EP2946061B1

EP2946061B1 - Vorrichtung zum abfördern von bohrklein

Info

Publication number: EP2946061B1
Application number: EP13802242.1A
Authority: EP
Inventors: Tobias GERHARDT; Michael LUBBERGER
Original assignee: Herrenknecht AG
Current assignee: Herrenknecht AG
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2033-11-28
Also published as: AU2013373842A1; AU2013373842B2; US10081992B2; DE102013000771A1; EP2946061A2; CA2897547C; CA2897547A1; WO2014111104A2; RU2015134399A; WO2014111104A3; RU2637685C2; US20160002990A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abfördern von von einem Bohrwerkzeug beim Erstellen eines Bohrlochs zum Verlegen einer Rohrleitung gelöstem Bohrklein mit wenigstens einer Pumpe zum Abpumpen von einer mit dem Bohrklein vermischten Bohrflüssigkeit und wenigstens einem Aufnahmekörper mit wenigstens einer Aufnahmekammer, die über Öffnungen mit einem Bohrkleinbereich hinter dem Bohrwerkzeug verbunden ist.
Eine solche Vorrichtung ist aus US 5,269,384 bekannt. Dieses Dokument offenbart ein Verfahren einer Vorrichtung zum Aufweiten und Reinigen eines Bohrlochs. Hierbei wird mittels einer HDD-Bohrung eine Pilotbohrung hergestellt. Anschließend wird ein Räumer an dem Pilotbohrstrang angebracht. Hinter dem Räumer ist eine Rohrleitung vorgesehen, die im Wesentlichen dem Durchmesser des Pilotbohrstrangs entspricht. Zum Abfördern des durch den Räumer gelösten Bodens wird eine Flüssigkeitsstrahlpumpe vorgesehen, die über im Bohrstrang fließende Bohrsuspension angetrieben wird. Durch den an der Ansaugseite der Pumpe entstehenden Unterdruck wird das Bohrklein hinter dem Räumer angesaugt und durch die Rohrleitung abtransportiert.
Die Vorrichtung umfasst dabei einen im Wesentlichen zylindrisch ausgeführten Aufnahmekörper mit einer Aufnahmekammer. Der Aufnahmekörper umfasst an seiner Außenseite Öffnungen, die ein Durchtreten der Bohrsuspension mit dem Bohrklein ermöglichen. Der Durchtritt erfolgt durch Ansaugen der Flüssigkeit mit dem Bohrklein durch den in der Flüssigkeitsstrahlpumpe bestehenden Unterdruck.
Problematisch bei dieser Ausführung ist, dass sich die Öffnungen durch Bohrklein, das größer als die Fläche der Öffnung ist, verschließen. Weiterhin tritt das Problem auf, dass in Abhängigkeit des Bodens und der Zusammensetzung der Bohrsuspension die Öffnungen sich durch Ablagerungen ebenfalls verschließen. Zur Behebung dieses Problems ist im Inneren der Aufnahmekammer eine mit Vorsprüngen versehene Walze angeordnet, die über die Innenseite der Außenwand der Aufnahmekammer rotiert, wobei die Vorsprünge in die Öffnungen eintreten und diese wieder freisetzen. Diese Lösung weist den Nachteil auf, dass nicht mit hinreichender Präzision bereitgestellt werden kann, dass die Öffnungen tatsächlich wieder freigesetzt werden.
Das Dokument DE 19610238 A1 offenbart eine weitere Vorrichtung zum Rohrleitungsverlegen, und wird als nächstliegender Stand der Technik angesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Abfördern von Bohrklein zu schaffen, mit der es möglich ist, das Bohrklein über eine hydraulische Förderung zuverlässig abzutransportieren.
Die Lösung der Erfindung sieht dafür vor, dass im Aufnahmekörper ein Aufnahmeelement zum mechanischen Aufnehmen des Bohrkleins vorgesehen ist, an dem wenigstens ein Teil der Öffnungen angeordnet sind, über die das Bohrklein in die Aufnahmekammer gelangt.
