EP1477633B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bodenbearbeitung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bodenbearbeitung Download PDF

Info

Publication number
EP1477633B1
EP1477633B1 EP04009245A EP04009245A EP1477633B1 EP 1477633 B1 EP1477633 B1 EP 1477633B1 EP 04009245 A EP04009245 A EP 04009245A EP 04009245 A EP04009245 A EP 04009245A EP 1477633 B1 EP1477633 B1 EP 1477633B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
speed
drilling
drilling rod
control device
feed rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04009245A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1477633A2 (de
EP1477633A3 (de
Inventor
Markus Mayr
Markus Riepold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bauer Maschinen GmbH filed Critical Bauer Maschinen GmbH
Publication of EP1477633A2 publication Critical patent/EP1477633A2/de
Publication of EP1477633A3 publication Critical patent/EP1477633A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1477633B1 publication Critical patent/EP1477633B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • E21B44/02—Automatic control of the tool feed
    • E21B44/06—Automatic control of the tool feed in response to the flow or pressure of the motive fluid of the drive
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • E21B44/02—Automatic control of the tool feed

Definitions

  • the invention relates to a method for tillage according to the preamble of claim 1 and an associated apparatus according to the preamble of claim 10.
  • a method for automatically controlling a drilling device in which the rotation of a drilling or expansion tool or drill pipe is determined and the feed is controlled by the determined value. It is provided that the falling below a minimum speed or suspension of the rotation of the drill pipe or the drilling or expansion tool is detected by a speed sensor.
  • US 6,116,819 describes a method for operating a drilling auger in which, during penetration of the auger, at least one of the auger turning rate, auger penetration rate, and torque applied to the auger and depending on soil conditions and auger geometry a computer is controlled, which is intended to keep the screw flights loaded with soil, which comes from the area of the tip of the screw.
  • EP 0 517 329 A1 discloses a drilling rig for producing walls of adjoining piles having at least two augers.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for soil cultivation, which allow a continuous and particularly efficient and reliable drilling.
  • a drill pipe to which at least one tool is attached by means of a rotary drive at a speed about a rotation axis in rotation the drill pipe simultaneously retracted by means of a feed drive at a feed rate in the direction of the axis of rotation in a bottom area, the Speed of the drill string determined and a control device reduces the feed rate at a decrease in the speed of the drill string.
  • a basic idea of the invention is to automatically control the feed rate as a function of the rotational speed of the drill pipe by a control device.
  • the controller reduces the feed rate of the drill string as the rotational speed of the drill string decreases due to an increase in forces between the drilling tool and a wall or floor of the floor area. These forces may be frictional, shearing or cutting forces, for example.
  • the reduction of the feed rate results in a reduction of the pressing forces of the drilling tool on the bottom of the ground area and thus a reduction of the forces that counteract the rotational movement of the drill string. This results in a renewed increase in the rotational speed of the drill string and a solid drilling of the drill pipe can thus be effectively prevented.
  • the feed rate can also be increased again by the control device.
  • the determined speed is preferably compared by the control device with the preset desired value and the feed rate is preferably controlled by means of a PID controller of the control device.
  • the preset target value corresponds to the optimum cutting speed for the soil to be processed.
  • a particularly preferred development of the invention is characterized in that the determined rotational speed of the drill string is compared in the control device with a predetermined threshold value and falls below the threshold value, the feed rate is reduced.
  • the threshold value can be a single value or a value range. As a result, an allowable speed range can be provided, within which no control of the feed rate takes place. An intervention of the PID controller can then take place when falling below the threshold value of the speed.
  • the comparison of the determined speed with the predetermined threshold value preferably takes place in the form of a subtraction.
  • the feed rate is controlled so that the drill pipe is operated at least with a predetermined minimum target speed.
  • the minimum target speed is dimensioned so that a sedimentation of a suspension located in the bottom area is reliably counteracted.
  • a suspension can be introduced into the soil area or produced in it for the production of foundation elements.
