WO2023039619A1 - Drilling machine and method for producing bores - Google Patents

Drilling machine and method for producing bores Download PDF

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WO2023039619A1
WO2023039619A1 PCT/AT2021/060330 AT2021060330W WO2023039619A1 WO 2023039619 A1 WO2023039619 A1 WO 2023039619A1 AT 2021060330 W AT2021060330 W AT 2021060330W WO 2023039619 A1 WO2023039619 A1 WO 2023039619A1
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WO
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drill
drilling
pipe
ground
drilling machine
Prior art date
Application number
PCT/AT2021/060330
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German (de)
French (fr)
Inventor
Josef FERK
Original Assignee
Vital Wohnen Gmbh & Co Kg
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Publication date
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E21B7/024Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting having means for adapting to inclined terrain; having means for stabilizing the vehicle while drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E21B7/027Drills for drilling shallow holes, e.g. for taking soil samples or for drilling postholes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
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    • E21B7/027Drills for drilling shallow holes, e.g. for taking soil samples or for drilling postholes
    • E21B7/028Drills for drilling shallow holes, e.g. for taking soil samples or for drilling postholes the drilling apparatus being detachable from the vehicle, e.g. hand portable drills

Definitions

  • the invention relates to a drilling machine, in particular for producing geological bores with a depth of 8 m to 45 m, having a drilling table which can be connected to a subsoil, and a drilling rig on which a drive, with which a detachably connected to the drive Drill pipe can be rotated about a drilling axis, is arranged to be movable along a drilling direction.
  • the invention relates to a method for producing a bore, in particular for producing a geological bore with a depth of 8 m to 45 m.
  • Drilling machines and methods of the type mentioned at the outset have become known from the prior art, in particular for producing bores for geothermal applications, for example, in order to use heat pumps to extract heat from the ground to heat a living space or to cool the living space using heat in the bores arranged in the ground arranged brine lines or collector pipes into the ground.
  • heat pumps to extract heat from the ground to heat a living space or to cool the living space using heat in the bores arranged in the ground arranged brine lines or collector pipes into the ground.
  • thermal heating is often replaced by heat pumps.
  • converted anchor drilling devices from tunnel construction have become known for producing corresponding bores, which can also be used for wells, which have a crawler chassis and a drill carriage connected to the crawler chassis.
  • Such devices have a large installation space and a corresponding weight, which is why they usually have to be transported to a drilling site by means of a large truck. The last few meters to a drilling position are then covered with the crawler chassis. It is obvious that on the one hand this involves a great deal of effort and on the other hand transporting such devices to a drilling site, particularly in the case of existing gardens, very often leads to considerable damage to an outside area in the area of an access road to the drilling site.
  • the object of the invention is to specify a drilling machine of the type mentioned at the outset, which makes it easier to produce corresponding bores and, in particular, reduces the effects on an outside area in the area of an access road to the drilling site.
  • the first object is achieved according to the invention by a drill of the type mentioned in which the drill table is detachably connected to the drill carriage.
  • the detachable connection of the drill table to the drill mast makes it easy to transport the drill, broken down into drill table and drill mast, to the drilling site and only set it up at the drilling site, thereby reducing the weight of objects to be transported and thus a load on a subsoil in the area of a path to the drilling site can be reduced.
  • the boring machine can be formed on site in a particularly simple manner, making the entire method simpler and implementable at significantly lower cost compared to prior art methods.
  • the drill carriage is preferably connected to the drill table so that it can move in the vertical direction, in particular via one or more displacement cylinders.
  • the displacement cylinder which is usually actuated hydraulically, a vertical position of the drill carriage relative to the drill table can be changed in a targeted manner.
  • a hand crank can of course also be provided in order to manually change a vertical position of the drill carriage relative to the drill table.
  • the drill is preferably designed in such a way that the drill carriage is supported relative to the ground.
  • the drill mast can be pressed against the ground with a drive, such as the displacement cylinder, or manually.
  • a stabilizing plate can be provided in particular on the underside of the drill mast, which can optionally be fixed in the ground with ground anchors in order to be able to absorb lateral forces particularly well.
  • the drill mast can be connected to the stabilization plate, for example, by means of a positive fit, so that the drill mast can be easily separated from the stabilization plate or the ground by lifting it.
  • a particularly low weight of the drilling machine can be achieved if at least one, preferably four to 20, ground anchors are provided, through which the drill table can be connected to the ground, the ground anchors to a depth of less than 2 m, in particular 0.5 m to 1.5 m, can be brought into the ground.
  • ground anchors make it possible to connect the drill rig and a drive connected to this drill rig to the ground, which also allows tensile forces to be transmitted in a vertical direction, so that a vertical force applied to the drill pipe or a casing pipe can also be greater than a vertical force transmitted through a weight of the drill related weight force.
  • the ground anchors can thus generally be connected to the drill table in such a way that the ground anchors are subject to tensile stress and the drill table is held by the ground anchors on a subsurface or pressed against a subsurface.
  • the ground anchors can connect the drill table to the ground both with and without prestressing.
  • An arrangement of the ground anchors without prestressing can be expedient in particular if the subsoil suggests that the driven-in ground anchors will have a certain elasticity in connection with the ground itself have, so that the ground anchors can not be loosened by vibrations of the drilling process.
  • ground anchors are usually fixed in the ground or in the subsoil without cement or the like, for example exclusively in a non-positive or positive manner by means of threads on the ground anchors, so that the ground anchors are screwed or hammered into the subsoil. Basically, of course, a fixation with cement or quick-setting cement is also possible. Provision can also be made for the ground anchors to have a thread in order to trigger a rotary movement when the ground anchors are knocked in. Such anchors have also become known under the trade name Spirafix ground anchor.
  • ground anchors can protrude several meters into the ground in order to achieve a particularly stable connection.
  • the ground anchors or the holes required for them are less than 2.0 m, in particular less than 1.5 m m, preferably less than 1.0 m, particularly preferably 0.4 m to 0.9 m, protrude into the ground or the subsoil.
  • ground anchors for example four, six twelve or 16 ground anchors, which are usually arranged at approximately the same distance from the drilling position, for example in the form of corner points of a rectangle with four ground anchors or a hexagon with six ground anchors, whereby the drilling position is approximately in the center.
  • more ground anchors, for example 16 are usually used when higher forces are to be expected, and fewer ground anchors, for example four or six, are used when lower forces are to be expected.
  • ground anchor which has a length of approx. 800 mm and a diameter of 50 mm
  • a tensile force of 10,000 N can be applied to the ground or the drill table can be pressed against the ground with a correspondingly high force.
  • a pulling force on the drill table downwards of 40,000 N can be achieved.
  • the ground anchors are coupled to the drill table in a working position via spring and/or damper elements in the vertical direction, with a prestressing of the spring and/or damper elements being adjustable in particular. This can be implemented structurally in a wide variety of ways using spring or damper elements known from the prior art.
  • ground anchor is coupled to the drill table via a ground anchor clamping device, which ground anchor clamping device is releasably connected to the drill table and can be releasably connected to the ground anchor.
  • ground anchor clamping device is releasably connected to the drill table and can be releasably connected to the ground anchor.
  • a ground anchor tensioning device can be connected to only one ground anchor. However, it can also be provided that a ground anchor tensioning device is coupled to the ground via a number of ground anchors.
  • the ground anchors can be connected to the ground anchor tensioning device, for example via spring and/or damper elements, in particular via spiral springs.
  • the base plate of the ground anchor tensioning device can have two to twelve, in particular three or four, recesses through which a corresponding number of ground anchors protrude, through which ground anchors the ground anchor tensioning device can be connected to the ground, with the recesses having different sizes can.
  • shorter ground anchors can be used. Shorter ground anchors can be introduced into soil more easily and quickly than longer ones, for example with a cordless hammer drill, while longer ground anchors generally require a hydraulic hammer.
  • a number of shorter ground anchors are better able to absorb lateral forces than fewer ground anchors, which are designed to be longer for this purpose.
  • the ground anchor tensioning device has an anti-twist device for the ground anchor or ground anchors, which protrude through the recess in the base plate. Vibrations triggered by the drill during operation can cause loosening, wandering and/or Unscrew the ground anchors.
  • An anti-twist device which can be formed, for example, by a form fit between the ground anchor and the base plate, can thus easily prevent or at least inhibit the ground anchor from loosening.
  • the positive connection can be brought about, for example, by a recess having a slot, with which slot the ground anchor can be coupled to prevent it from rotating.
  • ground anchors can be connected rigidly to the ground anchor tensioning device or via a spring and/or a damping element.
  • the ground anchor tensioning device has a base plate with at least one recess through which the ground anchor can be inserted into the ground anchor tensioning device, the ground anchor being able to be coupled to the ground anchor tensioning device via a screw connection in the vertical direction
  • the ground anchor Tensioning device has spring and/or damping elements, in particular one or more disk springs or spiral springs, via which a coupling of the base plate to the ground anchor in the vertical direction is possible.
  • the ground anchor(s) can, for example, have an external thread at an upper end, which upper end can be designed as a tie bolt, which is guided through the recesses in the base plate and a coupling cylinder that is optionally rigidly connected to this base plate, and the coupling cylinder at a head end protrude so that the ground anchor can be connected to the coupling cylinder via the thread, if necessary via disc springs.
  • the ground anchors can also be rigidly connected to the base plate.
  • the use of spring and/or damping elements between the ground anchor and the drill table is particularly advantageous because vibrations of the drill drive or the drill head are only filtered or damped and transmitted to the ground anchor. This reduces mechanical stress on the ground anchor.
  • the base plate can also have more recesses than ground anchors are provided, so that if a ground anchor cannot be driven into a recess, for example because there is a stone in the ground underneath, the additional recess can be used instead.
  • the individual recesses can have the same or different cross sections. For example, differently sized recesses can be provided for different sized ground anchors.
  • the ground anchor tensioning device which can preferably be releasably connected to the ground anchor and detachably connected to the drill table, the ground anchor can be prestressed relative to the base plate or against a substructure, i.e. subjected to tension, even before the drill table is connected to the ground anchor .
  • the drill table can be connected to the ground anchor tensioning device via the coupling cylinder, optionally via interposed spring and/or damper elements such as disc springs.
  • the drill table is releasably connected to the ground anchor clamping device in a working position of the drill in the vertical direction via spring and/or damper elements, in particular one or more disc springs.
  • the ground anchor tensioning device is thus on the one hand resiliently connected to the ground anchor and on the other hand resiliently or dampeningly connected to the drill table.
  • this reduces mechanical stresses caused by vibrations, which are only partially transmitted to the ground anchors, which also prevents the ground anchors from loosening in the ground during the drilling process, or at least makes it more difficult.
  • a mechanical coupling via spring and/or damping elements allows small compensating movements between the drill table and the ground, which also reduces mechanical stresses on the individual components, in particular due to mutual bracing.
  • a coupling of the drive to the drill pipe, the jacket pipe and/or the preventer coupling which is particularly resilient and/or dampening in the axial direction can be additionally or alternatively provided.
  • a floating spindle which optionally has a floating coupling flange at the end.
  • an anchor assembly jig which has markings, in particular openings, at positions which correspond to positions at which the ground anchors can be connected to the drill table.
