EP1548226A1 - Boring device and method for introducing a boring element into the ground - Google Patents
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- EP1548226A1 EP1548226A1 EP04027308A EP04027308A EP1548226A1 EP 1548226 A1 EP1548226 A1 EP 1548226A1 EP 04027308 A EP04027308 A EP 04027308A EP 04027308 A EP04027308 A EP 04027308A EP 1548226 A1 EP1548226 A1 EP 1548226A1
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP 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
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- 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 drive, which on a Mast is mounted for insertion of the drilling element, and with a Pliers twisting device, which has a collet, the rotatable by means of at least one actuating cylinder is.
- the invention further relates to a method for introducing a drilling element in the ground, wherein on the drilling element by means of a pliers twisting a torque is applied.
- casing machine for the production of cased boreholes are drills known, which in addition with a so-called casing machine are provided. These are used for screwing Support tubes. Such casing machines have a collet on, which can be rotated by adjusting cylinder.
- a mobile drill with attached casing machine is disclosed in DE 38 09 626 C2.
- the casing machine has a liftable by hydraulic cylinder and lowered Carrying table.
- a rotatably mounted in the support table bearing ring is supported by two hydraulic cylinders supported on the support table turned back and forth.
- the bearing ring bears on a top mutually movable jaws, with a hydraulic cylinder can be opened and closed. With the Clamping jaws, the end of the tubing is clamped and introduced by the rotation of the bearing ring in the soil or pulled out of it.
- DE 12 15 624 B is another device for down-drilling a piping disclosed in a deep well.
- the cyclically changing Rotary movement is attached to a drill pipe Pipe clamp, both arms alternating by pressing cylinders be moved back and accomplished.
- the frame for Clamp and press cylinder is with a pressure cylinder in shifted vertically. are provided. These are used for screwing Support tubes.
- Such casing machines have a collet on, which can be rotated by adjusting cylinder.
- the invention has for its object to provide a drill, with which particularly costly drilling operations at a cost-effective structure are quickly 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 8 solved.
- Preferred embodiments of the invention are in the respective dependent claims.
- the drilling device is characterized that at least two forceps twisting provided are, which with the drilling element for torque transmission in Intervention can be brought.
- a basic idea of the invention lies in it, a torque on the drilling element in addition to a existing rotary drive, usually a hydraulic motor, or to be applied exclusively by means of two pliers twisting devices. It can provide extra torque support to the normal rotary drive at least at certain times be exerted on the drilling element.
- the drilling element can while a drilling tool, which after insertion again off is pulled out of the borehole, a Popedes support tube or a ringpfahl- or anchor element, which directly serves as a foundation element and remains in the ground.
- the forceps twisting devices simultaneously and / or temporally offset from each other Torque transmission engageable with the drilling element are.
- a defined time staggered operation of at least two pincers can be twisted despite a limited angle of rotation of the pliers-twisting devices a more even torque support and in certain Even set a quasi-continuous drilling operation.
- the multiple pliers twisting devices at the same time put into operation so that the maximum Torque multiplied accordingly.
- a coupling is, with which the movements of the pliers-twisting devices are compatible with each other.
- the coupling can be a be mechanical coupling, which when moving a forceps twisting device in the drilling direction in the torque assistance at the same time a provision of the second tong twisting device in their starting position at appropriate Freewheeling position of the collet causes. In appropriate Way can then tighten the second collet the drilling element and a torque on the drilling element when driving in the Apply bottom, while in the reverse manner, the first pliers turning device by the coupling, in particular a coupling rod, is reset.
- coupling can also be an electronic, control technology Coupling be provided.
- Coupling be provided.
- the coupling rod can itself as an actuating cylinder, in particular as a hydraulic cylinder, be educated.
- the forceps twisting device attached to the lower end of the mast. This allows even then a torque assistance, if the Drilling element is almost completely introduced into the ground.
- An efficient drilling operation is achieved according to the invention by that the pliers twisting in the drilling direction are mounted pivotably and / or movable. hereby can torque assist even with a feed motion of the drilling element act on this.
- 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 sufficient distance to the drilling element are ensured in the freewheeling position.
- the Clamping cylinder and adjusting cylinder of the pliers twisting device are preferably designed as hydraulic cylinders, which can generate particularly high forces.
- a control device through which a rotary drive, a feed drive and the pincers twisting each other are operated in a coordinated manner.
- the control device can a continuous rotary drive, in particular a hydraulic motor, with the discontinuous pliers twisting devices coordinate.
- the method according to the invention is characterized that at least two forceps twisting provided are, with which a torque applied to the drilling element becomes.
- the forceps twisting devices simultaneously and / or temporally offset torque transferred to the drilling element.