  • the drilling tool is designed so that it continuously circulates the suspension. The minimum target speed can then be calculated so that the circulation prevents sedimentation of the suspension.
  • the speed could be determined by means of encoders, in particular high-precision electronic encoders. This makes it possible to use the speed directly as a manipulated variable for the control of the feed rate and allows a particularly simple process control.
  • a hydraulic rotary motor is used as the rotary drive, to which a hydraulic fluid is supplied.
  • a hydraulic rotary motor makes a particularly robust Operation of the drilling tool.
  • a pressure of the hydraulic fluid supplied to the hydraulic rotary motor is measured and that the rotational speed is calculated by the control device from the determined pressure by means of a calculation rule. This allows a particularly fast and timely determination of the speed and the deviation of the speed from the setpoint even in the presence of low speeds. Furthermore, even small deviations between the speed and the setpoint can be reliably determined.
  • the calculation rule is designed so that it provides a relationship between the speed and the pressure at the rotary drive.
  • the calculation rule is adapted automatically or in certain periods by an operator.
  • the relationship between speed and pressure depends on the ambient conditions, such as outside temperature, temperature of the hydraulic fluid and resulting friction torque of the rotary drive, the ground conditions and the type of tool and the rotary drive.
  • An adjustment can be made by comparing the speed determined by means of encoders with the determined from the calculation rule speed.
  • the control device it is particularly preferred for the control device to determine further parameters, such as the outside temperature, the temperature of the hydraulic fluid, the friction torque of the rotary drive and / or the wear state of the rotary drive, by means of which the calculation rule is adapted. This allows a particularly accurate determination of the speed from the pressure.
  • a hydraulic motor is used as a feed drive.
  • a hydraulic motor can be designed, for example, as a rotary motor which advances and retracts the drill string and the rotary drive via a cable pull mechanism.
  • hydraulic cylinders can be used. It is also preferred to regulate the feed rate, in particular its deceleration, by which a regulation of a flow rate of hydraulic fluid through the hydraulic motor is effected. This allows a particularly simple and reliable control of Feed speed.
  • it is advantageous that at least two, in particular three, drill rods are arranged directly adjacent to one another, that the at least two drill pipes are simultaneously rotated and that the at least two drill pipes are retracted into the soil area at the same feed rate.
  • the at least two drill pipes are preferably arranged parallel to one another, and the drilling tools preferably have overlapping drill cross sections.
  • the control device controls the feed rate of the drill pipe in the same way and synchronously.
  • each of the drill pipes has its own rotary drive.
  • the speed of each of the at least two drill pipe can be determined and based on the control of the feed rate. However, it is particularly preferred that only the speed of external drill rods is determined and processed by the control device.
  • Underlying drill pipe can be understood as such drill pipe having only an immediately adjacent drill pipe. Since a speed drop occurs first due to a greater engagement in the ground on the outer linkages, such a procedure reliably reduces the hard drilling of all drill pipes.
  • drilling tools basically all known drilling tools can be used.
  • it is particularly advantageous for the drilling tool to have drilling spirals and / or mixing paddles. The use of mixing paddles is particularly advantageous if a suspension is introduced and / or produced in the bottom area. The mixing paddles can then serve to prevent sedimentation of the suspension.
  • the method according to the invention can be used in particular in all known drilling methods. It is particularly preferred that it is in Verdrängerbohren, endless screw drilling and / or in mixed-in-place processes for the production of foundation elements.
  • Displacement drilling is to be understood as a drilling process in which soil material is displaced out of the soil area with simultaneous compaction.
  • Mixed-in-place methods can be understood to mean those techniques in which a liquid is introduced into the soil and the liquid in the soil area is mixed with the pending soil to form a self-hardening suspension.
  • the device according to the invention is used to carry out the method described above.
  • FIG. A An apparatus for carrying out the method according to the invention is shown schematically in FIG. A designed as a hydraulic rotary drive 20 rotatably drives a drill pipe 10 at.
  • the rotary drive 20 is supplied via a first supply line 21 hydraulic fluid.
  • a drilling tool 11 designed as a drilling screw is attached in a rotationally fixed manner.
