EP4402336A1

EP4402336A1 - Bohrmaschine sowie verfahren zur herstellung von bohrungen

Info

Publication number: EP4402336A1
Application number: EP21777622.8A
Authority: EP
Inventors: Josef FERK
Original assignee: Vital Wohnen & Co Kg GmbH
Current assignee: Vital Wohnen & Co Kg GmbH
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2024-07-24
Also published as: WO2023039619A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine (1) zur Herstellung von Bohrungen, insbesondere zur Herstellung von geologischen Bohrungen mit einer Tiefe von 8 m bis 45 m, aufweisend einen Bohrtisch, welcher mit einem Untergrund (39) verbindbar ist, und eine Bohrlafette (3), an welcher ein Antrieb (4), mit welchem ein lösbar mit dem Antrieb (4) verbundenes Bohrrohr (5) in eine Rotation um eine Bohrachse (7) versetzbar ist, entlang einer Bohrrichtung (8) bewegbar angeordnet ist. Um Bohrungen auf besonders einfache Weise und insbesondere ohne Beschädigungen von Außenanlagen hersteilen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Bohrtisch lösbar mit der Bohrlafette (3) verbunden ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrung, insbesondere zur Herstellung einer geologischen Bohrung mit einer Tiefe von 8 m bis 45 m.

Description

Bohrmaschine sowie Verfahren zur Herstellung von Bohrungen

Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine, insbesondere zur Herstellung von geologischen Bohrungen mit einer Tiefe von 8 m bis 45 m, aufweisend einen Bohrtisch, welcher mit einem Untergrund verbindbar ist, und eine Bohrlafette, an welcher ein Antrieb, mit welchem ein lösbar mit dem Antrieb verbundenes Bohrrohr in eine Rotation um eine Bohrachse versetzbar ist, entlang einer Bohrrichtung bewegbar angeordnet ist.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Bohrung, insbesondere zur Herstellung einer geologischen Bohrung mit einer Tiefe von 8 m bis 45 m.

Bohrmaschinen und Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik insbesondere zur Herstellung von Bohrungen für Geothermieanwendungen bekannt geworden, um beispielsweise mittels Wärmepumpen Wärme zum Beheizen eines Wohnraumes aus dem Erdreich zu entnehmen oder zum Kühlen des Wohnraumes Wärme über in den im Erdreich angeordneten Bohrungen angeordnete Soleleitungen oder Kollektorrohre in das Erdreich zu übertragen. Insbesondere aufgrund eines Trends, welcher von kalorischen Heizungen in Gebäuden wegführt, steigt ein Bedarf an entsprechenden Bohrungen, und zwar sowohl bei Neuanlagen als auch bei bestehenden Anlagen, bei welchen kalorische Heizungen häufig durch Wärmepumpen ersetzt werden.

Aus dem Stand der Technik sind zur Herstellung entsprechender Bohrungen, welche auch für Brunnen genutzt werden können, unter anderem umgebaute Ankerbohrgeräte aus dem Tunnelbau bekannt geworden, welche ein Raupenfahrwerk und eine mit dem Raupenfahrwerk verbundene Bohrlafette aufweisen. Derartige Vorrichtungen weisen einen großen Bauraum und ein entsprechendes Gewicht auf, weswegen diese in aller Regel mittels eines großen Lastkraftwagens zu einem Bohrplatz transportiert werden müssen. Letzte Meter bis zu einer Bohrposition werden dann mit dem Raupenfahrwerk zurückgelegt. Es liegt auf der Hand, dass dies einerseits mit einem großen Aufwand verbunden ist und andererseits ein Transport derartiger Vorrichtungen zu einem Bohrplatz insbesondere bei bestehenden Garten-Anlagen sehr häufig zu einer erheblichen Beschädigung eines Außenbereichs im Bereich einer Zufahrt zum Bohrplatz führt. Neben hohen Kosten ist daher ein Ersatz einer kalorischen Heizung durch eine Wärmepumpe mit entsprechenden Bohrungen für einen Bauherren häufig auch mit einer erforderlichen Sanierung des Außenbereichs bzw. des Gartens zumindest im Bereich der Zufahrt verbunden, weswegen viele Bauherren auf weniger energieeffiziente Luft- Wärmepumpen oder andere Alternativen ausweichen.

Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine einfachere Herstellung entsprechender Bohrungen ermöglicht und insbesondere Auswirkungen auf einen Außenbereich im Bereich einer Zufahrt zum Bohrplatz verringert.

Weiter soll ein entsprechendes Verfahren angegeben werden.

Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bohrmaschine der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher der Bohrtisch lösbar mit der Bohrlafette verbunden ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine ist es somit aufgrund der lösbaren Verbindung des Bohrtisches mit der Bohrlafette auf einfache Weise möglich, die Bohrmaschine, zerlegt in Bohrtisch und Bohrlafette, zum Bohrplatz zu transportieren und erst am Bohrplatz zu errichten, wodurch ein Gewicht von zu transportierenden Gegenständen und somit eine Belastung für einen Untergrund im Bereich eines Weges zum Bohrplatz reduziert werden. Somit kann die Bohrmaschine vor Ort auf besonders einfache Weise gebildet werden, wodurch das gesamte Verfahren verglichen mit Verfahren des Standes der Technik einfacher und mit wesentlich niedrigeren Kosten umsetzbar ist.

Bevorzugt ist die Bohrlafette in vertikaler Richtung bewegbar mit dem Bohrtisch verbunden, insbesondere über einen oder mehrere Verschiebezylinder. Durch eine Aktivierung des Verschiebezylinders, welcher in der Regel hydraulisch betätigt wird, kann somit eine Vertikalposition der Bohrlafette relativ zum Bohrtisch gezielt geändert werden.

Ergänzend oder alternativ zu einem Verschiebezylinder kann natürlich auch eine Handkurbel vorgesehen sein, um eine Vertikalposition der Bohrlafette relativ zum Bohrtisch manuell zu verändern. Bevorzugt ist die Bohrmaschine derart ausgebildet, dass die Bohrlafette gegenüber dem Untergrund abgestützt wird. Die Bohrlafette kann hierzu mit einem Antrieb, wie beispielsweise dem Verschiebezylinder, oder manuell gegen den Untergrund gepresst werden. Dadurch kann eine mechanische Belastung des Bohrtisches verringert und eine Stabilität während des Bohrens erhöht werden, zumal entsprechende Kräfte dann direkt von der Bohrlafette an den Untergrund übertragen werden können. Hierzu kann insbesondere an der Unterseite der Bohrlafette eine Stabilisierungsplatte vorgesehen sein, welche gegebenenfalls mit Erdankern im Untergrund fixiert werden kann, um Seitenkräfte besonders gut aufnehmen zu können. Die Bohrlafette kann mit der Stabilisierungsplatte beispielsweise durch einen Formschluss verbunden werden, sodass die Bohrlafette leicht durch Anheben von der Stabilisierungsplatte bzw. dem Untergrund getrennt werden kann.

Ein besonders geringes Gewicht der Bohrmaschine kann erreicht werden, wenn zumindest ein, vorzugsweise vier bis 20, Erdanker vorgesehen sind, durch welche der Bohrtisch mit einem Erdreich verbindbar ist, wobei die Erdanker bis zu einer Tiefe von weniger als 2 m, insbesondere 0,5 m bis 1 ,5 m, in das Erdreich einbringbar sind. So sind Vorrichtungen des Standes der Technik häufig auch nur deswegen sehr massiv bzw. mit hohem Gewicht ausgebildet, um die Maschine während des Bohrens zu stabilisieren bzw. um mit dem Bohrer eine entsprechend einer Gewichtskraft der Bohrmaschine große Axialkraft in Richtung der Bohrachse auf den Bohrer aufbringen zu können. Durch den Einsatz von Erdankern ist eine Verbindung der Bohrlafette und eines mit dieser Bohrlafette verbundenen Antriebs mit dem Erdreich möglich, welche auch eine Übertragung von Zugkräften in einer Vertikalrichtung erlaubt, sodass eine auf das Bohrrohr oder ein Mantelrohr aufgebrachte Vertikalkraft auch größer sein kann als eine durch ein Gewicht der Bohrmaschine bedingte Gewichtskraft. Die Erdanker sind somit in aller Regel derart mit dem Bohrtisch verbindbar, dass die Erdanker auf Zug beansprucht werden und der Bohrtisch durch die Erdanker an einem Untergrund gehalten bzw. gegen einen Untergrund gepresst wird.

Grundsätzlich können die Erdanker den Bohrtisch sowohl mit als auch ohne Vorspannung mit dem Untergrund verbinden. Eine Anordnung der Erdanker ohne Vorspannung kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn der Untergrund erwarten lässt, dass die eingeschlagenen Erdanker in Verbindung mit dem Boden selbst eine gewisse Elastizität aufweisen, sodass die Erdanker durch Vibrationen des Bohrvorgangs dann nicht gelöst werden können.

Die Erdanker werden üblicherweise ohne Zement oder dergleichen im Erdreich bzw. im Untergrund fixiert, beispielsweise ausschließlich kraft- bzw. formschlüssig durch Gewinde an den Erdankern, sodass die Erdanker in den Untergrund eingeschraubt oder eingeschlagen werden. Grundsätzlich ist natürlich auch eine Fixierung mit Zement bzw. Schnellzement möglich. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Erdanker ein Gewinde aufweisen, um bei einem Einschlagen der Erdanker eine Drehbewegung auszulösen. Derartige Anker sind auch unter dem Handelsnamen Spirafix Bodenanker bekannt geworden.

Die Erdanker können mehrere Meter weit in das Erdreich ragen, um eine besonders stabile Verbindung zu erreichen. Um Bohrungen, in welche Erdanker eingebracht werden, leicht, gegebenenfalls mit einer Akku-Bohrmaschine, einbringen zu können, kann auch vorgesehen sein, dass die Erdanker bzw. die für diese erforderlichen Bohrungen weniger als 2,0 m, insbesondere weniger als 1 ,5 m, vorzugsweise weniger als 1 ,0 m, besonders bevorzugt 0,4 m bis 0,9 m, in das Erdreich bzw. den Untergrund ragen.

Wenngleich eine Fixierung mit bereits nur einem Erdanker ausreichend sein kann, ist es günstig, wenn mehrere Erdanker, beispielsweise vier, sechs zwölf oder 16 Erdanker, vorgesehen sind, welche üblicherweise mit etwa gleichem Abstand zur Bohrposition angeordnet sind, beispielsweise in Form von Eckpunkten eines Rechtecks bei vier Erdankern oder eines Sechsecks bei sechs Erdankern, wobei die Bohrposition jeweils etwa im Zentrum liegt. Es versteht sich, dass üblicherweise dann, wenn höhere Kräfte zu erwarten sind, mehr Erdanker, beispielsweise 16, und dann, wenn geringere Kräfte zu erwarten sind, weniger Erdanker, beispielsweise vier oder sechs, eingesetzt werden.

Beispielsweise kann mit einem einzigen Erdanker, welcher eine Länge von ca. 800 mm und einen Durchmesser von 50 mm aufweist, eine Zugkraft von 10.000 N in ein Erdreich eingebracht bzw. der Bohrtisch mit entsprechend hoher Kraft gegen das Erdreich gedrückt werden. Entsprechend ist bei einem Einsatz von vier derartigen Erdankern eine Zugkraft auf den Bohrtisch nach unten von 40.000 N erreichbar. Besonders günstig ist es, wenn die Erdanker mit dem Bohrtisch in einer Arbeitsposition über Feder- und/oder Dämpferelemente in vertikaler Richtung gekoppelt sind, wobei insbesondere eine Vorspannung der Feder- und/oder Dämpferelemente einstellbar ist. Dies kann konstruktiv auf unterschiedlichste Weise mit aus dem Stand der Technik bekannten Feder- bzw. Dämpferelementen umgesetzt werden.

In dem Zusammenhang ist es besonders günstig, wenn zumindest ein, vorzugsweise jeder, Erdanker über eine Erdanker-Spannvorrichtung mit dem Bohrtisch gekoppelt ist, welche Erdanker-Spannvorrichtung lösbar mit dem Bohrtisch verbunden und lösbar mit dem Erdanker verbindbar ist. Somit werden wieder mehrere gesonderte Teile erreicht, welche jeweils nur ein geringes Gewicht aufweisen und somit leicht unabhängig voneinander zu einem Bohrplatz transportiert und dort zusammengefügt werden können, um die Bohrmaschine erst am Bohrplatz zu errichten.

Eine Erdanker-Spannvorrichtung kann mit nur einem Erdanker verbunden sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Erdanker-Spannvorrichtung über mehrere Erdanker mit dem Untergrund gekoppelt ist. Die Erdanker können mit der Erdanker- Spannvorrichtung beispielsweise über Feder- und/oder Dämpferelemente, insbesondere über Spiralfedern, verbunden sein.

Es kann vorgesehen sein, dass die Bodenplatte der Erdanker-Spannvorrichtung zwei bis zwölf, insbesondere drei oder vier, Ausnehmungen aufweist, durch welche entsprechend viele Erdanker ragen, durch welche Erdanker die Erdanker-Spannvorrichtung mit dem Erdreich verbindbar ist, wobei die Ausnehmungen unterschiedliche Größen aufweisen können. Durch eine erhöhte Anzahl von Erdankern je Erdanker-Spannvorrichtung können kürzere Erdanker eingesetzt werden. Kürzere Erdanker können einfacher und schneller in ein Erdreich eingebracht werden als längere, beispielsweise mit einem Akku- Bohrhammer, während längere Erdanker in aller Regel einen Hydraulikhammer erfordern. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass mehrere kürzere Erdanker Querkräfte besser aufnehmen können als weniger Erdanker, welche dafür länger ausgebildet sind.

