DE69911865T2

DE69911865T2 - Spiralbohrer

Info

Publication number: DE69911865T2
Application number: DE69911865T
Authority: DE
Inventors: Marco Pedrelli
Original assignee: Soilmec SpA
Current assignee: Soilmec SpA
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2019-07-20
Also published as: EP0974729A1; DE69911865D1; IT1303164B1; EP0974729B1; ATE251710T1; ES2209292T3; ITTO980638A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Schneckenbohrervorrichtung im Besonderen für die Herstellung von Betonfundamentpfeilern, wobei die Vorrichtung eine Schneckenspindel besitzt, die mit einem zentralen Rohrelement gemeinsam aufgebaut ist, in dem ein Kanal ausgebildet ist, um ein Fluid zuzuführen, das in das Bohrloch eingespritzt werden soll, das die Vorrichtung ausbildet.
Schneckenbohrervorrichtungen, wie sie oben erwähnt wurden, bei denen das untere Ende des Kanals mit einem Pfropfen verschlossen ist, sind bekannt (siehe beispielsweise EP-A-0378348). Während des Bohrens wird der Boden aufgebrochen, der in den Windungen der Schnecke aufsteigt, während der Pfropfen in der geschlossenen Stellung verhindert, dass Erde den Betonzuleitungskanal verstopft. Wenn der Bohrvorgang beendet ist, wird Beton durch den Kanal gepumpt. Der unter Druck stehende Beton stößt den Pfropfen aus und füllt den Hohlraum des gebohrten Lochs, während die Schnecke, die mit dem Bohrklein gefüllt ist, aus dem Loch herausgezogen wird.
Das Herausziehen erfolgt bei stillstehender Schnecke, wobei das bedeutet, dass sie sich nicht dreht oder langsam im Uhrzeigersinn dreht. Eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn würde dazu führen, dass das Bohrklein von der Schnecke fällt, den Beton verunreinigt und die Qualität des Produkts beeinträchtigt. Wenn das Herausziehen beendet ist, wird vor dem nächsten Bohrvorgang der Pfropfen, der mit der Schnecke über eine Kette verbunden ist, üblicherweise händisch ersetzt. Dieser Vorgang erfordert die Anwesenheit einer Bedienungsperson am Boden der Schnecke an einer Stelle, die gefährlich ist, weil Bohrklein von der Schnecke fallen kann.
Um die Qualität des Betons zu verbessern, der in das Bohrloch eingespritzt wird, wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, die am Beginn des Pumpschritts ein zweites, koaxiales Rohrelement vorsieht, das über die Länge der Spindel verläuft und mit geeigneten Hebe- und Absenkelementen verbunden ist, um teleskopartig vom unteren Ende des zentralen Rohrelements zu verlaufen. Das untere Ende des zweiten Rohrelements führt das Fluid der Masse jenes Fluids, das vorher eingespritzt wurde, unterhalb von allem Bohrklein und Verunreinigungen zu, die, da sie geringeres Gewicht als der Beton besitzen, auf dem Beton schwimmen, womit sie nach Fertigstellung der Betonierungsarbeiten entfernt werden können.
Probleme, die diesem Verfahren eigen sind, liegen in den vertikalen Abmessungen der Elemente, mit denen das zweite Rohrelement bewegt wird, wodurch die Tiefe des Bohrlochs herabgesetzt wird, die man mit einer vorgegebenen Maschine erreichen kann, sowie in Komplikationen beim Montieren der Spindel und des zweiten Rohrelements, die aus mehreren Elementen bestehen, die miteinander verbunden werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Schneckenbohrervorrichtung zu liefern, mit der die oben erwähnten Probleme verhindert werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser Gegenstand mit einer Vorrichtung erreicht, die jene Merkmale besitzt, die im Anspruch 1 ausgeführt sind,
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu liefern, die ein Bohrloch mit einem Durchmesser herstellen kann, der größer als der Durchmesser eines herkömmlichen Rohres ist, das dazu verwendet wird, um die ersten Meter des Bohrlochs auszukleiden.
Dieser Gegenstand wird, ebenfalls gemäß der Erfindung, mit einer Vorrichtung erreicht, die jene Merkmale besitzt, die im Anspruch 6 angeführt sind.
Weitere wichtige Merkmale sind in den anderen Unteransprüchen angeführt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand eines nicht einschränkenden Beispiels aus der ausführlichen Beschreibung einer Ausführungsform sowie aus den angeschlossen Zeichnungen besser ersichtlich, in denen zeigt:
1 die teilweise axial geschnittene Ansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem ersten Betriebszustand;
2 die teilweise axial geschnittene Ansicht der Vorrichtung von 1 in einem zweiten Betriebszustand;
3 den Schnitt entlang der Achse III-III von 1;
und
4 den Schnitt entlang der Achse IV-IV von 2.