- This can either be a particularly high maximum torque or a more even Torque assistance or even a quasi-continuous Drilling operation achieved by means of pliers twisting become.
- Another preferred embodiment of the invention is that the pliers twisting devices during torque transmission at least partially with the drilling element in Drilling direction to be moved until it is returned to its original position be, and that one of the pliers twisting devices is moved with the drilling element while another Pliers twisting device reset to its original position becomes.
- the Rotation of a rotary drive, the feed movement of the drilling element and the operation of the pliers-twisting devices to each other be controlled in a coordinated manner. This can be via a central Control device, usually a computer, done.
- 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 and the increased friction surface.
- the Torque support 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, such as a drill screw or any other one continuously or discontinuously be working drilling tool or a support tube.
- a drilling element a screw pile, especially with a conical screw tip is used.
- screwing in such foundation piles with helical spirals are usually high torques because a significant portion of the soil displaces becomes, 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 shown in Fig. 1 has a trained as a bead Chassis 20 on which a mast 14 between a horizontal transport position and a displayed vertical working position is pivotally hinged.
- a mast 14 which in a known manner via hydraulic cylinder is pivotable, is as a so-called broker with a fixed base mast 16 formed on which a Verfahrmast 15 slidably mounted with a traversing device is.
- 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.
- the forceps twisting devices are arranged, wherein in the illustration of Fig. 1 for clarity only a twisting device 30 is shown.
- Fig. 2 is the basic structure of a twisting device 30 with a collet 32, which is a drilling element 50 encloses.
- the collet shown in Fig. 2 32 is in the freewheel position, in which the Collet 32 on all sides of the enclosed drilling element 50 is spaced so that the drilling element 50 is free through the Collet 32 can be moved in the drilling direction, which is perpendicular to the drawing plane.
- the collet 32 includes an arcuate pliers body 31, at both ends thereof in each case a clamping claw 33, 34th is pivotally hinged.
- the free ends of the two Clamping jaws 33, 34 are opposite each other and stand by means a clamping cylinder 46 in conjunction.
- the pliers main body 31 is variable over a length 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 on 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 support 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 Drilling element can follow, if this in the drilling direction is moved. At a feed of the drilling element 50 in drilling operation bends the collet 32 in the clamping position with their Stellzylindern 35, 36, the movement of the drilling element 50 for Ground down. After opening the clamping cylinder 46 is through a new turning operation, the collet 32 returned to the top.
- the basic structure of the both pliers twisting devices 30, 70 corresponds to the above Versions of FIG. 2 with the exception of the articulation to Mast.
- the two pliers twisting devices 30, 70 are each on a rocker 84 attached, which about a horizontal axis is pivotally mounted on a bearing block 82, which in turn is attached to a beam-shaped support 80a and 80b.
- a rocker 84 attached, which about a horizontal axis is pivotally mounted on a bearing block 82, which in turn is attached to a beam-shaped support 80a and 80b.
- the two are bar-shaped beams 80a, 80b horizontally directed and over one horizontal pivot bearing 86 deflectable at one Base frame 88 stored.
- the base frame 88 is with the mast the drill firmly connected.
- a Coupling rod 90 is provided, which on the one hand on the upper support 80a between the horizontal pivot bearing 86 and the bearing block 82 is articulated.
- the coupling rod 90 with a Lever arm 81 of the lower support 80b hingedly connected.
- the lever arm 81 is rigidly attached to the beam-shaped carrier 80b formed, however, the lever arm 81 extends opposite to the carrier 80b away from the horizontal pivot bearing 86.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät zum Einbringen eines Bohrelements in den Boden mit einem Antrieb, welcher an einem Mast zum Einbringen des Bohrelements gelagert ist, und mit einer Zangen-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 auf das Bohrelement mittels einer Zangen-Verdreheinrichtung ein Drehmoment aufgebracht wird.The invention relates to a drill for introducing a Drilling element in the ground with a drive, which on a Mast is mounted for insertion of the drilling element, and with a Pliers twisting device, which has a collet, the rotatable by means of at least one actuating cylinder is. The invention further relates to a method for introducing a drilling element in the ground, wherein on the drilling element by means of a pliers twisting a torque is applied.
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 im letzteren Fall können bei großen Pfahllängen relativ hohe Bohrdrehmomente notwendig sein, um den Pfahl in den Boden einzuschrauben.In the prior art are a variety of earth drilling machines known, which in particular in special civil engineering to foundation measures be used. This can be done either by means of a Drilling a borehole are created, which then For example, with concrete is filled to a foundation pile to create. Furthermore, with a drill can also a screw anchor or bored pile with screw tip directly in be screwed in the floor. Especially in the latter case For large pile lengths, relatively high drilling torques can be achieved be necessary to screw the pile into the ground.
