DE2936060C2 - Erdbohrer und Bohrkopf dafür - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Bohrer zur Herstellung von Erdbohrlöchern unter Verdrängung des Erdreichs, der aus einem Bohrrohr und einem lösbar an diesem befestigbaren, das Rohrende abschließenden, mit einer schraubenförmigen Außenseite versehenen Bohrkopf besteht, der als Hohlkörper ausgebildet ist und rückseitig einen Kragen trägt, in den das Bohrrohr mit seinem Vorderende einsteckbar ist, wobei die rückwärtige, den größten Durchmesser aufweisende Windung des Bohrkqpfes eine radial nach außen über den Kragen vorstehende Rippe bildet
Ein derartiger Bohrer ist aus der BE-PS 7 27 222 bekannt Er besteht aus einem Bohrrohr, das mit einem Bohrkopfteil über Nieten verbunden ist An der vorn Bohrrohr abgewandten Stirnseite des Bohrkopfteils ist eine Bohrspitze abnehmbar angeordnet Das Bohrkopfteil und die Bohrspitze bilden zusammen einen hohlen Bohrkopf, der an seiner Außenseite mit Spiralwindungen versehen ist Der Durchmesser des Bohrkopfes ist wesentlich größer ais der des Bohrrohrs, so daß der Bohrkopfteil zwischen dem größten Durchmesser des Bohrkopfes und dem Bohrrohr konvergent verläuft.

Wenn dieser Erdbohrer in den Erdboden gebohrt wird, entsteht zunächst ein Loch mit dem größeren Durchmesser des Bohrkopfes. Nach dem Durchgang des Bohrkopfes durch diesen Erdbodenbereich fällt jedoch die Bohrlochwandung zusammen, so daß sich der kreisringförmige Bereich zwischen dem Bohrdurchmesser und dem Durchmesser des Bohrrohrs mit lockerer Erde füllt Nachdem die gewünschte Bohrtiefe erreicht ist wird durch das Innere des Bohrrohrs Beton in das Bohrloch eingeführt

Wird dann das Bohrrohr mit dem damit verbundenen Bohrkopfteil aus dem Bohrloch herausgezogen, so wird wieder das Loch mit dem größeren Durchmesser erzeugt Dabei fließt der Beton aus dem Bohrrohr aus und füllt unterhalb des Bohrkopfteils das jetzt entstehende Bohrloch mit dem größeren Durchmesser. Die Bohrspitze verbleibt dabei auf dem Grund des Bohrlochs, während das mit dem Bohrrohr über Nieten verbundene Bohrkopfteil zusammen mit dem Bohrrohr aus dem Bohrloch entfernt wird. Aufgrund der Elastizität des Erdreichs wird auf diese Weise ein Betonpfeiler erzeugt, der einen geringfügig schmäleren Durchmeser als den Bohrdurchmesser aber einen wesentlich größeren Durchmesser als den des Bohrrohrs besitzt.
Nachteilig ist dabei, daß das Bohrloch zweimal gebohrt werden muß, nämlich zunächst beim Hineinbohren in das Erdreich und anschließend beim Herausbohren des Bohrers aus dem Erdreich. Während des Herausbohrens muß außerdem permanent Beton durch das

Bohrrohr in das dann entstehende Bohrloch gefüllt werden. Außerdem muß das Herausbohren des Bohrers erfolgen bevor der Beton erhärtet ist so daß das das Bohrloch umgebende Erdreich die Form für den Betonpfeiler bildet. Bei lockerem Erdreich kann dieses zu lokalen Einbrüchen der Bohrlochwand und damit zu Duchmesserschwankungen des entstehenden Betonpfeilers führen.

Ein weiterer Erdbohrer ist aus der BE-PS 6 94 493 bekannt Dieser Bohrer besteht aus einem Bohrrohr, einem an diesem fest angebrachten hohlen Bohrkopf am unteren Ende des Bohrrohrs und einer Bohrspitze, die mit spiralförmigen Windungen versehen ist und zeitweilig mit dem Bohrkopf verbunden ist Der Bohrkopf ist mit rippenförmigen, schraubenförmigen Windungen versehen. Er hat einen größeren Durchmesser als die Bohrspitze.

Nach dem Hineinbohren dieses Erdbohrers in den Erdboden wird die Bohrspitze vom Bohrkopf gelöst und mit Hilfe eines Seils durch das Bohrrohr und den Bohrkopf herausgezogen. Danach wird das Bohrrohr mit Beton gefüllt und aus dem Bohrloch herausgezogen. ".

