EP4015766B1 - Tiefbauwerkzeug und tiefbauverfahren - Google Patents

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EP4015766B1
EP4015766B1 EP20216136.0A EP20216136A EP4015766B1 EP 4015766 B1 EP4015766 B1 EP 4015766B1 EP 20216136 A EP20216136 A EP 20216136A EP 4015766 B1 EP4015766 B1 EP 4015766B1
Authority
EP
European Patent Office
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civil engineering
operating data
engineering tool
sensor
tool
Prior art date
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EP20216136.0A
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English (en)
French (fr)
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EP4015766C0 (de
EP4015766A1 (de
Inventor
Andreas Schober
Matthias Dr. SEMEL
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Bauer Spezialtiefbau GmbH
Original Assignee
Bauer Spezialtiefbau GmbH
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Publication date
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Priority to CN202180075660.4A priority patent/CN116848564A/zh
Priority to PCT/EP2021/081934 priority patent/WO2022135794A1/de
Priority to US18/249,686 priority patent/US20230383647A1/en
Publication of EP4015766A1 publication Critical patent/EP4015766A1/de
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Publication of EP4015766C0 publication Critical patent/EP4015766C0/de
Publication of EP4015766B1 publication Critical patent/EP4015766B1/de
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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
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/26—Storing data down-hole, e.g. in a memory or on a record carrier
    • 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
    • E21B27/00—Containers for collecting or depositing substances in boreholes or wells, e.g. bailers, baskets or buckets for collecting mud or sand; Drill bits with means for collecting substances, e.g. valve drill 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
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • 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
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling

Definitions

  • the invention relates to a civil engineering tool for attachment to a civil engineering machine with a carrier device, with at least one sensor for detecting operating data on the civil engineering tool according to the partial features of claim 1.
  • the invention further relates to a civil engineering method, in which a civil engineering machine with a civil engineering tool attached thereto with at least one sensor is used, by means of which operating data can be recorded when the civil engineering tool is used, according to the partial features of claim 11.
  • a civil engineering machine with a carrier device and a rotary drilling tool as a civil engineering tool is, for example, from EP 3 392 449 B1 out.
  • Such measuring devices are connected via the drill rod via a data line or wirelessly to a control device which is attached to the carrier device outside the ground.
  • the control device is usually located in or on the so-called driver's cab.
  • the invention is based on the object of specifying a civil engineering tool and a civil engineering method with which a particularly efficient use of a civil engineering tool can be achieved.
  • a civil engineering tool is a component intended for attachment to a civil engineering machine with a carrier device, which is essentially designed as a simple steel construction and essentially does not have its own drives and control devices.
  • a preferred embodiment of the invention is that the recorded operating data are provided with a time stamp. If there is a uniform time marking, the data recorded directly by the tool can also be combined with other operating data of the civil engineering machine at a later point in time and, if necessary, compared.
  • the time stamp may include the time and date. This can increase data security for the total operating data recorded. For example, it can be determined whether the operating times of a civil engineering tool correspond to the corresponding operating times of the civil engineering machines to which the civil engineering tool has been attached. This leads to a fundamental increase in data security and data quality.
  • the operating times can also be recorded overall, with the operation of a civil engineering tool being able to be recorded, for example, by the occurrence and ending of a movement, in particular a specific movement, in particular a rotary movement, by means of a corresponding movement sensor.
  • the at least one sensor to record a speed, pressures, forces, temperature as operating data and/or changes in position can be detected.
  • several different sensors can also be provided on a civil engineering tool.
  • a rotational speed can be detected, for example, via an acceleration sensor, in particular a gyroscopic measuring device.
  • Pressures and forces can be reliably recorded, for example, using appropriate force gauges.
  • One or more temperature sensors can be arranged on the excavation tool to measure the temperature.
  • a change in position can be detected via movement or acceleration sensors and/or, if necessary, via a GPS measuring unit. The enumeration is not exhaustive, so that other physical or chemical data relevant to a method can also be recorded and stored on the civil engineering tool.
  • the data memory can be designed for long-term data storage, for example for several days, weeks or months.
  • the operating data unit comprises a processor with which the recorded operating data can be evaluated directly on the excavation tool.
  • the operating data unit comprises a processor with which the recorded operating data can be evaluated directly on the excavation tool.
  • a manual, portable interrogator can be provided for this purpose.
  • the processor can determine a maintenance status and that a signal for this can be emitted.
  • the processor can thus determine that a specific operating time for maintenance has been reached or that a limit load has been exceeded, as a result of which maintenance or repair of the civil engineering tool is initiated. This can be indicated by a signaling device, preferably on the civil engineering tool itself.
  • the operating data unit prefferably includes an autonomous energy supply, in particular an electrical accumulator.
  • the accumulator can be exchangeable. This can preferably be charged via a charging cable or wirelessly.
  • the operating data unit is detachable and/or can be retrofitted to the civil engineering tool.