Entsprechend dem zu erwartenden maximalen Drehmoment ist der Bohrantrieb auszulegen, welcher einen maßgeblichen Kostenfaktor bei einem Bohrgerät darstellt.According to the expected maximum torque is the Drill drive designed, which is a significant cost factor represents at a drill.
Weiterhin sind zum Herstellen für verrohrte Bohrungen Bohrgeräte bekannt, welche zusätzlich mit einer sogenannten Verrohrungsmaschine versehen sind. Diese dienen zum Eindrehen von Stützrohren. Solche Verrohrungsmaschinen weisen eine Spannzange auf, welche über Stellzylinder verdreht werden können.Furthermore, for the production of cased boreholes are drills known, which in addition with a so-called casing machine are provided. These are used for screwing Support tubes. Such casing machines have a collet on, which can be rotated by adjusting cylinder.
Ein fahrbares Bohrgerät mit angebauter Verrohrungsmaschine ist in der DE 38 09 626 C2 offenbart. Die Verrohrungsmaschine weist einen durch Hydraulikzylinder anhebbaren und absenkbaren Tragtisch auf. Ein in den Tragtisch drehbar gelagerter Lagerring wird durch zwei am Tragtisch abgestützte Hydraulikzylinder hin- und hergedreht. Der Lagerring trägt auf einer Oberseite gegeneinander bewegbare Spannbacken, die mit einem Hydraulikzylinder geöffnet und geschlossen werden können. Mit den Spannbacken wird das Ende des Rohrstranges festgeklemmt und durch die Drehung des Lagerringes in das Erdreich eingebracht bzw. aus ihm herausgezogen.A mobile drill with attached casing machine is disclosed in DE 38 09 626 C2. The casing machine has a liftable by hydraulic cylinder and lowered Carrying table. A rotatably mounted in the support table bearing ring is supported by two hydraulic cylinders supported on the support table turned back and forth. The bearing ring bears on a top mutually movable jaws, with a hydraulic cylinder can be opened and closed. With the Clamping jaws, the end of the tubing is clamped and introduced by the rotation of the bearing ring in the soil or pulled out of it.
In der DE 12 15 624 B ist eine weitere Vorrichtung zum Niederbohren einer Verrohrung in ein Tiefbohrloch offenbart. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung wird vor dem Zeitpunkt der jeweiligen Richtungsänderung einer zyklisch wechselnden Drehbewegung die Verrohrung nach abwärts bewegt. Die zyklisch wechselnde Drehbewegung wird mit einer am Bohrrohr befestigten Rohrschelle, deren beide Arme von Presszylindern abwechselnd hin- und herbewegt werden, bewerkstelligt. Der Rahmen für Rohrschelle und Presszylinder wird mit einem Druckzylinder in senkrechter Richtung verschoben. rungsmaschine versehen sind. Diese dienen zum Eindrehen von Stützrohren. Solche Verrohrungsmaschinen weisen eine Spannzange auf, welche über Stellzylinder verdreht werden können.In DE 12 15 624 B is another device for down-drilling a piping disclosed in a deep well. In the device described there before the date of each Direction change of a cyclically changing rotary motion the casing moves downwards. The cyclically changing Rotary movement is attached to a drill pipe Pipe clamp, both arms alternating by pressing cylinders be moved back and accomplished. The frame for Clamp and press cylinder is with a pressure cylinder in shifted vertically. are provided. These are used for screwing Support tubes. Such casing machines have a collet on, which can be rotated by adjusting cylinder.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgerät anzugeben, mit welchem auch besonders kraftaufwändige Bohrmaßnahmen bei einem kostengünstigen Aufbau zügig durchführbar sind. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein effizientes Verfahren zum Einbringen eines Bohrelementes in den Boden anzugeben.The invention has for its object to provide a drill, with which particularly costly drilling operations at a cost-effective structure are quickly feasible. It is another object of the invention to provide an efficient method for introducing a drilling element in the ground.
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 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.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 8 solved. Preferred embodiments of the invention are in the respective dependent claims.
