EP1640507A1 - Pfahlbohrwerkzeug - Google Patents
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- EP1640507A1 EP1640507A1 EP04022732A EP04022732A EP1640507A1 EP 1640507 A1 EP1640507 A1 EP 1640507A1 EP 04022732 A EP04022732 A EP 04022732A EP 04022732 A EP04022732 A EP 04022732A EP 1640507 A1 EP1640507 A1 EP 1640507A1
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- EP
- European Patent Office
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- boring tool
- pile
- drilling
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- pile boring
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- 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
- 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
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/003—Drilling with mechanical conveying means
- E21B7/005—Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means
- E21B7/006—Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means combined with a bucket-type container
Definitions
- the invention relates to a pile boring tool for creating a pile borehole according to the preamble of claim 1, with a central axis to the drilling axis, at least one edge directed transversely to the drilling axis, on which a plurality of cutting teeth is arranged, and a conveyor for receiving and / or discharging the Drilled material removed from the cutting teeth.
- Pile drilling for example, is used to create pile foundations, so-called foundation piles, for buildings.
- This type of foundation is necessary, for example, if the substrate on which the building is to be erected does not have sufficient bearing capacity.
- pile bores large columnar cavities are driven so far into the ground until sufficient load bearing capacity is ensured. Subsequently, these cavities are filled with cement or a similar material.
- the piles can be made exactly at the calculated location in the soil. In particular, deviations in the drilling direction should be avoided.
- pile boring tools for example, so-called drilling buckets are known.
- Such pile boring tools are operated in a discontinuous drilling process, ie the pile boring tool is first drilled in the ground. When enough soil material is loosened and the bucket is filled, the tool is pulled out of the pile well with the soil material. The bucket is emptied, and then drilling can continue.
- pile bores serve as foundations, they must be designed accordingly large. Therefore, a pile drill must therefore generally be positioned, as disclosed in DE 41 32 314 C1, by a caterpillar tracked vehicle for drilling, for example. During the drilling can be performed by this carrier device, the upper portion of the drilling tool. When creating in particular deeper pile bores, this upper guide is hardly sufficient for directional drilling alone.
- the invention has for its object to provide a pile boring tool, which allows a particularly accurate pile production.
- the pile boring tool according to the invention is characterized in that at least two cutting edges are arranged in the drilling direction leading to the cutting teeth, which are offset from each other and spaced apart to form a center clearance.
- a basic idea of the invention is to be able to guide the pile boring tool better in the desired direction during drilling by means of a double centering function.
- a first centering function is through the two cutting edges reached, which are located in the center of the bottom of the pile boring tool. These two spaced from the pile boring tool cutting edges form a free space in the middle. In this middle space remains a part of the soil. So it forms in the center of the pile bore a leading cone, which causes a second centering function. These staggered three, four or more cutting edges thus provide inner and outer guide surfaces.
- This double centering function can significantly reduce the risk of deviations at the drill bit, especially in deeper pile boreholes, which can reach depths of about 20 m to 100 m.
- the conveyor is designed as a drilling bucket.
- the double centering according to the invention is particularly useful in a drilling bucket, as it is guided only over its relatively short length of 1 m to 3 m at the borehole wall. Otherwise, the guide takes place over the drill pipe wall spaced from the borehole wall.
- a drill bucket if at least one opening with a closable lid is present on its underside and the edge with the cutting teeth is arranged at the opening.
- the soil material released by the cutting teeth is conveyed directly into the interior of the drilling bucket.
- the bucket can be closed when it is filled with soil and removed from the well for emptying. Thus, no soil material can fall back into the hole.
- the at least two mutually spaced cutting edges are integrally formed as a drill bit. Since the drill bit is intended for directional guiding the pile boring tool, act on these very large forces. So it is advantageous to form these cutting edges in one piece to the occurring To be able to process forces better. In soils where these forces are not particularly high, however, three or four cutting edges can also be used.
- a particularly simple closing of the opening of the drilling bucket can be achieved in that the drill bit is firmly connected to the lid and that the cover is rotatably mounted relative to the drilling bucket.