Vorteilhaft dabei ist, dass das Bohrklein nicht angesaugt wird, sondern über eine mechanische Aufnahme in die Aufnahmekammer gelangt, aus der es dann hydraulisch abgefördert werden kann. Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass die Größe der Öffnungen der maximalen Korngröße entspricht, die seitens der Pumpe förderbar ist. Hierdurch wird auf einfache Weise eine Klassierung des Bohrkleins erreicht.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Fläche der Öffnungen so ausgeführt ist, dass das Bohrklein, bevorzugt ansauglos bzw. mit geringer Strömungsgeschwindigkeit, durch die Öffnung hindurchtreten kann. Hierdurch werden entsprechende Anbackungen an die Öffnungswände und ein Festsaugen von zu großem Bohrklein vermieden.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass in der Aufnahmekammer eine Ansaugöffnung zum hydraulischen Ansaugen des Bohrkleins in die Pumpe vorgesehen ist. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, die Abförderung aus der Aufnahmekammer selber zu gewährleisten.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei Aufnahmeelemente vorgesehen sind und/oder wenigstens zwei Aufnahmekammern vorgesehen sind. Durch die Vergrößerung der Anzahl der Aufnahmeelemente und Aufnahmekammern wird die Abfördereffizienz der Vorrichtung verbessert.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmekörper ein Auftriebskörper mit wenigstens einem luftgefüllten Abschnitt ist. Hierdurch wirkt weniger Ballast auf den Bohrstrang, so dass ein Absinken verringert wird. Weiterhin wirkt weniger Druck auf den Boden und das durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entstehende Drehmoment wird verringert.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Durchmesser des Aufnahmekörpers im Wesentlichen dem Durchmesser des jeweils zu bohrenden Bohrlochs entspricht. Dadurch erfährt das Bohrwerkzeug eine bessere Zentrierung im Bohrloch.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmekörper wenigstens einen Bypass zum Umgehen des Aufnahmekörpers aufweist. Besonders bevorzugt ist dabei, dass der Bypass einen spiralförmig und/oder gerade ausgeführten Abschnitt aufweist, und/oder dass der Bypass auf der Rückseite des Aufnahmeelements angeordnet ist, und/oder dass der Bypass an der Außenseite des Aufnahmekörpers angeordnet ist. Durch die Bypasskanäle werden verschiedene Einsatzmodi der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht. So ist es hierdurch möglich, durch einseitiges Verschließen des Förderstrangs eine Rückspülung durch die Öffnungen hindurch zu erreichen. Die dann durch die Öffnungen in den Bohrlochbereich austretende Bohrflüssigkeit kann dann über den Bypass in das Bohrloch entweichen. Das Anordnen des Bypasses auf der Rückseite der Aufnahmeelemente erschwert ungewolltes Durchtreten des Bohrkleins durch den Bypass in das dahinterliegende Bohrloch. Weiterhin ermöglicht das Vorsehen eines Bypasses, dass Bohrklein, das nicht durch die Öffnungen hindurchtreten kann, durch den Bypass in das dahinter befindliche Bohrloch treten kann.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Bypass an der Rückseite des Aufnahmekörpers ein Aufnahmewerkzeug aufweist, und/oder dass der Bypass eine Form aufweist, die den Durchtritt von Bohrklein im Bohrbetrieb minimiert und die den Durchtritt von Bohrklein im Ausbaubetreib fördert. Hierbei handelt es sich bevorzugt um einen spiralförmigen Bypass, dessen Biegung eine zum Drehsinn des Bohrbetriebs gegenläufige Richtung aufweist. Hierdurch kann auch Bohrklein, das nicht durch die Aufnahmeelemente aufgenommen werden kann, aus dem Aufnahmebereich entfernt werden.