EP1518999A2 - Bohrgerät und Verfahren zum Einbringen eines Bohrelementes in den Boden - Google Patents

Bohrgerät und Verfahren zum Einbringen eines Bohrelementes in den Boden Download PDF

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EP1518999A2
EP1518999A2 EP04020788A EP04020788A EP1518999A2 EP 1518999 A2 EP1518999 A2 EP 1518999A2 EP 04020788 A EP04020788 A EP 04020788A EP 04020788 A EP04020788 A EP 04020788A EP 1518999 A2 EP1518999 A2 EP 1518999A2
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EP
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drilling
mast
drilling element
collet
rotary drive
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EP1518999A3 (de
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Werner Dipl.-Ing.(Fh) Harthauser
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Bauer Maschinen GmbH
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Bauer Maschinen GmbH
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02D7/22—Placing by screwing down
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    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/36—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making without use of mouldpipes or other moulds
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • 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
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
    • E21B3/022—Top drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
    • E21B3/03—Surface drives for rotary drilling with an intermittent unidirectional rotation of the tool

Definitions

  • the invention relates to a drill for introducing a Drilling element in the ground, with a rotary drive, which on a mast for introducing the rotatable and displaceable on the mast arranged drilling element is mounted, and with a twisting device, which has a collet by means of at least one actuating cylinder is rotatable.
  • the invention further relates to a method for introducing a drilling element in the ground, wherein the drilling element by means of a rotary drive in rotation and along a Mastes is moved.
  • Drilling equipment for producing cased bores. which are additionally provided with a casing machine, which serve for screwing in the support tubes. Such casing machines have a collet, which via actuating cylinder can be twisted.
  • the invention has for its object to provide a drill, with which also particularly power-consuming drilling measures in a simple and inexpensive construction feasible. It is another object of the invention to provide an efficient method for introducing a drilling element in the ground.
  • the device-related part of the object is according to the invention achieved by a drill with the features of claim 1.
  • the procedural part of the task is after the Invention by a method having the features of the claim 9 solved.
  • Preferred embodiments of the invention are in the respective dependent claims.
  • the drilling device according to the invention is characterized that the twisting device is attached to the mast and the Torque assist with the rotary drive driven Drilling element is engageable.
  • a basic idea of the invention is a twisting device provided directly on the mast, wherein the twisting device directly engageable with the drilling element is and so in addition to the normal rotary drive at least certain times an additional torque on the Drill can exercise.
  • the drilling element can both a drilling tool, which after insertion again from the Drill hole is pulled out, or a screw pile or anchor element be, which immediately as a foundation element serves and remains in the ground. Should the torque of the rotary actuator for introducing the drilling element is no longer sufficient be, so by means of the twisting a torque assistance respectively.
  • the use of a collet allowed with a setting cylinder for rotating the collet the generation of a very high torque for a limited Twist angle.
  • the torque assistance can be used.
  • the twisting device attached to the lower end of the mast. This allows even then a Drehmomeritunterstützung when the drilling element almost completely inserted into the ground.
  • An efficient drilling operation is achieved according to the invention by that the twisting device on the mast via a holding bearing is mounted, through which the collet in the drilling direction is pivotable and / or rotatable. This allows the Torque support even with a feed movement of the Drilling element act on this.
  • a particularly stress-free arrangement is according to the invention achieved in that the at least one actuating cylinder and / or a holding arm of the collet by the holding bearing gimbal is stored. There may also be certain deviations of the drilling element compensated flexible by the retaining bearing be, so always a very good torque transmission is achieved by the twisting device.
  • a further embodiment of the invention is characterized that the collet has two clamping jaws, which by means of a clamping cylinder between a clamping position and a freewheeling position are adjustable.
  • An adjustable Collet allows a clamping of the drilling element along the entire length and can also diameter differences of Balance drilling element.
  • the clamping jaws are to the respective Drill element customizable, allowing a good power transmission in the clamping position and a distance to the drilling element in the Freewheel position is ensured.
  • the clamping cylinder as well the adjusting cylinders of the turning device are preferably as Hydraulic cylinders designed which generate particularly high forces can.