- the rotatable connection of the lid with respect to the drilling bucket is designed so that when the pile boring tool is actively rotated in the ground, so in a certain direction of rotation, the lid opens the opening of the drilling bucket by the rotational movement.
- the pile boring tool is rotated in the opposite direction, the cover slides over the hole in the drilling bucket and closes it.
- Another pile boring tool according to the invention is characterized in that the conveyor has at least one coil which is attached to the center pipe.
- the use of such a conveyor coil as a conveyor has the advantage that it can also be drilled continuously.
- the removed soil material is conveyed upwards via the one or more spirals.
- a support suspension may be introduced into the wellbore. It is also possible to introduce a settable suspension into the borehole through this center pipe in order to fill the borehole with the aid of this suspension and then to bind the suspension by further means in order to create a solid body in the pile borehole.
- the drill bit is releasably secured in a receptacle at the lower end of the center tube.
- the drill bit can be replaced individually in case of damage.
- the recording of the drill bit can be designed as desired.
- the receptacle polygon in particular square, is formed.
- the torque of the rotary movement of the pile boring tool is transferred particularly well to the drill bit.
- a particularly advantageous embodiment of the pile boring tool according to the invention has at the top a connecting device for releasably connecting to a drill pipe. Through this drill string, which may have further screw elements, the torque is transmitted to the pile boring tool.
- the advantage of a detachable connection is the fact that both the drill pipe as well as the pile boring tool can be used separately or together with other facilities.
- a boring device with a mast, a rotary drive arranged thereon and a drill pipe, which is driven in rotation by means of the rotary drive are furthermore provided.
- These devices are therefore expedient so that when creating a pile borehole great depths can be achieved and also the diameter of these pile bores can be chosen to be relatively large.
- the drill rig with the mast serves to further stabilize the direction of the pile boring tool.
- FIG. 1 shows a perspective side view of a pile boring tool 1 according to the invention in an embodiment with drilling bucket 2.
- a center tube 20 which is arranged coaxially to the drilling axis, a radial torque is transmitted to the pile boring tool 1.
- four cutting teeth 3 are arranged to release the soil in series.
- the dissolved material can enter the drilling bucket 2.
- the drilling bucket 2 is filled with sufficient material, it is closed by means of a rotatable cover 4.
- the lid 4 By the rotatable mounting of the lid 4, which is firmly connected to a drill bit 5, this can be done very easily.
- the lid 4 is rotated in front of the opening 11 of the drilling bucket 2. This ensures that the cleared material can no longer fall back from the bucket 2 into the borehole.
- the cylindrical drilling bucket 2 has on its upper side an angular center tube 20, which serves for connection to a drill string.
- the center tube 20 may extend through the drilling bucket 2, such as to introduce a suspension into the wellbore. In the present embodiment, it is designed as a short pipe socket.
- the drill bit 5 is releasably secured to the lower end of the pile boring tool. It sits in a tubular receptacle 10, which may be part of the center tube 20. This receptacle 10 and the drill bit 5 located therein are releasably connected by a transversely locking bolt 9.
- FIG. 1 Another embodiment of the pile boring tool according to the invention is shown in FIG.
- the pile boring tool 1 is provided with a helix 21.
- This helix 21 is welded to the center tube 20. Together they form a so-called conveyor screw.
- the broken out by the cutting teeth 3 material is transported in the screw conveyor in the direction of the surface.
- the formed on the center tube 20 connecting device 22 can be seen, which serves for connecting the pile boring tool 1 with the drill string, not shown.
- the drill string is provided with a feed line for the suspension.
- the attachment of the drill bit 5 is performed in the same manner as in the first embodiment.
- the drill bit 5 is fixed in the receptacle 10.
- This embodiment of the pile boring tool 1 according to the invention is particularly suitable for non-aqueous soils.
- Fig. 3 and Fig. 4 show side views of the drill bit 5 of the pile boring tool 1 according to the invention.
- the one-piece design of the cutting edges 31 can be seen.
- the quadrangular shape of the drill head 5 in the area is introduced into the receptacle 10 is shown. Due to the detachable attachment of the drill head 5 on pile boring tool 1, it is particularly easy to replace this drill head 5.
- the pile boring tool 1 can be adapted particularly well to the soil properties with different designs of drill heads 5.
