from support to rinsing liquid in the manner described, the inner duct running in the ventilation lance and its outlet openings at the drill bit are also rinsed free, so that the described supply of a gas (preferably air) into the ground can take place unhindered. The ventilation time can be on the order of days, weeks, months or even years depending on the requirements. The invention also includes a method according to the invention using a Bohrinjektionsankers, in which method may also be implemented one or more of the features described above for the further development of the inventive use and below. Thus, for example, after use and also after the method is preferred that after drilling on the drill bit opposite free end a cap is screwed so that the liquid column formed in the inner channel of the ventilation lance from the rinsing liquid, in particular the water column formed, can not flow unhindered because of the otherwise formed negative pressure, ie at least partially retained. Preferably, an end cap may be used having an internally threaded mounting bore for screwing onto an externally threaded anchor rod at the free end of the vent lance, further comprising a fluid port for connection to a fluid source (such as a compressed air line), a fluid passage connecting the fluid port and the mounting bore connects to each other, and a check valve whose passage direction is directed from the fluid port to the mounting hole and the locking direction of the mounting hole to the fluid port. The check valve may have, for example, a spring-loaded valve body, wherein the strength of the spring load depending on the embodiment, for example, by an adjusting screw or the like may be adjustable. Moreover, it is preferred that a through hole is provided on the end cap, which extends from the mounting hole to a opposite to the housing, releasably closable with a closure element (such as a screw plug) mouth, and that the check valve in a branched off from the through hole Bore is arranged. If the closure cap with a closed opening and with a closed non-return valve is screwed onto the free end of the ventilation lance after drilling in with flushing liquid and the separation of the known drive and fluid supply device, this causes the inner supply channel to above the flushing liquid in the supply channel or water mask is hermetically sealed, so that the flushing liquid or water mask can not flow through the outlet openings of the drill bit, but is held for a desired period. After screwing the venting lance can be used to press in, for example, compressed air from a supply device connected to the fluid connection through the end cap and through the present in the inner channel of the ventilation lance Spülmittel- or- water column through, the air pressure is adjusted so that the supplied air exceeds the blocking pressure of the check valve and the pressure of standing in the ventilation lance liquid or water column. The check valve opens to supply compressed air when the air pressure exceeds the valve lock pressure and ensures that there is always a slight overpressure after connecting the compressed air line in the ventilation lance above the water column. In order to be able to press air through the liquid or water column when the valve is open, the supply pressure in the ventilation lance must be greater than the liquid pressure dependent on the height of the liquid column. For example, in the case of a water column of 20 meters in height, an air pressure of more than 2 bar is required in the ventilation lance. It is further preferred that the pressure, in particular the pressure drop, and the volume flow are measured during the pressurization of the ventilation lance. In order to reduce the pollutants in the soil, a preferably upper soil layer can preferably be enriched with microbes before the beginning of the soil aeration. The air rising in the contaminated soil during aeration triggers the local pollutants (in particular hydrocarbon compounds), which are transported in a long-term process (for example, during transport and through the microbial enriched, possibly even deliberately applied to the contaminated soil). during about 5 to 8 years) to water and carbon dioxide are degraded. If, in the monitoring of pressure and volume flow, contrary to expectations, a clogging of the ventilation lance can be determined, the closure cap can be used to release the closure element closing the upper orifice so that a cleaning is made possible, for example, by means of an inserted water hose or with a cleaning spiral. The lateral position of the check valve, the connection of the compressed air line is not affected, so that a desired permanent connection and routing of the lines in the ground is possible. To regenerate a contaminated soil layer, it is preferred that the changeover of the supply of support liquid to rinsing liquid through the drill bit be approximately at the level of the contaminated soil layer, in particular approximately at the level of the lower edge of the contaminated soil layer, or un takes place below the contaminated soil. If the ventilation lance is then drilled with a supply of detergent then still, for example, a few feet deeper into the ground, it is avoided that the support liquid (bentonite) in the borehole fall down to the outlet openings of the drill bit or can clog them, that is achieved that the Air can escape unhindered from the ventilation lance. If the floor ventilation takes place over such a long period of time that, despite the end cap, for example due to leaks, there is a risk of a gradual, excessive sinking of the water mask, it is preferred that the ventilation lance be drilled into the ground to such a depth at least its lower longitudinal section is already below the groundwater level. This leads to the fact that in the closed with the end cap ventilation lance the protection against penetrating soil causing liquid or water column can only drop so far due to leaks until it is at the same level with the groundwater level. Since contaminated soils are problematic primarily at high groundwater levels, which spread the pollutants, the applications generally also have a sufficiently high groundwater level, from which the described, particularly reliable function results. The ventilation lances can preferably be drilled into the ground in a grid of, for example, about 3 × 3 meters, and then preferably showered with a soil treated, for example, about 1 meter thick. In order to recover the position of the ventilation lances, the end cap may be adapted by appropriate means to a location via a GPS system.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren beispielhaft gezeigten möglichen Ausführungsformen beschrieben. Darin zeigt:The Invention will be exemplified below with reference to the figures shown possible embodiments described. It shows:
Die
Die
Gestaltung der schon mit Bezug auf die
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All disclosed features are (for itself) essential to the invention. In the disclosure of the application will hereby also the disclosure content of the associated / attached priority documents (Copy of the advance notice) fully included, too for the purpose, features of these documents in claims present Registration with.
Claims (37)
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2005
- 2005-05-17 DE DE102005022585A patent/DE102005022585A1/en not_active Withdrawn
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