Im Zusammenhang besonders mit 1 und 2 ist eine Schneckenbohrervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein mit der Bezugsziffer 1 versehen. Die Vorrichtung 1 enthält eine Schneckenspindel 2, die um einen Rohrkern 3 geschlungen ist, in dem ein zentraler Kanal 4 ausgebildet ist, um Beton oder andere Gemische zuführen zu können, die in das Bohrloch 5 eingespritzt werden sollen, das mit der Vorrichtung 1 hergestellt wurde.
Die Bohrvorrichtung 1 wird um die Mittelachse x auf bekannte Art in Drehung versetzt und entlang dieser Achse vertikal verschoben, wobei sie vorzugsweise auf den ersten Metern des Bohrvorgangs von einem koaxialen, zylindrischen Außenrohr 6 geführt wird, das hauptsächlich dazu dient, um den oberen Teil oder den Anfangsteil des Bohrlochs 5 auszukleiden.
Das untere Ende der Schnecke, das in einer scharfen, radialen Schneidkante 2a endet, ist an einer horizontalen Platte 7 starr befestigt, die die Form eines Kreissektors besitzt, der über einen Winkel von mehr als 180° verläuft, das heißt bei der hier gezeigten Ausführungsform über einen Winkel von etwa 240°. Die Platte 7, die hier als feste Platte bezeichnet wird, bestimmt eine kreissektorförmige Öffnung 8, die über das Komplement des oben erwähnten Winkels auf 360° verläuft, das heißt bei der gezeigten Ausführungsform über etwa 120°.
Die hier verwendeten Ausdrücke „radial" und „axial" sind so zu verstehen, dass sie sich auf die Achse x des Bohrlochs beziehen, wenn nichts anderes festgelegt wird.
Der Rohrkern 3 verläuft unter das Niveau der Platte 7, wobei er einen unteren Endteil 3a von vorgegebener Länge „L" bildet, vorzugsweise zwischen 50 und 100 cm und im Allgemeinen vergleichbar mit dem Durchmesser der Schnecke.
Wie 1 zeigt, besitzt der untere Teil 3a eine zylindrische Außenfläche 3b, die vorzugsweise von der Mittelachse x um eine Exzentrizität „e" versetzt ist.
Innerhalb des Rohrteils 3a biegt sich der zentrale Kanal 4 nach außen, wobei er einen geneigten Endkanalteil 4a bildet, der sich mit einer seitlichen Öffnung 4b in die zylindrische Außenwand 3b öffnet.
Eine Dreheinheit, die vorzugsweise von einem einzigen Körper gebildet wird und allgemein die Bezugsziffer 9 trägt, sitzt auf dem unteren Rohrteil 3a und bildet einen plattenartigen Teil 10 in Form eines Scheibensektors, wobei dessen Form und dessen Größe der Form und der Größe der festen Platte 7 entsprechen, sowie einen zylindrischen, buchsenartigen Teil 11.
Wie man am besten aus 1 und 3 erkennt, bestimmt die Platte 10, die hier als rotierende Platte bezeichnet wird, eine kreissektorartige, axiale Öffnung 12, die die Platte auf 360° ergänzt und eine geometrische Form besitzt, die der Form der Öffnung 8 in der festen Platte 7 entspricht. Die untere Fläche der rotierenden Platte 10 trägt eine Vielzahl von Elementen 13, um den Boden aufzubrechen.
Auf einer der radialen Seiten, die die Öffnung 12 festlegen, bildet die rotierende Platte 10 ein Auflager 14, das axial vorspringt, um abwechselnd auf einer der beiden Seiten 8a, 8b der Öffnung 8 in der festen Platte 7 aufzuliegen, wie dies später erläutert werden soll.
Der buchsenartige Teil 11 besitzt eine exzentrische, zylindrische Innenfläche 15 sowie eine exzentrische zylindrische Außenfläche 16. Die Innenfläche 15, die den unteren Rohrteil 3a aufnimmt, besitzt die gleiche Exzentrizität „e" wie dieser Rohrteil, wobei die Außenfläche 16 einen Durchmesser besitzt, der dem Durchmesser einer konischen Spitze 17 entspricht, die am unteren Ende der Vorrichtung angeordnet und am Boden des Rohres 3a bei der Bezugsziffer 18 befestigt ist, um den drehbaren Körper 9 axial relativ zum Rohr 3a und somit zur Schnecke einzuspannen. Die konische Spitze 17 trägt eine weitere Reihe von Aufbrechelementen 20.