Das erfindungsgemäße Bohrgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zangen-Verdreheinrichtungen vorgesehen sind, welche mit dem Bohrelement zur Drehmomentübertragung in Eingriff bringbar sind. Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, ein Drehmoment auf das Bohrelement ergänzend zu einem vorhandenen Drehantrieb, üblicherweise ein Hydraulikmotor, oder ausschließlich durch zwei Zangen-Verdreheinrichtungen aufzubringen. Es kann so eine zusätzliche Drehmomentunterstützung zu dem normalen Drehantrieb zumindest zu bestimmten Zeitpunkten auf das Bohrelement ausgeübt werden. Das Bohrelement kann dabei ein Bohrwerkzeug, welches nach dem Einbringen wieder aus dem Bohrloch herausgezogen wird, ein einzubringendes Stützrohr oder ein Schraubpfahl- oder Ankerelement sein, welches unmittelbar als Gründungselement dient und im Boden verbleibt.The drilling device according to the invention is characterized that at least two forceps twisting provided are, which with the drilling element for torque transmission in Intervention can be brought. A basic idea of the invention lies in it, a torque on the drilling element in addition to a existing rotary drive, usually a hydraulic motor, or to be applied exclusively by means of two pliers twisting devices. It can provide extra torque support to the normal rotary drive at least at certain times be exerted on the drilling element. The drilling element can while a drilling tool, which after insertion again off is pulled out of the borehole, a einzubringendes support tube or a Schraubpfahl- or anchor element, which directly serves as a foundation element and remains in the ground.
Die Verwendung einer Spannzange mit einem Stellzylinder zum Verdrehen der Spannzange erlaubt die Erzeugung eines sehr hohen Drehmomentes für einen begrenzten Drehwinkel. 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 können die Zangen-Verdreheinrichtungen eingesetzt werden.The use of a collet with a positioning cylinder for Twisting the collet allows the generation of a very high Torque for a limited angle of rotation. Because when drilling Experience has shown that the maximum drilling torque is not during the entire drilling time, but only at very limited times when a peak load is due, the drill drive can be designed inexpensively to the normal drilling torque. To bridge the torque peak, the forceps twisting devices be used.
Dabei ist es erfindungsgemäß, dass die Zangen-Verdreheinrichtungen gleichzeitig und/oder zeitlich versetzt zueinander zur Drehmomentübertragung mit dem Bohrelement in Eingriff bringbar sind. Durch einen definierten zeitlich versetzten Betrieb der mindestens zwei Zangen-Verdreheinrichtungen lässt sich trotz eines begrenzten Drehwinkels der Zangen-Verdreheinrichtungen eine gleichmäßigere Drehmomentunterstützung und in bestimmten Fällen sogar ein quasi-kontinuierlicher Bohrbetrieb einstellen. Bei bestimmten sehr hohen Drehmomentspitzen ist es grundsätzlich auch möglich, die mehreren Zangen-Verdreheinrichtungen gleichzeitig in Betrieb zu setzen, so dass sich das maximale Drehmoment entsprechend vervielfältigt.It is according to the invention that the forceps twisting devices simultaneously and / or temporally offset from each other Torque transmission engageable with the drilling element are. By a defined time staggered operation of at least two pincers can be twisted despite a limited angle of rotation of the pliers-twisting devices a more even torque support and in certain Even set a quasi-continuous drilling operation. For certain very high torque peaks, it is basically also possible, the multiple pliers twisting devices at the same time put into operation, so that the maximum Torque multiplied accordingly.
Für eine gewünschte Synchronisation der Zangen-Verdreheinrichtungen ist es erfindungsgemäß, dass eine Kopplung vorgesehen ist, mit welcher die Bewegungen der Zangen-Verdreheinrichtungen aufeinander abstimmbar sind. Die Kopplung kann dabei eine mechanische Kopplung sein, welche beim Bewegen einer Zangen-Verdreheinrichtung in Bohrrichtung bei der Drehmomentunterstützung gleichzeitig eine Rückstellung der zweiten Zangenverdreheinrichtung in ihre Ausgangsposition bei entsprechender Freilaufstellung der Spannzange bewirkt. In entsprechender Weise kann dann die zweite Spannzange das Bohrelement spannen und ein Drehmoment auf das Bohrelement beim Eintreiben in den Boden ausüben, während in umgekehrter Weise die erste Zangenverdreheinrichtung durch die Kopplung, insbesondere eine Kopplungsstange, rückgestellt wird. Neben dieser rein mechanischen Kopplung kann jedoch auch eine elektronische, steuerungstechnische Kopplung vorgesehen sein. Dabei sind zur Bewegung der einzelnen Zangen-Verdreheinrichtungen mit dem Bohrelement separate Stelleinrichtungen, beispielsweise hydraulische Stellzylinder, vorgesehen, welche von einer zentralen Steuerung entsprechend einem vorgegebenen Programm für eine gewünschte Synchronisation angesteuert werden. Die Kuppelstange kann selbst auch als Stellzylinder, insbesondere als Hydraulikzylinder, ausgebildet sein.For a desired synchronization of the pliers-twisting devices It is inventively provided that a coupling is, with which the movements of the pliers-twisting devices are compatible with each other. The coupling can be a be mechanical coupling, which when moving a forceps twisting device in the drilling direction in the torque assistance at the same time a provision of the second tong twisting device in their starting position at appropriate Freewheeling position of the collet causes. In appropriate Way can then tighten the second collet the drilling element and a torque on the drilling element when driving in the Apply bottom, while in the reverse manner, the first pliers turning device by the coupling, in particular a coupling rod, is reset. In addition to this purely mechanical However, coupling can also be an electronic, control technology Coupling be provided. Here are the movement of separate pliers twisting with the drilling element separate Adjusting devices, for example hydraulic adjusting cylinders, provided by a central controller according to a predetermined program for a desired Synchronization are controlled. The coupling rod can itself as an actuating cylinder, in particular as a hydraulic cylinder, be educated.