  • coupling devices such as ground anchor clamping devices, so that positions for the ground anchors can be positioned by marking a soil at the markings or for coupling devices, via which the drilling table is connected to the ground anchors, can be defined on the ground.
  • the drill table itself, if necessary in connection with several ground anchor clamping devices, via which the drill table can be connected to the ground by means of ground anchors, forms an anchor assembly jig by using recesses in the bottom plates of the ground anchor clamping devices as openings be used for marking positions of the ground anchors.
  • ground anchor installation jig only positions are marked at which the drilling table is connected to the ground anchor clamping devices.
  • Such a connection can be made, for example, via a coupling cylinder.
  • These positions can be marked with marker rods, which are hammered into the ground.
  • ground anchor clamping devices which have recesses for several ground anchors, for example for three or four ground anchors, are then placed on these marking rods, with the recesses usually being arranged eccentrically, for example regularly around the position of the marking rod or around an axis of the coupling cylinder distributed.
  • the drill table halves can then already be placed on the ground anchor clamping devices, after which the ground anchor can be driven through the recesses of the ground anchor clamping devices into the ground.
  • the ground anchors can then be connected to the ground anchor clamping devices and the drilling table halves using pretensioning springs.
  • the drill carriage can be connected to the drill table halves and thus to the ground, if necessary via a carriage adapter previously connected to the drill table halves, with a horizontal fine adjustment of the Drilling table can be enabled, for example, via height adjusters on the drilling table or on the ground anchor clamping devices.
  • the anchor assembly jig has a drilling axis marking, which corresponds to a position of a drilling axis, so that positions for the ground anchors can be defined via a predetermined drilling position, in order to drill a hole at the drilling position with the drilling machine that is positioned accordingly and fixed by means of the ground anchors to put into the ground.
  • a separate measurement of the positions of the ground anchors, which are usually connected to the drilling table at predefined positions, can be avoided, but only the anchor installation jig needs to be placed on the ground accordingly, so that a drilling position can be determined, for example, by a geological investigation , in particular by a geoelectric method, or a precise determination due to assembly requirements, is in accordance with the drilling axis marking, after which the marking positions for the ground anchors are defined.
  • the drill table has two drill table halves which can be releasably connected by a mount adapter, the drill mount being detachably connectable to the drill table via the mount adapter.
  • This has the particular advantage that the drill table and the carriage adapter can each be formed by flat components, which are also lightweight to produce. The individual components of the drilling machine can thus also be transported to a drilling position manually and without great effort, as a result of which damage to an external system can be avoided entirely.
  • the drill carriage can thus be moved as a whole relative to the drill table or to the carriage adapter by means of the displacement cylinder.
  • This is particularly favorable if clamping tongs for the drill pipe or casing pipe are attached to the drilling rig, especially since a vertical position of the clamping tongs can then be changed by means of the displacement cylinder.
  • the displacement cylinder on the drill mast thus also a vertical force on one with the Drill mast associated jacket pipe are applied. A size of the force can be easily specified, changed during the process and, if necessary, also regulated.
  • a particularly high level of stability of the drilling table can be achieved if the drilling table has two detachably connectable drilling table halves, each drilling table half being able to be connected to a substrate at two positions via ground anchors, with a drilling table connector being provided in particular, by means of which the drilling table halves can be connected at the ends.
  • the drilling table halves have shaped tubes, in particular square tubes, or are formed by shaped tubes of this type.
  • the individual components of the drill can also be designed flat, which means that they can be easily stowed away.
  • a clamping table that can be detachably connected to the drill table is provided with a receptacle for a casing pipe that can be pivoted about a pivot axis, so that a casing pipe and/or drill pipe that is detachably connected to the receptacle can be brought into a vertical position by pivoting the receptacle, to couple the casing tube to the drive.
  • Casing can be used to prevent the well from collapsing while drilling.
  • additional jacket pipes can easily be added and pushed into the drill pipe as the drilling depth increases.
  • Corresponding drill pipes and casing pipes can be inserted manually into the clamping device in an approximately horizontal position and coupled to it, after which these pipes are swiveled into an approximately vertical position by means of the clamping device in order to close the pipes with the drive and pipes already in the borehole couple.
  • drilling is carried out without a casing pipe, particularly in the case of stable subsoil with a high proportion of clay.
  • a casing pipe is then often only used at one borehole mouth to prevent the one near the surface from collapsing To prevent area of the borehole.
  • a bottom preventer is usually used, through which the drill pipe can be inserted into the casing pipe and which closes off an intermediate space between the casing pipe and the drill pipe at the top.
  • the soil preventer usually has a lateral tube through which drill cuttings can be discharged.
  • a thread for coupling to the jacket pipe is usually provided on the bottom side of the bottom preventer.
  • a casing pipe enclosing the drill pipe can be releasably connected to the drilling machine in such a way that a continuous vertical force can be applied to the casing pipe during drilling with the drilling machine, the vertical force preferably being changeable in a defined manner, in particular being adjustable.
  • the force can be applied in particular via the drill mast.
  • the vertical force with which the casing tube is pressed downwards can be set in a defined manner, changed during the process and, if necessary, automatically regulated.
  • the regulation can take place in such a way that with increasing depth of the borehole, an increasing vertical force is applied in order to be able to move the casing pipe downwards even at great depths and with increasing casing friction.
  • a casing pipe enclosing the borehole can be detachably coupled to the drilling machine in such a way that the casing pipe can be made to rotate about the drilling axis, in particular by means of the drive.
  • a new casing pipe can easily be screwed to a casing pipe already in the borehole via a thread located at the end of the casing pipe, preferably by means of the drive, which is also provided for driving the drill pipe.
  • the drive can be rotationally coupled to either the drill pipe or the jacket pipe via a switchover device.
  • a simple transport of the drilling machine is possible when drill pipes and jacket pipes with a length of only a few meters or less, in particular less than 2.0 m, for example about 1.5 m, are used.
  • drill pipes or casing pipes are then added and connected to the drill pipes or casing pipes already in the drill hole, as is also known from the prior art.
  • a drill pipe clamp is preferably provided, with which the drill pipe can be detachably fixed.
  • the drill pipe that is already in the drill pipe is fixed with the drill pipe clamp, while a new drill pipe is placed at an upper end on the drill pipe that is already in the drill pipe and is rotated with the drill pipe that is already in the drill hole and fixed by the drill pipe clamp tied together.
  • the rotation is usually applied to the new drill pipe with the drive, which subsequently also drives the entire drill pipe including a drill head usually attached to the end of the drill pipe, wherein the drill head can also be designed as a down-the-hole hammer.
  • a casing pipe clamp is provided, with which the casing pipe can be fixed in a detachable manner.
  • a casing pipe already in the drill pipe is fixed in the same way with the casing pipe clamp, after which a newly fed casing pipe is connected to the casing pipe already in the borehole by rotating it around the drilling axis.
  • casing pipe clamps can also be omitted, for example if the casing pipes drilled into the ground are difficult to turn due to casing friction, so that the frictional resistance of the casing pipes with the surrounding soil is sufficient for screwing or unscrewing.
  • a casing tube to be screwed together could also be fixed with an open-end wrench, in order in particular to reduce the outlay on machinery.
  • a casing pipe breaking device can be provided, with which a rotation can be applied to the casing pipe in order to create a screw connection between two to be able to reliably loosen jacket pipes or break loose the thread.
  • This can be implemented structurally, for example, by a hydraulic cylinder.
  • the casing pipe can be coupled to the drilling machine via a preventer coupling, the preventer coupling having at least one lateral outlet through which drill cuttings can be discharged from the casing pipe.
  • the drilling machine is usually designed in such a way that the drill pipe is hollow and compressed air is fed through this cavity to the drill bit along the drilling axis, with which the drill hole is flushed by drilling cuttings being conveyed vertically upwards in a space between casing pipe and drill pipe.
  • rinsing with a liquid is also possible as an alternative. This cuttings can be discharged through the outlet of the preventer coupling from the gap between casing and drill pipe.
  • the outlet of the preventer coupling can be connected to a casing pipe connected to the preventer coupling in a rotationally movable manner or alternatively in a rotationally rigid manner in order to be able to rotate the casing pipe independently of a rotation of the outlet when a new casing pipe is inserted or a casing pipe is removed. It goes without saying that the outlet of the preventer coupling is generally not moved in a rotational manner about the drilling axis during the drilling process, but that the position of the outlet essentially does not change during the drilling process, in order to ensure that drill cuttings can be continuously removed during drilling in a simple manner make possible.
  • preventer coupling can be coupled to the drive on the one hand and to both the drill pipe and the casing pipe on the other hand, with the preventer coupling having a switching device in order to be able to transfer a rotation of the drive to either the drill pipe or the casing pipe.
  • the preventer coupling can thus be used to transmit a rotational movement of the drive, usually a hydraulic motor, to the drill pipe during drilling operation, with a simple switchover of the switching device also allowing the rotational movement of the drive to be transmitted to the casing pipe as an alternative, in order to, in the event of to couple the casing pipe to the drive in a rotary manner when changing a pipe, so that a newly fed casing pipe can be easily screwed to casing pipes already in the borehole by means of the drive.
  • the switching device can be designed in a wide variety of ways.
  • the switching device has a drive shaft that can be connected to the drive in a rigid, resilient and/or damping manner, in particular a drive shaft that can be connected to the drive in a form-fitting manner, for example a toothed shaft, a drive shaft with a hexagonal profile or the like, a jacket pipe connection with which the jacket pipe, can be rigidly connected, in particular via a thread, and has a drill pipe connection, to which the drill pipe can be rigidly connected, in particular via a thread, wherein a coupling element is provided which can be moved between two working positions along the drilling axis relative to the drive shaft, the Coupling element, the drill pipe and the casing pipe have corresponding positive-locking elements, so that the coupling element is rotationally coupled to the casing pipe in a first working position and is rotationally coupled to the drill pipe in a second working position, the coupling element being both in the first and in the second working position is rotationally coupled to the drive shaft, in particular via a toothing.
  • a coupling element is provided which
  • the coupling element can be displaced along the drilling axis, for example, by means of an actuating cylinder.
  • the actuating cylinder can be coupled rigidly along the drilling axis, but rotatorily movable around the drilling axis, to a part of the preventer coupling that can be rigidly connected to the steering column jacket, in order to axially displace this part of the preventer coupling and thus the coupling element in order to achieve a rotational coupling of the coupling element either with to reach with the drill or with the jacket pipe.
  • the drive shaft can be rotationally rigidly connected to the drive or, for example, resiliently connected via a spring and/or damped via a damper, for example via a so-called floating spindle, which protects the drive from vibrations.
  • the floating spindle can have a floating coupling flange at the end.
  • claws can then be arranged on a drill pipe connection and on the coupling element, which claws form a positive connection when the coupling element is in a corresponding position and thus connect the drill pipe connection to the drive.
  • the drill pipe can then be releasably connected to the drill pipe connection via a claw coupling.
  • a down-the-hole hammer is arranged on the end of the drill pipe.
  • this enables a rotational movement of the drill head and, on the other hand, an application of impacts, with a force being applied along the drilling axis, in order in particular to enable easier penetration of hard rock.
  • the drilling machine can of course be designed with an ordinary drill bit, which has a rigid cross-section.