  • the feed of the drilling element by appropriate synchronwindened on drilling element alone by the Rotary drive to be applied can, for example via a winch or a rack.
  • the mast can be designed as a leader, wherein an upper part of the mast can be moved relative to a base mast is.
  • a control device by which the rotary drive, the feed drive and the twisting device matched are operable.
  • the control device can be the continuous Rotary drive with the discontinuous twisting device coordinate. So can during the periods of torque assistance by the twisting device of the rotary drive also be operated discontinuously.
  • the mast is pivotally mounted on a chassis is.
  • the mast can do so together with the twisting device between an approximately vertical working position and an approximately horizontal Transport position to be pivoted.
  • the method according to the invention is characterized that a twisting device with a collet with the Drilling element is brought into engagement and that by means of at least a servo cylinder on the twisting a supporting Torque is applied to the drilling element.
  • the twisting device can thus absorb the torque peaks, so that the continuous rotary drive for the normal Torque load can be designed cost-effective.
  • the twisting device at least gradually with the Drilled drilling element in the drilling direction and / or moved becomes.
  • the twisting device is thereby a corresponding Swiveling or sliding bearing on the mast between a arranged movable upper and lower position.
  • a return device is provided, with which the turning device from the lower position back to reset to the upper position. In the upper position can then by appropriate clamping with the drilling element, the twisting device according to the feed back to the bottom Position to be moved.
  • the torque assistance only at certain times, especially in one Final phase of drilling, is performed.
  • screwing a drilling element in the ground takes the torque load with increasing drilling depth due to the increased friction surfaces to.
  • the torque assist is thus preferably in the final phase, so that even at this time a reliable Twisting is guaranteed.
  • the drilling element can basically be returned from the borehole removable drilling tool, for example a drilling screw, a drilling bucket or any other continuous or be discontinuous drilling tool.
  • a drilling element Screw pile used in particular with conical screw tip becomes.
  • high torques are applied since a considerable part of the soil is displaced, so that a high surface friction arises.
  • Screw piles can thus by means of Rotary drive screwed through the loose bottom and with support the piping efficient in solid soil layers anchored.
  • the drill 10 according to the invention shown in Fig. 1 has a formed as a crawler chassis 20, on which a Mast 14 between a horizontal transport position and a pivoted shown vertical working position is.
  • the mast 14, which in known manner via hydraulic cylinder is pivotable, is as a so-called broker formed with a fixed base mast 16, on which a Verfahrmast 15 via a traversing displaced is stored.
  • On Verfahrmast 15 is a rotary drive 26 via a feed drive 12 slidably mounted, which for driving a Not shown drilling element is used.
  • a twisting device 30 for torque assistance attached At the bottom of the Mast 14 is a twisting device 30 for torque assistance attached, which will be explained in more detail below.
  • the twisting device 30 with a collet 32, which encloses a drilling element 50.
  • collet 32 is in the freewheeling position, in which the collet on all sides of the enclosed Drill element 50 is spaced, so that the drilling element 50 freely moved by the collet 32 in the drilling direction can be, which is perpendicular to the plane of the drawing.
  • the collet 32 includes an arcuate pliers body 31, at both ends thereof in each case a clamping claw 33, 34th is hinged pivotally.
  • the free ends of the two clamping jaws 33, 34 are opposite each other and stand by means of a Clamping cylinder 46 in conjunction.
  • the pliers main body 31 is over a length variable Holding arm 38 by means of a retaining bearing 40 attached to the mast 14.
  • the retaining bearing 40 has a Horizontal pivot pin 42, which rotatably in a bearing block 45 is held.
  • On Horizontalschwenkbolzen 42 is a vertically directed vertical pivot pin 44 provided on which the mast workede end of the holding arm 38 and the mast brieflyen Ends of two adjusting cylinders 35, 36 pivotable are stored.
  • the adjusting cylinders 35, 36 serve to rotate the collet 32 against the retaining bearing 40, wherein the collet-side ends of the adjusting cylinders 35, 36 each on Pliers body 31 held in the points and swivel are stored, in which also the clamping jaws 33, 34 on the pliers main body 31 are stored.