Erfindungsgemäß ist bevorzugt, dass die Zangen-Verdreheinrichtung am unteren Endbereich des Mastes befestigt sind. Dies erlaubt auch dann noch eine Drehmomentunterstützung, wenn das Bohrelement fast vollständig in den Boden eingebracht ist.According to the invention, it is preferred that the forceps twisting device attached to the lower end of the mast. This allows even then a torque assistance, if the Drilling element is almost completely introduced into the ground.
Ein effizienter Bohrbetrieb wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Zangen-Verdreheinrichtungen in Bohrrichtung verschwenkbar und/oder verfahrbar gelagert sind. Hierdurch kann die Drehmomentunterstützung auch bei einer Vorschubbewegung des Bohrelementes auf dieses einwirken.An efficient drilling operation is achieved according to the invention by that the pliers twisting in the drilling direction are mounted pivotably and / or movable. hereby can torque assist even with a feed motion of the drilling element act on this.
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 ausreichender Abstand zum Bohrelement in der Freilaufposition sichergestellt sind. Der Spannzylinder sowie Stellzylinder der Zangen-Verdreheinrichtung sind vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgelegt, welche besonders hohe Kräfte erzeugen können.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 sufficient distance to the drilling element are ensured in the freewheeling position. Of the Clamping cylinder and adjusting cylinder of the pliers twisting device are preferably designed as hydraulic cylinders, which can generate particularly high forces.
Schließlich ist es erfindungsgemäß, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein Drehantrieb, ein Vorschubantrieb und die Zangen-Verdreheinrichtungen aufeinander abgestimmt betreibbar sind. Die Steuereinrichtung kann dabei einen kontinuierlichen Drehantrieb, insbesondere einen Hydraulikmotor, mit den diskontinuierlichen Zangen-Verdreheinrichtungen koordinieren. Finally, it is according to the invention that a control device is provided, through which a rotary drive, a feed drive and the pincers twisting each other are operated in a coordinated manner. The control device can a continuous rotary drive, in particular a hydraulic motor, with the discontinuous pliers twisting devices coordinate.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zangen-Verdreheinrichtungen vorgesehen sind, mit welchen ein Drehmoment auf das Bohrelement aufgebracht wird. Bei einem relativ einfachen Aufbau des Bohrgerätes können mit diesen Zangen-Verdreheinrichtungen in einfacher Weise relativ große Drehmomente auf das Bohrelement ausgeübt werden.The method according to the invention is characterized that at least two forceps twisting provided are, with which a torque applied to the drilling element becomes. With a relatively simple construction of the drill can be easier with these tongs twisting devices Way relatively large torques exerted on the drilling element become.
Dabei ist es erfindungsgemäß, dass die Zangen-Verdreheinrichtungen gleichzeitig und/oder zeitlich versetzt ein Drehmoment auf das Bohrelement übertragen. Hierdurch kann entweder ein besonders hohes Maximaldrehmoment oder aber eine gleichmäßigere Drehmomentunterstützung oder gar ein quasi-kontinuierlicher Bohrbetrieb mittels der Zangen-Verdreheinrichtungen erreicht werden.It is according to the invention that the forceps twisting devices simultaneously and / or temporally offset torque transferred to the drilling element. This can either be a particularly high maximum torque or a more even Torque assistance or even a quasi-continuous Drilling operation achieved by means of pliers twisting become.
Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass die Zangen-Verdreheinrichtungen während der Drehmomentübertragung zumindest teilweise mit dem Bohrelement in Bohrrichtung bewegt werden, bis diese in ihre Ausgangslage zurückgestellt werden, und dass eine der Zangen-Verdreheinrichtungen mit dem Bohrelement bewegt wird, während eine andere Zangen-Verdreheinrichtung in ihre Ausgangslage rückgestellt wird. Durch eine solche versetzte Betriebsweise der einzelnen Zangen-Verdreheinrichtungen lässt sich trotz eines begrenzten Drehwinkels einer Zangen-Verdreheinrichtung eine verbesserte Drehmomentunterstützung einstellen. Abhängig vom Drehwinkel der Zangen-Verdreheinrichtungen und deren Anzahl, welche auch mehr als zwei betragen können, kann hierdurch sogar ein quasi kontinuierlicher Drehbetrieb erreicht werden.Another preferred embodiment of the invention is that the pliers twisting devices during torque transmission at least partially with the drilling element in Drilling direction to be moved until it is returned to its original position be, and that one of the pliers twisting devices is moved with the drilling element while another Pliers twisting device reset to its original position becomes. By such a staggered operation of the individual Pliers twisting devices can be despite a limited Angle of rotation of a forceps twisting an improved Adjust torque assistance. Depending on the angle of rotation the pincers and their number, which also can be more than two, this can even be a quasi continuous rotary operation can be achieved.
Zur Koordination oder Synchronisierung der diskontinuierlichen und kontinuierlichen Antriebe ist es erfindungsgemäß, dass die Drehung eines Drehantriebes, die Vorschubbewegung des Bohrelementes und die Betätigung der Zangen-Verdreheinrichtungen aufeinander abgestimmt gesteuert werden. Dies kann über eine zentrale Steuerungseinrichtung, üblicherweise ein Computer, erfolgen. To coordinate or synchronize the discontinuous and continuous drives, it is according to the invention that the Rotation of a rotary drive, the feed movement of the drilling element and the operation of the pliers-twisting devices to each other be controlled in a coordinated manner. This can be via a central Control device, usually a computer, done.
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 und der erhöhten Reibungsfläche zu. Die Drehmomentunterstützung erfolgt somit vorzugsweise in der Schlussphase, so dass auch zu diesem Zeitpunkt eine zuverlässige Verdrehbewegung gewährleistet ist.Furthermore, it is according to the invention that the torque assistance only at certain times, especially in one Final phase of drilling, is performed. When screwing a drilling element in the ground takes the torque load with increasing drilling depth and the increased friction surface. The Torque support is thus preferably in the Final phase, so that even at this time a reliable Twisting is guaranteed.
Das Bohrelement kann grundsätzlich ein wieder aus dem Bohrloch entfernbares Bohrwerkzeug, beispielsweise eine Bohrschnecke oder ein anderes beliebiges kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitendes Bohrwerkzeug oder ein Stützrohr 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.The drilling element can basically be returned from the borehole Removable drilling tool, such as a drill screw or any other one continuously or discontinuously be working drilling tool or a support tube. To However, it is preferred for the invention that as a drilling element a screw pile, especially with a conical screw tip is used. Especially when screwing in such foundation piles with helical spirals are usually high torques because a significant portion of the soil displaces becomes, so that a high surface friction arises.
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 Drehantriebes durch den lockeren Boden geschraubt und mit Unterstützung der Verrohreinrichtung effizient in festen Bodenschichten verankert werden.Another embodiment of the invention is that on foundation measures of the screw pile through loose soil layers is driven to a solid soil layer, wherein for introducing into the solid soil layer the torque assist he follows. 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.
Die Erfindung wird weiter anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen darstellt sind. Die Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- Eine Seitenansicht eines Bohrgerätes mit einer Zangen-Verdreheinrichtung;
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf eine Zangen-Verdreheinrichtung nach der Erfindung; und
- Fig. 3
- eine Seitenansicht auf eine Anordnung von zwei Zangen-Verdreheinrichtungen mit mechanischer Kopplung.
- Fig. 1
- A side view of a drill with a pincers twisting device;
- Fig. 2
- a plan view of a forceps twisting device according to the invention; and
- Fig. 3
- a side view of an arrangement of two forceps twisting devices with mechanical coupling.
Das in Fig. 1 gezeigte 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 mit einer Verfahreinrichtung verschiebbar gelagert
ist.The
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 sind die Zangen-Verdreheinrichtungen angeordnet, wobei
bei der Darstellung von Fig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen
lediglich eine Verdreheinrichtung 30 dargestellt ist.On
In Fig. 2 ist der grundsätzliche Aufbau einer Verdreheinrichtung
30 mit einer Spannzange 32 dargestellt, welche ein Bohrelement
50 umschließt. Die in Fig. 2 dargestellte Spannzange
32 befindet sich in der Freilaufposition, in welcher die
Spannzange 32 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.In Fig. 2 is the basic structure of a twisting
Die Spannzange 32 umfasst einen bogenförmigen Zangengrundkörper
31, an dessen beiden Enden jeweils eine Spannklaue 33, 34
verschwenkbar 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.The
Der Zangengrundkörper 31 ist über eine Länge veränderlichen
Haltearm 38 mittels eines Haltelagers 40 am Mast 14 befestigt.