Günstig ist es, wenn die Erdanker-Spannvorrichtung eine Verdrehsicherung für den bzw. die Erdanker aufweist, welche durch die Ausnehmung der Bodenplatte ragen. Durch die Bohrmaschine bei Betrieb ausgelöste Vibrationen können ein Lösen, Wandern und/oder Herausdrehen der Erdanker bewirken. Durch eine Verdrehsicherung, welche beispielsweise durch einen Formschluss zwischen dem Erdanker und der Bodenplatte gebildet sein kann, kann ein Lösen der Erdanker somit einfach vermieden oder zumindest gehemmt werden. Der Formschluss kann beispielsweise durch eine ein Langloch aufweisende Ausnehmung bewirkt werden, mit welchem Langloch der Erdanker verdrehgesichert gekoppelt werden kann.

Die Erdanker können mit der Erdanker-Spannvorrichtung starr oder über ein Feder- und/oder ein Dämpferelement verbunden sein.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Erdanker-Spannvorrichtung eine Bodenplatte mit zumindest einer Ausnehmung aufweist, durch welche der Erdanker in die Erdanker- Spannvorrichtung einführbar ist, wobei der Erdanker über eine Schraubverbindung in vertikaler Richtung mit der Erdanker-Spannvorrichtung koppelbar ist, wobei die Erdanker- Spannvorrichtung Feder- und/oder Dämpferelemente, insbesondere eine oder mehrere Tellerfedern oder Spiralfedern, aufweist, über welche eine Koppelung der Bodenplatte mit dem Erdanker in vertikaler Richtung möglich ist. Der bzw. die Erdanker können hierzu beispielsweise an einem oberen Ende, welches oberes Ende als Zugbolzen ausgebildet sein kann, ein Außengewinde aufweisen, welches durch die Ausnehmungen der Bodenplatte und einen gegebenenfalls mit dieser Bodenplatte starr verbundenen Koppelzylinder geführt sind und den Koppelzylinder an einem kopfseitigen Ende überragen, sodass die Erdanker über das Gewinde mit dem Koppelzylinder verbindbar ist, gegebenenfalls über Tellerfedern. Alternativ können die Erdanker auch starr mit der Bodenplatte verbunden sein. Der Einsatz von Feder- und/oder Dämpferelementen zwischen dem Erdanker und dem Bohrtisch ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil dadurch Vibrationen des Bohr-Antriebs bzw. des Bohrkopfes nur gefiltert bzw. gedämpft auf die Erdanker übertragen werden. Dadurch wird eine mechanische Beanspruchung der Erdanker reduziert. Die Bodenplatte kann auch mehr Ausnehmungen aufweisen als Erdanker vorgesehen sind, sodass in dem Fall, dass ein Erdanker nicht in eine Ausnehmung einschlagbar ist, beispielsweise weil sich im Erdreich darunter ein Stein befindet, auf die zusätzliche Ausnehmung ausgewichen werden kann. Die einzelnen Ausnehmungen können gleiche oder unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Beispielsweise können für unterschiedlich große Erdanker unterschiedlich große Ausnehmungen vorgesehen sein. Mit der Erdanker-Spannvorrichtung, welche bevorzugt lösbar mit dem Erdanker und lösbar mit dem Bohrtisch verbindbar ist, kann somit der Erdanker gegenüber der Bodenplatte bzw. gegen einen Untergrund vorgespannt, also auf Zug beansprucht, werden, noch bevor der Bohrtisch mit dem Erdanker verbunden wird. Der Bohrtisch kann beispielsweise über den Koppelzylinder mit der Erdanker-Spannvorrichtung verbunden sein, gegebenenfalls über zwischengeschaltete Feder- und/oder Dämpferelemente wie Tellerfedern.

Günstig ist es, wenn der Bohrtisch mit der Erdanker-Spannvorrichtung in einer Arbeitsposition der Bohrmaschine in vertikaler Richtung über Feder- und/oder Dämpferelemente, insbesondere eine oder mehrere Tellerfedern, lösbar verbunden ist. Die Erdanker-Spannvorrichtung ist somit einerseits federnd mit dem Erdanker und andererseits federnd bzw. dämpfend mit dem Bohrtisch verbunden. Dadurch werden einerseits mechanische Beanspruchungen durch Vibrationen reduziert, welche nur teilweise an die Erdanker übertragen werden, wodurch auch ein Lockern der Erdanker im Erdreich während des Bohrvorganges verhindert oder zumindest erschwert wird. Andererseits sind durch eine mechanische Koppelung über Feder- und/oder Dämpferelemente geringe Ausgleichsbewegungen zwischen dem Bohrtisch und dem Erdreich möglich, wodurch ebenfalls mechanische Beanspruchungen der einzelnen Bauteile insbesondere durch ein gegenseitiges Verspannen reduziert werden.

Um auf Vibrationen und somit eine mechanische Belastung der einzelnen Elemente der Bohrmaschine zu reduzieren, kann ergänzend oder alternativ auch eine insbesondere in axialer Richtung federnde und/oder dämpfende Koppelung des Antriebes mit dem Bohrrohr, dem Mantelrohr und/oder der Preventer-Kupplung vorgesehen sein, insbesondere über eine Floating-Spindel, welche gegebenenfalls endseitig einen Floating- Koppelflansch aufweist.

Um die Erdanker auf besonders effiziente Weise an richtigen Positionen in das Erdreich einbringen zu können, ist bevorzugt eine Anker-Montagelehre vorgesehen, welche Markierungen, insbesondere Öffnungen, an Positionen aufweist, die mit Positionen korrespondieren, an welchen die Erdanker mit dem Bohrtisch verbindbar sind, gegebenenfalls über Koppeleinrichtungen wie Erdanker-Spannvorrichtungen, sodass durch ein Markieren eines Erdreiches an den Markierungen Positionen für die Erdanker oder für Koppeleinrichtungen, über welche der Bohrtisch mit den Erdankern verbunden wird, am Erdreich definierbar sind.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der Bohrtisch selbst, gegebenenfalls in Verbindung mit mehreren Erdanker-Spannvorrichtungen, über welche der Bohrtisch mittels Erdankern mit dem Erdreich verbindbar ist, eine Anker-Montagelehre bildet, indem bodenseitige Ausnehmungen in den Bodenplatten der Erdanker-Spannvorrichtungen als Öffnungen für ein Markieren von Positionen der Erdanker genutzt werden.

Insbesondere dann, wenn der Bohrtisch über Erdanker-Spannvorrichtungen mit dem Erdreich verbunden wird, welche mehrere Ausnehmungen für Erdanker aufweisen, die zudem nicht mit einer Position zusammenfallen, an welcher der Bohrtisch mit der Erdanker-Spannvorrichtung verbunden wird, ist es günstig, wenn mit der Erdanker- Montagelehre nur Positionen markiert werden, an welchen der Bohrtisch mit den Erdanker-Spannvorrichtungen verbunden wird. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise über einen Koppelzylinder erfolgen. Diese Positionen können über Markierungs-Stäbe gekennzeichnet werden, welche in das Erdreich eingeschlagen werden.

Auf diese Markierungsstäbe werden anschließend die Erdanker-Spannvorrichtungen aufgesetzt, welche Ausnehmungen für mehrere Erdanker, beispielsweise für drei oder vier Erdanker, aufweisen, wobei die Ausnehmungen in der Regel außermittig angeordnet sind, beispielsweise regelmäßig um die Position des Markierungsstabes bzw. um eine Achse des Koppelzylinders verteilt.

Auf die Erdanker-Spannvorrichtungen können dann bereits die Bohrtischhälften aufgesetzt werden, wonach die Erdanker durch die Ausnehmungen der Erdanker- Spannvorrichtungen hindurch in das Erdreich eingeschlagen werden können. Anschließend können die Erdanker über Vorspannfedern mit den Erdanker- Spannvorrichtungen und den Bohrtischhälften verbunden werden.

In einem weiteren Schritt kann die Bohrlafette, gegebenenfalls über einen zuvor mit den Bohrtischhälften verbundenen Lafettenadapter, mit den Bohrtischhälften und somit mit dem Untergrund verbunden werden, wobei ein waagerechtes Feinjustieren des Bohrtisches beispielsweise über Höhenversteller am Bohrtisch oder an den Erdanker- Spannvorrichtungen ermöglicht sein kann.

Besonders günstig ist es, wenn die Anker-Montagelehre eine Bohrachsenmarkierung aufweist, welche mit einer Position einer Bohrachse korrespondiert, sodass über eine vorgegebene Bohrposition Positionen für die Erdanker definierbar sind, um mit der entsprechend positionierten und mittels der Erdanker fixierten Bohrmaschine eine Bohrung an der Bohrposition in das Erdreich einbringen zu können. Dadurch kann ein gesondertes Ausmessen der Positionen der Erdanker, welche in der Regel an vordefinierten Positionen mit dem Bohrtisch verbunden werden, vermieden werden, sondern braucht lediglich die Anker-Montagelehre an einem Erdreich entsprechend aufgelegt werden, sodass eine Bohrposition, welche beispielsweise durch eine geologische Untersuchung, insbesondere durch ein geoelektrisches Verfahren, oder eine genaue Festlegung aufgrund von Montageerfordernissen ermittelt worden ist, in Übereinstimmung mit der Bohrachsenmarkierung ist, wonach die Markierungen Positionen für die Erdanker definiert wird.

Günstig ist es, wenn der Bohrtisch zwei Bohrtischhälften aufweist, welche durch einen Lafettenadapter lösbar verbindbar sind, wobei die Bohrlafette über den Lafettenadapter lösbar mit dem Bohrtisch verbindbar ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass der Bohrtisch und der Lafettenadapter jeweils durch flache Bauteile ausgebildet sein können, welche zudem leichtgewichtig herstellbar sind. Die einzelnen Bestandteile der Bohrmaschine können somit auch manuell und ohne großen Aufwand zu einer Bohrposition transportiert werden, wodurch Beschädigungen einer Außenanlage gänzlich vermieden werden können.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bohrlafette über einen Verschiebezylinder mit dem Lafettenadapter verbunden ist, durch welchen die Bohrlafette in vertikaler Richtung relativ zum Lafettenadapter bewegbar ist. Die Bohrlafette kann somit als Ganzes relativ zum Bohrtisch bzw. zum Lafettenadapter mittels des Verschiebezylinders bewegt werden. Dies ist insbesondere günstig, wenn an der Bohrlafette Klemmzangen für das Bohrrohr bzw. das Mantelrohr angebracht sind, zumal dann eine Vertikalposition der Klemmzangen mittels des Verschiebezylinders änderbar ist. Darüber hinaus kann mittels des Verschiebezylinders über die Bohrlafette somit auch eine vertikale Kraft auf ein mit der Bohrlafette verbundenes Mantelrohr aufgebracht werden. Eine Größe der Kraft kann dabei einfach vorgegeben, während des Verfahrens verändert und gegebenenfalls auch geregelt werden.

Eine besonders hohe Stabilität des Bohrtisches kann erreicht werden, wenn der Bohrtisch zwei lösbar verbindbare Bohrtischhälften aufweist, wobei jede Bohrtischhälfte an zwei Positionen über Erdanker mit einem Untergrund verbindbar ist, wobei insbesondere ein Bohrtischverbinder vorgesehen ist, durch welchen die Bohrtischhälften endseitig verbindbar sind.

Um eine besonders leichtgewichtige, einfach transportable und gleichzeitig stabile Bohrmaschine zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Bohrtischhälften Formrohre, insbesondere Vierkantrohre, aufweisen oder durch derartige Formrohre gebildet sind. Somit sind die einzelnen Bauteile der Bohrmaschine auch flach ausbildbar, wodurch diese einfach verstaut werden können.

Es hat sich bewährt, dass ein lösbar mit dem Bohrtisch verbindbarer Spanntisch mit einer um eine Schwenkachse schwenkbaren Aufnahme für ein Mantelrohr vorgesehen ist, sodass ein mit der Aufnahme lösbar verbundenes Mantelrohr und/oder Bohrrohr durch ein Schwenken der Aufnahme in eine vertikale Position bringbar ist, um das Mantelrohr mit dem Antrieb zu koppeln.

Ein Mantelrohr kann eingesetzt werden, um ein Einstürzen des Bohrlochs während des Bohrens zu verhindern. Mit einer entsprechenden Bohrmaschine mit einem Spanntisch können bei zunehmender Bohrtiefe zusätzliche Mantelrohre leicht nachgelegt und in das Bohrrohr eingeschoben werden. So können entsprechende Bohrrohre und Mantelrohre insbesondere manuell in einer etwa horizontalen Position in die Spannvorrichtung eingelegt und mit dieser gekoppelt werden, wonach diese Rohre mittels der Spannvorrichtung in eine etwa vertikale Position geschwenkt werden, um die Rohre mit dem Antrieb und bereits im Bohrloch befindlichen Rohren zu koppeln.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ohne Mantelrohr gebohrt wird, insbesondere bei stabilem Untergrund mit hohem Tonanteil. Es wird dann häufig nur an einem Bohrlochmund ein Mantelrohr eingesetzt, um ein Einstürzen des oberflächennahen Bereiches des Bohrloches zu verhindern. In diesem Fall wird meist ein sogenannter Bodenpreventer eingesetzt, durch welchen das Bohrrohr in das Mantelrohr einführbar ist und welcher einen Zwischenraum zwischen Mantelrohr und Bohrrohr nach oben hin abschließt. Der Bodenpreventer weist in der Regel ein seitliches Rohr auf, durch welches Bohrklein ausgetragen werden kann. Weiter ist am Bodenpreventer üblicherweise bodenseitig ein Gewinde für eine Ankoppelung an das Mantelrohr vorgesehen.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein das Bohrrohr umschließendes Mantelrohr lösbar mit der Bohrmaschine derart verbindbar ist, dass während eines Bohrens mit der Bohrmaschine auf das Mantelrohr eine kontinuierliche vertikale Kraft aufbringbar ist, wobei die vertikale Kraft bevorzugt definiert veränderbar, insbesondere regelbar ist. Die Kraft kann insbesondere über die Bohrlafette aufgebracht werden. Durch ein kontinuierliches Aufbringen einer vertikalen Kraft bzw. ein Nach-Unten-Drücken des Mantelrohres wird auf einfache Weise sichergestellt, dass das Bohrloch durch das Mantelrohr abgestützt ist. Die Kraft kann auf die Bohrlafette beispielsweise mit einem Verschiebezylinder aufgebracht werden, welcher die Bohrlafette mit dem Lafettenadapter verbindet.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die vertikale Kraft, mit welcher das Mantelrohr nach unten gepresst wird, definiert einstellbar, während des Verfahrens änderbar und gegebenenfalls automatisiert regelbar ist. Beispielsweise kann die Regelung derart erfolgen, dass mit zunehmender Tiefe des Bohrloches eine zunehmende Vertikalkraft aufgebracht wird, um das Mantelrohr auch bei großen Tiefen und einer zunehmenden Mantelreibung nach unten bewegen zu können.