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei der Pumpe um eine Flüssigkeitsstrahlpumpe handelt. Besonders bevorzugt ist dabei, dass die Flüssigkeitsstrahlpumpe eine Düse, einen Diffusor und eine Mischkammer aufweist, wobei die Düse gegenüber dem Diffusor zum Verschließen der Mischkammer bewegbar ausgeführt ist. Hierdurch wird es möglich, Verschlüsse innerhalb des Bohrstrangs, durch den die mit Bohrklein vermischte Bohrsuspension abtransportiert wird, zu spülen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Aufnahmeelement ein Aufnahmewerkzeug aufweist, das bevorzugt lösbar ausgeführt ist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmekörper an der Pumpe lösbar angeordnet ist, so dass der Aufnahmekörper in Abhängigkeit des zu erstellenden Durchmessers des Bohrlochs auswechselbar ist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Aufnahmeelement am Aufnahmekörper lösbar angeordnet ist, so dass das Aufnahmeelement in Abhängigkeit des Bodens, in dem das Bohrloch zu erstellen ist, auswechselbar ist, und/oder dass ein am Aufnahmeelement angeordnetes Aufnahmewerkzeug lösbar angeordnet ist. Durch die Lösbarkeiten kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach an die jeweiligen Bohrlochgrößen bzw. Bodenbeschaffenheiten angepasst werden. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Bohrwerkzeug an einer Bohrvorrichtung und/oder am Aufnahmekörper, bevorzugt am Aufnahmeelement angeordnet ist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht eine Bohrvorrichtung mit einer Vorrichtung der zuvor beschriebenen Art vor.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht eine Verwendung einer zuvor beschriebenen Vorrichtung mit daran angeordneten Bohrwerkzeugen als Bohrvorrichtung vor.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1: eine räumliche Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2: eine Frontalansicht zu Fig. 1,
Fig. 3: eine räumliche Darstellung einer Flüssigkeitsstrahlpumpe,
Fig. 4: eine räumliche Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aufnahmekörpers,
Fig. 5: eine räumliche Darstellung einer zweiten Ausführungsform zu Fig. 1,
Fig. 6: eine Schnittansicht zu Fig. 1,
Fig. 7: eine zweite Schnittansicht zu Fig. 1,
Fig. 8 - Fig. 13: verschiedene Betriebs- und Einsatzzustände zu Fig. 1,
Fig. 14: eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Einsatzes der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 15: eine Ergänzung zu Fig. 14.

Fig. 14 zeigt den erfindungsgemäßen Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Dabei wird in einem Boden 100 (unter Boden wird nachfolgend sowohl Fest- als auch Lockergestein verstanden) ein Bohrloch 101, 102 unter einem Hindernis 105 von einem Startpunkt 103 zu einem Zielpunkt 104 erstellt. In das Bohrloch 101, 102 wird nach Beendigung des Bohrvorgangs eine Rohrleitung (nicht dargestellt) in das Bohrloch 101, 102 eingebracht. Zum Erstellen des Bohrlochs 101, 102 ist eine Bohranlage 110 vorgesehen. Von der Bohranlage 110 wird ein Bohrkopf (nicht dargestellt) entlang der Bohrlinie 106 des Bohrlochs 101, 102 mit einem Bohrstrang 111 von einem Startpunkt 103 zu einem Zielpunkt 104 durch Vorschieben des Bohrkopfes (nicht dargestellt) durch sukzessives Einbauen neuer Bohrstrangabschnitte fortbewegt. Nach Erreichen des Zielpunktes 104 wird der Bohrkopf (nicht dargestellt) vom Bohrstrang 111 getrennt. Anschließend wird eine Bohrvorrichtung 112 an den Bohrstrang 111 angebracht. Die Bohrvorrichtung 112 setzt sich aus einem Bohrkopf 113 und der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zusammen. An die Bohrvorrichtung 112 wird ein weiterer Bohrstrang 114 angebracht. Durch Ziehen des ersten Bohrstrangs 111 durch die Bohranlage 110 am