  • the operating data unit is preferably accommodated in a protected manner in a housing on the civil engineering tool.
  • the housing can include a receptacle on the excavation tool, which is closed with a detachable housing cover.
  • the operating data unit can be wired or wirelessly connected to the at least one sensor on the excavation tool. This operating data unit can be provided at a position which is at a distance from the actual working area of the civil engineering tool, in particular set back.
  • the operating data unit it is expedient for the operating data unit to have a transmission device for data transmission.
  • the data transmission can be wired or wireless.
  • Data can be transmitted from the civil engineering tool directly to the carrier device and in particular also separately from the carrier device directly to a receiving device or a manual interrogation device.
  • the civil engineering tool according to the invention is designed as a drill bucket, an auger, a displacement drill, a Kelly bar or as a Kelly extension.
  • drilling tools are usually typical steel construction elements which are connected to a rotary drive directly or via a drill rod.
  • the drill rod can in particular be a Kelly rod, in particular a telescopic Kelly rod, or a Kelly extension.
  • Such a drill rod also represents a civil engineering tool within the meaning of the invention.
  • the invention also includes a civil engineering machine with a carrier device, which in particular has an undercarriage with a chassis and an upper carriage rotatably mounted thereon, the civil engineering tool according to the invention described above being attached.
  • a civil engineering machine which can in particular be a drilling device.
  • the operating data it is particularly expedient for the operating data to be stored in a tamper-proof manner in the operating data unit.
  • the data memory in the operating data unit can be designed in such a way that it cannot, or at least not easily, be deleted or changed by the civil engineering machine.
  • the data can be removed and deleted via a control center or an authorized operator.
  • a preferred variant of the method consists in the operating data being queried by the civil engineering machine and/or a central control station.
  • the data recorded by the at least one sensor during operation can also be displayed directly to an operator of a civil engineering machine and/or in a central control point. Irrespective of this, the recorded operating data remain stored in the operating data unit directly on the civil engineering tool.
  • Another preferred method variant of the invention is that operating data, which are recorded by the carrier machine itself, and the operating data of the autonomous operating data unit on the civil engineering tool are queried separately from a central control center, and that the operating data of the carrier machine and the operating data of the autonomous operating unit of the Civil engineering tools are summarized in the central control point and / or compared. In this way, data can be acquired separately from the civil engineering machine on the one hand and from the civil engineering tool on the other hand.
  • the data recorded separately in this way can be compared and verified in a central control room. This can lead to increased data security and data quality.
  • the invention is described in more detail below using a preferred exemplary embodiment, which is shown schematically in the drawing.
  • the drawing shows a perspective view of part of a civil engineering tool according to the invention.
  • a civil engineering tool 10 according to the invention which is designed as a drilling bucket, is explained in connection with the figure.
  • a tubular housing which surrounds a base body 12 , has been omitted from the civil engineering tool 10 .
  • a base 14 is arranged on the underside of the base body 12 and has a base removal device 30 on its underside. Removed soil material can be received in an inner receiving space on the base body 12 via an opening in the ground (not shown).
  • the bottom 14 is mounted pivotably about a horizontally directed pivot axis 15 . So the bottom 14 can be pivoted down to empty the drill bucket.
  • the housing around the base body 12 is closed at the top by a cover plate 18 on which a connecting device 20 for connecting to a drill rod is attached.
  • the connecting device 20 is designed as a so-called Kelly box, which can accommodate a square-shaped end of a drill rod.
  • a drill rod can thus be accommodated and fastened in the sleeve-shaped connecting device 20 in a rotationally fixed manner by means of transversely directed locking bolts.
  • the civil engineering tool 10 is provided with a pressure measuring arrangement 40 which has a first pressure measuring device 41 in a lower area of the base body 12 and a second pressure measuring device 42 in an upper area of the base body 12 .
  • the lower first pressure measuring device 41 has a first hollow measuring body 45a which is constructed in the form of a ring from three tubular elements.
  • the outer measuring element pointing outwards is formed in an arc shape corresponding to an outer peripheral radius of the base body 12 .
  • a flexible measuring surface 48 can be arranged in particular on an inside of the first hollow measuring body 45a, which deforms according to an external pressure due to the presence of supporting liquid, possibly with removed soil material, and thus transfers an external pressure to an internal measuring fluid.
  • the first hollow measuring body 45a is formed parallel to the horizontal base 14 and can be in contact with an outside or an external environment via a recess in the base 14 .
  • a corresponding recess is also formed in the cover plate 18, through an inner wall 16 along the body 12 a channel 17 is formed, through which support suspension can flow along the base body 12.
  • the upper second pressure gauge 42 has a second annular hollow gauge body 45b formed of four tubular members.
  • the second hollow measuring body 45b extends in the form of a ring around the connecting device 20 on the upper side of the cover plate 18.
  • the second hollow measuring body 45b is also designed with a flexible measuring surface for detecting an external ambient pressure, with the ambient pressure being able to be transferred to an internal measuring fluid.
