EP4222317A1 - Drilling apparatus for creating a borehole - Google Patents

Drilling apparatus for creating a borehole

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Publication number
EP4222317A1
EP4222317A1 EP21785872.9A EP21785872A EP4222317A1 EP 4222317 A1 EP4222317 A1 EP 4222317A1 EP 21785872 A EP21785872 A EP 21785872A EP 4222317 A1 EP4222317 A1 EP 4222317A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bracing
drilling device
drilling
base body
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21785872.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Boris JUNG
Manfred Kaiser
Thorsten Reich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Herrenknecht AG
Original Assignee
Herrenknecht AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Herrenknecht AG filed Critical Herrenknecht AG
Publication of EP4222317A1 publication Critical patent/EP4222317A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/28—Placing of hollow pipes or mould pipes by means arranged inside the piles or pipes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/16—Loosening of soil or rock, under water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/006—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes adapted for working ground under water not otherwise provided for
    • 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
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E21B7/208—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes using down-hole drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D1/00—Sinking shafts
    • E21D1/03—Sinking shafts mechanically, e.g. by loading shovels or loading buckets, scraping devices, conveying screws
    • E21D1/06—Sinking shafts mechanically, e.g. by loading shovels or loading buckets, scraping devices, conveying screws with shaft-boring cutters
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/52—Submerged foundations, i.e. submerged in open water

Definitions

  • the invention relates to a drilling device for drilling a hole in the ground, with a base body, with a drilling tool that is arranged at one end of the base body, with a drive for the drilling tool provided on the base body, with a clamping device that is used to clamp the drilling device in a cylindrical hollow body, which has at least one bracing plane with at least two bracing elements, which are arranged with a first end on the base body and which have at least one bracing body at their second end, the at least one bracing body of the bracing element being moved from a first position by means of at least one drive a second position is movable. Furthermore, the invention relates to a system for creating a hole in the ground with a previously mentioned drilling device in connection with a cylindrical hollow body.
  • these foundations are made in different ways, with one-piece foundations using so-called monopiles, ie individual piles, have become established.
  • An alternative to this is the so-called jacket, which is a pyramidal structure, or tripods, each of which has several foundation points.
  • Such structures are, for example, wind turbines or bridge structures.
  • so-called jackup rigs are provided at the erection site for monopiles, for example, the working plane of which is provided with a slewing mechanism.
  • the pile is clamped into this slewing mechanism, deflected from the horizontal to the vertical and opened of the clamps lowered to the seabed.
  • the pile is then driven into the ground using a ramming mechanism.
  • a drilling device is known from WO 2010/139380 A1 which, starting from a working platform, is lowered into a vertically erected foundation pile.
  • the drilling device has an arm, at the end of which a drilling drum is arranged, with which the soil located in or below the bored pile is removed and the bored pile is then lowered into the cavity.
  • the drilling device has a base body consisting of two parts which can be displaced in relation to one another by means of a hydraulic cylinder.
  • An arm is arranged on the lower base body, at the end of which is a drill head. With this, the rock/soil in or below the pile is loosened and removed.
  • the housing is braced against the foundation pile.
  • pivotable arms are provided, at the end of which clamping elements are provided. To brace the drilling device in the pile, the arms are pivoted outwards via hydraulic cylinders until the clamping elements engage with the pile.
  • the bracing devices are each arranged at the upper and at the lower end of the outer housing part of the drilling device. It has been found that on the one hand the bracing devices are in need of improvement.
  • the object of the invention is to improve the connection between a hollow body such as a foundation pile or a housing/machine tube of a drilling device.
  • the object according to the invention is achieved according to a first solution in that the bracing body provides a form-fitting connection of the base body to the hollow body via at least one element on the inner wall of the hollow body.
  • a further teaching of the invention provides that the hollow body is a pile for the foundation of a structure, a casing or a liner.
  • the base body can be removed from the hollow body. This makes it possible in a simple manner to drill the hollow body into the ground while the drilling device can be retrieved.
  • the object of the invention is also achieved according to a second solution in that the hollow body is a housing (machine tube) of the drilling device, and that the bracing body forms a positive connection of the base body with at least one element on the inner wall of the housing provided to the housing.
  • the base body can be removed from the housing. This makes it possible to leave the housing separate from the main body of the drilling device in the ground, if this is necessary.
  • a further teaching of the invention provides that at least one clamping element with at least one movable clamping surface is provided on at least one of the bracing elements to provide the positive connection with the at least one element, and that the at least one clamping surface moves from a first position to a second position with at least a drive is movable. It has been shown that in this way the form fit can be provided in a particularly simple manner.
  • the clamping surface is provided essentially vertically or horizontally. If the clamping surface is intended to be horizontal, it is open simple way possible to effectively achieve the form-fitting connection in and against the drilling direction between the main body of the drilling device and the riser / housing. If the clamping surface is provided vertically, it is possible in a simple manner to effectively achieve the form-fitting connection in the circumferential direction of the riser/housing between the base body of the drilling device and the riser/housing.
  • the at least one element is at least one abutment surface for the form fit by the at least one clamping element.
  • the clamping elements can be arranged in a particularly simple manner, each acting in the necessary direction.
  • the at least one abutment surface is provided to extend perpendicularly from the inner wall. As a result, the necessary abutments for the clamping elements for the form fit can be provided in a simple manner.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one clamping surface and the at least one drive can be used to apply a clamping force to provide the form fit on the at least one element essentially at right angles to the drilling direction or counter to the drilling direction.
  • a further teaching of the invention provides that at least two clamping elements which are provided essentially vertically and are aligned in opposite directions are each provided with at least one clamping surface which is arranged essentially vertically. As a result, particularly precise positioning can be achieved in a simple and efficient manner. Furthermore, the positive connection is provided in a simple manner.
  • the at least two clamping elements can each be moved horizontally from the first position into the second position by means of at least one drive.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one drive is at least one hydraulic cylinder.
  • a further teaching of the invention provides that at least two bracing levels are provided, each with at least two bracing elements arranged one above the other. As a result, the form-fitting connection is provided in a simple manner, particularly efficiently and securely.
  • the at least one clamping element with the at least one essentially vertical clamping surface is arranged on at least one bracing element of the lower bracing plane.
  • a further teaching of the invention provides that the bracing body is in contact with the inner wall of the hollow body or housing.
  • a further teaching of the invention provides that the drill head can be moved in relation to the drive in and counter to the drilling direction by means of at least one drive.
  • the drive is at least one hydraulic cylinder and that the contact pressure of the drilling head on the ground can be determined via the hydraulic cylinder. As a result, a load control can be provided on the drill head in a simple manner.
  • a further teaching of the invention provides that the bore is essentially a vertical bore.
  • a further teaching of the invention provides that the drilling takes place in a body of water or with a borehole filled with a liquid.
  • the object according to the invention is also achieved by a system for creating a bore in the ground with a drilling device described above and a hollow body.
  • the hollow body is preferably a pile for the foundation of a structure, a casing, a liner or a housing (machine pipe) of the drilling device. It is also advantageous that the hollow body has at least one element on its inner wall for producing a form-fitting connection of the base body to the hollow body.
  • the at least one element preferably has an abutment surface.
  • the abutment surface is particularly preferably provided to extend perpendicularly from the inner wall of the hollow body.