Startpunkt 103 wird die Bohrvorrichtung 112 entlang der Bohrlinie 106 beispielsweise vom Zielpunkt 104 zum Startpunkt 103 zurückgezogen. Dabei wird sukzessive der erste Bohrstrang 111 ausgebaut und der zweite Bohrstrang 114 wird entsprechend eingebaut. Die Bohrvorrichtung 112 wird dabei je nach Bodenart mit einem Bohrkopf 113 versehen, dessen Durchmesser entweder dem Enddurchmesser des Bohrlochs 101, 102 entspricht, oder es werden nacheinander verschieden große Bohrvorrichtungen mit verschieden großen Durchmessern eingesetzt, um in mehreren Durchgängen das Bohrloch 101, 102 auf den gewünschten Durchmesser aufzuweiten. Nach Abschluss der Aufweitung wird dann in das Bohrloch 101, 102 die zu verlegende Rohrleitung (nicht dargestellt) eingebracht. Das Bohrloch 101, 102 ist dabei mit einer Bohrsuspension 115 gefüllt. Aufgabe der Bohrsuspension 115 ist, das Bohrloch 101, 102 offen zu halten und gleichzeitig das von der Bohrvorrichtung 112 gelöste Bohrklein aus dem Bohrloch abzutransportieren. Das hier beschriebene Verfahren wird Horizontal Directional Drilling (HDD) genannt.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Aufnahmekörper 11 und eine Pumpe 12. Am Aufnahmekörper 11 sind Aufnahmeelemente 13 vorgesehen, die mit Öffnungen 14 versehen sind. Die Öffnungen 14 befinden sich dabei an einer radial nach außen geschwungen ausgeführten Aufnahmefläche 15. Auf der Aufnahmefläche 15 sind Leitelemente 16 vorgesehen, über die ein besseres Zuführen des Bohrkleins zu den Öffnungen 14 erreicht wird. In der dargestellten Ausführungsform sind die Leitelemente 15 als Bleche ausgeführt. Diese können in Abhängigkeit des zu lösenden Bodens/Gesteins angepasst werden. Im Inneren des Aufnahmeelementes 13 befindet sich eine Aufnahmekammer 17 (siehe Fig. 7), die mit einem Sauganschluss 18 zum Inneren des Aufnahmekörpers 11 hin verbunden ist. Die Aufnahmekammer 17 wird gebildet durch eine Kammerrückwand 19, eine Stirnwand 21 des Aufnahmekörpers 21, eine Zylinderwand 22 des Aufnahmekörpers 11 und eine Kammerseitenwand 20, die eine Frontfläche bildet, sowie die Aufnahmefläche 15. Der Sauganschluss 18 erstreckt sich durch die Stirnwand 21 hindurch. Der Aufnahmekörper 11 selbst wird durch die Stirnwand 21, auf der sich die Aufnahmeelemente 13 befinden, und die Zylinderwand 22 sowie einer entsprechenden Rückwand 23 gebildet. In der Stirnwand 21 ist mittig im Drehpunkt eine Öffnung 24 (siehe Fig. 4) vorgesehen. Radial um die Öffnung 24 herum sind Bohrungen 25 vorgesehen.
An der Außenseite der Aufnahmefläche 15 sind Aufnahmewerkzeuge 40 vorgesehen, die entweder in die Zylinderfläche 22 integriert sind, in dem ein Abschnitt 41 vor der Ausnahmefläche 15 abgeschrägt ausgeführt ist, oder die als separates Aufnahmewerkzeugelement 42, ebenfalls mit einem abgeschrägtem Abschnitt 41, vor der Aufnahmefläche 15 integriert in eine Aussparung 43 in der Zylinderfläche 22 angeordnet, ausgeführt sind. Durch diese Aufnahmewerkzeuge 40 ist der Einsatz als Räumwerkzeug ohne Kombination mit einem Bohrkopf 113 möglich, um abgelagertes Bohrklein in einem speziellen Räumschritt aus dem Bohrloch 101, 102 zu entfernen. Beide Varianten sind in Fig. 1 dargestellt. Zusätzlich können die Aufnahmewerkzeuge 40 auch als Bohrwerkzeuge (nicht dargestellt) ausgeführt sein. Dieses ist in den Zeichnungen nicht dargestellt. Alternativ ist es ebenfalls möglich, am Aufnahmekörper 11 oder am Aufnahmeelement 13 Bohrwerkzeuge vorzusehen, so dass die Vorrichtung 10 dann auch als Bohrwerkzeug einsetzbar ist. Hierfür muss ein Abgang für Bohrsuspension (nicht dargestellt) am Bohrstrang 111 oder am Bohrstranganschluss 28 vorgesehen werden, um Bohrsuspension dem Bohrbereich zuzuführen.