- the drill bit 5 has a continuous bore 32 in the region which is provided for insertion into the receptacle 10.
- the receptacle also has a bore. These two holes are arranged so that a locking bolt 9 can be pushed through for fastening the drill bit 5 through both holes.
- a shoulder 34 between the cutting edges 31 and provided for insertion into the receptacle 10 quadrangular body with rounded corners serves a particularly good positioning of the drill bit 5 in the receptacle 10.
- the drill bit 5 has at the cutting teeth 31 at the lower end in each case a long outer edge 35 and a short inner edge 36.
- the long outer edge 35 is inclined outwardly from the axis of rotation of the drill bit 5. This promotes a particularly good guidance of the drill bit 5 and thus also of the entire pile boring tool 1.
- the short inner edges 36 which are inclined inwards to the axis of rotation, cut out a bottom mandrel which effects the second centering function.
- the bottom mandrel extends to the edge 33.
- the bottom mandrel is machined by this edge 33 at a drilling required for drilling rotation of the pile boring tool to allow further penetration of the pile boring tool 1 in the ground.
- the illustrated in Fig. 5 embodiment of a pile boring tool 1 has a second coil 41.
- This second coil 41 is also welded to the central tube 20 as the first coil 21.
- the pile boring tool 1 now has two edges 8, 44, on which cutting teeth 3 are fixed for removing the soil material. In the embodiment shown here, these cutting teeth are mounted in a curved line on the edge.
- the use of two edges 8, 44 with cutting teeth mounted there has the advantage that the pile boring tool 1 is subject to a more symmetrical loading during drilling. This symmetrical loading of the pile boring tool 1 as well as the drill bit 5 reduces the deviation of the pile boring tool 1 from the desired drilling direction. In order to achieve particularly good compliance with the desired direction of drilling, an additional leading edge 45 is attached to the end of the spindle.
- second coil 42 is a three-quarter coil. However, this is sufficient for generating a symmetrical load of pile boring tool 1.
- a holding lug 42 is attached. This holding lug 42 serves to transport the pile boring tool 1, if this is not attached to the drill string.
- connecting holes 43 are visible. On the one hand, these connecting holes 43 serve to connect the connecting device 22 to the drill pipe in a force-locking manner. This can be done for example by further locking bolts.
- the connection holes 43 on the angular connection device 22 can also have the task of enabling a connection for a feed of suspension into the center tube 20. This suspension can then emerge, for example, in the region of the drill bit 5 through outlet openings from the center tube 20.
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Pfahlbohrwerkzeug zum Erstellen einer Pfahlbohrung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einem zur Bohrachse koaxialen Mittenrohr, mindestens einer quer zur Bohrachse gerichteten Kante, auf der eine Vielzahl von Schneidzähnen angeordnet ist, und eine Fördereinrichtung zum Aufnehmen und/oder Abfördern des von den Schneidzähnen abgetragenen Bohrmaterials.
- Pfahlbohrungen dienen beispielsweise dazu, um Pfahlfundamente, so genannte Gründungspfähle, für Gebäude zu erstellen. Diese Art von Fundament ist etwa notwendig, wenn der Untergrund auf dem das Gebäude errichtet werden soll, keine ausreichende Tragfähigkeit aufweist. So werden mittels Pfahlbohrungen große säulenartige Hohlräume so weit in den Boden getrieben, bis eine ausreichende Tragfähigkeit gewährleistet ist. Anschließend werden diese Hohlräume mit Zement oder einem ähnlichen Material verfüllt. Um eine möglichst hohe Stabilität des Fundamentes gewährleisten zu können, ist es von besonderer Bedeutung, dass die Pfähle genau an der berechneten Stelle im Boden angefertigt werden können. Insbesondere sind Abweichungen in der Bohrrichtung zu vermeiden.
- Als Pfahlwerkzeuge sind beispielsweise so genannte Bohreimer bekannt. Solche Pfahlbohrwerkzeuge werden in einem diskontinuierlichen Bohrverfahren betrieben, d.h. das Pfahlbohrwerkzeug wird zunächst in den Boden gebohrt. Wenn genug Bodenmaterial gelöst und der Bohreimer gefüllt ist, wird das Werkzeug mit dem Bodenmaterial aus dem Pfahlbohrloch gezogen. Der Bohreimer wird entleert, und dann kann das Bohren fortgesetzt werden.
