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Die Erfindung betrifft eine Bohrstange für Erd- oder Gesteinsbohrungen mit einem länglichen Grundkörper, dessen Längendimension wesentlich größer als dessen Breiten- oder Tiefendimension ist und die Bohrstange an einem Ende des Grundkörpers einen Drehstecker und am gegenüberliegenden Ende eine Drehbuchse aufweist, wobei der Drehstecker einer Bohrstange mit der Drehbuchse einer anderen Bohrstange durch eine in Längsrichtung der Bohrstangen verlaufende Bewegung miteinander verbindbar sind und durch diese Verbindung von Drehstecker und Drehbuchse ein Drehmoment um eine in Längsrichtung der Bohrstangen verlaufende Achse übertragbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bohrgestänge, insbesondere verlorenes Bohrgestänge, zumindest umfassend zwei Bohrstangen wobei die Grundkörper der Bohrstangen entlang ihrer Längendimension in ihrem Inneren eine durchgehende Ausnehmung aufweisen und das Bohrgestänge nach der Bohrung im durchbohrten Material verbleibt und die Ausnehmungen der Bohrstangen im Inneren der Bohrstangen eine durchgehende Rohrleitung bilden, die insbesondere dafür vorgesehen sind, in ihrem Inneren Leitungen für die Infrastruktur aufzunehmen. Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrleitung, insbesondere unter Verwendung eines verlorenen Bohrgestänges.
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Für den Aufbau oder die Verbesserung der Infrastruktur in Siedlungen oder Gewerbegebieten muss eine Vielzahl von Leitungen verlegt werden, welche in Gebäuden enden. Solche Leitungen sind beispielsweise für Strom oder die Übermittlung von Daten (Internet, Telefon) notwendig. Weiterhin werden Leitungen für Frisch- und Abwasser benötigt. Beim Neubau von Siedlungen oder Gewerbegebieten können derartige Leitungen bequem von oben verlegt werden, da noch keine Oberflächen wie Straßen, Parks oder Gärten bestehen. Bei der Nachrüstung mit neuer Infrastruktur können zusätzlich erforderliche Leitungen allerdings meist nicht durch Ausheben eines Grabens von oben verlegt werden, da bereits bestehende Elemente dadurch beschädigt oder gestört werden würden. In diesem Fall müssen neue Leitungen aufwendig unterirdisch, unter den bestehenden Elementen hindurch gebohrt werden. Für diese Anwendung existieren Bohrgestänge, welche mehrere Bohrstangen aufweisen, die hinter einem Bohrkopf in das Bohrloch eingeführt werden. Es wird jeweils solange gebohrt, bis eine Bohrstange im Bohrloch verschwindet. Anschließend wird die nächste Bohrstange angekoppelt und weiter gebohrt. Auf diese Weise kann eine lange Bohrung erzeugt werden, die bei ihrer Fertigstellung das Bohrgestänge enthält. In einem nächsten Schritt wird dann die Leitung oder ein Leerrohr in die Bohrung eingezogen. Der gesamte Prozess, insbesondere das Einziehen der Leitung bzw. des Leerrohres ist allerdings in der Praxis problematisch, da die Verbindungsstelle zwischen Bohrgestänge, welches ja wieder aus der Bohrung entfernt werden soll und der Leitung bzw. dem zum Einziehen verwendeten Element oftmals im Erdreich oder Gestein hängenbleibt oder aufgetrennt wird, was eine Wiederholung der gesamten Prozedur erforderlich macht.
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Es ist somit die Aufgabe der Erfindung eine Lösung vorzuschlagen, mit der Leitungen verschiedener Art einfacher in den Boden eingebracht werden können, ohne dass ein von oben ausgehobener Graben zur Verlegung der Leitungen erforderlich ist.
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Diese Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Bohrstange für Erd- oder Gesteinsbohrungen mit einem länglichen Grundkörper, dessen Längendimension wesentlich größer als dessen Breiten- oder Tiefendimension ist, insbesondere dessen Längendimension um mindestens den Faktor 10 größer als dessen Breiten- oder Tiefendimension ist, und die Bohrstange an einem Ende des Grundkörpers einen Drehstecker und am gegenüberliegenden Ende eine Drehbuchse aufweist, wobei der Drehstecker einer Bohrstange mit der Drehbuchse einer anderen Bohrstange durch eine in Längsrichtung der Bohrstangen verlaufende Bewegung miteinander verbindbar sind und durch diese Verbindung von Drehstecker und Drehbuchse ein Drehmoment um eine in Längsrichtung der Bohrstangen verlaufende Achse übertragbar ist. Eine erfindungsgemäße Bohrstange weist an ihren Enden zwei Elemente zur Übertragung von Drehmoment auf, einen Drehstecker und eine Drehbuchse. Diese Elemente sind unterschiedlich, insbesondere zueinander komplementär ausgebildet. Dadurch wird ermöglicht, dass die Drehbuchse einer Bohrstange mit dem Drehstecker einer weiteren, insbesondere daran anschließenden Bohrstange verbunden werden kann und über diese Paarung oder Verbindung aus Drehbuchse und Drehstecker ein Drehmoment von der einen Bohrstange zu der nächsten Bohrstange übertragen werden kann. Drehstecker und Drehbuchse sind dabei so ausgebildet, dass sie durch eine entlang der Längsrichtung der Bohrstange verlaufende Bewegung mit dem entsprechenden Gegenelement einer anderen Bohrstange verbindbar sind.