Besonders günstig ist es, wenn ein das Bohrloch umschließendes Mantelrohr lösbar mit der Bohrmaschine derart koppelbar ist, dass das Mantelrohr in eine Rotation um die Bohrachse versetzbar ist, insbesondere mittels des Antriebs. Dadurch kann ein neues Mantelrohr auf einfache Weise mit einem bereits im Bohrloch befindlichen Mantelrohr über ein endseitig an den Mantelrohren befindliches Gewinde verschraubt werden, und zwar bevorzugt mittels des Antriebs, welcher auch zum Antrieb des Bohrrohres vorgesehen ist. Der Antrieb kann hierzu beispielsweise über eine Umschaltvorrichtung rotatorisch entweder mit dem Bohrrohr oder mit dem Mantelrohr koppelbar sein. Ein einfacher Transport der Bohrmaschine ist dann möglich, wenn Bohrrohre und Mantelrohre mit einer Länge von nur wenigen Metern oder weniger, insbesondere weniger als 2,0 m, beispielsweise etwa 1 ,5 m, eingesetzt werden. Erreicht das Bohrloch eine Tiefe entsprechend einer Länge der Bohrrohre bzw. der Mantelrohre werden dann, wie auch aus dem Stand der Technik bekannt, Bohrrohre bzw. Mantelrohre nachgelegt und mit den bereits im Bohrloch befindlichen Bohrrohren bzw. Mantelrohren verbunden. Um eine Verbindung der bereits im Bohrloch befindlichen Bohrrohre mit einem neu nachgelegten Bohrrohr auf einfache Weise zu ermöglichen, ist bevorzugt eine Bohrrohr-Klemmzange vorgesehen, mit welcher das Bohrrohr lösbar fixierbar ist. Üblicherweise wird mit der Bohrrohr-Klemmzange das Bohrrohr fixiert, welches bereits im Bohrloch befindlich ist, während ein neues Bohrrohr an einem oberen Ende auf das bereits im Bohrrohr befindliche Bohrrohr aufgesetzt und durch eine Rotation mit dem bereits im Bohrloch befindlichen und durch die Bohrrohrklemmzange fixierten Bohrrohr verbunden. Die Rotation wird auf das neue Bohrrohr üblicherweise mit dem Antrieb aufgebracht, welcher in weiterer Folge auch das gesamte Bohrrohr samt einem in der Regel endseitig am Bohrrohr angebrachten Bohrkopf antreibt, wobei der Bohrkopf auch als Imlochhammer ausgebildet sein kann.

Weiter ist es günstig, wenn eine Mantelrohr-Klemmzange vorgesehen ist, mit welcher das Mantelrohr lösbar fixierbar ist. Für einen Einsatz eines neuen Mantelrohres wird somit analog ein bereits im Bohrrohr befindliches Bohrrohr mit der Mantelrohr-Klemmzange fixiert, wonach ein neu zugeführtes Mantelrohr durch eine Rotation um die Bohrachse mit dem bereits im Bohrloch befindlichen Mantelrohr verbunden wird.

Es versteht sich, dass die Mantelrohr-Klemmzange auch entfallen kann, beispielsweise wenn die im Erdreich eingebohrten Mantelrohre sich aufgrund der Mantelreibung nur schwer drehen lassen, so dass der Reibungswiderstand der Mantelrohre mit dem umgebenden Erdreich für das Verschrauben bzw. Aufschrauben ausreicht. Hilfsweise könnte ein zu verschraubendes Mantelrohr auch mit einem Gabelschlüssel fixiert werden, um insbesondere einen Maschinenaufwand zu reduzieren.

Ergänzend kann eine Mantelrohr-Brecheinrichtung vorgesehen sein, mit welcher auf das Mantelrohr eine Drehung aufbringbar ist, um eine Schraubverbindung zwischen zwei Mantelrohren zuverlässig lösen bzw. das Gewinde losbrechen zu können. Dies kann konstruktiv beispielsweise durch einen Hydraulikzylinder umgesetzt werden.

Besonders günstig ist es, wenn das Mantelrohr über eine Preventerkupplung mit der Bohrmaschine koppelbar ist, wobei die Preventerkupplung zumindest einen seitlichen Auslass aufweist, über weichen Bohrklein aus dem Mantelrohr austragbar ist. Die Bohrmaschine ist üblicherweise derart ausgebildet, dass das Bohrrohr hohl ist und durch diesen Hohlraum dem Bohrer entlang der Bohrachse Druckluft zugeführt wird, mit welcher das Bohrloch gespült wird, indem Bohrklein in einem Zwischenraum zwischen Mantelrohr und Bohrrohr vertikal nach oben befördert wird. Natürlich ist alternativ auch eine Spülung mit einer Flüssigkeit möglich. Dieses Bohrklein kann über den Auslass der Preventerkupplung aus dem Zwischenraum zwischen Mantelrohr und Bohrrohr ausgetragen werden. Der Auslass der Preventerkupplung kann mit einem mit der Preventerkupplung verbundenen Mantelrohr rotatorisch bewegbar und alternativ rotatorisch starr verbunden sein, um im Fall eines Einlegens eines neuen Mantelrohres bzw. einer Entnahme eines Mantelrohres, eine Rotation des Mantelrohres unabhängig von einer Rotation des Auslasses durchführen zu können. Es versteht sich, dass der Auslass der Preventerkupplung in der Regel während des Bohrverfahrens nicht rotatorisch um die Bohrachse bewegt wird, sondern sich eine Position des Auslasses während des Bohrverfahrens im Wesentlichen nicht ändert, um einen kontinuierlichen Abtransport von Bohrklein während des Bohrens auf einfache Weise zu ermöglichen.

Günstig ist es, wenn die Preventerkupplung einerseits mit dem Antrieb und andererseits sowohl mit dem Bohrrohr als auch mit dem Mantelrohr koppelbar ist, wobei die Preventerkupplung eine Umschaltvorrichtung aufweist, um eine Rotation des Antriebs wahlweise auf das Bohrrohr oder das Mantelrohr übertragen zu können. Somit kann die Preventerkupplung dazu genutzt werden, bei einem Bohrbetrieb eine Rotationsbewegung des Antriebs, üblicherweise eines Hydraulikmotors, auf das Bohrrohr zu übertragen, wobei durch eine einfache Umschaltung der Umschaltvorrichtung eine Übertragung der Rotationsbewegung des Antriebs alternativ auch auf das Mantelrohr möglich ist, um im Fall eines Rohrwechsels das Mantelrohr mit dem Antrieb rotatorisch zu koppeln, sodass ein neu zugeführtes Mantelrohr mit bereits im Bohrloch befindlichen Mantelrohren auf einfache Weise mittels des Antriebs verschraubt werden kann. Die Umschaltvorrichtung kann grundsätzlich auf unterschiedlichste Weise ausgebildet sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Umschaltvorrichtung eine mit dem Antrieb starr, federnd und/oder dämpfend verbindbare Antriebswelle, insbesondere eine formschlüssig mit dem Antrieb verbindbare Antriebswelle, beispielsweise eine Zahnwelle, eine Antriebswelle mit einem Sechskantprofil oder dergleichen, einen Mantelrohranschluss, mit welchem das Mantelrohr, insbesondere über ein Gewinde, starr verbindbar ist, und einen Bohrrohranschluss, mit welchem das Bohrrohr, insbesondere über ein Gewinde, starr verbindbar ist, aufweist, wobei ein Koppelelement vorgesehen ist, welches entlang der Bohrachse relativ zur Antriebswelle zwischen zwei Arbeitspositionen bewegbar ist, wobei das Koppelelement, das Bohrrohr und das Mantelrohr korrespondierende Formschlusselemente aufweisen, sodass das Koppelelement in einer ersten Arbeitsposition rotatorisch mit dem Mantelrohr gekoppelt ist und in einer zweiten Arbeitsposition rotatorisch mit dem Bohrrohr gekoppelt ist, wobei das Koppelelement sowohl in der ersten als auch in der zweiten Arbeitsposition mit der Antriebswelle rotatorisch gekoppelt ist, insbesondere über eine Verzahnung. Eine Verschiebung des Koppelelementes entlang der Bohrachse kann dabei beispielsweise mittels eines Stellzylinders erfolgen. Der Stellzylinder kann insbesondere entlang der Bohrachse starr, jedoch um die Bohrachse rotatorisch bewegbar, mit einem starr mit dem Mantelrohr verbindbaren Teil der Preventerkupplung gekoppelt sein, um diesen Teil der Preventerkupplung und somit das Koppelelement axial zu verschieben, um eine rotatorische Koppelung des Koppelelementes entweder mit dem Bohrer oder mit dem Mantelrohr zu erreichen.

Die Antriebswelle kann mit dem Antrieb rotatorisch starr oder beispielsweise über eine Feder federnd und/oder über einen Dämpfer gedämpft verbunden sein, beispielsweise über eine sogenannten Floating-Spindel, welche den Antrieb vor Vibrationen schützt. Die Floating-Spindel kann endseitig einen Floating-Koppelflansch aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Antriebswelle mit dem Antrieb rotatorisch starr und nur axial über eine Floating-Spindel federnd und/oder dämpfend verbunden ist, wenngleich natürlich auch eine sowohl rotatorisch als auch axial federnde und/oder dämpfende Verbindung denkbar ist, beispielsweise über axial und rotatorisch federnde und/oder dämpfende Elemente. Günstig ist es, wenn ein Umschaltantrieb, insbesondere ein Hydraulikantrieb, vorgesehen ist, durch welchen das Koppelelement von der ersten Arbeitsposition in die zweite Arbeitsposition bewegbar ist.

Eine robuste Konstruktion ergibt sich insbesondere dann, wenn die Formschlusselemente Klauen aufweisen. Es können dann beispielsweise an einem Bohrrohranschluss und am Koppelelement Klauen angeordnet sein, welche bei einer entsprechenden Position des Koppelelementes einen Formschluss bilden und somit den Bohrrohranschluss mit dem Antrieb verbinden. Das Bohrrohr ist dann über eine Klauenkupplung lösbar mit dem Bohrrohranschluss verbindbar.

Um ein besonders rasches Einbringen des Bohrlochs auch in hartes Gestein zu ermöglichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass am Bohrrohr endseitig ein Imlochhammer angeordnet ist. Dies ermöglicht eine einerseits rotatorische Bewegung des Bohrkopfes und andererseits ein Aufbringen von Schlägen, wobei eine Kraft entlang der Bohrachse aufgebracht wird, um insbesondere ein leichteres Durchdringen von hartem Gestein zu ermöglichen.

Die Bohrmaschine kann natürlich mit einer gewöhnlichen Bohrkrone ausgeführt werden, die einen starren Querschnitt aufweist. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn am Bohrrohr endseitig ein Bohrkopf angeordnet ist, welcher einen veränderbaren Querschnitt aufweist, insbesondere einen Flügelhammer, sodass der Querschnitt des Bohrkopfes bei einem Betrieb größer sein kann als ein Innendurchmesser eines Mantelrohres, welches das Bohrrohr umschließt und durch welches der Bohrkopf aus dem Bohrloch entfernbar ist, wenn das Bohrrohr nicht rotiert.

Der Flügelhammer kann somit als Imlochhammer ausgebildet sein. Insbesondere in diesem Fall kann eine Bohrtiefe von beispielsweise bis zu 45 m auch ohne Wechsel auf ein Rotationsspülverfahren erreicht werden, sodass ein mit dem Imlochhammer umsetzbares Imlochhammerverfahren durchgängig bis 45 m eingesetzt werden kann.

Die Bohrmaschine kann besonders bevorzugt im Rahmen einer mobilen Bohrvorrichtung eingesetzt werden, welche neben der erfindungsgemäßen Bohrmaschine einen verfahrbaren Anhänger mit Rädern aufweist, welcher an ein Kraftfahrzeug ankoppelbar ist, um die Bohrmaschine über eine Straße transportieren zu können, wobei die Bohrmaschine in einem zerlegten Zustand gänzlich am Anhänger anordenbar ist. Die Bohrmaschine wird hierzu in der Regel in Einzelteile zerlegt, die klein genug sind, um auf einem PKW-Anhänger angeordnet zu werden, sodass die Einzelteile der Bohrmaschine eine Breite von weniger als 2 m, eine Höhe von weniger als 2 m und eine Länge von weniger als 10 m, vorzugsweise weniger als 4 m, aufweisen.

Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei zunächst ein Bohrtisch an einer Bohrposition angeordnet wird, wonach mit dem Bohrtisch eine Bohrlafette mit einem Antrieb, mit welchem ein lösbar mit dem Antrieb verbundenes Bohrrohr in eine Rotation um eine Bohrachse versetzbar ist, entlang einer Bohrrichtung bewegbar angeordnet wird, wonach mit dem Antrieb das Bohrrohr verbunden und die Bohrung in ein Erdreich eingebracht wird.

Üblicherweise wird ein entsprechendes Verfahren mit einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine durchgeführt.

Erfindungsgemäß wird somit die Bohrmaschine nicht als Ganzes zur Bohrposition bewegt, sondern erst an der Bohrposition montiert, wodurch ein Transport der Bohrmaschine an die Bohrposition vereinfacht und insbesondere eine Zerstörung von Außenanlagen leicht vermieden werden können.