  • the drill string 10 enters at its lower end in a bottom portion 1, where by the action of the drilling tool 11, a borehole is formed.
  • the rotary drive 20 and the drill string 10 are arranged on a mast 4 slidably via a cable pull mechanism 33 and a cable 34 shown only schematically.
  • the cable mechanism 33 serves the propulsion of the drill string in the direction of its axis of rotation.
  • the mast 4 is attached to a construction vehicle 3 shown schematically.
  • the cable pull mechanism 33 is driven by means of a feed drive 30 arranged on the construction vehicle 3, which is likewise designed as a hydraulic rotary motor.
  • the feed drive 30 is supplied via a second supply line 31 hydraulic fluid.
  • the pressure in the first supply line 21 of the rotary drive 20 is determined via a pressure sensor 41 and the measured value is fed via a measured value line 44 to a control device 40.
  • the control device 40 compares the determined pressure with a desired value, which is supplied to the control device via a setpoint line 45. From this, the control device 40 calculates a control value which is provided via a control value line 46 to a control valve 32 in the second supply line 31 of the feed drive 30.
  • the controller 40 detects an increase in the pressure in the first supply line 21 above the target value, which corresponds to slowing the rotational speed below the target value, the controller 40 decreases the flow rate of hydraulic fluid through the second supply line 31 by operating the control valve 32.
  • FIG. 2 Another example of an apparatus for carrying out a method of tillage is shown in FIG. Components with the same function are denoted by the same reference numerals as in Fig. 1 and will not be described in detail at this point.
  • the exemplary embodiment in FIG. 2 differs from that in FIG. 1 only in that the control device 40 is not supplied with the pressure in the first supply line 21 as a measured value via the measured value line 46, but rather with the rotational speed of the drill pipe 10. The rotational speed becomes direct taken up by a rotary shaft 42 arranged on the drill pipe 10.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bodenbearbeitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine zugehörige Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
  • Verfahren und Vorrichtungen zum Bohren des Erdbodens sind seit vielen Jahren bekannt. Bei diesen bekannten Verfahren wird ein Werkzeug in eine Drehbewegung versetzt und gleichzeitig in Richtung seiner Drehachse im Boden vorgeschoben, wodurch ein Bohrloch im Erdboden erzeugt wird. Aufgrund von Reibungskräften zwischen dem Werkzeug und der Wand sowie dem Grund des Bohrloches kann es bei den bekannten Verfahren zu einem Festbohren des Werkzeuges kommen, das heißt, das für die Drehbewegung des Werkzeuges zur Verfügung stehende Drehmoment kann die Reibungskräfte nicht mehr überwinden und die Drehbewegung kommt folglich zum Stillstand. Ein solches Festbohren macht es erforderlich, das Werkzeug zumindest teilweise wieder aus dem Bohrloch zurückzuziehen, was den Zeitaufwand für das Bohren erhöht und die Qualität des Bohrloches vermindert.
  • Aus der DE 199 24 200 A1 ist ein Verfahren zum automatischen Steuern einer Bohrvorrichtung bekannt, bei dem die Drehung eines Bohr- oder Aufweitwerkzeuges oder Bohrgestänges ermittelt wird und der Vorschub mit dem ermittelten Wert geregelt wird. Dabei ist vorgesehen, dass das Unterschreiten einer Mindestdrehzahl oder Aussetzen der Drehung des Bohrgestänges oder des Bohr- oder Aufweitwerkzeuges über einen Drehzahlsensor erfasst wird.
  • Die US 6,116,819 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer Bohrschnecke, bei dem während des Eindringens der Bohrschnecke zumindest einer der Parameter Drehgeschwindigkeit der Bohrschnecke, Eindringrate der Bohrschnecke und Drehmoment, das auf die Bohrschnecke angewandt wird, bestimmt wird und in Abhängigkeit der Bodenbedingungen und der Schneckengeometrie mittels eines Computers kontrolliert wird, wodurch angestrebt wird, die Schneckenwendeln mit Erdreich beladen zu halten, welches aus dem Bereich der Spitze der Schnecke stammt.
  • Aus der GB 2 010 361 A ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Schlitzwänden im Boden bekannt, die mehrere benachbart angeordnete Bohrschnecken aufweist.
  • Die EP 0 517 329 A1 offenbart ein Bohrgerät zum Herstellen von Wänden aus aneinander anschließenden Pfählen mit mindestens zwei Schneckenbohrern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bodenbearbeitung zur Verfügung zu stellen, die ein kontinuierliches und besonders effizientes und zuverlässiges Bohren erlauben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Bodenbearbeitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung zur Bodenbearbeitung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bodenbearbeitung wird ein Bohrgestänge, an dem mindestens ein Werkzeug angebracht ist, mittels eines Drehantriebs mit einer Drehzahl um eine Drehachse in Rotation versetzt, das Bohrgestänge gleichzeitig mittels eines Vorschubantriebes mit einer Vorschubgeschwindigkeit in Richtung der Drehachse in einen Bodenbereich eingefahren, die Drehzahl des Bohrgestänges ermittelt und eine Steuereinrichtung verringert die Vorschubgeschwindigkeit bei einer Abnahme der Drehzahl des Bohrgestänges.