  • the first pressure measuring device 41 and the second pressure measuring device 42 are fluidically connected via a connecting line 44 which extends axially along the base body 12 .
  • the inner wall 16 is provided, which largely delimits and protects the connecting line 44 and also the first pressure measuring device 41 on the floor 14 from removed soil material in the interior of the base body 12 .
  • a sensor 50 is connected to the connecting line 44 on the cover plate 18 and can be used to determine a pressure difference between the first pressure measuring device 41 and the second pressure measuring device 42 .
  • the pressure measuring devices 41, 42 are arranged on an outside. If it is desired to record the degree of filling, the first pressure measuring device 41 can be arranged in the inner receiving space of the base body 12 .
  • the sensor 50 can have a conventional pressure sensor or also a flow meter, which detects a movement of the measuring fluid in the pressure measuring arrangement 40 due to different pressures at the first pressure measuring device 41 and the second pressure measuring device 42 .
  • pressure sensors can also be arranged on the two pressure measuring devices 41, 42, with which an absolute pressure can be determined in each case.
  • Sensor 50 and all other sensors are connected to an operating data unit 60 according to the invention and optionally to a control unit of a civil engineering machine, not shown, wherein the control unit can control a vertical movement of civil engineering tool 10 and/or a rotary drive for rotating civil engineering tool 10 in accordance with the pressure values determined.
  • the operating data unit 60 has a housing 64 and is connected via a line 62 to the sensor 50 which can be part of the operating data unit 60 .
  • Operating data unit 60 attached to an upper side of excavation tool 10 can include additional sensors, such as a movement and/or acceleration sensor.
  • the data recorded by the sensors 50 can be recorded in the operating data unit and stored independently of the civil engineering machine. If required, the stored data can be queried directly from the operating data unit 60, for example in order to determine a necessary maintenance time and/or requirement.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Tiefbauwerkzeug zum Anbau an eine Tiefbaumaschine mit einem Trägergerät, mit mindestens einem Sensor zum Erfassen von Betriebsdaten an dem Tiefbauwerkzeug gemäß Teilmerkmalen aus dem Anspruch 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Tiefbauverfahren, bei dem eine Tiefbaumaschine mit einem daran angebauten Tiefbauwerkzeug mit mindestens einem Sensor eingesetzt wird, durch welchen Betriebsdaten im Einsatz des Tiefbauwerkzeugs erfassbar sind, gemäß Teilmerkmalen aus dem Anspruch 11.
  • Eine Tiefbaumaschine mit einem Trägergerät und einem Drehbohrwerkzeug als Tiefbauwerkzeug geht beispielsweise aus der EP 3 392 449 B1 hervor.
  • Bei einem solchen Bohrgerät wird beispielsweise in der EP 3 536 900 A1 gelehrt, dass an dem Tiefbauwerkzeug mindestens ein Sensor zur Messdatenerfassung angebracht sein kann. Im konkreten Fall ist eine Schallmesseinrichtung an dem Tiefbauwerkzeug vorgesehen.
  • Derartige Messeinrichtungen sind über das Bohrgestänge über eine Datenleitung oder drahtlos mit einer Steuereinrichtung verbunden, welche außerhalb des Bodens an dem Trägergerät angebracht ist. Üblicherweise befindet sich die Steuereinrichtung in oder an der sogenannten Fahrerkabine.
  • Weiterhin ist es bekannt, die von den Sensoren erfassten Daten zusammen mit weiteren Betriebsdaten der Tiefbaumaschine an eine zentrale Leitstelle zur Datenerfassung und Datenauswertung zu übertragen. Auf diese Weise wird es möglich, nahezu in Echtzeit den Zustand von Tiefbauarbeiten in einer Leitstelle zu erfassen und zu überwachen. Abhängig von den so erfassten Betriebsdaten können Aussagen nicht nur zum Verlauf der Bauarbeiten, sondern auch zu Einsatzart und Einsatzzeitdauer der Tiefbaumaschine und des eingesetzten Tiefbauwerkzeuges getroffen werden. Insbesondere bei eingesetzten Tiefbauwerkzeugen ist die Einsatzart und die Einsatzdauer eine wichtige Information, um etwa eine bedarfsgerechte Wartung vorzusehen. Eine Wartung kann beispielsweise einen Wechsel von Teilen, etwa Abtragszähnen oder notwendige Schmiermaßnahmen umfassen.
  • Aus den Druckschriften US 5 813 480 A und US 2012/046865 A1 sind stationäre Bohrgeräte bekannt, die zur Herstellung von beliebig ausgerichteten Erdbohrungen in der Öl- und Gasförderindustrie eingesetzt werden und bei denen an der jeweiligen Bohrkrone am Ende eines Bohrstrangs eine Sensorik vorgesehen ist, welche die jeweiligen Einsatzbedingungen im Bohrloch erfassen und speichern kann. Damit wird der Abtragvorgang, insbesondere auf die auftretenden Temperaturen und Drücke überwacht, die beim Einsatz auftreten. Die Messdaten können an das Bohrgerät an der Erdoberfläche übermittelt werden.
