EP3067512A1 - Rotary drilling tool, drilling device and method for creating a borehole in the ground - Google Patents

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EP3067512A1
EP3067512A1 EP15158585.8A EP15158585A EP3067512A1 EP 3067512 A1 EP3067512 A1 EP 3067512A1 EP 15158585 A EP15158585 A EP 15158585A EP 3067512 A1 EP3067512 A1 EP 3067512A1
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EP
European Patent Office
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drilling tool
rotary drilling
base body
tool according
soil material
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EP15158585.8A
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German (de)
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EP3067512B1 (en
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Dominik Hartmann
Stefan Schindler
Lars Liersch
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Bauer Spezialtiefbau GmbH
Original Assignee
Bauer Spezialtiefbau GmbH
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/02—Core bits
    • E21B10/06—Roller core bits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/003—Drilling with mechanical conveying means

Definitions

  • the invention relates to a rotary drilling tool for creating a bore in the ground with a tubular base body, arranged on an underside of the body cutting device for processing soil material, a receiving space in the body for receiving soil material and arranged on an upper surface of the body end plate with at least one Through hole, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a drilling device for creating a bore in the ground with a mast and a drill drive for rotatably driving a drilling tool, according to the preamble of claim 14.
  • the invention further relates to a method for creating a hole in the ground with a drilling tool, according to the preamble of claim 15.
  • Rotary drilling tools are used in a variety of soil material, especially in loose rock and hard rock material to drill holes, especially in a ground.
  • rotary drilling tools, core drills, box drills and augers are known, wherein the cutting action of a core drill is limited to an annular cutting area and box drills and augers work the soil basically throughout the Bohrquerites.
  • Such a rotary drilling tool in the form of a core drill is, for example, from DE 36 11 014 C2 known.
  • Rotary drilling tools allow, in particular with the addition of rinsing liquid, a generally efficient and safe working off of soil material for creating a borehole, in particular in a building ground. Stable boreholes can thus be economically produced in large depths and in different soil material.
  • efficient and targeted conveying of the washing liquid is problematic in rotary drilling tools with cylindrical basic bodies due to the limited installation space.
  • the invention has for its object to provide a rotary drilling tool, a drill and a method for creating a hole in the ground, with which a bore can be carried out particularly efficiently.
  • the rotary drilling tool according to the invention is characterized in that a pumping device is arranged in the region of the at least one passage opening, through which a flow of rinsing liquid can be generated by the at least one passage opening and which extends radially along the end plate.
  • a pumping device which is located in the region of the at least one passage opening and which extends radially along the end plate, an efficient flow of rinsing liquid through the passage opening of the base body can be generated.
  • the pump device can be arranged in any way in the region of the at least one passage opening.
  • a particularly preferred embodiment according to the invention is that the pumping device is arranged on a top or bottom of the end plate.
  • the pumping device can in particular be attached to the end plate and / or rotatably mounted. In the first variant, it experiences the same rotational speed as the rotary drilling tool itself. In the second variant, it can transmit a rotational speed independent of the rotational speed of the rotary tool with a gear.
  • a particularly space-saving spatial arrangement of the pumping device is effected, which scarcely affects the processing of the soil material by the cutting device arranged on the underside of the basic body and does not substantially restrict the uptake of the soil material in the receiving space of the basic body. This leads to a high absorption capacity for processed soil material in the main body of the rotary drilling tool.
  • a particularly expedient operation results from the fact that the pumping device is designed to convey the rinsing liquid into the receiving space of the base body or out of the receiving space of the base body.
  • the overpressure or underpressure in the body filled with rinsing fluid for flushing the cutting device with rinsing liquid is generated by a suction effect of the pumping device directed into or out of the base body.
  • a flow of the rinsing liquid is generated in the receiving space or out of the receiving space.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is that the pumping device is designed as a screw pump.
  • a screw pump in the form of an at least partially or partially wound around a shaft spiral causes a targeted and uniform flow of rinsing fluid through the passage opening solely by the rotational movement of the rotary drilling tool.
  • the spiral forms together with the surrounding body or borehole wall Chambers in which rinsing liquid is conveyed by continuous rotation about the shaft, which represents the central axis of the screw pump.
  • the screw pump extends substantially radially and thus represents a particularly space-saving design of the pumping device by a particularly good adaptation to the tubular base body.
  • the tubular body at an outer and / or inside a conveyor coil for conveying rinsing liquid and / or has finished soil material.
  • the rinsing liquid can basically and in known manner exit the borehole in an upper region of the borehole or be carried away therefrom and, if appropriate after a separation of the soil material, be returned to the rinsing liquid circulation to the pumping device.
  • the cutting device can have any suitable cutting means which can be selected to be abrasive-effective and wear-resistant, depending on the soil material.
  • the cutting device has at least one rotatably mounted roller chisel and / or at least one stationary round shank chisel and / or at least one stationary erosion tooth.
  • a plurality of roller bits are arranged for dissolving harder soil material.
  • a variety of round shanks or Abtragszähnen alone or in combination with the roller bits are suitable, an effective application of force and Abtragsrial depending on the degree of hardness and the nature of the soil material to achieve.
  • any arrangement of cutting means on the cutting device can be selected.
  • a preferred embodiment of the invention is that a plurality of rotatably mounted roller bits and / or fixed round shank chisel and / or fixed Abtragszähne are mounted in an annular arrangement on the underside of the body.
  • a rotational movement of the drilling tool and the annular arrangement of the cutting means cause an annular removal of soil material and with a corresponding Bohrfort Kunststoff forming a core inside the body, which is detachable in further steps of the bottom hole and pulled out of the well.
  • a further advantageous embodiment of the invention results in that a plurality of rotatably mounted roller bits and / or fixed round shank chisel and / or fixed Abtragszähne are mounted in a radial arrangement on the underside of the body at least partially flat and / or conical.
  • an at least partially radial arrangement of cutting means in the entire drill cross section the removal of the soil material in partial areas or in the entire region of the underside of the base body is achieved by a plurality of selective force.
  • the formation of a drill core is not provided in this embodiment of the invention.
  • the cutting means can be attached in any way to the base body.
  • the at least one or more rotatably mounted roller bits and / or the at least one or more stationary round shank chisels and / or the at least one or more stationary abrasive teeth are interchangeably attached to the base body.
  • the cutting device can provide holders into which the respective cutting means are inserted detachably and non-positively.
  • the cutting means in particular the roller bits, the round shank bits or the Abtragszähne, a high wear by abrasion are exposed to the soil material or possible damage, they can be changed so quickly, depending on the embodiment of the brackets from the outside or inside of the body, which allows efficient operation and rapid maintenance of the rotary drilling tool.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that a connecting device for connecting the tubular base body is mounted with a Bohrantriebssch at the top of the body.
  • the connecting device can in particular be designed as Kellybox, with which a drill string, in particular a Kelly rod for transmitting a torque and a feed force, can be releasably and non-positively fastened.
  • the rotary drilling tool can thus be used on conventional drilling rigs.
  • the screw pump has at least one helical conveying spiral and / or at least one inclined turbine blade.
  • the promotion of the rinsing liquid, in particular in the interior of the base body and towards the cutting device, can be achieved here by the at least one rotating conveyor spiral or by the at least one inclined turbine blade.
  • a combination of conveyor coils and turbine blades allows for an improvement in the flow of flushing fluid.
  • the tubular body and the pumping means may have any dimensions.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is that the screw pump has an axial length which is smaller than the axial length of the tubular base body, in particular a ratio of 1: 4 to 1: 2.5. In this way, in particular an advantageous space distribution and center of gravity position of the rotary drilling tool can be achieved.
  • a particularly preferred embodiment according to the invention is that the rotary drilling tool is a core drill, which is designed to produce a core and its reception in the interior of the body.
  • the soil material is expediently worked off annularly by the cutting device, which has an annular configuration of cutting means. Especially In this way, a cylindrical drill core is efficiently produced in the borehole by the annular removal of solid soil material.
  • a Kernfang worn such as a Kernfangring
  • a Kernfangring inside the body frictionally and subsequently separated by force from the bottom hole and together with the rotary drilling tool in Form of the core drill conveyed to the subsoil surface.