  • Fig. 1 is a spatial side view of an inventive
  • Drilling device arranged in a riser/housing in a partially sectioned view
  • FIG. 3 shows a side view of abutment elements according to the invention on the inner wall of the riser/housing
  • FIG. 4 shows a side view of FIG. 3 with the bracing device according to the invention installed according to section plane Z in FIG. 1,
  • Fig. 5 shows an enlarged detail view X of Fig. 4,
  • Fig. 6 is a sectional plan view of section Y of Fig. 4, and
  • FIG. 7 is a perspective view of a drilling tool of the present invention
  • FIG. 1 and FIG. 2 show a drilling device 10 with a base body 11.
  • a drill head 12 is provided at the lower end 13 of the base body 11 and is connected to a drive (not shown).
  • a suction opening 14 is provided on the drill head 12 (see FIG. 7) which is connected to a suction line (not shown) which is connected to the base body and which is connected to a suction device (not shown).
  • drilling tools 15 and baffles 16 are provided on the drill head.
  • drilling tools 17 are provided that can be moved in and out radially in the direction of the arrow A, with which an undercut is achieved under the riser/housing 20, as shown in FIG.
  • the base body 11 has a bracing device 30 with which the drilling device 10 is braced in the riser/housing 20 .
  • the bracing device 30 has at least one bracing plane 31 , 32 .
  • a preferred embodiment is shown in FIGS. 1 to 7, in which the bracing device 30 has two bracing levels 31 , 32 , the lower bracing level 31 and the upper bracing level 32 .
  • the upper bracing level 32 preferably has four bracing elements 33 and the lower bracing level 31 preferably has four bracing elements 34 .
  • Alternative numbers of bracing elements 33, 34 and bracing levels 31, 32 are also possible depending on the length of the drilling device 10 or the riser/housing 20 or the geological conditions.
  • the bracing elements 33 , 34 are fixedly arranged on the base body 11 . Pivotable solutions are also possible.
  • bracing bodies 35, 36 are provided. These are movable via a drive 37, here preferably a hydraulic cylinder, arranged so that they can be extended and retracted in the direction of the arrow B. In Fig. 1, 2, the bracing body 35, 36 are shown extended.
  • the bracing bodies 35, 36 are each provided with clamping elements 38, 39.
  • the clamping elements 38, 39 have clamping surfaces 40, 41 which can be moved from a first position into a second position with at least one drive 42, 43, preferably a hydraulic cylinder.
  • the lower bracing level 31 with the bracing bodies 36 preferably has four clamping elements 39 per bracing body 36, each of which has a clamping surface 40 that can be extended and retracted with a hydraulic cylinder as a drive 42 in the direction of arrow C relative to the bracing body 36 (see Figs .4, 5, 6).
  • the clamping elements 39 are provided horizontally and the clamping surfaces 40 are arranged vertically.
  • the bracing bodies 36 here preferably have four horizontal clamping elements 39, of which 2 are preferably oriented in one direction and the other two are oriented in the opposite direction.
  • the effective direction of the clamping element 40 is provided in the circumferential direction of the riser/housing 20 . This allows the loads of drilling, in particular the torque, to be dissipated. Furthermore, it is possible in a simple manner to effectively achieve the form-fitting connection in the circumferential direction of the riser/housing between the base body 11 of the drilling device 10 and the riser/housing 20 .
  • the upper bracing level 32 with the bracing bodies 35 preferably has one clamping element 38 per bracing body 35, which has a cross member 44, which is connected to the bracing body 35 on the underside of the bracing body 35 via a drive 43, here preferably two hydraulic cylinders.
  • the crossbeam 44 has at each of its outer ends 47 a clamping surface 41 which is provided on the side 46 of the crossbar 44 which faces the bracing body 35 .
  • the crossbeam can be moved away from the bracing body via the drive 43 and towards it in the direction of arrow D (see FIG. 4).
  • the clamping surfaces 41 are preferably arranged horizontally here, while the movement of the clamping surfaces 41 takes place here by the drives 43, preferably vertically.
  • the effective direction of the clamping element 41 is provided in the drilling direction. This allows the loads of drilling to be carried away. Furthermore, it is easily possible to effectively achieve the form-fitting connection in and against the drilling direction between the base body 11 of the drilling device 10 and the riser/housing 20 .
  • the inner wall 21 of the riser/housing 20 has an abutment area 50 which preferably has an upper abutment plane 51 and a lower abutment plane 52 here. This is shown in FIGS. 3 and 4.
  • the upper abutment level 51 has vertical guide plates 54, at the upper end of which are provided with chamfers 53. At the lower end of the guide plates 54 horizontal abutments 55 are provided, which are provided at right angles to the guide plates 54.
  • the abutments 55 are provided with reinforcements 56 which are designed, for example, like cleats.
  • the horizontal abutments 55 are designed to correspond to the clamping surfaces 41 . The clamping surfaces are braced against the abutments 55 .
  • the lower abutment level 52 has vertical abutments 58, at the upper end of which chamfers 57 are provided. At the lower end of the abutments 58 horizontal supports 59 are provided which are provided at right angles to the abutments 58 .
  • the abutments 58 and the supports 59 are provided with reinforcements 60, 61, which are designed, for example, like cleats.
  • the bracing bodies 36 are introduced into the intermediate space 23 between the abutments 58 by extending the lower drives 37 .
  • the bracing bodies 35 are introduced into the intermediate space 22 between the guide plates 54 by extending the upper drives 37 .
  • the drives 43 of the crossbars 44 of the clamping elements 38 are preferably extended so that the clamping surfaces 41 can be arranged below the abutments 55 .
  • the clamping surfaces 40 are preferably retracted with their drives 42 .
  • bracing bodies 35, 36 can be extended so far that they touch the inner wall 21.
  • brace the bracing bodies 35, 36 against the inner wall If necessary, it is even possible to brace the bracing bodies 35, 36 against the inner wall. This is preferred but not intended.
  • the lower bracing bodies 36 are placed on the supports 59 .
  • the clamping surfaces 40 are extended horizontally against the abutments 58 .
  • the clamping surfaces 41 are moved against the abutments 55 . This brings about a positive fit between the base body 11 and the riser/housing 20 .
  • Drilling with the drilling device according to the invention takes place after the main body of the drilling device 10 has been inserted into the riser/housing 20 and the riser/housing 20 has been transferred to the drilling position. Drilling can be done from horizontal to vertical. This is done either by a feed unit or by the weight of the drilling device 10 with the riser/housing 20.

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Abstract

The application relates to a drilling apparatus (10) for creating a borehole in the ground, having a basic body (11), having a drilling tool (15, 17) which is arranged at one end of the basic body (11), having a drive provided on the basic body for the drilling tool, and having a bracing device (30) which is designed for bracing the drilling apparatus (10) in a cylindrical hollow body (20) and which has at least one bracing plane (31, 32) with at least two bracing elements (33, 34) which are arranged with a first end on the basic body (11) and which have at least one bracing body (35, 36) at their second end, wherein the at least one bracing body of the bracing element is movable from a first position to a second position by means of at least one drive (37), wherein the bracing body (35, 36) provides a form-fitting connection between the basic body and the hollow body via at least one element on the inner wall of the hollow body.