In der Zylinderwand 22 des Aufnahmekörpers 11 befinden sich Bypasse 26, die entweder gerade oder geschwungen (siehe Fig. 5) ausgeführt sind. Der Bypass 26 erstreckt sich über die gesamte Länge der Zylinderwand 22. Der Bypass 26 ist hinter der Kammerrückwand 19 angeordnet, um ein Eintreten des Bohrkleins in den Bypass 26 im Normalbetrieb der Vorrichtung 10 zu verhindern. Am Ausgang 45 des Bypasses 26 können ebenfalls Aufnahmewerkzeuge (nicht dargestellt) zur Aufnahme von Boden bzw. Bohrklein vorgesehen sein, mit denen dieser/dieses beim Ausbauen der Vorrichtung 10 im Bohrloch 102 aufgenommen und in den Bypass übergeben wird und dann am Aufnahmekörper 11 vorbei durch den Bypass 26 hindurch in den Bohrkleinbereich 117 hinein gefördert wird. Hierbei ist es positiv, wenn der Bypass 26 spiralförmig bzw. geschwungen ausgeführt ist, um den Transport des Bodens/Bohrkleins aus dem Bohrloch 102 in den Bohrkleinbereich 117 hinein zu fördern.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 10 eine Pumpe 12, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als sogenannte Flüssigkeitsstrahlpumpe 27 ausgeführt ist. Die Pumpe 12, 27 umfasst jeweils einen Bohrstranganschluss 28, 29 für den Bohrstrang 111, 114. In einem Mittelteil 30 der Pumpe 27 befindet sich eine Düse 32 und Sauganschlüsse 33 zum Anschließen an den Sauganschluss 18 der Aufnahmekammer 17. Im Anschluss an die Mischkammer 31 ist ein Mischrohr 34 angeordnet. Hinter dem Mischrohr 34 folgt ein Diffusor 35. Die Bohrstranganschlüsse 28, 29 sind mit dem Mittelteil 30 über Flansche 36, 37 verbunden. Die Sauganschlüsse 33 sind ebenfalls mit einem Flansch 38 versehen, der zum Verbinden mit dem Sauganschluss 18 der Aufnahmekammer 17 dient.
Der Mitteilteil 30 der Pumpe 12, 27 wird in die Öffnung 34 eingesetzt. Über die Flansche 36, 37 werden die Bohrstranganschlüsse 28, 29 mit dem Mittelteil 30 der Pumpe 12 über Bolzen 39 verbunden.
Fig. 6 zeigt die Düse 32 in Normalbetriebsstellung, so dass die Mischkammer 31 in hydraulischer Verbindung mit dem Mischrohr 34 und den Sauganschlüssen 33 steht. In Fig. 7 ist die Düse 32 in die Mischkammer 31 hinbewegt, so dass sie in Verbindung mit dem Mischrohr 34 steht, so dass eine hydraulische Trennung zwischen Mischrohr 34 und Mischkammer 31 und den dazugehörigen Sauganschlüssen 33 besteht. Die Düse ist dabei von einer Feder (nicht dargestellt) beaufschlagt und mit einem Bolzen (nicht dargestellt) gesichert. Wird ein über die Bohrflüssigkeit auf die Düse wirkender Grenzdruck überschritten, löst sich der Bolzen und die Düse 32 wird gegen die Feder vorbewegt. Fällt der Druck in der Flüssigkeit wieder ab, bewegt die Feder die Düse 32 in die Ausgangsstellung zurück. Im Inneren des Aufnahmekörpers 11 ist ein Auftriebsraum 44 vorgesehen.
Die Figuren 8 bis 13 zeigen verschiedene Betriebszustände im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10.