Für eine kardanische Aufhängung weist das Haltelager 40 einen
Horizontalschwenkbolzen 42 auf, welcher drehbar an einem Lagerbock
45 gehalten ist. Am Horizontalschwenkbolzen 42 ist ein
vertikal gerichteter Vertikalschwenkbolzen 44 vorgesehen, an
welchem das mastseitige Ende des Haltearms 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.The pliers
Das Haltelager 40 erlaubt, dass die Spannzange 32 dem eingespannten
Bohrelement folgen kann, wenn dieses in Bohrrichtung
bewegt wird. Bei einem Vorschub des Bohrelementes 50 im Bohrbetrieb
beugt die Spannzange 32 in der Spannposition mit ihren
Stellzylindern 35, 36 die Bewegung des Bohrelementes 50 zum
Boden hin. Nach einem Öffnen des Spannzylinders 46 wird durch
einen erneuten Drehvorgang die Spannzange 32 nach oben rückgestellt.The retaining
In der schematischen Ansicht von Fig. 3 sind eine erste Zangen-Verdreheinrichtung
30 und eine zweite Zangen-Verdreheinrichtung
70 in Bohrrichtung übereinander angeordnet, welche
nur teilweise dargestellt sind. Der grundsätzliche Aufbau der
beiden Zangen-Verdreheinrichtungen 30, 70 entspricht den obigen
Ausführungen zu Fig. 2 mit Ausnahme der Anlenkung zum
Mast.In the schematic view of Fig. 3 are a first
Die beiden Zangen-Verdreheinrichtungen 30, 70 sind jeweils auf
einer Schwinge 84 befestigt, welche um eine horizontale Achse
schwenkbar an einem Lagerbock 82 gelagert ist, welcher wiederum
an einem balkenförmigen Träger 80a bzw. 80b befestigt ist.
In Ruhestellung, welche in Fig. 3 gezeigt ist, sind die beiden
balkenförmigen Träger 80a, 80b horizontal gerichtet und über
jeweils ein Horizontalschwenklager 86 auslenkbar an einem
Grundrahmen 88 gelagert. Der Grundrahmen 88 ist mit dem Mast
des Bohrgerätes fest verbindbar.The two
Zur mechanischen Abstimmung oder Synchronisation der Bewegungen
der beiden Zangen-Verdreheinrichtungen 30, 70 ist eine
Koppelstange 90 vorgesehen, welche einerseits am oberen Träger
80a zwischen dem Horizontalschwenklager 86 und dem Lagerbock
82 angelenkt ist. Andererseits ist die Koppelstange 90 mit einem
Hebelarm 81 des unteren Trägers 80b gelenkig verbunden.
Der Hebelarm 81 ist starr an dem balkenförmigen Träger 80b
ausgebildet, jedoch erstreckt sich der Hebelarm 81 entgegengesetzt
zum Träger 80b vom Horizontalschwenklager 86 weg.For mechanical tuning or synchronization of movements
the two
Durch die diagonale Anlenkung mit der Koppelstange 90 wird bewirkt,
dass bei einem nach unten Schwenken des oberen Trägers
80a der unter Träger 80b gleichzeitig nach oben geschwenkt
wird. In umgekehrter Weise wird bei einer Rückstellung nach
oben des oberen Trägers 80a der untere Träger 80b gleichzeitig
nach unten rückgeschwenkt. Durch diese Koordination der
Schwenkbewegungen der beiden Zangen-Verdreheinrichtungen 30,
70 kann eine gleichmäßigere Drehmomentunterstützung erfolgen.
So wird bei der Drehmomentunterstützung durch eine Zangen-Verdreheinrichtung
30, bei welcher die Zangen-Verdreheinrichtung
30 in ihrer Spannposition mit dem Bohrelement in Bohrrichtung
verschwenkt wird, gleichzeitig die andere Zangen-Verdreheinrichtung
70 in ihrer Freilaufposition in ihre obere
Ausgangslage rückgeschwenkt. Es kann dann die Spannstellung
der beiden Zangen-Verdreheinrichtungen 30, 70 gewechselt werden,
so dass der Vorschub des Bohrelementes die dann gespannte
zweite Zangen-Verdreheinrichtung 70 nach unten bewegt, wobei
gleichzeitig durch diese Bewegung die obere erste Zangen-Verdreheinrichtung
30 in ihrer Freilaufposition in ihre Ausgangslange
rückgestellt wird.Due to the diagonal articulation with the
Claims (13)
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) vorgesehen sind und
dass die Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) mit dem vom Drehantrieb (12) angetriebenen Bohrelement (50) zur Drehmomentunterstützung in Eingriff bringbar sind.Drilling device for introducing a drilling element (50) into the ground with a rotary drive (12) which is mounted on a mast (14) for introducing the drilling element (50), and with a pincers twisting device (30), which a collet (32 ), which is rotatable by means of at least one actuating cylinder (35, 36),
characterized in that at least two pliers twisting means (30, 70) are provided and
in that the forceps twisting devices (30, 70) can be brought into engagement with the torque-assisting drilling element (50) driven by the rotary drive (12).