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Bei der Verbindung des Drehsteckers einer Bohrstange mit der Drehbuchse einer anderen Bohrstange ist somit zumindest eine Bewegung mit einer axialen Komponente, d.h. entlang der Längsrichtung der Bohrstangen erforderlich. Zusätzlich kann bei der Verbindung von Drehstecker und Drehbuchse auch eine Drehbewegung um die Längsachse der Bohrstange vorgesehen sein. Dem erfinderischen Prinzip nach ist die Verbindung zwischen Drehbuchse und Drehstecker so ausgeführt, dass zwei Bohrstangen miteinander möglichst einfach und unanfällig für Störungen miteinander verbunden werden können. Eine solche einfache Ausführung von Drehstecker und Drehbuchse führt auch dazu, dass die Herstellkosten für eine Bohrstange gering sind. Eine längliche Ausführung der Bohrstange bedeutet, dass die Längendimension signifikant größer als die Breiten- oder Tiefendimension der Bohrstange ist. Somit richtet sich die Gestalt der Bohrstange nach der Gestalt der Leitung, die im Boden benötigt wird. Auch eine solche Leitung weist eine im Vergleich zur Querschnittsfläche bzw. Breiten- oder Tiefendimension sehr große Längendimension auf. Eine längliche Bohrstange kann dazu verwendet werden, im Verbund mit anderen Bohrstangen in einem Bohrgestänge eine Leitung im Boden zu erzeugen. Erfindungsgemäß ist eine Bohrstange ein Teil der im Boden zu erzeugenden Leitung. Eine erfindungsgemäße Bohrstange ist sehr einfach aufgebaut und damit kostengünstig herzustellen. Erfindungsgemäß verbleibt die Bohrstange als Teil eines sogenannten verlorenen Bohrgestänges in der Bohrung und bildet so die benötigte Leitung oder Rohrleitung. Dadurch entfällt der Schritt des Einziehens der Leitung oder eines Lehrrohres für diese Leitung im Anschluss an das Bohren komplett. Bei Fertigstellung der Bohrung verbleibt die erfindungsgemäße Bohrstange bzw. eine Kombination aus mehreren Bohrstangen, die hintereinander angeordnet und jeweils über Drehstecker und Drehboxen miteinander verbunden sind, einfach im Boden und bildet die Leitung. Durch Einsparung des Arbeitsschrittes, eine Leitung nach dem Bohren in die Bohrung einzuziehen wird signifikant Zeit gespart, wodurch die Verlegung einer Leitung deutlich schneller geht als im Stand der Technik. Im Stand der Technik ist immer eine Verbindungsstelle zwischen dem Bohrwerkzeug und der Leitung bzw. dem Leerrohr oder dem Bohrwerkzeug und einem separaten Einziehelement erforderlich, welche störungsanfällig ist, da sie unabsichtlich unterbrochen werden kann. Erfindungsgemäß wird eine derartige Verbindungsstelle gar nicht benötigt, die Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Bohrstangen sind einfach und solide ausgeführt. Eine erfindungsgemäße Bohrstange ermöglicht somit auch einen bezüglich Zuverlässigkeit und Stabilität deutlich verbesserten Prozess des Einbringens einer Leitung in den Boden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass die Bohrstange aus einem Rohrabschnitt besteht. In dieser Ausführungsform ist die Bohrstange besonders kostengünstig herzustellen. Zur Herstellung der Bohrstange wird einfach ein handelsübliches langes Rohr in Rohrabschnitte geschnitten, welche dann jeweils eine Bohrstange bilden. Das Ein- oder Anbringen von Drehstecker und Drehbuchse stellt dann einen weiteren sehr einfachen Arbeitsschritt dar. Durch die Auswahl von Rohren aus verschiedenen Materialien, welche die Basis für die Bohrstangen bilden, können die Eigenschaften der entstehenden Leitung im Boden beeinflusst werden. So kann beispielsweise in korrosiver Umgebung eine Bohrstange verwendet werden, welche von einem Rohrabschnitt eines besonders korrosionsfesten Basisrohres besteht. Generell kann die Bohrstange und damit auch das Basisrohr aus verschiedensten Materialien bestehen. Metalle sind als Materialien gut geeignet, da sie hohe mechanische Festlichkeiten aufweisen und so gut geeignet sind, um Drehmomente beim Bohren zu übertragen. Alternativ können selbstverständlich auch Kunststoffe eingesetzt werden welche ebenfalls in hohen Festlichkeiten erhältlich sind und welche in manchen Umgebungen Vorteile bezüglich Korrosionsfestigkeit aufweisen. Ein weiterer Vorteil der Bildung der Bohrstange aus einem Rohrabschnitt ist es, dass je nach den Eigenschaften der benötigten Leitung ein dementsprechendes Basisrohr für die Rohrabschnitte ausgewählt werden kann. Wichtige Eigenschaften einer Leitung sind insbesondere deren Außen- und Innendurchmesser, sowie die Wandstärke der Leitung. Gerade bei Leitungen, die später Elemente zur Datenübertragung aufnehmen sollen, sind auch elektromagnetische Eigenschaften von Bedeutung. So kann zum Beispiel durch eine elektrische Leitfähigkeit der Wandung der Leitung (und damit der Bohrstange) eine elektromagnetische Abschirmung durch die Leitung erreicht werden. Wird eine derartige elektromagnetische Abschirmung nicht benötigt kann auf eine kostengünstigere, nicht elektrisch leitfähige Bohrstange, beispielsweise aus Kunststoff, zurückgegriffen werden.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Grundkörper entlang seiner Längendimension in seinem Inneren eine durchgehende Ausnehmung aufweist. Durch eine solche durchgehende Ausnehmung in der Bohrstange wird ein Teil des Inneren der späteren Leitung oder Rohrleitung gebildet. Üblicherweise weist die Bohrstange einen, von ihrer Stirnseite aus betrachtet, kreisrunden Querschnitt auf. Eine solche Außenform entsteht beispielsweise, wenn die Bohrstange als Rohrabschnitt eines Rohres mit rundem Querschnitt ausgebildet ist. Günstiger Weise weist die durchgehende Ausnehmung im Inneren des Grundkörpers der Bohrstange ebenfalls einen kreisrunden Querschnitt auf. Die durchgehende Ausnehmung verläuft somit von einem Ende der Bohrstange zum anderen und damit von Drehstecker zu Drehbuchse. Eine günstige Form dieser durchgehenden Ausnehmung ist die Form eines Kreiszylinders. Die Erfindung ist allerdings nicht auf eine solche Form beschränkt, vielmehr sind auch andere Geometrien, wie beispielsweise ein Quader mit eckigem Querschnitt, als Form der durchgehenden Ausnehmung möglich.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Drehstecker und die Drehbuchse jeweils Klauenelemente aufweisen und bei zwei miteinander verbundenen Bohrstangen die Klauenelemente des Drehsteckers formschlüssig in die Klauenelemente der Drehbuchse eingreifen. In dieser Ausführungsform erfolgt die Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei miteinander verbundenen Bohrstangen über Klauenelemente. Drehstecker und Drehbuchse weisen dazu jeweils solche Klauenelemente auf, die geometrisch zueinander komplementär sind. Das bedeutet, dass die Klauenelemente des Drehsteckers in die Zwischenräume zwischen den Klauenelementen der Drehbuchse passen. Wird nun an einer Bohrstange ein Drehmoment aufgebracht, so wird dieses Drehmoment über die formschlüssige Verbindung zwischen den Klauenelementen des Drehsteckers und der Drehbuchse von einer Bohrstange auf die nächste weitergeleitet. Unter Klauenelemente sind dabei im weitesten Sinne in axialer Richtung, also in Längsrichtung der Bohrstange, hervorstehende Elemente zu verstehen. Diese Klauenelemente sind dabei so ausgeführt, dass sie in axialer Richtung ineinander schiebbar sind. Dadurch wird eine Verbindung zweier Bohrstangen miteinander durch eine axiale Bewegung ermöglicht.
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Geschickter Weise ist vorgesehen, dass der Drehstecker und die Drehbuchse innen hohl sind und mit der Ausnehmung verbunden sind. In dieser Ausführungsform sind auch Drehstecker und Drehbuchse innen hohl. Drehstecker und Drehbuchse sind üblicherweise an den Enden der Bohrstange angeordnet, zwischen denen auch eine durchgehende Ausnehmung im Inneren des Grundkörpers der Bohrstange verläuft. Dadurch, dass die an den Enden der Bohrstange angeordneten Elemente Drehstecker und Drehbuchse ebenfalls in den hohl ausgeführt sind, entsteht zusammen mit der Ausnehmung ein entlang der gesamten Länge der Bohrstange verlaufender innerer Hohlraum, der das Innere der entstehenden Leitung oder Rohrleitung bildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Klauenelemente in Umfangsrichtung der Bohrstange verlaufen und von der Wand der Bohrstange gebildet werden. In dieser Ausführungsform werden die Klauenelemente von der Wand der Bohrstange gebildet. Eine solche Ausführungsform ist besonders einfach dadurch herzustellen, indem die Bohrstange aus einem Rohrabschnitt gebildet wird. Nach der Erzeugung des Rohrabschnittes wird an dessen Enden ein Teil der Rohrwand an der Stirnseite entfernt. Diese Entfernung wird so vorgenommen, dass auf Bereiche in denen die Wand des Rohres entfernt ist Bereiche folgen, die unverändert sind, d.h. die Wand des Rohres noch vorhanden ist. Durch diese abwechselnde Anordnung entstehen Klauenelemente, welche von der Wand der Bohrstange gebildet werden und daher in Umfangsrichtung verlaufen. Die Bereiche, in denen die Wand der Bohrstange im Stirnbereich stehen bleibt und die Bereiche, in denen die Wand entfernt wird, können dabei in Umfangsrichtung gleichmäßig oder aber auch ungleichmäßig verteilt sein. Eine gleichmäßige Verteilung ermöglicht ein einfaches Ineinanderstecken benachbarter Bohrstangen, da zum Hineintreffen in die jeweils komplementären Klauenelemente des benachbarten Drehsteckers bzw. der benachbarten Drehbuchse nur eine kleine radiale Drehung um die Längsachse der Bohrstange erforderlich ist. Bei einer ungleichmäßigen Verteilung kann eine größere Relativbewegung in Umfangsrichtung einer Bohrstange erforderlich sein, um diese in die entsprechenden gegenüberliegenden Klauenelemente der benachbarten Bohrstange einzuführen.