Aus der BE-PS 7 46 400 ist ein ähnlicher Erdbohrer bekannt, der sich nur darin von dem vorgenannten Erdbohrer unterscheidet daß die Bohrspitze vor dem Hineinbohren in das Erdreich mit einem Schuh versehen wird, der beim Herausziehen der Bohrspitze durch den Bohrkopf und das Bohrrohr am Grund des Bohrlochs verbleibt

Ein aus der GB-PS 11 62 014 bekannter Bohrer betrifft den gleichen Bohrertyp wie der aus der BE-PS 6 94 493 bekannte Erdbohrer. Der Erdbohrer besitzt ein Bohrrohr, an dem ein hohler Bohrkopf befestigt ist An diesem Bohrkopf ist eine Bohrspitze abnehmbar befestigt.

Bei allen drei letztgenannten Erdbohrertypen ist der Bohrkopf größer ais das Bohrrohr, so daß beim Hineinbohren in den Erdboden die Bohrlochwand oberhalb des Bohrkopfes nicht gestützt wird. Außerdem müssen Bohrrohr u^d Bohrkopf aufwendig aus dem Bohrloch herausgeschraubt werden.

Ein Bohrer nach der FR-PS 15 95 399 besteht aus einem zweigeteilten Bohrkopf. Der untere Teil des Bohrkopfes ist bezüglich zum oberen Teil des Bohrkopfes in Bohrrichtung vor- und zurückbewegbar. Der obere Teil des Bohrkopfes ist mit dem Bohrrohr verbunden. Nach dem Bohren eines Bohrloches wird Beton durch das Bohrrohr eingefüllt und fließt, sofern der untere Teil des Bohrkopfes ausgefahren ist, durch öffnungen in der Wandung des unteren Teils in das Bohrloch. Nach dem teilweisen Füllen des Bohrlochs mit Beton wird das Bohrrohr mit dem oberen Kopfteil nach unten gefahren, so daß nach Anliegen des unteren Bohrkopfteils an den oberen Bohrkopfteil der Beton im Bohrloch verdichtet und an die Wände des Bohrlochs gepreßt wird. Auf diese Weise wird ein Betonpfeiler geschaffen, dessen Durchmesser etwa dem Durchmesser des Bohrkopfes entspricht, der aber aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser von Bohrkopf und Bohrrohr einen größeren Durchmesser als das Bohrrohr aufweist

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Erdbohrer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Bohrkopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 zu schaffen, der es jeweils ermöglicht, Erdbohrlöcher zu schaffen, die vollständig und sicher mit beispielsweise Beton füllbar sind, wobei die entstehenden Betonpfähle nur einen sich vom Bohrrfyrchmesser geringfügig unterscheidenden Durchmesser aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei dem Erdbohrer erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kragen zylindrisch ist, daß die zylindrische Außenwand des Kragens mit der Außenwand der vorderseitig der Rippe verlaufenden schraubenförmigen Windung des Bohrkopfes axial nahezu fluchtend angeordnet ist und daß die lösbare Befestigung zwischen dem Bohrkopf und dem Bohrrohr in". Erdbohrloch durch eine oberirdisch auszuführende Bedienung »der Handlung betätigbar ist

Durch diese Ausbildung des Bohrers zur Herstellung von Erdbohrlöchern wird ermöglicht daß das Bohrrohr bis nach dem Erhärten des in das Bohrloch geschütteten Betons im Bohrloch zwischen Beton und Erdboden verbleiben kann und so gleichzeitig eine Stütze für das das Bohrloch umgebende Erdreich als auch eine Form für den zu schaffenden Betonpfahl bildet Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der lösbaren Befestigung kann das Bohrrohr nach dem Erhärten des Betons aus dem Bohrloch herausgezogen werden, wobei der gesamte Bofa/kopf im Bohrloch unterhalb des Betons verbleibt Die notwendige Trennung ,-*on Bohrkopf und Bohrrohr wird durch gegenläufiges Drihen des Bohrrohrs und Herausziehen des Bohrrohrs ausgelöst und kann so problemlos von außerhalb des Bohrlochs erfolgen.

Gerriß einer nach Anspruch 4 und Anspruch 5 gekennzeichneten, besonders zweckmäßigen Ausführung des Erdbohrers wird ein auf der Abschrägung angeordnetes, plastisches Packungsmaterial beim Hineinschieben des Bohrrohres in den Bohrkopf automatisch mitgenommen, wobei es sich zwischen das Bohrrohrende und die Bohrkopfinnenseite legt, so daß sich so über einen verhältnismäßig langen Bereich des Bohrrohrendes eine ausgezeichnete Abdichtung ergibt.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Erdbohrers werden durch die Ansprüche 2,3 und 5 bis 8 angegeben. Patentanspruch 9 kennzeichnet die Lösung der gestellten Aufgabe bei einem Bohrkopf zur Verwendung in Verbindung mit einem Erdbohrer gemäß den Paientansprüchen 1 bis 8. Die Ansprüche 10 bis 14 kennzeichnen besonders vorteilhafte Weiterbildungen des Bohrkopfes nach Anspruch 9.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigt

F i g. 1 einen Teil eines erfindungsgemäßen Erdbohrers im Längsschnitt,

F i g. 2 einen der F i g. 1 ähnlichen Längsschnitt, bei dem das Bohrrohr sich aber in einer Lage während des Hineinschiebens in den Bohrkopf kurz vor seiner Einkupplung in den Kopf befindet und

Fig.3 einen Teil des Bohrkopfes des Erdbohrers nach den F i g. 1 und 2 in Draufsicht.