Description

Bohrvorrichtung zum Erstellen einer Bohrung Drilling device for creating a hole
Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Grundkörper, mit einem Bohrwerkzeug, das an einem Ende des Grundkörpers angeordnet ist, mit einem am Grundkörper vorgesehenen Antrieb für das Bohrwerkzeug, mit einer Verspannvorrichtung, die zum Verspannen der Bohrvorrichtung in einem zylindrischen Hohlkörper ausgelegt ist, die wenigstens eine Verspannebene mit wenigstens zwei Verspannelementen aufweist, die mit einem ersten Ende am Grundkörper angeordnet sind und die an ihrem zweiten Ende wenigstens einen Verspannkörper aufweisen, wobei der wenigstens eine Verspannkörper des Verspannelements mittels wenigstens eines Antriebs von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einer zuvor genannten Bohrvorrichtung in Verbindung mit einem zylindrischen Hohlkörper. The invention relates to a drilling device for drilling a hole in the ground, with a base body, with a drilling tool that is arranged at one end of the base body, with a drive for the drilling tool provided on the base body, with a clamping device that is used to clamp the drilling device in a cylindrical hollow body, which has at least one bracing plane with at least two bracing elements, which are arranged with a first end on the base body and which have at least one bracing body at their second end, the at least one bracing body of the bracing element being moved from a first position by means of at least one drive a second position is movable. Furthermore, the invention relates to a system for creating a hole in the ground with a previously mentioned drilling device in connection with a cylindrical hollow body.
Bei der Errichtung von Bauwerken, die ihre Fundamente in bzw. auf Boden stützen, der sich beispielsweise unter Wasser befindet, werden diese Fundamente auf unterschiedliche Weise hergestellt, wobei sich bei einteiligen Fundamenten die Verwendung sogenannter Monopiles, also Einzelpfähle, durchgesetzt haben. Eine Alternative dazu ist das sogenannte Jacket, bei dem es sich um einen pyramidalen Baukörper handelt, oder Tripoden, die jeweils mehrere Gründungspunkte aufweist. Bei solchen Bauwerken handelt es sich beispielsweise um Windkraftanlagen oder um Brückenbauwerke. In the erection of structures that support their foundations in or on soil that is, for example, under water, these foundations are made in different ways, with one-piece foundations using so-called monopiles, ie individual piles, have become established. An alternative to this is the so-called jacket, which is a pyramidal structure, or tripods, each of which has several foundation points. Such structures are, for example, wind turbines or bridge structures.
Gemäß dem Stand der Technik wird bei Monopiles am Errichtungsort beispielsweise sogenannte Jackup Rig vorgesehen, deren Arbeitsebene mit einem Schwenkwerk versehen ist. In dieses Schwenkwerk wird der Pfahl eingespannt, aus der Horizontalen in die Vertikale umgelenkt und durch Öffnen der Klemmen auf den Meeresgrund abgelassen. Anschließend wird der Pfahl mittels Rammwerk in den Boden getrieben. According to the state of the art, so-called jackup rigs are provided at the erection site for monopiles, for example, the working plane of which is provided with a slewing mechanism. The pile is clamped into this slewing mechanism, deflected from the horizontal to the vertical and opened of the clamps lowered to the seabed. The pile is then driven into the ground using a ramming mechanism.
Aus der WO 2010/139380 A1 ist eine Bohrvorrichtung bekannt, die ausgehend von einer Arbeitsplattform in einen vertikal aufgestellten Gründungspfahl abgesenkt wird. Die Bohrvorrichtung weist einen Arm auf, an dessen Ende eine Bohrwalze angeordnet ist, mit der der im beziehungsweise unterhalb des Bohrpfahls befindlichen Boden abgetragen wird und anschließend der Bohrpfahl dann in den Hohlraum abgesenkt wird. A drilling device is known from WO 2010/139380 A1 which, starting from a working platform, is lowered into a vertically erected foundation pile. The drilling device has an arm, at the end of which a drilling drum is arranged, with which the soil located in or below the bored pile is removed and the bored pile is then lowered into the cavity.
Aus der WO 2013/081455 A1 und aus WO 2015/131984 A1 sind ebenfalls Bohrvorrichtungen bekannt, ähnlich wie sie eingangs beschrieben wurde. Die Bohrvorrichtung weist einen aus zwei Teilen bestehenden Grundkörper auf, die gegeneinander mittels eines Hydraulikzylinders verschiebbar sind. Am unteren Grundkörper ist ein Arm angeordnet, an dessen Ende sich ein Bohrkopf befindet. Mit diesem wird das/der im bzw. unterhalb des Pfahls befindliche Gestein/Boden gelöst und abgefördert. Das Gehäuse wird gegenüber dem Gründungspfahl verspannt. Hierfür sind verschwenkbare Arme vorgesehen, an deren Ende Klemmelemente vorgesehen sind. Zum Verspannen der Bohrvorrichtung im Pfahl werden die Arme über Hydraulikzylinder nach außen geschwenkt, bis die Klemmelemente mit dem Pfahl in Eingriff kommen. Die Verspanneinrichtungen sind jeweils am oberen und am unteren Ende des äußeren Gehäuseteils der Bohrvorrichtung angeordnet. Es hat sich herausgestellt, dass zum einen die Verspanneinrichtungen verbesserungswürdig sind. From WO 2013/081455 A1 and from WO 2015/131984 A1 drilling devices are also known, similar to those described above. The drilling device has a base body consisting of two parts which can be displaced in relation to one another by means of a hydraulic cylinder. An arm is arranged on the lower base body, at the end of which is a drill head. With this, the rock/soil in or below the pile is loosened and removed. The housing is braced against the foundation pile. For this purpose, pivotable arms are provided, at the end of which clamping elements are provided. To brace the drilling device in the pile, the arms are pivoted outwards via hydraulic cylinders until the clamping elements engage with the pile. The bracing devices are each arranged at the upper and at the lower end of the outer housing part of the drilling device. It has been found that on the one hand the bracing devices are in need of improvement.
Die Aufgabe der Erfindung ist es die Verbindung zwischen einem Hohlkörper wie einem Gründungspfahl oder einem Gehäuse/Maschinenrohr einer Bohrvorrichtung zu verbessern. The object of the invention is to improve the connection between a hollow body such as a foundation pile or a housing/machine tube of a drilling device.
Hinsichtlich der Bohrvorrichtung wird die erfindungsgemäße Aufgabe gemäß einer ersten Lösung dadurch gelöst, dass der Verspannkörper über wenigstens ein Element an der Innenwand des Hohlkörpers eine formschlüssige Verbindung des Grundkörpers mit dem Hohlkörper bereitstellt. Hierdurch kann auf einfache Weise eine lösbare aber stabile und besonders genaue Verbindung erreicht werden. With regard to the drilling device, the object according to the invention is achieved according to a first solution in that the bracing body provides a form-fitting connection of the base body to the hollow body via at least one element on the inner wall of the hollow body. As a result, a detachable but stable and particularly precise connection can be achieved in a simple manner.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Hohlkörper um einen Pfahl zur Gründung eines Bauwerkes, ein Casing, oder einen Liner handelt. A further teaching of the invention provides that the hollow body is a pile for the foundation of a structure, a casing or a liner.
Dabei ist vorteilhaft, dass der Grundkörper aus dem Hohlköper entfernbar ist. Hierdurch wird es auf einfache Weise möglich, den Hohlkörper in den Boden zu bohren, während die Bohrvorrichtung rückholbar ist. It is advantageous that the base body can be removed from the hollow body. This makes it possible in a simple manner to drill the hollow body into the ground while the drilling device can be retrieved.
Hinsichtlich der Bohrvorrichtung wird die erfindungsgemäße Aufgabe weiterhin gemäß einer zweiten Lösung dadurch gelöst, dass es sich bei dem Hohlköper um ein Gehäuse (Maschinenrohr) der Bohrvorrichtung handelt, und dass der Verspannkörper über wenigstens ein Element an der Innenwand des Gehäuses eine formschlüssige Verbindung des Grundkörpers mit dem Gehäuse bereitstellt. With regard to the drilling device, the object of the invention is also achieved according to a second solution in that the hollow body is a housing (machine tube) of the drilling device, and that the bracing body forms a positive connection of the base body with at least one element on the inner wall of the housing provided to the housing.