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Des Weiteren ist günstiger Weise vorgesehen, dass die Klauenelemente in Umfangsrichtung der Bohrstange durch Übertragungsflächen begrenzt werden. In dieser Ausführungsform, welche besonders geeignet in der Kombination mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist, werden die Begrenzungen der Klauenelemente in Umfangsrichtung der Bohrstange durch Übertragungsflächen begrenzt. Normalerweise sind diese Übertragungsflächen eben oder plan ausgeführt. Beim Zusammenführen der Klauenelemente von Drehstecker und Drehbuchse liegen die Übertragungsflächen einer Bohrstange auf den Übertragungsflächen der anderen Bohrstange auf. Wird auf die erste Bohrstange ein Drehmoment ausgeübt, so wird dieses Drehmoment durch Kraftübertragung zwischen den aufeinander aufliegenden Übertragungsflächen an die benachbarte Bohrstange weitergegeben. In einer besonders einfachen Ausführungsform sind die Übertragungsflächen eben ausgeführt und die durch die Übertragungsflächen definierten Ebenen verlaufen durch die Mittelachse der Bohrstange. Die Übertragungsflächen können aber auch nicht eben oder nicht plan ausgeführt sein und beispielsweise eine konturierte Oberfläche aufweisen. Durch eine solche konturierte Oberfläche kann ein Abrutschen von zwei Übertragungsflächen voneinander bei der Übertragung von Drehmoment verhindert werden. Weiterhin können in den Übertragungsflächen Elemente zur Fixierung zweier benachbarter Übertragungsflächen zueinander vorgesehen werden.
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Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Übertragungsflächen im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Bohrstange verlaufen. In dieser Ausführungsform sind die Übertragungsflächen der Klauenelemente parallel zur Längsrichtung der Bohrstange ausgerichtet, d.h. eine durch eine Übertragungsfläche definierte Ebene verläuft parallel zur Längsrichtung der Bohrstange. Meist ist die Bohrstange rotationssymmetrisch ausgeführt und weist eine Mittelachse oder Symmetrieachse auf. Eine durch eine Übertragungsfläche definierte Ebene verläuft dann auch parallel zu dieser Mittelachse. In einer besonders zuverlässigen Ausführungsform verläuft diese durch eine Übertragungsfläche definierte Ebene durch die Mittelachse bzw. die Mittelachse verläuft in dieser Ebene.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass an oder in zumindest einem Teil der Übertragungsflächen Aufnahmebereiche angeordnet sind, wobei die Aufnahmebereiche dazu vorgesehen sind, ein Verriegelungselement aufzunehmen. In dieser Ausführungsform ist in zumindest einer der Übertragungsfläche in zumindest einem Teil dieser Übertragungsfläche ein Aufnahmebereich angeordnet. Dieser Aufnahmebereich ist dazu vorgesehen, ein Verriegelungselement wenigstens zum Teil aufzunehmen, welches bei zwei miteinander verbundenen Bohrstangen ein erneutes Trennen der beiden Bohrstangen verhindert und diese beiden Bohrstangen und somit miteinander verriegelt. Der Aufnahmebereich kann dabei unterschiedliche Formen annehmen. Bei einer ebenen Übertragungsfläche hat sich eine Vertiefung in dieser Übertragungsfläche als besonders günstige Form für einen Aufnahmebereich herausgestellt. Wie in den vorhergehenden Absätzen beschrieben, werden die Klauenelemente besonders einfach durch Ausschneiden von Teilen der Wand einer aus einem Rohrabschnitt gebildeten Bohrstange hergestellt. Durch dieses Ausschneiden entstehen üblicherweise ebene Übertragungsflächen. Ein Aufnahmebereich kann besonders einfach durch Entfernen eines Teils einer solchen ebenen Übertragungsfläche gebildet werden. In einem so hergestellten Aufnahmebereich kann dann zumindest ein Teil eines Verriegelungselementes eingeführt werden. Der Aufnahmebereich kann aber auch anders ausgeführt sein und beispielsweise über den Rand der Übertragungsfläche hinaus stehen oder an einem der Ränder der Übertragungsfläche angeordnet sein. Unter Aufnahmebereich ist dabei jede Art von Bereich zu verstehen, welcher geeignet ist, ein Verriegelungselement formschlüssig oder kraftschlüssig aufzunehmen. Der Aufnahmebereich kann zusätzlich eine oder mehrere Klebeflächen aufweisen, welche dafür vorgesehen sind ein eingebrachtes Verriegelungselement durch Kleben in seiner Position zu fixieren und so zusätzlich sicherzustellen, dass das Verriegelungselement nicht versehentlich aus dem Aufnahmebereich fällt. Neben solchen Klebeelementen für das Verriegelungselement können auch entsprechend Kraft schlüssig wirkende Spannelemente an oder im Aufnahmebereich vorgesehen sein, welche das Verriegelungselement kraftschlüssig in seiner Position fixieren.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Aufnahmebereiche in einer Draufsicht aus radialer Richtung auf die Bohrstange durch eine halbkreisförmige Ausnehmung gebildet werden. In dieser Ausführungsform sind die Aufnahmebereiche so ausgeführt, dass zwei Aufnahmebereiche miteinander, also beispielsweise wenn die Übertragungsflächen zweier Klauenelemente aufeinander aufliegen, eine zylindrische Ausnehmung bilden. Eine solche zylindrische Ausnehmung ist wiederum geeignet zur formschlüssigen Aufnahme eines zylindrischen Verriegelungselementes. Ein solches zylindrisches Verriegelungselement kann beispielsweise durch eine Niete gebildet werden. Damit zwei Aufnahmebereiche miteinander einen zylindrischen Bereich bilden, ist ein Aufnahmebereich so geformt, dass er einen in der Mitte auseinandergeschnittenen Hohlzylinder bildet. Eine solche Form erscheint in einer Draufsicht aus radialer Richtung auf die Bohrstange, parallel bzw. in Richtung der durch die Übertragungsfläche definierten Ebene, als halbkreisförmig. Ein solcher Aufnahmebereich ist sehr einfach dadurch herzustellen, dass ein Schaftfräser zur Hälfte in die Übertragungsfläche eingeführt wird. Alternativ kann eine solche Form dadurch hergestellt werden, dass zwei Bohrstangen über Drehstecker und Drehbuchse ineinander gesteckt werden und anschließend mit einem zylindrischen Bohrer ein Loch in radialer Richtung gebohrt wird, wobei sich das Zentrum der Bohrung genau an der Grenze zwischen zwei aufeinander aufliegenden Übertragungsflächen befindet. Durch eine solche Bohrung wird ebenfalls in jede der beiden Übertragungsflächen die Hälfte einer zylindrischen Ausnehmung eingeschnitten. Ein solcher Aufnahmebereich kann selbstverständlich auch durch andere Fertigungsverfahren in die Übertragungsfläche eingebracht werden, beispielsweise durch Umformungen wie Schmieden oder Prägen. Die Form der Ausnehmung kann auch abweichend von einer Zylinderform oder der Form eines Halbzylinders ausgeführt sein. Beispielsweise ist auch eine prismenförmige Ausnehmung in der Übertragungsfläche ein geeigneter Aufnahmebereich für ein Verriegelungselement.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Drehstecker und die Drehbuchse jeweils vier Klauenelemente aufweisen, die gleichmäßig um den Umfang der Bohrstange angeordnet sind. Diese Ausführungsform ist leicht herzustellen und ermöglicht eine stabile und zuverlässige Drehmomentübertragung zwischen zwei benachbarten Bohrstangen. Selbstverständlich können auch andere Anzahlen von Klauenelementen vorgesehen werden. Generell ist bei einem größeren Durchmesser und damit einen größeren Umfang der Bohrstange eine größere Anzahl an Klauenelementen zu wählen.