Günstig ist es, wenn der Bohrtisch über Erdanker mit dem Erdreich gekoppelt wird. Vorzugsweise erfolgt eine derartige Koppelung, bevor die Bohrung in das Erdreich eingebracht wird. Dadurch kann der Bohrer sowie gegebenenfalls ein das Bohrrohr umschließendes Mantelrohr mit einer Axialkraft in vertikaler Richtung in das Bohrloch gepresst werden, welche unabhängig von einer Gewichtskraft der Bohrmaschine ist.

Ein besonders leicht umsetzbares Verfahren ergibt sich, wenn der Bohrtisch an der Bohrposition gebildet wird, insbesondere durch lösbare Koppelung zweier Bohrtischhälften. Dadurch können die Bohrtischhälften leichtgewichtig und klein ausgebildet sein, sodass diese gegebenenfalls auch manuell zur Bohrposition transportiert werden können. Ein Durchfahren eines Gartens bzw. von Außenanlagen mit einem Lastkraftwagen kann dadurch auf einfache Weise vermieden werden. Günstig ist es, wenn mit dem Antrieb über eine Preventerkupplung mit einer Umschaltvorrichtung das Bohrrohr sowie ein das Bohrrohr umschließendes Mantelrohr verbunden werden, wobei eine Rotationsbewegung des Antriebs über die Umschaltvorrichtung abwechselnd nur auf das Bohrrohr oder nur auf das Mantelrohr übertragen wird.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass während eines Bohrens, wobei die Rotationsbewegung des Antriebs über die Preventerkupplung nur auf das Bohrrohr übertragen wird, über die Preventerkupplung gleichzeitig eine Axialkraft auf das Mantelrohr aufgebracht wird. In diesem Fall führt das Mantelrohr vorzugsweise keine Rotationsbewegung aus, sondern wird nur translatorisch entlang der Bohrachse nach unten bewegt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:

Fig. 1 eine Bohrmaschine;

Fig. 2 eine Anker-Montagelehre;

Fig. 3 eine Erdanker-Spannvorrichtung in Schnittdarstellung;

Fig. 3a eine Draufsicht auf eine weitere Erdanker-Spannvorrichtung;

Fig. 4 vier Erdanker samt Erdanker-Spannvorrichtungen;

Fig. 5 Erdanker samt Erdanker-Spannvorrichtungen und einer Bohrtischhälfte;

Fig. 6 bis 8 verschiedene Verfahrenszustände bei Herstellung einer Bohrmaschine;

Fig. 9 bis 12 weitere Verfahrenszustände bei Montage einer Bohrmaschine;

Fig. 13 und 14 Details einer Bohrmaschine;

Fig. 15 ein weiteres Detail einer Bohrmaschine;

Fig. 16 bis 21 Details einer Preventerkupplung;

Fig. 22a bis 22n eine mobile Bohrvorrichtung in unterschiedlichen Arbeitszuständen einer Rohrtour.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Bohrmaschine 1 zur Herstellung von Bohrungen für Geothermieanwendungen, insbesondere zur Herstellung eines Erdwärmekollektors. Die Bohrmaschine 1 weist einen Bohrtisch mit zwei Bohrtischhälften 2 auf, welche bodenseitig endseitig durch einen Bohrtischverbinder 19 und einen Lafettenadapter 18 verbunden sind. Der Lafettenadapter 18 ist einerseits mit den Bohrtischhälften 2 und andererseits über einen in Fig. 1 nicht sichtbaren Verschiebezylinder mit einer Bohrlafette 3 verbunden, an welcher Bohrlafette 3 ein üblicherweise durch einen Kraftdrehkopf gebildeter Antrieb 4 entlang einer Bohrrichtung 8 mittels eines Laufwagens bewegbar angeordnet ist, mit welchem Antrieb 4 ein Bohrrohr 5 und alternativ auch ein Mantelrohr 6 über eine Preventer-Kupplung 26 in eine Rotationsbewegung um die Bohrachse 7 versetzbar ist. Der Antrieb 4 ist mittels eines Laufwagen-Antriebs 40, welcher den Laufwagen bewegt, entlang einer Bohrachse 7 translatorisch verschiebbar.

Weiter ist in Fig. 1 ersichtlich, dass die Bohrmaschine 1 einen Spanntisch 21 aufweist, an welchem in ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Bohrloch 47 einzubringende Bohrrohre 5, welche in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellt sind, und Mantelrohre 6 angeordnet werden können, sodass diese auf effiziente Weise mit bereits im Bohrloch 47 befindlichen Bohrrohren 5 und Mantelrohren 6 einerseits und dem Antrieb 4 bzw. der Preventer- Kupplung 26 andererseits verbindbar sind. Das für eine Zufuhr in das Bohrloch 47 vorbereitete und in Fig. 1 etwa horizontal ausgerichtete Mantelrohr e, welches in der Spannvorrichtung eingespannt ist, wird somit durch die um eine horizontale Achse verschwenkbare Spannvorrichtung in eine etwa vertikale Position gebracht, um in einem späteren Verfahrensschritt in das Bohrloch 47 eingeführt und zwischen den bereits im Bohrloch 47 befindlichen Mantelrohren 6 und der Preventer-Kupplung 26 angeordnet zu werden.

Um Größenverhältnisse des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Bohrmaschine sichtbar zu machen, ist darüber hinaus eine Person dargestellt, die beispielsweise die Mantelrohre 6 manuell in die Spanneinrichtung einlegt. Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Bohrmaschine kann auf einfache Weise durch eine oder zwei Personen aufgebaut werden, ohne Außenanlagen zu beschädigen. Hierzu können die einzelnen Bestandteile der Bohrmaschine, welche lösbar verbindbar sind, manuell bewegt werden, wozu insbesondere an den Bohrtischhälften 2 Handgriffe 50 angebracht sind.

Darüber hinaus ist in Fig. 1 ersichtlich, dass die Bohrmaschine 1 mit vier Erdankern 9 mit einem Untergrund 39 bzw. einem Erdreich 10 verbunden ist. Dies ermöglicht es insbesondere, über die Bohrlafette 3 Axialkräfte mit dem Bohrrohr 5 bzw. dem Mantelrohr 6 nach unten aufzubringen, welche größer sind als eine Gewichtskraft der Bohrmaschine 1. Dadurch kann die Bohrmaschine 1 leichtgewichtig ausgebildet sein, wodurch insbesondere ein Transport zu einer Bohrposition verglichen mit Bohrmaschinen 1 des Standes der Technik wesentlich vereinfacht ist und insbesondere ein Transport über die letzten Meter einer Außenanlage auch manuell erfolgen kann.

Fig. 2 zeigt eine Anker-Montagelehre 15, welche an mit den am Bohrtisch angeordneten Erdankern 9 korrespondierende Öffnungen 16 und eine mit einer Position der Bohrachse 7 am Bohrtisch korrespondierende Bohrachsenmarkierung 17 aufweist. Für ein Einbringen der Erdanker 9 in einen Untergrund 39 als einen der ersten Schritte bei Montage der Bohrmaschine 1 an einer Bohrposition wird die Anker-Montagelehre 15 derart an der Bohrposition angeordnet, dass die Bohrachsenmarkierung 17 direkt oberhalb des geplanten Bohrlochs 47 positioniert ist. Über die Öffnungen 16 können dann Positionen am Erdreich 10 auf einfache Weise markiert werden, an welchen die Erdanker 9 in das Erdreich 10 einzubringen sind, um den Bohrtisch derart mit den Erdankern 9 verbinden zu können, dass die Bohrachse 7 an der gewünschten Bohrposition liegt.

Der Bohrtisch kann dann beispielsweise durch eine einzige Person montiert werden, indem zunächst gegebenenfalls oberflächliches Wurzelwerk oder dergleichen mit einer Baggerschaufel oder händisch abgetragen wird, wonach an der Position des gewünschten Bohrlochs 47 ein Bohrstellenmarkierungs-Stab eingeschlagen wird. In einem weiteren Schritt kann falls erforderlich Felsgestein in einem Bereich der Markierung weggestemmt werden. In einem nächsten Schritt wird üblicherweise mit einem Stampfer in einem Bereich der Markierungen das Erdreich 10 verdichtet, bis die Anker- Montagelehre 15 im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene aufgelegt werden kann, wonach die Positionen der Erdanker 9 durch die Öffnungen 16 der Anker- Montagelehre 15 mit Farbspray markiert werden.

Alternativ oder ergänzend zu einer Markierung mittels Farbspray können die Positionen der Erdanker-Spannvorrichtungen 12 auch durch Markierungs-Stäbe markiert werden, welche durch die Öffnungen 16 geschlagen werden, um später an diesen Markierungs- Stäben die Erdanker-Spannvorrichtung 12 aufsetzen zu können. Sofern eine Erdanker- Spannvorrichtung 12 durch mehr als einen Erdanker 9 mit dem Erdreich 10 verbunden wird, erfolgt eine Bestimmung von Positionen der Erdanker 9 in einem nächsten Schritt, nachdem die Erdanker-Spannvorrichtungen 12 entsprechend positioniert wurden durch Ausnehmungen 14 in den Erdanker-Spannvorrichtungen 12.

An den markierten Positionen wird in einem nächsten Schritt mit einem Hydraulikhammer oder einem Schlagwerk oder dergleichen jeweils ein Erdanker 9 eingeschlagen, wobei die Erdanker 9 gegebenenfalls mit einem Schnellzement im Erdreich 10 fixiert werden können.

Durch die Anker-Montagelehre 15 ist es somit auf einfache Weise möglich, die Positionen zu markieren, an welchen die Erdanker 9 in das Erdreich 10 eingebracht werden sollen oder über welche die Erdanker 9 gegebenenfalls über eine Koppeleinrichtung wie einer Erdanker-Spannvorrichtung 12 mit dem Bohrtisch verbunden werden. Das Erdreich 10 kann an diesen Positionen dann entsprechend vorbereitet, insbesondere verdichtet werden. Eine präzise Position der Erdanker 9 kann gegebenenfalls auch in einem späteren Schritt mittels der Koppeleinrichtung bzw. einer Erdanker-Spannvorrichtung 12 festgelegt werden.

Die Erdanker 9 können mehrere Meter weit in das Erdreich 10 ragen, um eine besonders stabile Verbindung zu erreichen. Um Bohrungen, in welche Erdanker 9 eingebracht werden, leicht, gegebenenfalls mit einer Akku-Bohrmaschine, einbringen zu können, kann auch vorgesehen sein, dass die Erdanker 9 bzw. die für diese erforderlichen Bohrungen weniger als 2 m, insbesondere weniger als 1,5 m, vorzugsweise weniger als 1,0 m, besonders bevorzugt 0,4 m bis 0,9 m, in das Erdreich 10 bzw. den Untergrund 39 ragen.

Wenngleich im Ausführungsbeispiel vier Erdanker 9 gezeigt sind, kann die Erfindung natürlich auch mit weniger, beispielsweise einem, zwei, drei, oder mehr, beispielsweise fünf, sechs, sieben oder acht, Erdankern 9 am Untergrund 39 fixiert werden.

Besonders bevorzugt werden die Erdanker 9 etwa regelmäßig um die Bohrposition angeordnet, beispielsweise wie dargestellt in Form von vier Eckpunkten eines Rechtecks.

In einem weiteren Schritt wird auf jeden Erdanker 9 eine Erdanker-Spannvorrichtung 12 aufgesetzt. Ein Schnitt durch eine entsprechende Erdanker-Spannvorrichtung 12 ist in Fig. 3 dargestellt. Wie in Fig. 3 ersichtlich, weist die Erdanker-Spannvorrichtung 12 eine Bodenplatte 13 mit einer Ausnehmung 14 auf, durch welche der Erdanker 9 durch einen hohlen Koppelzylinder 36 der Erdanker-Spannvorrichtung 12 ragt und die Erdanker- Spannvorrichtung 12 bzw. den Koppelzylinder 36 an einem oberen Ende auch überragt. Wie in Fig. 3 ersichtlich, ist der Erdanker 9 mit der Erdanker-Spannvorrichtung 12 an einem oberen Ende über eine in ein Außengewinde des Erdankers 9 eingreifende Mutter 37 verbunden, welche auf einen Zentrierbolzen 41 drückt, welcher wiederum auf Tellerfedern 11 drückt, welche an einer Tellerfedernaufnahme 42 für die Tellerfedern 11 an der Erdanker-Spannvorrichtung 12 gegengelagert sind. Dadurch ist eine axial federnde Verbindung zwischen dem Erdanker 9 und der Erdanker-Spannvorrichtung 12 erreicht, sodass durch Anziehen der kopfseitigen Mutter 37 sowohl die Erdanker- Spannvorrichtung 12 als auch der Erdanker 9 selbst mit einer Vorspannung beaufschlagbar sind. Für eine Verbindung der Erdanker-Spannvorrichtung 12 mit dem Bohrtisch sind Bohrtischanbindungen 38 am Koppelzylinder 36 an einem Außengewinde vertikal bewegbar bzw. verschraubbar angeordnet. Diese Bohrtischanbindungen 38 können ebenfalls Tellerfedern 11 aufweisen, um den Bohrtisch federnd mit dem Außenzylinder koppeln zu können.