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl des Bohrgestänges durch eine Steuereinrichtung automatisch zu steuern. Durch die Steuereinrichtung wird die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrgestänges verringert, wenn die Drehzahl des Bohrgestänges aufgrund einer Zunahme von Kräften zwischen dem Bohrwerkzeug und einer Wand oder eines Grundes des Bodenbereiches abnimmt. Bei diesen Kräften kann es sich beispielsweise um Reibungs-, Scher- oder Schneidekräfte handeln. Aus der Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit resultiert eine Verringerung der Anpresskräfte des Bohrwerkzeuges an dem Grund des Bodenbereiches und somit eine Verringerung der Kräfte, die der Drehbewegung des Bohrgestänges entgegenwirken. Dies resultiert in einem erneuten Ansteigen der Drehzahl des Bohrgestänges und ein Festbohren des Bohrgestänges kann somit wirksam verhindert werden. Steigt die Drehzahl des Bohrgestänges wieder an, kann auch die Vorschubgeschwindigkeit durch die Steuereinrichtung wieder erhöht werden. Dies ermöglicht es, die Drehzahl des Bohrgestänges auf einen voreingestellten Sollwert einzuregeln. Bevorzugt wird hierzu die ermittelte Drehzahl durch die Steuereinrichtung mit dem voreingestellten Sollwert verglichen und die Vorschubgeschwindigkeit bevorzugt mittels eines PID-Reglers der Steuereinrichtung geregelt. Vorteilhafterweise entspricht der voreingestellte Sollwert der für den zu bearbeitenden Boden optimalen Schneiddrehzahl.
  • Eine besonders bevorzugte Weiterentwicklung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Drehzahl des Bohrgestänges in der Steuereinrichtung mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird und bei Unterschreiten des Schwellenwertes die Vorschubgeschwindigkeit verringert wird. Der Schwellenwert kann dabei ein einzelner Wert oder auch ein Wertebereich sein. Hierdurch kann ein zulässiger Drehzahlbereich vorgesehen werden, innerhalb dem keine Regelung der Vorschubgeschwindigkeit erfolgt. Ein Eingreifen des PID-Reglers kann dann bei Unterschreiten des Schwellenwertes der Drehzahl erfolgen. Das Vergleichen der ermittelten Drehzahl mit dem vorgegebenen Schwellenwert erfolgt bevorzugt in Form einer Differenzbildung.
  • Vorteilhafterweise wird die Vorschubgeschwindigkeit so geregelt, dass das Bohrgestänge zumindest mit einer vorgegebenen Mindest-Solldrehzahl betrieben wird. Dies erlaubt einen besonders kontinuierlichen Bohrvorgang. Bevorzugt ist die Mindest-Solldrehzahl dabei so bemessen, dass einer Sedimentation einer im Bodenbereich befindlichen Suspension zuverlässig entgegengewirkt wird. Eine solche Suspension kann zur Herstellung von Gründungselementen in den Bodenbereich eingebracht oder in diesem hergestellt werden. Vorteilhafterweise ist das Bohrwerkzeug dabei so ausgelegt, dass es die Suspension kontinuierlich umwälzt. Die Mindest-Solldrehzahl kann dann so bemessen werden, dass der Umwälzvorgang eine Sedimentation der Suspension verhindert. Durch eine derartige Fortbildung der Erfindung wird die Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Gründungselemente ermöglicht.
  • Grundsätzlich könnte die Ermittlung der Drehzahl mittels Drehgebern, insbesondere hochgenauen elektronischen Drehgebern, erfolgen. Dies erlaubt es, die Drehzahl direkt als Stellgröße für die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit zu verwenden und ermöglicht eine besonders einfache Verfahrensführung.
  • Erfindungsgemäß ist vorgeshen, dass als Drehantrieb ein Hydraulikdrehmotor verwendet wird, dem ein Hydraulikfluid zugeführt wird. Ein solcher Hydraulikdrehmotor ermöglicht einen besonders robusten Betrieb des Bohrwerkzeuges. Weiters vorgesehen ist es, dass ein Druck des dem Hydraulikdrehmotor zugeführten Hydraulikfluids gemessen wird und dass die Drehzahl durch die Steuereinrichtung aus dem ermittelten Druck mittels einer Rechenvorschrift berechnet wird. Dies erlaubt eine besonders schnelle und zeitnahe Ermittlung der Drehzahl und der Abweichung der Drehzahl vom Sollwert auch beim Vorliegen von geringen Drehzahlen. Ferner können auch geringe Abweichungen zwischen der Drehzahl und dem Sollwert zuverlässig ermittelt werden. Die Rechenvorschrift ist dabei so gestaltet, dass sie eine Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Druck am Drehantrieb liefert.
  • Erfindungsgemäß wird die Rechenvorschrift in bestimmten Zeitabschnitten automatisch oder durch einen Bediener ausgelöst angepasst. Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass die Beziehung zwischen Drehzahl und Druck von den Umgebungsbedingungen, wie Außentemperatur, Temperatur des Hydraulikfluids und resultierendem Reibmoment des Drehantriebs, den Bodenverhältnissen sowie der Art des Werkzeuges und des Drehantriebs, abhängt. Eine Anpassung kann dabei durch einen Vergleich der mittels Drehgebern ermittelten Drehzahl mit der aus der Rechenvorschrift ermittelten Drehzahl erfolgen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass die Steuereinrichtung weitere Parameter, wie Außentemperatur, Temperatur des Hydraulikfluids, Reibmoment des Drehantriebs und/oder Verschleißzustand des Drehantriebs, ermittelt, anhand derer die Rechenvorschrift angepasst wird. Hierdurch wird eine besonders genaue Ermittlung der Drehzahl aus dem Druck ermöglicht. Geeigneterweise wird als Vorschubantrieb ein Hydraulikmotor verwendet. Ein solcher Hydraulikmotor kann beispielsweise als Drehmotor ausgebildet sein, der über einen Seilzugmechanismus das Bohrgestänge und den Drehantrieb vorschiebt und zurückzieht. Auch können Hydraulikzylinder Verwendung finden. Bevorzugt ist es ferner, die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit, insbesondere deren Verlangsamung, durch die eine Regelung einer Durchflussmenge von Hydraulikfluid durch den Hydraulikmotor bewirkt wird. Dies ermöglicht eine besonders einfache und zuverlässige Regelung der Vorschubgeschwindigkeit. Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, dass mindestens zwei, insbesondere drei Bohrgestänge unmittelbar nebeneinander angeordnet werden, dass die mindestens zwei Bohrgestänge gleichzeitig in Rotation versetzt werden und dass die mindestens zwei Bohrgestänge gleichzeitig mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit in den Bodenbereich eingefahren werden. Eine derartige Anordnung erlaubt das gleichzeitige Überarbeiten eines großen Bodenbereiches und insbesondere die Herstellung von Wandelementen. Die mindestens zwei Bohrgestänge sind dabei bevorzugt parallel zueinander angeordnet, und die Bohrwerkzeuge weisen bevorzugt überlappende Bohrquerschnitte auf. Geeigneterweise regelt die Steuereinrichtung dabei die Vorschubgeschwindigkeit der Bohrgestänge in gleicher Weise und synchron. Geeigneterweise weist ferner jedes der Bohrgestänge einen eigenen Drehantrieb auf.
  • Grundsätzlich kann die Drehzahl von jedem der mindestens zwei Bohrgestänge ermittelt werden und der Regelung der Vorschubgeschwindigkeit zugrundegelegt werden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass lediglich die Drehzahl von außen liegenden Bohrgestängen ermittelt und von der Steuereinrichtung verarbeitet wird. Unter außen liegenden Bohrgestängen können solche Bohrgestänge verstanden werden, die lediglich ein unmittelbar benachbartes Bohrgestänge aufweisen. Da ein Drehzahlabfall aufgrund eines größeren Eingriffes in den Boden an den äußeren Gestängen zuerst auftritt, vermindert eine derartige Verfahrensführung zuverlässig das Festbohren aller Bohrgestänge. Als Bohrwerkzeuge können grundsätzlich alle bekannten Bohrwerkzeuge verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, dass das Bohrwerkzeug Bohrwendeln und/oder Mischpaddel aufweist. Die Verwendung von Mischpaddel ist besonders vorteilhaft, wenn in dem Bodenbereich eine Suspension eingebracht und/oder hergestellt wird. Die Mischpaddel können dann zum Verhindern einer Sedimentation der Suspension dienen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei allen bekannten Bohrverfahren eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist es, dass es beim Verdrängerbohren, Endlosschneckenbohren und/oder bei mixed-in-place-Verfahren zur Herstellung von Gründungselementen verwendet wird. Unter Verdrängerbohren ist dabei ein Bohrverfahren zu verstehen, bei dem Bodenmaterial bei gleichzeitiger Verdichtung aus dem Bodenbereich verdrängt wird. Unter mixed-in-place-Verfahren können solche Techniken verstanden werden, bei denen eine Flüssigkeit in den Boden eingeleitet wird und die Flüssigkeit im Bodenbereich mit dem anstehenden Boden zu einer selbsthärtenden Suspension vermengt wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens verwendet.
  • Die Erfindung wird weiter anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    Fig. 2
    eine schematische Seitenansicht einer weiteren Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bodenbearbeitung ohne Darstellung eines Baufahrzeuges.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Ein als Hydraulikdrehmotor ausgeführter Drehantrieb 20 treibt drehbar ein Bohrgestänge 10 an. Dem Drehantrieb 20 wird dabei über eine erste Zuführleitung 21 Hydraulikfluid zugeführt. Am unteren Ende des Bohrgestänges 10 ist ein als Bohrschnecke ausgeführtes Bohrwerkzeug 11 drehfest angebracht. Das Bohrgestänge 10 tritt an seinem unteren Ende in einen Bodenbereich 1 ein, wo durch die Wirkung des Bohrwerkzeugs 11 ein Bohrloch entsteht.
  • Der Drehantrieb 20 und das Bohrgestänge 10 sind über einen lediglich schematisch dargestellten Seilzugmechanismus 33 und ein Seil 34 verschiebbar an einem Mast 4 angeordnet. Der Seilzugmechanismus 33 dient dabei dem Vortrieb des Bohrgestänges in Richtung seiner Drehachse. Der Mast 4 ist an einem schematisch dargestellten Baufahrzeug 3 befestigt.
  • Der Seilzugmechanismus 33 wird über einen am Baufahrzeug 3 angeordneten Vorschubantrieb 30 angetrieben, der ebenfalls als Hydraulikdrehmotor ausgebildet ist. Dem Vorschubantrieb 30 wird über eine zweite Zuführleitung 31 Hydraulikfluid zugeführt.