  • Insbesondere auf größeren Baustellen ist es üblich, dass ein häufiger Wechsel eines Tiefbauwerkzeuges erfolgt, welches dann an unterschiedlichen Tiefbaumaschinen angebaut werden kann. Dabei können auch Tiefbauwerkzeuge oder Tiefbaumaschinen von unterschiedlichen Herstellern zum Einsatz kommen, wodurch eine effiziente Datenübertragung von dem Tiefbauwerkzeug zu der Tiefbaumaschine erschwert, beeinträchtigt oder teilweise sogar unmöglich wird. Dies kann dazu führen, dass Tiefbauwerkzeuge nicht oder nicht bedarfsgerecht gewartet werden, etwa weil von einer Leitstelle bestimmte Betriebszeiten nicht erfasst wurden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tiefbauwerkzeug und ein Tiefbauverfahren anzugeben, mit welchen eine besonders effiziente Nutzung eines Tiefbauwerkzeuges erreicht werden kann.
  • Die Aufgabe wird zum einen mit einem Tiefbauwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen mit einem Tiefbauverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Tiefbauwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet,
    • dass das Tiefbauwerkzeug als ein einfacher Stahlbau ausgeführt ist,
    • nämlich als ein Bohreimer, eine Bohrschnecke, ein Verdrängungsbohrer, eine Kellystange oder als eine Kellyverlängerung ausgebildet ist, und
    • dass an dem Tiefbauwerkzeug eine von der Tiefbaumaschine autarke Betriebsdateneinheit zum Erfassen der Betriebsdaten angeordnet ist, welche mindestens einen Sensor und einen Datenspeicher aufweist, in welchem die erfassten Betriebsdaten an dem Tiefbauwerkzeug unabhängig von dem Trägergerät gespeichert und abrufbar sind.
  • Eine Grundidee der Erfindung kann darin gesehen werden, das Tiefbauwerkzeug mit einer eigenständigen Betriebsdatenerfassung und einer Betriebsdatenspeicherung zu versehen. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass die Daten weiterhin an ein Trägergerät und damit die Tiefbaumaschine im Betrieb übertragen werden. Jedoch blei ben unabhängig von einer solchen möglichen Datenübertragung die Betriebsdaten weiter an dem Tiefbauwerkzeug gespeichert. Dabei ist im Sinne der Erfindung unter Tiefbauwerkzeug eine zum Anbau an eine Tiefbaumaschine mit einem Trägergerät vorgesehene Komponente zu verstehen, welche im Wesentlichen als ein einfacher Stahlbau ausgeführt ist und im Wesentlichen über keine eigenen Antriebe und Steuereinrichtungen verfügt.
  • Durch die Speicherung der Betriebsdaten unmittelbar an einem Tiefbauwerkzeug können diese werkzeuggebunden zuverlässig erfasst werden, auch wenn das Tiefbauwerkzeug an verschiedenen Tiefbaumaschinen unterschiedlicher Hersteller oder an Tiefbaumaschinen ohne Datenübertragungs- und Datenverarbeitungseinrichtung eingesetzt wird. Zudem besteht bei den erfindungsgemäß ausgestalteten Tiefbauwerkzeugen die grundsätzliche Möglichkeit, die Betriebsdaten unmittelbar an dem Werkzeug abzufragen, so dass ein eventueller Wartungsbedarf zuverlässig und unabhängig von einer Tiefbaumaschine oder einer Leitstelle festgestellt werden kann. Die werkzeuggebundenen Daten können auch bei einer Schadensermittlung und zur Klärung der Einsatzumstände bei Garantieansprüchen eingesetzt werden.
  • Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass die erfassten Betriebsdaten mit einer Zeitmarkierung versehen werden. Bei Vorliegen einer einheitlichen Zeitmarkierung können so auch die vom Werkzeug unmittelbar erfassten Daten zu einem späteren Zeitpunkt mit weiteren Betriebsdaten der Tiefbaumaschine zusammengefasst und gegebenenfalls abgeglichen werden. Die Zeitmarkierung kann die Uhrzeit und das Datum umfassen. Dies kann die Datensicherheit bei insgesamt erfassten Betriebsdaten erhöhen. So kann etwa festgestellt werden, ob die Betriebszeiten eines Tiefbauwerkzeuges mit den entsprechenden Betriebszeiten der Tiefbaumaschinen übereinstimmen, an welchen das Tiefbauwerkzeug angebaut worden ist. Dies führt zu einer grundsätzlichen Erhöhung der Datensicherheit und Datenqualität. Dabei können auch insgesamt die Betriebszeiten erfasst werden, wobei der Betrieb eines Tiefbauwerkzeuges etwa durch das Auftreten und Beenden einer Bewegung, insbesondere einer bestimmten Bewegung, insbesondere einer Drehbewegung, mittels eines entsprechenden Bewegungssensors erfasst werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass als Betriebsdaten durch den mindestens einen Sensor eine Drehzahl, Drücke, Kräfte, Temperatur und/oder Lageänderungen erfassbar sind. Insbesondere können auch mehrere verschiedene Sensoren an einem Tiefbauwerkzeug vorgesehen sein. Eine Drehzahl kann beispielsweise über einen Beschleunigungssensor, insbesondere gyroskopische Messmittel, erfasst werden. Drücke und Kräfte können beispielsweise über entsprechende Kraftmessstreifen zuverlässig erfasst werden. Zur Messung der Temperatur können ein oder mehrere Temperatursensoren am Tiefbauwerkzeug angeordnet sein. Eine Lageänderung kann über Bewegungs- oder Beschleunigungssensoren und/oder gegebenenfalls über eine GPS-Messeinheit erfasst werden. Die Aufzählung ist nicht abschließend, so dass auch andere für ein Verfahren relevante physikalische oder chemische Daten an dem Tiefbauwerkzeug erfasst und abgespeichert werden können. Der Datenspeicher kann dabei für eine Langzeit-Datenspeicherung, etwa für mehrere Tage, Wochen oder Monate, ausgebildet sein.
  • Besonders bevorzugt ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung, dass die Betriebsdateneinheit einen Prozessor umfasst, mit welchem die erfassten Betriebsdaten unmittelbar an dem Tiefbauwerkzeug auswertbar sind. Somit können bereits aufbereitete Daten von den Sensoren unmittelbar von dem Tiefbauwerkzeug effizient abgefragt werden. Hierzu kann ein manuelles tragbares Abfragegerät vorgesehen sein.
  • Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass durch den Prozessor ein Wartungszustand ermittelbar und ein Signal hierzu abgebbar ist. So kann durch den Prozessor das Erreichen einer bestimmten Betriebszeit für eine Wartung oder auch das Überschreiten einer Grenzbelastung festgestellt werden, wodurch eine Wartung oder Reparatur des Tiefbauwerkzeuges veranlasst wird. Dies kann über eine Signaleinrichtung, vorzugsweise an dem Tiefbauwerkzeug selbst, angezeigt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Tiefbauwerkzeuges ist es zweckmäßig, dass die Betriebsdateneinheit eine autarke Energieversorgung, insbesondere einen elektrischen Akkumulator, umfasst. Der Akkumulator kann grundsätzlich auswechselbar sein. Vorzugsweise ist dieser über ein Ladekabel oder drahtlos aufladbar.
  • Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsvariante, dass die Betriebsdateneinheit lösbar und/oder nachrüstbar an dem Tiefbauwerkzeug ausgebildet ist. Die Betriebsdateneinheit ist dabei bevorzugt in einem Gehäuse an dem Tiefbauwerkzeug geschützt aufgenommen. Das Gehäuse kann dabei eine Aufnahme an dem Tiefbauwerkzeug umfassen, welche mit einem lösbaren Gehäusedeckel verschlossen ist. Die Betriebsdateneinheit kann leitungsgebunden oder drahtlos mit dem mindestens einen Sensor an dem Tiefbauwerkzeug in Verbindung stehen. Dies Betriebsdateneinheit kann dabei an einer Position vorgesehen sein, welche vom eigentlichen Arbeitsbereich des Tiefbauwerkzeuges beabstandet, insbesondere rückversetzt ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist es zweckmäßig, dass die Betriebsdateneinheit eine Übertragungseinrichtung zur Datenübertragung aufweist. Die Datenübertragung kann dabei leitungsgebunden oder drahtlos erfolgen. Eine Datenübertragung kann von dem Tiefbauwerkzeug unmittelbar an das Trägergerät und insbesondere auch getrennt von dem Trägergerät direkt zu einer Empfangseinrichtung oder einem manuellen Abfragegerät erfolgen.
  • Das erfindungsgemäße Tiefbauwerkzeug ist als ein Bohreimer, eine Bohrschnecke, ein Verdrängungsbohrer, eine Kellystange oder als eine Kellyverlängerung ausgebildet. Derartige Bohrwerkzeuge sind in der Regel typische Stahlbauelemente, welche unmittelbar oder über ein Bohrgestänge mit einem Drehantrieb verbunden sind. Das Bohrgestänge kann dabei insbesondere ein Kellygestänge, insbesondere ein teleskopierbares Kellygestänge, oder eine Kellyverlängerung sein. Dabei stellt ein derartiges Bohrgestänge ebenfalls ein Tiefbauwerkzeug im Sinne der Erfindung dar.
  • Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine Tiefbaumaschine mit einem Trägergerät, welches insbesondere einen Unterwagen mit Fahrwerk und einen darauf drehbar gelagerten Oberwagen aufweist, wobei das zuvor beschriebenen erfindungsgemäße Tiefbauwerkzeug angebaut ist. Mit einer derartigen Tiefbaumaschine, welche insbesondere ein Bohrgerät sein kann, können die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden.