  • a further particularly preferred embodiment according to the invention consists in that the rotary drilling tool is a box drill, which is designed for receiving areal finished soil material in the interior of the main body.
  • the soil material is removed by a planar arrangement of cutting means in the entire drill cross section through the cutter and fed through receiving openings of a closable bottom plate on the underside of the body to the receiving space in the body.
  • the borehole is further prepared by emptying the receiving space on the ground surface in an economical manner.
  • a rotary drilling tool is provided according to one of the preceding claims.
  • a drill drive which is mounted on a mast of a drill and rotatably drives the rotary drilling tool, boreholes can be created with such a drill particularly efficient in the ground and in all upcoming soil materials and basically in all technically achievable Teufen.
  • the object mentioned above is achieved according to the invention in that a rotary drilling tool according to one of the preceding claims is used.
  • the rotary drilling tool according to the invention In particular, with the above-described drill for creating a hole in the ground are used to perform such holes as explained above, efficiently and economically.
  • the rotary drilling tool 10 has a tubular base body 12, which may typically have a diameter between 0.5 m and 4.0 m.
  • a cutting device 30 is arranged on a lower side of the main body 12.
  • the cutting device 30 has in this embodiment, a plurality of roller chisels 32 in an annular and mutually staggered arrangement.
  • the roller bits 32 are directed in particular in an alternating manner radially inwards and outwards.
  • the roller bits 32 are further attached in this embodiment releasably secured to the underside of the base body 12.
  • a plurality of Abtragszähnen 34 are also releasably attached to the underside of the body 12.
  • a receiving space 14 which is bounded by an inner tube wall 13 of the main body 12, by the cutting device 30 on the underside of the main body 12 and by an end plate 16 on the upper side of the main body 12 together with a pumping device 20 arranged thereon is.
  • the end plate 16 has four through holes 18. Next to the end plate 16 of the main body 12, a connecting device 40 is firmly connected.
  • the pumping device 20 which is designed in this embodiment as a screw pump, has two 180 ° offset from each other arranged conveying helices 22.
  • the first and second delivery helix 22 extend radially along the end plate 16 of the main body 12 to the inner tube wall 13.
  • the conveyor helices 22 are in this embodiment firmly connected to the top of the base body 12, in particular welded.
  • the above-mentioned conveying helices 22 are arranged and connected to the end plate 16 of the main body 12 so as to form an axial portion of a double helix.
  • the enclosed in the inner tube wall 13, the end plate 16 and the cutter 30 volume minus the claimed by the pumping device 20 volume describes the receiving space 14, which is provided for receiving a separated by the cutter 30 from the bottom drill core, not shown.
  • the tubular base body 12 has the previously mentioned, inwardly parallel offset pipe wall 13, which has on the bottom recesses 15 in a paired arrangement.
  • the tubular body 12 with its inner tube wall 13 and the cutter 30 on the one hand flush with the bottom hole and on the other hand allows a flow of rinsing fluid along the bottom hole through the recesses 15 to the cutter 30.
  • the tubular base body 12 has further on its upper side the already mentioned above end plate 16, which terminates flush with the outside of the tubular base body 12 with this.
  • end plate 16 In order to ensure access of rinsing liquid to the main body 12 and further to the cutting device 30, four passage openings 18 in the form of four uniform circular recesses in the end plate 16 are provided.
  • a connecting device 40 In the center of the end plate 16 is a connecting device 40, which is formed in the present embodiment as a Kellybox for connecting the rotary drilling tool 10 to a Bohrantriebssch, which is provided here as Kellystange appropriate.
  • the Kelly bar is in the Fig. 1 and Fig. 2 not shown.
  • the connection device 40 is designed to receive the Kelly bar substantially in a rectangular construction.
  • stiffening elements 41 are arranged on the connecting device 40 and the end plate 16 between the individual passage openings 18 and firmly connected to the end plate 16 and the connecting device 40, in particular welded, for static reasons.
  • the stiffening elements 41 in this case have statically not relevant recesses in their middle.
  • the end plate 16 thus serves in the present embodiment to constructively connect the main body 12 to the connecting device 40 while at the same time allowing a flow of rinsing fluid through the through-openings 18 to the pump device 20 attached to the end plate 16.
  • the pending soil material is processed annularly by the annular cutting device 30, wherein a drill core within the inner tube wall 13 is formed successively, which projects into the receiving space 14.
  • rinsing liquid is passed through the through holes 18 to the pumping device 20 from the existing wellbore and from the pumping device 20 into the receiving space 14 and further between the inner tube wall 13 and the drill core to the cutting device 30 and in particular also to the roller bits 32 and the Abtragszähnen 34 promoted.
  • An outer and / or inner conveyor coil, not shown, on the outer side of the tubular base body 12 or on the inner tube wall 13 support the flow of the rinsing liquid from the pumping device 20 to the cutting device 30 and back to the ground surface.
  • FIGS. 3 to 5 a second embodiment of a rotary drilling tool 10 according to the invention is shown.
  • the basic structure of this rotary drilling tool 10 with a tubular base 12, a cutting device 30 on the underside of the tubular body 10, a pumping device 20, a cover plate 16 with through holes 18 and a connecting device 40 corresponds to the structure of the rotary drilling tool 10 according to the FIGS. 1 and 2 .
  • a first significant difference is that the rotary drilling tool 10 after the FIGS. 3 to 5 a pumping device 20 which is attached to the top of the end plate 16 and does not protrude into the tubular body 12.
  • a second significant difference from the first exemplary embodiment is that the cutting device 30 essentially has a planar arrangement of round shank chisels 33 in radial subassemblies. Furthermore, the embodiment shown here according to the invention is designed to receive areal removed soil material in the interior of the main body 12, which is available here unrestrictedly as a receiving space 14.
  • the pumping device 20 which as already explained above, is designed as a screw pump, has two turbine blades 24 arranged in opposite directions.
  • the turbine blades 24 extend radially along the end plate 16 of the body 12 to the continued wall of the tubular body 12.
  • the turbine blades 24 are in this embodiment fixedly connected to the top of the body 12 arranged end plate 16, in particular welded.
  • the turbine blades 24 are firmly connected to the connecting device 40, also welded in particular here.
  • the turbine blades 24 are arranged so that, with a corresponding direction of rotation of the rotary drilling tool 10, an inflow of the flushing fluid through the provided through-openings 18 is established.
  • the cutting device 30 is configured such that the cutting means provided in radial subassemblies, in this case round shank chisel 33, remove the soil material at the bottom of the hole in the entire bore cross section and feed it to the receiving space 14 via receiving openings (not shown).
  • the connecting device 40 is formed as Kellybox and for receiving a Kelly bar intended. Similar to the first exemplary embodiment, stiffening elements 41 are connected to the connecting device 40 and the end plate 16, in particular welded, which are offset by 90 ° relative to the turbine blades 24.
  • a box drill as shown in this embodiment is suitable for the removal of less hard soil material compared to the soil material suitable for the first embodiment as compared with a core drill as shown in the first embodiment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drehbohrwerkzeug, ein Bohrgerät und ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden, wobei das Drehbohrwerkzeug einen rohrförmigen Grundkörper, eine an dessen Unterseite angeordnete Schneideinrichtung zum Abarbeiten von Bodenmaterial und einen Aufnahmeraum im Inneren des Grundkörpers zum Aufnehmen von Bodenmaterial aufweist. An der Oberseite des Grundkörpers ist eine Abschlussplatte angeordnet, welche mindestens eine Durchgangsöffnung aufweist. Im Bereich der mindestens einen Durchgangsöffnung ist eine Pumpeinrichtung angeordnet, welche eine Strömung von Spülflüssigkeit durch die mindestens eine Durchgangsöffnung erzeugt, wobei sich die Pumpeinrichtung radial entlang der Abschlussplatte des Grundkörpers erstreckt.The invention relates to a rotary drilling tool, a drilling device and a method for creating a bore in the ground, wherein the rotary drilling tool has a tubular base body, a cutting device arranged on the underside for processing soil material and a receiving space in the interior of the base body for receiving soil material. At the top of the body, a cover plate is arranged, which has at least one passage opening. In the region of the at least one passage opening, a pump device is arranged, which generates a flow of rinsing liquid through the at least one passage opening, wherein the pumping device extends radially along the end plate of the base body.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehbohrwerkzeug zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem rohrförmigen Grundkörper, einer an einer Unterseite des Grundkörpers angeordneten Schneideinrichtung zum Abarbeiten von Bodenmaterial, einem Aufnahmeraum in dem Grundkörper zum Aufnehmen von Bodenmaterial und einer an einer Oberseite des Grundkörpers angeordneten Abschlussplatte mit mindestens einer Durchgangsöffnung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rotary drilling tool for creating a bore in the ground with a tubular base body, arranged on an underside of the body cutting device for processing soil material, a receiving space in the body for receiving soil material and arranged on an upper surface of the body end plate with at least one Through hole, according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bohrgerät zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Mast und einem Bohrantrieb zum drehbaren Antreiben eines Bohrwerkzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.The invention further relates to a drilling device for creating a bore in the ground with a mast and a drill drive for rotatably driving a drilling tool, according to the preamble of claim 14.

Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Bohrwerkzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.The invention further relates to a method for creating a hole in the ground with a drilling tool, according to the preamble of claim 15.

Drehbohrwerkzeuge werden in unterschiedlichem Bodenmaterial eingesetzt, insbesondere auch in Locker- und Festgesteinsmaterial, um Bohrungen, insbesondere in einem Baugrund, durchzuführen. Im Allgemeinen sind als Drehbohrwerkzeuge Kernbohrer, Kastenbohrer und Schneckenbohrer bekannt, wobei die Schneidwirkung eines Kernbohrers auf einen ringförmigen Schneidbereich beschränkt ist und Kastenbohrer sowie Schneckenbohrer das Bodenmaterial grundsätzlich im gesamten Bohrquerschnitt abarbeiten. Ein derartiges Drehbohrwerkzeug in Ausbildung eines Kernbohrers ist beispielsweise aus der DE 36 11 014 C2 bekannt.Rotary drilling tools are used in a variety of soil material, especially in loose rock and hard rock material to drill holes, especially in a ground. In general, rotary drilling tools, core drills, box drills and augers are known, wherein the cutting action of a core drill is limited to an annular cutting area and box drills and augers work the soil basically throughout the Bohrquerschnitt. Such a rotary drilling tool in the form of a core drill is, for example, from DE 36 11 014 C2 known.

Bei größeren Teufen werden in aller Regel Kernbohrer und Kastenbohrer unter Zugabe von Spülflüssigkeit im Bohrloch eingesetzt. Maßgebende Gründe und Vorteile der Zugabe von Spülflüssigkeit bei Bohrungen in unterschiedlichem Bodenmaterial sind insbesondere die Verbesserung der Förderung des abgearbeiteten Bodenmaterials, die Stabilisierung der Bohrlochwand und die Kühlung der Schneideinrichtung mit deren einzelnen Schneidmitteln. Aus der DE 1 256 598 geht ein Drehbohrwerkzeug hervor, bei welchem eine Strömung von Spülflüssigkeit zur verbesserten Förderung und ein Aufnahmeraum im Inneren des Grundkörpers zur Aufnahme des abgearbeiteten Bodenmaterials vorgesehen sind.For larger depths, core drills and box drills are generally used with the addition of rinsing fluid in the borehole. Decisive reasons and advantages of adding rinsing fluid when drilling in different soil material In particular, the improvement in the promotion of the worked-soil material, the stabilization of the borehole wall and the cooling of the cutting device with their individual cutting means. From the DE 1 256 598 shows a rotary drilling tool, in which a flow of rinsing liquid for improved promotion and a receiving space are provided in the interior of the body for receiving the processed soil material.

Drehbohrwerkzeuge erlauben, insbesondere unter Zugabe von Spülflüssigkeit, ein insgesamt effizientes und sicheres Abarbeiten von Bodenmaterial zur Erstellung eines Bohrlochs, insbesondere in einem Baugrund. Standsichere Bohrlöcher können so in großen Teufen und in unterschiedlichem Bodenmaterial ökonomisch erzeugt werden. Allerdings ist ein effizientes und zielgerichtetes Fördern der Spülflüssigkeit bei Drehbohrwerkzeugen mit zylindrischen Grundkörpern aufgrund des eingeschränkten Bauraums problematisch.Rotary drilling tools allow, in particular with the addition of rinsing liquid, a generally efficient and safe working off of soil material for creating a borehole, in particular in a building ground. Stable boreholes can thus be economically produced in large depths and in different soil material. However, efficient and targeted conveying of the washing liquid is problematic in rotary drilling tools with cylindrical basic bodies due to the limited installation space.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehbohrwerkzeug, ein Bohrgerät und ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden anzugeben, mit welchen eine Bohrung besonders effizient durchgeführt werden kann.The invention has for its object to provide a rotary drilling tool, a drill and a method for creating a hole in the ground, with which a bore can be carried out particularly efficiently.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen durch ein Drehbohrwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Bohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und zum anderen mit einem Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention on the one hand by a rotary drilling tool with the features of claim 1, a drill with the features of claim 14 and on the other with a method for creating a hole in the ground with the features of claim 15. Preferred embodiments of the invention are set forth in the respective dependent claims.

Das erfindungsgemäße Drehbohrwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der mindestens einen Durchgangsöffnung eine Pumpeinrichtung angeordnet ist, durch welche eine Strömung von Spülflüssigkeit durch die mindestens eine Durchgangsöffnung erzeugbar ist und welche sich radial entlang der Abschlussplatte erstreckt. Mit der Pumpeinrichtung, welche sich im Bereich der mindestens einen Durchgangsöffnung befindet und welche sich radial entlang der Abschlussplatte erstreckt, ist eine effiziente Strömung von Spülflüssigkeit durch die Durchgangsöffnung des Grundkörpers erzeugbar. Durch diese besonders effiziente und gleichzeitig platzsparende Anordnung der Pumpeinrichtung ist eine Zuführung von Flüssigkeit im Inneren des Grundkörpers grundsätzlich ohne weitere strömungserzeugende oder strömungsunterstützende Einrichtungen möglich, insbesondere bis zur Schneideinrichtung an der Unterseite des Grundkörpers. Damit ist eine Bohrung auch mit einem Drehbohrwerkzeug mit einem teilweise geschlossenen rohrförmigen Grundkörper in einer besonders effizienten Weise durchführbar.The rotary drilling tool according to the invention is characterized in that a pumping device is arranged in the region of the at least one passage opening, through which a flow of rinsing liquid can be generated by the at least one passage opening and which extends radially along the end plate. With the pumping device, which is located in the region of the at least one passage opening and which extends radially along the end plate, an efficient flow of rinsing liquid through the passage opening of the base body can be generated. By this particularly efficient and at the same time space-saving arrangement of the pumping device is a supply of liquid in the interior of the body in principle without further flow-generating or flow-supporting facilities possible, in particular to the cutting device on the underside of the body. In order for a hole can also be performed with a rotary drilling tool with a partially closed tubular body in a particularly efficient manner.

Grundsätzlich kann die Pumpeinrichtung in beliebiger Weise im Bereich der mindestens einen Durchgangsöffnung angeordnet sein. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform besteht nach der Erfindung darin, dass die Pumpeinrichtung an einer Ober- oder Unterseite der Abschlussplatte angeordnet ist. Die Pumpeinrichtung kann insbesondere an der Abschlussplatte befestigt und/oder drehbar gelagert sein. In erster Variante erfährt sie dieselbe Drehgeschwindigkeit wie das Drehbohrwerkzeug selbst. In zweiter Variante kann ihr eine von der Drehgeschwindigkeit des Drehwerkzeugs unabhängige Drehgeschwindigkeit mit einem Getriebe übertragen werden. Es wird somit eine besonders platzsparende räumliche Anordnung der Pumpeinrichtung bewirkt, welche das Abarbeiten des Bodenmaterials durch die an der Unterseite des Grundkörpers angeordnete Schneideinrichtung kaum beeinflusst und die Aufnahme des Bodenmaterials im Aufnahmeraum des Grundkörpers nicht wesentlich einschränkt. Dies führt zu einer hohen Aufnahmekapazität für abgearbeitetes Bodenmaterial im Grundkörper des Drehbohrwerkzeugs.In principle, the pump device can be arranged in any way in the region of the at least one passage opening. A particularly preferred embodiment according to the invention is that the pumping device is arranged on a top or bottom of the end plate. The pumping device can in particular be attached to the end plate and / or rotatably mounted. In the first variant, it experiences the same rotational speed as the rotary drilling tool itself. In the second variant, it can transmit a rotational speed independent of the rotational speed of the rotary tool with a gear. Thus, a particularly space-saving spatial arrangement of the pumping device is effected, which scarcely affects the processing of the soil material by the cutting device arranged on the underside of the basic body and does not substantially restrict the uptake of the soil material in the receiving space of the basic body. This leads to a high absorption capacity for processed soil material in the main body of the rotary drilling tool.