Hierdurch kann auf einfache Weise eine lösbare aber stabile und besonders genaue Verbindung zwischen dem Grundköper und dem Gehäuse erreicht werden. As a result, a detachable but stable and particularly precise connection between the base body and the housing can be achieved in a simple manner.
Dabei ist vorteilhaft, dass der Grundkörper aus dem Gehäuse entfernbar ist. Hierdurch ist es möglich, das Gehäuse getrennt vom Grundkörper der Bohrvorrichtung im Boden zu belassen, falls dieses notwendig ist. It is advantageous that the base body can be removed from the housing. This makes it possible to leave the housing separate from the main body of the drilling device in the ground, if this is necessary.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass an wenigstens einem der Verspannelemente wenigstens ein Klemmelement mit wenigstens einer bewegbaren Klemmfläche zur Bereitstellung des Formschlusses mit dem wenigstens einen Element vorgesehen ist, und dass die wenigstens eine Klemmfläche von einer ersten Position in eine zweite Position mit wenigstens einem Antrieb bewegbar ist. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch auf besonders einfache Weise der Formschluss bereitgestellt werden kann. A further teaching of the invention provides that at least one clamping element with at least one movable clamping surface is provided on at least one of the bracing elements to provide the positive connection with the at least one element, and that the at least one clamping surface moves from a first position to a second position with at least a drive is movable. It has been shown that in this way the form fit can be provided in a particularly simple manner.
Dabei ist vorteilhaft, dass die Klemmfläche im Wesentlichen vertikal oder horizontal vorgesehen ist. Ist die Klemmfläche horizontal vorgesehen, ist es auf einfache Weise möglich, die formschlüssige Verbindung wirksam in und entgegen der Bohrrichtung zwischen dem Grundkörper der Bohrvorrichtung und dem Riser/Gehäuse zu erreichen. Ist die Klemmfläche vertikal vorgesehen, ist es auf einfache Weise möglich, die formschlüssige Verbindung wirksam in Umfangsrichtung des Risers/Gehäuses zwischen dem Grundkörper der Bohrvorrichtung und dem Riser/Gehäuse zu erreichen. It is advantageous that the clamping surface is provided essentially vertically or horizontally. If the clamping surface is intended to be horizontal, it is open simple way possible to effectively achieve the form-fitting connection in and against the drilling direction between the main body of the drilling device and the riser / housing. If the clamping surface is provided vertically, it is possible in a simple manner to effectively achieve the form-fitting connection in the circumferential direction of the riser/housing between the base body of the drilling device and the riser/housing.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass das wenigstens ein Element wenigstens eine Widerlagerfläche für den Formschluss durch das wenigstens eine Klemmelement ist. Hierdurch lassen sich die Klemmelemente besonders einfach jeweils in die notwendige Richtung wirkend anordnen. Dabei ist weiterhin vorteilhaft, dass die wenigstens eine Widerlagerfläche sich lotrecht von der Innenwandung erstreckend vorgesehen ist. Hierdurch können auf einfache Weise die notwendigen Widerlager für die Klemmelemente für den Formschluss bereitgestellt werden. Furthermore, it is advantageous that the at least one element is at least one abutment surface for the form fit by the at least one clamping element. As a result, the clamping elements can be arranged in a particularly simple manner, each acting in the necessary direction. It is also advantageous that the at least one abutment surface is provided to extend perpendicularly from the inner wall. As a result, the necessary abutments for the clamping elements for the form fit can be provided in a simple manner.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass über die wenigsten eine Klemmfläche und den wenigstens einen Antrieb ein Klemmkraft zur Bereitstellung des Formschlusses auf das wenigstens eine Element im Wesentlichen rechtwinklig zur Bohrrichtung oder entgegen die Bohrrichtung aufbringbar ist. A further teaching of the invention provides that the at least one clamping surface and the at least one drive can be used to apply a clamping force to provide the form fit on the at least one element essentially at right angles to the drilling direction or counter to the drilling direction.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei im Wesentlichen vertikal vorgesehene gegenläufig ausgerichtete Klemmelemente jeweils mit wenigstens einer im Wesentlichen vertikal angeordneten Klemmfläche vorgesehen sind. Hierdurch kann auf einfache und effiziente Weise eine besonders genaue Positionierung erreicht werden. Weiterhin wird auf einfache Weise die Formschlüssige Verbindung bereitgestellt. A further teaching of the invention provides that at least two clamping elements which are provided essentially vertically and are aligned in opposite directions are each provided with at least one clamping surface which is arranged essentially vertically. As a result, particularly precise positioning can be achieved in a simple and efficient manner. Furthermore, the positive connection is provided in a simple manner.
Dabei ist vorteilhaft, dass die wenigstens zwei Klemmelemente jeweils mittels wenigstens einem Antrieb horizontal von der ersten Position in die zweite Position bewegbar sind. It is advantageous here that the at least two clamping elements can each be moved horizontally from the first position into the second position by means of at least one drive.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem wenigstens einen Antrieb um wenigstens einen Hydraulikzylinder handelt. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei Verspannebenen mit jeweils wenigstens zwei Verspannelementen übereinander angeordnet vorgesehen sind. Hierdurch wird auf einfach w Weise besonders effizient und sicher die formschlüssige Verbindung bereitgestellt. A further teaching of the invention provides that the at least one drive is at least one hydraulic cylinder. A further teaching of the invention provides that at least two bracing levels are provided, each with at least two bracing elements arranged one above the other. As a result, the form-fitting connection is provided in a simple manner, particularly efficiently and securely.
Dabei ist vorteilhaft, dass das wenigstens ein Klemmelement mit der wenigstens einen im Wesentlichen vertikalen Klemmfläche an wenigstens einem Verspannelement der unteren Verspannebene angeordnet ist. It is advantageous that the at least one clamping element with the at least one essentially vertical clamping surface is arranged on at least one bracing element of the lower bracing plane.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass sich der Verspannkörper mit der Innenwand des Hohlkörpers oder Gehäuses in Kontakt befindet. A further teaching of the invention provides that the bracing body is in contact with the inner wall of the hollow body or housing.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Bohrkopf mittels wenigstens einem Antrieb gegenüber dem Antrieb in und entgegen der Bohrrichtung verfahrbar ist. A further teaching of the invention provides that the drill head can be moved in relation to the drive in and counter to the drilling direction by means of at least one drive.
Dabei ist vorteilhaft, dass es sich bei dem Antrieb um wenigstens einen Hydraulikzylinder handelt und dass über den Hydraulikzylinder die Anpresskraft des Bohrkopfes auf den Boden ermittelbar ist. Hierdurch kann auf einfache Weise ein Lastkontrolle am Bohrkopf bereitgestellt werden. It is advantageous that the drive is at least one hydraulic cylinder and that the contact pressure of the drilling head on the ground can be determined via the hydraulic cylinder. As a result, a load control can be provided on the drill head in a simple manner.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei der Bohrung um eine in der Wesentlichen vertikale Bohrung handelt. A further teaching of the invention provides that the bore is essentially a vertical bore.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Bohrung in einem Gewässer oder mit einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Bohrloch erfolgt. A further teaching of the invention provides that the drilling takes place in a body of water or with a borehole filled with a liquid.