  • a drill head is arranged on the end of the drill pipe, which drill head has a changeable cross section, in particular a wing hammer, so that the cross section of the drill head can be larger during operation than an inner diameter of a casing pipe, which encloses the drill pipe and through which the drill head is removable from the well when the drill pipe is not rotating.
  • the wing hammer can thus be designed as a down-the-hole hammer.
  • a drilling depth of up to 45 m can also be achieved without changing to a rotary flushing method, so that a down-the-hole hammer method that can be implemented with a down-the-hole hammer can be used consistently up to 45 m.
  • the drilling machine can be used particularly preferably in the context of a mobile drilling device which, in addition to the drilling machine according to the invention, has a movable trailer with wheels which can be coupled to a motor vehicle is to be able to transport the drilling machine over a road, the drilling machine being entirely trailerable in a disassembled state.
  • the drilling machine is usually broken down into individual parts that are small enough to be placed on a car trailer, so that the individual parts of the drilling machine have a width of less than 2 m, a height of less than 2 m and a length of less than 10 m, preferably less than 4 m.
  • a drill table is arranged at a drilling position, after which a drill mast with a drive is used with the drill table, with which a drill pipe detachably connected to the drive can be set in rotation about a drilling axis is arranged to be movable along a drilling direction, after which the drill pipe is connected to the drive and the bore is introduced into the ground.
  • a corresponding method is usually carried out with a drilling machine according to the invention.
  • the drilling machine is not moved as a whole to the drilling position, but only mounted at the drilling position, which simplifies transport of the drilling machine to the drilling position and, in particular, easily avoids the destruction of outdoor facilities.
  • the drill table is coupled to the ground using ground anchors. Such a coupling preferably takes place before the borehole is drilled into the ground.
  • the drill bit and, if necessary, a jacket pipe enclosing the drill pipe can be pressed into the drill hole in the vertical direction with an axial force which is independent of the weight of the drilling machine.
  • a method that is particularly easy to implement results when the drilling table is formed at the drilling position, in particular by detachably coupling two halves of the drilling table.
  • the drilling table halves can be designed to be lightweight and small, so that they can also be transported manually to the drilling position if necessary. Driving through a garden or outdoor facilities with a truck can thus be avoided in a simple manner. It is favorable if the drill pipe and a casing pipe enclosing the drill pipe are connected to the drive via a preventer coupling with a switchover device, with a rotational movement of the drive being transmitted alternately to only the drill pipe or only to the casing pipe via the switchover device.
  • the casing pipe preferably does not perform a rotational movement, but is only moved downwards in a translatory manner along the drilling axis.
  • 3a is a plan view of another ground anchor tensioning device
  • FIGS. 13 and 14 show details of a drilling machine
  • the drilling machine 1 shows a drilling machine 1 according to the invention for producing bores for geothermal applications, in particular for producing a geothermal heat collector.
  • the drilling machine 1 has a drilling table with two drilling table halves 2 which are connected at the bottom end by a drilling table connector 19 and a carriage adapter 18 are.
  • the carriage adapter 18 is connected on the one hand to the drill table halves 2 and on the other hand via a displacement cylinder (not visible in Fig.
  • a drive 4 usually formed by a top drive, is arranged to be movable along a drilling direction 8 by means of a carriage, with which drive 4 a drill pipe 5 and alternatively also a jacket pipe 6 can be set in a rotational movement about the drilling axis 7 via a preventer coupling 26 .
  • the drive 4 is translationally displaceable along a drilling axis 7 by means of a carriage drive 40 which moves the carriage.
  • the drilling machine 1 has a clamping table 21, on which drill pipes 5, which are also not shown in Fig. 1, and jacket pipes 6 to be inserted into a drill hole 47, not shown in Fig. 1, can be arranged. so that they can be connected in an efficient manner to the drill pipes 5 and casing pipes 6 already in the borehole 47 on the one hand and the drive 4 or the preventer coupling 26 on the other hand.
  • the casing pipe e which has been prepared for feeding into the borehole 47 and is approximately horizontally aligned in Fig.
  • clamping device 1 which is clamped in the clamping device, is thus brought into an approximately vertical position by the clamping device, which can be pivoted about a horizontal axis, in order in a later process step in to be introduced into the borehole 47 and to be arranged between the casing pipes 6 already in the borehole 47 and the preventer coupling 26 .
  • a person is also shown who, for example, manually inserts the casing pipes 6 into the clamping device.
  • the drill shown in the embodiment can be set up easily by one or two people without damaging outdoor facilities.
  • the individual components of the drill which can be releasably connected, can be moved manually, for which purpose handles 50 are attached in particular to the drill table halves 2 .
  • drill 1 is connected to a subsurface 39 or a ground 10 with four ground anchors 9 .
  • drill 1 can be designed to be lightweight, which in particular makes transport to a drilling position much easier compared to drills 1 of the prior art and in particular transport over the last few meters of an outdoor facility can also be carried out manually.
  • the anchor installation jig 15 which has openings 16 corresponding to the ground anchors 9 arranged on the drilling table and a drilling axis marking 17 corresponding to a position of the drilling axis 7 on the drilling table.
  • the anchor installation jig 15 is arranged at the drilling position in such a way that the drilling axis marking 17 is positioned directly above the planned drill hole 47.
  • Positions on the ground 10 at which the ground anchors 9 are to be introduced into the ground 10 can then be easily marked via the openings 16 in order to be able to connect the drilling table to the ground anchors 9 in such a way that the drilling axis 7 is at the desired drilling position.
  • the drill table can then be installed by a single person, for example, by first removing any superficial root system or the like with an excavator shovel or by hand, after which a drilling site marking rod is hammered in at the position of the desired borehole 47 .
  • a drilling site marking rod is hammered in at the position of the desired borehole 47 .
  • rock can be chiseled away in an area of the marking.
  • the soil 10 is usually compacted with a tamper in an area of the markings until the anchor assembly jig 15 can be placed essentially in a horizontal plane, after which the positions of the ground anchors 9 can be checked through the openings 16 of the anchor assembly jig 15 marked with spray paint.
  • the positions of the ground anchor clamping devices 12 can also be marked by marking rods which are punched through the openings 16 in order to later be able to place the ground anchor clamping device 12 on these marking rods. If a ground anchor clamping device 12 is connected to the ground 10 by more than one ground anchor 9, the positions of the ground anchors 9 are determined in a next step, after the ground anchor clamping devices 12 have been positioned accordingly through recesses 14 in the ground anchor clamping devices 12.
  • a ground anchor 9 is hammered into each of the marked positions with a hydraulic hammer or a percussion tool or the like, with the ground anchors 9 possibly being able to be fixed in the ground 10 with quick-acting cement.
  • the anchor assembly jig 15 makes it easy to mark the positions at which the ground anchors 9 are to be inserted into the ground 10 or via which the ground anchors 9 are to be connected to the drill table, if necessary via a coupling device such as a ground anchor clamping device 12 get connected.
  • the soil 10 can then be appropriately prepared at these positions, in particular compacted.
  • a precise position of the ground anchors 9 can optionally also be fixed in a later step by means of the coupling device or a ground anchor clamping device 12 .
  • the ground anchors 9 can protrude several meters into the ground 10 in order to achieve a particularly stable connection.
  • ground anchors 9 Although four ground anchors 9 are shown in the exemplary embodiment, the invention can of course also be fixed to the ground 39 with fewer, for example one, two, three, or more, for example five, six, seven or eight, ground anchors 9 .
  • the ground anchors 9 are particularly preferably arranged approximately regularly around the drilling position, for example in the form of four corner points of a rectangle, as shown.
  • a ground anchor clamping device 12 is placed on each ground anchor 9 .
  • a section through a corresponding ground anchor clamping device 12 is shown in FIG.
  • the ground anchor clamping device 12 has a base plate 13 with a recess 14 through which the ground anchor 9 protrudes through a hollow coupling cylinder 36 of the ground anchor clamping device 12 and the ground anchor clamping device 12 or the coupling cylinder 36 also surmounts an upper end.
  • Fig. 3 A section through a corresponding ground anchor clamping device 12 is shown in FIG.
  • the ground anchor clamping device 12 has a base plate 13 with a recess 14 through which the ground anchor 9 protrudes through a hollow coupling cylinder 36 of the ground anchor clamping device 12 and the ground anchor clamping device 12 or the coupling cylinder 36 also surmounts an upper end.
  • the ground anchor 9 is connected to the ground anchor clamping device 12 at an upper end via a nut 37 which engages in an external thread of the ground anchor 9 and which presses on a centering bolt 41, which in turn presses on plate springs 11, which a disk spring receptacle 42 for the disk springs 11 are supported on the ground anchor clamping device 12.
  • This achieves an axially resilient connection between the ground anchor 9 and the ground anchor tensioning device 12, so that by tightening the head-side nut 37 both the ground anchor tensioning device 12 and the ground anchor 9 itself can be subjected to a pretension.
  • drilling table connections 38 are arranged on the coupling cylinder 36 on an external thread such that they can be moved vertically or screwed. These drilling table connections 38 can also have disc springs 11 in order to be able to couple the drilling table to the outer cylinder in a resilient manner.
  • Fig. 3a shows a top view of another ground anchor clamping device 12.
  • the ground anchor clamping device 12 shown here also has a base plate 13 and a coupling cylinder 36, via soft coupling cylinder 36 a drill table with that of the base plate 13 and thus with the subsurface 39 can be coupled is.
  • ground anchor tensioning device 12 illustrated in FIG. Because of the recesses of different dimensions, ground anchors of different sizes can be easily connected to the base plate 13 . In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3a, up to eight ground anchors 9 can thus be coupled to the base plate 13.
  • the recesses 14 are arranged regularly around the coupling cylinder 36 .
  • recesses 14 in the base plate 13 are also advantageous if, for example, only two or four ground anchors 9 are required to fix the ground anchor tensioning device 12 accordingly to the base 39 .
  • it is easy to switch to another recess 14 if it is shown, for example, that no ground anchor 9 can be introduced into the ground 10 at a position of a recess 14, for example due to rocks or the like arranged underneath.
  • the recesses 14 are not circular, as shown, but have an elongated hole in which there is a circular hole. This makes it possible in a simple manner to connect the ground anchors 9 to the base plate 13 so that they are secured against twisting, and thus to prevent the ground anchors 9 from being loosened unintentionally as a result of rotation.
  • FIG. 10 A method step in which four ground anchor clamping devices 12 are connected to the four ground anchors 9 but the drill table is not yet coupled to the ground anchors 9 is shown in FIG.
  • the ground anchors 9 are arranged in bores in the subsoil 39 as shown, which protrude about 0.5 m to 1.5 m into the ground 10 .
  • near-surface bores can be made in particular with a cordless drill, which is easy to handle manually. Drilling deeper could require the use of a heavier drill rig as there is a higher risk of hitting rocky rock.
  • lower drilling table connections 38 are arranged on the coupling cylinders 36, on which the drilling table halves 2 can be supported.
  • a vertical displaceability of the drill table connections 38 relative to the coupling cylinders 36 which is realized via an external thread on the coupling cylinders 36 and a corresponding internal thread on the drill table connections 38, an exactly horizontal alignment of the drill table can be achieved in a simple manner.