Der Erdbohrer gemäß den Figuren besteht im wesentlichen aus einem Bohrrohr 1 und einem einzelnen Bohrkopf 2. Dieser Bohrkopf 2 ist ein metallischer Hohlkegelkörper mit schraubenförmig gestalteter Außenseite und ebenfalls schraubenförmiger Innenseite, so daß er zur Höhe der "Indungen überall die gleiche Wandstärke aufweist, ausgenommen aber oben an der offenen Kegelbasis, wo die Wandstärke größer ist.

Der derart verstärkte Wandteil ist mit Zähnen 3 versehen, wobei die Lücken zwischen den Zähnen mit dem Innenraum und der Basisöffnung des Hohlkegelkörpers in Verbindung stehe .*

Die obere, d. h. an der Kegelbasis befindliche Windung 4, befindet sich gerade gegenüber den vorgenannten Zähnen 3 und bildet eine auswärts hervorspringen-

de, senkrecht zur Kopfachse stehende Rippe.

Am offenen Ende des Bohrkopfes 2 steht über der vorgenannten oberen Windung und den Zähnen 3 ein Kragen 5 hervor, der gleichlaufend mit der Bohrkopfachse ist und nahezu fluchtend in bezug auf die Außenseite der vorletzten, neben der Windung 4 befindlichen Windung 6 angeordnet ist.

Der obere Rand des Kragens 5 weist eine innere Abschrägung 7 auf. Die Innenwand des derart gebildeten Hohlkegelkörpers ist gegebenenfalls mit einer oder mehreren, deutlichkeitshalber aus den Figuren fortgelassenen Versteifungsrippen versehen.

Der Scheitelwinkel «des derart gestalteten Bohrkopfes 2, d. h. der Scheitelwinkel des theoretischen, die Windungen mit Ausnahme der oberen Windung 4 berühren- is den Außenkegels, beträgt 53—57°, vorzugsweise 55°. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß ein derartiger Winkel eine optimale Bohrwirkung sichert Das Ver- ιΐαιΐΠί5 Zw'iäCucTi uciTi ocucTicnciCi ünu ucn*i RciuüTigä- flächenmaß des Erdbohrers ist dabei optimal.

Das Bohrrohr 1 ist ein metallischer Hohlzylinder, dessen Außendurchmesser nur ganz wenig kleiner ist als der Innendurchmesser des vorgenannten Kragens 5 des Bohrkopfes 2. Das eine Ende dieses Bohrrohres ist mit zwischen den Zähnen 3 des Bohrkopfes 2 passenden Zähnen 8 versehen.

Die Montage des Erdbohrers findet durch Hineinschieben des mit Zähnen versehenen Endes des Bohrrohres 1 in das offene, innerhalb des Kragens 5 befindliche Ende des Bohrkopfes 2 statt, wobei, wie vor allem aus der F i g. 2 ersichtlich ist, zwischen der Abschrägung 7 des Kragens 5 und dem unteren Ende des Bohrrohres 1 ein Strang 9 eines geeigneten, abdichtenden Pakkungsmaterials angeordnet wird, der während des weiteren Hineinschiebens des Bohrrohres 1 in den Bohr- kopf 2 automatisch zwischen diesem Ende und der Innenwand des Kragens 5 mitgenommen wird. Es ergibt sich auf diese Weise eine ausgezeichnete Abdichtung zwischen dem Bohrrohr 1 und dem Bohrkopf 2. Nach dem Einschieben des ganzen Bohrrohres 1 in den Bohrkopf 2, wobei die Zähne 8 des Rohres 1 und die Zähne 3 des Bohrkopfes 2 sich miteinander im Eingriff befinden, läßt sich auf der Abschrägung 7, von der der vorgenannte Strang 9 sich jetzt ganz entfernt hat ein zweiter Strang IO desselben abdichtenden Packungsmaterials anordnen. Dieser zweite Strang wird beim Einsatz des Erdbohrers durch den im Bohrloch auf die Außenseite des Erdbohrers einwirkenden Wasserdruck in den Schlitz zwischen der Abschrägung 7 und dem Bohrrohr 1 gedrückt was eine weitere Verbesserung der Abdichtung zwischen dem Bohrrohr I und dem Bohrkopf 2 zur Folge hat.