  • the retaining bearing 40 allows the collet 32 to be clamped Drill element 50 can follow, if this in the drilling direction is moved, as shown schematically in Fig. 2. With a feed of the drilling element 50 in drilling operation follows the collet 32 in the clamping position with their adjusting cylinders 35, 36 of the movement of the drilling element 50 towards the ground. After opening the clamping cylinder 46 must for a renewed Twisting the collet 32 reset to the top be what is possible by means of a restoring device 60.
  • the illustrated restoring device 60 has a horizontal pivot pin 42 mounted pressure plate 62, which can be reset by means of a compression spring 66, which is supported on an abutment 64.
  • FIGS. 4a to 4c The mode of operation of the torque assisting the twisting device 30 is shown schematically in FIGS. 4a to 4c.
  • Fig. 4b shows the freewheeling position, which already in Connection with Fig. 3 has been described.
  • the clamping cylinder 46 is moved together, wherein the clamping jaws 33, 34 enclose the drilling member 50 frictionally.
  • the first actuating cylinder 35 and Extending the second actuating cylinder 36 may be a rotation the collet 32 and thus the clamped drilling element 50th be generated in the counterclockwise direction. This twist can be used for torque assistance.
  • Fig. 4c can by extending the first actuating cylinder 35 and retraction of the second actuating cylinder 36 in reverse Way achieved a rotation of the collet clockwise become.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät und ein Verfahren zum Einbringen eines Bohrelementes in den Boden. Das Bohrelement ist drehbar und verschiebbar an einem Mast gelagert, wobei ein Drehmoment über einen Drehantrieb (12) am Mast aufgebracht wird. Zur Drehmomentunterstützung ist am Mast eine zusätzliche Verdreheinrichtung (30) befestigt, welche mit dem angetriebenen Bohrelement in Eingriff bringbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät zum Einbringen eines Bohrelementes in den Boden, mit einem Drehantrieb, welcher an einem Mast zum Einbringen des am Mast drehbar und verschiebbar angeordneten Bohrelementes gelagert ist, und mit einer Verdreheinrichtung, welche eine Spannzange aufweist, die mittels mindestens einem Stellzylinder verdrehbar ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Einbringen eines Bohrelementes in den Boden, wobei das Bohrelement mittels eines Drehantriebes in Drehung versetzt und entlang eines Mastes verschoben wird.
Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Erdbohrmaschinen bekannt, welche insbesondere im Spezialtiefbau zu Gründungsmaßnahmen eingesetzt werden. Hiermit kann entweder mittels eines Bohrwerkzeuges ein Bohrloch erstellt werden, welches dann beispielsweise mit Beton verfüllt wird, um einen Gründungspfahl zu erstellen. Weiterhin kann mit einem Bohrgerät auch ein Schraubanker oder Bohrpfahl mit Schraubspitze direkt in den Boden eingeschraubt werden. Insbesondere in letzterem Fall können bei großen Pfahllängen relativ hohe Bohrdrehmomente notwendig sein, um den Pfahl in den Boden einzuschrauben.
Entsprechend dem zu erwartenden maximalen Drehmoment ist der Bohrantrieb auszulegen, welcher einen maßgeblichen Kostenfaktor bei einem Bohrgerät darstellt.
Zum Herstellen verrohrter Bohrungen sind Bohrgeräte bekannt, welche zusätzlich mit einer Verrohrungsmaschine versehen sind, welche zum Eindrehen der Stützrohre dienen. Solche Verrohrungsmaschinen weisen eine Spannzange auf, welche über Stellzylinder verdreht werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgerät anzugeben, mit welchem auch besonders kraftaufwendige Bohrmaßnahmen bei einem möglichst einfachen und kostengünstigen Aufbau durchführbar sind. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein effizientes Verfahren zum Einbringen eines Bohrelementes in den Boden anzugeben.