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Geschickter Weise ist vorgesehen, dass der Drehstecker und/oder die Drehbuchse mit einem Bohrkopf verbindbar sind und die Verbindung einer Bohrstange mit dem Bohrkopf über Drehstecker und/oder Drehbuchse in gleicher ausgeführt ist, wie die Verbindung zwischen zwei Bohrstangen. Um die Bohrstange in den Boden, also in Gestein oder Erdreich einzubringen, wird die erste Bohrstange einer Bohrung mit einem Bohrkopf verbunden. Dieser Bohrkopf übernimmt die eigentliche Bohrarbeit und schneidet den Weg im Boden frei, so dass Platz für die hinter dem Bohrkopf ins Bohrloch eingeführte Bohrstange frei wird. Um den Boden schneiden zu können, muss der Bohrkopf gedreht werden, d.h. es muss ein Drehmoment auf den Bohrkopf übertragen werden. Dieses Drehmoment wird auf den Bohrkopf von der Bohrstange bzw. von einer Aneinanderreihung mehrerer Bohrstangen hintereinander übertragen. Wie bereits beschrieben, ist die Verbindung von Drehbuchse einer Bohrstange mit dem Drehstecker der benachbarten Bohrstange dazu geeignet, Drehmoment von einer Bohrstange auf die Nächste weiterzuleiten. Diese Elemente, nämlich entweder Drehbuchse oder Drehstecker sind ebenso dazu vorgesehen, Drehmoment von einer Bohrstange auf einen daran angeschlossenen Bohrkopf zu übertragen. Ein solcher Bohrkopf weist dann auf seiner der Schnittseite abgewandten Seite ebenfalls einen Drehstecker oder eine Drehbuchse auf, die in gleicher Weise mit einer Bohrstange verbindbar ist wie zwei Bohrstangen untereinander verbindbar sind. Durch diese Ausführungsform ist es möglich, jede beliebige Bohrstange mit einem Bohrkopf zu verbinden. Dadurch ist es möglich eine Bohrung bzw. die Verlegung einer Leitung jederzeit einfach aufzunehmen. Der Bohrkopf muss lediglich durch eine einfache Steckbewegung mit einer gewöhnlichen Bohrstange verbunden werden und die Bohrung kann beginnen. Günstiger Weise werden auch in den Übertragungsflächen des Bohrkopfes Aufnahmebereiche vorgesehen, damit auch die Verbindung des Bohrkopfes mit einer Bohrstange durch ein Verriegelungselement gesichert werden kann. Der Bohrkopf weist somit an seiner der Schnittseite abgewandten Seite ein Schnittstellenelement zur Verbindung mit einer Bohrstange auf, welches identisch zu Drehstecker oder Drehbuchse der Bohrstange ausgeführt ist. Dadurch wird eine optimale Kompatibilität zwischen Bohrkopf und Bohrstange erreicht. Der Außendurchmesser des Bohrkopfes wird günstigerweise gleich oder etwas größer als der Außendurchmesser der Bohrstange gewählt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Bohrstange auch in das geschnittene Loch passt und gleichzeitig kein zu großer Hohlraum zwischen der Bohrung und der in der Bohrung verbleibenden Bohrstange entsteht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bohrstange aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht und/oder außen eine korrosionsbeständige Beschichtung aufweist. In dieser Ausführungsform ist der Grundwerkstoff der Bohrstange ein Metall. Metall hat den Vorteil, dass es sich leicht umformen lässt und hohe Festigkeiten aufweist. Dadurch können Drehbuchse und Drehstecker einfach hergestellt werden und die Übertragung von für die Bohrung benötigten Drehmomenten durch die Bohrstange ist sichergestellt. Da die Bohrstange nach Fertigstellung der Bohrung im Bohrloch verbleibt und die dort gewünschte Leitung bildet, kann die Bohrstange aus Metall zumindest außen mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehen sein. Dadurch ist die Bohrstange langzeitstabil im Erdreich oder im Gestein. Wie bereits zuvor beschrieben kann eine Bohrstange auch aus anderen Werkstoffen, wie beispielsweise Kunststoffen hergestellt sein. Gerade für Leitungen, die in weichem Boden wie Sand oder Erde verlegt werden, ist die mechanischen Festigkeit einer Bohrstange aus Kunststoff ausreichend. Die Herstellkosten für eine Bohrstange aus Kunststoff sind niedriger als für eine Bohrstange aus Metall und die Korrosionsbeständigkeit von Bohrstangen aus Kunststoff ist unter den meisten Bedingungen ebenfalls besser.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls gelöst durch ein Bohrgestänge, insbesondere ein verlorenes Bohrgestänge, zumindest umfassend zwei Bohrstangen nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wobei die Grundkörper der Bohrstangen entlang ihrer Längendimension in ihrem Inneren eine durchgehende Ausnehmung aufweisen und das Bohrgestänge nach der Bohrung im durchbohrten Material verbleibt und die Ausnehmungen der Bohrstangen im Inneren der Bohrstangen eine durchgehende Rohrleitung bilden, die insbesondere dafür vorgesehen sind, in ihrem Inneren Leitungen für die Infrastruktur, insbesondere Datenleitungen, aufzunehmen. Ein erfindungsgemäßes Bohrgestänge umfasst zumindest zwei Bohrstangen nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, die miteinander verbunden sind und nach der Fertigstellung der Bohrung im Boden verbleiben, und dort die benötigte Leitung bilden. Die Bohrstangen weisen dabei jeweils in ihrem Grundkörper eine durchgehende Ausnehmung auf, die nach Fertigstellung der Bohrung einen Teil der benötigten Rohrleitung bilden. Dadurch, dass diese Ausnehmungen sich entlang der gesamten Länge jeder Bohrstange erstrecken, also auch innerhalb des Verbindungsbereiches zwischen Drehstecker und Drehbuchse, entsteht im Inneren des Bohrgestänges eine durchgehende, einen gleichmäßigen Querschnitt aufweisende Ausnehmung, die eine Rohrleitung bildet. Im Inneren des Bohrgestänges, welches im Boden verbleibt und daher auch als verlorenes Bohrgestänge bezeichnet werden kann, ist die benötigte Leitung oder Rohrleitung enthalten. Durch ein erfindungsgemäßes Bohrgestänge wird der im Stand der Technik an die Erstellung der Bohrung anschließende Einziehprozess einer vom Bohrgestänge unabhängigen Leitung, Rohrleitung oder eines Leerrohres eingespart. Ein erfindungsgemäßes Bohrgestänge verkürzt somit die Zeit für die Herstellung einer Leitung im Boden und vereinfacht die Erstellung dieser Leitung zudem signifikant. Nach Fertigstellung der Bohrung können Leitungen aller Art sofort in die bereits vorhandene Rohrleitung eingebracht werden. Insbesondere beim Ausbau eines Datennetzes können Anschlüsse durch ein erfindungsgemäßes Bohrgestänge schnell und einfach gelegt werden. Beim Ausbau eines bereits bestehenden Datennetzes kann durch ein erfindungsgemäßes Bohrgestänge eine Erweiterung dieses Datennetzes schnell und wirtschaftlich vorgenommen werden. Wie bereits zuvor beschrieben, kann auch ein erfindungsgemäßes Bohrgestänge sehr einfach mit einem Bohrkopf verbunden werden, welcher für mehrere Bohrungen immer wieder verwendet werden kann. Die Logistik für die Erweiterung von Infrastruktur durch zusätzliche Leitungen ist ebenfalls sehr einfach. Es muss lediglich eine ausreichende Anzahl an Bohrstangen vorgehalten werden, welche dann in Verbindung mit einem einzigen Bohrkopf als Rohrleitung in den Boden eingebracht werden kann. Zur Durchführung der Bohrung wird zusätzlich eine Bohranlage verwendet, die dazu geeignet ist, ein Drehmoment und einen Vorschub in eine Bohrstange einzuleiten.
