EP4491843A1 - Kastenbohrer und verfahren zum erstellen einer bohrung im boden - Google Patents

Kastenbohrer und verfahren zum erstellen einer bohrung im boden Download PDF

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EP4491843A1
EP4491843A1 EP23185331.8A EP23185331A EP4491843A1 EP 4491843 A1 EP4491843 A1 EP 4491843A1 EP 23185331 A EP23185331 A EP 23185331A EP 4491843 A1 EP4491843 A1 EP 4491843A1
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EP
European Patent Office
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receiving space
drilling
box drill
box
passage
Prior art date
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EP23185331.8A
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French (fr)
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EP4491843B1 (de
EP4491843C0 (de
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Matthias Semel
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B27/00—Containers for collecting or depositing substances in boreholes or wells, e.g. bailers, baskets or buckets for collecting mud or sand; Drill bits with means for collecting substances, e.g. valve drill bits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B11/00—Other drilling tools
    • E21B11/04—Boring grabs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/003—Drilling with mechanical conveying means
    • E21B7/005—Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means
    • E21B7/006—Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means combined with a bucket-type container

Definitions

  • the invention relates to a box drill with a housing with a receiving space which is designed to receive the removed soil material, a soil removal device which is arranged in a lower region of the box drill below the housing and is designed to remove soil material, at least one passage which is designed for the removed soil material to pass from the soil removal device into the receiving space during drilling, and a closure device for closing the at least one passage when the box drill is pulled out of the borehole, according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a method for creating a borehole in the ground according to claim 12.
  • a soil processing tool such as a box drill, often also called a drilling bucket.
  • the borehole can be made as a cased or uncased borehole.
  • a support fluid must be provided to support the borehole against collapse.
  • drilling When using a box auger, drilling must be carried out discontinuously. During drilling, the box auger fills with removed soil material, in particular until it is completely or at least largely full. The box auger must then be pulled out of the liquid-filled hole, with a drilling device above the surface pivoting to an emptying position where the box auger can be emptied. The box auger is then pivoted back and retracted into the borehole to perform another drilling step.
  • Another aspect of filling can be the disruptive edge in the interior of the box drill, against which the soil is pressed during filling. This can break the "filling chip" and lead to an undefined filling with a poor filling level because inhomogeneous porosity and material compaction occur.
  • Asymmetrical suction on the underside of the drill can also lead to asymmetrical flows, i.e. greater negative pressures can arise locally on the borehole wall, which in turn can lead to detachments on the borehole wall.
  • Another box drill with an approximately ring-shaped outer passage gap for a fluid flow along the box drill is from the DE 34 40 727 A1 out.
  • the invention is based on the object of specifying a box drill and a method with which a hole in the ground can be created in a particularly efficient manner.
  • the box drill according to the invention is characterized in that a tubular central shaft is formed on the housing as a compensation channel, which extends from at least one lower channel opening, which is arranged below or on the closure device, to at least one upper channel opening, which is arranged above the receiving space, wherein the compensation channel is designed for a medium to flow through between the lower region and an upper region of the box drill when pulling and/or lowering the box drill in the borehole.
  • a basic idea of the invention is to provide a compensation channel in a tubular central shaft in a box drill as a drilling tool with a lower closure device, with which at least one passage to the receiving space can be closed downwards, which has at least one lower channel opening in the lower area of the drilling tool and an upper channel opening in an upper area of the drilling tool.
  • a targeted central compensation flow can take place between the top and bottom of the drilling tool, particularly when pulling, but basically also when lowering, the drilling tool in a hole filled with suspension or liquid, with a closed passage of the receiving space.
  • a connecting device can be arranged on the upper area of the box drill for detachable connection to a drill rod.
  • central flow through the central shaft counteracts the risk of the drilling tool jamming in the borehole when moving vertically in a particularly reliable way compared to lateral flow channels. This is gentle on the drilling tool and the borehole wall.
  • a central compensation channel in a tubular central shaft with at least one lower channel opening and at least one upper channel opening achieves efficient central flow around or through the drilling tool to equalize pressure or flow when moving vertically in the borehole. This allows the drilling tool to be moved in the borehole more quickly and easily with less effort.
  • the central shaft does reduce the interior space and also leads to an enlarged inner wall surface, which can be disadvantageous when emptying cohesive soils. However, this is clearly outweighed by the advantages outlined above.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is that the lower channel opening and/or the upper channel opening can be closed.
  • it can be useful to close the lower channel opening. This prevents soil material from penetrating the channel opening and possibly clogging the compensation channel.
  • Closing the upper channel opening can also be useful in order to prevent soil material from settling in a drilling suspension from penetrating or settling in and possibly clogging the upper channel opening or the channel from above.
  • a particularly useful design of the drilling tool is achieved according to a further development of the invention in that the locking device for Closing the passage to the receiving space is also designed to close/open the lower channel opening.
  • the closing device serves in a basically known manner, for example in a box drill, to keep a passage open for the removed soil material to pass through into the receiving space of the box-shaped housing during drilling and to close the passage after the drilling step has been completed. In the closed position, for example when the drilling tool is pulled out of the borehole, loose removed soil material is prevented from falling out of the receiving space of the drilling tool and back into the borehole.
  • the closing device is designed in an efficient manner so that it is not only designed to close and open the passage to the receiving space, but also to close and open the lower channel opening.
  • the lower channel opening can in particular be arranged close to the at least one passage to the receiving space, in particular in an area below the passage to the receiving space.
  • the closure device has a closure element which can be adjusted between a closure position in which the passage to the receiving space is closed by the closure element and a drilling position in which the passage is open for the passage of soil material into the receiving space during drilling.
  • the lower channel opening is closed in the drilling position of the closure element and that the lower channel opening is open in the closing position of the closure element.
  • the passage and the lower channel opening can thus be operated alternately by the closure element. This means that when drilling in the drilling position of the closure element, the passage is open and the lower channel opening is closed at the same time, while in the closing position of the closure element, the passage to the receiving space is closed, while the lower channel opening is open for flow and/or pressure equalization through the equalization channel.
  • the closure element can be designed in any suitable manner. According to one embodiment of the invention, a particularly robust arrangement is achieved in that the closure element is designed as a rotating base, which can be rotated between the closed position and the drilling position. A rotation axis of the rotating base is in particular coaxial to the center and drilling axis of the drilling tool.
  • a further preferred embodiment of the drilling tool according to the invention consists in that a cover, in particular a cover plate, is arranged on an upper region of the housing, which closes off the receiving space at the top and separates it from the upper channel opening.
  • a cover in particular a cover plate
  • this can be the upper housing cover of the box-like drilling bucket.
  • the drilling tool is basically attached to a drill rod or drive rod, in particular a Kelly bar, of a drilling device in a changeable manner.
  • the connecting device has a Kelly connection.
  • a Kelly connection comprises in particular a polygonal, in particular a square connection, wherein a connecting sleeve with a polygonal or square receiving hole for a complementary connecting pin on the drill rod is preferably formed on the drilling tool.
  • This polygonal plug connection achieves a rotationally fixed connection.
  • Axial securing and connection can be achieved using one or more insertable cross bolts.
