DE102010010637A1

DE102010010637A1 - Drilling equipment for drilling ground holes into building, has transverse bore running transverse to axis of tool, drive cultivated at kelly bar or at intermediate piece or at tool, and bolt moved out from bore by drive

Info

Publication number: DE102010010637A1
Application number: DE102010010637A
Authority: DE
Inventors: Axel Friedhoff
Original assignee: Abf Bohrtechnik & Co KG GmbH; Abf-Bohrtechnik & Co KG GmbH
Current assignee: Abf Bohrtechnik & Co KG GmbH; Abf-Bohrtechnik & Co KG GmbH
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-15

Abstract

The equipment has a transverse bore (12) running transverse to a longitudinal axis of a tool (1) e.g. drill bit, through walls (14) of the tool. A drive (4) e.g. mechanical or pneumatic or electrical or hydraulic drive and electromotor such as linear electromotor, is cultivated at a kelly bar (2) or at an intermediate piece or at the tool, and a bolt (3) is moved out from the transverse bore by the drive. An energy storage (5) is formed as an accumulator e.g. lithium ion battery, and a radio receiver (7) is arranged close to the drive. A tube holder is coupled to the kelly bar or to the piece.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bohrgerät, bestehend aus einem Bohrer oder einem anderen Werkzeug, welches unmittelbar oder über ein Zwischenstück mit einer Kelly-Stange verbunden ist, die aus Hohlprofilen besteht, wobei in das Werkzeug eine Vertiefung, auch Kelly-Box genannt, eingebracht ist, die komplementär zum unteren Ende der Kelly-Stange oder des Zwischenstücks geformt ist und wenigstens eine erste Querbohrung quer zur Längsachse des Werkzeuges durch die Wände des Werkzeuges verläuft und je eine zweite Querbohrung sich daran anschließt, die durch die Kelly-Stange verläuft und in die wenigstens ein Bolzen eingesteckt ist.The invention relates to a drill, consisting of a drill or other tool, which is connected directly or via an intermediate piece with a Kelly rod, which consists of hollow profiles, wherein a recess, also called Kelly box, introduced into the tool is formed, which is complementary to the lower end of the Kelly rod or the intermediate piece and at least a first transverse bore transverse to the longitudinal axis of the tool through the walls of the tool and a second transverse bore connects thereto, which runs through the Kelly rod and in the at least one bolt is inserted.

Im Tiefbau ist es eine sehr oft vorkommende Aufgabenstellung, dass in einen Baugrund Löcher gebohrt werden müssen, die z. B. Gründungspfähle für ein Bauwerk oder eine Stützwand aufnehmen. Auf aktuellem Stand der Technik werden dafür sogenannte „Kelly-Stangen” eingesetzt, an deren unteren Ende das Bohrwerkzeug befestigt ist. Die Kelly-Stangen sind meist aus mehreren Elementen hergestellt, die teleskopartig ineinander schiebbar und auseinander ziehbar sind. Damit von einer Stange zur nächsten ein Drehmoment übertragen werden kann, weisen sie in der Regel ein polygonales Profil auf. Bevorzugt ist ein Quadrat.In civil engineering, it is a very common task that holes must be drilled in a ground, the z. B. foundation piles for a building or a supporting wall record. At the current state of the art so-called "Kelly rods" are used, at the lower end of the drilling tool is attached. The Kelly rods are usually made of several elements that are telescopically telescoped and pulled apart. So that a torque can be transmitted from one rod to the next, they generally have a polygonal profile. Preferred is a square.

Durch die Teleskopierung mehrerer Elemente ergibt sich, dass das Außenprofil der untersten Kelly-Stange das Innenprofil der nächsten folgenden Stange ist. Deren Außenprofil ist wiederum das Innenprofil der dritten Stange von unten.By telescoping several elements it follows that the outer profile of the lowest Kelly bar is the inner profile of the next following bar. Their outer profile is in turn the inner profile of the third rod from below.

In zahlreichen Anwendungsfällen werden die Kelly-Stangen mit daran angeflanschtem Bohrwerkzeug von einem Kran aufgenommen, der sie über ein Seil ablässt, welches in der Regel durch die Hohlprofile hindurch verläuft. Zusätzlich wird die gesamte Anordnung durch einen rotierenden Antrieb – den Bohrantrieb, der auf die oberste Stange mit dem größten Querschnitt zugreift, in Rotation um ihre Längsachse versetzt. Durch das polygonale Profil wird das Antriebsmoment von einem Teilelement der Kelly-Stange auf das nächste übertragen.In many applications, the Kelly rods with a flange-mounted drilling tool are received by a crane, which discharges them via a rope, which usually passes through the hollow profiles. In addition, the entire assembly is rotated by a rotating drive - the drill drive, which accesses the topmost bar with the largest cross-section, in rotation about its longitudinal axis. Due to the polygonal profile, the drive torque is transferred from one partial element of the Kelly bar to the next.