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Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass ein Verriegelungselement vorgesehen ist, welches zwischen dem Drehstecker einer Bohrstange und der Drehbuchse einer anderen Bohrstange einbringbar ist und im dort eingebrachten Zustand eine Auseinanderbewegung der beiden verbundenen Bohrstangen in deren Längsrichtung verhindert. In dieser Ausführungsform ist für jede Verbindung zwischen zwei Bohrstangen eines erfindungsgemäßen Bohrgestänge des zumindest ein Verriegelungselement vorgesehen, welches nach dessen Einbringung in das Bohrgestänge eine Trennung der beiden damit verbundenen Bohrstangen verhindert. Dieses Verriegelungselement ist besonders vorteilhaft, wenn das gesamte Bohrgestänge während der Bohrung ein Stück zurückgezogen werden muss. Ohne Verriegelungselement würde die Gefahr bestehen, dass sich zwei in Längsrichtung der Bohrstange verbindbare Bohrstangen wieder voneinander trennen. Falls diese unbeabsichtigte Trennung im Inneren des Bohrloches erfolgt, ist es sehr schwierig, die beiden Teile im Bohrloch anschließend wieder miteinander zu verbinden und die Bohrung weiterzuführen. Ohne Verriegelungselement muss in vielen Fällen der im Bohrloch steckende Teil des Bohrgestänges wieder aus dem Bohrloch entfernt werden. Durch das Verriegelungselement kann das ganze im Bohrloch befindliche Bohrgestänge wieder zurückgezogen werden. Dies kann beispielsweise auch dann erforderlich werden, wenn der sich an der Spitze des Bohrgestänge befindliche Bohrkopf stumpf geworden ist oder überraschenderweise im Boden härteres Material auftaucht, was mit dem verwendeten Bohrkopf nicht durchdrungen werden kann. In so einem Fall kann das gesamte Bohrgestänge aus dem Bohrloch gezogen werden, ein neuer Bohrkopf aufgesetzt werden und die Bohrung anschließend fortgeführt werden. Das Verriegelungselement wird zwischen dem Drehstecker einer Bohrstange und der Drehbuchse der angrenzenden Bohrstange eingebracht.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement als Blindniete ausgeführt ist. In dieser Ausführungsform ist das Verriegelungselement besonders einfach in eine Verbindungsstelle zwischen zwei Bohrstangen einbringbar. Unter Blindniete ist hier eine Niete zu verstehen, welche von außerhalb der Mantelfläche des Bohrgestänges eingesetzt und auch fixiert werden kann. Dazu existieren auf dem Markt Fertigprodukte, die mithilfe einer Nietzange in eine Ausnehmung eingesetzt werden können und durch plastische Verformung in dieser Ausnehmung fixiert werden. Die Innenseite der Wandung muss dazu nicht erreichbar sein. Die Blindenniete wird von außen in die Ausnehmung eingesetzt und mithilfe eines an der Niete angebrachten Stiftes oder Nietdorns plastisch verformt. Am Ende der Verformung reißt der Stift an einer Sollbruchstelle von der Niete ab und kann nach au-ßen entnommen werden. Die so fixierte Niete verbindet dann sicher die Drehbuchse einer Bohrstange mit dem Drehstecker der benachbarten Bohrstange. Alternativ ist es möglich, andere Verriegelungselemente einzusetzen, wie beispielsweise Schrauben oder Stifte.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Aufnahmebereiche in zwei Übertragungsflächen, die sich bei verbundenen Bohrstangen gegenseitig berühren, einander gegenüberliegend angeordnet sind und diese beiden Aufnahmebereiche zusammen einen Hohlraum bilden, dessen Form der Form des Verriegelungselementes entspricht. In dieser Ausführungsform eines Bohrgestänges sind Drehstecker und Drehbuchse einer, bzw. zweier benachbarter Bohrstangen so ausgeführt, das die Aufnahmebereiche zweier zueinander ausgerichteter Übertragungsflächen einander gegenüber angeordnet sind und gemeinsam einen Hohlraum bilden. Der Hohlraum für das Verriegelungselement wird somit nicht nur von einem Aufnahmebereich alleine sondern durch die geometrische Addition zweier Aufnahmebereiche bereitgestellt. Diese Ausführung stellt sicher, dass das Verriegelungselement erst dann einbringbar ist, wenn zwei benachbarte Bohrstangen richtig zueinander positioniert sind. Sind zwei zueinander benachbart angeordnete Bohrstange nicht richtig zueinander positioniert bilden die beiden Aufnahmebereiche keinen gemeinsamen Hohlraum und das Verriegelungselement kann nicht eingebracht werden. Somit stellt diese Ausführungsform sicher, dass das das Einbringen eines Verriegelungselementes und damit eine Verbindung zweier Bohrstangen erst dann möglich ist, wenn diese Bohrstangen korrekt zueinander positioniert sind. Unter korrekter Positionierung ist dabei insbesondere zu verstehen, dass die beiden Bohrstangen lückenlos aneinander anschließen. Da das verlorene Bohrgestänge nach der Bohrung die benötigte Leitung oder Rohrleitung bildet, muss sichergestellt sein, dass keine Lücken in der Außenwand der Rohrleitung vorhanden sind durch die Bodenmaterial in die Leitung gelangen kann. Dies wird durch die beschriebene, gegenüberliegende Anordnung zweier Aufnahmebereiche wirkungsvoll verhindert. Da das Bohrgestänge auch Drehmoment übertragen muss, muss auch aus Gründen mechanischer Belastbarkeit sichergestellt sein, dass die Klauenelemente benachbarter Drehstecker und Drehbuchse komplett ineinandergeschoben sind und so eine korrekte Positionierung zweier benachbarter Bohrstangen sichergestellt ist. Nur bei komplettem Ineinandergreifen der Klauenelemente ist eine optimale Drehmomentübertragung möglich. Die beiden Aufnahmebereiche liegen sich erst dann gegenüber, wenn das äußere Ende der Klauenelemente einer Bohrstange auf den unteren Flächen der Vertiefungen zwischen den Klauenelementen einer zweiten Bohrstange aufliegen. Durch dieses Aufliegen der Flächen sind die Klauenelemente zweier Bohrstangen komplett ineinandergeschoben. Bevor die zusammengehörigen Aufnahmebereiche einander gegenüberliegen und so den benötigten Hohlraum für das Verriegelungselement bilden, bilden sie einen Hohlraum, der kleiner als das Verriegelungselement ist. Somit ist das Verriegelungselement vor Erreichen der gegenüberliegenden Position der Aufnahmebereiche nicht zwischen Drehstecker und Drehbuchse einbringbar.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrleitung, insbesondere unter Verwendung eines verlorenen Bohrgestänges nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen umfassend die Schritte
- - Anbringen einer Bohranlage an einer Wand, wobei eine Montageplatte der Bohranlage lösbar fest mit der Wand verbunden wird,
- - Bereitstellung eines Bohrkopfes an einem Ende einer ersten Bohrstange,
- - Einsetzen des anderen Endes der ersten Bohrstange in eine Rotationseinheit der Bohranlage,
- - geregelte Aktivierung eines Vorschubantriebs und eines Drehantriebs der Bohranlage und Durchbohrung der Wand,
- - weitere geregelte Bohrung durch hinter der Wand befindliches zu durchbohrendes Material, wobei sobald die erste Bohrstange zu ihrem größten Teil in der entstehenden Bohrung eingeführt ist eine weitere Bohrstange in die Bohranlage eingesetzt wird, wobei der aus der Bohrung herausragende Drehstecker der ersten Bohrstange mit der Drehbuchse der zweiten Bohrstange verbunden wird und der Drehstecker der zweiten Bohrstange in die Rotationseinheit eingebracht wird,
- - Belassen der miteinander verbundenen Bohrstangen in der Bohrung, welche dort eine Rohrleitung bilden.