  • the drilling tool is designed as a drilling bucket with a peripheral wall that encloses the receiving space like a housing.
  • the tubular central shaft of the box drill according to the invention extends centrally through the preferably cylindrical receiving space.
  • the upper channel opening of the central compensation channel is located above the cover or the upper cover plate of the drilling bucket.
  • a drilling bucket can also be referred to as a box drill.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in that a folding bottom is arranged on a lower area of the housing, which Closes off the receiving space at the bottom and can be folded between a drilling position, in which the folding floor is locked in a receiving position, and an emptying position, in which the folding floor is unlocked and folded open to empty the receiving space.
  • a folding floor is generally known on box drills. The folding floor is hinged or pivoted between the closed receiving position and an open emptying position via a pivot joint on the housing. In the closed receiving position, the folding floor is locked via a locking device.
  • the locking device can have a rod which extends along the box drill to an upper end region. By applying a pressure force to the locking rod, the folding floor can be unlocked and thus pivoted downwards into its emptying position. After emptying, the folding floor can be pivoted closed again, for example by pressing the box drill on the drilling device against the floor, whereby the folding floor closes and is locked again in its closed receiving position.
  • the closure element which can be designed as a rotating base, can preferably be rotatably mounted on the folding base. Removal elements for removing soil material can be arranged on the closure element.
  • the rotatably mounted closure element can be pressed into its open position, in which the passage to the receiving space in the housing is released for receiving the removed soil material.
  • the closure element designed as a rotating base can be rotated into a closed position by an opposite rotational movement, in which the closure element closes off the passage.
  • this adjustment movement can be used to move the lower channel opening from a closed position to an open position during drilling. In this open position, the compensation channel is then open from bottom to top, so that an undesirable suction effect can be avoided or significantly reduced when the box drill is pulled out of the borehole filled with suspension.
  • a further preferred embodiment of the box drill according to the invention is that the receiving space is ring-shaped, wherein the housing an outer peripheral wall and an inner peripheral wall, which is formed by the central shaft.
  • the ring-shaped receiving space in the housing can thus provide sufficient space for receiving removed soil material. A flow can take place centrally through the box drill, so that undesirable tilting during pulling due to asymmetrical forces can be largely avoided.
  • a cover hood is arranged on the lower channel opening, which is provided with lateral passage openings.
  • the preferably cylindrical cover hood can close off the central shaft and thus the compensation channel axially downwards, so that soil material cannot be pressed directly into the exit channel during drilling and this can thus be closed.
  • One or more passage openings can be formed in a side wall of the preferably cylindrical cover hood, through which a liquid can flow laterally when lowering into the cover hood or when pulling out of the cover hood and thus into or out of the compensation channel.
  • the lateral, preferably window-like passage openings can be closed with a closure slide, which can be designed together with the closure element designed as a rotating base. The design can in particular be designed so that the passage to the receiving space and the passage openings for opening the lower channel opening can be opened and closed alternately.
  • the invention further comprises a drilling device in which the drilling tool according to the invention is arranged.
  • a drilling device can in particular have a carrier unit, which can preferably comprise a chassis, in particular a crawler chassis, and an upper carriage rotatably mounted thereon.
  • a mast which is essentially vertical during operation can be attached to the upper carriage, preferably via an adjustment mechanism.
  • a rotary drive for rotatingly driving a drill rod can be arranged on the carrier unit.
  • the drilling tool according to the invention can be detachably attached to the underside of the drill rod.
  • the drilling drive can preferably be moved and/or guided along the mast.
  • the drilling device is designed in particular for drilling into the ground and preferably for creating boreholes for foundation piles in the ground.
  • the invention furthermore includes a method for creating a borehole in the ground, in particular for discontinuous drilling, using the box drill according to the invention or the drilling device according to the invention.
  • the box drill is used to remove soil material by rotating it, thus creating the borehole.
  • a receiving space on the box drill is filled with the removed soil material and, after closing the passage, is withdrawn from the borehole for emptying.
  • Drilling can be carried out as a cased drilling with a support pipe or as an uncased drilling.
  • One embodiment of the method according to the invention consists in that when removing soil material during drilling, the passage to the receiving space is opened and the lower channel opening is closed. The removed soil material can thus be received in the receiving space while at the same time the lower channel opening is closed so that no soil material can penetrate into the channel opening.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that in order to pull out the drilling tool, the passage to the receiving space is closed and the lower channel opening is opened. This ensures that when the drilling tool is pulled out, no more soil material can fall down through the passage out of the receiving space.
  • the undesirable suction effect caused by the free channel opening can be largely avoided during pulling. Overall, this allows the drilling tool to be pulled out more quickly and the borehole to be created more efficiently. In addition, the risk of the borehole wall collapsing and a ground failure due to negative pressure on the borehole wall is reduced.
  • the compensation channel is opened to lower the drilling tool into the borehole.
  • the passage can be either closed or open.
  • the open compensation channel when lowering also allows for a faster workflow and therefore more efficient drilling.
  • FIG. 1 to 4 An embodiment of a drilling tool, which is designed as a box drill 10 according to the invention with a box-like housing 14, is shown in Figures 1 to 4.
  • the box drill 10 has a tubular central shaft 30 which extends along a drilling or central axis.
  • a soil removal device 20 is arranged at a lower end region of the drilling tool.
  • the soil removal device 20 can have holders 22 on which removal elements 24 are detachably inserted.
  • the removal elements 24 are designed as round shank chisels, for example.
  • a centering or pilot tip 26 can be arranged at the lower end of the central shaft 30.
  • a closure device 50 with a hinged base 51 is arranged at the lower end of the housing 14 of the box drill 10.
  • the hinged base 51 is pivotally connected to the housing 14 via a pivot joint 54 between a shown closure position and an emptying position.
  • a plate-shaped closure element 52 can be rotatably mounted on the underside of the hinged base 51. With the plate-shaped closure element 52, a passage 28 in the folding bottom 51 can be released or closed by a twisting movement.
  • the box drill 10 with the closure device 50 is shown in an opening or drilling position in which the passage 28 is released or opened.
  • removed soil material can enter from the removal device 20 through the passage 28 into an annular receiving space 40 above it.
  • the box drill 10 can have a connecting device 45 with a receiving sleeve 47 at its upper end, wherein the connecting device 45 can be designed in a known manner as a Kelly connection.
  • a complementary connecting pin of a drill rod of a drilling device can be inserted into the receiving sleeve 47 with a square hole to create a rotationally fixed connection.
  • An axially fixed connection can be formed via locking bolts (not shown) which can be inserted into transverse bores 49 on the receiving sleeve 47.
  • the drilling tool is driven in rotation about the central axis, whereby soil material removed by the removal device 20 can enter upwards through the passage 28 into the annular receiving space 40, which is formed by the free space between an outer peripheral wall 16 of the housing 14 and the inner tubular central shaft 30.
  • a compensation channel 32 extends along the central axis, which is closed at its lower end in the region of a lower channel opening 34 with a cover 56 with lateral window-like passage openings 58.
  • the preferably cylindrical or pot-like cover 56 can be connected to the folding base 51 in a rotationally fixed manner, wherein the plate-shaped closure element 52 can be relatively rotatable relative to the folding base 51 and the cover 56.