  • FIG. 3 A situation in which a first drilling table half 2 is arranged on two ground anchors 9 is shown in FIG.
  • the drilling table half 2 which essentially consists of shaped tubes 20 formed weldment can be formed, is arranged on a movable in the vertical direction drill table connection to the ground anchor clamping device 12.
  • two such drill table connections 38 are provided, whereby the drill table half 2 can be clamped on the ground anchor clamping device 12 between the two drill table connections 38.
  • the drill table connection can, for example, have an internal thread on the inside and can thus be moved in the vertical direction via an external thread on the cylindrical part of the ground anchor clamping device 12 .
  • the drill table connection can also have a spring element, such as a plate spring 11 in particular, in order to achieve a resilient connection between the drill table or the individual drill table halves 2 and the ground anchor clamping device 12 .
  • FIG. 6 shows a situation in which both drilling table halves 2 are arranged on the respective ground anchor clamping devices 12 .
  • the individual drill table halves 2 are already connected to one another in the situation shown in Fig. 6, namely via the drill table connector 19 arranged at the end Drill table connections 38, which are designed here as plate springs 11 as shown in Fig. 3, are connected to the ground anchors 9, so that in addition to a pre-stress caused by the weight of the drill table, a pre-stress caused by the tension of the plate springs 11 by means of the nut 37 at the head is applied can.
  • FIG. 7 shows a subsequent method step, wherein the ground anchor clamping devices 12 are coupled to the ground anchors 9 via cup springs 11 on the head side, as shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a method step following the method step illustrated in FIG. 7, wherein the carriage adapter 18 connected to the drill table halves 2 and the drill carriage 3 coupled to it can be seen.
  • the drill carriage 3 is thus not directly coupled to the drill table halves 2, but only via the carriage adapter 18 and resiliently connected to the ground 39 via the drill table halves 2 and the ground anchor clamping devices 12, so that vibrations of the drilling process are transmitted the disc springs 11 are at least partially filtered or dampened in order to achieve a low dynamic mechanical load on the ground anchor 9.
  • the drill carriage 3 is movably connected to the carriage adapter 18 via a displacement cylinder 49, so that not only a carriage attached to the drill carriage 3 can be moved vertically, but the entire drill carriage 3.
  • This makes it possible on the one hand to move the drill carriage 3 to press with the displacement cylinder 49 against the ground 39 in particular to transmit lateral forces directly via the drill mast 3 to the ground 39 and thus relieve the drill table.
  • a vertical downward force can also be applied to a casing pipe e connected to the drill mount 3, for example to insert a casing pipe e designed as a starter casing pipe 6 into an uncased borehole 47 to press.
  • the starter jacket tube 6 is usually shorter than one of the later introduced jacket tubes 6, especially since the starter jacket tube is usually adapted to a length of the down-the-hole-hammer. This can be particularly useful at the beginning of the drilling process.
  • a stabilizer plate (not shown) can be connected to the ground 39 via ground anchors 9 under the drill carriage 3, with which the drill carriage 3 can be positively releasably connected.
  • a casing pipe clamp 25 and a drill pipe clamp 24 are connected to the drill mount 3 , which can thus also be moved vertically with the drill mount 3 via the displacement cylinder 49 .
  • the drill carriage 3 is movably connected to the carriage adapter 18 via a displacement cylinder 49, so that not only a carriage attached to the drill carriage 3 can be moved vertically, but the entire drill carriage 3. This makes it possible on the one hand to move the drill carriage 3 to press with the displacement cylinder 49 against the ground 39 in particular to transmit lateral forces directly via the drill mast 3 to the ground 39 and thus relieve the drill table.
  • a vertical force can also be applied downwards to a casing pipe e connected to the drill mount 3, for example to convert a casing pipe e designed as a starter casing pipe 6 into an uncased drilled hole 47 to press. This can be particularly useful at the beginning of the drilling process.
  • a casing pipe clamp pliers 25 and a drill pipe clamp pliers 24 are connected to the drill carriage 3 , which can thus also be moved vertically with the drill carriage 3 via the hydraulically actuatable displacement cylinder 49 .
  • 9 to 12 show various process steps when attaching the drill carriage 3 together with the carriage adapter 18 to the drill table halves 2.
  • the drill carriage 3 together with the carriage adapter 18 is transported to the drill table with a movable trailer 35, after which the drill carriage 3 together with the carriage adapter 18 is preferably transported erected with a hand crank and then the carriage adapter 18 is coupled to the drilling table halves 2, as shown in FIG.
  • a clamping table 21 can be seen in Fig. 10 to 12, which has a receptacle 23 for a casing pipe 6 or a drill pipe 5, which receptacle 23 can be pivoted about a pivot axis 22, so that the casing pipe 6 or the drill pipe 5 can be easily horizontal position, in which the corresponding pipe is delivered manually, for example, can be brought into a vertical position in order to connect the pipe to the drive 4 and pipes already in the borehole 47 .
  • Fig. 13 shows another view of the drill carriage 3 including the carriage adapter 18.
  • a drill pipe clamp 24 and a casing pipe clamp 25 are also provided at a lower end of the drill rig 3, with which the casing pipe 6 and the drill pipe 5 can be clamped if necessary can be fixed during the procedure.
  • a jacket tube breaking device can be provided, with which a rotation can be applied to the jacket tube 6 in order to be able to reliably loosen a screw connection between two jacket tubes 6 or to be able to break the thread 30 loose.
  • This can be implemented structurally, for example, by a hydraulic cylinder. It can also be seen in FIG.
  • a so-called floating spindle 51 is connected to the drive 4, via which the preventer coupling 26 (not shown in FIG. 13) can be connected to the drive 4.
  • This floating spindle 51 allow a axially resilient and damping connection of the preventer coupling 26 to the drive 4, so that vibrations of the drill pipes 5 are not transmitted unfiltered to the drive 4 in order to reduce mechanical stress on the drive 4.
  • the carriage adapter 18 has a base body which can be detachably connected to the drill table halves 2 and to which the drill carriage 3 can be detachably attached.
  • a drive 4 can also be seen on the drill carriage 3, which can be moved in translation relative to the carriage adapter 18 along the drilling direction 8 and with which a drill pipe 5 can be rotated about the drilling axis 7 in order to carry out the drilling.
  • the drill pipe 5 is preferably not coupled directly to the drive 4, but via a preventer coupling 26, which is shown in connection with the drive 4 in FIG.
  • the preventer coupling 26 is coupled in a torsionally rigid manner to the drive 4 on the one hand and to the casing pipe 6 and the drill pipe 5 on the other hand.
  • it is arranged on the drill mast 3 on a carriage so that it can be moved in a translatory manner, the carriage being movable by means of the carriage drive 40, not shown here.
  • a coupling which is resilient in the direction of rotation and/or dampens in the direction of rotation can be arranged between the preventer coupling 26 and the drive 4, in particular a so-called floating spindle which has a floating coupling flange at the end.
  • this floating spindle dampens vibrations during the drilling process, which protects the drive and filters and dampens vibrations on the drill table.
  • the preventer coupling 26 has a lateral outlet 43 to in a space between drill pipe 5 and casing pipe e funded drill cuttings, which by means of a compressed air flushing from the Hole 47 is removed to be able to discharge from this space.
  • This lateral outlet 43 usually does not rotate during operation.
  • FIG. 16 shows in a left area the outlet 43 or a so-called preventer ejection pipe and in a right area a jacket pipe connection 28 having a thread 30, via which jacket pipe connection 28 a jacket pipe e can be coupled torsionally rigid with the preventer coupling 26.
  • the casing pipe connection 28 can be set in a rotational movement about the drilling axis 7, which is why this threaded connection is connected to the outlet 43 via a preventer bearing, which enables a relative rotational movement between the outlet 43 and the threaded connection.
  • a drill pipe connection 29 which also has a thread 30 and to which a drill pipe 5 can be connected in a torsionally rigid manner in order to set the drill pipe 5 in a rotational movement about the drilling axis 7 by means of the drive 4 .
  • the preventer coupling 26 has a drive shaft 27 which can be coupled to either the casing pipe 6 or the drill pipe 5 via a coupling element 31 is.
  • the positive-locking elements which enable the coupling element 31 to be coupled to the drill pipe connection 29, are engaged, so that in this situation the drive 4 is coupled to the drill pipe 5 but not to the casing pipe 6.
  • These positive-locking elements are designed as claws 33 .
  • FIG. 17 shows the drive shaft 27 of the preventer coupling 26 in detail, which is resiliently coupled to the drive 4 via a flange 44 and is designed as a toothed shaft.
  • a rotationally rigid coupling of drive 4 and preventer coupling 26 can also be provided.
  • the drive shaft 27 can of course also be designed in a different way.
  • the drive shaft 27 is preferably designed for a form-fitting coupling, in particular as a toothed shaft or with an external hexagonal profile or the like.
  • a coupling element 31 is mounted on the toothed shaft so that it can be displaced in a translatory manner along the drilling axis 7 or a rotational axis of the drive 4 and the drive shaft 27, which has claws 33 at the end, which interact with corresponding claws 33 on the drill pipe connection 29 .
  • the drive shaft 27 is designed as a splined shaft, as in the exemplary embodiment, the coupling element 31 has an inner contour that corresponds to the splined shaft, so that a torque can be transmitted.
  • the drive shaft 27 can also be designed for this purpose, for example, with an equal thickness, an external hexagon or the like as the outer contour.
  • the coupling element 31 is also designed with a corresponding contour on the inner radius in order to ensure a form fit with axial displaceability.
  • the coupling element 31 has carriers 32 on the circumference, which correspond to carrier wings coupled to the casing pipe connection 28 . Furthermore, the coupling element 31 has internal teeth corresponding to the toothed shaft of the drive shaft 27, so that a torque from the drive 4 is transmitted to the coupling element 31 via the drive shaft 27, the external teeth on the drive shaft 27 and the internal teeth on the coupling element 31. Depending on an axial position of the coupling element 31, the rotation of the drive 4 is subsequently transmitted by the flange 44 either to the casing pipe connection 28 and thus a casing pipe 6 connected thereto or to the drill pipe connection 29 and thus a drill pipe 5 connected thereto.
  • Fig. 18 shows the drive shaft 27, the coupling element 31 and the drill pipe connection 29, the coupling element 31 being arranged in an axial position in which the claws 33 are in engagement with claws 33 of the drill pipe connection 29, so that a rotational movement from the drive 4 can be transferred via the flange 44 and the coupling element 31 to the drill pipe connection 29 and a drill pipe 5 that may be connected thereto.
  • a switching process by axially moving the coupling element 31 takes place by means of a hydraulic drive via an actuating cylinder 45, which can be seen in FIG.
  • An axial movement of the actuating cylinder 45 causes the coupling element to be displaced axially, for example via positive-locking elements that protrude radially through the casing pipe connection 28 and are mounted so that they can move axially in the casing pipe connection 28, in order to loosen or close a positive-locking connection between the coupling element 31 and the drill pipe connection 29 or between to reach the coupling element and the casing pipe connection 28 .
  • a mechanism is provided which converts an axial movement of the actuating cylinder into a radial movement of driver wings, which then form a positive connection with the driver in order to axially displace the coupling element.