  • Der Druck in der ersten Zuführleitung 21 des Drehantriebs 20 wird über einen Drucksensor 41 ermittelt und der Messwert über eine Messwertleitung 44 einer Steuereinrichtung 40 zugeführt. Die Steuereinrichtung 40 vergleicht den ermittelten Druck mit einem Sollwert, der der Steuereinrichtung über eine Sollwertleitung 45 zugeführt wird. Hieraus berechnet die Steuereinrichtung 40 einen Stellwert, der über eine Stellwertleitung 46 an ein Stellventil 32 in der zweiten Zuführleitung 31 des Vorschubantriebs 30 vorgesehen ist. Stellt die Steuereinrichtung 40 eine Erhöhung des Druckes in der ersten Zuführleitung 21 über den Sollwert fest, was einer Verlangsamung der Drehzahl unter den Sollwert entspricht, vermindert die Steuereinrichtung 40 die Durchflussmenge von Hydraulikfluid durch die zweite Zuführleitung 31 durch Betätigung des Stellventils 32.
  • Ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bodenbearbeitung ist in Fig. 2 dargestellt. Bauteile mit gleicher Funktion sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet und werden an dieser Stelle nicht näher beschrieben. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 lediglich dadurch, dass der Steuereinrichtung 40 nicht der Druck in der ersten Zuführleitung 21 als Messwert über die Messwertleitung 46 zugeführt wird, sondern die Drehzahl des Bohrgestänges 10. Die Drehzahl wird dabei direkt von einem am Bohrgestänge 10 angeordneten Drehgeber 42 aufgenommen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Bodenbearbeitung,
    - bei dem ein Bohrgestänge (10), an dem mindestens ein Werkzeug (11) angebracht ist, mittels eines als Hydraulikdrehmotor ausgebildeten Drehantriebs (20) mit einer Drehzahl um eine Drehachse in Rotation versetzt wird,
    - das Bohrgestänge (10) gleichzeitig mittels eines Vorschubantriebes (30) mit einer Vorschubgeschwindigkeit in Richtung der Drehachse in einen Bodenbereich (1) eingefahren wird,
    - die Drehzahl des Bohrgestänges ermittelt wird und
    - eine Steuereinrichtung (40) bei einer Abnahme der Drehzahl des Bohrgestänges (10) die Vorschubgeschwindigkeit verringert,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass ein Druck eines dem Hydraulikdrehmotor zugeführten Hydraulikfluids mittels eines Drucksensors (41) gemessen wird, und
    - dass die Drehzahl durch die Steuereinrichtung (40) aus dem ermittelten Druck mittels einer Rechenvorschrift berechnet wird, die in bestimmten Zeitabschnitten automatisch oder durch einen Bediener ausgelöst angepasst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die ermittelte Drehzahl des Bohrgestänges (10) in der Steuereinrichtung (40) mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird und bei Unterschreiten des Schwellenwerts die Vorschubgeschwindigkeit so geregelt wird, dass das Bohrgestänge (10) zumindest mit einer vorgegebenen Mindest-Solldrehzahl betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mindest-Solldrehzahl so bemessen ist, dass einer Sedimentation einer im Bodenbereich (1) befindlichen Suspension zuverlässig entgegengewirkt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuereinrichtung (40) weitere Parameter wie Außentemperatur, Temperatur des Hydraulikfluids und/oder Verschleißzustand des Drehantriebs (20) erfasst, anhand derer die Rechenvorschrift angepasst wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Vorschubantrieb (30) ein Hydraulikmotor verwendet wird und dass die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit durch eine Regelung einer Durchflussmenge von Hydraulikfluid durch den Hydraulikmotor bewirkt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens zwei, insbesondere drei Bohrgestänge (10) unmittelbar nebeneinander angeordnet werden, dass die mindestens zwei Bohrgestänge (10) gleichzeitig in Rotation versetzt werden und dass die mindestens zwei Bohrgestänge (10) gleichzeitig mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit in den Bodenbereich (1) eingefahren werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehzahl von außenliegenden Bohrgestängen (10) ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Werkzeug (11) Bohrschneiden, Bohrwendeln und/oder Mischpaddel aufweist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass dieses beim Verdrängerbohren, Endlosschneckenbohren und/oder bei mixed-in-place-Verfahren zur Herstellung von Gründungselementen verwendet wird.
  10. Vorrichtung zur Bodenbearbeitung gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit
    - einem Bohrgestänge (10), an dem mindestens ein Werkzeug (11) angebracht ist,
    - einem als Hydraulikdrehmotor ausgebildeten Drehantrieb (20) zum drehbaren Antreiben des Bohrgestänges (10),
    - einem Vorschubantrieb (30) zum Einfahren des Bohrgestänges in einen Bodenbereich (1) und
    - einer Steuereinrichtung (40) zur automatischen Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit des Bohrgestänges (10) in Abhängigkeit von der Drehzahl des Bohrgestänges (10),
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass ein Drucksensor (41) zum Messen des Druckes eines dem Hydraulikdrehmotor zugeführten Hydraulikfluids vorgesehen ist, der mit der Steuereinrichtung in Leitungsverbindung steht, und
    - dass die Steuereinrichtung zur Berechnung der Drehzahl aus dem ermittelten Druck durch eine anpassbare Rechenvorschrift ausgebildet ist.
EP04009245A 2003-05-08 2004-04-19 Verfahren und Vorrichtung zur Bodenbearbeitung Expired - Lifetime EP1477633B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10320662 2003-05-08
DE10320662A DE10320662A1 (de) 2003-05-08 2003-05-08 Verfahren und Vorrichtung zur Bodenbearbeitung