Wenn der Erdbohrer ganz in den Boden hineingebohrt ist wird das Bohrrohr 1 mit Beton vollgeschüttet Nach dem Härten des Betons läßt sich das Bohrrohr gegebenenfalls aus dem Bohrloch herausziehen.

Dank der Tatsache, daß das Bohrrohr 1 in das Bohrkopfinnere hineingreift ergibt sich eine sehr kräftige Kupplung zwischen dem Rohr 1 und dem Bohrkopf 2, demzufolge das Bohrrohr während des Bohrens im Boden mit einem sehr großen Drehmoment ohne Gefährdung des Rohres 1 oder des Kopfes 2 beansprucht werden kann.

Der an der Innenseite des Bohrkopfes 2 befindliche Strang 9 sichert eine gute Abdichtung bereits während der Einführung des Bohrkopfes, sogar wenn dieser in bezug auf das Bohrrohr 1 etwas vorläuft und dieses dadurch in bezug auf den Bohrkopf etwas gelockert ist Es gibt außerdem die Möglichkeit gerade neben den Zähnen 8 im verzahnten Ende des Bohrrohres 1 einen Schlitz vorzusehen, der sich nach dem Hineinschieben des Bohrrohres 1 in den Bohrkopf 2 ungefähr gegenüber der Abschrägung 7 befindet, wobei die Packung IO sich ebenfalls teilweise in diesen Schlitz hineindrücken läßt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Bohrer zur Herstellung von Erdbohrlöchern unter Verdrängung des Erdreichs, der aus einem Bohrrohr (1) und einem lösbar an diesem befestigbaren, das Rohrende abschließenden, mit einer schraubenförmigen Außenseite versehenen Bohrkopf (2) besteht, der als Hohlkörper ausgebildet ist und rückseitig einen Kragen (5) trägt in den das Bohrrohr (1) mit seinem Vorderende einsteckbar ist, wobei die rückwärtige, den größten Durchmesser aufweisende Windung (4) des Bohrkopfes (2) eine radial nach außen über den Kragen (5) vorstehende Rippe (4) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (5) zylindrisch ist, daß die zylindrische Außenwand des Kragens (5) mit der Außenwand der vorderseitig der Rippe (4) verlaufenden schraubenförmigen Windung (6) des Bohrkopfes (2) axial nahezu fluchtend angeordnet ist und daß die Befestigung zwischen dem Bohrkopf (2) und dem Bohrrohr (1) im Erdbohrloch durch eine oberirdisch auszuführende Bedienung oder Handlung lösbar ist.

2. Erdbohrer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand eines der durch das Hohlbohrrohr (1) und den Hohlbohrkopf (2) gebildeten Elemente stirn- und rückseiug mindestens eine Aussparung aufweist, wobei die Wand des anderen Elementes mit mindestens einem, in diese Aussparung passenden Vorsprung versehen ist.

3. Erdbohrer gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, aaß der Hohlbohrkopf (2) rückseitig mit einer Verzahnung (S) versehen ist, wobei das Ende des Bohrrohres (1) mil entsprechenden, zwischen die Zähne (3) des Kopfes (2) ei- faßbaren Zähnen (8) versehen ist.

4. Erdbohrer gemäß einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der rückseitigen Innenwand des Bohrkopfes (2) und der Außenwand des im Kopf (2) steckenden Endes des Bohrrohres (1) ein Packungsmaterial (9) angeordnet ist.

5. Erdbohrer gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des rückwärtigen Randes am offenen Ende des Bohrkopfes (2) eine Abschrägung (7) aufweist.

6. Erdbohrer gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Abschrägung (7) am rückwärtigen Rand des Kragens (5) ausgebildet ist.

7. Erdbohrer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel des Bohrkopfes (2) 53 bis 57° beträgt.

8. Erdbohrer gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel des Bohrkopfs (2) 55° beträgt.

9. Bohrkopf für einen Bohrer gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, der als Hohlkörper ausgebildet und mit einer schraubenförmigen Außenseite versehen ist sowie rückseitig einen Kragen (5) trägt, wobei die rückwärtige, den größten Durchmesser aufweisende Windung eine radial nach außen über den Kragen (5) vorstehende Rippe (4) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des Kragens (5) mit der Außenwand der vorderseitig der Rippe (4) verlaufenden schraubenförmigen Windung (6) axial nahezu fluchtend angeordnet ist.

10. Bohrkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er rückseitig mit einer Verzahnung (3) versehen ist.

11. Bohrkopf nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß sein rückwärtiger Rand innenseitig abgeschrägt ist.

12. Bohrkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Abschrägung (7) am rückwärtigen Rand des Kragens (5) ausgebildet ist.

13. Bohrkopf nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sein Scheitelwinkel 53 bis 57° beträgt.

14. Bohrkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sein Scheitelwinkel 55° beträgt