Dabei ergibt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung ein besonders zweckmäßiger Betrieb dadurch, dass die Pumpeinrichtung zum Fördern der Spülflüssigkeit in den Aufnahmeraum des Grundkörpers oder aus dem Aufnahmeraum des Grundkörpers heraus ausgebildet ist. Der für die Umspülung der Schneideinrichtung mit Spülflüssigkeit notwendige Überdruck oder Unterdruck im mit Spülflüssigkeit gefüllten Grundkörper wird durch eine in den Grundkörper herein oder aus dem Grundkörper heraus gerichtete Saugwirkung der Pumpeinrichtung erzeugt. Es wird eine Strömung der Spülflüssigkeit in den Aufnahmeraum oder aus dem Aufnahmeraum heraus erzeugt.In this case, according to a development of the invention, a particularly expedient operation results from the fact that the pumping device is designed to convey the rinsing liquid into the receiving space of the base body or out of the receiving space of the base body. The overpressure or underpressure in the body filled with rinsing fluid for flushing the cutting device with rinsing liquid is generated by a suction effect of the pumping device directed into or out of the base body. A flow of the rinsing liquid is generated in the receiving space or out of the receiving space.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Pumpeinrichtung als Schneckenpumpe ausgebildet ist. Eine Schneckenpumpe in Gestalt einer mindestens teil- oder abschnittsweise um eine Welle gewickelten Spirale bewirkt eine gezielte und gleichmäßige Strömung von Spülflüssigkeit durch die Durchgangsöffnung allein durch die Drehbewegung des Drehbohrwerkzeugs. Die Spirale bildet zusammen mit dem umgebenden Grundkörper oder Bohrlochwand Kammern, in denen durch kontinuierliche Drehung um die Welle, welche die Mittelachse der Schneckenpumpe darstellt, Spülflüssigkeit gefördert wird. Durch sich ständig an der ersten Spiralendseite auflösende und an der zweiten Spiralendseite bildende Kammern wird die für die Strömung der Spülflüssigkeit notwendige Pumpwirkung erreicht. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt dieser Ausführungsform besteht darin, sich die Schneckenpumpe im Wesentlichen radial erstreckt und somit eine besonders platzsparende Ausgestaltung der Pumpeinrichtung durch eine besonders gute Anpassung an den rohrförmigen Grundkörper darstellt.A particularly preferred embodiment of the invention is that the pumping device is designed as a screw pump. A screw pump in the form of an at least partially or partially wound around a shaft spiral causes a targeted and uniform flow of rinsing fluid through the passage opening solely by the rotational movement of the rotary drilling tool. The spiral forms together with the surrounding body or borehole wall Chambers in which rinsing liquid is conveyed by continuous rotation about the shaft, which represents the central axis of the screw pump. By constantly dissolving at the first spiral end side and forming on the second spiral end chambers chambers necessary for the flow of the rinsing liquid pumping effect is achieved. Another advantageous aspect of this embodiment is that the screw pump extends substantially radially and thus represents a particularly space-saving design of the pumping device by a particularly good adaptation to the tubular base body.

Für die vor und nach der Schneideinrichtung vorhandenen Strömung der Spülflüssigkeit entlang der Innen- und Außenseite des Grundkörpers ist es nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorteilhaft, dass der rohrförmige Grundkörper an einer Außen- und/oder Innenseite eine Förderwendel zum Fördern von Spülflüssigkeit und/oder abgearbeitetem Bodenmaterial aufweist. Durch eine Unterstützung des Zu- und/oder Abführens von Spülflüssigkeit zum Umspülen der Schneideinrichtung, insbesondere durch eine innere und/oder äußere Förderwendel, wird die gezielte Strömung von Spülflüssigkeit im Inneren und/oder Äußeren des Grundkörpers unterstützt, insbesondere in Bereichen, in dem Bodenmaterial in Form eines Bohrkerns oder der Bohrlochwand am Drehbohrwerkzeug in geringem Abstand ansteht.For the existing before and after the cutter flow of the rinsing liquid along the inside and outside of the body, it is advantageous according to a further embodiment of the invention that the tubular body at an outer and / or inside a conveyor coil for conveying rinsing liquid and / or has finished soil material. By supporting the supply and / or discharge of rinsing liquid for rinsing the cutting device, in particular by an inner and / or outer conveyor spiral, the targeted flow of rinsing liquid in the interior and / or exterior of the body is supported, especially in areas in the soil material in the form of a drill core or the borehole wall at the rotary drilling tool is at a small distance.

Die Spülflüssigkeit kann in einem oberen Bereich des Bohrlochs grundsätzlich und bekannterweise aus dem Bohrloch austreten oder hieraus abgefördert werden und gegebenenfalls nach einer Abtrennung des Bodenmaterials wieder in den Spülflüssigkeitskreislauf zur Pumpeinrichtung zurückgeführt werden.The rinsing liquid can basically and in known manner exit the borehole in an upper region of the borehole or be carried away therefrom and, if appropriate after a separation of the soil material, be returned to the rinsing liquid circulation to the pumping device.

Grundsätzlich kann die Schneideinrichtung jedes geeignete Schneidmittel aufweisen, welches abhängig vom Bodenmaterial abtragswirksam und verschleißarm ausgewählt werden kann. Besonders geeignete Ausbildungsformen der Erfindung bestehen darin, dass die Schneideinrichtung mindestens einen drehbar gelagerten Rollenmeißel und/oder mindestens einen feststehenden Rundschaftmeißel und/oder mindestens einen feststehenden Abtragszahn aufweist. Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Rollenmeißeln für das Lösen von härterem Bodenmaterial angeordnet. Des Weiteren sind eine Vielzahl von Rundschaftmeißeln oder Abtragszähnen alleine oder in Kombination mit den Rollenmeißeln geeignet, eine wirksame Kraftbeaufschlagung und Abtragswirkung in Abhängigkeit des Härtegrads und der Beschaffenheit des Bodenmaterials zu erzielen.In principle, the cutting device can have any suitable cutting means which can be selected to be abrasive-effective and wear-resistant, depending on the soil material. Particularly suitable embodiments of the invention are that the cutting device has at least one rotatably mounted roller chisel and / or at least one stationary round shank chisel and / or at least one stationary erosion tooth. Preferably, a plurality of roller bits are arranged for dissolving harder soil material. Furthermore, a variety of round shanks or Abtragszähnen alone or in combination with the roller bits are suitable, an effective application of force and Abtragswirkung depending on the degree of hardness and the nature of the soil material to achieve.

In weiterer Ausführungsform der Erfindung kann im Grunde jede beliebige Anordnung von Schneidmitteln auf der Schneideinrichtung gewählt werden. Zur Ausbildung eines Bohrkerns besteht eine solche bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darin, dass mehrere drehbar gelagerte Rollenmeißel und/oder feststehende Rundschaftmeißel und/oder feststehende Abtragszähne in einer ringförmigen Anordnung an der Unterseite des Grundkörpers angebracht sind. Eine Drehbewegung des Bohrwerkzeugs und die ringförmige Anordnung der Schneidmittel bewirken ein ringförmiges Abtragen von Bodenmaterial und ein mit entsprechendem Bohrfortschritt sich Ausbilden eines Bohrkerns im Inneren des Grundkörpers, welcher in weiteren Arbeitsschritten von der Bohrlochsohle abtrennbar und aus dem Bohrloch herausziehbar ist.In a further embodiment of the invention, basically any arrangement of cutting means on the cutting device can be selected. To form a core, such a preferred embodiment of the invention is that a plurality of rotatably mounted roller bits and / or fixed round shank chisel and / or fixed Abtragszähne are mounted in an annular arrangement on the underside of the body. A rotational movement of the drilling tool and the annular arrangement of the cutting means cause an annular removal of soil material and with a corresponding Bohrfortschritt forming a core inside the body, which is detachable in further steps of the bottom hole and pulled out of the well.

Zum flächenhaften Lösen von Bodenmaterial ergibt sich eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch, dass mehrere drehbar gelagerte Rollenmeißel und/oder feststehende Rundschaftmeißel und/oder feststehende Abtragszähne in einer radialen Anordnung an der Unterseite des Grundkörpers zumindest teilweise plan und/oder konisch angebracht sind. Durch eine mindestens teilweise radiale Anordnung von Schneidmitteln im gesamten Bohrquerschnitt wird durch eine Vielzahl von punktuellen Kraftbeaufschlagungen das Abtragen des Bodenmaterials in Teilbereichen oder im gesamten Bereich der Unterseite des Grundkörpers erreicht. Das Ausbilden eines Bohrkerns ist in dieser Ausgestaltungsform der Erfindung nicht vorgesehen.For surface release of soil material, a further advantageous embodiment of the invention results in that a plurality of rotatably mounted roller bits and / or fixed round shank chisel and / or fixed Abtragszähne are mounted in a radial arrangement on the underside of the body at least partially flat and / or conical. By an at least partially radial arrangement of cutting means in the entire drill cross section, the removal of the soil material in partial areas or in the entire region of the underside of the base body is achieved by a plurality of selective force. The formation of a drill core is not provided in this embodiment of the invention.