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1477633A2 EP1477633A2 (de) 2004-11-17
EP1477633A3 EP1477633A3 (de) 2004-12-08
EP1477633B1 true EP1477633B1 (de) 2006-06-21

Family

ID=33016327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04009245A Expired - Lifetime EP1477633B1 (de) 2003-05-08 2004-04-19 Verfahren und Vorrichtung zur Bodenbearbeitung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7134511B2 (de)
EP (1) EP1477633B1 (de)
DE (2) DE10320662A1 (de)
ES (1) ES2266949T3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3819434B1 (de) 2019-11-06 2022-02-16 BAUER Maschinen GmbH Verfahren und schlitzwandfräsvorrichtung zum erstellen eines frässchlitzes im boden

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10443306B2 (en) * 2014-03-03 2019-10-15 Hpm—Hydraulic Performance Machines Srl Drilling machine with optimized tool unloading system
US10350608B2 (en) 2016-05-03 2019-07-16 Vermeer Manufacturing Company In-feed systems for chippers or grinders, and chippers and grinders having same
US11071986B2 (en) 2017-08-15 2021-07-27 Vermeer Manufacturing Company Infeed systems for chippers or grinders, and chippers and grinders having same
EP3698931A1 (de) * 2019-02-20 2020-08-26 Hilti Aktiengesellschaft Hohlbohrervorrichtung mit einer anzeige und verfahren und system zur bestimmung und anzeige eines gütegrades für eine bohrlochreinigung
CN118730621A (zh) * 2024-09-02 2024-10-01 四川省禾力建设工程检测鉴定咨询有限公司 一种建筑工程质量检测用混凝土取芯装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2005889A (en) * 1932-11-12 1935-06-25 Westinghouse Electric & Mfg Co Automatic drilling system for rotary drilling equipment
US2455917A (en) * 1946-02-09 1948-12-14 Shell Dev Drilling control system
US3155171A (en) * 1963-07-15 1964-11-03 Ingersoll Rand Co Feed control means for down-the-hole rock drill rigs
US4354233A (en) * 1972-05-03 1982-10-12 Zhukovsky Alexei A Rotary drill automatic control system
US3962879A (en) * 1973-05-03 1976-06-15 Turzillo Lee A Reinforced pile in earth situs and method of producing same
DE2755677A1 (de) * 1977-12-14 1979-06-21 Karlheinz Dipl Ing Dr In Bauer Verfahren und vorrichtung zum herstellen von schlitzen im erdreich
FR2642791A1 (fr) * 1989-02-08 1990-08-10 Soletanche Dispositif de mesure de parametres de forage
FR2677385A1 (fr) * 1991-06-05 1992-12-11 Labrue Jean Marie Dispositif d'injection et de controile du betonnage des pieux a la tariere creuse.
GB2303868B (en) * 1995-07-31 1999-04-14 Cementation Piling & Found Improved auger piling
DE19708997C2 (de) 1997-03-05 2002-08-29 Terra Ag Fuer Tiefbautechnik S Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubantriebes einer zum Erzeugen von Erdbohrungen bestimmten Bohranlage
US6637522B2 (en) * 1998-11-24 2003-10-28 J. H. Fletcher & Co., Inc. Enhanced computer control of in-situ drilling system
DE19924200B4 (de) * 1999-05-27 2004-07-15 Wolfgang Schmidt E.K. Drehzahl-Vorschubregelung
US6293359B1 (en) * 2000-06-05 2001-09-25 Cubex Limited Pressure control of a drilling apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3819434B1 (de) 2019-11-06 2022-02-16 BAUER Maschinen GmbH Verfahren und schlitzwandfräsvorrichtung zum erstellen eines frässchlitzes im boden