  • Das erfindungsgemäße Tiefbauverfahren, bei dem eine ein Fahrwerk aufweisende Tiefbaumaschine mit einem daran angebauten Tiefbauwerkzeug mit mindestens einem Sensor eingesetzt wird, durch welchen Betriebsdaten im Einsatz des Tiefbauwerkzeugs erfassbar sind, wobei das Tiefbauwerkzeug an verschiedene Tiefbaumaschinen anbaubar ist, ist dadurch gekennzeichnet,
    • dass das Tiefbauwerkzeug als ein einfacher Stahlbau ausgeführt ist, nämlich als ein Bohreimer, eine Bohrschnecke, ein Verdrängungsbohrer, eine Kellystange oder als eine Kellyverlängerung ausgebildet ist, und
    • wobei an dem Tiefbauwerkzeug eine von dem Trägergerät autarke Betriebsdateneinheit zur Erfassung der Betriebsdaten angeordnet ist, welche mindestens einen Sensor und einen Datenspeicher aufweist, in welchen
    • die erfassten Betriebsdaten an dem Tiefbauwerkzeug unabhängig von dem Trägergerät gespeichert werden. Das Tiefbauverfahren ist dabei mit dem zuvor beschriebenen Tiefbauwerkzeug oder der zuvor beschriebenen Tiefbaumaschine ausführbar. Dabei können ebenfalls die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden.
  • Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass die Betriebsdaten manipulationssicher in der Betriebsdateneinheit gespeichert werden. Der Datenspeicher in der Betriebsdateneinheit kann dabei so ausgelegt sein, dass er nicht oder zumindest nicht ohne Weiteres von der Tiefbaumaschine gelöscht oder verändert werden kann. Eine Entnahme und Löschung der Daten kann über eine Leitstelle oder einen autorisierten Bediener erfolgen.
  • Weiterhin besteht eine bevorzugte Verfahrensvariante darin, dass die Betriebsdaten von der Tiefbaumaschine und/oder einer zentralen Leitstelle abgefragt werden. Somit können die von dem mindestens einen Sensor erfassten Daten im Betrieb auch unmittelbar einem Bediener einer Tiefbaumaschine und/oder in einer zentralen Leistelle angezeigt werden. Hiervon unabhängig bleiben die erfassten Betriebsdaten in der Betriebsdateneinheit unmittelbar am Tiefbauwerkzeug gespeichert.
  • Eine weitere bevorzugte Verfahrensvariante der Erfindung besteht darin, dass von einer zentralen Leitstelle Betriebsdaten, welche von der Trägermaschine selbst erfasst werden, und die Betriebsdaten der autarken Betriebsdateneinheit an dem Tiefbauwerkzeug getrennt abgefragt werden, und dass die Betriebsdaten der Trägermaschine und die Betriebsdaten der autarken Betriebseinheit des Tiefbauwerkzeuges in der zentralen Leistelle zusammengefasst und/oder abgeglichen werden. Es kann so eine getrennte Datenerfassung einerseits von der Tiefbaumaschine und andererseits von dem Tiefbauwerkzeug erfolgen.
  • In einer zentralen Leitstelle können die so getrennt erfassten Daten miteinander verglichen und verifiziert werden. Dies kann zu einer erhöhten Datensicherheit und Datenqualität führen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben, welches schematisch in der Zeichnung dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Tiefbauwerkzeugs.
  • Ein erfindungsgemäßes Tiefbauwerkzeug 10, welches als ein Bohreimer ausgebildet ist, wird im Zusammenhang mit der Figur erläutert. Bei dem Tiefbauwerkzeug 10 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit ein rohrförmiges Gehäuse weggelassen, welches einen Grundkörper 12 umgibt. An der Unterseite des Grundkörpers 12 ist ein Boden 14 angeordnet, welcher an seiner Unterseite eine Bodenabtragseinrichtung 30 aufweist. Über eine nicht dargestellte Öffnung im Boden kann abgetragenes Bodenmaterial in einen inneren Aufnahmeraum am Grundkörper 12 aufgenommen werden. Der Boden 14 ist um eine horizontal gerichtete Schwenkachse 15 schwenkbar gelagert. So kann der Boden 14 zum Entleeren des Bohreimers nach unten aufgeschwenkt werden.
  • Das Gehäuse um den Grundkörper 12 wird nach oben durch eine Deckplatte 18 abgeschlossen, auf welcher eine Verbindungseinrichtung 20 zum Verbinden mit einem Bohrgestänge angebracht ist. Die Verbindungseinrichtung 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine sogenannte Kellybox ausgebildet, welche ein vierkantförmiges Ende eines Bohrgestänges aufnehmen kann. Durch quer gerichtete Riegelbolzen kann so ein Bohrgestänge drehfest in der hülsenförmigen Verbindungseinrichtung 20 aufgenommen und befestigt werden.