- Aus der DE 42 09 854 ist ein Pfahlwerkzeug mit Bohrschnecke bekannt, die bei der Bohrung in den Boden eingedreht wird. Beim Schneckenbohren wird durch Schneidzähne Bodenmaterial gelöst, welches durch eine Förderschnecke nach oben gefördert wird. Derartige Pfahlbohrwerkzeuge können zum kontinuierlichen und diskontinuierlichen Bohren eingesetzt werden.
Zur exakten Ausrichtung und Führung des Pfahlbohrwerkzeuges während der Bohrung dient hierbei eine aufgesetzte, nach unten weisende Zentrierspitze. - Da solche Pfahlbohrungen als Fundamente dienen, müssen sie dementsprechend groß ausgelegt sein. Ein Pfahlbohrer muss deshalb in der Regel, wie in DE 41 32 314 C1 offenbart, von einem beispielsweise raupenartigen Kettenfahrzeug zur Bohrung positioniert werden. Während der Bohrung kann durch dieses Trägergerät der obere Bereich des Bohrwerkzeuges geführt werden. Beim Erstellen insbesondere tieferer Pfahlbohrungen ist diese obere Führung allein für ein richtungsgenaues Bohren kaum ausreichend.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pfahlbohrwerkzeug anzugeben, welches eine besonders genaue Pfahlherstellung ermöglicht.
- Die Aufgabe wird durch ein Pfahlbohrwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Das erfindungsgemäße Pfahlbohrwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass in Bohrrichtung vorauseilend zu den Schneidzähnen mindestens zwei Schneidkanten angeordnet sind, welche zueinander versetzt und unter Bilden eines Mittenfreiraumes voneinander beabstandet sind.
- Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das Pfahlbohrwerkzeug durch eine doppelte Zentrierfunktion besser in der gewünschten Richtung während des Bohrens führen zu können. Eine erste Zentrierfunktion wird durch die beiden Schneidkanten erreicht, die sich im Zentrum der Unterseite des Pfahlbohrwerkzeuges befinden. Diese beiden an dem Pfahlbohrwerkzeug voneinander beabstandet angebrachten Schneidkanten, bilden einen Freiraum in der Mitte. In diesem mittleren Freiraum bleibt ein Teil des Bodens stehen. Es bildet sich also im Zentrum der Pfahlbohrung ein führender Kegel, der eine zweite Zentrierfunktion bewirkt. Diese zueinander versetzten drei, vier oder mehr Schneidkanten gewähren somit innere und äußere Führungsflächen. Durch diese doppelte Zentrierfunktion kann insbesondere bei tieferen Pfahlbohrungen, die Tiefen von etwa 20 m bis 100 m erreichen können, die Gefahr von Abweichungen an der Bohrspitze erheblich vermindert werden.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Fördereinrichtung als Bohreimer ausgebildet. Die erfindungsgemäße doppelte Zentrierung ist bei einem Bohreimer besonders nutzbringend, da dieser nur über seine relativ geringe Länge von 1 m bis 3 m an der Bohrlochwandung geführt ist. Ansonsten erfolgt die Führung über das von der Bohrlochwandung beabstandete Bohrgestänge.
- Besonders einfach ist das Benutzen eines Bohreimers, wenn an seiner Unterseite mindestens eine Öffnung mit einem verschließbaren Deckel vorhanden ist und an der Öffnung die Kante mit den Schneidzähnen angeordnet ist. Somit wird während des Bohrens das durch die Schneidzähne gelöste Bodenmaterial direkt in den Innenraum des Bohreimers befördert. Durch die Möglichkeit des Verschließens dieser Öffnung kann der Bohreimer verschlossen werden, wenn dieser mit Bodenmaterial ausgefüllt ist und aus dem Bohrloch zur Entleerung entfernt wird. Somit kann kein Bodenmaterial wieder zurück in das Bohrloch fallen.