Fig. 3a zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Erdanker-Spannvorrichtung 12. Die hier dargestellte Erdanker-Spannvorrichtung 12 weist ebenfalls eine Bodenplatte 13 und einen Koppelzylinder 36 auf, über weichen Koppelzylinder 36 ein Bohrtisch mit dem der Bodenplatte 13 und somit mit dem Untergrund 39 koppelbar ist. Im Unterschied zu der in Fig. 3 dargestellten Erdanker-Spannvorrichtung 12 sind hier jedoch mehrere Ausnehmungen 14 unterschiedlicher Dimension in der Bodenplatte 13 angeordnet, durch welche Ausnehmungen 14 Erdanker 9 geführt werden können, um die Erdanker- Spannvorrichtung 12 mit dem Untergrund 39 zu verbinden. Aufgrund der Ausnehmungen unterschiedlicher Dimension können Erdanker unterschiedlicher Größe leicht mit der Bodenplatte 13 verbunden werden. In dem in Fig. 3a dargestellten Ausführungsbeispiel können somit bis zu acht Erdanker 9 mit der Bodenplatte 13 gekoppelt werden. Hierzu sind die Ausnehmungen 14 regelmäßig um den Koppelzylinder 36 angeordnet. Mehrere Ausnehmungen 14 in der Bodenplatte 13 sind auch dann vorteilhaft, wenn beispielsweise nur zwei oder vier Erdanker 9 erforderlich sind, um die Erdanker-Spannvorrichtung 12 entsprechend am Untergrund 39 zu fixieren. So kann bei entsprechend vielen Ausnehmungen 14 leicht auf eine andere Ausnehmung 14 ausgewichen werden, wenn sich beispielsweise zeigt, dass an einer Position einer Ausnehmung 14 kein Erdanker 9 in das Erdreich 10 einbringbar ist, beispielsweise aufgrund von unterhalb angeordneten Felsen oder dergleichen. Die Ausnehmungen 14 sind wie dargestellt nicht kreisrund ausgebildet, sondern weisen ein Langloch auf, in welchem sich ein kreisrundes Loch befindet. Dies ermöglicht es auf einfache Weise, die Erdanker 9 verdrehgesichert mit der Bodenplatte 13 zu verbinden und somit ein unbeabsichtigtes Lösen der Erdanker 9 durch eine Rotation zu verhindern.

Ein Verfahrensschritt, in welchem vier Erdanker-Spannvorrichtungen 12 mit den vier Erdankern 9 verbunden sind, jedoch der Bohrtisch noch nicht mit den Erdankern 9 gekoppelt ist, ist in Fig. 4 dargestellt. Die Erdanker 9 sind dabei wie dargestellte in Bohrungen im Untergrund 39 angeordnet, welche etwa 0,5 m bis 1 ,5 m in das Erdreich 10 ragen. Entsprechend oberflächennahe Bohrungen können insbesondere mit einer Akku- Bohrmaschine eingebracht werden, welche leicht manuell handhabbar ist. Tiefere Bohrungen könnten einen Einsatz eines schwereren Bohrwerks erforderlich machen, zumal ein Risiko höher ist, auf felsiges Gestein zu treffen. Bevorzugt werden vier Bohrungen mit einer Tiefe von etwa 1 ,5 m, sechs Bohrungen mit einer Tiefe von 0,65 m oder zwölf Bohrungen mit einer Tiefe von beispielsweise 0,81 m in den Untergrund 39 eingebracht, wonach entsprechend viele und entsprechend lange Erdanker 9 in den Untergrund 39 eingebracht werden, um die Bohrmaschine 1 mit dem Untergrund 39 zu koppeln.

Wie ersichtlich sind hierzu an den Koppelzylindern 36 jeweils untere Bohrtischanbindungen 38 angeordnet, auf welchen die Bohrtischhälften 2 abgestützt werden können. Durch eine vertikale Verschiebbarkeit der Bohrtischanbindungen 38 relativ zu den Koppelzylindern 36, welche über ein Außengewinde an den Koppelzylindern 36 und ein korrespondierendes Innengewinde an den Bohrtischanbindungen 38 realisiert wird, kann dabei auf einfache Weise eine exakt horizontale Ausrichtung des Bohrtisches erreicht werden.

In weiterer Folge werden die einzelnen Bohrtischhälften 2 über die Erdanker- Spannvorrichtungen 12 mit jeweils zwei Erdankern 9 verbunden. Eine Situation, in welcher eine erste Bohrtischhälfte 2 an zwei Erdankern 9 angeordnet ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Die Bohrtischhälfte 2, welche im Wesentlichen als durch Formrohre 20 gebildete Schweißkonstruktion ausgebildet sein kann, ist dabei auf eine in vertikaler Richtung bewegbare Bohrtischanbindung an der Erdanker-Spannvorrichtung 12 angeordnet. Wie in Fig. 3 ersichtlich sind zwei derartige Bohrtischanbindungen 38 vorgesehen, wobei die Bohrtischhälfte 2 an der Erdanker-Spannvorrichtung 12 zwischen den zwei Bohrtischanbindungen 38 eingespannt werden kann. Die Bohrtischanbindung kann beispielsweise innenseitig ein Innengewinde aufweisen und somit über ein Außengewinde am zylindrischen Teil der Erdanker-Spannvorrichtung 12 in vertikaler Richtung bewegbar sein. Die Bohrtischanbindung kann auch ein Federelement wie insbesondere eine Tellerfeder 11 aufweisen, um eine federnde Verbindung zwischen dem Bohrtisch bzw. den einzelnen Bohrtischhälften 2 und der Erdanker-Spannvorrichtung 12 zu erreichen.

Fig. 6 zeigt eine Situation, in welcher beide Bohrtischhälften 2 an den jeweiligen Erdanker-Spannvorrichtungen 12 angeordnet sind. Darüber hinaus sind die einzelnen Bohrtischhälften 2 in der in Fig. 6 dargestellten Situation auch bereits miteinander verbunden, und zwar über den endseitig angeordneten Bohrtischverbinder 19. Nachdem die Bohrtischhälften 2 an den Erdanker-Spannvorrichtungen 12 angeordnet wurden, wird die Erdanker-Spannvorrichtung 12 über kopfseitige Bohrtischanbindungen 38, welche hier wie in Fig. 3 dargestellt als Tellerfedern 11 ausgebildet sind, mit den Erdankern 9 verbunden, sodass zusätzlich zu einer durch die Gewichtskraft des Bohrtisches bedingten Vorspannungen eine durch die Spannung der Tellerfedern 11 mittels der kopfseitigen Mutter 37 bedingte Vorspannung aufgebracht werden kann.

Fig. 7 zeigt einen anschließenden Verfahrensschritt, wobei die Erdanker- Spannvorrichtungen 12 über kopfseitige Tellerfedern 11 wie in Fig. 3 dargestellt mit den Erdankern 9 gekoppelt sind, sodass die Erdanker 9 durch das Anziehen der Mutter 37 entsprechend definiert vorgespannt sind.

Fig. 8 zeigt einen auf den in Fig. 7 dargestellten Verfahrensschritt folgenden Verfahrensschritt, wobei der mit den Bohrtischhälften 2 verbundene Lafettenadapter 18 sowie die mit diesem gekoppelte Bohrlafette 3 ersichtlich sind. Die Bohrlafette 3 ist somit nicht direkt, sondern nur über den Lafettenadapter 18 mit den Bohrtischhälften 2 gekoppelt und über die Bohrtischhälften 2 und die Erdanker-Spannvorrichtungen 12 federnd mit dem Untergrund 39 verbunden, sodass Vibrationen des Bohrvorganges durch die Tellerfedern 11 zumindest teilweise gefiltert bzw. gedämpft werden, um eine geringe dynamische mechanische Belastung der Erdanker 9 zu erreichen.

Wie in Fig. 8 dargestellt ist die Bohrlafette 3 mit dem Lafettenadapter 18 über einen Verschiebezylinder 49 bewegbar verbunden, sodass nicht nur ein an der Bohrlafette 3 angebrachter Laufwagen vertikal verfahren werden kann, sondern die gesamte Bohrlafette 3. Dadurch ist es einerseits möglich, die Bohrlafette 3 mit dem Verschiebezylinder 49 gegen den Untergrund 39 zu drücken, um insbesondere Seitenkräfte direkt über die Bohrlafette 3 an den Untergrund 39 zu übertragen und somit den Bohrtisch zu entlasten. Andererseits kann durch ein Verschieben der Bohrlafette 3 mit dem Verschiebezylinder 49 relativ zum Bohrtisch auch auf ein mit der Bohrlafette 3 verbundenes Mantelrohr e eine vertikale Kraft nach unten aufgebracht werden, um beispielsweise ein als Starter-Mantelrohr 6 ausgebildetes Mantelrohr e in ein unverrohrt gebohrtes Bohrloch 47 zu drücken. Das Starter-Mantelrohr 6 ist üblicherweise kürzer ausgebildet als eines der später eingeführten Mantelrohre 6, zumal das Starter-Mantelrohr in der Regel an eine Länge des Imlochhammers angepasst wird. Dies kann insbesondere bei Beginn des Bohrverfahrens zweckmäßig sein. Für eine besonders gute Kraftübertragung zwischen Bohrlafette 3 und Untergrund 39 kann unter der Bohrlafette 3 eine nicht dargestellte Stabilisatorplatte über Erdanker 9 mit dem Untergrund 39 verbunden sein, mit welcher die Bohrlafette 3 formschlüssig lösbar verbindbar sein kann.

Darüber hinaus ist üblicherweise vorgesehen, dass mit der Bohrlafette 3 eine Mantelrohr- Klemmzange 25 und eine Bohrrohr-Klemmzange 24 verbunden sind, welche somit ebenfalls über den Verschiebezylinder 49 vertikal mit der Bohrlafette 3 bewegt werden können. Wie in Fig. 8 dargestellt ist die Bohrlafette 3 mit dem Lafettenadapter 18 über einen Verschiebezylinder 49 bewegbar verbunden, sodass nicht nur ein an der Bohrlafette 3 angebrachter Laufwagen vertikal verfahren werden kann, sondern die gesamte Bohrlafette 3. Dadurch ist es einerseits möglich, die Bohrlafette 3 mit dem Verschiebezylinder 49 gegen den Untergrund 39 zu drücken, um insbesondere Seitenkräfte direkt über die Bohrlafette 3 an den Untergrund 39 zu übertragen und somit den Bohrtisch zu entlasten. Andererseits kann durch ein Verschieben der Bohrlafette 3 mit dem Verschiebezylinder 49 relativ zum Bohrtisch auch auf ein mit der Bohrlafette 3 verbundenes Mantelrohr e eine vertikale Kraft nach unten aufgebracht werden, um beispielsweise ein als Starter-Mantelrohr 6 ausgebildetes Mantelrohr e in ein unverrohrt gebohrtes Bohrloch 47 zu drücken. Dies kann insbesondere bei Beginn des Bohrverfahrens zweckmäßig sein.

Darüber hinaus ist üblicherweise vorgesehen, dass mit der Bohrlafette 3 eine Mantelrohr- Klemmzange 25 und eine Bohrrohr-Klemmzange 24 verbunden sind, welche somit ebenfalls über den hydraulisch betätigbaren Verschiebezylinder 49 vertikal mit der Bohrlafette 3 bewegt werden können.

Fig. 9 bis 12 zeigen verschiedene Verfahrensschritte bei Anbringung der Bohrlafette 3 samt dem Lafettenadapter 18 an den Bohrtischhälften 2. Wie ersichtlich wird die Bohrlafette 3 samt dem Lafettenadapter 18 mit einem verfahrbaren Anhänger 35 zum Bohrtisch transportiert, wonach die Bohrlafette 3 samt dem Lafettenadapter 18 vorzugsweise mit einer Handkurbel aufgerichtet und anschließend der Lafettenadapter 18 mit den Bohrtischhälften 2 gekoppelt wird wie in Fig. 12 dargestellt.

In Fig. 10 bis 12 ist darüber hinaus ein Spanntisch 21 ersichtlich, welcher eine Aufnahme 23 für ein Mantelrohr 6 oder ein Bohrrohr 5 aufweist, welche Aufnahme 23 um eine Schwenkachse 22 schwenkbar ist, sodass das Mantelrohr 6 oder das Bohrrohr 5 auf einfache Weise zur horizontalen Position kommen kann, in welcher das entsprechende Rohr beispielsweise manuell angeliefert wird, in eine vertikale Position gebracht werden kann, um das Rohr mit dem Antrieb 4 und bereits im Bohrloch 47 befindlichen Rohren zu verbinden.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ansicht der Bohrlafette 3 samt dem Lafettenadapter 18. Wie ersichtlich sind ferner an einem unteren Ende der Bohrlafette 3 eine Bohrrohr- Klemmzange 24 sowie eine Mantelrohr-Klemmzange 25 vorgesehen, mit welchen das Mantelrohr 6 und das Bohrrohr 5 bei Bedarf während des Verfahrens fixiert werden können. Gegebenenfalls kann eine Mantelrohr-Brecheinrichtung vorgesehen sein, mit welcher auf das Mantelrohr 6 eine Drehung aufbringbar ist, um eine Schraubverbindung zwischen zwei Mantelrohren 6 zuverlässig lösen bzw. das Gewinde 30 losbrechen zu können. Dies kann konstruktiv beispielsweise durch einen Hydraulikzylinder umgesetzt werden. In Fig. 13 ist auch ersichtlich, dass mit dem Antrieb 4 eine sogenannte Floating- Spindel 51 verbunden ist, über welche die in Fig. 13 nicht dargestellte Preventer- Kupplung 26 mit dem Antrieb 4 verbindbar ist. Diese Floating-Spindel 51 ermögliche eine axial federnde und dämpfende Anbindung der Preventer-Kupplung 26 an den Antrieb 4, sodass Vibrationen der Bohrrohre 5 nicht ungefiltert an den Antrieb 4 übertragen werden, um eine mechanische Belastung des Antriebes 4 zu reduzieren.

Fig. 14 zeigt den Lafettenadapter 18 ohne Bohrlafette 3. Wie ersichtlich weist der Lafettenadapter 18 einen Grundkörper auf, welcher mit den Bohrtischhälften 2 lösbar verbindbar ist und an welchem die Bohrlafette 3 lösbar anbringbar ist.

Weiter ist an der Bohrlafette 3 ein Antrieb 4 ersichtlich, welcher relativ zum Lafettenadapter 18 entlang der Bohrrichtung 8 translatorisch verfahrbar ist und mit welchem ein Bohrrohr 5 in eine Rotationsbewegung um die Bohrachse 7 versetzbar ist, um die Bohrung durchzuführen.