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Voraussetzung für ein erfindungsgemäßes Verfahren ist eine Bohranlage, welche dazu geeignet ist unter Verwendung eines Bohrgestänges eine Bohrung in Boden, insbesondere in Erdreich oder Gestein vorzunehmen. Diese Bohranlage wird hier nicht bis ins Detail definiert, sondern kann verschiedenartig ausgeführt sein. Die Bohranlage weist eine Montageplatte auf, mit der die gesamte Anlage oder ein Teil der Anlage an einer Wand befestigt werden kann. Eine solche Wand kann dabei beispielsweise durch eine Kellerwand gebildet werden, von der aus eine Leitung nach außerhalb des Kellers gelegt werden soll. Die Bohranlage weist darüber hinaus eine bewegliche Rotationseinheit auf, welche das Bohrgestänge und den Bohrkopf in Drehbewegung versetzt und in das Bohrloch drückt. Die Bohranlage weist dazu weiterhin zumindest zwei Antriebe auf, einen Rotationsantrieb der das Bohrgestänge in eine Drehbewegung versetzt und einen Vorschubantrieb, der das Bohrgestänge axial in das Bohrloch schiebt. Rotationsantrieb und Vorschubantrieb können dabei miteinander mechanisch gekoppelt ausgeführt sein.
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Der erste Verfahrensschritt zur Herstellung einer Rohrleitung besteht darin, die Bohranlage mit ihrer Montageplatte an einer Wand anzubringen. Als Wand für die Anbringung wird eine solche Wand ausgewählt, von der aus eine Leitung oder Rohrleitung nach außen in den Boden verlegt werden soll. Üblicherweise handelt es sich bei der Wand um eine Kellerwand. Die Bohranlage ist der Ausgangspunkt der Bohrung und der Erzeugung der Rohrleitung. In einem nächsten Verfahrensschritt wird ein Bohrkopf bereitgestellt, der geeignet ist, die Wand und/oder das Bodenmaterial hinter der Wand zu durchdringen. Es können auch mehrere verschiedenartig ausgeführte Bohrköpfe bereitgestellt werden, welche an unterschiedliche Bodenbeschaffenheit angepasst sind. Es wird ein geeigneter Bohrkopf ausgewählt, welcher mit einer Bohrstange verbunden wird. Der Bohrkopf wird dabei mit dem Drehstecker oder der Drehbuchse verbunden. Die Verbindung zwischen Bohrkopf und Bohrstange ist dabei so vorzunehmen, wie die Verbindung zwischen zwei Bohrstangen. Die Vorteile dieser Ausführungsform sind weiter oben beschrieben. In einem nächsten Schritt wird die mit dem Bohrkopf verbundene erste Bohrstange zur Bohrung vorbereitet, indem sie mit ihrem dem Bohrkopf abgewandten Ende in eine Rotationseinheit der Bohranlage eingesetzt wird. Die Bohranlage überträgt über die Rotationseinheit Drehmoment und Vorschub auf die Verbindung von Bohrstange und Bohrkopf. Die Rotationseinheit ist geeignet, Drehmoment auf die Bohrstange zu übertragen, wobei das Drehmoment in die Bohrstange über Drehbuchse oder Drehstecker eingeleitet wird. In einem nächsten Schritt wird ein Vorschubantrieb und ein Drehantrieb der Bohranlage aktiviert und geregelt betrieben. Der Vorschubantrieb drückt dabei die erste Bohrstange mit dem Bohrkopf an die Wand, der Drehantrieb versetzt die Bohrstange mit Bohrkopf in Drehbewegung. Unter geregelter Aktivierung bzw. geregeltem Betrieb ist zu verstehen, dass Sensoren vorgesehen sind, die Kräfte, Drehmomente, Vorschub- und Rotationsgeschwindigkeit überwachen und basierend auf den ermittelten Werten Vorschub und Rotationsgeschwindigkeit nachgeregelt werden. Trifft beispielsweise der Bohrkopf während der Bohrung auf hartes Gestein, welches schwer zu durchdringen ist, wird festgestellt dass die Vorschubgeschwindigkeit sinkt, da der Bohrkopf nur langsam vorankommt. In diesem Fall kann beispielsweise die Rotationseschwindigkeit erhöht werden um das Gestein besser durchdringen zu können. In ähnlicher Weise sind auch andere Regelungen möglich, beispielsweise kann am Bohrkopf ein Temperatursensor vorgesehen werden und bei zu hoher Bohrkopftemperatur Vorschub- und Rotationsgeschwindigkeit reduziert werden. Eine derart geregelte Bohrung wird solange durchgeführt, bis der Bohrkopf mit der ersten Bohrstange fast komplett im erzeugten Bohrloch verschwunden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bohrung unterbrochen und die erste Bohrstange mit einer zweiten Bohrstange verbunden, wobei diese Verbindung über Drehbuchse und Drehstecker der Bohrstangen erfolgt. Diese Verbindung kann nach verschiedenen Ausführungsformen, wie zuvor beschrieben erfolgen. Besonders vorteilhaft ist, dass zur Verbindung der beiden Bohrstangen ein Verriegelungselement in den Verbindungsbereich zwischen Drehbuchse der ersten Bohrstange und Drehstecker der zweiten Bohrstange eingesetzt wird. Für Details zu dieser Verbindung bzw. dem Einsetzen des Verriegelungselementes sind zuvor bei verschiedenen Ausführungsformen der Bohrstange und des Bohrgestänges beschrieben worden. Diese Beschreibungen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren. Nach der Verbindung der beiden Bohrstangen kann Drehmoment von der zweiten Bohrstange auf die erste Bohrstange und damit den Bohrkopf übertragen werden. Das der erste Bohrstange abgewandte Ende der zweiten Bohrstange wird nun mit dem Rotationsantrieb verbunden und die Bohrung, wie zuvor zur ersten Bohrstange beschrieben, fortgesetzt. Es wird nun wiederum so lange gebohrt, bis die zweite Bohrstange fast komplett im Bohrloch verschwunden ist. Dieser Verfahrensschritt wird durch Verbinden von weiteren Bohrstangen mit dem bereits im Bohrloch befindlichen Bohrgestänge so lange fortgesetzt, bis das Ziel der Bohrung erreicht ist. Der letzte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass das Bohrgestänge nun im Bohrloch belassen wird und die zu erzeugende Rohrleitung bildet. Der Bohrkopf an der Spitze des Bohrgestänges kann von der ersten Bohrstange getrennt werden und für weitere Bohrungen wiederverwendet werden. Besonders vorteilhaft an einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, dass die Rohrleitung bereits mit Beendigung der Bohrung fertiggestellt ist. Weitere Schritte zum Einziehen einer Rohrleitung oder eines Leerrohres fallen nicht an.