Der vorrichtungsbezogene Teil der Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Bohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der verfahrensbezogene Teil der Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Bohrgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung am Mast befestigt ist und zur Drehmomentunterstützung mit dem vom Drehantrieb angetriebenen Bohrelement in Eingriff bringbar ist.
Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, eine Verdreheinrichtung unmittelbar am Mast vorzusehen, wobei die Verdreheinrichtung unmittelbar mit dem Bohrelement in Eingriff bringbar ist und so zusätzlich zu dem normalen Drehantrieb zumindest zu bestimmten Zeitpunkten ein zusätzliches Drehmoment auf das Bohrelement ausüben kann. Das Bohrelement kann dabei sowohl ein Bohrwerkzeug, welches nach dem Einbringen wieder aus dem Bohrloch herausgezogen wird, oder ein Schraubpfahl- oder Ankerelement sein, welches unmittelbar als Gründungselement dient und im Boden verbleibt. Sollte das Drehmoment des Drehantriebes zum Einbringen des Bohrelementes nicht mehr ausreichend sein, so kann mittels der Verdreheinrichtung eine Drehmomentunterstützung erfolgen. Die Verwendung einer Spannzange mit einem Stellzylinder zum Verdrehen der Spannzange erlaubt die Erzeugung eines sehr hohen Drehmomentes für einen begrenzten Verdrehwinkel. Da beim Bohren erfahrungsgemäß das maximale Bohrdrehmoment nicht während der gesamten Bohrzeit, sondern nur zu sehr begrenzten Zeitpunkten als eine Spitzenlast ansteht, kann der Bohrantrieb kostengünstig auf das normale Bohrdrehmoment ausgelegt werden. Zur Überbrückung der Drehmomentspitze kann die Drehmomentunterstützung eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Verdreheinrichtung am unteren Endbereich des Mastes befestigt ist. Dies erlaubt auch dann noch eine Drehmomeritunterstützung, wenn das Bohrelement fast vollständig in den Boden eingebracht ist.
Ein effizienter Bohrbetrieb wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Verdreheinrichtung am Mast über ein Haltelager gelagert ist, durch welches die Spannzange in Bohrrichtung verschwenkbar und/oder verdrehbar ist. Hierdurch kann die Drehmomentunterstützung auch bei einer Vorschubbewegung des Bohrelementes auf dieses einwirken.
Eine besonders spannungsfreie Anordnung wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der mindestens eine Stellzylinder und/oder ein Haltearm der Spannzange durch das Haltelager kardanisch gelagert ist. Dabei können auch gewisse Abweichungen des Bohrelementes flexibel durch das Haltelager ausgeglichen werden, so dass stets eine sehr gute Drehmomentübertragung durch die Verdreheinrichtung erreicht wird.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange zwei Spannklauen aufweist, welche mittels eines Spannzylinders zwischen einer Spannposition und einer Freilaufposition verstellbar sind. Eine verstellbare Spannzange erlaubt ein Festklemmen des Bohrelementes entlang der gesamten Länge und kann auch Durchmesserunterschiede des Bohrelementes ausgleichen. Die Spannklauen sind an das jeweilige Bohrelement anpassbar, so dass eine gute Kraftübertragung in der Spannposition und ein Abstand zum Bohrelement in der Freilaufposition sichergestellt wird. Der Spannzylinder sowie die Stellzylinder der Verdreheinrichtung sind vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgelegt, welche besonders hohe Kräfte erzeugen können.
Grundsätzlich kann der Vorschub des Bohrelementes durch entsprechende Schraubwindungen am Bohrelement allein durch den Drehantrieb aufgebracht werden. Der Vorschub kann beispielsweise über eine Seilwinde oder eine Zahnstange erfolgen. Weiterhin kann der Mast als ein Mäkler ausgebildet sein, wobei ein oberer Teil des Mastes gegenüber einem Grundmast verfahrbar ist.
Schließlich ist es erfindungsgemäß, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch welche der Drehantrieb, der Vorschubantrieb und die Verdreheinrichtung aufeinander abgestimmt betreibbar sind. Die Steuereinrichtung kann dabei den kontinuierlichen Drehantrieb mit der diskontinuierlichen Verdreheinrichtung koordinieren. So kann zu den Zeitspannen der Drehmomentunterstützung durch die Verdreheinrichtung der Drehantrieb ebenfalls diskontinuierlich betrieben werden.