Das Bohrrohr 5 ist bevorzugt nicht unmittelbar mit dem Antrieb 4 gekoppelt, sondern über eine Preventerkupplung 26, welcher in Fig. 15 in Verbindung mit dem Antrieb 4 dargestellt ist. Die Preventerkupplung 26 ist einerseits mit dem Antrieb 4 drehstarr gekoppelt und andererseits mit dem Mantelrohr 6 und dem Bohrrohr 5 verbunden, wobei eine Rotationsbewegung des Antriebs 4 über eine in der Preventerkupplung 26 angeordnete Umschaltvorrichtung wahlweise auf das Mantelrohr 6 oder das Bohrrohr 5 übertragbar ist. Um die Preventerkupplung 26 entlang der Bohrrichtung 8 bewegen zu können, ist dieser auf der Bohrlafette 3 an einem Laufwagen translatorisch verfahrbar angeordnet, wobei der Laufwagen mittels des hier nicht dargestellten Laufwagen-Antriebs 40 bewegbar ist.

Zwischen der Preventerkupplung 26 und dem Antrieb 4 kann eine in Rotationsrichtung federnde und/oder in Rotationsrichtung dämpfende Kupplung angeordnet sein, insbesondere eine sogenannte Floating-Spindel, welche endseitig einen Floating- Koppelflansch aufweist. Diese Floating-Spindel bewirkt in Verbindung mit dem Floating- Koppelflansch eine Dämpfung von Vibrationen des Bohrvorganges, wodurch der Antrieb geschützt wird und Vibrationen auf den Bohrtisch gefiltert und gedämpft werden.

Fig. 16 bis 21 zeigen Details der Preventerkupplung 26, wobei die Preventerkupplung 26 in Fig. 16 in Schnittdarstellung dargestellt ist. Die Preventerkupplung 26 weist einen seitlichen Auslass 43 auf, um in einem Zwischenraum zwischen Bohrrohr 5 und Mantelrohr e gefördertes Bohrklein, welches mittels einer Druckluftspülung aus dem Bohrloch 47 entfernt wird, aus diesem Zwischenraum austragen zu können. Dieser seitliche Auslass 43 rotiert während eines Betriebes üblicherweise nicht.

Fig. 16 zeigt in einem linken Bereich den Auslass 43 bzw. ein sogenanntes Preventer- Auswurfrohr und in einem rechten Bereich einen ein Gewinde 30 aufweisenden Mantelrohranschluss 28, über weichen Mantelrohranschluss 28 ein Mantelrohr e drehsteif mit der Preventerkupplung 26 koppelbar ist. Der Mantelrohranschluss 28 kann in eine Drehbewegung um die Bohrachse 7 versetzt werden, weswegen dieser Gewindeanschluss mit dem Auslass 43 über eine Preventer-Lagerung verbunden ist, welche eine rotatorische Relativbewegung zwischen dem Auslass 43 und dem Gewindeanschluss ermöglicht. Weiter ist ein ebenfalls ein Gewinde 30 aufweisender Bohrrohranschluss 29 vorgesehen, mit welchem ein Bohrrohr 5 drehsteif verbindbar ist, um das Bohrrohr 5 mittels des Antriebs 4 in eine Drehbewegung um die Bohrachse 7 zu versetzen.

Um abwechselnd das Mantelrohr 6 oder das Bohrrohr 5 bzw. den Mantelrohranschluss 28 oder den Bohrrohranschluss 29 mit dem Antrieb 4 verbinden zu können, weist die Preventerkupplung 26 eine Antriebswelle 27 auf, die über ein Koppelelement 31 entweder mit dem Mantelrohr 6 oder dem Bohrrohr 5 koppelbar ist. In der in Fig. 16 dargestellten Situation sind die Formschlusselemente, welche eine Koppelung des Koppelelementes 31 mit dem Bohrrohranschluss 29 ermöglichen, im Eingriff, sodass in dieser Situation der Antrieb 4 mit dem Bohrrohr 5, jedoch nicht mit dem Mantelrohr 6 gekoppelt ist. Diese Formschlusselemente sind als Klauen 33 ausgebildet.

Fig. 17 zeigt die Antriebswelle 27 der Preventerkupplung 26 im Detail, welche über einen Flansch 44 federnd mit dem Antrieb 4 gekoppelt wird und als Zahnwelle ausgebildet ist. Grundsätzlich kann auch eine rotatorisch starre Koppelung von Antrieb 4 und Preventerkupplung 26 vorgesehen sein. Alternativ kann die Antriebswelle 27 natürlich auch auf andere Weise ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Antriebswelle 27 für eine formschlüssige Koppelung ausgebildet, insbesondere als Zahnwelle oder mit einem Außensechskantprofil oder dergleichen.

An der Zahnwelle ist entlang der Bohrachse 7 bzw. einer Rotationsachse des Antriebs 4 und der Antriebswelle 27 translatorisch verschiebbar ein Koppelelement 31 gelagert, welches endseitig Klauen 33 aufweist, die mit korrespondierenden Klauen 33 am Bohrrohranschluss 29 Zusammenwirken. Wenn die Antriebswelle 27 wie im Ausführungsbeispiel als Zahnwelle ausgebildet ist, weist das Koppelelement 31 eine mit der Zahnwelle korrespondierende Innenkontur auf, sodass ein Drehmoment übertragen werden kann. Es versteht sich, dass die Antriebswelle 27 hierzu beispielsweise auch mit einem Gleichdick, einem Außensechskant oder dergleichen als Außenkontur ausgebildet sein kann. In dem Fall ist natürlich auch das Koppelelement 31 mit einer entsprechenden Kontur am Innenradius ausgebildet, um einen Formschluss bei axialer Verschiebbarkeit zu gewährleisten.

Weiter weist das Koppelelement 31 umfangsseitig Mitnehmer 32 auf, welche mit mit dem Mantelrohranschluss 28 gekoppelten Mitnehmerflügeln korrespondieren. Ferner weist das Koppelelement 31 eine mit der Zahnwelle der Antriebswelle 27 korrespondierende Innenverzahnung auf, sodass ein Drehmoment vom Antrieb 4 über die Antriebswelle 27, die Außenverzahnung an der Antriebswelle 27 sowie die Innenverzahnung am Koppelelement 31 auf das Koppelelement 31 übertragen wird. Abhängig von einer Axialposition des Koppelelementes 31 wird die Rotation des Antriebs 4 vom Flansch 44 in weiterer Folge entweder auf den Mantelrohranschluss 28 und somit ein damit verbundenes Mantelrohr 6 oder den Bohrrohranschluss 29 und somit ein damit verbundenes Bohrrohr 5 übertragen.

Fig. 18 zeigt in dem Zusammenhang die Antriebswelle 27, das Koppelelement 31 und den Bohrrohranschluss 29, wobei das Koppelelement 31 in einer Axialposition angeordnet ist, in welcher die Klauen 33 in Eingriff mit Klauen 33 des Bohrrohranschlusses 29 sind, sodass eine Drehbewegung vom Antrieb 4 über den Flansch 44 und das Koppelelement 31 auf den Bohrrohranschluss 29 und ein gegebenenfalls damit verbundenes Bohrrohr 5 übertragbar ist.

Fig. 19 zeigt dieselben Bauteile der Preventerkupplung 26 wie Fig. 18, jedoch befindet sich hier das Koppelelement 31 in einer anderen axialen Relativposition zur Antriebswelle 27, sodass die Klauen 33 des Koppelelementes 31 nicht in die Klauen 33 des Bohrrohranschlusses 29 eingreifen. Es ist daher keine Koppelung der Antriebswelle 27 mit dem Bohrrohranschluss 29 gegeben. Allerdings greifen hier die Mitnehmer 32 in Mitnehmerflügel des hier nicht dargestellten Mantelrohranschlusses 28 ein, sodass in dieser Axialposition des Koppelelementes 31 eine Rotation vom Antrieb 4 auf den Mantelrohranschluss 28 und ein gegebenenfalls damit verbundenes Mantelrohr 6 übertragbar ist.

Ein Umschaltvorgang durch ein axiales Bewegen des Koppelelementes 31 erfolgt mittels eines Hydraulik-Antriebs über einen Stellzylinder 45, welcher in Fig. 16 ersichtlich ist. Durch eine axiale Bewegung des Stellzylinders 45 wird das Koppelement axial verschoben, beispielsweise über den Mantelrohranschluss 28 radial durchragende Formschlusselemente, welche im Mantelrohranschluss 28 axial bewegbar gelagert sind, um ein Lösen bzw. Schließen einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Koppelelement 31 und dem Bohrrohranschluss 29 oder zwischen dem Koppelement und dem Mantelrohranschluss 28 zu erreichen. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass ein Mechanismus vorgesehen ist, der eine axiale Bewegung des Stellzylinders in eine Radialbewegung von Mitnehmerflügeln umsetzt, welche dann mit dem Mitnehmer einen Formschluss bilden, um das Koppelelement axial zu verschieben.

Fig. 20 zeigt einen Schnitt durch die Preventerkupplung 26, wobei die Antriebswelle 27, das Koppelelement 31, der Bohrrohranschluss 29 und der Mantelrohranschluss 28 sowie der Stellzylinder 45 ersichtlich sind. Wie weiter ersichtlich, ist das Koppelelement 31 durch eine Kupplungsfeder 46 axial vorgespannt, sodass dieses bei einem Zurückbewegen des Preventer-Stellzylinders 45 durch die Kupplungsfeder 46 entsprechend axial bewegt wird und in die Klauen 33 des Bohrrohranschlusses 29 eingreift. Die Kupplungsfeder 46 ist gespannt, wenn das Mantelrohr 6 über den Mantelrohranschluss 28 angetrieben wird. Wird das Bohrrohr 5 angetrieben, so bewirkt die Kupplungsfeder 46 dass das Koppelelement 31 mit dem Bohrrohranschluss 29 schließt.

Fig. 21 zeigt eine mobile Bohrvorrichtung, wobei die Bohrmaschine 1 zur Herstellung der Bohrung zerlegt und gänzlich am Anhänger 35, welcher Teil der mobilen Bohrvorrichtung ist, angeordnet ist. Wie ersichtlich kann der entsprechende Anhänger 35 auf einfache Weise an einem herkömmlichen PKW angekoppelt und somit leicht zu einem Bohrplatz verfahren werden. Zum Verfahren des Anhängers 35 im Gelände kann auch ein lösbar mit dem Anhänger 35 verbindbarer Manipulator vorgesehen sein, welcher einen Fahrantrieb enthält, der beispielsweise Raupen aufweisen kann. Die einzelnen Bestandteile der Bohrmaschine 1 sind wiederum vergleichsweise leichtgewichtig, sodass diese durch jeweils eine einzige Person vom Anhänger 35 bis zu einem Bohrplatz transportiert werden können, um die Bohrmaschine 1 erst am Bohrplatz durch Zusammenfügen der einzelnen Bauteile zu bilden. Dadurch sind Beschädigungen von Außenanlagen und dergleichen auf einfache Weise vermieden.

Fig. 22a bis 22n zeigen schematisch verschiedene Zustände einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine 1 während eines Bohrvorganges bzw. eine sogenannte Rohrtour, wobei auch jeweils eine Geländeoberkante 48 dargestellt ist, von welcher aus sich das Bohrloch 47 in den Untergrund 39 bzw. in das Erdreich 10 erstreckt. Insbesondere ist in den Fig. 22a bis 22n ersichtlich, wie neue Rohre während eines Bohrvorganges eingelegt werden.

Fig. 22a zeigt dabei in einem oberen Bereich die mit dem Antrieb 4 verbundene Preventerkupplung 26 mit Mantelrohranschluss 28 und Bohrrohranschluss 29 und in einem unteren Bereich untere Enden von Mantelrohr 6 und Bohrrohr 5, wobei am Bohrrohr 5 endseitig ein Flügelhammer 34 zum Einbringen des Bohrlochs 47 in den Untergrund 39 angeordnet ist. Das in Fig. 22a dargestellte Mantelrohr 6 ist als Starter- Mantelrohr 6 und das dargestellte Bohrrohr 5 ist als Starter-Bohrrohr 5 ausgebildet. Starter-Bohrrohr 5 und Starter-Mantelrohr 6 sind dazu ausgebildet, an einem unteren Ende das Bohrloch 47 weiterzubilden und nur an einem oberen Ende mit einem weiteren Bohrrohr 5 bzw. Mantelrohr 6 verbunden zu werden, in der Regel über ein Gewinde 30. Alle später zugeführte Bohrrohre 5 und Mantelrohre 6 sind hingegen dazu ausgebildet, beidseits mit entsprechenden Rohren verbunden zu werden. Üblicherweise sind das Starter-Bohrrohr 5 und das Starter-Mantelrohr 6 auch kürzer ausgebildet als alle weiteren Bohrrohre 5 und Mantelrohre 6.

Es kann vorgesehen sein, dass das Starter-Mantelrohr an einem unteren Ende eine Schneidekrone aufweist, um ein umgebendes Erdreicht von einer Bohrlochwand leichter ablösen zu können, welches Erdreich von der Bohrkrone nicht erreichbar ist.

Der Flügelhammer 34 ist nicht zwingend, sondern kann das Verfahren beispielsweise auch nur mit einem Imlochhammer mit einer Standard-Bohrkrone umgesetzt werden. Ein Flügelhammer 34 wird üblicherweise nur dann eingesetzt, wenn eine große Mantelreibung zu erwarten ist. Häufig kann auch mit einem herkömmlichen Imlochhammer mit Standard- Bohrkrone ein Bohrlochdurchmesser erreicht werden, welcher größer ist als ein Außendurchmesser der Mantelrohre 6.

Es versteht sich, dass die Preventerkupplung 26 und der Antrieb 4 dabei an der hier nicht dargestellten Bohrlafette 3 angeordnet sind, welche über den ebenfalls nicht dargestellten Lafettenadapter 18 und die Bohrtischhälften 2 mit dem Untergrund 39 verbunden ist. Die Anordnung von Bohrlafette 3, Lafettenadapter 18 und Bohrtischhälften 2 entspricht dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Die Preventerkupplung 26 ist somit mittels des Laufwagens der Bohrlafette 3 entlang der Bohrachse 7 relativ zum Untergrund 39 translatorisch bewegbar, um Bohrrohre 5 und Mantelrohre 6 in das Bohrloch 47 einbringen zu können.