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Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass nach dem Verbinden von zwei Bohrstangen in diese Verbindung ein Verriegelungselement eingesetzt wird, um eine Trennung der beiden Bohrstangen in deren Längsrichtung voneinander zu verhindern. In dieser Ausführungsform des Verfahrens wird in jede Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bohrstangen ein Verriegelungselement eingesetzt. Dieses Verriegelungselement verhindert, dass die benachbarten Bohrstangen wieder voneinander getrennt werden können. Durch das Verriegelungselement ist es möglich, das Bohrgestänge auch wieder aus dem Bohrloch zurückzuziehen, ohne dass sich die Bohrstangen voneinander trennen. Dies kann dann erforderlich sein, wenn aus irgendeinem Grund eine Störung bei der Bohrung auftritt und der Bohrkopf ausgewechselt oder untersucht werden muss. Das Einsetzen der Verriegelungselemente zwischen zwei benachbarten Bohrstangen kann dabei automatisiert oder von Hand erfolgen. Falls es erforderlich ist, das gesamte Bohrgestänge wieder aus dem Bohrloch herauszuziehen, ist es unter Umständen erforderlich, die Verriegelungselement wieder aus den Verbindungen zwischen zwei Bohrstange zu entfernen, um das Bohrgestänge in handliche Stücke zerlegen zu können. Das Entfernen der Verriegelungselemente zwischen zwei Bohrstangen kann dabei so durchgeführt werden, dass an die gleiche Stelle das gleiche oder ein neues Verriegelungselement eingesetzt werden kann. Das Einsetzen eines Verriegelungselementes kann somit mehrmals hintereinander erfolgen, falls dies erforderlich ist.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass nach Abschluss der Bohrung der Bohrkopf aus der Bohrung entnommen wird und nur die Bohrstangen im Bohrloch verbleiben und die Rohrleitung bilden. In dieser Ausführungsform kann der Bohrkopf mehrfach verwendet werden. Der Bohrkopf ist besonders leicht zu entnehmen, wenn die Bohrung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Bohrgestänges in einer Kavität, beispielsweise in einem Verteilerkanal endet. Eine typische Anwendung des Verfahrens besteht darin, eine Rohrleitung von einem Keller eines Gebäudes in einen außerhalb verlaufenden Verteilungskanal für Infrastruktur zu verlegen. Die Bohrung wird wie beschrieben von der Kellerwand bis zum Verteilungskanal durchgeführt. Nach dem Eindringen des Bohrkopfes in den Verteilerkanal kann dieser von der ersten Bohrstange getrennt werden. Das im Bohrloch verbleibende Bohrgestänge bildet nun eine Rohrleitung zwischen Keller und Verteilungskanal.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch die Verwendung einer Bohrstange oder eines Bohrgestänges nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen zur Verlegung und/oder Bereitstellung einer dauerhaft im durchbohrten Material verbleibenden Rohrleitung, die wiederum dazu vorgesehen ist, als Leerrohr zu dienen und in ihrem Inneren Leitungen für die Infrastruktur, insbesondere Datenleitungen, aufzunehmen. Die Verwendung einer Bohrstange oder eines verlorenen Bohrgestänges zur Erzeugung einer Rohrleitung vereinfacht das Einbringen einer Leitung oder Rohrleitung in den Boden erheblich. Es muss weder ein Graben zum Einlegen der Rohrleitung gegraben werden, noch muss aufwendig eine Rohrleitung oder ein Leerrohr nach Fertigstellung der Bohrung in das Bohrloch eingezogen werden. Ansonsten gelten auch für die Verwendung die zuvor bei Bohrstange, verlorenem Bohrgestänge und Verfahren beschriebenen Vorteile.
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In diesem Zusammenhang wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf die Vorrichtung beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aber auch Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der Formulierung des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung, das bedeutet, nur im Bezug auf das Verfahren genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale können auch im Rahmen der Vorrichtungsansprüche berücksichtigt und beansprucht werden und zählen ebenfalls zur Offenbarung.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine dreidimensionale, schematische Ansicht auf einen Anwendungsfall einer erfindungsgemäßen Bohrstange bzw. eines erfindungsgemäßen Bohrgestänges,
- 2 eine Seitenansicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrgestänges im Boden,
- 3 eine Seitenansicht auf zwei zu verbindende Enden benachbarter Bohrstangen,
- 4 eine Seitenansicht auf zwei miteinander verbundene Enden benachbarter Bohrstangen.
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In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
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1 zeigt eine dreidimensionale, schematische Ansicht auf einen Anwendungsfall eine erfindungsgemäßen Bohrstange bzw. eines erfindungsgemäßen Bohrgestänges. In 1 ist links ein teilweise geschnitten dargestellter Kellerraum 5 zu sehen. Das darüber befindliche Gebäude ist nicht dargestellt. In einem Abstand zum Kellerraum 5 ist ein gestrichelt dargestellter Verteilungskanal 6 zu sehen. Zwischen dem Kellerraum 5 und dem Verteilungskanal 6 soll eine Rohrleitung R entstehen. Diese Rohrleitung R ist beispielsweise dazu geeignet Datenleitungen vom Verteilungskanal 6 zum Kellerraum 5 zu führen. Zur Erzeugung der Rohrleitung R wird vom Kellerraum 5 aus eine Bohrung in Richtung des Verteilungskanales 6 durchgeführt. Die Bohrung wird von innerhalb des Kellerraums 5 aus erzeugt und für die Bohrung wird ein Bohrgestänge 1 verwendet. Das Bohrgestänge besteht aus mehreren miteinander verbundenen Bohrstangen 2. Das Bohrgestänge 1 wird beim Einbohren in das Bohrloch so lange um eine weitere Bohrstange 2 erweitert, bis der Verteilungskanal 6 erreicht ist. Im Kellerraum 5 sind mehrere zur Erweiterung des Bohrgestänges 1 vorgesehene Bohrstangen 2 schematisch dargestellt. Nach Abschluss der Bohrung verbleibt das verlorene Bohrgestänge 1 im Boden und bildet die Rohrleitung R.