Oft wird eine große Auswahl von verschiedenen Bohrern, wie z. B. Kernbohrer benötigt, je nach der Beschaffenheit des Bohrgrundes und der geforderten Bohrgeschwindigkeit. Wenn der Bohrgrund einen inhomogenen Verlauf aufweist und lockere Schichten wie z. B. Sand oder Lehm sich mit sehr harten Schichten, wie z. B. Gestein abwechseln, sind auch entsprechend verschiedene Werkzeuge erforderlich.Often, a large selection of different drills, such as. B. core drill required, depending on the nature of the bottom and the required drilling speed. If the bottom of the hole has an inhomogeneous course and loose layers such. As sand or clay with very hard layers, such. B. alternate rock, according to different tools are required.

Dabei werden am unteren Ende der Kelly-Stange nicht nur die verschiedensten Bohrwerkzeuge angeflanscht sondern auch sogenannte „Eimer”, die Flüssigkeiten oder Schlämme aus dem Bohrloch aufnehmen und nach oben befördern.Not only a variety of drilling tools are flange-mounted on the lower end of the Kelly rod, but so-called "buckets", which pick up liquids or sludges from the borehole and convey them upwards.

Weiterhin ist es bekannt, den Bohrer und die Kelly-Stange nicht unmittelbar sondern über ein Zwischenstück zu verbinden. Dadurch können z. B. verschiedene Profile der Kelly-Stange und des Werkzeuges miteinander verbunden werden.Furthermore, it is known not to connect the drill and the Kelly rod directly but via an intermediate piece. As a result, z. B. different profiles of the Kelly rod and the tool are connected together.

Das bisher als Stand der Technik allgemein verwendete Prinzip zur Verbindung des Werkzeuges mit dem untersten Kelly-Rohr durch eine Verschraubung entspricht dem Prinzip, dass auch für das Verbinden von zahlreichen Bohrrohren genutzt wird. In DE 195 18 820 wird als Verbindung von zwei aneinanderstoßenden, etwa zylindrischen Elementen eines Bohrgestänges vorgeschlagen, dass in beide aneinandergrenzenden Profilelemente eine Nut eingearbeitet ist, die jeweils bis zur Verbindungsstelle reicht. In diese Nut ragt jeweils ein Flansch hinein, der mit dem anderen Flansch am benachbarten Rohr fest durch eine Verschraubung verbunden ist.The principle used so far as the prior art for connecting the tool with the lowest Kelly tube by a screw corresponds to the principle that is also used for the connection of numerous drill pipes. In DE 195 18 820 is proposed as a compound of two abutting, approximately cylindrical elements of a drill pipe, that in both adjacent profile elements, a groove is incorporated, which extends to the junction in each case. In this groove each project into a flange which is fixedly connected to the other flange on the adjacent tube by a screw.

Eine Schraubverbindung ist millionenfach bewährt und bei ausreichender Dimensionierung sowie ordnungsgemäßem Anziehen dauerhaft und solide.A screw connection is proven millions of times and with sufficient dimensioning and proper tightening durable and solid.

Ihr Nachteil ist jedoch, dass das Zusammenführen von Schraube und Gegengewinde oder Mutter eine relativ aufwändige, manuelle Tätigkeit ist. Zwar sind im Prinzip Roboter bekannt, die diese Aufgabe auch mannlos erledigen können. Jedoch stehen das Bauvolumen und der Aufwand für die Bereitstellung und Inbetriebnahme eines Roboters in einem Missverhältnis zur Herstellung dieser Schraubverbindung.Their disadvantage, however, is that the merging of screw and mating thread or nut is a relatively complex, manual activity. Although, in principle, robots are known who can do this task also unattended. However, the volume of construction and the effort for the provision and commissioning of a robot are in disproportion to the production of this screw.

Deshalb ist es auf aktuellem Stand der Technik üblich, die Verbindung zwischen dem Werkzeug und der unteren Kelly-Stange dadurch herzustellen, dass eine Person auf das Werkzeug steigt und von dort aus per Hand die Verschraubung vornimmt, selbst auf ordnungsgemäße Sicherheit der Schraubverbindung überprüft und wieder vom Werkzeug herab steigt. Bei häufigem Wechsel des Werkzeuges addieren sich die dafür erforderlichen Zeiten zu einem nennenswerten Anteil der gesamten Betriebszeit des Bohrgerätes.Therefore, it is common on the current state of the art to make the connection between the tool and the lower Kelly rod in that a person climbs on the tool and from there by hand makes the screw, even checked for proper safety of the screw and again descending from the tool. With frequent changes of the tool, the times required for this add up to a significant proportion of the total operating time of the drill.

Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Verbindung zwischen der Kelly-Stange bzw. dem Zwischenstück und dem daran hängenden Werkzeug zu schaffen, die in sehr kurzer Zeit durch Ansteuerung aus der Ferne aktiviert und deaktiviert werden kann.Against this background, the invention has taken on the task of creating a connection between the Kelly rod or the intermediate piece and the hanging thereon tool that can be activated and deactivated in a very short time by remote control.

Als Lösung lehrt die Erfindung, dass an der Kelly-Stange oder am Zwischenstück oder am Werkzeug ein Antrieb angebaut ist, durch den jeder Bolzen aus der Querbohrung heraus und herein bewegbar ist.As a solution, the invention teaches that on the Kelly rod or on the intermediate piece or on the tool, a drive is attached by each Bolt out of the transverse bore and in is movable.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist also, dass der Bolzen nicht als ein separates Zubehör herbeigeschafft und eingebaut werden muss, sondern beweglich mit der Kelly-Stange oder mit dem Zwischenstück oder mit dem Werkzeug verbunden ist. Von dort aus kann er durch einen fest angebauten Antrieb bewegt werden und zwar so weit, dass er aus dem jeweiligen Gegenstück heraus und herein bewegt werden kann.The essential feature of the invention is therefore that the bolt does not have to be procured and installed as a separate accessory, but is movably connected to the Kelly bar or to the intermediate piece or to the tool. From there it can be moved by a firmly attached drive and indeed so far that it can be moved out of the respective counterpart and in.

Dadurch wird die Zeit für einen Werkzeugwechsel dramatisch verkürzt, sodass sich die gesamte Betriebsdauer des teuren Bohrgerätes sich nennenswert verlängert und insgesamt die Wirtschaftlichkeit des Betriebes deutlich verbessert wird.As a result, the time for a tool change is dramatically shortened, so that the entire operating life of the expensive drilling rig is significantly extended and the overall economic efficiency of the operation is significantly improved.

Für die mechanische Ausführung der Bewegung des Bolzens sind auf aktuellem Stand der Technik zahlreiche Varianten bekannt: der Antrieb kann pneumatisch, z. B. mit einem Zylinder, oder elektrisch, z. B. mit einem rotierenden Elektromotor oder einem linearen Elektromotor, ausgeführt werden oder auch durch einen Hydraulikantrieb, wie z. B. einen Hydraulikzylinder. Der Bolzen kann auch rein mechanisch über Wellen, Ketten, Seile, Hebel oder Stößel und Kupplungen bewegt werden.For the mechanical execution of the movement of the bolt numerous variants are known on the current state of the art: the drive can be pneumatically, z. B. with a cylinder, or electrically, for. B. with a rotating electric motor or a linear electric motor, running or by a hydraulic drive, such as. B. a hydraulic cylinder. The bolt can also be moved purely mechanically via shafts, chains, ropes, levers or rams and couplings.

Ein Problem ist dabei stets die Zuführung der Energie zum Antrieb durch die Kelly-Stange mit ihrer wechselnden Länge hindurch und vorbei an evtl. im inneren der Kelly-Stange entlang fließenden Flüssigkeiten. Zur Vermeidung dieses langen Versorgungsweges schlägt die Erfindung als eine alternative Ausführungsform vor, dass nahe zum Antrieb ein Energiespeicher für dessen Versorgung angeordnet ist. Dadurch ist über die Kelly-Stange hinweg keine energieführende Verbindung mehr herzustellen. Stattdessen wird der Energiespeicher aufgeladen, wenn das Bohrgerät mit seinem unteren Ende aus dem Bohrloch herausgehoben ist.A problem is always the supply of energy to drive through the Kelly rod with its changing length and past any possibly in the interior of the Kelly rod along flowing fluids. To avoid this long supply path, the invention proposes, as an alternative embodiment, that an energy store for its supply is arranged close to the drive. As a result, it is no longer possible to produce an energy-conducting connection over the Kelly rod. Instead, the energy storage is charged when the drill is lifted out of the well with its lower end.