Also Published As

Publication number Publication date
EP1477633A2 (de) 2004-11-17
EP1477633A3 (de) 2004-12-08
US7134511B2 (en) 2006-11-14
US20040222017A1 (en) 2004-11-11
ES2266949T3 (es) 2007-03-01
DE10320662A1 (de) 2004-12-02
DE502004000803D1 (de) 2006-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1895090B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erstellen einer Bohrung im Boden
DE69605779T2 (de) Von der öberfläche aus kontrolliertes richtbohrwerkzeug
DE102007003080B4 (de) Unterirdische Bohrmaschine und Verfahren zum Steuern des unterirdischen Bohrens
EP0246589A1 (de) Vorgefertigter Betonpfahl sowie Verfahren und Vorrichtung zu seinem Einbringen ins Erdreich
DE2447935A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines gesteinsbohrers
EP2133507B1 (de) Bohrvorrichtung und Bohrverfahren
DE19708997C2 (de) Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubantriebes einer zum Erzeugen von Erdbohrungen bestimmten Bohranlage
EP1849918A1 (de) Bohrgerät und Verfahren zum Erstellen einer Bohrsäule im Boden
WO2018054566A1 (de) Verfahren und baugerät zur bodenbearbeitung
DE69509557T2 (de) Richtbohren mit bohrlochmotor
EP3084537B1 (de) Verfahren zur steuerung eines gerätesystems mit einem werkzeuggerät und einer motorischen vorschubeinrichtung
EP1477633B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bodenbearbeitung
EP3088150A1 (de) Adaptive generierung von bohrparametern beim automatisierten kernbohren
DE69000667T2 (de) Vorrichtung zum herstellen von pfaehlen im boden mit einem kontinuierlichen hohlen bohrer.
DE69002583T2 (de) Reiniger für Schneckenbohrer.
EP3091173B1 (de) Bohranlage zum erzeugen oder aufweiten einer erdbohrung im erdreich und verfahren zur steuerung eines vorschubantriebs einer solchen bohranlage
EP2423388A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Schlitzwand
EP1359257B1 (de) Bohrvorrichtung und Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden
EP0837190A2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur kontrollierten Herstellung von Pfählen und Pfahlwänden im Boden
EP3819434B1 (de) Verfahren und schlitzwandfräsvorrichtung zum erstellen eines frässchlitzes im boden
EP3404197A1 (de) Bohrvorrichtung und verfahren zum verschrauben von bohrgestängeelementen mit einer bohrvorrichtung
DE19924200B4 (de) Drehzahl-Vorschubregelung
EP2666911B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Bodenmörtelwand im Boden
EP0844364B1 (de) Einrichtung zum Entfernen von Bohrgut aus der Wendelrippe eines Erdbohrers
EP4033032B1 (de) Verfahren und tiefbaugerät zur bodenbearbeitung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL HR LT LV MK

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL HR LT LV MK

17P Request for examination filed

Effective date: 20041220

17Q First examination report despatched

Effective date: 20050119

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE ES FR GB IT

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE ES FR GB IT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 20060621

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 502004000803

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20060803

Kind code of ref document: P

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20060725

ET Fr: translation filed
REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2266949

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20070322

PGRI Patent reinstated in contracting state [announced from national office to epo]

Ref country code: IT

Effective date: 20080601

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20140417

Year of fee payment: 11

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20140428

Year of fee payment: 11

Ref country code: IT

Payment date: 20140423

Year of fee payment: 11

Ref country code: ES

Payment date: 20140428

Year of fee payment: 11

Ref country code: FR

Payment date: 20140422

Year of fee payment: 11

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 502004000803

Country of ref document: DE

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20150419

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20150419

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150419

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20151103

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20151231

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20150430

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20160526

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20150420