  • the lateral, preferably window-like passage openings 58 on the cover 56 can be closed with a closure slide (not shown), which can be designed together with the closure element 52 designed as a rotating base.
  • the design can in particular be designed such that the passage 28 to the receiving space 40 and the passage openings 58 for opening the lower channel opening 34 can be alternately opened and closed.
  • the compensation channel 32 opens into an upper channel opening 36, which emerges above a cover 42 laterally towards the central shaft 30, as clearly shown in Fig. 3 shown.
  • the annular receiving space 40 in the housing 14 can be closed at the top by the plate-shaped cover 42, which can be held and stiffened by means of stiffening plates 43 at the upper end of the central shaft 30 or at the closure device 50.
  • the receiving space 40 is filled with removed soil material, which enters the receiving space 40 from the removal device 20 through the passage 28.
  • the plate-shaped closure element 52 which can also be referred to as a rotating base, can be rotated by an opposite rotational movement relative to the folding base 51, thereby closing the passage 28.
  • the closure element 52 can release the passage openings 58 in the cover hood 56 and thus the lower channel opening 34, so that the compensation channel 32 is open and extends from the lower area of the box drill 10 to the upper channel opening 36 above the cover 42.
  • the filled drilling tool can now be pulled vertically out of a borehole, with the closed closure device 50 ensuring that removed soil material from the receiving space 40 cannot fall back into the borehole.
  • the open compensation channel 32 which runs largely along the central shaft 30, ensures that no or at most only a slight negative pressure or pressure difference can arise between the underside of the drilling tool and the top when pulling. This is especially true when an outer diameter of the box drill 10 largely corresponds to a bore diameter. In this state, the drilling tool designed as a box drill 10 can be pulled gently and quickly out of the borehole.
  • the box drill 10 can be emptied of the soil material and then retracted into the borehole for a new drilling step.
  • a locking rod 62 of a locking device 60 at the upper end of the box drill 10 can be actuated, in particular pressed downwards, whereby the folding bottom 51 is unlocked. Due to gravity, the folding bottom 51 with the locking device 50 arranged thereon can fold downwards around the bolt-like pivot joint 54, so that the receiving space 40 is completely open downwards. Under the influence of gravity, the receiving space 40 can thus be emptied, whereby the removed soil material falls out downwards.
  • the folding base 51 can then be closed again, for example by pressing the box drill 10 onto the base.
  • the folding base 51 can then be locked again using the locking device 60, with the locking rod 62 being held in the locking position by a return spring 64.
  • the box drill 10 can then be reinserted into the drill hole and a new drilling step can be carried out using the box drill 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kastenbohrer mit einem Gehäuse mit einem Aufnahmeraum, welcher zum Aufnehmen des abgetragenen Bodenmaterials ausgebildet ist, einer Bodenabtragseinrichtung, welche an einem unteren Bereich des Kastenbohrers unterhalb des Gehäuses angeordnet und zum Abtrag von Bodenmaterial ausgebildet ist, mindestens einem Durchgang, welcher zum Hindurchtreten des abgetragenen Bodenmaterials von der Bodenabtragseinrichtung in den Aufnahmeraum beim Bohren ausgebildet ist, und einer Verschlusseinrichtung zum Verschließen des mindestens einen Durchgangs bei einem Ziehen des Kastenbohrers aus dem Bohrloch. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an dem Gehäuse ein rohrförmiger Mittenschaft als ein Ausgleichskanal ausgebildet ist, welcher sich von mindestens einer unteren Kanalöffnung, welche unterhalb oder an der Verschlusseinrichtung angeordnet ist, bis zu mindestens einer oberen Kanalöffnung erstreckt, welche oberhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist, wobei der Ausgleichskanal zum Durchströmen eines Mediums zwischen dem unteren Bereich und einem oberen Bereich des Kastenbohrers beim Ziehen und/oder Absenken des Kastenbohrers im Bohrloch ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kastenbohrer mit einem Gehäuse mit einem Aufnahmeraum, welcher zum Aufnehmen des abgetragenen Bodenmaterials ausgebildet ist, einer Bodenabtragseinrichtung, welche an einem unteren Bereich des Kastenbohrers unterhalb des Gehäuses angeordnet und zum Abtrag von Bodenmaterial ausgebildet ist, mindestens einem Durchgang, welcher zum Hindurchtreten des abgetragenen Bodenmaterials von der Bodenabtragseinrichtung in den Aufnahmeraum beim Bohren ausgebildet ist, und einer Verschlusseinrichtung zum Verschließen des mindestens einen Durchgangs bei einem Ziehen des Kastenbohrers aus dem Bohrloch, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden gemäß dem Anspruch 12.
  • Beispielsweise zur Erstellung von Gründungspfählen mit einem Bohrgerät im Boden ist es bekannt, mit einem Bodenbearbeitungswerkzeug, etwa einem Kastenbohrer, häufig auch Bohreimer genannt, ein Loch im Boden zu erstellen. Abhängig von der Art des umgebenden Bodens kann die Bohrung als eine verrohrte oder unverrohrte Bohrung hergestellt werden. Insbesondere im Falle einer unverrohrten Bohrung ist eine Stützflüssigkeit vorzusehen, welche das Bohrloch gegen ein Kollabieren abstützt.
  • Beim Einsatz eines Kastenbohrers ist ein diskontinuierliches Bohren durchzuführen. Beim Abbohren füllt sich der Kastenbohrer mit abgetragenem Bodenmaterial, insbesondere bis er vollständig oder zumindest weitgehend gefüllt ist. Sodann ist der Kastenbohrer aus dem mit Flüssigkeit gefüllten Loch herauszuziehen, wobei über der Oberfläche ein Bohrgerät zu einer Entleerposition schwenkt, an welcher der Kastenbohrer entleert werden kann. Anschließend wird der Kastenbohrer zurückgeschwenkt und wieder in das Bohrloch eingefahren, um einen weiteren Bohrschritt durchzuführen.
  • Bei der Erstellung eines Lochs im Boden, welches mit einer Stützflüssigkeit befüllt ist, besteht das Problem, dass beim Rückziehen der Bodenbearbeitungsvorrichtung unterhalb der Bodenbearbeitungsvorrichtung im Loch ein Unterdruck entstehen kann. Wird dieser Unterdruck zu groß, kann Bodenmaterial von den Seitenwänden in das Loch stürzen. Dieses eingestürzte Bodenmaterial bedeutet nicht allein eine zusätzliche Arbeit, um dieses aus dem Loch zurückzuholen. Vielmehr besteht bei einem derartigen Einstürzen die Gefahr eines sogenannten Grundbruches, wobei durch das in das Loch eingestürzte Material der umgebende Boden derart geschwächt und destabilisiert wird, dass es zu größeren Setzungsbewegungen im Umgebungsbereich des Lochs kommt. Hierdurch können bestehende Baukörper beschädigt oder auch Baumaschinen zum Umsturz gebracht werden. Ein Grundbruch stellt eine erhebliche Gefahr für Menschen und Gegenstände dar, so dass umfassende Vorkehrungen gegen einen solchen Grundbruch zu treffen sind.