Grundsätzlich können die Schneidmittel in beliebiger Weise am Grundkörper angebracht sein. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung, dass der mindestens eine oder die mehreren drehbar gelagerten Rollenmeißel und/oder der mindestens eine oder die mehreren feststehenden Rundschaftmeißel und/oder der mindestens eine oder die mehreren feststehenden Abtragszähne auswechselbar am Grundkörper angebracht sind. Insbesondere kann die Schneideinrichtung Halterungen vorsehen, in welche die jeweiligen Schneidmittel lösbar und kraftschlüssig eingesetzt sind. Da die Schneidmittel, insbesondere die Rollenmeißel, die Rundschaftmeißel oder die Abtragszähne, einem hohen Verschleiß durch Abrieb am Bodenmaterial oder einer möglichen Beschädigung ausgesetzt sind, können diese so schnell, je nach Ausführungsform der Halterungen von der Außen- oder Innenseite des Grundkörpers gewechselt werden, was einen effizienten Betrieb und eine schnelle Wartung des Drehbohrwerkzeugs erlaubt.In principle, the cutting means can be attached in any way to the base body. According to one embodiment variant of the invention, it is particularly expedient that the at least one or more rotatably mounted roller bits and / or the at least one or more stationary round shank chisels and / or the at least one or more stationary abrasive teeth are interchangeably attached to the base body. In particular, the cutting device can provide holders into which the respective cutting means are inserted detachably and non-positively. Since the cutting means, in particular the roller bits, the round shank bits or the Abtragszähne, a high wear by abrasion are exposed to the soil material or possible damage, they can be changed so quickly, depending on the embodiment of the brackets from the outside or inside of the body, which allows efficient operation and rapid maintenance of the rotary drilling tool.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden des rohrförmigen Grundkörpers mit einem Bohrantriebsmittel an der Oberseite des Grundkörpers angebracht ist. Die Verbindungseinrichtung kann insbesondere als Kellybox ausgebildet sein, mit welchem ein Bohrgestänge, insbesondere eine Kellystange zur Übertragung eines Drehmoments und einer Vorschubkraft, lösbar und kraftschlüssig befestigt werden kann. Das Drehbohrwerkzeug kann so an üblichen Bohrgeräten zum Einsatz kommen.A further advantageous embodiment of the invention is that a connecting device for connecting the tubular base body is mounted with a Bohrantriebsmittel at the top of the body. The connecting device can in particular be designed as Kellybox, with which a drill string, in particular a Kelly rod for transmitting a torque and a feed force, can be releasably and non-positively fastened. The rotary drilling tool can thus be used on conventional drilling rigs.

Für die Ausgestaltung der Pumpeinrichtung ist es nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Schneckenpumpe mindestens eine helixförmige Förderwendel und/oder mindestens eine schräggestellte Turbinenschaufel aufweist. Die Förderung der Spülflüssigkeit, insbesondere im Inneren des Grundkörpers und hin zur Schneideinrichtung, ist hier durch die mindestens eine sich drehende Förderwendel oder durch die mindestens eine schräggestellte Turbinenschaufel erwirkbar. Eine Kombination von Förderwendeln und Turbinenschaufeln erlaubt eine Verbesserung des Stroms an Spülflüssigkeit.For the embodiment of the pumping device, it is provided according to a further particularly advantageous embodiment of the invention that the screw pump has at least one helical conveying spiral and / or at least one inclined turbine blade. The promotion of the rinsing liquid, in particular in the interior of the base body and towards the cutting device, can be achieved here by the at least one rotating conveyor spiral or by the at least one inclined turbine blade. A combination of conveyor coils and turbine blades allows for an improvement in the flow of flushing fluid.

Im Grunde können der rohrförmige Grundkörper und die Pumpeinrichtung beliebige Dimensionen aufweisen. Eine besonders bevorzugte Ausbildung der Erfindung besteht jedoch darin, dass die Schneckenpumpe eine axiale Länge aufweist, welche kleiner als die axiale Länge des rohrförmigen Grundkörpers ist, insbesondere ein Verhältnis von 1:4 bis 1:2,5 aufweist. Hierdurch kann insbesondere auch eine vorteilhafte Platzverteilung und Schwerpunktlage des Drehbohrwerkzeugs erreicht werden.In essence, the tubular body and the pumping means may have any dimensions. A particularly preferred embodiment of the invention, however, is that the screw pump has an axial length which is smaller than the axial length of the tubular base body, in particular a ratio of 1: 4 to 1: 2.5. In this way, in particular an advantageous space distribution and center of gravity position of the rotary drilling tool can be achieved.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform besteht nach der Erfindung darin, dass das Drehbohrwerkzeug ein Kernbohrer ist, welcher zur Erzeugung eines Bohrkerns und dessen Aufnahme im Inneren des Grundkörpers ausgebildet ist. Das Bodenmaterial wird hierbei zweckmäßig ringförmig von der Schneideinrichtung, welche eine ringförmige Konfiguration von Schneidmitteln aufweist, abgearbeitet. In besonders effizienter Art und Weise wird hierdurch im Bohrloch durch das ringförmige Abtragen von festem Bodenmaterial ein zylindrischer Bohrkern erzeugt.A particularly preferred embodiment according to the invention is that the rotary drilling tool is a core drill, which is designed to produce a core and its reception in the interior of the body. The soil material is expediently worked off annularly by the cutting device, which has an annular configuration of cutting means. Especially In this way, a cylindrical drill core is efficiently produced in the borehole by the annular removal of solid soil material.

Nach Ausbildung eines Bohrkerns im Aufnahmeraum des Grundkörpers aus dem an der Bohrlochsohle anstehenden Bodenmaterial wird dieser in bekannter Weise mit einer Kernfangeinrichtung, wie beispielsweise einem Kernfangring, im Inneren des Grundkörpers kraftschlüssig festgehalten und im Weiteren durch Krafteinwirkung von der Bohrlochsohle abgetrennt und zusammen mit dem Drehbohrwerkzeug in Form des Kernbohrers an die Baugrundoberfläche gefördert.After forming a core in the receiving space of the body from the pending at the bottom hole soil this is held in a known manner with a Kernfangeinrichtung, such as a Kernfangring, inside the body frictionally and subsequently separated by force from the bottom hole and together with the rotary drilling tool in Form of the core drill conveyed to the subsoil surface.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform besteht nach der Erfindung darin, dass das Drehbohrwerkzeug ein Kastenbohrer ist, welcher zur Aufnahme von flächenhaft abgearbeitetem Bodenmaterial im Inneren des Grundkörpers ausgebildet ist. Das Bodenmaterial wird durch eine flächenhafte Anordnung von Schneidmitteln im gesamten Bohrquerschnitt durch die Schneideinrichtung abgetragen und durch Aufnahmeöffnungen einer verschließbaren Bodenplatte an der Unterseite des Grundkörpers dem Aufnahmeraum in dem Grundkörper zugeführt. Das Bohrloch wird weitergehend durch ein Entleeren des Aufnahmeraumes an der Baugrundoberfläche in ökonomischer Art und Weise erstellt. Durch das zweckmäßige Verschließen und Wiederöffnen von Klappen an den Aufnahmeöffnungen kann das aufgenommene Bodenmaterial beim Fördern an die Baugrundoberfläche gefangen und dort wieder abgegeben werden.A further particularly preferred embodiment according to the invention consists in that the rotary drilling tool is a box drill, which is designed for receiving areal finished soil material in the interior of the main body. The soil material is removed by a planar arrangement of cutting means in the entire drill cross section through the cutter and fed through receiving openings of a closable bottom plate on the underside of the body to the receiving space in the body. The borehole is further prepared by emptying the receiving space on the ground surface in an economical manner. By appropriately closing and reopening flaps at the receiving openings, the collected soil material can be trapped on the subsoil surface during transport and released there again.

Hinsichtlich des Bohrgeräts wird die eingangs genannte Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Drehbohrwerkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche vorgesehen ist. Durch Verbindung des erfindungsgemäßen Drehbohrwerkzeugs mit einem Bohrantrieb, welcher an einem Mast eines Bohrgeräts angebracht ist und das Drehbohrwerkzeug drehend antreibt, können Bohrlöcher mit einem solchen Bohrgerät besonders effizient im Baugrund und in allen darin anstehenden Bodenmaterialien und grundsätzlich in allen technisch erzielbaren Teufen erstellt werden.With regard to the drill, the object mentioned above is achieved according to the invention in that a rotary drilling tool is provided according to one of the preceding claims. By connecting the rotary drilling tool according to the invention with a drill drive, which is mounted on a mast of a drill and rotatably drives the rotary drilling tool, boreholes can be created with such a drill particularly efficient in the ground and in all upcoming soil materials and basically in all technically achievable Teufen.