Während des Bohrverfahrens wird üblicherweise die Bohrlafette 3 mittels des in den Fig. 22a bis 22n nicht dargestellten Verschiebezylinders 49 gegen den Untergrund 39 gepresst, vorzugsweise auf eine am Untergrund 39 durch Erdanker 9 fixierte Stabilisatorplatte, mit welcher die Bohrlafette 3 formschlüssig lösbar verbindbar ist. Die Bohrlafette 3 kann von der am Untergrund fixierten Stabilisatorplatte üblicherweise gelöst werden, indem die Bohrlafette 3 angehoben wird.

Weiter sind in Fig. 22a die Bohrrohr-Klemmzange 24 und die Mantelrohr-Klemmzange 25 schematisch dargestellt, mit welchen Bohrrohr 5 und Mantelrohr 6 lösbar fixiert werden können. Bei einem Einbringen des Bohrlochs 47 in den Untergrund 39 sind Bohrrohr- Klemmzange 24 und Mantelrohr-Klemmzange 25 wie in Fig. 22a dargestellt geöffnet. Dies ist daran erkennbar, dass Bohrrohr-Klemmzange 24 und Mantelrohr-Klemmzange 25 von Bohrrohr 5 und Mantelrohr 6 beabstandet dargestellt sind. In dieser Situation kann somit eine Bohrung in den Untergrund 39 eingebracht werden, indem der Antrieb 4 über die Preventerkupplung 26 mit dem Bohrrohr 5 rotatorisch gekoppelt ist und mit einem Laufwagen der Bohrlafette 3 eine axiale Kraft in Bohrrichtung 8 aufgebracht wird. Das Mantelrohr e rotiert beim Einbringen der Bohrung in den Untergrund 39 üblicherweise nicht, sondern wird lediglich entlang der Bohrrichtung 8, also vertikal, in den Untergrund 39 gedrückt.

Die Bohrung wird dabei üblicherweise mit Druckluft gespült, sodass Bohrklein, also beim Bohren zertrümmertes Gestein, mittels der Druckluft durch einen Zwischenraum zwischen Bohrrohr 5 und Mantelrohr 6 nach oben und über den Auslass 43 ausgetragen wird. Alternativ wäre natürlich auch eine Spülung mit einer Flüssigkeit möglich.

Wenn das Bohrloch 47 eine Tiefe erreicht hat, welcher der Länge des Bohrrohres 5 bzw. einem ganzzahligen Vielfachen davon entspricht, und weiter gebohrt werden soll, werden ein neues Bohrrohr 5 und ein neues Mantelrohr 6 zwischen der Preventerkupplung 26 und den bereits im Bohrloch 47 befindlichen Bohrrohr 5 und Mantelrohr 6 eingelegt.

Zu Beginn des Bohrverfahrens werden das Starter-Bohrrohr 5 unmittelbar mit der Preventer-Kupplung 26 verbunden und wird ausgehend von der Geländeoberkante 48 eine Bohrung in das Erdreich 10 eingebracht. Wenn dieses Bohrloch 47 eine Tiefe erreicht, welche einer Länge von Starter-Bohrrohr 5 entspricht, wird das Starter- Mantelrohr in das Bohrloch eingepresst, wobei eine entsprechende Axialkraft beispielsweise mit dem in den Fig. 22a bis 22n nicht dargestellten Verschiebezylinder 49 über die Bohrlafette auf das Starter-Mantelrohr 6 aufgebracht werden kann. In weiterer Folge wird die Preventer-Kupplung 26 vom Starter-Bohrrohr 5 gelöst, um zwischen dem im Bohrloch 47 befindlichen Starter-Bohrrohr 5 und dem Starter-Mantelrohr 6 einerseits und der Preventer-Kupplung 26 andererseits weitere Rohre anzuordnen.

Fig. 22a zeigt eine solche Situation, wobei das Bohrrohr 5 auf der Bohrlochsohle am unteren Ende des Bohrloches 47 aufliegt.

Zum Einlegen eines neuen Bohrrohres 5 und eines neuen Mantelrohres 6 zwischen Starter-Bohrrohr 5 und Starter-Mantelrohr 6 einerseits und der Preventer-Kupplung 26 andererseits wird dann das Bohrrohr 5 samt dem Flügelhammer 34 angehoben, sodass das Bohrrohr 5 mühelos rotiert werden kann. Hierzu wird der Flügelhammer 34 geschlossen, sodass dieser vollständig im Mantelrohr e positionierbar ist. Anschließend wird das Bohrrohr 5 über den Bohrrohranschluss 29 und die Preventerkupplung 26 mit der Bohrlafette 3 angehoben wie in Fig. 22b dargestellt ist.

Anschließend werden in dieser Position das Bohrrohr 5 durch die Bohrrohr- Klemmzange 24 und das Mantelrohr 6 durch die Mantelrohr-Klemmzange 25 fixiert und die Preventerkupplung 26 gänzlich von den im Bohrloch 47 befindlichen Bohrrohr 5 gelöst. Diese Situation, in welcher sowohl die Bohrrohr-Klemmzange 24 als auch die Mantelrohr-Klemmzange 25 geschlossen sind, ist in Fig. 22c dargestellt, indem die Bohrrohr-Klemmzange 24 und die Mantelrohr-Klemmzange 25 unmittelbar an Bohrrohr 5 und Mantelrohr 6 positioniert dargestellt sind.

In einem nächsten Schritt werden wie in Fig. 22d dargestellt ein neues Bohrrohr 5 und ein neues Mantelrohr 6 in einen Bereich zwischen der Preventerkupplung 26 und den bereits im Bohrloch 47 befindlichen Bohrrohr 5 und Mantelrohr e angeordnet, üblicherweise mittels des beispielsweise in Fig. 12 dargestellten Spanntisches 21. Der Flügelhammer 34, die Mantelrohr-Klemmzange 25 und die Bohrrohr-Klemmzange 24 bleiben währenddessen geschlossen.

Wie in Fig. 22e ersichtlich, wird in einem nächsten Schritt die Preventerkupplung 26 am Bohrrohranschluss 29 mit dem neu zugeführten Bohrrohr 5 verbunden. Um eine ungewünschte Bewegung von Bohrrohr 5 und Mantelrohr 6 zu verhindern, werden Bohrrohr 5 und Mantelrohr 6, welche sich bereits im Bohrloch 47 befinden, weiterhin mit der Bohrrohr-Klemmzange 24 und der Mantelrohr-Klemmzange 25 geklemmt bzw. fixiert.

Nach einem Ankoppeln des neuen Bohrrohres 5 an den Bohrrohranschluss 29 gemäß Fig. 22e erfolgt ein axiales Bewegen des Koppelelementes 31 in der Preventerkupplung 26, wodurch eine Rotationsbewegung des Antriebs 4 nicht mehr auf den Bohrrohranschluss 29, sondern auf den Mantelrohranschluss 28 übertragen wird, sodass der Mantelrohranschluss 28 durch eine Rotation des Antriebs 4 mit dem neuen Mantelrohr 6 gekoppelt werden kann. Dies ist in Fig. 22f ersichtlich.

Das neu zugeführte Mantelrohr 6 sowie das neu zugeführte Bohrrohr 5 sind nun mit dem Mantelrohranschluss 28 und dem Bohrrohranschluss 29 verbunden, sodass in einem nächsten Verfahrensschritt das neu zugeführte Bohrrohr 5 mit dem bereits im Bohrloch 47 befindlichen Bohrrohr 5 verbunden werden kann. Dies erfolgt durch eine Rotation des mit dem Bohrrohranschluss 29 verbundenen Bohrrohres 5, sodass hier der Antrieb 4 wieder mit dem Bohrrohranschluss 29 gekoppelt ist. Für das Verbinden des Bohrrohranschlusses 29 mit dem bereits im Bohrloch 47 befindlichen Bohrrohr 5 bleibt die Bohrrohr-Klemmzange 24 weiterhin geschlossen wie in Fig. 22f ersichtlich ist. Nach einem Verbinden des Bohrrohranschlusses 29 über das neu zugeführte Bohrrohr 5 mit den bereits im Bohrloch 47 befindlichen Bohrrohren 5 in einem auf die in Fig. 22f dargestellte Situation folgenden Verfahrensschritt wird die Bohrrohr-Klemmzange 24 gelöst, wie dies in Fig. 22g ersichtlich.

Es versteht sich, dass eine Vertikalposition von Bohrrohr-Klemmzange 24 und Mantelrohr- Klemmzange 25 üblicherweise während des gesamten in den Fig. 22a bis 22n dargestellten Verfahrens unverändert bleibt, wie dies in den schematischen Darstellungen auch ersichtlich ist.

In weiterer Folge wird das Koppelelement 31 wieder axial bewegt, sodass der Antrieb 4 mit dem Mantelrohranschluss 28 rotatorisch gekoppelt ist, um das mit dem Mantelrohranschluss 28 bereits verbundene neue Mantelrohr e mit dem bzw. den im Bohrloch 47 befindlichen Mantelrohren 6 durch eine Rotation zu verbinden, wie in Fig. 22h ersichtlich ist. Für das Ankoppeln der bereits im Bohrloch 47 befindlichen Mantelrohre 6 werden diese mit der Mantelrohr-Klemmzange 25 fixiert, sodass das neu zugeführte Mantelrohr 6 über das endseitige Gewinde 30 mit den bereits im Bohrloch 47 befindlichen Mantelrohren 6 verschraubt werden kann. Dabei wird die Preventerkupplung 26 samt den Bohrrohren 5 und dem Flügelhammer 34 abgesenkt, weswegen diese in dem in Fig. 22h dargestellten Verfahrenszustand tiefer positioniert sind als in dem in Fig. 22g dargestellten Verfahrenszustand. Eine Position der bereits im Bohrloch 47 befindlichen Mantelrohre 6 ändert sich jedoch zwischen den in Fig. 22g und Fig. 22h dargestellten Verfahrenszuständen nicht.

In einem nächsten Schritt wird das Koppelelement 31 in der Preventerkupplung 26 wieder in eine Position gebracht, welche eine rotatorische Koppelung des Antriebs 4 nur mit dem Bohrrohranschluss 29, jedoch nicht mit dem Mantelrohranschluss 28 ermöglicht, um in weiterer Folge das Bohrrohr 5 mit dem Antrieb 4 anzutreiben. Der Flügelhammer 34 kann nun geöffnet werden, um ein Bohrloch 47 zu bohren, welches einen dem Außendurchmesser des Mantelrohres 6 entsprechenden Durchmesser aufweist. Diese Situation ist in Fig. 22i dargestellt. Anschließend wird die Mantelrohr-Klemmzange 25 geöffnet und der Flügelhammer 34 über das Bohrrohr 5 in Rotation versetzt sowie das Mantelrohr 6 ohne Rotation nach unten gedrückt, um die Bohrung in das Erdreich 10 einzubringen.

Wenn auch das neu zugeführte Bohrrohr 5 und das neu zugeführte Mantelrohr 6 im Bohrloch 47 versenkt sind, wird die Verbindung von Preventerkupplung 26 und Bohrrohr 5 sowie Mantelrohr 6 wieder gelöst, um ein weiteres Bohrrohr 5 und ein weiteres Mantelrohr 6 zwischen den bereits im Bohrloch 47 befindlichen und der Preventerkupplung 26 anzuordnen.

Der Flügelhammer 34 kann derart ausgebildet sein, dass dieser öffnet, sobald eine Druckluftspülung aktiviert ist, indem eine Öffnungsbewegung durch eine Druckluft bewirkt wird. Bevor ein neues Mantelrohr 6 zugeführt wird, wird somit der Flügelhammer 34 durch ein Abschalten der Druckluftspülung bei Unterbrechung des Bohrvorganges geschlossen.

Um anschließend ein weiteres Bohrrohr 5 und ein weiteres Mantelrohr 6 zwischen den bereits im Bohrloch 47 befindlichen und der Preventerkupplung 26 anzuordnen, wird wieder das Mantelrohr 6 mittels der Mantelrohr-Klemmzange 25 fixiert wie in Fig. 22i dargestellt, sodass Fig. 22i die Situation von Bohrrohr-Klemmzange 24 und Mantelrohr- Klemmzange 25 sowohl vor als auch nach einem Bohren zeigt. Anschließend wird der Antrieb 4 mit dem Mantelrohranschluss 28 durch entsprechende Bewegung des Koppelelementes 31 verbunden und der Mantelrohranschluss 28 von den im Bohrloch 47 befindlichen Mantelrohren 6 durch eine Rotation des Mantelrohranschlusses 28 mit dem Antrieb 4 gelöst. Anschließend wird die Preventerkupplung 26 samt den Bohrrohren 5 und dem Flügelhammer 34 angehoben, wobei die im Bohrloch 47 befindlichen Bohrrohre 5 mit der Bohrrohr-Klemmzange 24 fixiert werden, wie in Fig. 22j dargestellt.

Anschließend wird mittels der Umschaltvorrichtung der Antrieb 4 wieder mit dem Bohrrohranschluss 29 gekoppelt und der Bohrrohranschluss 29 der Preventerkupplung 26 durch eine Rotation von den im Bohrloch 47 befindlichen Bohrrohren 5 gelöst. In weiterer Folge wird die Preventerkupplung 26 mittels der Bohrlafette 3 weiter angehoben und werden ein neues Bohrrohr 5 und ein neues Mantelrohr 6 zugeführt und mit dem Bohrrohranschluss 29 und dem Mantelrohranschluss 28 verbunden wie in Fig. 22k dargestellt. Die in Fig. 22k dargestellte Situation entspricht somit im Wesentlichen der in Fig. 22f dargestellten, jedoch sind hier ein zusätzliches Bohrrohr 5 und ein zusätzliches Mantelrohr 6 im Bohrloch 47 positioniert bzw. ist das Bohrloch 47 hier bereits entsprechend tiefer ausgebildet.