  • Zur Vermeidung einer solchen Gefahr durch Entstehung eines Unterdrucks unter eine Bodenbearbeitungsvorrichtung bei einem Ziehen nach oben ist es bekannt, die Rückzugsgeschwindigkeit des Bodenbearbeitungswerkzeuges gering zu halten, so dass ein ausreichender Druckausgleich zwischen der Oberseite und der Unterseite der Bodenbearbeitungsvorrichtung im Loch erfolgen kann. Ein weiterer Aspekt bei der Füllung kann die Störkante im Innenraum des Kastenbohrers sein, gegen die der Boden bei der Befüllung gedrückt wird. Dies kann den "Befüllungsspan" brechen und zu einer undefinierten Füllung mit schlechtem Füllungsgrad führen, weil sich inhomogene Porosität und Materialverdichtung einstellt.Auch kann es durch einen unsymmetrischen Sog an der Unterseite des Bohrers zu asymmetrischen Strömungen kommen, d. h. lokal können an der Bohrlochwandung größere Unterdrücke entstehen, die wieder zu Ablösungen an der Bohrlochwandung führen können.
  • Weiter ist es etwa aus der EP 3 879 064 A1 bekannt, an einem Kastenbohrer eine seitliche Ausnehmung vorzusehen, welche eine Fluidströmung entlang des Bohreimers zwischen der Oberseite und der Unterseite ermöglicht. Hierdurch wird der mögliche Aufnahmeraum beschränkt. Zudem kann bei einer partiellen seitlichen Umströmung am Umfang des Kastenbohrer dieser aus seiner Mittenlage in der Bohrung ausgelenkt werden. Dies kann zu unerwünschten Verkantungen im Bohrloch und zu einem erhöhten Verschleiß am Bohrwerkzeug und einer Verrohrung sowie zu einem erhöhten Kraftaufwand beim Ziehen des Bohrwerkzeuges aus dem Bohrloch führen.
  • Ein weiterer Kastenbohrer mit einem etwa ringförmigen äußeren Durchtrittsspalt für eine Fluidströmung entlang des Kastenbohrer geht aus der DE 34 40 727 A1 hervor.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kastenbohrer und ein Verfahren anzugeben, mit welchen in besonders effizienter Weise ein Loch im Boden erstellt werden kann.
  • Die Aufgabe wird zum einen durch einen Kastenbohrer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Der erfindungsgemäße Kastenbohrer ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse ein rohrförmiger Mittenschaft als ein Ausgleichskanal ausgebildet ist, welcher sich von mindestens einer unteren Kanalöffnung, welche unterhalb oder an der Verschlusseinrichtung angeordnet ist, bis zu mindestens einer oberen Kanalöffnung erstreckt, welche oberhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist, wobei der Ausgleichskanal zum Durchströmen eines Mediums zwischen dem unteren Bereich und einem oberen Bereich des Kastenbohrers beim Ziehen und/oder Absenken des Kastenbohrers im Bohrloch ausgebildet ist.
  • Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, bei einem Kastenbohrer als Bohrwerkzeug mit einer unteren Verschlusseinrichtung, mit welcher mindestens ein Durchgang zum Aufnahmeraum nach unten geschlossen werden kann, in einem rohrförmigen Mittenschaft einen Ausgleichskanal vorzusehen, welcher mindestens eine untere Kanalöffnung im unteren Bereich des Bohrwerkzeuges und eine obere Kanalöffnung in einem oberen Bereich des Bohrwerkzeuges aufweist. Durch den Ausgleichskanal kann insbesondere beim Ziehen, aber grundsätzlich auch beim Absenken, des Bohrwerkzeuges in einer insbesondere mit Suspension oder Flüssigkeit gefüllten Bohrung bei einem verschlossenen Durchgang des Aufnahmeraums eine gezielte mittige Ausgleichsströmung zwischen der Oberseite und der Unterseite des Bohrwerkzeuges erfolgen. Bei einem Ziehen eines Bohrwerkzeuges, welches weitgehend den Bohrungsdurchmesser abdeckt und bei verschlossenem Durchgang wie ein Verschlusspropfen wirken kann, kann so insbesondere ein Druckausgleich zwischen dem Bereich unter dem Bohrwerkzeug und dem Bereich oberhalb des Bohrwerkzeuges erfolgen. Damit wird einem unerwünschten Saugeffekt beim Ziehen des Bohrwerkzeuges entgegengewirkt, durch welchen eine Bohrlochwandung beschädigt werden kann. Eine Verbindungseinrichtung kann am oberen Bereich des Kastenbohrers zum lösbaren Verbinden mit einem Bohrgestänge angeordnet sein.
  • Durch eine bewirkte mittige Durchströmung durch den Mittenschaft wird gegenüber seitlichen Strömungskanälen der Gefahr eines Verkantens des Bohrwerkzeuges im Bohrloch beim vertikalen Bewegen besonders zuverlässig entgegengewirkt. Dies ist schonend für das Bohrwerkzeug und die Bohrlochwandung. Insgesamt wird mit einem mittigen Ausgleichskanal in einem rohrförmigen Mittenschaft mit mindestens einer unteren Kanalöffnung und mindestens einer oberen Kanalöffnung eine effiziente mittige Umströmung oder Durchströmung des Bohrwerkzeuges zu einem Druckausgleich oder Strömungsausgleich beim vertikalen Bewegen im Bohrloch erreicht. Dies erlaubt ein kraftsparendes, schnelleres und problemloses Bewegen des Bohrwerkzeuges im Bohrloch. Der Mittenschaft verkleinert zwar den Innenraum und führt auch zu einer vergrößerten Wandinnenfläche, was bei bindigen Böden beim Entleeren nachteilig sein kann. Dies wird aber durch die oben dargelegten Vorteile deutlich überwogen.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die untere Kanalöffnung und/oder die obere Kanalöffnung verschließbar ist. Insbesondere während des eigentlichen Bohrvorganges, bei welchem Bodenmaterial im unteren Bereich des Bohrwerkzeuges abgetragen wird, kann es sinnvoll sein, die untere Kanalöffnung zu verschließen. Hierdurch wird ein Eindringen von Bodenmaterial in die Kanalöffnung und ein mögliches Verstopfen des Ausgleichskanals verhindert. Auch ein Verschließen der oberen Kanalöffnung kann sinnvoll sein, um ein Eindringen oder Einsedimentieren von sich absetzendem Bodenmaterial aus einer Bohrsuspension und ein mögliches Verstopfen der oberen Kanalöffnung bzw. des Kanals von oben zu vermeiden.
  • Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Bohrwerkzeuges wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass die Verschlusseinrichtung zum Verschließen des Durchgangs zum Aufnahmeraum auch zum Verschließen/Öffnen der unteren Kanalöffnung ausgebildet ist. Die Verschlusseinrichtung dient in grundsätzlich bekannter Weise etwa bei einem Kastenbohrer dazu, beim Bohren einen Durchgang zum Durchtritt des abgetragenen Bodenmaterials in den Aufnahmeraum des kastenförmigen Gehäuses offenzuhalten und nach einem Abschluss des Bohrschrittes den Durchgang zu verschließen. In der Verschlussstellung wird so etwa beim Ziehen des Bohrwerkzeuges aus dem Bohrloch verhindert, dass lockeres abgetragenes Bodenmaterial wieder aus dem Aufnahmeraum des Bohrwerkzeuges zurück in das Bohrloch fallen kann. Die Verschlusseinrichtung ist in effizienter Weise so ausgebildet, dass diese nicht allein zum Schließen und Öffnen des Durchgangs zum Aufnahmeraum, sondern auch zum Schließen und Öffnen der unteren Kanalöffnung ausgebildet ist. Die untere Kanalöffnung kann dabei insbesondere nahe an dem mindestens einen Durchgang zum Aufnahmeraum, insbesondere in einen Bereich unterhalb des Durchgangs zum Aufnahmeraum angeordnet sein.
  • Besonders zweckmäßig ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass die Verschlusseinrichtung ein Verschlusselement aufweist, welches zwischen einer Verschlussstellung, in welcher der Durchgang zum Aufnahmeraum durch das Verschlusselement verschlossen ist, und einer Bohrstellung verstellbar ist, in welcher der Durchgang zum Durchtritt von Bodenmaterial in den Aufnahmeraum beim Bohren offen ist.
  • Dabei ist es insbesondere bevorzugt, dass in der Bohrstellung des Verschlusselementes die untere Kanalöffnung verschlossen ist und dass in der Verschlussstellung des Verschlusselementes die untere Kanalöffnung offen ist. Somit können der Durchgang und die untere Kanalöffnung durch das Verschlusselement wechselweise betätigt werden. Dies bedeutet, dass beim Bohren in der Bohrstellung des Verschlusselementes der Durchtritt offen und gleichzeitig die untere Kanalöffnung verschlossen ist, während in der Verschlussstellung des Verschlusselementes der Durchtritt zum Aufnahmeraum verschlossen ist, während die untere Kanalöffnung für einen Strömungs- und/oder Druckausgleich durch den Ausgleichskanal offen ist.
  • Das Verschlusselement kann in grundsätzlich jeder geeigneten Weise ausgebildet sein. Eine besonders robuste Anordnung wird nach einer Ausführung der Erfindung dadurch erzielt, dass das Verschlusselement als ein Drehboden ausgebildet ist, welcher zwischen der Verschlussstellung und der Bohrstellung verdrehbar ist. Eine Drehachse des Drehbodens ist insbesondere koaxial zur Mitten- und Bohrachse des Bohrwerkzeuges.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeuges besteht darin, dass an einem oberen Bereich des Gehäuses eine Abdeckung, insbesondere eine Deckplatte, angeordnet ist, welche den Aufnahmeraum nach oben abschließt und von der oberen Kanalöffnung abtrennt. Bei einem Kastenbohrer kann dies die obere Gehäuseabdeckung des kastenartigen Bohreimers sein.
  • Oberhalb der Deckplatte befindet sich die mindestens eine obere Kanalöffnung. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei einer übermäßigen Füllung des Aufnahmeraumes abgetragenes Bodenmaterial nicht in die obere Aufnahmeöffnung eindringen kann.
  • Das Bohrwerkzeug ist grundsätzlich wechselbar an einem Bohrgestänge oder Antriebsgestänge, insbesondere einer Kellystange, eines Bohrgerätes angebracht. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung liegt darin, dass die Verbindungseinrichtung eine Kelly-Verbindung aufweist. Eine Kelly-Verbindung umfasst insbesondere eine Mehrkant-, insbesondere eine Vierkant-Verbindung, wobei vorzugsweise an dem Bohrwerkzeug eine Verbindungshülse mit einem mehr- oder vierkantigen Aufnahmeloch für einen komplementären Verbindungszapfen an dem Bohrgestänge ausgebildet ist. Durch diese Mehrkant-Steckverbindung wird eine drehfeste Verbindung erzielt. Durch ein oder mehrere einsteckbare Querbolzen kann eine axiale Sicherung und Verbindung erfolgen.
  • Das Bohrwerkzeug ist als ein Bohreimer mit einer Umfangswand ausgebildet ist, welche den Aufnahmeraum gehäuseartig umschließt. Dabei erstreckt sich der rohrförmige Mittenschaft bei dem erfindungsgemäßen Kastenbohrer mittig durch den vorzugsweise zylindrischen Aufnahmeraum. Die obere Kanalöffnung des mittigen Ausgleichskanals befindet sich dabei oberhalb der Abdeckung oder der oberen Deckplatte des Bohreimers. Ein Bohreimer kann auch als Kastenbohrer bezeichnet werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass an einem unteren Bereich des Gehäuses ein Klappboden angeordnet ist, welcher den Aufnahmeraum nach unten abschließt und zwischen einer Bohrstellung, bei welcher der Klappboden in einer Aufnahmeposition verriegelt ist, und einer Entleerposition klappbar ist, in welcher der Klappboden entriegelt und zum Entleeren des Aufnahmeraums aufgeklappt ist. Ein Klappboden ist grundsätzlich an Kastenbohrern bekannt. Über ein Schwenkgelenk am Gehäuse ist der Klappboden klappbar oder schwenkbar zwischen der geschlossenen Aufnahmeposition und einer geöffneten Entleerposition angelenkt. In der geschlossenen Aufnahmeposition ist der Klappboden über eine Verriegelungseinrichtung verriegelt. Die Verriegelungseinrichtung kann ein Gestänge aufweisen, welches sich entlang des Kastenbohrers bis zu einem oberen Endbereich erstreckt. Durch Aufbringen einer Druckkraft auf das Verriegelungsgestänge kann der Klappboden entriegelt werden und so in seine Entleerposition nach unten aufschwenken. Nach einem Entleeren kann der Klappboden wieder zugeschwenkt werden, etwa indem der Kastenbohrer an dem Bohrgerät gegen den Boden gedrückt wird, wobei sich der Klappboden schließt und in seiner geschlossenen Aufnahmeposition wieder verriegelt wird.