Weiter hinsichtlich des Verfahrens wird die eingangs genannte Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Drehbohrwerkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche verwendet wird. Hierbei kann das erfindungsgemäße Drehbohrwerkzeug, insbesondere auch mit dem oben beschriebenen Bohrgerät zum Erstellen einer Bohrung im Boden eingesetzt werden, um solche Bohrungen wie vorstehend erläutert, effizient und ökonomisch durchzuführen.Next with respect to the method, the object mentioned above is achieved according to the invention in that a rotary drilling tool according to one of the preceding claims is used. In this case, the rotary drilling tool according to the invention, In particular, with the above-described drill for creating a hole in the ground are used to perform such holes as explained above, efficiently and economically.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1:
eine Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen Drehbohrwerkzeugs;
Fig. 2:
eine perspektivische Ansicht des Drehbohrwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 3:
eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehbohrwerkzeugs;
Fig. 4:
eine perspektivische Ansicht des Drehbohrwerkzeugs von Fig. 3;
Fig. 5:
eine Ansicht des erfindungsgemäßen Drehbohrwerkzeugs von Fig. 3 von oben.
The invention will be further elucidated on the basis of preferred exemplary embodiments, which are illustrated schematically in the attached drawings. In the drawings show:
Fig. 1:
a side view of a first rotary drilling tool according to the invention;
Fig. 2:
a perspective view of the rotary drilling tool of Fig. 1 ;
3:
a side view of a second embodiment of a rotary drilling tool according to the invention;
4:
a perspective view of the rotary drilling tool of Fig. 3 ;
Fig. 5:
a view of the rotary drilling tool according to the invention of Fig. 3 from above.

Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehbohrwerkzeugs 10 wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 erläutert. Das Drehbohrwerkzeug 10 weist einen rohrförmigen Grundkörper 12 auf, welcher typischerweise einen Durchmesser zwischen 0,5 m und 4,0 m haben kann. An einer Unterseite des Grundkörpers 12 ist eine Schneideinrichtung 30 angeordnet. Die Schneideinrichtung 30 weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Rollenmeißeln 32 in einer ringförmigen und zueinander versetzt angeordneten Anordnung auf. Die Rollenmeißel 32 sind insbesondere in abwechselnder Weise radial nach innen und außen gerichtet. Die Rollenmeißel 32 sind weiter bei diesem Ausführungsbeispiel lösbar an der Unterseite des Grundkörpers 12 befestigt. Zusätzlich zu der Vielzahl an Rollenmeißeln 32 sind eine Vielzahl von Abtragszähnen 34 ebenfalls lösbar an der Unterseite des Grundkörpers 12 befestigt. Im Inneren des Grundkörpers 12 befindet sich ein Aufnahmeraum 14, welcher durch eine innere Rohrwandung 13 des Grundkörpers 12, durch die Schneideinrichtung 30 an der Unterseite des Grundkörpers 12 und durch eine Abschlussplatte 16 an der Oberseite des Grundkörpers 12 gemeinsam mit einer daran angeordneten Pumpeinrichtung 20 begrenzt ist. Die Abschlussplatte 16 weist vier Durchgangsöffnungen 18 auf. Weiter an der Abschlussplatte 16 des Grundkörpers 12 ist eine Verbindungseinrichtung 40 fest verbunden.A first embodiment of a rotary drilling tool 10 according to the invention will be described below in connection with FIGS FIGS. 1 and 2 explained. The rotary drilling tool 10 has a tubular base body 12, which may typically have a diameter between 0.5 m and 4.0 m. On a lower side of the main body 12, a cutting device 30 is arranged. The cutting device 30 has in this embodiment, a plurality of roller chisels 32 in an annular and mutually staggered arrangement. The roller bits 32 are directed in particular in an alternating manner radially inwards and outwards. The roller bits 32 are further attached in this embodiment releasably secured to the underside of the base body 12. In addition to the plurality of roller bits 32, a plurality of Abtragszähnen 34 are also releasably attached to the underside of the body 12. Inside the main body 12 there is a receiving space 14, which is bounded by an inner tube wall 13 of the main body 12, by the cutting device 30 on the underside of the main body 12 and by an end plate 16 on the upper side of the main body 12 together with a pumping device 20 arranged thereon is. The end plate 16 has four through holes 18. Next to the end plate 16 of the main body 12, a connecting device 40 is firmly connected.

Die Pumpeinrichtung 20, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Schneckenpumpe ausgebildet ist, weist zwei um 180° zueinander versetzt angeordnete Förderwendeln 22 auf. Die erste und zweite Förderwendel 22 erstrecken sich radial entlang der Abschlussplatte 16 des Grundkörpers 12 bis zur inneren Rohrwandung 13. Die Förderwendeln 22 sind in diesem Ausführungsbeispiel fest mit der Oberseite des Grundkörpers 12 verbunden, insbesondere verschweißt. Die oben genannten Förderwendeln 22 sind so angeordnet und mit der Abschlussplatte 16 des Grundkörpers 12 verbunden, dass sie einen axialen Abschnitt einer Doppelhelix bilden. Das in der inneren Rohrwandung 13, der Abschlussplatte 16 und der Schneideinrichtung 30 eingeschlossene Volumen abzüglich des von der Pumpeinrichtung 20 beanspruchten Volumens beschreibt den Aufnahmeraum 14, welcher zur Aufnahme eines durch die Schneideinrichtung 30 vom Boden abgetrennten und nicht dargestellten Bohrkerns, vorgesehen ist.The pumping device 20, which is designed in this embodiment as a screw pump, has two 180 ° offset from each other arranged conveying helices 22. The first and second delivery helix 22 extend radially along the end plate 16 of the main body 12 to the inner tube wall 13. The conveyor helices 22 are in this embodiment firmly connected to the top of the base body 12, in particular welded. The above-mentioned conveying helices 22 are arranged and connected to the end plate 16 of the main body 12 so as to form an axial portion of a double helix. The enclosed in the inner tube wall 13, the end plate 16 and the cutter 30 volume minus the claimed by the pumping device 20 volume describes the receiving space 14, which is provided for receiving a separated by the cutter 30 from the bottom drill core, not shown.

Der rohrförmige Grundkörper 12 weist die bereits oben genannte, nach innen parallel versetzt angeordnete Rohrwandung 13 auf, wobei diese an der Unterseite Aussparungen 15 in paarweiser Anordnung aufweist. Damit schließt der rohrförmige Grundkörper 12 mit seiner inneren Rohrwandung 13 und der Schneideinrichtung 30 einerseits bündig mit der Bohrlochsohle ab und lässt andererseits einen Strom von Spülflüssigkeit entlang der Bohrlochsohle durch die Aussparungen 15 zu der Schneideinrichtung 30 zu.The tubular base body 12 has the previously mentioned, inwardly parallel offset pipe wall 13, which has on the bottom recesses 15 in a paired arrangement. Thus, the tubular body 12 with its inner tube wall 13 and the cutter 30 on the one hand flush with the bottom hole and on the other hand allows a flow of rinsing fluid along the bottom hole through the recesses 15 to the cutter 30.

Der rohrförmige Grundkörper 12 weist weiter an seiner Oberseite die bereits oben genannte Abschlussplatte 16 auf, welche an der Außenseite des rohrförmigen Grundkörpers 12 bündig mit diesem abschließt. Um einen Zutritt von Spülflüssigkeit zum Grundkörper 12 und weiter zur Schneideinrichtung 30 zu gewährleisten, sind vier Durchgangsöffnungen 18 in Gestalt von vier gleichförmigen Kreisaussparungen in der Abschlussplatte 16 vorgesehen. Im Zentrum der Abschlussplatte 16 befindet sich eine Verbindungseinrichtung 40, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Kellybox zum Anschließen des Drehbohrwerkzeugs 10 an ein Bohrantriebsmittel, welches hier als Kellystange zweckmäßig vorgesehen ist, ausgebildet ist. Die Kellystange ist in der Fig. 1 und Fig. 2 nicht dargestellt. Die Verbindungseinrichtung 40 ist zur Aufnahme der Kellystange im Wesentlichen in rechteckiger Konstruktion ausgebildet. Zur Übertragung eines Drehmoments vom Bohrantriebsmittel auf das Drehbohrwerkzeug 10 sind aus statischen Gründen vier Versteifungselemente 41 an der Verbindungseinrichtung 40 und der Abschlussplatte 16 zwischen den einzelnen Durchgangsöffnungen 18 angeordnet und mit der Abschlussplatte 16 und der Verbindungseinrichtung 40 fest verbunden, insbesondere angeschweißt. Die Versteifungselemente 41 weisen dabei in ihrer Mitte statisch nicht relevante Aussparungen auf. Die Abschlussplatte 16 dient somit in vorliegendem Ausführungsbeispiel dazu, den Grundkörper 12 mit der Verbindungseinrichtung 40 konstruktiv zu verbinden bei gleichzeitiger Ermöglichung eines Strömens von Spülflüssigkeit durch die Durchgangsöffnungen 18 zu der an die Abschlussplatte 16 angebrachten Pumpeinrichtung 20.The tubular base body 12 has further on its upper side the already mentioned above end plate 16, which terminates flush with the outside of the tubular base body 12 with this. In order to ensure access of rinsing liquid to the main body 12 and further to the cutting device 30, four passage openings 18 in the form of four uniform circular recesses in the end plate 16 are provided. In the center of the end plate 16 is a connecting device 40, which is formed in the present embodiment as a Kellybox for connecting the rotary drilling tool 10 to a Bohrantriebsmittel, which is provided here as Kellystange appropriate. The Kelly bar is in the Fig. 1 and Fig. 2 not shown. The connection device 40 is designed to receive the Kelly bar substantially in a rectangular construction. To transmit torque from the drill drive means to the rotary drilling tool 10, four stiffening elements 41 are arranged on the connecting device 40 and the end plate 16 between the individual passage openings 18 and firmly connected to the end plate 16 and the connecting device 40, in particular welded, for static reasons. The stiffening elements 41 in this case have statically not relevant recesses in their middle. The end plate 16 thus serves in the present embodiment to constructively connect the main body 12 to the connecting device 40 while at the same time allowing a flow of rinsing fluid through the through-openings 18 to the pump device 20 attached to the end plate 16.