dadurch gekennzeichnet, dass die Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) gleichzeitig und/oder zeitlich versetzt zueinander zur Drehmomentübertragung mit dem Bohrelement (50) in Eingriff bringbar sind.Drilling device according to claim 1,
characterized in that the pliers twisting means (30, 70) at the same time and / or offset from one another for torque transmission with the drilling element (50) are engageable.
dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopplung vorgesehen ist, mit welcher Bewegungen der Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) aufeinander abstimmbar sind. Drilling device according to claim 1 or 2,
characterized in that a coupling is provided with which movements of the forceps twisting means (30, 70) are tunable to each other.
dadurch gekennzeichnet, dass die Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) am unteren Endbereich des Mastes (14) befestigt sind.Drilling device according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the forceps twisting means (30, 70) are fixed to the lower end portion of the mast (14).
dadurch gekennzeichnet, dass die Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) in Bohrrichtung verschwenkbar und/oder verfahrbar gelagert sind.Drilling device according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the forceps twisting means (30, 70) are mounted pivotably and / or movable in the drilling direction.
dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (32) zwei Spannklauen (33, 34) aufweist, welche mittels eines Spannzylinders (46) zwischen einer Spannposition und einer Freilaufposition verstellbar sind.Drilling device according to one of claims 1 to 5,
characterized in that the collet (32) has two clamping claws (33, 34) which are adjustable by means of a clamping cylinder (46) between a clamping position and a freewheeling position.
dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein Drehantrieb (12), ein Vorschubantrieb (26) und die Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) aufeinander abgestimmt betreibbar sind.Drilling device according to one of claims 1 to 6,
characterized in that a control device is provided, by means of which a rotary drive (12), a feed drive (26) and the pincers-twisting devices (30, 70) are coordinated with each other operable.
wobei auf das Bohrelement (50) mittels einer Zangen-Verdreheinrichtung (30) ein Drehmoment aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) vorgesehen sind, mit welchen zeitlich versetzt zueinander ein Drehmoment auf das Bohrelement (50) übertragen wird.Method for introducing a drilling element (50) into the ground, in particular with a drilling device according to one of claims 1 to 7,
wherein a torque is applied to the drilling element (50) by means of a pliers twisting device (30), characterized in that at least two pliers twisting devices (30, 70) are provided with which a torque is applied to the drilling element (50) with a time offset from one another. is transmitted.
dadurch gekennzeichnet, dass die Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) während der Drehmomentübertragung zumindest teilweise mit dem Bohrelement (50) in Bohrrichtung bewegt werden, bis diese in ihre Ausgangslage rückgestellt werden, und
dass eine der Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) mit dem Bohrelement (50) bewegt wird, während eine andere Zangenverdreheinrichtung (30, 70) in ihre Ausgangslage rückgestellt wird.Method according to claim 8,
characterized in that the pincers (30, 70) are at least partially moved during the torque transmission with the drilling element (50) in the drilling direction until they are restored to their original position, and
that one of the pliers twisting means (30, 70) is moved with the drilling element (50), while another pliers twisting device (30, 70) is restored to its original position.
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung eines Drehantriebs (12), die Vorschubbewegung des Bohrelementes (50) und die Betätigung der Zangen-Verdreheinrichtungen (30, 70) aufeinander abgestimmt gesteuert werden.Method according to one of claims 8 or 9,
characterized in that the rotation of a rotary drive (12), the advancing movement of the drilling element (50) and the operation of the pincers-twisting devices (30, 70) are controlled coordinated.
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentunterstützung nur zu bestimmten Zeitspannen, insbesondere in einer Schlussphase des Bohrens, durchgeführt wird.Method according to one of claims 8 to 10,
characterized in that the torque assistance is performed only at certain time periods, in particular in a final phase of drilling.
dadurch gekennzeichnet, dass als Bohrelement (50) ein Schraubpfahl, insbesondere mit konischer Schraubspitze, verwendet wird.Method according to one of claims 8 to 11,
characterized in that a screw pile, in particular with a conical screw tip , is used as the drilling element (50).
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.Method according to claim 12,
characterized in that to foundation measures of the screw pile is driven by loose soil layers up to a solid soil layer, wherein for the introduction into the solid soil layer, the torque is assisted.
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Date | Code | Title | Description |
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REG | Reference to a national code |
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