  • An dem Klappboden kann vorzugsweise das Verschlusselement, welches als ein Drehboden ausgebildet sein kann, drehbar gelagert sein. An dem Verschlusselement können Abtragselemente zum Abtragen von Bodenmaterial angeordnet sein. Beim drehenden Bewegen des Kastenbohrers beim Bohren kann das drehbar gelagerte Verschlusselement in seine Öffnungsposition gedrückt werden, in welcher der Durchgang zum Aufnahmeraum in dem Gehäuse zum Aufnehmen des abgetragenen Bodenmaterials freigegeben ist. Nachdem der Aufnahmeraum gefüllt ist, kann durch eine entgegengesetzte Drehbewegung das als Drehboden ausgebildete Verschlusselement in eine Verschlussstellung gedreht werden, bei welcher das Verschlusselement den Durchgang abschließt. Gleichzeitig kann mit dieser Verstellbewegung die untere Kanalöffnung von einer geschlossenen Position während des Bohrens in eine geöffnete Position gebracht werden. In dieser geöffneten Position ist dann der Ausgleichskanal von unten nach oben offen, so dass bei einem Ziehen des Kastenbohrers aus dem mit Suspension gefüllten Bohrloch ein unerwünschter Saugeffekt vermieden oder deutlich verringert werden kann.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung bei dem erfindungsgemäßen Kastenbohrer liegt darin, dass der Aufnahmeraum ringförmig ausgebildet ist, wobei das Gehäuse eine äußere Umfangswand und eine innere Umfangswand aufweist, welche durch den Mittenschaft gebildet ist. Der ringförmige Aufnahmeraum in dem Gehäuse kann so ausreichend Raum zum Aufnehmen von abgetragenen Bodenmaterial bereitstellen. Eine Durchströmung kann dabei mittig durch den Kastenbohrer erfolgen, so dass unerwünschte Verkippungen während des Ziehens durch unsymmetrische Krafteinwirkungen weitgehend vermieden werden können.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, dass an der unteren Kanalöffnung eine Abdeckhaube angeordnet ist, welche mit seitlichen Durchtrittsöffnungen versehen ist. Die vorzugsweise zylindrische Abdeckhaube kann den Mittenschaft und damit den Ausgleichskanal axial nach unten abschließen, so dass beim Bohren nicht unmittelbar Bodenmaterial in den Ausgangskanal eingedrückt und dieser dadurch verschlossen werden kann. In einer Seitenwand der vorzugsweise zylindrischen Abdeckhaube können ein oder mehrere Durchtrittsöffnungen ausgebildet sein, durch welche seitlich eine Flüssigkeit beim Absenken in die Abdeckhaube bzw. beim Ziehen aus der Abdeckhaube heraus und damit in den bzw. aus dem Ausgleichskanal treten kann. Die seitlichen, vorzugsweise fensterartigen Durchtrittsöffnungen können mit einem Verschlussschieber verschlossen werden, welcher zusammen mit dem als Drehboden ausgebildeten Verschlusselement ausgeführt sein kann. Die Ausbildung kann insbesondere so gestaltet sein, dass der Durchgang zum Aufnahmeraum und die Durchtrittsöffnungen zum Öffnen der unteren Kanalöffnung wechselweise geöffnet und geschlossen werden können.
  • Die Erfindung umfasst weiter ein Bohrgerät, bei dem das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug angeordnet ist. Ein Bohrgerät kann insbesondere eine Trägereinheit aufweisen, welche vorzugsweise ein Fahrwerk, insbesondere ein Raupenfahrwerk, und einen darauf drehbar gelagerten Oberwagen umfassen kann. An dem Oberwagen kann vorzugsweise über einen Anstellmechanismus ein im Betrieb im Wesentlichen vertikaler Mast angebracht sein. An der Trägereinheit kann ein Drehantrieb zum drehenden Antreiben eines Bohrgestänges angeordnet sein. Das erfindungsgemäße Bohrwerkzeug kann an der Unterseite des Bohrgestänges lösbar angebracht sein.
  • Der Bohrantrieb kann vorzugsweise entlang des Mastes verfahrbar und/oder geführt sein. Das Bohrgerät ist insbesondere zum Erdbohren und vorzugsweise zur Erstellung von Bohrlöchern für Gründungspfähle im Boden ausgebildet.
  • Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden, insbesondere zum diskontinuierlichen Bohren, wobei der erfindungsgemäße Kastenbohrer beziehungsweise das erfindungsgemäße Bohrgerät verwendet wird. Mit dem Kastenbohrer wird durch drehendes Antreiben Bodenmaterial abgetragen und so das Bohrloch erstellt. Bei einem diskontinuierlichen Bohren wird ein Aufnahmeraum an dem Kastenbohrer mit dem abgetragenen Bodenmaterial verfüllt und nach Verschließen des Durchtritts zum Entleeren aus dem Bohrloch rückgezogen.
  • Anschließend wird das geleerte Bohrwerkzeug wieder zurück in das Bohrloch zum Durchführen eines weiteren Bohrschrittes rückgeführt. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die gewünschte Endtiefe des Bohrloches erreicht ist. Das Bohren kann dabei als ein verrohrtes Bohren mit einem Stützrohr oder als unverrohrtes Bohren durchgeführt werden.
  • Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass beim Abtragen von Bodenmaterial beim Bohren der Durchgang zum Aufnahmeraum geöffnet und die untere Kanalöffnung geschlossen werden. Somit kann das abgetragenen Bodenmaterial in dem Aufnahmeraum aufgenommen werden, während gleichzeitig die untere Kanalöffnung geschlossen ist, so dass kein Bodenmaterial in die Kanalöffnung eindringen kann.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung liegt darin, dass zum Ziehen des Bohrwerkzeuges der Durchgang zum Aufnahmeraum geschlossen und die untere Kanalöffnung geöffnet werden. Somit ist sichergestellt, dass beim Ziehen des Bohrwerkzeuges kein Bodenmaterial mehr durch den Durchgang nach unten aus dem Ausnahmeraum fallen kann.
  • Durch die Öffnung des Ausgleichskanals kann beim Ziehen der unerwünschte Saugeffekt durch die freie Kanalöffnung weitgehend vermieden werden. Insgesamt ist so ein schnelleres Ziehen des Bohrwerkzeuges und damit ein effizienteres Erstellen des Bohrloches möglich. Zudem wird die Gefahr eines Einbrechens der Bohrlochwandung und eines Grundbruches durch Unterdruck an der Bohrlochwandung vermindert.
  • Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, dass zum Absenken des Bohrwerkzeuges in das Bohrloch der Ausgleichskanal geöffnet wird. Dabei kann der Durchgang entweder geschlossen oder geöffnet sein. Durch den geöffneten Ausgleichskanal beim Absenken kann ebenfalls ein schnellerer Arbeitsablauf und damit ein effizienteres Bohren erreicht werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter erläutert, welches schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bohrwerkzeuges, welches als ein Kastenbohrer ausgebildet ist;
    Fig. 2
    eine Seitenansicht des Bohrwerkzeuges von Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Querschnittsansicht des Bohrwerkzeug von Fig. 1; und
    Fig. 4
    eine Ansicht des Bohrwerkzeuges der Figuren 1 bis 3 von unten.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines Bohrwerkzeuges, welches als ein erfindungsgemäßer Kastenbohrer 10 mit einem kastenartigen Gehäuse 14 ausgebildet ist, ist in den Figuren 1 bis 4 dargestellt. Der Kastenbohrer 10 weist einen rohrförmigen Mittenschaft 30 auf, welcher sich entlang einer Bohr- oder Mittenachse erstreckt. An einem unteren Endbereich des Bohrwerkzeuges ist eine Bodenabtragseinrichtung 20 angeordnet. Die Bodenabtragseinrichtung 20 kann Halterungen 22 aufweisen, an welchen lösbar Abtragselemente 24 eingesetzt sind. In der dargestellten Ausführung sind die Abtragselemente 24 beispielhaft als Rundschaftmeißel ausgeführt. Des weiteren kann am unteren Ende des Mittenschaftes 30 eine Zentrier- oder Pilotspitze 26 angeordnet sein.