  • Gemäß der Erfindung ist das Tiefbauwerkzeug 10 mit einer Druckmessanordnung 40 versehen, welche eine erste Druckmesseinrichtung 41 an einem unteren Bereich des Grundkörpers 12 und eine zweite Druckmesseinrichtung 42 an einem oberen Bereich des Grundkörpers 12 aufweist. Die untere erste Druckmesseinrichtung 41 weist einen ersten hohlen Messkörper 45a auf, welcher ringförmig aus drei röhrenförmigen Elementen aufgebaut ist. Das nach außen weisende äußere Messelement ist bogenförmig entsprechend einem Außenumfangsradius des Grundkörpers 12 ausgebildet. Insbesondere an einer Innenseite des ersten hohlen Messkörpers 45a kann eine flexible Messfläche 48 angeordnet sein, welche sich entsprechend einem Außendruck durch anstehende Stützflüssigkeit eventuell mit abgetragenem Bodenmaterial verformt und so einen Außendruck auf ein inneres Messfluid überträgt.
  • Der erste hohle Messkörper 45a ist dabei parallel zum horizontalen Boden 14 ausgebildet und kann über eine Aussparung im Boden 14 mit einer Außenseite oder einer Außenumgebung in Kontakt stehen. Eine entsprechende Aussparung ist auch in der Deckplatte 18 ausgebildet, wobei durch eine Innenwand 16 entlang des Grundkörpers 12 ein Kanal 17 gebildet ist, durch welchen Stützsuspension entlang des Grundkörpers 12 strömen kann.
  • Die obere zweite Druckmesseinrichtung 42 weist einen zweiten ringförmigen hohlen Messkörper 45b auf, welcher aus vier röhrenförmigen Elementen gebildet ist. Dabei erstreckt sich der zweite hohle Messkörper 45b ringartig um die Verbindungseinrichtung 20 an der Oberseite der Deckplatte 18. Der zweite hohle Messkörper 45b ist ebenfalls mit einer flexiblen Messfläche zum Erfassen eines äußeren Umgebungsdrucks ausgebildet, wobei der Umgebungsdruck auf ein inneres Messfluid übertragen werden kann.
  • Die erste Druckmesseinrichtung 41 und die zweite Druckmesseinrichtung 42 sind über eine Verbindungsleitung 44 fluidisch verbunden, welche sich axial entlang des Grundkörpers 12 erstreckt. Zum Schutz der Verbindungsleitung 44 ist die Innenwand 16 vorgesehen, welche die Verbindungsleitung 44 und auch die erste Druckmesseinrichtung 41 am Boden 14 von abgetragenem Bodenmaterial im Innenraum des Grundkörpers 12 weitgehend abgrenzt und schützt. An der Deckplatte 18 ist an der Verbindungsleitung 44 ein Sensor 50 angeschlossen, mit welcher ein Druckunterschied zwischen der ersten Druckmesseinrichtung 41 und der zweiten Druckmesseinrichtung 42 feststellbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Druckmesseinrichtungen 41, 42 an einer Außenseite angeordnet. Wenn eine Erfassung des Füllgrades gewünscht ist, kann die erste Druckmesseinrichtung 41 im inneren Aufnahmeraum des Grundkörpers 12 angeordnet sein.
  • Der Sensor 50 kann einen herkömmlichen Drucksensor oder auch einen Strömungsmesser aufweisen, welcher eine Bewegung des Messfluides in der Druckmessanordnung 40 aufgrund unterschiedlicher Drücke an der ersten Druckmesseinrichtung 41 und der zweiten Druckmesseinrichtung 42 feststellt. Darüber hinaus können an den beiden Druckmesseinrichtungen 41, 42 auch jeweils Drucksensoren angeordnet sein, mit welchen jeweils ein Absolutdruck ermittelt werden kann. Der Sensor 50 und alle weiteren Sensoren sind mit einer erfindungsgemäßen Betriebsdateneinheit 60 und optional mit einer Steuereinheit einer nicht dargestellten Tiefbaumaschine verbunden, wobei die Steuereinheit entsprechend den ermittelten Druckwerten eine Vertikalbewegung des Tiefbauwerkzeugs 10 und/oder einen Drehantrieb zum Drehen des Tiefbauwerkzeugs 10 steuern kann.
  • Die Betriebsdateneinheit 60 weist ein Gehäuse 64 auf und ist über eine Leitung 62 mit dem Sensor 50 verbunden, welcher Teil der Betriebsdateneinheit 60 sein kann. Die an einer Oberseite des Tiefbauwerkzeugs 10 angebrachte Betriebsdateneinheit 60 kann weitere Sensoren umfassen, wie einen Bewegungs- und/oder Beschleunigungssensor. In der Betriebsdateneinheit können die von den Sensoren 50 erfassten Daten aufgenommen und unabhängig von der Tiefbaumaschine abgespeichert werden. Bei Bedarf können die abgespeicherten Daten unmittelbar aus der Betriebsdateneinheit 60 abgefragt werden, etwa um einen notwendigen Wartungszeitpunkt und/oder -bedarf festzustellen.