Für eine hohe Flexibilität des Bohrgerätes ist es erfindungsgemäß, dass der Mast schwenkbar an einem Fahrgestell gelagert ist. Der Mast kann so zusammen mit der Verdreheinrichtung zwischen einer etwa vertikalen Arbeitsposition und einer etwa horizontalen Transportposition verschwenkt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdreheinrichtung mit einer Spannzange mit dem Bohrelement in Eingriff gebracht wird und dass mittels mindestens eines Stellzylinders über die Verdreheinrichtung ein unterstützendes Drehmoment auf das Bohrelement ausgeübt wird. Die Verdreheinrichtung kann so die Drehmomentspitzen auffangen, so dass der kontinuierliche Drehantrieb für die normale Drehmomentlast kostengünstig ausgelegt werden kann.
Für einen effizienten Bohrfortschritt ist es erfindungsgemäß, dass die Verdreheinrichtung zumindest schrittweise mit dem Bohrelement in Bohrrichtung verschwenkt und/oder verfahren wird. Die Verdreheinrichtung ist hierdurch über ein entsprechendes Verschwenk- oder Gleitlager am Mast zwischen einer oberen und unteren Position beweglich angeordnet. Vorzugsweise ist eine Rückstelleinrichtung vorgesehen, mit welcher die Verdreheinrichtung von der unteren Position wieder zur oberen Position rückgestellt wird. In der oberen Position kann dann durch entsprechende Klemmung mit dem Bohrelement die Verdreheinrichtung entsprechend dem Vorschub wieder zur unteren Position bewegt werden.
Zur Koordination oder Synchronisierung der diskontinuierlichen und kontinuierlichen Antriebe ist es erfindungsgemäß, dass die Drehung des Drehantriebes, die Vorschubbewegung des Bohrelementes und die Betätigung der Verdreheinrichtung aufeinander abgestimmt gesteuert werden.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß, dass die Drehmomentunterstützung nur zu bestimmten Zeitspannen, insbesondere in einer Schlussphase des Bohrens, durchgeführt wird. Beim Einschrauben eines Bohrelementes in den Boden nimmt die Drehmomentlast mit zunehmender Bohrtiefe aufgrund der erhöhten Reibungsflächen zu. Die Drehmomentunterstützung erfolgt somit vorzugsweise in der Schlussphase, so dass auch zu diesem Zeitpunkt eine zuverlässige Verdrehbewegung gewährleistet ist.
Das Bohrelement kann grundsätzlich ein wieder aus dem Bohrloch entfernbares Bohrwerkzeug, beispielsweise eine Bohrschnecke, ein Bohreimer oder ein anderes beliebiges kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitendes Bohrwerkzeug sein. Nach der Erfindung ist es jedoch bevorzugt, dass als Bohrelement ein Schraubpfahl, insbesondere mit konischer Schraubspitze verwendet wird. Gerade beim Einschrauben derartiger Gründungspfähle mit Schraubwendeln sind üblicherweise hohe Drehmomente aufzubringen, da ein erheblicher Teil des Bodens verdrängt wird, so dass eine hohe Flächenreibung entsteht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass zu Gründungsmaßnahmen der Schraubpfahl durch lockere Bodenschichten bis zu einer festen Bodenschicht getrieben wird, wobei zum Einbringen in die feste Bodenschicht die Drehmomentunterstützung erfolgt. Schraubpfähle können somit mittels des Drehantriebs durch den lockeren Boden geschraubt und mit Unterstützung der Verrohreinrichtung effizient in festen Bodenschichten verankert werden.
Die Erfindung wir weiter anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert, welches schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrgerätes;
Fig. 2
eine schematische Seitenansicht der Verdreheinrichtung;
Fig. 3
eine Draufsicht auf die Verdreheinrichtung von Fig. 2 und
Fig. 4
Draufsichten auf die Verdreheinrichtung in verschiedenen Verdrehpositionen.