  • the 20 shows a section through the preventer coupling 26, with the drive shaft 27, the coupling element 31, the drill pipe connection 29 and the jacket pipe connection 28 as well as the actuating cylinder 45 being visible.
  • the coupling element 31 is axially prestressed by a coupling spring 46 so that when the preventer actuating cylinder 45 is moved back, it is correspondingly moved axially by the coupling spring 46 and engages in the claws 33 of the drill pipe connection 29 .
  • the clutch spring 46 is tensioned when the jacket tube 6 is driven via the jacket tube connection 28 . If the drill pipe 5 is driven, the coupling spring 46 causes the coupling element 31 to close with the drill pipe connection 29 .
  • Fig. 21 shows a mobile drilling device, the drilling machine 1 being dismantled for drilling and being arranged entirely on the trailer 35 which is part of the mobile drilling device.
  • the corresponding trailer 35 can be easily coupled to a conventional car and thus easily moved to a drilling site.
  • a manipulator that can be detachably connected to the trailer 35 can also be provided, which contains a travel drive that can have caterpillars, for example.
  • the individual components of the drilling machine 1 are in turn comparatively lightweight, so that they can be transported by a single person from the trailer 35 to a drilling site in order to form the drilling machine 1 only at the drilling site by assembling the individual components. As a result, damage to outdoor facilities and the like is avoided in a simple manner.
  • FIGS. 22a to 22n show diagrammatically different states of a drilling machine 1 according to the invention during a drilling process or a so-called pipe run, wherein a top edge 48 of the terrain is also shown, from which the borehole 47 extends into the subsoil 39 or into the soil 10.
  • FIGS. 22a to 22n it can be seen in FIGS. 22a to 22n how new pipes are inserted during a drilling operation.
  • Fig. 22a shows in an upper area the preventer coupling 26 connected to the drive 4 with casing pipe connection 28 and drill pipe connection 29 and in a lower area the lower ends of casing pipe 6 and drill pipe 5, with a wing hammer 34 on the end of drill pipe 5 for drilling the borehole 47 is arranged in the underground 39 .
  • the casing 6 shown in FIG. 22a is designed as a starter casing 6 and the drill pipe 5 shown is designed as a starter drill pipe 5 .
  • Starter drill pipe 5 and starter casing pipe 6 are designed to further develop borehole 47 at a lower end and to be connected to another drill pipe 5 or casing pipe 6 only at an upper end, usually via a thread 30. All later supplied drill pipes 5 and casing pipes 6, on the other hand, are designed to be connected to corresponding pipes on both sides.
  • the starter drill pipe 5 and the starter casing pipe 6 are usually shorter than all other drill pipes 5 and casing pipes 6.
  • the wing hammer 34 is not mandatory, but the method can also be implemented, for example, using only a down-the-hole hammer with a standard drill bit.
  • a wing hammer 34 is usually only used when there is a large skin friction is to be expected.
  • a drill hole diameter that is larger than the outer diameter of the jacket pipes 6 can often also be achieved with a conventional down-the-hole hammer with a standard drill bit.
  • preventer coupling 26 and the drive 4 are arranged on the drill carriage 3, not shown here, which is connected to the subsurface 39 via the carriage adapter 18, also not shown, and the drill table halves 2.
  • the arrangement of drill mount 3, mount adapter 18 and drill table halves 2 corresponds to the structure shown in FIG.
  • the preventer coupling 26 can thus be moved translationally along the drilling axis 7 relative to the subsoil 39 by means of the carriage of the drilling rig 3 in order to be able to introduce drill pipes 5 and jacket pipes 6 into the drilled hole 47 .
  • the drill carriage 3 is usually pressed against the subsurface 39 by means of the displacement cylinder 49, not shown in FIGS.
  • the drilling rig 3 can usually be detached from the stabilizer plate fixed to the ground by lifting the drilling rig 3 .
  • FIG. 22a also shows the drill pipe clamps 24 and the jacket pipe clamps 25, with which drill pipe 5 and jacket pipe 6 can be detachably fixed.
  • the drill pipe clamp 24 and the jacket pipe clamp 25 are open, as shown in FIG. 22a.
  • the drill pipe clamps 24 and casing pipe clamps 25 are shown at a distance from the drill pipe 5 and the casing pipe 6 .
  • a hole can be made in the subsoil 39 by the drive 4 being rotationally coupled to the drill pipe 5 via the preventer coupling 26 and an axial force in the drilling direction 8 being applied with a carriage of the drill carriage 3 .
  • the casing pipe e usually does not rotate when the bore is drilled into the subsoil 39, but is merely pressed into the subsoil 39 along the drilling direction 8, ie vertically.
  • the borehole is usually flushed with compressed air, so that drill cuttings, i.e. rock shattered during drilling, are pushed through a gap between by means of the compressed air Drill pipe 5 and casing pipe 6 is discharged upwards and through outlet 43 .
  • drill cuttings i.e. rock shattered during drilling
  • casing pipe 6 is discharged upwards and through outlet 43 .
  • rinsing with a liquid would of course also be possible.
  • the starter drill pipe 5 is connected directly to the preventer coupling 26 and a bore is drilled into the ground 10 starting from the top edge 48 of the ground.
  • this borehole 47 reaches a depth which corresponds to a length of starter casing pipe 5
  • the starter casing pipe is pressed into the borehole, with a corresponding axial force being exerted, for example with the displacement cylinder 49, not shown in FIGS. 22a to 22n, via the drill mount the starter jacket tube 6 can be applied.
  • the preventer coupling 26 is released from the starter casing 5 in order to arrange further pipes between the starter casing 5 and the starter casing 6 in the borehole 47 on the one hand and the preventer coupling 26 on the other hand.
  • FIG. 22a shows such a situation, with the drill pipe 5 resting on the bottom of the borehole at the lower end of the borehole 47.
  • FIG. 22a shows such a situation, with the drill pipe 5 resting on the bottom of the borehole at the lower end of the borehole 47.
  • the drill pipe 5 together with the butterfly hammer 34 is then lifted so that the drill pipe 5 can be rotated effortlessly.
  • the wing hammer 34 is closed so that it can be positioned completely in the jacket tube e.
  • the drill pipe 5 is then raised via the drill pipe connection 29 and the preventer coupling 26 with the drill rig 3, as shown in FIG. 22b.
  • a new drill pipe 5 and a new casing pipe 6 are placed in an area between the preventer coupling 26 and the drill pipe 5 and casing pipe e already in the borehole 47, usually by means of the one shown in FIG. 12, for example Clamping table 21.
  • the wing hammer 34, the casing clamp 25 and the drill pipe clamp 24 remain closed during this time.
  • the preventer coupling 26 on the drill pipe connection 29 is connected to the newly fed drill pipe 5.
  • drill pipe 5 and casing pipe 6 which are already in borehole 47 , continue to be clamped or fixed with drill pipe clamp pliers 24 and casing pipe clamp pliers 25 .
  • the newly fed casing pipe 6 and the newly fed drill pipe 5 are now connected to the casing pipe connection 28 and the drill pipe connection 29, so that in a next method step the newly fed drill pipe 5 can be connected to the drill pipe 5 already in the borehole 47.
  • This is done by rotating the drill pipe 5 connected to the drill pipe connection 29 so that the drive 4 is again coupled to the drill pipe connection 29 here.
  • the drill pipe clamp 24 remains closed, as can be seen in FIG. 22f.
  • the drill pipe clamp 24 is released, as can be seen in FIG. 22g.
  • the coupling element 31 is moved axially again, so that the drive 4 is rotationally coupled to the casing pipe connection 28 in order to connect the new casing pipe e already connected to the casing pipe connection 28 to the casing pipe(s) 6 located in the borehole 47 by rotation , as can be seen in Figure 22h.
  • these are fixed with the jacket pipe clamps 25 so that the newly fed jacket pipe 6 can be screwed to the jacket pipes 6 already in the borehole 47 via the thread 30 at the end.
  • the preventer coupling 26 together with the drill pipes 5 and the wing hammer 34 is lowered, which is why these are positioned lower in the procedural state illustrated in FIG. 22h than in the procedural state illustrated in FIG. 22g.
  • a position of the jacket pipes 6 already located in the borehole 47 does not change between the method states shown in FIGS. 22g and 22h.
  • the coupling element 31 in the preventer coupling 26 is brought back into a position which enables a rotational coupling of the drive 4 only to the drill pipe connection 29, but not to the casing pipe connection 28, in order to subsequently connect the drill pipe 5 to the drive 4 to drive
  • the wing hammer 34 can now be opened in order to drill a borehole 47 which has a diameter corresponding to the outer diameter of the casing tube 6 . This situation is illustrated in Figure 22i.
  • the casing pipe clamp 25 is then opened and the wing hammer 34 is set in rotation via the drill pipe 5 and the casing pipe 6 is pressed downwards without rotating in order to drill the hole into the ground 10 .
  • the wing hammer 34 can be designed in such a way that it opens as soon as a compressed air purge is activated by an opening movement being caused by compressed air. Before a new jacket pipe 6 is supplied, the wing hammer 34 is thus closed by switching off the compressed air flushing when the drilling process is interrupted.
  • the drive 4 is then reconnected to the drill pipe connection 29 by means of the switching device and the drill pipe connection 29 of the preventer coupling 26 is released from the drill pipes 5 located in the drill hole 47 by rotation.
  • the preventer coupling 26 is raised further by means of the drill rig 3 and a new drill pipe 5 and a new casing pipe 6 are fed in and connected to the drill pipe connection 29 and the casing pipe connection 28, as shown in FIG. 22k.
  • the situation shown in Fig. 22k thus essentially corresponds to that in 22f, but here an additional drill pipe 5 and an additional jacket pipe 6 are positioned in the borehole 47 or the borehole 47 is already correspondingly deeper here.
  • the casing pipes 6 are screwed together with the casing pipe clamping pliers 25 closed by means of the drive 4, as shown in FIG. 22m.
  • FIG. 22n shows a method step following the method step shown in FIG. 22m.
  • the drill pipe clamps 24 and the jacket pipe clamp 25 are open and the drive 4 is rotationally coupled to the drill pipes 5 via the preventer coupling 26 so that drilling can again be carried out using the open wing hammer 34 .
  • a borehole 47 of any depth can thus be formed by repeating the method steps illustrated in FIGS. 22a to 22n.
  • any number of drill pipes 5 can be inserted into the borehole 47, with the drilling machine 1 according to the invention usually being used for drilling boreholes for geothermal applications with a depth of 15 meters to 45 meters.
  • brine lines are then introduced into the borehole 47 in the case of geothermal use.
  • the hole can of course also be used as a well.
  • the borehole 47 is usually stabilized in a manner which is usual for well drilling.
  • a drilling machine 1 according to the invention and a corresponding method make it possible to drill holes for heat pumps, wells or the like in a particularly simple and cost-effective manner in soil 10, with damage to Outdoor facilities can be avoided due to the lightweight of the individual components and the assembly of the drill 1 on site. Due to the individual, lightweight parts, the drilling machine 1 can optionally also be assembled and operated by just one person, so that a reduced personnel requirement is also achieved.