Der Energiespeicher kann z. B. ein Drucklufttank sein und der zugehörige Antrieb dann ein Pneumatikzylinder. Alternativ kann der Energiespeicher auch ein elektrischer Akkumulator, wie z. B. eine Lithium-Ionen-Batterie sein, der einen Elektromotor treibt, unabhängig davon, ob er rotiert oder sich linear bewegt. Eine andere Alternative ist ein rein mechanischer Energiespeicher wie eine gespannte Feder oder eine rotierende Masse.The energy storage can, for. B. be a compressed air tank and the associated drive then a pneumatic cylinder. Alternatively, the energy storage and an electric accumulator, such. Example, be a lithium-ion battery, which drives an electric motor, regardless of whether it rotates or moves linearly. Another alternative is a purely mechanical energy storage such as a tensioned spring or a rotating mass.

Für jede Art des Energiespeichers in der Nähe des Antriebes ist es sinnvoll, dass er über eine möglichst robuste und durch die Drehung des Bohrgerätes ebenso wenig wie durch Erschütterungen belastbare Verbindung aktiviert und deaktiviert wird. Da eine Verbindung über ein Kabel mit den Schleifkontakten zur Übertragung vom drehenden in den stehenden Teil problematisch ist, schlägt die Erfindung als Alternative eine berührungslose Übertragung des Aktivierungsbefehls vor, z. B. über einen Funkstrecke. Nahe zum Antrieb ist ein Funkempfänger angeordnet, durch den der Antrieb aktivierbar ist. Der zum Funkempfänger gehörige Funksender ist dann z. B. sinnvoller Weise in der Nähe der anderen Bedieneinrichtungen für das Bohrgerät angeordnet.For any type of energy storage in the vicinity of the drive, it makes sense that it is activated and deactivated via a robust as possible and by the rotation of the drill as well as by shocks resilient connection. Since a connection via a cable with the sliding contacts for transmission from the rotating in the standing part is problematic, the invention proposes as an alternative, a non-contact transmission of the activation command, z. B. over a radio link. Near the drive, a radio receiver is arranged, through which the drive is activated. The belonging to the radio receiver radio transmitter is then z. B. sensibly arranged in the vicinity of the other operating devices for the drill.

Für die mechanische Anordnung des Antriebes ist es eine sehr einfache Variante, dass ein linear wirkender Antrieb, wie z. B. ein Pneumatikzylinder, ein Hydraulikzylinder oder ein elektrischer Linearantrieb, in Verlängerung oder parallel zum Bolzen angeordnet ist und diesen in beide Richtungen bewegt.For the mechanical arrangement of the drive, it is a very simple variant that a linear-acting drive such. As a pneumatic cylinder, a hydraulic cylinder or an electric linear drive, is arranged in extension or parallel to the bolt and moves it in both directions.

Wenn der Hohlraum im Inneren der Kelly-Stange genutzt wird, um flüssige Materialien aus dem Bohrloch heraus und/oder flüssige Materialien zur Unterstützung der Bohrung in das Bohrloch hinein zu bringen, dann ist es wünschenswert, dass der Hohlraum durch den Antrieb für den Bolzen so wenig wie möglich verkleinert wird. Dann kann der Antrieb entweder an der Außenseite der Kelly-Stange oder an der Außenseite des Werkzeuges angeordnet werden, sollte dort aber auch unter einer mechanisch möglichst robusten Verkleidung angeordnet werden, um bei der Bohrarbeit nicht beschädigt zu werden. Falls eine Anbringung an der Außenseite nicht möglich ist, ist es auch denkbar, den Antrieb im Innenraum der Kelly-Stange anzuordnen.If the cavity inside the Kelly rod is used to deliver liquid materials out of the wellbore and / or liquid materials to aid the bore into the wellbore, then it is desirable that the cavity be driven by the drive for the bolt is reduced as little as possible. Then, the drive can be arranged either on the outside of the Kelly rod or on the outside of the tool, but should also be placed under a mechanically robust as possible cladding so as not to be damaged in the drilling. If an attachment to the outside is not possible, it is also conceivable to arrange the drive in the interior of the Kelly rod.

In beiden Fällen ist es interessant, dass der Antrieb so wenig wie möglich von der Wand des Kelly-Rohrs heraus ragt. Dafür ist es besonders vorteilhaft den Antrieb parallel zur Längsachse der Kelly-Stange anzuordnen. Da sich der Bolzen jedoch notwendigerweise quer zur Längsachse bewegen muss, ist dann eine mechanische Umlenkeinrichtung von dem Antrieb zum Bolzen erforderlich.In both cases it is interesting that the drive protrudes as little as possible from the wall of the Kelly tube. For this it is particularly advantageous to arrange the drive parallel to the longitudinal axis of the Kelly rod. However, since the bolt must necessarily move transversely to the longitudinal axis, then a mechanical deflection of the drive to the bolt is required.