Das in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Bohrgerät 10 weist ein als Raupe ausgebildetes Fahrgestell 20 auf, an welchem ein Mast 14 zwischen einer horizontalen Transportposition und einer dargestellten vertikalen Arbeitsposition verschwenkbar angelenkt ist. Der Mast 14, welcher in bekannter Weise über Hydraulikzylinder verschwenkbar ist, ist als ein sogenannter Mäkler mit einem feststehenden Grundmast 16 ausgebildet, an welchem ein Verfahrmast 15 über eine Verfahreinrichtung verschiebbar gelagert ist.
Am Verfahrmast 15 ist über einen Vorschubantrieb 26 ein Drehantrieb 12 verschiebbar gelagert, welcher zum Antrieb eines nicht dargestellten Bohrelementes dient. Am unteren Ende des Mastes 14 ist eine Verdreheinrichtung 30 zur Drehmomentunterstützung befestigt, welche nachfolgend näher erläutert wird.
In Fig. 3 ist die Verdreheinrichtung 30 mit einer Spannzange 32 dargestellt, welche ein Bohrelement 50 umschließt. Die in Fig. 3 dargestellte Spannzange 32 befindet sich in der Freilaufposition, in welcher die Spannzange allseitig von dem umschlossenen Bohrelement 50 beabstandet ist, so dass das Bohrelement 50 frei durch die Spannzange 32 in Bohrrichtung bewegt werden kann, welche senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft.
Die Spannzange 32 umfasst einen bogenförmigen Zangengrundkörper 31, an dessen beiden Enden jeweils eine Spannklaue 33, 34 schwenkbar angelenkt ist. Die freien Enden der beiden Spannklauen 33, 34 liegen sich gegenüber und stehen mittels eines Spannzylinders 46 in Verbindung. Durch Zusammenfahren des Spannzylinders 46 können die Spannklauen 33, 34 aufeinander zu bewegt werden, wobei ein Kraftschluss mit dem Bohrelement 50 hergestellt werden kann.
Der Zangengrundkörper 31 ist über einen längenveränderlichen Haltearm 38 mittels eines Haltelagers 40 am Mast 14 befestigt. Für eine kardanische Aufhängung weist das Haltelager 40 einen Horizontalschwenkbolzen 42 auf, welcher drehbar in einem Lagerbock 45 gehalten ist. Am Horizontalschwenkbolzen 42 ist ein vertikal gerichteter Vertikalschwenkbolzen 44 vorgesehen, an welchem das mastseitige Ende des Haltearmes 38 sowie die mastseitigen Enden von zwei Stellzylindern 35, 36 verschwenkbar gelagert sind. Die Stellzylinder 35, 36 dienen zum Verdrehen der Spannzange 32 gegenüber dem Haltelager 40, wobei die spannzangenseitigen Enden der Stellzylinder 35, 36 jeweils am Zangengrundkörper 31 in den Punkten gehalten und schwenkbar gelagert sind, in welchen auch die Spannklauen 33, 34 am Zangengrundkörper 31 gelagert sind.
Das Haltelager 40 erlaubt, dass die Spannzange 32 dem eingespannten Bohrelement 50 folgen kann, wenn dieses in Bohrrichtung bewegt wird, wie schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Bei einem Vorschub des Bohrelementes 50 im Bohrbetrieb folgt die Spannzange 32 in der Spannposition mit ihren Stellzylindern 35, 36 der Bewegung des Bohrelementes 50 zum Boden hin. Nach einem Öffnen des Spannzylinders 46 muss für einen erneuten Verdrehvorgang die Spannzange 32 nach oben rückgestellt werden, was mittels einer Rückstelleinrichtung 60 möglich ist.
Die dargestellte Rückstelleinrichtung 60 weist eine am Horizontalschwenkbolzen 42 gelagerte Druckplatte 62 auf, welche mittels einer Druckfeder 66 rückgestellt werden kann, welche sich auf einem Widerlager 64 abstützt.