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2 zeigt eine Seitenansicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bohrgestänges im Boden. 2 zeigt in etwa den in 1 dargestellten Zustand von der Seite. Links befindet sich der Kellerraum 5 der durch die Wand 51 vom umgebenden Boden B abgegrenzt ist. Das Bohrgestänge 1 hat bereits die Wand 51 durchdrungen und bohrt weiter durch den Boden B. Das Bohrgestänge 1 besteht im dargestellten Zustand aus zwei Bohrstangen 2. An der Spitze des Bohrgestänges 1 ist ein Bohrkopf 4 angebracht, der den Boden B durchdringt. Die Bohrstangen 2 werden an ihren Enden miteinander verbunden. Die rechts dargestellte Bohrstange 2 weist an ihrem rechten Ende eine Drehbuchse 22 auf. An ihrem linken Ende weist die rechts dargestellte Bohrstange 2 einen Drehstecker 21 auf. Drehbuchse 22 und Drehstecker 21 sind geometrisch komplementär ausgeführt, d.h. der Drehstecker 21 ist so ausgeführt, dass er in die Drehbuchse 22 passt. Die Verbindung zwischen der rechts dargestellten Bohrstange 2 und der links daneben dargestellten Bohrstange 2 erfolgt dadurch, dass der Drehstecker 21 der rechts dargestellten Bohrstange 2 in die Drehbuchse 22 der links daneben befindlichen Bohrstange 2 eingeführt wird. Über diese Verbindungsstelle können Drehmomente und axiale Kräfte übertragen werden. Drehstecker 21 und Drehbuchse 22 sind so ausgeführt, dass sie im Schiebesitz ineinander einführbar sind. Der rechts dargestellte Bohrkopf 4 weist an seinem nach links weisenden Ende eine einem Drehstecker 21 entsprechende Geometrie auf. Dieser Bereich des Bohrkopfes ist mit der nach rechts weisenden Drehbuchse 22 der rechts dargestellten Bohrstange 2 verbunden. Durch diese Ausführung kann der Bohrkopf 4 jedoch auch mit jeder beliebigen anderen Bohrstange 2 verbunden werden.
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3 zeigt eine Seitenansicht auf zwei zu verbindende Enden benachbarter Bohrstangen. Links ist das rechte Ende einer ersten Bohrstange 2 zu sehen, rechts ist das linke Ende einer zweiten Bohrstange 2 zu sehen. Die beiden Bohrstangen 2 sind bereits kollinear angeordnet und so zueinander ausgerichtet, dass der Drehstecker 21 der rechten Bohrstange in die Drehbuchse 22 der linken Bohrstange eingeschoben werden kann. Die Wand der beiden Bohrstangen 2 ist gestrichelt dargestellt, die Bohrstangen 2 weisen in ihrem Inneren durchgehend eine durchgehende Ausnehmung auf. Die Drehbuchse 22 weist mehrere Klauenelemente 221 auf, der Drehstecker 21 weist mehrere Klauenelemente 211 auf. Die Klauenelemente 211, 221 werden von der Wand der Bohrstangen 2 gebildet. Zwischen den Klauenelementen 211, 221 ist das Material der Wand der Bohrstangen 2 entfernt worden. Beim Verbinden von Drehstecker 21 und Drehbuchse 22 werden die Klauenelemente 211, 221 jeweils in die Bereiche der gegenüberliegenden Bohrstange 2 geschoben, in welchen zwischen den dortigen Klauenelementen 211, 221 das Material der Wand entfernt wurde. Drehstecker 21 und Drehbuchse 22 sind so ausgeführt, dass sie jeweils zueinander das geometrische Negativ bilden und somit formschlüssig miteinander verbindbar sind. Die Klauenelemente 211, 221 sind aus radialer Richtung betrachtet, wie in der Seitenansicht dargestellt, rechteckig ausgeführt. Das vordere Ende der Klauenelemente 211, 221 bildet eine plane Fläche, welche rechtwinklig zur Längsrichtung der Bohrstange 2 orientiert ist. Die Bereiche zwischen den Klauenelementen 211, 221, dort wo das Material der Wand entfernt wurde, sind an ihrem vom Rohrende wegweisenden Ende ebenfalls von einer planen Fläche begrenzt, die rechtwinklig zur Längsrichtung der Bohrstange 2 orientiert ist. Beim Verbinden von Drehstecker 21 mit Drehbuchse 22 werden die Klauenelemente 211, 221 soweit ineinandergeschoben, bis die am Ende der Bohrstange 2 angeordneten Enden der Klauenelemente 211, 221 auf die axialen Begrenzungsflächen der Bereiche zwischen den Klauenelemente 211, 221 der gegenüberliegenden Seite aufliegen. In Umfangsrichtung werden alle Klauenelemente 211, 221 durch Übertragungsflächen 23 begrenzt. Beim Verbinden zweier Bohrstangen 2 liegen die Übertragungsflächen 23 des Drehsteckers 21 auf den Übertragungsflächen 23 der Drehbuchse 22 auf. In zwei der Übertragungsflächen 23 sind halbzylinderförmige Aufnahmebereiche 24 vorgesehen. Diese Aufnahmebereich 24 erscheinen in der dargestellten Seitenansicht halbkreisförmig. Beim Einschieben der rechten Bohrstange 2 in die linke Bohrstange 2 liegen die beiden Aufnahmebereiche 24 einander gegenüber und bilden zusammen einen zylinderförmigen Hohlraum oder eine zylinderförmigen Ausnehmung.
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4 zeigt eine Seitenansicht auf zwei miteinander verbundene Enden benachbarter Bohrstangen. 4 entspricht der Ansicht aus 3, wobei die dort dargestellten Bohrstangen 2 nun miteinander verbunden sind. Es ist deutlich zu erkennen, dass Drehstecker 21 und Drehbuchse 22 ineinander eingeführt sind. Die Klauenelemente 211, 221 passen dabei formschlüssig ineinander, so dass keine Zwischenräume zwischen den beiden Bohrstange 2 entstehen, außer dem Hohlraum, der durch die beiden Aufnahmebereiche 24 gebildet wird. In dem durch die beiden Aufnahmebereiche 24 gebildeten Hohlraum ist ein Verriegelungselement 3 eingebracht. Dieses Verriegelungselement 3 ist zylinderförmig ausgeführt und füllt den gesamten Raum aus, der durch die beiden Aufnahmebereiche 24 definiert ist. Das Verriegelungselement 3 ist hier durch eine Blindniete gebildet. Diese Blindniete wird durch die durch die beiden Aufnahmebereiche 24 definierte Öffnung von außerhalb der Bohrstange 2 eingebracht und auch fixiert. Das Verriegelungselement 3 verhindert, dass die beiden Bohrstangen 2 in axialer Richtung auseinandergezogen werden. Durch das Zusammenspiel der beiden halbzylinderförmigen Aufnahmebereiche 24 und dem zylinderförmigen Verriegelungselement 3 wird formschlüssig eine solche Trennung der beiden Bohrstangen 2 verhindert. Beim Aufbringen einer Zugkraft in axialer Richtung auf eine der beiden Bohrstangen 2 liegt die Mantelfläche des Aufnahmebereiches 24 an der Außenfläche des Verriegelungselementes 3 an, so dass die Bohrstange 2 nicht weiter in axialer Richtung bewegt werden kann.
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Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.
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Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
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Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.