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Abstract

The invention relates to a drilling machine (1) for producing bores, in particular for producing geological bores with a depth of 8 m to 45 m, having a drilling machine table which is connectable to a foundation (39), and a drill slide (3) on which a drive (4), with which a drill pipe (5) connected releasably to the drive (4) can be set in rotation about a drill axis (7), is arranged movably along a drilling direction (8). To be able to produce bores in a particularly simple manner and in particular without damage to off-site facilities, provision is made according to the invention that the drilling machine table is connected releasably to the drill slide (3). In addition, the invention relates to a method for producing a bore, in particular for producing a geological bore with a depth of 8 m to 45 m.

Description

Bohrmaschine sowie Verfahren zur Herstellung von Bohrungen Drilling machine and method for producing bores
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. The invention relates to a drilling machine, in particular for producing geological bores with a depth of 8 m to 45 m, having a drilling table which can be connected to a subsoil, and a drilling rig on which a drive, with which a detachably connected to the drive Drill pipe can be rotated about a drilling axis, is arranged to be movable along a drilling direction.
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. In addition, the invention relates to a method for producing a bore, in particular for producing a geological bore with a depth of 8 m to 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. Drilling machines and methods of the type mentioned at the outset have become known from the prior art, in particular for producing bores for geothermal applications, for example, in order to use heat pumps to extract heat from the ground to heat a living space or to cool the living space using heat in the bores arranged in the ground arranged brine lines or collector pipes into the ground. In particular, due to a trend away from thermal heating in buildings, there is an increasing need for appropriate drilling, both in new systems and in existing systems, in which thermal heating is often replaced by heat pumps.
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. From the prior art, converted anchor drilling devices from tunnel construction have become known for producing corresponding bores, which can also be used for wells, which have a crawler chassis and a drill carriage connected to the crawler chassis. Such devices have a large installation space and a corresponding weight, which is why they usually have to be transported to a drilling site by means of a large truck. The last few meters to a drilling position are then covered with the crawler chassis. It is obvious that on the one hand this involves a great deal of effort and on the other hand transporting such devices to a drilling site, particularly in the case of existing gardens, very often leads to considerable damage to an outside area in the area of an access road to the drilling site. In addition to high costs, replacing a caloric heating system with a heat pump with the appropriate drilling for a builder is often associated with the necessary renovation of the outside area or the garden, at least in the area of the driveway, which is why many builders resort to less energy-efficient air heat pumps or other alternatives evade.
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. This is where the invention comes in. The object of the invention is to specify a drilling machine of the type mentioned at the outset, which makes it easier to produce corresponding bores and, in particular, reduces the effects on an outside area in the area of an access road to the drilling site.
Weiter soll ein entsprechendes Verfahren angegeben werden. A corresponding procedure should also be specified.
Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bohrmaschine der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher der Bohrtisch lösbar mit der Bohrlafette verbunden ist. The first object is achieved according to the invention by a drill of the type mentioned in which the drill table is detachably connected to the drill carriage.
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. With a drilling machine according to the invention, the detachable connection of the drill table to the drill mast makes it easy to transport the drill, broken down into drill table and drill mast, to the drilling site and only set it up at the drilling site, thereby reducing the weight of objects to be transported and thus a load on a subsoil in the area of a path to the drilling site can be reduced. Thus, the boring machine can be formed on site in a particularly simple manner, making the entire method simpler and implementable at significantly lower cost compared to prior art methods.
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. The drill carriage is preferably connected to the drill table so that it can move in the vertical direction, in particular via one or more displacement cylinders. By activating the displacement cylinder, which is usually actuated hydraulically, a vertical position of the drill carriage relative to the drill table can be changed in a targeted manner.
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. In addition or as an alternative to a displacement cylinder, a hand crank can of course also be provided in order to manually change a vertical position of the drill carriage relative to the drill table. The drill is preferably designed in such a way that the drill carriage is supported relative to the ground. For this purpose, the drill mast can be pressed against the ground with a drive, such as the displacement cylinder, or manually. As a result, a mechanical load on the drill table can be reduced and stability during drilling can be increased, especially since the corresponding forces can then be transmitted directly from the drill mast to the subsoil. For this purpose, a stabilizing plate can be provided in particular on the underside of the drill mast, which can optionally be fixed in the ground with ground anchors in order to be able to absorb lateral forces particularly well. The drill mast can be connected to the stabilization plate, for example, by means of a positive fit, so that the drill mast can be easily separated from the stabilization plate or the ground by lifting it.
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. A particularly low weight of the drilling machine can be achieved if at least one, preferably four to 20, ground anchors are provided, through which the drill table can be connected to the ground, the ground anchors to a depth of less than 2 m, in particular 0.5 m to 1.5 m, can be brought into the ground. Devices of the prior art are often only very massive or heavy in design in order to stabilize the machine during drilling or in order to apply a large axial force in the direction of the drilling axis to the drill with the drill, corresponding to the weight of the drill to be able to The use of ground anchors makes it possible to connect the drill rig and a drive connected to this drill rig to the ground, which also allows tensile forces to be transmitted in a vertical direction, so that a vertical force applied to the drill pipe or a casing pipe can also be greater than a vertical force transmitted through a weight of the drill related weight force. The ground anchors can thus generally be connected to the drill table in such a way that the ground anchors are subject to tensile stress and the drill table is held by the ground anchors on a subsurface or pressed against a subsurface.
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. In principle, the ground anchors can connect the drill table to the ground both with and without prestressing. An arrangement of the ground anchors without prestressing can be expedient in particular if the subsoil suggests that the driven-in ground anchors will have a certain elasticity in connection with the ground itself have, so that the ground anchors can not be loosened by vibrations of the drilling process.
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. The ground anchors are usually fixed in the ground or in the subsoil without cement or the like, for example exclusively in a non-positive or positive manner by means of threads on the ground anchors, so that the ground anchors are screwed or hammered into the subsoil. Basically, of course, a fixation with cement or quick-setting cement is also possible. Provision can also be made for the ground anchors to have a thread in order to trigger a rotary movement when the ground anchors are knocked in. Such anchors have also become known under the trade name Spirafix ground anchor.
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. The ground anchors can protrude several meters into the ground in order to achieve a particularly stable connection. In order to be able to easily drill holes into which ground anchors are placed, possibly with a cordless drill, it can also be provided that the ground anchors or the holes required for them are less than 2.0 m, in particular less than 1.5 m m, preferably less than 1.0 m, particularly preferably 0.4 m to 0.9 m, protrude into the ground or the subsoil.
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. Although fixing with just one ground anchor can be sufficient, it is favorable if several ground anchors, for example four, six twelve or 16 ground anchors, are provided, which are usually arranged at approximately the same distance from the drilling position, for example in the form of corner points of a rectangle with four ground anchors or a hexagon with six ground anchors, whereby the drilling position is approximately in the center. It goes without saying that more ground anchors, for example 16, are usually used when higher forces are to be expected, and fewer ground anchors, for example four or six, are used when lower forces are to be expected.
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. For example, with a single ground anchor, which has a length of approx. 800 mm and a diameter of 50 mm, a tensile force of 10,000 N can be applied to the ground or the drill table can be pressed against the ground with a correspondingly high force. Accordingly, when four such ground anchors are used, a pulling force on the drill table downwards of 40,000 N can be achieved. It is particularly favorable if the ground anchors are coupled to the drill table in a working position via spring and/or damper elements in the vertical direction, with a prestressing of the spring and/or damper elements being adjustable in particular. This can be implemented structurally in a wide variety of ways using spring or damper elements known from the prior art.
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. In this context, it is particularly favorable if at least one, preferably each, ground anchor is coupled to the drill table via a ground anchor clamping device, which ground anchor clamping device is releasably connected to the drill table and can be releasably connected to the ground anchor. Thus, several separate parts are achieved again, which each have only a low weight and can therefore be easily transported independently of one another to a drilling site and assembled there in order to erect the drilling machine at the drilling site.
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. A ground anchor tensioning device can be connected to only one ground anchor. However, it can also be provided that a ground anchor tensioning device is coupled to the ground via a number of ground anchors. The ground anchors can be connected to the ground anchor tensioning device, for example via spring and/or damper elements, in particular via spiral springs.
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. Provision can be made for the base plate of the ground anchor tensioning device to have two to twelve, in particular three or four, recesses through which a corresponding number of ground anchors protrude, through which ground anchors the ground anchor tensioning device can be connected to the ground, with the recesses having different sizes can. With an increased number of ground anchors per ground anchor tensioning device, shorter ground anchors can be used. Shorter ground anchors can be introduced into soil more easily and quickly than longer ones, for example with a cordless hammer drill, while longer ground anchors generally require a hydraulic hammer. In addition, it has been shown that a number of shorter ground anchors are better able to absorb lateral forces than fewer ground anchors, which are designed to be longer for this purpose.
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. It is favorable if the ground anchor tensioning device has an anti-twist device for the ground anchor or ground anchors, which protrude through the recess in the base plate. Vibrations triggered by the drill during operation can cause loosening, wandering and/or Unscrew the ground anchors. An anti-twist device, which can be formed, for example, by a form fit between the ground anchor and the base plate, can thus easily prevent or at least inhibit the ground anchor from loosening. The positive connection can be brought about, for example, by a recess having a slot, with which slot the ground anchor can be coupled to prevent it from rotating.
Die Erdanker können mit der Erdanker-Spannvorrichtung starr oder über ein Feder- und/oder ein Dämpferelement verbunden sein. The ground anchors can be connected rigidly to the ground anchor tensioning device or via a spring and/or a damping element.
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. It is preferably provided that the ground anchor tensioning device has a base plate with at least one recess through which the ground anchor can be inserted into the ground anchor tensioning device, the ground anchor being able to be coupled to the ground anchor tensioning device via a screw connection in the vertical direction, the ground anchor Tensioning device has spring and/or damping elements, in particular one or more disk springs or spiral springs, via which a coupling of the base plate to the ground anchor in the vertical direction is possible. For this purpose, the ground anchor(s) can, for example, have an external thread at an upper end, which upper end can be designed as a tie bolt, which is guided through the recesses in the base plate and a coupling cylinder that is optionally rigidly connected to this base plate, and the coupling cylinder at a head end protrude so that the ground anchor can be connected to the coupling cylinder via the thread, if necessary via disc springs. Alternatively, the ground anchors can also be rigidly connected to the base plate. The use of spring and/or damping elements between the ground anchor and the drill table is particularly advantageous because vibrations of the drill drive or the drill head are only filtered or damped and transmitted to the ground anchor. This reduces mechanical stress on the ground anchor. The base plate can also have more recesses than ground anchors are provided, so that if a ground anchor cannot be driven into a recess, for example because there is a stone in the ground underneath, the additional recess can be used instead. The individual recesses can have the same or different cross sections. For example, differently sized recesses can be provided for different sized ground anchors. With the ground anchor tensioning device, which can preferably be releasably connected to the ground anchor and detachably connected to the drill table, the ground anchor can be prestressed relative to the base plate or against a substructure, i.e. subjected to tension, even before the drill table is connected to the ground anchor . For example, the drill table can be connected to the ground anchor tensioning device via the coupling cylinder, optionally via interposed spring and/or damper elements such as disc springs.