Im normalen Betriebszustand (Fig. 8) ist die Düse 32 in offener Position. Die Bohrsuspension 115 fließt durch den Innenraum 116 des Bohrstrangs 111 zur Bohrvorrichtung 112 und tritt am Bohrkopf 113 über Düsen (nicht dargestellt) aus. Durch die Bohrsuspension 115 wird das Bohrklein am Eingriffspunkt des Bohrkopfes 113 mit dem Boden 100 weggespült und gelangt in einen Bohrkleinbereich 117 hinter dem Bohrkopf 113. Hinter dem Bohrkopf 113 ist die Vorrichtung 10 bestehend aus Pumpe 12 und Aufnahmekörper 11 angeordnet. Über die Aufnahmeelemente 13 wird das Bohrklein mechanisch beispielsweise über die Aufnahmewerkzeuge 40 aufgenommen und tritt durch die Öffnungen 14 an den Aufnahmeflächen 15 durch diese hindurch und gelangt in die Aufnahmekammer 17. Ein Teil der Bohrsuspension 115 wird durch den Bohrkopf 113 hindurch geleitet und gelangt über den Bohrstranganschluss 28 in die Pumpe 12, 27. Durch die Düse 32 wird es durch die Mischkammer 31 hindurch in das Mischrohr 34 beschleunigt, wodurch in der Mischkammer 31 ein Unterdruck entsteht, so dass das in der Aufnahmekammer 17 befindliche Bohrklein zusammen mit der dort befindlichen Bohrsuspension 115 über den Sauganschluss 18 und den Sauganschluss 33 in die Mischkammer 31 angesaugt wird und dort durch die durch die Düse 32 beschleunigte Bohrsuspension in das Mischrohr 34 mitgerissen wird. Anschließend wird es durch den Innenraum 118 des Bohrstrangs 114 nach den Durchtritt durch den Diffusor 35 aus dem Bohrloch 101, 102 gefördert.
Fig. 9 zeigt den Betriebszustand des Standes der Technik, in dem ein Einsatz eines Bohrkopfs ohne die Vorrichtung 10 erfolgt. Hierbei wird die Bohrsuspension an den Bohrkopf 113 abgegeben und von dort zusammen mit dem Bohrklein in das Bohrloch 102 eingebracht, von wo die Bohrsuspension 115 zusammen mit dem Bohrklein mit geringer Geschwindigkeit aus dem Bohrloch austritt. Hierbei handelt es sich um den gewöhnlichen HDD-Bohrprozess.
Fig. 10 zeigt den Einsatz der Vorrichtung 10 ohne Bohrkopf 113 als Räumeinsatz. Dieser Einsatz erfolgt zum Reinigen des Bohrloches als solches. Dabei tritt die Bohrsuspension aus dem Bohrstrang 111 aus und gelangt, wie für Fig. 8 beschrieben, über die Aufnahmeelemente 13 durch die Öffnungen 14 in die Aufnahmekammern 17 und von dort angesaugt über die Pumpe 12, 27 in die Mischkammer 31 und weiter in das Mischrohr 34, von wo es dann in den Innenraum 116 des Bohrstrangs 114 abgegeben und aus dem Bohrloch 101, 102 abgefördert wird.
Fig. 11 zeigt einen Spezialfall, in dem innerhalb des Innenraums 118 des Bohrstrangs 114 eine Verstopfung 119 existiert. Hierbei wird die Düse 32, wie in Fig. 7 dargestellt, durch die Druckerhöhung im Innenraum 116, 118 gegen das Mischrohr 34 bewegt und die Mischkammer 31 damit verschlossen. Die im Innenraum 116 des Bohrstrangs 111 befindliche Bohrsuspension 115 wird vollständig in die Pumpe 12 hineingepumpt, und dort entsprechend beschleunigt, so dass ggf. bei gleichzeitiger Erhöhung des Pumpendrucks in der Pumpe (nicht dargestellt) in der Bohranlage 110 die Verstopfung 119 gelöst wird und aus dem Innenraum 118 des Bohrstrangs 114 abtransportiert wird.