Weiterhin gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein System zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einer zuvor beschriebenen Bohrvorrichtung und einem Hohlkörper. The object according to the invention is also achieved by a system for creating a bore in the ground with a drilling device described above and a hollow body.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Hohlkörper um einen Pfahl zur Gründung eines Bauwerkes, ein Casing, einen Liner oder ein Gehäuse (Maschinenrohr) der Bohrvorrichtung. Dabei ist weiterhin vorteilhaft, dass der Hohlkörper wenigstens ein Element an seiner Innenwand zum Herstellen einer formschlüssigen Verbindung des Grundkörpers mit dem Hohlkörper aufweist. The hollow body is preferably a pile for the foundation of a structure, a casing, a liner or a housing (machine pipe) of the drilling device. It is also advantageous that the hollow body has at least one element on its inner wall for producing a form-fitting connection of the base body to the hollow body.
Bevorzugt weist das wenigstens eine Element eine Widerlagerfläche auf. The at least one element preferably has an abutment surface.
Besonders bevorzugt ist die Widerlagerfläche sich lotrecht von der Innenwandung des Hohlkörpers erstreckend vorgesehen. The abutment surface is particularly preferably provided to extend perpendicularly from the inner wall of the hollow body.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: The invention is explained in more detail below using a preferred exemplary embodiment in conjunction with a drawing. show:
Fig. 1 eine räumliche Seitenansicht einer erfindungsgemäßenFig. 1 is a spatial side view of an inventive
Bohrvorrichtung mit ausgefahrener Verspannvorrichtung, Drilling device with extended bracing device,
Fig. 2 eine räumliche Seitenansicht einer erfindungsgemäßen2 is a perspective side view of one according to the invention
Bohrvorrichtung angeordnet in einem Riser/Gehäuse in teilgeschnittener Ansicht, Drilling device arranged in a riser/housing in a partially sectioned view,
Fig. 3 eine Seitenansicht erfindungsgemäßer Widerlagerelemente an der Innenwand des Risers/Gehäuses, 3 shows a side view of abutment elements according to the invention on the inner wall of the riser/housing,
Fig. 4 eine Seitenansicht zu Fig. 3 mit montierter erfindungsgemäßer Verspannvorrichtung gemäß Schnittebene Z in Fig. 1 , 4 shows a side view of FIG. 3 with the bracing device according to the invention installed according to section plane Z in FIG. 1,
Fig. 5 eine vergrößerte Ausschnittsansicht X zu Fig. 4, Fig. 5 shows an enlarged detail view X of Fig. 4,
Fig. 6 eine geschnittene Draufsicht zum Schnitt Y zu Fig. 4, und Fig. 6 is a sectional plan view of section Y of Fig. 4, and
Fig. 7 eine räumliche Ansicht eines Bohrwerkzeugs der erfindungsgemäßen7 is a perspective view of a drilling tool of the present invention
Bohrvorrichtung. drilling device.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Bohrvorrichtung 10 mit einem Grundkörper 11. In Fig. 2 ist diese in ein Riser/Gehäuse 20 eingesetzt teilgeschnitten dargestellt. Am unteren Ende 13 des Grundkörpers 11 ist ein Bohrkopf 12 vorgesehen, der mit einem Antrieb (nicht dargestellt) verbunden ist. Weiterhin ist am Bohrkopf 12 eine Absaugöffnung 14 vorgesehen (siehe Fig. 7) die mit einer mit dem Grundkörper verbunden Absaugleitung (nicht dargestellt), die mit einer Absaugvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden ist. Weiterhin sind am Bohrkopf Bohrwerkzeuge 15 und Leitbleche 16 vorgesehen. Weiterhin sind radial in Pfeilrichtung A aus- und einfahrbare Bohrwerkzeuge 17 vorgesehen, mit denen ein Unterschnitt unter dem Riser/Gehäuse 20 erreicht wird, wie in Fig. 2 dargestellt ist. 1 and FIG. 2 show a drilling device 10 with a base body 11. In FIG. A drill head 12 is provided at the lower end 13 of the base body 11 and is connected to a drive (not shown). Furthermore, a suction opening 14 is provided on the drill head 12 (see FIG. 7) which is connected to a suction line (not shown) which is connected to the base body and which is connected to a suction device (not shown). Furthermore, drilling tools 15 and baffles 16 are provided on the drill head. Furthermore, drilling tools 17 are provided that can be moved in and out radially in the direction of the arrow A, with which an undercut is achieved under the riser/housing 20, as shown in FIG.
Der Grundkörper 11 weist eine Verspannvorrichtung 30 auf, mit der die Bohrvorrichtung 10 im Riser/Gehäuse 20 verspannt wird. Die Verspannvorrichtung 30 weist dabei wenigstens eine Verspannebene 31 , 32 auf. In den Figuren 1 bis 7 dargestellt ist eine bevorzugte Ausführungsform, bei der die Verspannvorrichtung 30 zwei Verspannebenen 31 , 32, die untere Verspannebene 31 und die obere Verspannebene 32, aufweist. Die obere Verspannebene 32 weist dabei bevorzugt vier Verspannelemente 33 und die untere Verspannebene 31 weist dabei bevorzugt vier Verspannelemente 34 auf. Alternative Anzahlen an Verspannelementen 33, 34 sowie Verspannebenen 31, 32 sind ebenfalls möglich in Abhängigkeit der Länge der Bohrvorrichtung 10 oder des Risers/Gehäuses 20 oder den geologischen Begebenheiten. The base body 11 has a bracing device 30 with which the drilling device 10 is braced in the riser/housing 20 . The bracing device 30 has at least one bracing plane 31 , 32 . A preferred embodiment is shown in FIGS. 1 to 7, in which the bracing device 30 has two bracing levels 31 , 32 , the lower bracing level 31 and the upper bracing level 32 . The upper bracing level 32 preferably has four bracing elements 33 and the lower bracing level 31 preferably has four bracing elements 34 . Alternative numbers of bracing elements 33, 34 and bracing levels 31, 32 are also possible depending on the length of the drilling device 10 or the riser/housing 20 or the geological conditions.
Die Verspannelemente 33, 34 sind fest am Grundkörper 11 angeordnet. Verschwenkbare Lösungen sind ebenfalls möglich. The bracing elements 33 , 34 are fixedly arranged on the base body 11 . Pivotable solutions are also possible.
Am äußeren Ende der Verspannelemente 33, 34 sind Verspannkörper 35, 36 vorgesehen. Diese sind beweglich über jeweils einen Antrieb 37, hier bevorzugt jeweils ein Hydraulikzylinder, aus- und einfahrbar in Pfeilrichtung B angeordnet. In Fig. 1, 2 sind die Verspannkörper 35, 36 ausgefahren dargestellt. At the outer end of the bracing elements 33, 34 bracing bodies 35, 36 are provided. These are movable via a drive 37, here preferably a hydraulic cylinder, arranged so that they can be extended and retracted in the direction of the arrow B. In Fig. 1, 2, the bracing body 35, 36 are shown extended.