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. It is favorable if the drill table is releasably connected to the ground anchor clamping device in a working position of the drill in the vertical direction via spring and/or damper elements, in particular one or more disc springs. The ground anchor tensioning device is thus on the one hand resiliently connected to the ground anchor and on the other hand resiliently or dampeningly connected to the drill table. On the one hand, this reduces mechanical stresses caused by vibrations, which are only partially transmitted to the ground anchors, which also prevents the ground anchors from loosening in the ground during the drilling process, or at least makes it more difficult. On the other hand, a mechanical coupling via spring and/or damping elements allows small compensating movements between the drill table and the ground, which also reduces mechanical stresses on the individual components, in particular due to mutual bracing.
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. In order to reduce vibrations and thus a mechanical load on the individual elements of the drilling machine, a coupling of the drive to the drill pipe, the jacket pipe and/or the preventer coupling which is particularly resilient and/or dampening in the axial direction can be additionally or alternatively provided. in particular via a floating spindle, which optionally has a floating coupling flange at the end.
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. In order to be able to insert the ground anchors in the correct positions in the ground in a particularly efficient manner, an anchor assembly jig is preferably provided which has markings, in particular openings, at positions which correspond to positions at which the ground anchors can be connected to the drill table. optionally via coupling devices such as ground anchor clamping devices, so that positions for the ground anchors can be positioned by marking a soil at the markings or for coupling devices, via which the drilling table is connected to the ground anchors, can be defined on the ground.
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. It can also be provided that the drill table itself, if necessary in connection with several ground anchor clamping devices, via which the drill table can be connected to the ground by means of ground anchors, forms an anchor assembly jig by using recesses in the bottom plates of the ground anchor clamping devices as openings be used for marking positions of the ground anchors.
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. In particular, when the drill table is connected to the ground via ground anchor clamping devices, which have several recesses for ground anchors, which also do not coincide with a position at which the drill table is connected to the ground anchor clamping device, it is advantageous if the ground anchor installation jig, only positions are marked at which the drilling table is connected to the ground anchor clamping devices. Such a connection can be made, for example, via a coupling cylinder. These positions can be marked with marker rods, which are hammered into the ground.
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. The ground anchor clamping devices, which have recesses for several ground anchors, for example for three or four ground anchors, are then placed on these marking rods, with the recesses usually being arranged eccentrically, for example regularly around the position of the marking rod or around an axis of the coupling cylinder distributed.
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. The drill table halves can then already be placed on the ground anchor clamping devices, after which the ground anchor can be driven through the recesses of the ground anchor clamping devices into the ground. The ground anchors can then be connected to the ground anchor clamping devices and the drilling table halves using pretensioning springs.
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. In a further step, the drill carriage can be connected to the drill table halves and thus to the ground, if necessary via a carriage adapter previously connected to the drill table halves, with a horizontal fine adjustment of the Drilling table can be enabled, for example, via height adjusters on the drilling table or on the ground anchor clamping devices.
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. It is particularly favorable if the anchor assembly jig has a drilling axis marking, which corresponds to a position of a drilling axis, so that positions for the ground anchors can be defined via a predetermined drilling position, in order to drill a hole at the drilling position with the drilling machine that is positioned accordingly and fixed by means of the ground anchors to put into the ground. As a result, a separate measurement of the positions of the ground anchors, which are usually connected to the drilling table at predefined positions, can be avoided, but only the anchor installation jig needs to be placed on the ground accordingly, so that a drilling position can be determined, for example, by a geological investigation , in particular by a geoelectric method, or a precise determination due to assembly requirements, is in accordance with the drilling axis marking, after which the marking positions for the ground anchors are defined.
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. It is favorable if the drill table has two drill table halves which can be releasably connected by a mount adapter, the drill mount being detachably connectable to the drill table via the mount adapter. This has the particular advantage that the drill table and the carriage adapter can each be formed by flat components, which are also lightweight to produce. The individual components of the drilling machine can thus also be transported to a drilling position manually and without great effort, as a result of which damage to an external system can be avoided entirely.
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. Provision is preferably made for the drill carriage to be connected to the carriage adapter via a displacement cylinder, by means of which the drill carriage can be moved in the vertical direction relative to the carriage adapter. The drill carriage can thus be moved as a whole relative to the drill table or to the carriage adapter by means of the displacement cylinder. This is particularly favorable if clamping tongs for the drill pipe or casing pipe are attached to the drilling rig, especially since a vertical position of the clamping tongs can then be changed by means of the displacement cylinder. In addition, by means of the displacement cylinder on the drill mast thus also a vertical force on one with the Drill mast associated jacket pipe are applied. A size of the force can be easily specified, changed during the process and, if necessary, also regulated.
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. A particularly high level of stability of the drilling table can be achieved if the drilling table has two detachably connectable drilling table halves, each drilling table half being able to be connected to a substrate at two positions via ground anchors, with a drilling table connector being provided in particular, by means of which the drilling table halves can be connected at the ends.
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. In order to achieve a particularly lightweight, easily transportable and at the same time stable drilling machine, it is preferably provided that the drilling table halves have shaped tubes, in particular square tubes, or are formed by shaped tubes of this type. Thus, the individual components of the drill can also be designed flat, which means that they can be easily stowed away.
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. It has proven itself that a clamping table that can be detachably connected to the drill table is provided with a receptacle for a casing pipe that can be pivoted about a pivot axis, so that a casing pipe and/or drill pipe that is detachably connected to the receptacle can be brought into a vertical position by pivoting the receptacle, to couple the casing tube to the drive.
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. Casing can be used to prevent the well from collapsing while drilling. With an appropriate drilling machine with a clamping table, additional jacket pipes can easily be added and pushed into the drill pipe as the drilling depth increases. Corresponding drill pipes and casing pipes can be inserted manually into the clamping device in an approximately horizontal position and coupled to it, after which these pipes are swiveled into an approximately vertical position by means of the clamping device in order to close the pipes with the drive and pipes already in the borehole couple.
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. However, it can also be provided that drilling is carried out without a casing pipe, particularly in the case of stable subsoil with a high proportion of clay. A casing pipe is then often only used at one borehole mouth to prevent the one near the surface from collapsing To prevent area of the borehole. In this case, what is known as a bottom preventer is usually used, through which the drill pipe can be inserted into the casing pipe and which closes off an intermediate space between the casing pipe and the drill pipe at the top. The soil preventer usually has a lateral tube through which drill cuttings can be discharged. Furthermore, a thread for coupling to the jacket pipe is usually provided on the bottom side of the bottom preventer.
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. It is preferably provided that a casing pipe enclosing the drill pipe can be releasably connected to the drilling machine in such a way that a continuous vertical force can be applied to the casing pipe during drilling with the drilling machine, the vertical force preferably being changeable in a defined manner, in particular being adjustable. The force can be applied in particular via the drill mast. By continuously applying a vertical force or pressing the casing pipe downwards, it is ensured in a simple manner that the borehole is supported by the casing pipe. The force can be applied to the drill mast, for example, with a displacement cylinder, which connects the drill mast to the carriage adapter.
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. It can also be provided that the vertical force with which the casing tube is pressed downwards can be set in a defined manner, changed during the process and, if necessary, automatically regulated. For example, the regulation can take place in such a way that with increasing depth of the borehole, an increasing vertical force is applied in order to be able to move the casing pipe downwards even at great depths and with increasing casing friction.
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. It is particularly favorable if a casing pipe enclosing the borehole can be detachably coupled to the drilling machine in such a way that the casing pipe can be made to rotate about the drilling axis, in particular by means of the drive. As a result, a new casing pipe can easily be screwed to a casing pipe already in the borehole via a thread located at the end of the casing pipe, preferably by means of the drive, which is also provided for driving the drill pipe. For this purpose, for example, the drive can be rotationally coupled to either the drill pipe or the jacket pipe via a switchover device. A simple transport of the drilling machine is possible when drill pipes and jacket pipes with a length of only a few meters or less, in particular less than 2.0 m, for example about 1.5 m, are used. When the borehole reaches a depth corresponding to the length of the drill pipes or casing pipes, drill pipes or casing pipes are then added and connected to the drill pipes or casing pipes already in the drill hole, as is also known from the prior art. In order to enable the drill pipes already in the borehole to be connected in a simple manner to a newly laid drill pipe, a drill pipe clamp is preferably provided, with which the drill pipe can be detachably fixed. Usually, the drill pipe that is already in the drill pipe is fixed with the drill pipe clamp, while a new drill pipe is placed at an upper end on the drill pipe that is already in the drill pipe and is rotated with the drill pipe that is already in the drill hole and fixed by the drill pipe clamp tied together. The rotation is usually applied to the new drill pipe with the drive, which subsequently also drives the entire drill pipe including a drill head usually attached to the end of the drill pipe, wherein the drill head can also be designed as a down-the-hole hammer.
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. Furthermore, it is favorable if a casing pipe clamp is provided, with which the casing pipe can be fixed in a detachable manner. To use a new casing pipe, a casing pipe already in the drill pipe is fixed in the same way with the casing pipe clamp, after which a newly fed casing pipe is connected to the casing pipe already in the borehole by rotating it around the drilling axis.
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. It goes without saying that the casing pipe clamps can also be omitted, for example if the casing pipes drilled into the ground are difficult to turn due to casing friction, so that the frictional resistance of the casing pipes with the surrounding soil is sufficient for screwing or unscrewing. Alternatively, a casing tube to be screwed together could also be fixed with an open-end wrench, in order in particular to reduce the outlay on machinery.
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. In addition, a casing pipe breaking device can be provided, with which a rotation can be applied to the casing pipe in order to create a screw connection between two to be able to reliably loosen jacket pipes or break loose the thread. This can be implemented structurally, for example, by a hydraulic cylinder.
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. It is particularly favorable if the casing pipe can be coupled to the drilling machine via a preventer coupling, the preventer coupling having at least one lateral outlet through which drill cuttings can be discharged from the casing pipe. The drilling machine is usually designed in such a way that the drill pipe is hollow and compressed air is fed through this cavity to the drill bit along the drilling axis, with which the drill hole is flushed by drilling cuttings being conveyed vertically upwards in a space between casing pipe and drill pipe. Of course, rinsing with a liquid is also possible as an alternative. This cuttings can be discharged through the outlet of the preventer coupling from the gap between casing and drill pipe. The outlet of the preventer coupling can be connected to a casing pipe connected to the preventer coupling in a rotationally movable manner or alternatively in a rotationally rigid manner in order to be able to rotate the casing pipe independently of a rotation of the outlet when a new casing pipe is inserted or a casing pipe is removed. It goes without saying that the outlet of the preventer coupling is generally not moved in a rotational manner about the drilling axis during the drilling process, but that the position of the outlet essentially does not change during the drilling process, in order to ensure that drill cuttings can be continuously removed during drilling in a simple manner make possible.