- Bei einem besonders bevorzugten Pfahlbohrwerkzeug sind die mindestens zwei zueinander beabstandeten Schneidkanten einstückig als Bohrspitze ausgebildet. Da die Bohrspitze zum richtungsmäßigen Führen des Pfahlbohrwerkzeuges gedacht ist, wirken auf diese sehr große Kräfte. So ist es von Vorteil, diese Schneidkanten einstückig auszubilden, um die auftretenden Kräfte besser verarbeiten zu können. In Böden, in denen diese Kräfte nicht besonders hoch sind, können aber auch drei oder vier Schneidkanten verwendet werden.
- Ein besonders einfaches Verschließen der Öffnung des Bohreimers kann dadurch erreicht werden, dass die Bohrspitze fest mit dem Deckel verbunden ist und dass der Deckel drehbar gegenüber dem Bohreimer gelagert ist. Die drehbare Verbindung des Deckels gegenüber dem Bohreimer ist so ausgeführt, dass, wenn das Pfahlbohrwerkzeug aktiv in den Boden gedreht wird, also in einer bestimmten Drehrichtung, der Deckel durch die Drehbewegung die Öffnung des Bohreimers öffnet. Wenn der Bohreimer aus dem Pfahlbohrloch entfernt wird, wird das Pfahlbohrwerkzeug in die entgegengesetzte Richtung gedreht, so schiebt sich der Deckel über das Loch in dem Bohreimer und verschließt es. Somit ist eine einfache Konstruktion zum Verschließen der Öffnung des Bohreimers gegeben, die ohne zusätzlichen Aufwand an einem Bohreimer angebracht werden kann.
- Ein weiteres Pfahlbohrwerkzeug nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung mindestens eine Wendel aufweist, welche an dem Mittenrohr angebracht ist. Das Benutzen einer solchen Förderwendel als Fördereinrichtung bietet den Vorteil, dass hiermit auch kontinuierlich gebohrt werden kann. Das abgetragene Bodenmaterial wird über die eine oder mehrere Wendeln nach oben gefördert.
- Um das gebohrte Bohrloch gegenüber dem angrenzenden Boden abzustützen, ist es besonders bevorzugt, das Mittenrohr zur Einleitung von Suspension auszubilden. So kann während des Rückziehens des Bohrers eine Stützsuspension in das Bohrloch eingebracht werden. Auch ist es möglich, durch dieses Mittenrohr eine abbindbare Suspension in das Bohrloch einzubringen, um mit Hilfe dieser Suspension das Bohrloch auszufüllen und dann mit weiteren Mitteln die Suspension abzubinden, um so einen festen Körper in dem Pfahlbohrloch zu erstellen.
- Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Bohrspitze in einer Aufnahme am unteren Ende des Mittenrohres lösbar befestigt ist. Somit kann die Bohrspitze bei Beschädigungen einzeln ausgetauscht werden. Auch besteht durch die lösbare Anbringung die Möglichkeit, die Bohrspitze entsprechend des zu bohrenden Untergrundes auszuwählen und so einen besseren Vortrieb und eine bessere Führung des Pfahlbohrwerkzeuges zu erreichen.
- Grundsätzlich kann die Aufnahme der Bohrspitze beliebig ausgebildet sein. Es ist aber besonders vorteilhaft, wenn die Aufnahme polygon, insbesondere viereckig, ausgebildet ist. Hiermit wird das Drehmoment der Drehbewegung des Pfahlbohrwerkzeuges besonders gut auf die Bohrspitze übertragen.
- Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pfahlbohrwerkzeuges besitzt an der Oberseite eine Verbindungseinrichtung zum lösbaren Verbinden mit einem Bohrgestänge. Durch dieses Bohrgestänge, welches weitere Schneckenelemente aufweisen kann, wird das Drehmoment zu dem Pfahlbohrwerkzeug übertragen. Der Vorteil einer lösbaren Verbindung ist darin zu sehen, dass sowohl das Bohrgestänge wie auch das Pfahlbohrwerkzeug separat bzw. mit anderen Einrichtungen zusammen genutzt werden kann.