Die Verspannkörper 35, 36 sind jeweils mit Klemmelementen 38, 39 versehen. Die Klemmelemente 38, 39 weisen dabei Klemmflächen 40, 41 auf, die von einer ersten Position in eine zweite Position mit wenigstens einem Antrieb 42, 43 bevorzugt ein Hydraulikzylinder, bewegbar sind. Die untere Verspannebene 31 mit den Verspannkörpern 36 weist hier bevorzugt jeweils vier Klemmelemente 39 pro Verspannkörper 36 auf, die jeweils eine Klemmfläche 40 aufweisen, die mit einem Hydraulikzylinder als Antrieb 42 in Pfeilrichtung C aus- und einfahrbar gegenüber dem Verspannkörper 36 angeordnet sind (siehe Figs. 4, 5, 6). Die Klemmelemente 39 sind dabei horizontal vorgesehen und die Klemmflächen 40 sind vertikal angeordnet. Weiterhin weisen die Verspannkörper 36 hier bevorzugt vier horizontale Klemmelemente 39 auf, von denen jeweils 2 bevorzugt in eine Richtung und die anderen zwei in die entgegengesetzte Richtung ausgerichtet sind. Die Wirkrichtung des Klemmelements 40 ist in Umfangsrichtung zum Riser/Gehäuse 20 vorgesehen. Hierdurch lassen sich die Lasten des Bohrens, insbesondere die Drehmomente, abtragen. Weiterhin wird es auf einfache Weise möglich, die formschlüssige Verbindung wirksam in Umfangsrichtung des Risers/Gehäuses zwischen dem Grundkörper 11 der Bohrvorrichtung 10 und dem Riser/Gehäuse 20 zu erreichen. The bracing bodies 35, 36 are each provided with clamping elements 38, 39. The clamping elements 38, 39 have clamping surfaces 40, 41 which can be moved from a first position into a second position with at least one drive 42, 43, preferably a hydraulic cylinder. The lower bracing level 31 with the bracing bodies 36 preferably has four clamping elements 39 per bracing body 36, each of which has a clamping surface 40 that can be extended and retracted with a hydraulic cylinder as a drive 42 in the direction of arrow C relative to the bracing body 36 (see Figs .4, 5, 6). The clamping elements 39 are provided horizontally and the clamping surfaces 40 are arranged vertically. Furthermore, the bracing bodies 36 here preferably have four horizontal clamping elements 39, of which 2 are preferably oriented in one direction and the other two are oriented in the opposite direction. The effective direction of the clamping element 40 is provided in the circumferential direction of the riser/housing 20 . This allows the loads of drilling, in particular the torque, to be dissipated. Furthermore, it is possible in a simple manner to effectively achieve the form-fitting connection in the circumferential direction of the riser/housing between the base body 11 of the drilling device 10 and the riser/housing 20 .
Die obere Verspannebene 32 mit den Verspannkörpern 35 weist hier bevorzugt jeweils ein Klemmelement 38 pro Verspannkörper 35 auf, das einen Querträger 44 aufweist, der über einen Antrieb 43, hier bevorzugt jeweils zwei Hydraulikzylinder mit dem Verspannkörper 35 an der Unterseite des Verspannkörpers 35 verbunden ist. Der Querbalken 44 weist an seinen äußeren Enden 47 jeweils eine Klemmfläche 41 auf, die auf der Seite 46 des Querbaken 44 vorgesehen ist, die dem Verspannkörper 35 zugewandt ist. Der Querbalken ist über den Antrieb 43 vom Verspannkörper weg und zu diesem hin in Pfeilrichtung D bewegbar (siehe Fig. 4). Die Klemmflächen 41 sind hier bevorzugt horizontal angeordnet, während die Bewegung der Klemmflächen 41 hier durch die Antriebe 43, bevorzugt vertikal, erfolgt. Die Wirkrichtung des Klemmelements 41 ist allerdings in Bohrrichtung vorgesehen. Hierdurch lassen sich die Lasten des Bohrens abtragen. Weiterhin wird es auf einfache Weise möglich, die formschlüssige Verbindung wirksam in und entgegen der Bohrrichtung zwischen dem Grundkörper 11 der Bohrvorrichtung 10 und dem Riser/Gehäuse 20 zu erreichen. Die Innenwand 21 des Risers/Gehäuses 20 weist eine Widerlagerbereich 50 auf, der hier bevorzugt eine obere Widerlagerebene 51 und eine untere Widerlagerebene 52 aufweist. Diese ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. The upper bracing level 32 with the bracing bodies 35 preferably has one clamping element 38 per bracing body 35, which has a cross member 44, which is connected to the bracing body 35 on the underside of the bracing body 35 via a drive 43, here preferably two hydraulic cylinders. The crossbeam 44 has at each of its outer ends 47 a clamping surface 41 which is provided on the side 46 of the crossbar 44 which faces the bracing body 35 . The crossbeam can be moved away from the bracing body via the drive 43 and towards it in the direction of arrow D (see FIG. 4). The clamping surfaces 41 are preferably arranged horizontally here, while the movement of the clamping surfaces 41 takes place here by the drives 43, preferably vertically. However, the effective direction of the clamping element 41 is provided in the drilling direction. This allows the loads of drilling to be carried away. Furthermore, it is easily possible to effectively achieve the form-fitting connection in and against the drilling direction between the base body 11 of the drilling device 10 and the riser/housing 20 . The inner wall 21 of the riser/housing 20 has an abutment area 50 which preferably has an upper abutment plane 51 and a lower abutment plane 52 here. This is shown in FIGS. 3 and 4.
Die obere Widerlagerebene 51 weist vertikale Leitleche 54 auf, an deren oberen Ende Einführschrägen 53 vorgesehen sind. Am unteren Ende der Leitbleche 54 sind horizontale Widerlager 55 vorgesehen, die rechtwinklig zu den Leitblechen 54 vorgesehen sind. Die Widerlager 55 sind mit Verstärkungen 56 versehen, die beispielsweise knaggenartig ausgeführt sind. Die horizontalen Widerlager 55 sind korrespondierend zu den Klemmflächen 41 ausgeführt. Die Klemmflächen werden gegen die Widerlager 55 verspannt. The upper abutment level 51 has vertical guide plates 54, at the upper end of which are provided with chamfers 53. At the lower end of the guide plates 54 horizontal abutments 55 are provided, which are provided at right angles to the guide plates 54. The abutments 55 are provided with reinforcements 56 which are designed, for example, like cleats. The horizontal abutments 55 are designed to correspond to the clamping surfaces 41 . The clamping surfaces are braced against the abutments 55 .
Die untere Widerlagerebene 52 weist vertikale Widerlager 58 auf, an deren oberen Ende Einführschrägen 57 vorgesehen sind. Am unteren Ende der Widerlager 58 sind horizontale Auflager 59 vorgesehen, die rechtwinklig zu den Widerlagern 58vorgesehen sind. Die Widerlager 58 und die Auflager 59 sind mit Verstärkungen 60, 61 versehen, die beispielsweise knaggenartig ausgeführt sind. The lower abutment level 52 has vertical abutments 58, at the upper end of which chamfers 57 are provided. At the lower end of the abutments 58 horizontal supports 59 are provided which are provided at right angles to the abutments 58 . The abutments 58 and the supports 59 are provided with reinforcements 60, 61, which are designed, for example, like cleats.
In den Zwischenraum 23 zwischen den Widerlagern 58 werden die Verspannkörper 36 durch Ausfahren der unteren Antriebe 37 eingebracht. In den Zwischenraum 22 zwischen den Leitblechen 54 werden die Verspannkörper 35 durch Ausfahren der oberen Antriebe 37 eingebracht. Die Antriebe 43 der Querbalken 44 der Klemmelemente 38 sind dabei bevorzugt ausgefahren, so dass die Klemmflächen 41 unterhalb der Widerlager 55 angeordnet werden können. Die Klemmflächen 40 sind mit ihren Antrieben 42 bevorzugt eingefahren. The bracing bodies 36 are introduced into the intermediate space 23 between the abutments 58 by extending the lower drives 37 . The bracing bodies 35 are introduced into the intermediate space 22 between the guide plates 54 by extending the upper drives 37 . The drives 43 of the crossbars 44 of the clamping elements 38 are preferably extended so that the clamping surfaces 41 can be arranged below the abutments 55 . The clamping surfaces 40 are preferably retracted with their drives 42 .