Fig. 12 zeigt einen weiteren Spezialfall, in dem die Öffnungen 14 der Aufnahmeelemente 13 gereinigt werden müssen. Am Ende des Bohrstrangs 114 befindet sich ein Ventil (nicht dargestellt), das verschlossen wird. Dadurch kann die Bohrsuspension 115 nicht mehr durch den Innenraum 118 des Bohrstrangs 114 fortbewegt werden. In der Mischkammer 31 tritt dadurch eine Strömungsumkehr ein, so dass die Bohrsuspension durch den Sauganschluss 33 in den Sauganschluss 18 und von da in die Aufnahmekammer 17 erfolgt. Von hier tritt die Bohrsuspension 115 durch die Öffnungen 14 in den Bohrkleinbereich 117 aus. In diesem erfolgt eine Druckerhöhung innerhalb der Bohrsuspension 115 und diese strömt dann durch den Bypass 26 am Aufnahmekörper 11 vorbei in das Bohrloch 102. Hierdurch ist es möglich, die Öffnungen 14 durch entsprechende Druckanpassung und Rückspülung von Verschlüssen und von Verunreinigungen zu befreien.
Fig. 13 zeigt den Fall, in dem die Vorrichtung 10 als Bohrvorrichtung verwendet wird. Dieser Fall entspricht dem in Fig. 8 gezeigten mit dem Unterschied, dass der Boden durch Bohrwerkzeuge (nicht dargestellt) gelöst wird und direkt über die Aufnahmeelement 13 abgefördert wird.
Fig. 15 zeigt desweiteren eine Baustelleneinrichtung auf der Seite, von der aus am Ende der Bohrung die Rohrleitung (nicht dargestellt) eingebracht wird. Hier wird die Bohrspülung 115 aus dem Bohrstrang 114 entnommen. Hierzu wird ein Wagen 120 auf einer Lafette 121 positioniert. Der Wagen 120 hat ein eingebautes Drehgelenk (nicht dargestellt) und ist so gebaut, dass er die die Drehbewegung (Torsionskräfte) vom Bohrstrang 114 abfängt. Die Bohrspülung 115 wird über einen Schlauch 122 und einer Schlauchführung 123 von der Lafette 121 geführt. Wenn ein neuer Rohrabschnitt 126 angebaut werden muss, wird der Wagen 120 mithilfe einer Seilwinde 124 in Verbindung mit einem Antrieb 127 nach oben gezogen und der neue Rohrabschnitt 126 kann angebaut werden. Eine Klemmeinheit 125 sorgt dafür, dass der anzubauende Rohrabschnitt festgehalten wird und über die Bohranlage 110 das notwendige Drehmoment zum Schließen eines Gewindes 128 aufgebracht werden kann. Die Lafette 121 kann über eine Verstellbare Unterkonstruktion der Neigung des Bohrstranges 114 angepasst werden. Die Lafette 121 beinhaltet zudem die notwendige Messeinrichtungen (nicht dargestellt) wie Durchflussmesser, Drucksensor, die zur Steuerung des Systems notwendig sind.