- Um eine Pfahlbohrung mit dem erfindungsgemäßen Pfahlbohrwerkzeug zu erstellen, wird ferner ein Bohrgerät mit einem Mast, einem daran angeordneten Drehantrieb und einem Bohrgestänge, welches mittels des Drehantriebs rotierend angetrieben ist, vorgesehen. Diese Einrichtungen sind deshalb zweckmäßig, damit bei der Erstellung einer Pfahlbohrung große Tiefen erreicht werden können und auch der Durchmesser dieser Pfahlbohrungen relativ groß gewählt werden kann. Auch dient das Bohrgerät mit dem Mast zur weiteren Stabilisierung der Richtung des Pfahlbohrwerkzeugs.
- Die Erfindung wird weiter anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Pfahlbohrwerkzeuges mit Bohreimer;
- Fig. 2
- eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Pfahlbohrwerkzeuges mit einer Wendel;
- Fig. 3 und 4
- Seitenansichten der Bohrspitze eines erfindungsgemäßen Pfahlwerkzeuges; und
- Fig. 5
- eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Pfahlbohrwerkzeuges mit teilweise zwei Wendeln.
- In Fig. 1 ist eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Pfahlbohrwerkzeuges 1 in einer Ausführungsform mit Bohreimer 2 gezeigt. Durch ein Mittenrohr 20, welches koaxial zur Bohrachse angeordnet ist, wird ein radiales Drehmoment auf das Pfahlbohrwerkzeug 1 übertragen. An einer Kante 8 sind in Reihe vier Schneidzähne 3 zum Lösen des Bodens angeordnet. Durch eine vor der Kante 8 angeordnete Öffnung 11 des Bohreimers 2 kann das gelöste Material in den Bohreimer 2 eintreten. Ist der Bohreimer 2 mit ausreichend Material gefüllt, so wird er mit Hilfe eines drehbaren Deckels 4 verschlossen. Durch die verdrehbare Lagerung des Deckels 4, der fest mit einer Bohrspitze 5 verbunden ist, kann dies besonders einfach geschehen. Durch eine Rotation entgegen der beim normalen Bohren genutzten Richtung wird der Deckel 4 vor die Öffnung 11 des Bohreimers 2 gedreht. So ist sichergestellt, dass das ausgeräumte Material nicht mehr aus dem Bohreimer 2 in das Bohrloch zurückfallen kann.
- Nachdem das Pfahlbohrwerkzeug 1 wieder an die Oberfläche befördert wurde, wird mit Hilfe eines Auslösemechanismus 6 ein Deckelverschluss 7 gelöst. So kann der seitlich angelenkte Deckel 4 des Bohreimers 2 abklappen und das in dem Bohreimer 2 befindliche Bodenmaterial problemlos austreten. Nachdem der Deckel 4 des Bohreimers 2 wieder geschlossen ist, kann das Pfahlbohrwerkzeug 1 wieder zum Bohren in das Bohrloch befördert werden.
- Der zylindrische Bohreimer 2 weist an seiner Oberseite ein kantiges Mittenrohr 20 auf, welches zur Verbindung mit einem Bohrgestänge dient. Bei bestimmten Ausführungen kann sich das Mittenrohr 20 durch den Bohreimer 2 hindurch erstrecken, um etwa eine Suspension in das Bohrloch einzuleiten. In vorliegender Ausführung ist es als ein kurzer Rohransatz ausgebildet.
- Die Bohrspitze 5 ist lösbar am unteren Ende des Pfahlbohrwerkzeuges befestigt. Sie sitzt in einer rohrförmigen Aufnahme 10, welche Teil des Mittenrohres 20 sein kann. Diese Aufnahme 10 und die darin befindliche Bohrspitze 5 werden durch einen quergerichteten Riegelbolzen 9 lösbar verbunden.
- Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pfahlbohrwerkzeuges ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist das Pfahlbohrwerkzeug 1 mit einer Wendel 21 versehen. Diese Wendel 21 ist am Mittenrohr 20 angeschweißt. Sie bilden zusammen eine so genannte Förderschnecke. Das durch die Schneidzähne 3 ausgebrochene Material wird in der Förderschnecke weiter in Richtung Oberfläche befördert.