Der buchsenartige Teil 11 besitzt eine seitliche oder radiale Öffnung 19, die auf dem gleichen Niveau wie die Öffnung 4b im Rohrteil 3a angeordnet und vorzugsweise genau so geneigt ist, wie der Endteil des Kanals 4a, um mit diesem in einem der beiden Betriebszustände der Vorrichtung verbunden zu werden, wie dies 2 und 4 zeigt.
Die relativen Ausrichtungen der radialen Öffnung 19 und der axialen Öffnung 12 erfolgen so, dass im ersten Betriebszustand, den die Vorrichtung während des Bohrschritts einnimmt (1 und 3) , die Winkelöffnungen 8 und 12 der entsprechenden plattenartigen Teile 7 und 10 axial ausgerichtet sind und die. Öffnung 4b des Kanals 4 mit dem buchsenartigen Teil 11 verschlossen ist, wogegen im zweiten Betriebszustand, der bei jenem Schritt eingenommen wird, bei dem der Beton eingespritzt und gleichzeitig die Vorrichtung aus dem Bohrloch gezogen wird (2 und 4), die Winkelöffnung 8 mit der rotierenden Platte 10 verschlossen wird und die radiale Öffnung 19 mit der Öffnung 4b ausgerichtet ist.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung arbeitet wie folgt.
Wie 1 zeigt, führt die Schneckeneinrichtung während des Bohrschritts eine kombinierte Bewegung in Form einer Drehung im Uhrzeigersinn und einer vertikalen Verschiebungsbewegung nach unten aus, wie dies mit dem Pfeil A dargestellt ist. Während einer Drehung in diese Richtung liegt die Seite 8a der „festen" Platte 7 auf dem Auflager 14 des drehbaren Körpers 9, wodurch der Körper 9 in Drehung versetzt wird (3). In diesem Zustand stimmen die Winkelöffnungen 8 und 12, wie oben erwähnt, überein und ermöglichen, dass Bohrklein des Bodens, der mit den Elementen 13 aufgebrochen wurde, zwischen die Windungen der Schnecke 2 eindringen und hochsteigen kann. Der drehbare Körper 9 ist so ausgerichtet, dass die zylindrische Außenfläche 16 des buchsenartigen Teils 11 mit dem kreisförmigen Umriss der Basis der konischen Spitze 17 übereinstimmt. Der Kanal 4, 4a ist mit dem buchsenartigen Teil 11 verschlossen.
Wenn die gewünschte Tiefe der Bohrung erreicht ist, wird die Schnecke in die entgegengesetzte Richtung gedreht. Durch die Reibung, die durch die Berührung des drehbaren Körpers 9, im Besonderen von dessen Aufbrechelementen 13, mit dem Boden erzeugt wird, wird der Körper 9 eingespannt, während sich die Schnecke und die Platte 7 relativ zum Körper 9 (gegen den Uhrzeigersinn, 4) drehen, bis die Seite 8b auf dem Auflager 14 aufliegt. In diesem Zustand wird der Boden der Schnecke mit der Platte 10 verschlossen, wodurch verhindert wird, dass zwischen den Windungen der Schnecke angesammeltes Bohrklein in das Bohrloch fällt (2 und 4). Die Öffnungen 4b und 19 sind ausgerichtet, wodurch Beton durch den Kanal 4, 4a dem Bohrloch zugeführt werden kann.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist, wie 2 zeigt, das Loch 19 in der Nähe des unteren Endes des buchsenartigen Teils 11 in einem axialen Abstand L' angeordnet, der etwas kürzer als die oben erwähnte Länge L ist. Dadurch wird das Einspritzen des Fluids unter die freie Oberfläche 21 des flüssigen Betons erleichtert. Irgendwelche schwimmende Verunreinigungen liegen daher frei und sind nicht im flüssigen Beton eingeschlossen, sondern sie steigen hoch und bleiben an der Oberfläche, wo sie entfernt werden können, wodurch die Qualität des Betons verbessert werden kann, aus dem das Produkt besteht.
Der exzentrische Aufbau des drehbaren Körpers 9 relativ zur Achse der Schnecke ist besonders vorteilhaft, da man mit ihm ein Bohrloch mit einem Durchmesser erzeugen kann, der beträchtlich größer als der Durchmesser der Schnecke und des äußeren Abdeckrohres 6 ist. Wie man aus 1 und 3 erkennt, trägt der plattenartige Teil 10 auch die Aufbrechelemente 13 auf seinem Randteil, der im Bohrzustand radial über die Schnecke und das Rohr 6 hinaus verläuft . Dadurch kann ein Bohrloch erzeugt werden, das einen Durchmesser besitzt, der größer als der Durchmesser des Auskleiderohres ist, das leicht in das Loch eingesetzt werden kann, ohne dass es in Drehung versetzt werden muss. Daher kann zum Bewegen des Rohres eine einfachere Maschine verwendet werden. In der Betonier- und Ausziehstellung (2 und 4) ist der plattenartige Teil 10 in der Form der festen Platte 7 eingeschlossen, so dass die gesamte Vorrichtung aus dem Rohr gezogen werden kann, um nachfolgende Vorgänge zu ermöglichen, beispielsweise das Anordnen einer Be wehrung, um die Festigkeit des Betons zu erhöhen.