Die Wirkungsweise der Drehmomentunterstützung der Verdreheinrichtung 30 ist schematisch in den Fig. 4a bis 4c dargestellt. Fig. 4b zeigt dabei die Freilaufposition, welche bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben worden ist.
Gemäß Fig. 4a ist der Spannzylinder 46 zusammengefahren, wobei die Spannklauen 33, 34 das Bohrelement 50 kraftschlüssig umschließen. Durch Einfahren des ersten Stellzylinders 35 und Ausfahren des zweiten Stellzylinders 36 kann eine Verdrehung der Spannzange 32 und damit des eingespannten Bohrelementes 50 entgegen dem Uhrzeigersinn erzeugt werden. Diese Verdrehung kann zur Drehmomentunterstützung eingesetzt werden.
Gemäß Fig. 4c kann durch Ausfahren des ersten Stellzylinders 35 und Einfahren des zweiten Stellzylinders 36 in umgekehrter Weise eine Verdrehung der Spannzange im Uhrzeigersinn erreicht werden.

Claims (14)

  1. Bohrgerät zum Einbringen eines Bohrelements (50) in den Boden mit einem Drehantrieb (12), welcher an einem Mast (14) zum Einbringen des am Mast (14) drehbar und verschiebbar angeordneten Bohrelementes (50) gelagert ist, und mit einer Verdreheinrichtung (30), welche eine Spannzange (32) aufweist, die mittels mindestens einem Stellzylinder (35, 36) verdrehbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung (30) am Mast (14) befestigt ist und zur Drehmomentunterstützung mit dem vom Drehantrieb (12) angetriebenen Bohrelement (50) in Eingriff bringbar ist.
  2. Bohrgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung (30) am unteren Endbereich des Mastes (14) befestigt ist.
  3. Bohrgerät nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung (30) am Mast (14) über ein Haltelager (40) gelagert ist, durch welches die Spannzange (32) in Bohrrichtung verschwenkbar und/oder verfahrbar ist.
  4. Bohrgerät nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Stellzylinder (35, 36) und/oder ein Haltearm (38) der Spannzange (32) durch das Haltelager (40) kardanisch gelagert ist.
  5. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (32) zwei Spannklauen (33, 34) aufweist, welche mittels eines Spannzylinders (46) zwischen einer Spannposition und einer Freilaufposition verstellbar sind.
  6. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorschubantrieb (26) zum Verfahren des Bohrelementes (50) entlang des Mastes (14) vorgesehen ist.
  7. Bohrgerät nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch welche der Drehantrieb (12), der Vorschubantrieb (26) und die Verdreheinrichtung (30) aufeinander abgestimmt betreibbar sind.
  8. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Mast (14) schwenkbar an einem Fahrgestell (20) gelagert ist.
  9. Verfahren zum Einbringen eines Bohrelementes (50) in den Boden, insbesondere mit einem Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    wobei das Bohrelement (50) mittels eines Drehantriebes (12) in Drehung versetzt und entlang eines Mastes (14) verschoben wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdreheinrichtung (30) mit einer Spannzange (32) mit einem Bohrelement (50) in Eingriff gebracht wird und
    dass mittels mindestens eines Stellzylinders (35, 36) über die Verdreheinrichtung (30) ein unterstützendes Drehmoment auf das Bohrelement (50) ausgeübt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung (30) zumindest schrittweise mit dem Bohrelement (50) in Bohrrichtung verschwenkt und/oder verfahren wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung des Drehantriebs (12), die Vorschubbewegung des Bohrelementes (50) und die Betätigung der Verdreheinrichtung (30) aufeinander abgestimmt gesteuert werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentunterstützung nur zu bestimmten Zeitspannen, insbesondere in einer Schlussphase des Bohrens, durchgeführt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Bohrelement (50) ein Schraubpfahl, insbesondere mit konischer Schraubspitze, verwendet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass zu Gründungsmaßnahmen der Schraubpfahl durch lockere Bodenschichten bis zu einer festen Bodenschicht getrieben wird, wobei zum Einbringen in die feste Bodenschicht die Drehmomentunterstützung erfolgt.
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