Eine solche Umlenkeinrichtung kann z. B. ein Keil sein, der vom Antrieb linear bewegt wird und den Bolzen „zur Seite” drückt. Zusätzlich kann am Bolzen ein dazu komplementärer, zweiter Keil, befestigt sein, der ihn mit besserem Wirkungsgrad bewegt. Auf diese Weise kann sich die Bewegungsrichtung des Bolzens um 90 Grad von der Längsachse des Antriebes unterscheiden.Such a deflection can z. B. be a wedge, which is linearly moved by the drive and pushes the bolt "to the side". In addition, a complementary, second wedge, attached to the bolt, which moves him with better efficiency. In this way, the direction of movement of the bolt can differ by 90 degrees from the longitudinal axis of the drive.

Eine andere Variante ist eine Zug-/Druckstange, die über jeweils ein Gelenk mit dem Bolzen und mit dem Antrieb verbunden ist. In diesem Fall kann der Antrieb auch ein rotierender Antrieb sein, auf dessen Achse eine Kurbel aufgesetzt ist, die die Schubstange bewegt. Der Vorteil einer solchen Anordnung ist, dass durch den Bewegungskreis der Kurbel der maximale Hub des Bolzens festgelegt ist und weder über – noch unterschritten wird, was die Bedienungssicherheit sehr erhöht.Another variant is a pull / push rod, which is connected via a respective joint with the bolt and with the drive. In this case, the drive may also be a rotating drive, on the axis of a crank is placed, which moves the push rod. The advantage of such an arrangement is that the maximum stroke of the bolt is determined by the motion circle of the crank and is neither exceeded nor exceeded, which greatly increases the operating safety.

Die Kelly-Stange ist im allgemeinsten Fall ein Hohlprofil mit einem beliebigen Querschnitt. Falls es mehrere Kelly-Stangen gibt, die wie ein Teleskop ineinander gefahren werden können, so muss natürlich die Außenseite der jeweils kleineren Kelly-Stange kompatibel zur Innenseite der jeweils nächsten Kelly-Stange sein. Im Prinzip ist lediglich der Kreis als Profil ausgeschlossen, da dann von einer zur nächsten Kelly-Stange kein Drehmoment mehr übertragen werden kann. In den meisten Fällen wird in der Praxis jedoch das Profil der Kelly-Stangen ein Quadrat sein, weil dieses Profil ein günstiger Kompromiss zwischen einer möglichst geringen Oberfläche und damit möglichst geringen Kosten einerseits und einer möglichst guten Drehmomentübertragung andererseits ist. Sinnvoll denkbar sind jedoch auch andere polygonale Querschnitte, wie z. B. Sechsecke oder sternförmige Profile.The Kelly bar is in the most general case a hollow profile of any cross section. If there are several Kelly rods that can be telescoped like a telescope, then of course the outside of each smaller Kelly rod must be compatible with the inside of the next Kelly rod. In principle, only the circle is excluded as a profile, since then no torque can be transmitted from one to the next Kelly rod. In most cases, however, in practice, the profile of the Kelly rods will be a square, because this profile is a favorable compromise between the lowest possible surface and thus the lowest possible cost on the one hand and the best possible torque transfer on the other. It makes sense, however, also other polygonal cross-sections, such. As hexagons or star-shaped profiles.

Als Werkzeug können verschiedene Geräte eingesetzt werden. Wichtig ist ein Bohrer, der nicht nur das abzutragende Material aufbricht und zerkleinert, sondern in einer Variante auch mit einer um seine Längsachse herum laufenden Schnecke das abgebrochene Bohrgut nach oben befördert.As a tool, various devices can be used. What is important is a drill, which not only breaks up and crushes the material to be removed, but in a variant also carries the broken cuttings upwards with a worm running around its longitudinal axis.

Ein anderes Werkzeug ist ein Bohreimer. Er weist ein Gefäß auf, in dem Bohrgut nach oben gehoben wird, das sich als Emulsion in einer eingespülten Flüssigkeit befindet.Another tool is a drilling bucket. He has a vessel in which cuttings are lifted up, which is as an emulsion in a flushed liquid.

Ein erfindungsgemäßes Bohrgerät kann auch zum Bohren mit einer äußeren, in das Bohrloch jeweils eingeschobenen Wandung – auch Verrohrung genannt – eingesetzt werden.A drill according to the invention can also be used for drilling with an outer wall which is inserted in each case into the borehole - also called piping.