Claims (14)

  1. Tiefbauwerkzeug zum Anbau an eine Tiefbaumaschine mit einem Trägergerät, mit mindestens einem Sensor (50) zum Erfassen von Betriebsdaten an dem Tiefbauwerkzeug (10),
    wobei das Tiefbauwerkzeug (10) an verschiedene Tiefbaumaschinen anbaubar ist,
    wobei das Tiefbauwerkzeug (10) als ein einfacher Stahlbau ausgeführt ist, nämlich als ein Bohreimer, eine Bohrschnecke, ein Verdrängungsbohrer, eine Kellystange oder als eine Kellyverlängerung ausgebildet ist, und
    wobei an dem Tiefbauwerkzeug (10) eine von der Tiefbaumaschine autarke Betriebsdateneinheit (60) zum Erfassen der Betriebsdaten angeordnet ist, welche den mindestens einen Sensor (50) und einen Datenspeicher aufweist, in welchem die erfassten Betriebsdaten an dem Tiefbauwerkzeug (10) unabhängig von dem Trägergerät gespeichert und abrufbar sind.
  2. Tiefbauwerkzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Betriebsdateneinheit (60) eingerichtet ist, die erfassten Betriebsdaten mit einer Zeitmarkierung zu versehen, welche die Uhrzeit und das Datum umfasst.
  3. Tiefbauwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Betriebsdaten durch den mindestens einen Sensor (50) eine Drehzahl, Drücke, Kräfte, Temperatur und/oder Lageänderungen erfassbar sind.
  4. Tiefbauwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Betriebsdaten durch den mindestens einen Sensor (50) eine Lageänderung über einen Bewegungs- oder Beschleunigungssensor und/oder über eine GPS-Messeinheit erfassbar sind.
  5. Tiefbauwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Betriebsdateneinheit (60) einen Prozessor umfasst, mit welchem die erfassten Betriebsdaten unmittelbar an dem Tiefbauwerkzeug (10) auswertbar sind.
  6. Tiefbauwerkzeug nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch den Prozessor ein Wartungszustand ermittelbar und ein Signal hierzu abgebbar ist.
  7. Tiefbauwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Betriebsdateneinheit (60) eine autarke Energieversorgung, insbesondre einen elektrischen Akkumulator, umfasst.
  8. Tiefbauwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Betriebsdateneinheit (60) lösbar und/oder nachrüstbar an dem Tiefbauwerkzeug (10) ausgebildet ist.
  9. Tiefbauwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass die Betriebsdateneinheit (60) eine Übertragungseinrichtung zur Datenübertragung aufweist.
  10. Tiefbaumaschine mit einem ein Fahrwerk aufweisenden Trägergerät, welches insbesondere einen Unterwagen mit dem Fahrwerk und einen darauf drehbar gelagerten Oberwagen aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Tiefbauwerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angebaut ist.
  11. Tiefbauverfahren, bei dem eine ein Fahrwerk aufweisende Tiefbaumaschine mit einem daran angebauten Tiefbauwerkzeug (10) mit mindestens einem Sensor (50) eingesetzt wird, durch welchen Betriebsdaten im Einsatz des Tiefbauwerkzeugs (10) erfassbar sind,
    wobei das Tiefbauwerkzeug (10) an verschiedene Tiefbaumaschinen anbaubar ist,
    wobei das Tiefbauwerkzeug (10) als ein einfacher Stahlbau ausgeführt ist, nämlich als ein Bohreimer, eine Bohrschnecke, ein Verdrängungsbohrer, eine Kellystange oder als eine Kellyverlängerung ausgebildet ist, und
    wobei an dem Tiefbauwerkzeug (10) eine von dem Trägergerät autarke Betriebsdateneinheit (60) zur Erfassung der Betriebsdaten angeordnet ist, welche mindestens einen Sensor (50) und einen Datenspeicher aufweist, in welchen die erfassten Betriebsdaten an dem Tiefbauwerkzeug (10) unabhängig von dem Trägergerät gespeichert werden.
  12. Tiefbauverfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Betriebsdaten manipulationssicher in der Betriebsdateneinheit (60) gespeichert werden.
  13. Tiefbauverfahren nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Betriebsdaten von der Tiefbaumaschine und/oder einer zentralen Leitstelle abgefragt werden.
  14. Tiefbauverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass von einer zentralen Leitstelle Betriebsdaten, welche von dem Trägergerät selbst erfasst werden, und die Betriebsdaten der autarken Betriebsdateneinheit (60) an dem Tiefbauwerkzeug (10) getrennt abgefragt werden, und
    dass die Betriebsdaten des Trägergeräts und die Betriebsdaten der autarken Betriebsdateneinheit (60) des Tiefbauwerkzeuges (10) in der zentralen Leitstelle zusammengefasst und/oder abgeglichen werden.
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