In einem nächsten Schritt werden das neu zugeführte Bohrrohr 5 und das neu zugeführte Mantelrohr 6 wieder mittels der Bohrlafette 3 abgesenkt und bei geschlossener Bohrrohr- Klemmzange 24 zunächst die Bohrrohre 5 verbunden, wonach die Bohrrohr- Klemmzange 24 geöffnet wird, wie in Fig. 22I dargestellt ist.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Mantelrohre 6 bei geschlossener Mantelrohr-Klemmzange 25 mittels des Antriebs 4 verschraubt, wie in Fig. 22m dargestellt ist.

Fig. 22n zeigt einen auf den in Fig. 22m dargestellten Verfahrensschritt folgenden Verfahrensschritt. Hier sind die Bohrrohr-Klemmzange 24 und die Mantelrohr- Klemmzange 25 geöffnet und ist der Antrieb 4 über die Preventerkupplung 26 mit den Bohrrohren 5 rotatorisch gekoppelt, sodass wiederum ein Bohren mittels des geöffneten Flügelhammers 34 möglich ist. Durch ein Wiederholen der in den Fig. 22a bis Fig. 22n dargestellten Verfahrensschritte kann somit ein beliebig tiefes Bohrloch 47 gebildet werden.

In entsprechender Weise können beliebig viele Bohrrohre 5 in das Bohrloch 47 eingeführt werden, wobei die erfindungsgemäße Bohrmaschine 1 , üblicherweise zum Einbringen von Bohrungen für geothermische Anwendungen mit einer Tiefe von 15 Metern bis 45 Metern, eingesetzt wird.

Nach Erreichen der gewünschten Tiefe werden anschließend bei geothermischer Nutzung Soleleitungen in das Bohrloch 47 eingebracht. Alternativ kann die Bohrung natürlich auch als Brunnen eingesetzt werden. In diesem Fall wird das Bohrloch 47 in der Regel in einer für Brunnenbohrungen üblichen Weise stabilisiert.

Eine erfindungsgemäße Bohrmaschine 1 und ein entsprechendes Verfahren ermöglichen es, Bohrungen für Wärmepumpen, Brunnen oder dergleichen auf besonders einfache und kosteneffiziente Weise in ein Erdreich 10 einzubringen, wobei auch Beschädigungen von Außenanlagen aufgrund der Leichtgewichtigkeit der einzelnen Bauteile und der Montage der Bohrmaschine 1 vor Ort vermieden werden können. Die Bohrmaschine 1 kann aufgrund der einzelnen, leichtgewichtigen Teile gegebenenfalls auch nur von einer einzigen Person montiert und betrieben werden, sodass auch ein reduzierter Personalbedarf erreicht wird.

Claims

38 Patentansprüche

1. Bohrmaschine (1), insbesondere zur Herstellung von geologischen Bohrungen mit einer Tiefe von 8 m bis 45 m, aufweisend einen Bohrtisch, welcher mit einem Untergrund (39) verbindbar ist, und eine Bohrlafette (3), an welcher ein Antrieb (4), mit welchem ein lösbar mit dem Antrieb (4) verbundenes Bohrrohr (5) in eine Rotation um eine Bohrachse (7) versetzbar ist, entlang einer Bohrrichtung (8) bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrtisch lösbar mit der Bohrlafette (3) verbunden ist.

2. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein, vorzugsweise vier bis 20, Erdanker (9) vorgesehen sind, durch welche der Bohrtisch mit einem Erdreich (10) verbindbar ist, wobei die Erdanker (9) bis zu einer Tiefe von weniger als 2 m, insbesondere 0,5 m bis 1,5 m, in das Erdreich (10) einbringbar sind.

3. Bohrmaschine (1) nach einem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdanker (9) mit dem Bohrtisch in einer Arbeitsposition über Feder- und/oder Dämpferelemente in vertikaler Richtung gekoppelt sind, wobei insbesondere eine Vorspannung der Feder- und/oder Dämpferelemente einstellbar ist.

4. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein, vorzugsweise jeder, Erdanker (9) über eine Erdanker- Spannvorrichtung (12) mit dem Bohrtisch gekoppelt ist, welche Erdanker- Spannvorrichtung (12) lösbar mit dem Bohrtisch verbunden und lösbar mit dem Erdanker (9) verbindbar ist.

5. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdanker- Spannvorrichtung (12) eine Bodenplatte (13) mit zumindest einer Ausnehmung (14) aufweist, durch welche der Erdanker (9) in die Erdanker-Spannvorrichtung (12) einführbar ist, wobei der Erdanker (9) über eine Schraubverbindung in vertikaler Richtung mit der Erdanker-Spannvorrichtung (12) koppelbar ist, wobei die Erdanker-Spannvorrichtung (12) Feder- und/oder Dämpferelemente, insbesondere eine oder mehrere Tellerfedern (11) und/oder Spiralfedern, aufweist, über welche eine Koppelung der Bodenplatte (13) mit dem Erdanker (9) in vertikaler Richtung möglich ist. 39

6. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (13) der Erdanker-Spannvorrichtung (12) zwei bis zwölf, insbesondere drei oder vier, Ausnehmungen (14) aufweist, durch welche entsprechend viele Erdanker (9) ragen, durch welche die Erdanker-Spannvorrichtung (12) mit dem Erdreich (10) verbindbar ist, wobei die Ausnehmungen (14) unterschiedliche Größen aufweisen können.

7. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erdanker-Spannvorrichtung (12) eine Verdrehsicherung für den bzw. die Erdanker (9) aufweist, welche durch die Ausnehmung (14) der Bodenplatte (13) ragen.

8. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrtisch mit der Erdanker-Spannvorrichtung (12) in einer Arbeitsposition der Vorrichtung (1) in vertikaler Richtung über Feder- und/oder Dämpferelemente, insbesondere eine oder mehrere Tellerfedern (11), lösbar verbunden ist.

9. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anker-Montagelehre (15) vorgesehen ist, welche Markierungen, insbesondere Öffnungen (16), an Positionen aufweist, die mit Positionen korrespondieren, an welchen die Erdanker (9) mit dem Bohrtisch verbindbar sind, gegebenenfalls über Koppeleinrichtungen wie Erdanker-Spannvorrichtungen, sodass durch ein Markieren eines Erdreiches (10) an den Markierungen Positionen für die Erdanker (9) oder für Koppeleinrichtungen, über welche der Bohrtisch mit den Erdankern verbunden wird, am Erdreich (10) definierbar sind.

10. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anker- Montagelehre (15) eine Bohrachsenmarkierung (17) aufweist, welche mit einer Position einer Bohrachse (7) korrespondiert, sodass über eine vorgegebene Bohrposition Positionen für die Erdanker (9) definierbar sind, um mit der entsprechend positionierten und mittels der Erdanker (9) fixierten Bohrmaschine (1) eine Bohrung an der Bohrposition in das Erdreich (10) einbringen zu können.

11. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrtisch zwei Bohrtischhälften (2) aufweist, welche durch einen 40

Lafettenadapter (18) lösbar verbindbar sind, wobei die Bohrlafette (3) über den Lafettenadapter (18) lösbar mit dem Bohrtisch verbindbar ist.

12. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrlafette (3) über einen Verschiebezylinder (49) mit dem Lafettenadapter (18) verbunden ist, durch welchen die Bohrlafette (3) in vertikaler Richtung relativ zum Lafettenadapter (18) bewegbar ist.

13. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrtisch zwei lösbar verbindbare Bohrtischhälften (2) aufweist, wobei jede Bohrtischhälfte (2) an zwei Positionen über Erdanker (9) mit einem Untergrund (39) verbindbar ist, wobei insbesondere ein Bohrtischverbinder (19) vorgesehen ist, durch welchen die Bohrtischhälften (2) endseitig verbindbar sind.

14. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrtischhälften (2) Formrohre (20), insbesondere Vierkantrohre, aufweisen oder durch derartige Formrohre (20) gebildet sind.

15. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein lösbar mit dem Bohrtisch verbindbarer Spanntisch (21) mit einer um eine Schwenkachse (22) schwenkbaren Aufnahme (23) für ein Mantelrohr (6) vorgesehen ist, sodass ein mit der Aufnahme (23) lösbar verbundenes Mantelrohr (6) und/oder Bohrrohr (5) durch ein Schwenken der Aufnahme (23) in eine vertikale Position bringbar ist, um das Mantelrohr (6) mit dem Antrieb (4) zu koppeln.

16. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Bohrrohr (5) umschließendes Mantelrohr (6) lösbar mit der Bohrmaschine (1) derart verbindbar ist, dass während eines Bohrens mit der Bohrmaschine (1) auf das Mantelrohr (6) eine kontinuierliche vertikale Kraft aufbringbar ist, wobei die vertikale Kraft bevorzugt definiert veränderbar, insbesondere regelbar ist.

17. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Bohrrohr (5) umschließendes Mantelrohr (6) lösbar mit der Bohrmaschine (1) derart koppelbar ist, dass das Mantelrohr (6) in eine Rotation um die Bohrachse (7) versetzbar ist, insbesondere mittels des Antriebs (4).

18. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrrohr-Klemmzange (24) vorgesehen ist, mit welcher das Bohrrohr (5) lösbar fixierbar ist.

19. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mantelrohr-Klemmzange (25) vorgesehen ist, mit welcher das Mantelrohr (6) lösbar fixierbar ist.

20. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (6) über eine Preventer-Kupplung (26) mit der Vorrichtung (1) koppelbar ist, wobei die Preventer-Kupplung (26) zumindest einen seitlichen Auslass (43) aufweist, über welchen Bohrklein aus dem Mantelrohr (6) austragbar ist.

21. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Preventer-Kupplung (26) einerseits mit dem Antrieb (4) und andererseits sowohl mit dem Bohrrohr (5) als auch mit dem Mantelrohr (6) koppelbar ist, wobei die Preventer- Kupplung (26) eine Umschaltvorrichtung aufweist, um eine Rotation des Antriebs (4) wahlweise auf das Bohrrohr (5) oder auf das Mantelrohr (6) übertragen zu können.

22. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung eine mit dem Antrieb (4) starr, federnd und/oder dämpfend verbindbare Antriebswelle (27), insbesondere eine Zahnwelle, einen Mantelrohranschluss (28), mit welchem das Mantelrohr (6), insbesondere über ein Gewinde (30), starr verbindbar ist, und einen Bohrrohranschluss (29), mit welchem das Bohrrohr (5), insbesondere über ein Gewinde (30), starr verbindbar ist, aufweist, wobei ein Koppelelement (31) vorgesehen ist, welches entlang der Bohrachse (7) relativ zur Antriebswelle (27) zwischen zwei Arbeitspositionen bewegbar ist, wobei das Koppelelement (31), das Bohrrohr (5) und das Mantelrohr (6) korrespondierende Formschlusselemente aufweisen, sodass das Koppelelement (31) in einer ersten Arbeitsposition rotatorisch mit dem Mantelrohr (6) gekoppelt ist und in einer zweiten Arbeitsposition rotatorisch mit dem Bohrrohr (5) gekoppelt ist, wobei das Koppelelement (31) sowohl in der ersten als auch in der zweiten Arbeitsposition mit der Antriebswelle (27) rotatorisch gekoppelt ist, insbesondere über eine Verzahnung.

23. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltantrieb, insbesondere ein Hydraulikantrieb, vorgesehen ist, durch welchen das Koppelelement (31) von der ersten Arbeitsposition in die zweite Arbeitsposition bewegbar ist.

24. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente Klauen (33) aufweisen.

25. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass am Bohrrohr (5) endseitig ein Imlochhammer angeordnet ist.

26. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass am Bohrrohr (5) endseitig ein Bohrkopf angeordnet ist, welcher einen veränderbaren Querschnitt aufweist, insbesondere einen Flügelhammer (34), sodass der Querschnitt des Bohrkopfes bei einem Betrieb größer sein kann als ein Innendurchmesser eines Mantelrohres (6), welches das Bohrrohr (5) umschließt und durch welches der Bohrkopf aus dem Bohrloch (47) entfernbar ist, wenn das Bohrrohr (5) nicht rotiert.

27. Mobile Bohrvorrichtung aufweisend eine Bohrmaschine (1) zur Herstellung einer Bohrung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 und einen verfahrbaren Anhänger (35) mit Rädern, welcher an ein Kraftfahrzeug ankoppelbar ist, um die Bohrmaschine (1) über eine Straße transportieren zu können, wobei die Bohrmaschine (1) in einem zerlegten Zustand gänzlich am Anhänger (35) anordenbar ist.

28. Verfahren zur Herstellung einer Bohrung, insbesondere zur Herstellung einer geologischen Bohrung mit einer Tiefe von 8 m bis 45 m, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein Bohrtisch an einer Bohrposition angeordnet wird, wonach mit dem Bohrtisch eine Bohrlafette (3) mit einem Antrieb (4), mit welchem ein lösbar mit dem Antrieb (4) verbundenes Bohrrohr (5) in eine Rotation um eine Bohrachse (7) versetzbar ist, entlang einer Bohrrichtung (8) bewegbar angeordnet wird, wonach mit dem Antrieb (4) das Bohrrohr (5) verbunden und die Bohrung in ein Erdreich (10) eingebracht wird. 43

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrtisch über Erdanker (9) mit dem Erdreich (10) gekoppelt wird.

30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrtisch an der Bohrposition gebildet wird, insbesondere durch lösbare Koppelung zweier Bohrtischhälften (2).

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Antrieb (4) über eine Preventer-Kupplung (26) mit einer Umschaltvorrichtung das Bohrrohr (5) sowie ein das Bohrrohr (5) umschließendes Mantelrohr (6) verbunden werden, wobei eine Rotationsbewegung des Antriebs (4) über die Umschaltvorrichtung abwechselnd nur auf das Bohrrohr (5) oder nur auf das Mantelrohr (6) übertragen wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass während eines Bohrens, wobei die Rotationsbewegung des Antriebs (4) über die Preventer- Kupplung (26) nur auf das Bohrrohr (5) übertragen wird, über die Preventer-Kupplung (26) gleichzeitig eine Axialkraft auf das Mantelrohr (6) aufgebracht wird.