Bezugszeichenliste

10	Vorrichtung	41	abgeschrägter Abschnitt
11	Aufnahmekörper	42	Aufnahmewerkzeugelement
12	Pumpe	43	Aussparung
13	Aufnahmeelement	44	Auftriebsraum
14	Öffnung	45	Ausgang
15	Aufnahmefläche
16	Leitelement	100	Boden
17	Aufnahmekammer	101	Bohrloch
18	Sauganschluss	102	Bohrloch
19	Kammerrückwand	103	Startpunkt
20	Kammerseitenwand	104	Zielpunkt
21	Stirnwand	105	Hindernis
22	Zylinderwand	106	Bohrlinie
23	Rückwand	110	Bohranlage
24	Öffnung	111	Bohrstrang
25	Bohrung	112	Bohrvorrichtung
26	Bypass	113	Bohrkopf
27	Flüssigkeitsstrahlpumpe	114	Bohrstrang
28	Bohrstranganschluss	115	Bohrsuspension
29	Bohrstranganschluss	116	Innenraum
30	Mittelteil	117	Bohrkleinbereich
31	Mischkammer	118	Innenraum
32	Düse	119	Verstopfung
33	Sauganschluss	120	Wagen
34	Mischrohr	121	Lafette
35	Diffusor	122	Schlauch
36	Flansch	123	Schlauchführung
37	Flansch	124	Seilwinde
38	Flansch	125	Klemmeinheit
39	Bolzen	126	Rohrabschnitt
40	Aufnahmewerkzeug	127	Antrieb

Claims

Vorrichtung zum Abfördern von von einem Bohrwerkzeug (113) beim Erstellen eines Bohrlochs (101, 102) zum Verlegen einer Rohrleitung gelöstem Bohrklein mit wenigstens einem Aufnahmekörper (11) mit wenigstens einer Aufnahmekammer (17), die über Öffnungen (14) mit einem Bohrkleinbereich (117) hinter dem Bohrwerkzeug (113) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Aufnahmekörper (11) ein Aufnahmeelement (13) zum mechanischen Aufnehmen des Bohrkleins bei Rotation des Aufnahmekörpers (11) vorgesehen ist, an dem wenigstens ein Teil der Öffnungen (14) angeordnet sind, über die das Bohrklein in die Aufnahmekammer (17) gelangt, dass eine Pumpe (12) zum Abpumpen von einer mit dem Bohrklein vermischten Bohrflüssigkeit (115) vorgesehen ist, und dass in der Aufnahmekammer (17) eine Ansaugöffnung (18) zum hydraulischen Ansaugen des Bohrkleins in die Pumpe (12) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Öffnungen (14) so ausgeführt ist, dass das Bohrklein durch die Öffnungen (14) hindurchtreten kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Öffnungen (14) so ausgeführt ist, dass das Bohrklein ansauglos durch die Öffnungen (14) hindurchtreten kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Aufnahmeelemente (13) vorgesehen sind, und/oder dass wenigstens zwei Aufnahmekammern (17) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekörper (11) ein Auftriebskörper mit wenigstens einem luftgefüllten Abschnitt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Aufnahmekörpers (11) im Wesentlichen dem Durchmesser des jeweils zu bohrenden Bohrlochs (101,102) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekörper (11) wenigstens einen Bypass (26) zum Umgehen des Aufnahmekörpers (11) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (26) einen spiralförmigen und/oder gerade ausgeführten Abschnitt aufweist, und/oder dass der Bypass (26) auf der Rückseite (19) des Aufnahmeelements (13) angeordnet ist, und/oder dass der Bypass (26) an der Außenseite des Aufnahmekörpers (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (26) an der Rückseite (23) des Aufnahmekörpers (11) ein Aufnahmewerkzeug aufweist, und/oder dass der Bypass (26) eine Form aufweist, die den Durchtritt von Bohrklein im Bohrbetrieb minimiert und die den Durchtritt von Bohrklein im Abbaubetrieb fördert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Pumpe (12) um eine Flüssigkeitsstrahlpumpe handelt und/oder dass es sich bei der Pumpe (12) um eine Flüssigkeitsstrahlpumpe (12) handelt, die eine Düse (32), einen Diffusor (35) und eine Mischkammer (31) aufweist, wobei die Düse (32) gegenüber dem Diffusor (35) zum Verschließen der Mischkammer (31) bewegbar ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (13) ein Aufnahmewerkzeug (40) oder ein lösbar ausgeführtes Aufnahmewerkzeug (40) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwerkzeug (40, 113) an einer Bohrvorrichtung (112), am Aufnahmekörper (11) und/oder am Aufnahmeelement (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekörper (11) an der Pumpe (12) lösbar angeordnet ist, so dass der Aufnahmekörper (11) in Abhängigkeit des zu erstellenden Durchmessers des Bohrlochs (102) auswechselbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (13) am Aufnahmekörper (13) lösbar angeordnet ist, so dass das Aufnahmeelement (13) in Abhängigkeit des Bodens (100), in dem das Bohrloch (101, 102) zu erstellen ist, auswechselbar ist, und/oder dass ein am Aufnahmeelement (13) angeordnetes Aufnahmewerkzeug (40) lösbar angeordnet ist.
Verwendung einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Bohrvorrichtung.