Weiterhin können die Verspannkörper 35, 36 soweit ausgefahren werden, dass diese die Innenwand 21 berühren. Furthermore, the bracing bodies 35, 36 can be extended so far that they touch the inner wall 21.
Falls erforderlich ist es sogar möglich, die Verspannkörper 35, 36 gegen die Innenwand zu verspannen. Dieses ist bevorzugt aber nicht vorgesehen. If necessary, it is even possible to brace the bracing bodies 35, 36 against the inner wall. This is preferred but not intended.
Die unteren Verspannkörper 36 werden ggf. auf den Auflagern 59 aufgesetzt. Zum Herstellen der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Riser/Gehäuse 20 und dem Grundkörper 11 werden nach dem Anordnen der Verspannkörper 35, 36 die Klemmflächen 40 horizontal gegen die Widerlager 58 ausgefahren. Die Klemmflächen 41 werden gegen die Widerlager 55 bewegt. Hierdurch wird ein Formschluss zwischen Grundkörper 11 und Riser/Gehäuse 20 bewirkt. If necessary, the lower bracing bodies 36 are placed on the supports 59 . To produce the form-fitting connection between the riser/housing 20 and the base body 11 , after the bracing bodies 35 , 36 have been arranged, the clamping surfaces 40 are extended horizontally against the abutments 58 . The clamping surfaces 41 are moved against the abutments 55 . This brings about a positive fit between the base body 11 and the riser/housing 20 .
Das Bohren mit der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung erfolgt nachdem der der Grundkörper der Bohrvorrichtung 10 in den Riser/in das Gehäuse 20 eingesetzt wurde und der Riser/das Gehäuse 20 in die Bohrposition überführt wurde. Das bohren kann von horizontal bis vertikal durchgeführt werden. Diese erfolgt entweder durch eine Vorschubeinheit oder durch das Gewicht der Bohrvorrichtung 10 mit dem Riser/Gehäuse 20. Drilling with the drilling device according to the invention takes place after the main body of the drilling device 10 has been inserted into the riser/housing 20 and the riser/housing 20 has been transferred to the drilling position. Drilling can be done from horizontal to vertical. This is done either by a feed unit or by the weight of the drilling device 10 with the riser/housing 20.
Nach Beendigung des Bohrens wird entweder die formschlüssige Verbindung in umgekehrter Reihenfolge wie zuvor beschrieben gelöst und der Grundkörper 11 aus dem Riser/Gehäuse 20 entnommen, nachdem die ausgefahrenen Bohrwerkzeuge 17 eingefahren wurden in Pfeilrichtung A oder das Gehäuse wird zusammen mit dem Grundköper 11 aus dem Bohrloch (nicht dargestellt) entnommen und offenstehen gelassen. After drilling is complete, either the form-fitting connection is released in the reverse order as described above and the base body 11 is removed from the riser/housing 20 after the extended drilling tools 17 have been retracted in the direction of arrow A, or the housing is removed from the borehole together with the base body 11 (not shown) removed and left open.
Es ist möglich, mit einem Grundkörper 11 mit den daran vorgesehenen Aggregaten unterschiedliche Riser/Gehäusedurchmesser zu verwenden und dafür auch dazu passende unterschiedliche Bohrkopfdurchmesser einzusetzen. It is possible to use different riser/housing diameters with a base body 11 with the units provided thereon and also to use different drill head diameters that match them.
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Bezugszeichenliste Reference List
10 Bohrvorrichtung 43 Antrieb/Hydraulikzylinder10 drilling device 43 drive/hydraulic cylinder
11 Grundkörper 44 Querträger 11 basic body 44 cross member
12 Bohrkopf 45 Ende 12 drill head 45 end
13 unteres Ende 46 Seite 13 lower end 46 page
14 Absaugöffnung 14 suction port
15 Bohrwerkzeug 50 Widerlagerbereich15 drilling tool 50 abutment area
16 Leitbleich 51 obere Widerlagerebene16 guide plate 51 upper abutment level
17 Bohrwerkzeug 52 untere Widerlagerebene17 drilling tool 52 lower abutment level
53 Einführschräge 53 lead-in bevel
20 Riser/Gehäuse 54 Leitblech 20 riser/housing 54 baffle
21 Innenwand 55 Widerlager 21 inner wall 55 abutment
22 Zwischenraum 56 Verstärkung 22 space 56 reinforcement
23 Zwischenraum 57 Einführschräge 23 gap 57 lead-in bevel
58 Widerlager 58 abutment
30 Verspannvorrichtung 59 Auflager 30 bracing device 59 support
31 Verspannebene 60 Verstärkung 31 bracing level 60 reinforcement
32 Verspannebene 61 Verstärkung 32 bracing level 61 reinforcement
33 Verspannelement 33 bracing element
34 Verspannelement 34 bracing element
35 Verspannkörper A Pfeilrichtung 35 bracing body A direction of arrow
36 Verspannkörper B Pfeilrichtung 36 bracing body B direction of arrow
37 Antrieb/Hydraulikzylinder C Pfeilrichtung 37 Drive/hydraulic cylinder C Direction of arrow
38 Klemmelement D Pfeilrichtung 38 Clamping element D direction of arrow
39 Klemmelement X Ausschnitt 39 Clamping element X cutout
40 Klemmfläche Y Schnittebene 40 clamping surface Y section plane
41 Klemmfläche Z Schnittebene 41 Clamping surface Z section plane
42 Antrieb/Hydraulikzylinder 42 drive/hydraulic cylinder

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Bohrvorrichtung zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Grundkörper (11), mit einem Bohrwerkzeug, das an einem Ende des Grundkörpers (11) angeordnet ist, mit einem am Grundkörper vorgesehenen Antrieb für das Bohrwerkzeug, mit einer Verspannvorrichtung, die zum Verspannen der Bohrvorrichtung (10) in einem zylindrischen Hohlkörper (20) ausgelegt ist, die wenigstens eine Verspannebene (31, 32) mit wenigstens zwei Verspannelementen aufweist, die mit einem ersten Ende am Grundkörper (11) angeordnet sind und die an ihrem zweiten Ende wenigstens einen Verspannkörper aufweisen, wobei der wenigstens eine Verspannkörper des Verspannelements mittels wenigstens eines Antriebs von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verspannkörper über wenigstens ein Element an der Innenwand des Hohlkörpers eine formschlüssige Verbindung des Grundkörpers mit dem Hohlkörper bereitstellt. 1. Drilling device for creating a hole in the ground with a base body (11), with a drilling tool that is arranged at one end of the base body (11), with a drive provided on the base body for the drilling tool, with a bracing device that is used to brace the Drilling device (10) is designed in a cylindrical hollow body (20), which has at least one bracing plane (31, 32) with at least two bracing elements, which are arranged with a first end on the base body (11) and which have at least one bracing body at their second end wherein the at least one bracing body of the bracing element can be moved from a first position to a second position by means of at least one drive, characterized in that the bracing body provides a positive connection of the base body to the hollow body via at least one element on the inner wall of the hollow body.
2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hohlkörper um einen Pfahl zur Gründung eines Bauwerkes, ein Casing, oder einen Liner handelt. 2. Drilling device according to claim 1, characterized in that the hollow body is a pile for the foundation of a building, a casing, or a liner.