Selbstverständlich bleibt die Grundlage der Erfindung gleich, wobei Arten von Ausführungsformen sowie Details im Aufbau gegenüber der Beschreibung eines nicht einschränkenden Beispiels und den Zeichnungen weit verändert werden können, ohne vom Gebiet der Erfindung abzuweichen, wie es in den angeschlossenen Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

Schneckenbohrvorrichtung, besonders zur Herstellung von Betonfundamentpfeilern, wobei die Vorrichtung eine Schneckenspindel (2) enthält, die mit einem zentralen Rohrelement (3) gemeinsam aufgebaut ist, in dem ein Kanal (4) ausgebildet ist, um ein Fluid einzuleiten, das in das Bohrloch (5) gespritzt werden soll, das die Vorrichtung ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einheit (9) enthält, die eine erste Wand (10) bildet, die eine erste axiale Öffnung (12) besitzt, sowie eine zweite Wand (11) bildet, die eine erste radiale Öffnung (19) besitzt, wobei die Einheit (9) drehbar an einem unteren Teil (3a) des Rohrelements (3) befestigt ist und zwei alternative Arbeitstellungen einnehmen kann: eine erste Stellung in einem Bohrzustand, in der die erste Wand (10) so ausgerichtet ist, dass Bohrklein durch die erste axiale Öffnung (12) zwischen die Windungen der Schnecke gelangen kann, und in der die zweite Wand (11) so ausgerichtet ist, dass sie eine zweite radiale Öffnung (4b) verschließt, die im unteren Rohrteil (3a) ausgebildet ist, um das Fluid vom Kanal (4) abzugeben, sowie eine zweite Stellung in einem Zustand, in dem das Fluid eingespritzt wird, in der die erste Wand (10) so ausgerichtet ist, dass sie die Schnecke am Boden verschließt, und in der die zweite Wand (11) so ausgerichtet ist, dass die erste und die zweite radiale Öffnung (19, 4b) miteinander in Verbindung stehen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare Einheit (9) enthält: – eine radiale Platte (10), die die erste Wand bildet und parallel zu einer radialen Platte (7) und gegenüber von deren Unterseite liegt, die an der Schnecke befestigt ist, wobei die Platte (10) an ihrer Unterseite Aufbrechelemente (13) trägt, und wobei die Platten (10, 7) entsprechende axiale Öffnungen (8, 12) bilden, die in der ersten Stellung überlagert werden können, sowie – einen zylindrischen, buchsenartigen Teil (11), der die zweite Wand bildet, in der die zweite radiale Öffnung (4b) ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (7, 10) als sektorförmige Scheiben ausgebildet sind, die über Winkel von mehr als 180° verlaufen, und die axialen Öffnungen (8, 12) kreissektorförmige Öffnungen sind, die in den entsprechenden Platten ausgebildet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (7, 10) als scheibenförmige Sektoren ausgebildet sind, die über Winkel von etwa 240° verlaufen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare Einheit (9) eine Aufnahmeeinrichtung (14) bildet, um alternativ in der ersten und zweiten Stellung entsprechend gegenüberliegende Endflächen (8a, 8b) aufzunehmen, die für eine Drehung mit der Schnecke befestigt sind.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Rohrteil (3a) relativ zur Achse (x) der Schnecke exzentrisch liegt, und dass die drehbare Einheit (9) weiters auf dem Randteil ihres plattenartigen Teils (10) Aufbrechelemente (13) trägt, so dass in der ersten Betriebsstellung zumindest eines dieser Elemente radial zumindest um einen Abstand von der Mittelachse verläuft, der im Wesentlichen dem Radius eines Rohres (6) entspricht, um das Bohrloch (5) auszukleiden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der buchsenartige Teil (11) eine exzentrische, zylindrische Fläche (15) besitzt, in die der untere Rohrteil (3a) eingesetzt werden kann.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der buchsenartige Teil (11) eine zylindrische Außenfläche (16) besitzt, die einen Durchmesser besitzt, der dem Durchmesser einer konischen Spitze (17) entspricht, die am unte ren Ende des Rohrteils (3a) befestigt (18) ist, um die drehbare Einheit (9) an der Schnecke axial einzuspannen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Öffnungen (4b, 19) in einem axialen Abstand (L') ausgebildet sind, der nicht weniger als etwa 50 cm von der radialen Platte (10) beträgt.