- Weiter ist aus dieser Abbildung auch die an dem Mittenrohr 20 ausgebildete Verbindungseinrichtung 22 ersichtlich, welche zum Verbinden des Pfahlbohrwerkzeuges 1 mit dem nicht dargestellten Bohrgestänge dient. Über dieses Bohrgestänge wird ein Drehmoment auf das Pfahlbohrwerkzeug 1 übertragen. Soll durch das Mittenrohr 20 eine Suspension in das Bohrloch austreten, so ist das Bohrgestänge mit einer Zuleitung für die Suspension versehen. Die Befestigung der Bohrspitze 5 ist in gleicher Art und Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Durch einen Bolzen 9 wird die Bohrspitze 5 in der Aufnahme 10 befestigt. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pfahlbohrwerkzeuges 1 eignet sich besonders für nicht Wasser führende Böden.
- Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Seitenansichten der Bohrspitze 5 des erfindungsgemäßen Pfahlbohrwerkzeuges 1. Hierbei ist die einteilige Ausführung der Schneidkanten 31 ersichtlich. Auch ist in diesen Figuren die viereckige Form des Bohrkopfes 5 im Bereich der in die Aufnahme 10 eingeführt wird, gezeigt. Durch die lösbare Befestigung des Bohrkopfes 5 am Pfahlbohrwerkzeug 1 ist es besonders einfach, diesen Bohrkopf 5 auszutauschen. So kann das Pfahlbohrwerkzeug 1 auf die Bodeneigenschaften mit verschiedenen Ausführungen von Bohrköpfen 5 besonders gut angepasst werden.
- Die Bohrspitze 5 weist im Bereich, der zum Einbringen in die Aufnahme 10 vorgesehen ist, eine durchgängige Bohrung 32 auf. Zur Befestigung der Bohrspitze 5 an der Aufnahme 10 weist die Aufnahme ebenso eine Bohrung auf. Diese beiden Bohrungen sind so angeordnet, dass ein Riegelbolzen 9 zum Befestigen der Bohrspitze 5 durch beide Bohrungen hindurch geschoben werden kann. Ein Absatz 34 zwischen den Schneidkanten 31 und dem zum Einbringen in die Aufnahme 10 vorgesehenen viereckigen Körper mit abgerundeten Ecken dient einer besonders guten Positionierung der Bohrspitze 5 in der Aufnahme 10. Durch diesen Absatz 34 wird unterstützt, dass die durchgängige Bohrung 32 mit der Bohrung in der Aufnahme 10 so übereinstimmen, dass der Riegelbolzen 9 ohne Probleme eingeführt werden kann.
- Die Bohrspitze 5 weist an den Schneidzähnen 31 am unteren Ende jeweils eine lange Außenkante 35 und eine kurze Innenkante 36 auf. Die lange Außenkante 35 ist von der Rotationsachse der Bohrspitze 5 aus gesehen nach außen geneigt. Dies fördert eine besonders gute Führung der Bohrspitze 5 und somit auch des gesamten Pfahlbohrwerkzeuges 1. Die kurzen Innenkanten 36, die zur Rotationsachse nach innen geneigt sind, schneiden einen Bodendorn aus, der die zweite Zentrierfunktion bewirkt. Während des Bohrens erstreckt sich der Bodendorn bis zur Kante 33. Der Bodendorn wird durch diese Kante 33 bei einer zum Bohren erforderlichen Rotation des Pfahlbohrwerkzeuges abgearbeitet, um eine weiteres Eindringens des Pfahlbohrwerkzeuges 1 in den Boden zu ermöglichen.
- Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Pfahlbohrwerkzeuges 1 besitzt eine zweite Wendel 41. Diese zweite Wendel 41 ist ebenfalls wie die erste Wendel 21 an dem Mittenrohr 20 angeschweißt. Das Pfahlbohrwerkzeug 1 weist nun zwei Kanten 8, 44 auf, an denen Schneidzähne 3 zum Abtragen des Bodenmaterials befestigt sind. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese Schneidzähne in einer gebogenen Linie an der Kante angebracht. Die Nutzung von zwei Kanten 8, 44 mit dort angebrachten Schneidzähnen bietet den Vorteil, dass das Pfahlbohrwerkzeug 1 einer symmetrischeren Belastung beim Bohren unterliegt. Diese symmetrische Belastung des Pfahlbohrwerkzeuges 1 vermindert ebenso wie die Bohrspitze 5 das Abweichen des Pfahlbohrwerkzeuges 1 von der gewünschten Bohrrichtung. Um eine besonders gute Einhaltung der gewünschten Bohrrichtung zu erreichen, ist am Ende der Spindel eine zusätzliche Führungskante 45 angebracht.