Die Verrohrung wird in das bereits erstellte Bohrloch mit demselben Gerät eingesetzt, mit dem auch die Kelly-Stange und der Bohrer eingebracht werden. Die Verrohrung kann oberhalb des aktiven Arbeitsbereiches des Bohrwerkzeuges enden. Mit dem Bohrwerkzeug wird dann außerhalb der Verrohrung an der weiteren Vertiefung des Bohrloches gearbeitet.The tubing is inserted into the existing well with the same equipment as the Kelly rod and drill bit. The piping may end above the active working area of the drilling tool. With the drilling tool is then worked outside the casing on the further recess of the borehole.

In einer anderen Betriebsart werden zuerst die Rohre in das abzutragende Material eingetrieben. Dann wird in einem zweiten Arbeitsgang das innerhalb des Rohres anstehende Material mit einem spiralförmigen Bohrer herausgeholt.In another mode, the tubes are first driven into the material to be removed. Then, in a second operation, the pending within the tube material is retrieved with a helical drill.

Zu beiden Betriebsarten muss an das jeweils zuletzt eingetriebene Rohrstück ein weiteres Rohrstück angesetzt werden. Dazu wird es in einen Zentrierabsatz eingesetzt, der an die Form des anderen Rohrendes komplementär angepasst ist. Da im Baustellenbetrieb die Enden der Rohrstücke leicht verschmutzt werden können, müssen sie vor dem Zusammensetzen gereinigt werden. Dazu schlägt die Erfindung vor, dass an das Bohrgerät – z. B. mittels Roboter – eine Bürste als Werkzeug eingesetzt wird, die mit ihrer Drehung die Rohrenden reinigt, sodass sie – auf einer sehr kurzen Länge – ineinander geschoben werden können. Dann werden in einem nächsten Schritt manuell oder von einem Roboter sog. Konus-Schrauben eingeschraubt, die ein Drehmoment von einem Rohrende auf das nächste übertragen können.For both operating modes, another piece of pipe must be attached to the last piece of pipe that has been driven. For this purpose it is used in a centering paragraph, which is adapted to the shape of the other pipe end complementary. Since the ends of the pipe sections can be easily contaminated during construction site operation, they must be cleaned before assembly. For this purpose, the invention proposes that to the drill -. B. by means of robots - a brush is used as a tool that cleans the tube ends with their rotation so that they - can be pushed into each other - on a very short length. Then, in a next step, manually or by a robot, so-called cone screws are screwed in, which can transmit a torque from one pipe end to the next.

Das erfindungsgemäße Bohrgerät kann jedoch auch ohne eine solche Verrohrung benutzt werden. Sowohl für das alleinige Bohren von Löchern als auch für das Einbringen von Verrohrungen in das abzutragende Material werden alle Kelly-Stangen mitsamt dem am unteren Ende angeflanschten Werkzeug durch einen Bohrantrieb um ihre Längsachse gedreht und arbeiten sich durch ihr Eigengewicht und/oder durch Aufbringen einer zusätzlichen vertikalen Kraft in das anzubohrende Material, wie z. B. das Erdreich hinein.However, the drilling device according to the invention can also be used without such a casing. Both for the sole drilling of holes as well as for the introduction of casings in the material to be removed all Kelly rods are flipped together with the flanged at the bottom tool by a drill drive about its longitudinal axis and work by their own weight and / or by applying an additional vertical force in the material to be drilled, such. B. the soil into it.

Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:In the following, further details and features of the invention will be explained in more detail with reference to an example. However, this is not intended to limit the invention, but only to explain. It shows in a schematic representation:

1 Bohrwerkzeug mit Schnitt durch Kelly-Box und Kelly-Stange 1 Drill with cut through Kelly box and Kelly bar

In 1 ist ein Werkzeug 1 in Seitenansicht gezeichnet, hier ein Spiralbohrer. Das Werkzeug 1 weist an seinem oberen Ende die Kelly-Box 11 auf, die eine Vertiefung im Werkzeug 1 ist, die von den Wänden 14 umgeben ist. In 1 ist im Querschnitt sehr gut zu erkennen, wie die ebenfalls entlang ihrer Längsachse geschnittene Kelly-Stange 2 in die Kelly-Box 11 eingesteckt ist und sich an die Innenseiten der Wände 14 anschmiegt.In 1 is a tool 1 drawn in side view, here a twist drill. The tool 1 has at its upper end the Kelly box 11 put on a depression in the tool 1 is that from the walls 14 is surrounded. In 1 is very easy to see in cross section, as well as cut along its longitudinal axis Kelly rod 2 in the Kelly box 11 is plugged in and attached to the insides of the walls 14 snugly.