In drehendem Betrieb des Drehbohrwerkzeugs 10 wird das anstehende Bodenmaterial durch die ringförmige Schneideinrichtung 30 ringförmig abgearbeitet, wobei ein Bohrkern innerhalb der inneren Rohrwandung 13 sukzessive gebildet wird, welcher in den Aufnahmeraum 14 hineinragt. Zur verbesserten Förderung des abgearbeiteten Bodenmaterials, zur Stabilisierung der Bohrlochwand und insbesondere auch zur Kühlung der Schneideinrichtung 30 wird Spülflüssigkeit durch die Durchgangsöffnungen 18 zur Pumpeinrichtung 20 vom bereits bestehenden Bohrloch geleitet und von der Pumpeinrichtung 20 in den Aufnahmeraum 14 und weiter zwischen der inneren Rohrwandung 13 und dem Bohrkern zur Schneideinrichtung 30 und insbesondere auch zu den Rollenmeißeln 32 und zu den Abtragszähnen 34 gefördert. Eine nicht dargestellte äußere und/oder innere Förderwendel an der äußeren Seite des rohrförmigen Grundkörpers 12 oder an der inneren Rohrwandung 13 unterstützen den Strom der Spülflüssigkeit von der Pumpeinrichtung 20 zur Schneideinrichtung 30 und wieder zur Baugrundoberfläche.In rotating operation of the rotary drilling tool 10, the pending soil material is processed annularly by the annular cutting device 30, wherein a drill core within the inner tube wall 13 is formed successively, which projects into the receiving space 14. For improved promotion of the processed soil, for stabilizing the borehole wall and in particular for cooling the cutting device 30 rinsing liquid is passed through the through holes 18 to the pumping device 20 from the existing wellbore and from the pumping device 20 into the receiving space 14 and further between the inner tube wall 13 and the drill core to the cutting device 30 and in particular also to the roller bits 32 and the Abtragszähnen 34 promoted. An outer and / or inner conveyor coil, not shown, on the outer side of the tubular base body 12 or on the inner tube wall 13 support the flow of the rinsing liquid from the pumping device 20 to the cutting device 30 and back to the ground surface.

In den Figuren 3 bis 5 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehbohrwerkzeugs 10 gezeigt. Der grundsätzliche Aufbau dieses Drehbohrwerkzeugs 10 mit einem rohrförmigen Grundkörper 12, einer Schneideinrichtung 30 an der Unterseite des rohrförmigen Grundkörpers 10, einer Pumpeinrichtung 20, einer Abschlussplatte 16 mit Durchgangsöffnungen 18 und einer Verbindungseinrichtung 40 entspricht dem Aufbau des Drehbohrwerkzeugs 10 gemäß den Figuren 1 und 2. Ein erster maßgeblicher Unterschied besteht jedoch darin, dass das Drehbohrwerkzeug 10 nach den Figuren 3 bis 5 eine Pumpeinrichtung 20 aufweist, welche an der Oberseite der Abschlussplatte 16 befestigt ist und nicht in den rohrförmigen Grundkörper 12 hineinragt. Weiterhin bildet die Pumpeinrichtung 20, wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel, eine Schneckenpumpe, wobei in diesem Ausführungsbeispiel zwei schräggestellten Turbinenschaufeln 24 vorgesehen sind. Da es sich in der hier gezeigten Ausführungsform nicht um einen Kernbohrer, sondern um einen Kastenbohrer handelt, ist keine innere Rohrwandung 13 vorgesehen.In the FIGS. 3 to 5 a second embodiment of a rotary drilling tool 10 according to the invention is shown. The basic structure of this rotary drilling tool 10 with a tubular base 12, a cutting device 30 on the underside of the tubular body 10, a pumping device 20, a cover plate 16 with through holes 18 and a connecting device 40 corresponds to the structure of the rotary drilling tool 10 according to the FIGS. 1 and 2 , A first significant difference, however, is that the rotary drilling tool 10 after the FIGS. 3 to 5 a pumping device 20 which is attached to the top of the end plate 16 and does not protrude into the tubular body 12. Furthermore, the pumping device 20, as in the first embodiment, a screw pump, wherein in this embodiment, two inclined turbine blades 24 are provided. Since it is not a core drill, but a box drill in the embodiment shown here, no inner tube wall 13 is provided.

Ein zweiter maßgeblicher Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Schneideinrichtung 30 im Wesentlichen eine flächenhafte Anordnung von Rundschaftmeißeln 33 in radialen Teilanordnungen aufweist. Des Weiteren ist die hier gezeigte erfindungsgemäße Ausführungsform ausgebildet, um flächenhaft abgetragenes Bodenmaterial im Inneren des Grundkörpers 12, welcher hier uneingeschränkt als Aufnahmeraum 14 zur Verfügung steht, aufzunehmen.A second significant difference from the first exemplary embodiment is that the cutting device 30 essentially has a planar arrangement of round shank chisels 33 in radial subassemblies. Furthermore, the embodiment shown here according to the invention is designed to receive areal removed soil material in the interior of the main body 12, which is available here unrestrictedly as a receiving space 14.

Die Pumpeinrichtung 20, welche wie oben bereits erläutert, als Schneckenpumpe ausgebildet ist, weist zwei entgegengesetzt angeordnete Turbinenschaufeln 24 auf. Die Turbinenschaufeln 24 erstrecken sich radial entlang der Abschlussplatte 16 des Grundkörpers 12 bis zur fortgesetzten Wandung des rohrförmigen Grundkörpers 12. Die Turbinenschaufeln 24 sind in diesem Ausführungsbeispiel fest mit der an der Oberseite des Grundkörpers 12 angeordneten Abschlussplatte 16 verbunden, insbesondere verschweißt. Weiterhin sind die Turbinenschaufeln 24 mit der Verbindungseinrichtung 40 fest verbunden, auch hier insbesondere angeschweißt. Die Turbinenschaufeln 24 sind so angeordnet, dass sich bei entsprechender Drehrichtung des Drehbohrwerkzeugs 10 ein Einströmen der Spülflüssigkeit durch die vorgesehenen Durchgangsöffnungen 18 einstellt.The pumping device 20, which as already explained above, is designed as a screw pump, has two turbine blades 24 arranged in opposite directions. The turbine blades 24 extend radially along the end plate 16 of the body 12 to the continued wall of the tubular body 12. The turbine blades 24 are in this embodiment fixedly connected to the top of the body 12 arranged end plate 16, in particular welded. Furthermore, the turbine blades 24 are firmly connected to the connecting device 40, also welded in particular here. The turbine blades 24 are arranged so that, with a corresponding direction of rotation of the rotary drilling tool 10, an inflow of the flushing fluid through the provided through-openings 18 is established.

Grundsätzlich ist die Schneideinrichtung 30 so ausgestaltet, dass die in radialen Teilanordnungen vorgesehenen Schneidmittel, hier Rundschaftmeißel 33, das Bodenmaterial an der Bohrlochsohle im gesamten Bohrquerschnitt flächenhaft abtragen und dem Aufnahmeraum 14 über nicht dargestellte Aufnahmeöffnungen zuführen.Basically, the cutting device 30 is configured such that the cutting means provided in radial subassemblies, in this case round shank chisel 33, remove the soil material at the bottom of the hole in the entire bore cross section and feed it to the receiving space 14 via receiving openings (not shown).