3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus dem Hohlköper entfernbar ist. 3. Drilling device according to claim 1 or 2, characterized in that the base body is removable from the hollow body.
4. Bohrvorrichtung zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Grundkörper (11), mit einem Bohrwerkzeug, das an einem Ende des Grundkörpers (11) angeordnet ist, mit einem am Grundkörper vorgesehenen Antrieb für das Bohrwerkzeug, mit einer Verspannvorrichtung, die zum Verspannen der Bohrvorrichtung (10) in einem zylindrischen Hohlkörper ausgelegt ist, die wenigstens eine Verspannebene mit wenigstens zwei Verspannelementen aufweist, die mit einem ersten Ende am Grundkörper angeordnet sind und die an ihrem zweiten Ende wenigstens einen Verspannkörper aufweisen, wobei der wenigstens eine Verspannkörper des Verspannelements mittels wenigstens eines Antriebs von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hohlköper um ein Gehäuse (Maschinenrohr) der Bohrvorrichtung handelt, und dass der Verspannkörper über wenigstens ein Element an der Innenwand des Gehäuses eine formschlüssige Verbindung des Grundkörpers mit dem Gehäuse bereitstellt. 4. Drilling device for creating a hole in the ground with a base body (11), with a drilling tool that is arranged at one end of the base body (11), with a drive provided on the base body for the drilling tool, with a bracing device that is used to brace the Drilling device (10) is designed in a cylindrical hollow body, which has at least one bracing plane with at least two bracing elements, which are arranged with a first end on the base body and which have at least one bracing body at their second end, the at least one bracing body of the bracing element being secured by means of at least a drive can be moved from a first position to a second position, characterized in that the hollow body is a housing (machine pipe) of the drilling device, and in that the bracing body forms a positive connection of the base body via at least one element on the inner wall of the housing provided with the housing.
5. Bohrvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus dem Gehäuse entfernbar ist. 5. Drilling device according to claim 4, characterized in that the base body is removable from the housing.
6. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der Verspannelemente wenigstens ein Klemmelement mit wenigstens einer bewegbaren Klemmfläche zur Bereitstellung des Formschlusses mit dem wenigstens einen Element vorgesehen ist, und dass die wenigstens eine Klemmfläche von einer ersten Position in eine zweite Position mit wenigstens einem Antrieb bewegbar ist. 6. Drilling device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that at least one clamping element with at least one movable clamping surface is provided on at least one of the bracing elements to provide the positive connection with the at least one element, and in that the at least one clamping surface moves from a first position is movable into a second position with at least one drive.
7. Bohrvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfläche im Wesentlichen vertikal oder horizontal vorgesehen ist. 7. Drilling device according to claim 6, characterized in that the clamping surface is provided substantially vertically or horizontally.
8. Bohrvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens ein Element wenigstens eine Widerlagerfläche für den Formschluss durch das wenigstens eine Klemmelement ist. 8. Drilling device according to claim 6 or 7, characterized in that the at least one element is at least one abutment surface for the form fit by the at least one clamping element.
9. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Widerlagerfläche sich lotrecht von der Innenwandung erstreckend vorgesehen ist. 9. Drilling device according to one of claims 8, characterized in that the at least one abutment surface is provided extending perpendicularly from the inner wall.
10. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass über die wenigsten eine Klemmfläche und den wenigstens einen Antrieb ein Klemmkraft zur Bereitstellung des Formschlusses auf das wenigstens eine Element im Wesentlichen rechtwinklig zur Bohrrichtung oder entgegen die Bohrrichtung aufbringbar ist. 10. Drilling device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the at least one clamping surface and the at least one drive can be used to apply a clamping force to provide the form fit on the at least one element essentially at right angles to the drilling direction or counter to the drilling direction.
11. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei im Wesentlichen vertikal vorgesehene 14 gegenläufig ausgerichtete Klemmelemente jeweils mit wenigstens einer im Wesentlichen vertikal angeordneten Klemmfläche vorgesehen sind. 11. Drilling device according to one of claims 6 to 10, characterized in that at least two provided substantially vertically 14 oppositely aligned clamping elements are each provided with at least one essentially vertically arranged clamping surface.
12. Bohrvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Klemmelemente jeweils mittels wenigstens einem Antrieb horizontal von der ersten Position in die zweite Position bewegbar sind. 12. Drilling device according to claim 11, characterized in that the at least two clamping elements can each be moved horizontally from the first position into the second position by means of at least one drive.
13. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wenigstens einen Antrieb um wenigstens einen Hydraulikzylinder handelt. 13. Drilling device according to one of claims 6 to 12, characterized in that the at least one drive is at least one hydraulic cylinder.
14. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Verspannebenen mit jeweils wenigstens zwei Verspannelementen übereinander angeordnet vorgesehen sind. 14. Drilling device according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least two bracing levels are provided, each with at least two bracing elements arranged one above the other.
15. Bohrvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens ein Klemmelement mit der wenigstens einen im Wesentlichen vertikalen Klemmfläche an wenigstens einem Verspannelement der unteren Verspannebene angeordnet ist. 15. Drilling device according to claim 14, characterized in that the at least one clamping element is arranged with the at least one essentially vertical clamping surface on at least one bracing element of the lower bracing plane.
16. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verspannkörper mit der Innenwand des Hohlkörpers oder Gehäuses in Kontakt befindet. 16. Drilling device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the bracing body is in contact with the inner wall of the hollow body or housing.
17. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf mittels wenigstens einem Antrieb gegenüber dem Antrieb in und entgegen der Bohrrichtung verfahrbar ist. 17. Drilling device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the drill head can be moved by means of at least one drive relative to the drive in and counter to the drilling direction.
18. Bohrvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Antrieb um wenigstens einen Hydraulikzylinder handelt und dass über den Hydraulikzylinder die Anpresskraft des Bohrkopfes auf den Boden ermittelbar ist. 15 18. Drilling device according to claim 17, characterized in that the drive is at least one hydraulic cylinder and that the contact pressure of the drill head on the ground can be determined via the hydraulic cylinder. 15
19. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Bohrung um eine in der Wesentlichen vertikale Bohrung handelt. 19. Drilling device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the hole is a substantially vertical hole.
20. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung in einem Gewässer oder mit einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Bohrloch erfolgt. 20. Drilling device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the drilling takes place in a body of water or with a borehole filled with a liquid.
21. System zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einer Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 und einem Hohlkörper. 21. System for creating a hole in the ground with a drilling device according to any one of claims 1 to 20 and a hollow body.
22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hohlkörper um einen Pfahl zur Gründung eines Bauwerkes, ein Casing, einen Liner oder ein Gehäuse (Maschinenrohr) der Bohrvorrichtung handelt. 22. System according to claim 21, characterized in that the hollow body is a pile for the foundation of a building, a casing, a liner or a housing (machine pipe) of the drilling device.
23. System nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper wenigstens ein Element an seiner Innenwand zum Herstellen einer formschlüssigen Verbindung des Grundkörpers mit dem Hohlkörper aufweist. 23. System according to claim 21 or 22, characterized in that the hollow body has at least one element on its inner wall for producing a positive connection of the base body with the hollow body.
24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Element eine Widerlagerfläche aufweist. 24. System according to claim 23, characterized in that the at least one element has an abutment surface.
25. System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Widerlagerfläche sich lotrecht von der Innenwandung des Hohlkörpers erstreckend vorgesehen ist. 25. System according to claim 24, characterized in that the at least one abutment surface is provided extending perpendicularly from the inner wall of the hollow body.
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