In 1 ist von der langen Kelly-Stange 2 nur ein ganz kurzes Stück dargestellt, nämlich ihr unteres Ende. Dort ist auf beiden Seiten je eine Querbohrung 21 eingebracht, die sich – im eingesteckten Zustand – in einer weiteren Querbohrung 12 in den Wänden 14 der Kelly-Box 11 fortsetzt. In den jeweils miteinander fluchtenden Querbohrungen 12 und 21 befindet sich je ein Bolzen 3, der die Kelly-Stange 2 und das Werkzeug 1 formschlüssig miteinander verbindet.In 1 is from the long kelly pole 2 just a very short piece, namely her lower end. There is a cross hole on both sides 21 introduced, which - in the inserted state - in another transverse bore 12 in the walls 14 the Kelly box 11 continues. In each aligned transverse bores 12 and 21 there is ever a bolt 3 who was the kelly-rod 2 and the tool 1 positively connects with each other.

In 1 sind die Bolzen 3 an ihrem inneren Ende jeweils direkt mit dem Kolben eines Pneumatikzylinders verbunden, der hier als Antrieb 4 zur Bewegung der Bolzen 3 eingesetzt wird. Das Gehäuse dieser Pneumatikzylinder ist in 1 der Übersichtlichkeit halber direkt an die Kelly-Stange 2 angeformt. In 1 ist sehr gut nachvollziehbar, wie der Kolben sich innerhalb des Pneumatikzylinders bewegen kann und dabei den Bolzen 3 aus der Wand 14 der Kelly-Box 11 herausziehen und wieder hineinstecken kann, was durch je zwei Doppelpfeile symbolisiert ist.In 1 are the bolts 3 at its inner end in each case directly connected to the piston of a pneumatic cylinder, here as a drive 4 to move the bolts 3 is used. The housing of this pneumatic cylinder is in 1 for clarity, directly to the Kelly bar 2 formed. In 1 is very easy to understand how the Piston can move inside the pneumatic cylinder while holding the bolt 3 from the wall 14 the Kelly box 11 pull out and put back in, which is symbolized by two double arrows.

In 1 sind die Kolben mit den Bolzen 3 im ausgefahrenen Zustand dargestellt. Wenn sie sich bis zum anderen Anschlag im Zylinder bewegt haben, kann die Kelly-Stange 2 nach oben aus der Kelly-Box 11 des Werkzeuges 1 herausgezogen werden. Diese Bewegung wird in der einfachen Ansteuerung gemäß 1 z. B. durch eine – hier nicht gezeichnete – Feder zwischen den Kolben und der Querbohrung 21 ausgelöst. Dazu öffnet der Funkempfänger 7 das Pneumatikventil 6, welches dann als Dreiwegeventil arbeitet und den Austritt der in den Pneumatikzylindern gespeicherten Druckluft ermöglicht.In 1 are the pistons with the bolts 3 shown in the extended state. If they have moved to the other stop in the cylinder, the Kelly rod can 2 up from the Kelly box 11 of the tool 1 be pulled out. This movement is in the simple control according to 1 z. B. by a - not shown here - spring between the piston and the transverse bore 21 triggered. The radio receiver opens for this purpose 7 the pneumatic valve 6 , which then works as a three-way valve and allows the escape of compressed air stored in the pneumatic cylinders.

Eine andere – in 1 ebenfalls nicht eingezeichnete – Alternative zu der Rückholfeder ist es, in den Pneumatikzylinder zwischen dem Kolben und der zweiten Querbohrung Druckluft einzulassen und aus dem Pneumatikzylinder auf der anderen Seite des Kolbens die Druckluft abzulassen. Dazu ist eine weitere Druckluftleitung zu jedem Zylinder und ein weiteres Ventil erforderlich.Another - in 1 Also not shown - alternative to the return spring is to admit compressed air into the pneumatic cylinder between the piston and the second transverse bore and to release the compressed air from the pneumatic cylinder on the other side of the piston. For this purpose, another compressed air line to each cylinder and another valve is required.

In 1 ist sehr gut nachvollziehbar, dass zum Verfahren der Bolzen 3 nach außen, das Pneumatikventil 6 eine Verbindung zum Energiespeicher 5 herstellt, woraufhin beide Pneumatikzylinder mit Druckluft beaufschlagt werden und dadurch den Kolben nach außen drücken.In 1 is very understandable that to the procedure of the bolt 3 to the outside, the pneumatic valve 6 a connection to the energy store 5 then both pneumatic cylinders are pressurized with compressed air and thereby push the piston outwards.