  • Am unteren Ende des Gehäuses 14 des Kastenbohrers 10 ist eine Verschlusseinrichtung 50 mit einem Klappboden 51 angeordnet. Der Klappboden 51 ist seitlich über ein Schwenkgelenk 54 an dem Gehäuse 14 schwenkbar zwischen einer dargestellten Verschlussposition und einer Entleerposition angelenkt. An der Unterseite des Klappbodens 51 kann ein plattenförmiges Verschlusselement 52 drehbar gelagert sein. Mit dem plattenförmigen Verschlusselement 52 kann ein Durchgang 28 in dem Klappboden 51 durch eine Verdrehbewegung freigegeben oder geschlossen werden.
  • In den Figuren ist der Kastenbohrer 10 mit der Verschlusseinrichtung 50 in einer Öffnungs- oder Bohrstellung dargestellt, bei welcher der Durchgang 28 freigegeben oder geöffnet ist. So kann abgetragenes Bodenmaterial von der Abtragseinrichtung 20 durch den Durchgang 28 in einen darüberliegenden ringförmigen Aufnahmeraum 40 eintreten.
  • Der Kastenbohrer 10 kann an seinem oberen Endbereich eine Verbindungseinrichtung 45 mit einer Aufnahmehülse 47 aufweisen, wobei die Verbindungseinrichtung 45 in bekannter Weise als eine Kelly-Verbindung ausgebildet sein kann. In die Aufnahmehülse 47 mit einem Vierkantloch kann ein komplementärer Verbindungszapfen eines Bohrgestänges eines Bohrgerätes zur Herstellung einer drehfesten Verbindung eingesteckt werden. Über nicht dargestellte Verriegelungsbolzen, welche in Querbohrungen 49 an der Aufnahmehülse 47 eingesteckt werden können, kann eine axial feste Verbindung gebildet werden.
  • Beim Bohren wird das Bohrwerkzeug um die Mittenachse drehend angetrieben, wobei von der Abtragseinrichtung 20 abgetragenes Bodenmaterial durch den Durchgang 28 nach oben in den ringförmigen Aufnahmeraum 40 eintreten kann, welcher durch den Freiraum zwischen einer äußeren Umfangswand 16 des Gehäuses 14 und dem inneren rohrförmigen Mittenschaft 30 gebildet ist.
  • Innerhalb des rohrförmigen Mittenschaftes 30 erstreckt sich entlang der Mittenachse ein Ausgleichskanal 32, welcher an seinem unteren Ende im Bereich einer unteren Kanalöffnung 34 mit einer Abdeckhaube 56 mit seitlichen fensterartigen Durchtrittsöffnungen 58 abgeschlossen ist. Die vorzugsweise zylindrische oder topfartige Abdeckhaube 56 kann drehfest mit dem Klappboden 51 verbunden sein, wobei das plattenförmige Verschlusselement 52 relativ drehbar gegenüber dem Klappboden 51 und der Abdeckhaube 56 sein kann. Die seitlichen, vorzugsweise fensterartigen Durchtrittsöffnungen 58 an der Abdeckhaube 56 können mit einem nicht gezeigten Verschlussschieber verschlossen werden, welcher zusammen mit dem als Drehboden ausgebildeten Verschlusselement 52 ausgeführt sein kann. Die Ausbildung kann insbesondere so gestaltet sein, dass der Durchgang 28 zum Aufnahmeraum 40 und die Durchtrittsöffnungen 58 zum Öffnen der unteren Kanalöffnung 34 wechselweise geöffnet und geschlossen werden können.
  • An seinem oberen Ende mündet der Ausgleichskanal 32 in eine obere Kanalöffnung 36, welche oberhalb einer Abdeckung 42 seitlich zum Mittenschaft 30 heraustritt, wie anschaulich in Fig. 3 gezeigt ist.
  • Der ringförmige Aufnahmeraum 40 in dem Gehäuse 14 kann nach oben durch die plattenförmige Abdeckung 42 abgeschlossen sein, welche mittels Versteifungsplatten 43 am oberen Ende des Mittenschaftes 30 oder an der Verschlusseinrichtung 50 gehaltert und versteift sein kann.
  • Beim Bohren füllt sich der Aufnahmeraum 40 mit abgetragenem Bodenmaterial, welches von der Abtragseinrichtung 20 durch den Durchgang 28 in den Aufnahmeraum 40 eintritt. Nach einer Füllung des Aufnahmeraums 40 kann das plattenförmige Verschlusselement 52, welches auch als Drehboden bezeichnet werden kann, durch eine entgegengesetzte Drehbewegung gegenüber dem Klappboden 51 verdreht und dabei der Durchgang 28 verschlossen werden. Gleichzeitig kann das Verschlusselement 52 die Durchtrittsöffnungen 58 in der Abdeckhaube 56 und damit die untere Kanalöffnung 34 freigeben, so dass der Ausgleichskanal 32 geöffnet ist und sich von dem unteren Bereich des Kastenbohrers 10 bis zur oberen Kanalöffnung 36 oberhalb der Abdeckung 42 erstreckt.
  • Nunmehr kann das gefüllte Bohrwerkzeug vertikal aus einem Bohrloch gezogen werden, wobei die geschlossene Verschlusseinrichtung 50 sicherstellt, dass abgetragenes Bodenmaterial aus dem Aufnahmeraum 40 nicht wieder zurück in das Bohrloch fallen kann. Gleichzeitig sorgt der geöffnete Ausgleichskanal 32, welcher weitgehend entlang des Mittenschaftes 30 verläuft, dafür, dass beim Ziehen kein oder allenfalls nur ein geringer Unterdruck oder Druckunterschied zwischen der Unterseite des Bohrwerkzeuges und der Oberseite entstehen kann. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn ein Außendurchmesser des Kastenbohrers 10 einem Bohrungsdurchmesser weitgehend entspricht. In diesem Zustand kann ein schonendes und schnelles Ziehen des als Kastenbohrer 10 ausgebildeten Bohrwerkzeuges aus dem Bohrloch erfolgen.
  • Außerhalb des Bohrloches kann der Kastenbohrer 10 von dem Bodenmaterial entleert werden und dann für einen neuen Bohrschritt wieder in das Bohrloch eingefahren werden. Zum Entleeren des Aufnahmeraums 40 kann eine Verriegelungsstange 62 einer Verriegelungseinrichtung 60 am oberen Ende des Kastenbohrers 10 betätigt, insbesondere nach unten gedrückt werden, wobei der Klappboden 51 entriegelt wird. Schwerkraftbedingt kann der Klappboden 51 mit der daran angeordneten Verschlusseinrichtung 50 um das bolzenartige Schwenkgelenk 54 nach unten aufklappen, so dass der Aufnahmeraum 40 insgesamt nach unten offen ist. Unter dem Einfluss der Schwerkraft kann sich so der Aufnahmeraum 40 entleeren, wobei das abgetragene Bodenmaterial nach unten herausfällt.
  • Im Anschluss daran kann der Klappboden 51 wieder verschlossen werden, in dem etwa der Kastenbohrer 10 auf den Boden gedrückt wird. Der Klappboden 51 kann dabei wieder mittels der Verriegelungseinrichtung 60 verriegelt werden, wobei die Verriegelungsstange 62 mit einer Rückstellfeder 64 in der Verriegelungsposition gehalten ist. Anschließend kann der Kastenbohrer 10 wieder in das Bohrloch eingeführt und ein neuer Bohrschritt mit dem Kastenbohrer 10 ausgeführt werden.