- Bei der an diesem Pfahlbohrwerkzeug 1 angeschweißten zweiten Wendel 42 handelt es sich um eine Dreiviertelwendel. Dies reicht aber zur Erzeugung einer symmetrischen Belastung des Pfahlbohrwerkzeuges 1 aus. An der Verbindungseinrichtung 22 des Pfahlbohrwerkzeuges 1 ist eine Halteöse 42 angebracht. Diese Halteöse 42 dient zum Transport des Pfahlbohrwerkzeuges 1, wenn dieses nicht am Bohrgestänge befestigt ist. An der Verbindungseinrichtung 22 sind außerdem Verbindungslöcher 43 ersichtlich. Diese Verbindungslöcher 43 dienen zum einen dazu, die Verbindungseinrichtung 22 mit dem Bohrgestänge kraftschlüssig zu verbinden. Dies kann beispielsweise durch weitere Riegelbolzen erfolgen. Die Verbindungslöcher 43 an der eckigen Verbindungseinrichtung 22 können aber auch die Aufgabe haben, einen Anschluss für eine Zuleitung von Suspension in das Mittenrohr 20 zu ermöglichen. Diese Suspension kann dann beispielsweise im Bereich der Bohrspitze 5 durch Austrittsöffnungen aus dem Mittenrohr 20 austreten.
- Durch das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug wird eine besonders genaue Pfahlherstellung ermöglicht.
Claims (11)
- Pfahlbohrwerkzeug (1) zum Erstellen einer Pfahlbohrung im Boden, mit einem zur Bohrachse koaxialen Mittenrohr (20), mindestens einer quer zur Bohrachse gerichteten Kante (8), an der eine Vielzahl von Schneidzähnen (3) angeordnet ist, und einer Fördereinrichtung zum Aufnehmen und/oder Abfördern des von den Schneidzähnen (3) abgetragenen Bodenmaterials,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Bohrrichtung vorauseilend zu den Schneidzähnen (3) mindestens zwei Schneidkanten (31) angeordnet sind, welche zueinander versetzt und unter Bilden eines Mittenfreiraumes voneinander beabstandet sind. - Pfahlbohrwerkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtung als ein Bohreimer (2) ausgebildet ist. - Pfahlbohrwerkzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bohreimer (2) an seiner Unterseite mindestens eine Öffnung (11) mit einem verschließbaren Deckel (4) aufweist und dass an der Öffnung (11) die Kante (8) mit den Schneidzähnen (3) angeordnet ist. - Pfahlbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens zwei zueinander beabstandeten Schneidkanten (31) einstückig als Bohrspitze (5) ausgebildet sind. - Pfahlbohrwerkzeug nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bohrspitze (5) fest mit dem Deckel (4) verbunden ist und dass der Deckel (4) verdrehbar gegenüber dem Bohreimer (2) gelagert ist. - Pfahlbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinrichtung mindestens eine Wendel (21) aufweist, welche an dem Mittenrohr (20) angebracht ist. - Pfahlbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittenrohr (20) zur Einleitung von Suspension ausgebildet ist. - Pfahlbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bohrspitze (5) in einer Aufnahme (10) am unteren Ende des Mittenrohres (20) lösbar befestigt ist. - Pfahlbohrwerkzeug nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufnahme (10) polygon, insbesondere viereckig ausgebildet ist. - Pfahlbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Oberseite eine Verbindungseinrichtung (22) zum lösbaren Verbinden mit einem Bohrgestänge ausgebildet ist. - Bohrgerät mit einem Mast, einem daran angeordneten Drehantrieb und einem Bohrgestänge, welches mittels dem Drehantrieb rotierend angetrieben ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Pfahlbohrwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 vorgesehen ist.
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