In 1 ist der Funkempfänger 7 nur als schematischer Funktionsblock eingezeichnet. Konkret ausgeführt ist nur seine Antenne 71, die an der Außenwand der Kelly-Stange 2 angebracht ist. In 1 ist gut nachvollziehbar, dass nach dem Herausheben der Kelly-Stange 2 und des Werkzeuges 1 aus dem Bohrloch die Antenne 71 gut für elektromagnetische Wellen erreichbar ist. Innerhalb des Bohrloches ist sie durch den erheblich größeren Durchmesser des Werkzeuges 1 gegen Beschädigungen während des Bohrvorganges geschützt.In 1 is the radio receiver 7 drawn only as a schematic functional block. Specifically, only his antenna is executed 71 on the outside wall of the Kelly pole 2 is appropriate. In 1 is quite understandable that after lifting the Kelly rod 2 and the tool 1 from the borehole the antenna 71 good for electromagnetic waves is achievable. Within the borehole it is due to the considerably larger diameter of the tool 1 protected against damage during the drilling process.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: WerkzeugTool
1111: Kelly-Box, Vertiefung im Werkzeug 1 Kelly box, recess in the tool 1
1212: erste Querbohrung, verläuft durch die Wände 14 first transverse bore, runs through the walls 14
1313: Längsachse des Werkzeuges 1 Longitudinal axis of the tool 1
1414: Wände der Kelly-Box 11 Walls of the Kelly box 11
22: Kelly-StangeKelly-rod
2121: zweite Querbohrung, verläuft durch die Kelly-Stange 2 second transverse bore, runs through the Kelly rod 2
33: Bolzen, in die Querbohrungen 12, 21 eingestecktBolts, in the cross holes 12 . 21 plugged in
44: Antrieb zur Bewegung der Bolzen 3 in den Querbohrungen 12, 21 Drive to move the bolts 3 in the cross holes 12 . 21
55: Energiespeicher zur Versorgung des Antriebs 4 Energy storage for the supply of the drive 4
66: Pneumatikventil zwischen Energiespeicher 5 und Antrieben 4 Pneumatic valve between energy storage 5 and drives 4
77: Funkempfänger, zur Ansteuerung des Pneumatikventils 6 Radio receiver, for controlling the pneumatic valve 6
7171: Antenne des Funkempfängers 7 Antenna of the radio receiver 7

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19518820 [0008]

Claims

Drill consisting of - a drill or other tool 1 which - directly or via an intermediate piece with a kelly rod 2 is connected, where - in the tool 1 a recess, also Kelly box 11 called, which is complementary to the lower end of the Kelly rod 2 or the intermediate piece is formed and - at least a first transverse bore 12 transverse to the longitudinal axis 13 of the tool 1 through the walls 14 of the tool 1 runs and - ever a second transverse bore 21 Connected by the Kelly pole 2 or the spacer runs and - in the at least one bolt 3 inserted is characterized in that - on the Kelly rod 2 or on the intermediate piece or - on the tool 1 a drive 4 is grown by which each bolt 3 from the transverse bore 21 out and in is movable.

Drill according to claim 1, characterized in that the drive 4 mechanical or pneumatic or electric or hydraulic.

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that close to the drive 4 an energy store 5 is arranged for its supply.

Drill according to claim 3, characterized in that the energy storage 5 a compressed air tank is and the drive 4 a pneumatic cylinder.

Drill according to claim 3, characterized in that the energy storage 5 an accumulator, such as. As a lithium-ion battery is, and the drive 4 an electric motor.

Drill according to claim 3, characterized in that close to the drive 4 a radio receiver 7 is arranged, through which the drive 4 is activatable.

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the drive 4 at the Kelly bar 2 is arranged parallel to the longitudinal axis and via a mechanical deflection at least one bolt 3 is movable.

Drilling device according to claim 7, characterized in that the mechanical deflection device is a wedge, which of a linear-acting drive 4 , such as B. a pneumatic cylinder or an electric linear drive approximately perpendicular to the bolt 4 is movable.

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the kelly rod 2 a polygonal profile, such. B. has a square.

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the tool 1 - a drill or - a drilling bucket or - a cleaning device

Drill according to one of the preceding claims, characterized in that the Kelly rod 2 or to the intermediate piece as a tool 1 a pipe support is coupled, which in turn is connected to a pipe, and the pipe - is rotatable about a drill drive about its longitudinal axis and - is driven by its own weight or by an additional vertical force and - works into the soil.

Application of a drill according to one of the preceding claims, characterized in that - as a tool 1 a mounting device with cleaning function such. B. a brush is attached to the drill and - with this the cleaning and screwing the tool connector is made.

Application of a drill according to one of the preceding claims, characterized in that - all Kelly bars 2 together with the flanged at the bottom of tool 1 be rotated about its longitudinal axis by a drill drive and - by their own weight and / or by applying an additional vertical force in the material to be drilled, such. B. soil into work.