Claims (15)

  1. Kastenbohrer zum diskontinuierlichen Erdbohren, mit
    - einem Gehäuse (14) mit einem Aufnahmeraum (40), welcher zum Aufnehmen des abgetragenen Bodenmaterials ausgebildet ist,
    - einer Abtragseinrichtung (20), welche an einem unteren Bereich des Kastenbohrers (10) unterhalb des Gehäuses (14) angeordnet und zum Abtrag von Bodenmaterial ausgebildet ist,
    - mindestens einem Durchgang (28), welcher zum Hindurchtreten des abgetragenen Bodenmaterials von der Bodenabtragseinrichtung (20) in den Aufnahmeraum (40) beim Bohren ausgebildet ist, und
    - einer Verschlusseinrichtung (50) zum Verschließen des mindestens einen Durchgangs (28) bei einem Ziehen des Kastenbohrers (10) aus dem,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass an dem Gehäuse (14) ein rohrförmiger Mittenschaft (30) angeordnet und als ein Ausgleichskanal (32) ausgebildet ist, welcher sich von mindestens einer unteren Kanalöffnung (34), welche unterhalb oder an der Verschlusseinrichtung (50) angeordnet ist, bis zu mindestens einer oberen Kanalöffnung (36) erstreckt, welche oberhalb des Aufnahmeraums (40) angeordnet ist, wobei der Ausgleichskanal (32) zum Durchströmen eines Mediums zwischen dem unteren Bereich und einem oberen Bereich des Kastenbohrers (10) beim Ziehen und/oder Absenken des Kastenbohrers (10) im Bohrloch ausgebildet ist.
  2. Kastenbohrer nach Anspruch 1 ,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die untere Kanalöffnung (34) und/oder die obere Kanalöffnung (36) verschließbar ist.
  3. Kastenbohrer nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verschlusseinrichtung (50) zum Verschließen des Durchgangs (28) zum Aufnahmeraum (40) auch zum Verschließen/Öffnen der unteren Kanalöffnung (36) ausgebildet ist.
  4. Kastenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verschlusseinrichtung (50) ein Verschlusselement (52) aufweist, welches zwischen einer Verschlussstellung, in welcher der Durchgang (28) zum Aufnahmeraum (40) durch das Verschlusselement (52) verschlossen ist, und einer Bohrstellung verstellbar ist, in welcher der Durchgang (28) zum Durchtritt von Bodenmaterial in den Aufnahmeraum (40) beim Bohren offen ist.
  5. Kastenbohrer nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Bohrstellung des Verschlusselementes (52) die untere Kanalöffnung (36) verschlossen ist und
    dass in der Verschlussstellung des Verschlusselementes (52) die untere Kanalöffnung (34) offen ist.
  6. Kastenbohrer nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verschlusselement (52) als ein Drehboden ausgebildet ist, welcher zwischen der Verschlussstellung und der Bohrstellung verdrehbar ist.
  7. Kastenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an einem oberen Bereich des Gehäuses (14) eine Abdeckung (42), insbesondere eine Deckplatte, angeordnet ist, welche den Aufnahmeraum (40) nach oben abschließt und von der oberen Kanalöffnung (36) abtrennt.
  8. Kastenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an einem unteren Bereich des Gehäuses (14) ein Klappboden (51) angeordnet ist, welcher den Aufnahmeraum (40) nach unten abschließt und zwischen einer Bohrstellung, bei welcher der Klappboden (51) in einer Aufnahmeposition verriegelt ist, und einer Entleerposition klappbar ist, in welcher der Klappboden (51) entriegelt und zum Entleeren des Aufnahmeraums (40) aufgeklappt ist.
  9. Kastenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Aufnahmeraum (40) ringförmig ausgebildet ist, wobei das Gehäuse (14) eine äußere Umfangswand (16) und eine innere Umfangswand aufweist, welche durch den Mittenschaft (30) gebildet ist.
  10. Kastenbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der unteren Kanalöffnung (34) ein Abdeckhaube (56) angeordnet ist, welche mit seitlichen Durchtrittsöffnungen (58) versehen ist.
  11. Bohrgerät,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Kastenbohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angeordnet ist.
  12. Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden, insbesondere zum diskontinuierlichen Bohren,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Kastenbohrer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder ein Bohrgerät nach Anspruch 11 verwendet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Abtragen von Bodenmaterial beim Bohren der Durchgang (28) zum Aufnahmeraum (40) geöffnet und die untere Kanalöffnung (34) geschlossen werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Ziehen des Kastenbohrers (10) der Durchgang (28) zum Aufnahmeraum (40) geschlossen und die untere und/oder obere Kanalöffnung (34) geöffnet werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Absenken des Kastenbohrers (10) in das Bohrloch der Ausgleichskanal (32) geöffnet wird.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3440727A1 (de) 1984-11-07 1986-05-07 E + M Bohr GmbH, 8670 Hof Bohrwerkzeug
CN202510072U (zh) * 2012-03-14 2012-10-31 北京市三一重机有限公司 钻具及具有该钻具的旋挖钻机
US9309736B2 (en) * 2013-03-18 2016-04-12 Richard W. Watson Axially separating drill bucket
US20200318450A1 (en) * 2019-04-04 2020-10-08 Bauer Maschinen Gmbh Drilling bucket and method for producing a bore in the ground
EP3819433A1 (de) * 2019-11-06 2021-05-12 BAUER Spezialtiefbau GmbH Bodenabtragsvorrichtung und verfahren zum erstellen eines loches im boden
EP3879064A1 (de) 2020-03-11 2021-09-15 BAUER Maschinen GmbH Bodenbearbeitungsvorrichtung und verfahren zum erstellen eines im wesentlichen vertikalen lochs im boden
EP4015766B1 (de) * 2020-12-21 2023-07-12 BAUER Spezialtiefbau GmbH Tiefbauwerkzeug und tiefbauverfahren

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3440727A1 (de) 1984-11-07 1986-05-07 E + M Bohr GmbH, 8670 Hof Bohrwerkzeug
CN202510072U (zh) * 2012-03-14 2012-10-31 北京市三一重机有限公司 钻具及具有该钻具的旋挖钻机
US9309736B2 (en) * 2013-03-18 2016-04-12 Richard W. Watson Axially separating drill bucket
US20200318450A1 (en) * 2019-04-04 2020-10-08 Bauer Maschinen Gmbh Drilling bucket and method for producing a bore in the ground
EP3819433A1 (de) * 2019-11-06 2021-05-12 BAUER Spezialtiefbau GmbH Bodenabtragsvorrichtung und verfahren zum erstellen eines loches im boden
EP3879064A1 (de) 2020-03-11 2021-09-15 BAUER Maschinen GmbH Bodenbearbeitungsvorrichtung und verfahren zum erstellen eines im wesentlichen vertikalen lochs im boden
EP4015766B1 (de) * 2020-12-21 2023-07-12 BAUER Spezialtiefbau GmbH Tiefbauwerkzeug und tiefbauverfahren

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