Entsprechend dem Drehbohrwerkzeug 10 der ersten Ausführung ist die Verbindungseinrichtung 40 als Kellybox ausgebildet und zur Aufnahme einer Kellystange vorgesehen. Es sind analog zum ersten Ausführungsbeispiel Versteifungselemente 41 mit der Verbindungseinrichtung 40 und der Abschlussplatte 16 verbunden, insbesondere angeschweißt, welche um 90° zu den Turbinenschaufeln 24 versetzt angeordnet sind.According to the rotary drilling tool 10 of the first embodiment, the connecting device 40 is formed as Kellybox and for receiving a Kelly bar intended. Similar to the first exemplary embodiment, stiffening elements 41 are connected to the connecting device 40 and the end plate 16, in particular welded, which are offset by 90 ° relative to the turbine blades 24.

Durch räumliche Anordnung der Pumpeinrichtung 20 außerhalb des rohrförmigen Grundkörpers 12 und einer flächenhaften Anordnung von Schneidmitteln der Schneideinrichtung 30 steht der gesamte Innenraum des Grundkörpers 12 als Aufnahmeraum 14 zur Aufnahme von abgetragenem Bodenmaterial zur Verfügung. Ein Kastenbohrer, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, ist im Vergleich zu einem Kernbohrer, wie im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, zur Abtragung von weniger hartem Bodenmaterial im Vergleich zum Bodenmaterial in Eignung für das erste Ausführungsbeispiel geeignet.By spatial arrangement of the pumping device 20 outside of the tubular base body 12 and a planar arrangement of cutting means of the cutting device 30, the entire interior of the base body 12 is available as a receiving space 14 for receiving abraded soil material. A box drill as shown in this embodiment is suitable for the removal of less hard soil material compared to the soil material suitable for the first embodiment as compared with a core drill as shown in the first embodiment.

Die in beiden Ausführungsbeispielen erfindungsgemäß erläuterte Pumpeinrichtung 20, insbesondere in Gestalt der Schneckenpumpe, ist somit in besonderem Maße die Effizienz bei der Erstellung eines Bohrlochs, insbesondere mit einem Kernbohrer oder mit einem Kastenbohrer, zu steigern.The pumping device 20 according to the invention explained in both exemplary embodiments, in particular in the form of the screw pump, is thus to a particular degree to increase the efficiency in the creation of a borehole, in particular with a core drill or with a box borer.

Claims (15)

Drehbohrwerkzeug (10) zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit - einem rohrförmigen Grundkörper (12), - einer an einer Unterseite des Grundkörpers (12) angeordneten Schneideinrichtung (30) zum Abarbeiten von Bodenmaterial, - einem Aufnahmeraum (14) in dem Grundkörper (12) zum Aufnehmen von Bodenmaterial und - einer an einer Oberseite des Grundkörpers (12) angeordneten Abschlussplatte (16) mit mindestens einer Durchgangsöffnung (18), dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der mindestens einen Durchgangsöffnung (18) eine Pumpeinrichtung (20) angeordnet ist, durch welche eine Strömung von Spülflüssigkeit durch die mindestens eine Durchgangsöffnung (18) erzeugbar ist und welche sich radial entlang der Abschlussplatte (16) erstreckt.Rotary drilling tool (10) for creating a hole in the ground with a tubular base body (12), a cutting device (30) arranged on an underside of the base body (12) for working off soil material, - A receiving space (14) in the base body (12) for receiving soil material and a closure plate (16) arranged on an upper side of the main body (12) and having at least one passage opening (18), characterized,
that a pumping device (20) is arranged in the region of the at least one passage opening (18) through which a flow of flushing liquid through the at least one passage opening (18) can be generated and which extends radially along the end plate (16). Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pumpeinrichtung (20) an einer Ober- oder Unterseite der Abschlussplatte (16) angeordnet ist.Rotary drilling tool according to claim 1,
characterized,
in that the pumping device (20) is arranged on an upper or lower side of the end plate (16). Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pumpeinrichtung (20) zum Fördern der Spülflüssigkeit in den Aufnahmeraum (14) des Grundkörpers (12) oder aus dem Aufnahmeraum (14) des Grundkörpers (12) heraus ausgebildet ist.Rotary drilling tool according to claim 1 or 2,
characterized,
in that the pumping device (20) for conveying the flushing liquid is formed in the receiving space (14) of the base body (12) or out of the receiving space (14) of the base body (12). Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Pumpeinrichtung (20) als Schneckenpumpe ausgebildet ist.Rotary drilling tool according to claim 1 to 3,
characterized,
that the pumping device (20) is designed as a screw pump. Drehbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der rohrförmige Grundkörper (12) an einer Außen- und/oder Innenseite eine Wendel zum Fördern von Spülflüssigkeit und/oder abgearbeitetem Bodenmaterial aufweist.Rotary drilling tool according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that the tubular body (12) has a spiral for conveying rinsing fluid and / or stripped soil material on an outer and / or inner side. Drehbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schneideinrichtung (30) mindestens einen drehbar gelagerten Rollenmeißel (32) und/oder mindestens einen feststehenden Rundschaftmeißel (33) und/oder mindestens einen feststehenden Abtragszahn (34) aufweist.Rotary drilling tool according to one of claims 1 to 5,
characterized,
that the cutting device (30) comprises at least one rotatably mounted roller bits (32) and / or at least one stationary round shank chisel (33) and / or at least one fixed Abtragszahn (34). Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere drehbar gelagerte Rollenmeißel (32) und/oder feststehende Rundschaftmeißel (33) und/oder feststehende Abtragszähne (34) in einer ringförmigen Anordnung an der Unterseite des Grundkörpers (12) angebracht sind.Rotary drilling tool according to claim 6,
characterized,
that a plurality of rotatably mounted roller bits (32) and / or fixed round shank bits (33) and / or fixed removal teeth (34) are mounted in an annular arrangement on the underside of the base body (12). Drehbohrwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine oder die mehreren drehbar gelagerten Rollenmeißel (32) und/oder der mindestens eine oder die mehreren feststehenden Rundschaftmeißel (33) und/oder der mindestens eine oder die mehreren feststehenden Abtragszähne (34) auswechselbar an dem Grundkörper (12) angebracht sind.Rotary drilling tool according to claim 6 or 7,
characterized,
in that the at least one or more rotatably mounted roller bits (32) and / or the at least one or more fixed round shank chisels (33) and / or the at least one or more fixed abrasive teeth (34) are removably attached to the base body (12) , Drehbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Verbindungseinrichtung (40) zum Verbinden des rohrförmigen Grundkörpers (12) mit einem Bohrantriebsmittel an der Oberseite des Grundkörpers (12) angebracht ist.Rotary drilling tool according to one of claims 1 to 8,
characterized,
in that a connecting device (40) for connecting the tubular basic body (12) to a drill drive means is attached to the upper side of the main body (12). Drehbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schneckenpumpe mindestens eine helixförmige Förderwendel (22) und/oder mindestens eine schräggestellte Turbinenschaufel (24) aufweist.Rotary drilling tool according to one of claims 4 to 9,
characterized,
that the screw pump having at least one helical spiral conveyor (22) and / or at least an inclined turbine blade (24). Drehbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schneckenpumpe eine axiale Länge aufweist, welche kleiner als die axiale Länge des rohrförmigen Grundkörpers (12) ist.Rotary drilling tool according to one of claims 4 to 10,
characterized,
in that the screw pump has an axial length which is smaller than the axial length of the tubular base body (12). Drehbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Drehbohrwerkzeug (10) ein Kernbohrer ist, welcher zur Erzeugung eines Bohrkerns und zur Aufnahme des Bohrkerns im Inneren des Grundkörpers (12) ausgebildet ist.Rotary drilling tool according to one of claims 7 to 11,
characterized,
in that the rotary drilling tool (10) is a core drill, which is designed to produce a core and to receive the core within the base (12). Drehbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Drehbohrwerkzeug (10) ein Kastenbohrer ist, welcher zur Aufnahme von flächenhaft abgearbeitetem Bodenmaterial im Inneren des Grundkörpers (12) ausgebildet ist.Rotary drilling tool according to one of claims 8 to 11,
characterized,
in that the rotary drilling tool (10) is a box drill, which is designed to receive areal finished soil material inside the main body (12). Bohrgerät zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Mast und einem Bohrantrieb zum drehbaren Antreiben eines Bohrwerkzeugs,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Drehbohrwerkzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche vorgesehen ist.Drill for drilling a hole in the ground with a mast and a drill drive for rotatably driving a drilling tool,
characterized,
in that a rotary drilling tool (10) according to one of the preceding claims is provided. Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Bohrwerkzeug,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Drehbohrwerkzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche verwendet wird.Method for creating a hole in the ground with a drilling tool,
characterized,
in that a rotary drilling tool (10) according to one of the preceding claims is used.
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