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. It is favorable if the preventer coupling can be coupled to the drive on the one hand and to both the drill pipe and the casing pipe on the other hand, with the preventer coupling having a switching device in order to be able to transfer a rotation of the drive to either the drill pipe or the casing pipe. The preventer coupling can thus be used to transmit a rotational movement of the drive, usually a hydraulic motor, to the drill pipe during drilling operation, with a simple switchover of the switching device also allowing the rotational movement of the drive to be transmitted to the casing pipe as an alternative, in order to, in the event of to couple the casing pipe to the drive in a rotary manner when changing a pipe, so that a newly fed casing pipe can be easily screwed to casing pipes already in the borehole by means of the drive. In principle, the switching device can be designed in a wide variety of ways. It is preferably provided that the switching device has a drive shaft that can be connected to the drive in a rigid, resilient and/or damping manner, in particular a drive shaft that can be connected to the drive in a form-fitting manner, for example a toothed shaft, a drive shaft with a hexagonal profile or the like, a jacket pipe connection with which the jacket pipe, can be rigidly connected, in particular via a thread, and has a drill pipe connection, to which the drill pipe can be rigidly connected, in particular via a thread, wherein a coupling element is provided which can be moved between two working positions along the drilling axis relative to the drive shaft, the Coupling element, the drill pipe and the casing pipe have corresponding positive-locking elements, so that the coupling element is rotationally coupled to the casing pipe in a first working position and is rotationally coupled to the drill pipe in a second working position, the coupling element being both in the first and in the second working position is rotationally coupled to the drive shaft, in particular via a toothing. The coupling element can be displaced along the drilling axis, for example, by means of an actuating cylinder. In particular, the actuating cylinder can be coupled rigidly along the drilling axis, but rotatorily movable around the drilling axis, to a part of the preventer coupling that can be rigidly connected to the steering column jacket, in order to axially displace this part of the preventer coupling and thus the coupling element in order to achieve a rotational coupling of the coupling element either with to reach with the drill or with the jacket pipe.
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. The drive shaft can be rotationally rigidly connected to the drive or, for example, resiliently connected via a spring and/or damped via a damper, for example via a so-called floating spindle, which protects the drive from vibrations. The floating spindle can have a floating coupling flange at the end. Provision can also be made for the drive shaft to be rotationally rigidly connected to the drive and only axially resiliently and/or dampened via a floating spindle, although of course a rotationally and axially resiliently and/or dampened connection is also conceivable, for example via axially and rotationally resilient and/or damping elements. It is favorable if a switchover drive, in particular a hydraulic drive, is provided, by means of which the coupling element can be moved from the first working position into the second working position.
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. A robust construction results in particular when the form-fitting elements have claws. For example, claws can then be arranged on a drill pipe connection and on the coupling element, which claws form a positive connection when the coupling element is in a corresponding position and thus connect the drill pipe connection to the drive. The drill pipe can then be releasably connected to the drill pipe connection via a claw coupling.
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. In order to enable the borehole to be made particularly quickly, even in hard rock, it is preferably provided that a down-the-hole hammer is arranged on the end of the drill pipe. On the one hand, this enables a rotational movement of the drill head and, on the other hand, an application of impacts, with a force being applied along the drilling axis, in order in particular to enable easier penetration of hard rock.
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. The drilling machine can of course be designed with an ordinary drill bit, which has a rigid cross-section. However, it can also be advantageous if a drill head is arranged on the end of the drill pipe, which drill head has a changeable cross section, in particular a wing hammer, so that the cross section of the drill head can be larger during operation than an inner diameter of a casing pipe, which encloses the drill pipe and through which the drill head is removable from the well when the drill pipe is not rotating.
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. The wing hammer can thus be designed as a down-the-hole hammer. In this case in particular, a drilling depth of up to 45 m, for example, can also be achieved without changing to a rotary flushing method, so that a down-the-hole hammer method that can be implemented with a down-the-hole hammer can be used consistently up to 45 m.
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. The drilling machine can be used particularly preferably in the context of a mobile drilling device which, in addition to the drilling machine according to the invention, has a movable trailer with wheels which can be coupled to a motor vehicle is to be able to transport the drilling machine over a road, the drilling machine being entirely trailerable in a disassembled state. For this purpose, the drilling machine is usually broken down into individual parts that are small enough to be placed on a car trailer, so that the individual parts of the drilling machine have a width of less than 2 m, a height of less than 2 m and a length of less than 10 m, preferably less than 4 m.
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. The further object is achieved according to the invention by a method of the type mentioned at the outset, in which first a drill table is arranged at a drilling position, after which a drill mast with a drive is used with the drill table, with which a drill pipe detachably connected to the drive can be set in rotation about a drilling axis is arranged to be movable along a drilling direction, after which the drill pipe is connected to the drive and the bore is introduced into the ground.
Üblicherweise wird ein entsprechendes Verfahren mit einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine durchgeführt. A corresponding method is usually carried out with a drilling machine according to the invention.
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. According to the invention, the drilling machine is not moved as a whole to the drilling position, but only mounted at the drilling position, which simplifies transport of the drilling machine to the drilling position and, in particular, easily avoids the destruction of outdoor facilities.
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. It is favorable if the drill table is coupled to the ground using ground anchors. Such a coupling preferably takes place before the borehole is drilled into the ground. As a result, the drill bit and, if necessary, a jacket pipe enclosing the drill pipe can be pressed into the drill hole in the vertical direction with an axial force which is independent of the weight of the drilling machine.
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. A method that is particularly easy to implement results when the drilling table is formed at the drilling position, in particular by detachably coupling two halves of the drilling table. As a result, the drilling table halves can be designed to be lightweight and small, so that they can also be transported manually to the drilling position if necessary. Driving through a garden or outdoor facilities with a truck can thus be avoided in a simple manner. It is favorable if the drill pipe and a casing pipe enclosing the drill pipe are connected to the drive via a preventer coupling with a switchover device, with a rotational movement of the drive being transmitted alternately to only the drill pipe or only to the casing pipe via the switchover device.
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. Provision is preferably made for an axial force to be simultaneously applied to the casing pipe via the preventer coupling during drilling, in which case the rotational movement of the drive is transmitted via the preventer coupling only to the drill pipe. In this case, the casing pipe preferably does not perform a rotational movement, but is only moved downwards in a translatory manner along the drilling axis.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen: Further features, advantages and effects of the invention result from the exemplary embodiment presented below. The drawings to which reference is made show:
Fig. 1 eine Bohrmaschine; 1 shows a drilling machine;
Fig. 2 eine Anker-Montagelehre; 2 shows an anchor assembly jig;
Fig. 3 eine Erdanker-Spannvorrichtung in Schnittdarstellung; 3 shows a ground anchor tensioning device in a sectional view;
Fig. 3a eine Draufsicht auf eine weitere Erdanker-Spannvorrichtung; 3a is a plan view of another ground anchor tensioning device;
Fig. 4 vier Erdanker samt Erdanker-Spannvorrichtungen; 4 shows four ground anchors together with ground anchor clamping devices;
Fig. 5 Erdanker samt Erdanker-Spannvorrichtungen und einer Bohrtischhälfte; 5 ground anchors together with ground anchor clamping devices and one half of the drilling table;
Fig. 6 bis 8 verschiedene Verfahrenszustände bei Herstellung einer Bohrmaschine; 6 to 8 different process states in the production of a drilling machine;
Fig. 9 bis 12 weitere Verfahrenszustände bei Montage einer Bohrmaschine; 9 to 12 further process states when assembling a drilling machine;
Fig. 13 und 14 Details einer Bohrmaschine; Figures 13 and 14 show details of a drilling machine;
Fig. 15 ein weiteres Detail einer Bohrmaschine; 15 shows a further detail of a drilling machine;
Fig. 16 bis 21 Details einer Preventerkupplung; 16 to 21 details of a preventer coupling;
Fig. 22a bis 22n eine mobile Bohrvorrichtung in unterschiedlichen Arbeitszuständen einer Rohrtour. 22a to 22n a mobile drilling device in different working states of a pipe string.
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. 1 shows a drilling machine 1 according to the invention for producing bores for geothermal applications, in particular for producing a geothermal heat collector. The drilling machine 1 has a drilling table with two drilling table halves 2 which are connected at the bottom end by a drilling table connector 19 and a carriage adapter 18 are. The carriage adapter 18 is connected on the one hand to the drill table halves 2 and on the other hand via a displacement cylinder (not visible in Fig. 1) to a drill carriage 3, on which drill carriage 3 a drive 4, usually formed by a top drive, is arranged to be movable along a drilling direction 8 by means of a carriage, with which drive 4 a drill pipe 5 and alternatively also a jacket pipe 6 can be set in a rotational movement about the drilling axis 7 via a preventer coupling 26 . The drive 4 is translationally displaceable along a drilling axis 7 by means of a carriage drive 40 which moves the carriage.
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. It can also be seen in Fig. 1 that the drilling machine 1 has a clamping table 21, on which drill pipes 5, which are also not shown in Fig. 1, and jacket pipes 6 to be inserted into a drill hole 47, not shown in Fig. 1, can be arranged. so that they can be connected in an efficient manner to the drill pipes 5 and casing pipes 6 already in the borehole 47 on the one hand and the drive 4 or the preventer coupling 26 on the other hand. The casing pipe e, which has been prepared for feeding into the borehole 47 and is approximately horizontally aligned in Fig. 1 and which is clamped in the clamping device, is thus brought into an approximately vertical position by the clamping device, which can be pivoted about a horizontal axis, in order in a later process step in to be introduced into the borehole 47 and to be arranged between the casing pipes 6 already in the borehole 47 and the preventer coupling 26 .
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. In order to make the proportions of the exemplary embodiment of the drilling machine according to the invention visible, a person is also shown who, for example, manually inserts the casing pipes 6 into the clamping device. The drill shown in the embodiment can be set up easily by one or two people without damaging outdoor facilities. For this purpose, the individual components of the drill, which can be releasably connected, can be moved manually, for which purpose handles 50 are attached in particular to the drill table halves 2 .
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. In addition, it can be seen in FIG. 1 that the drilling machine 1 is connected to a subsurface 39 or a ground 10 with four ground anchors 9 . This makes it possible, in particular, to apply axial forces with the drill pipe 5 or the casing pipe 6 downwards via the drill rig 3, which are greater than a weight force of the Drill 1. As a result, drill 1 can be designed to be lightweight, which in particular makes transport to a drilling position much easier compared to drills 1 of the prior art and in particular transport over the last few meters of an outdoor facility can also be carried out manually.
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. 2 shows an anchor assembly jig 15 which has openings 16 corresponding to the ground anchors 9 arranged on the drilling table and a drilling axis marking 17 corresponding to a position of the drilling axis 7 on the drilling table. To insert the ground anchor 9 into a substrate 39 as one of the first steps when installing the drill 1 at a drilling position, the anchor installation jig 15 is arranged at the drilling position in such a way that the drilling axis marking 17 is positioned directly above the planned drill hole 47. Positions on the ground 10 at which the ground anchors 9 are to be introduced into the ground 10 can then be easily marked via the openings 16 in order to be able to connect the drilling table to the ground anchors 9 in such a way that the drilling axis 7 is at the desired drilling position.
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. The drill table can then be installed by a single person, for example, by first removing any superficial root system or the like with an excavator shovel or by hand, after which a drilling site marking rod is hammered in at the position of the desired borehole 47 . In a further step, if necessary, rock can be chiseled away in an area of the marking. In a next step, the soil 10 is usually compacted with a tamper in an area of the markings until the anchor assembly jig 15 can be placed essentially in a horizontal plane, after which the positions of the ground anchors 9 can be checked through the openings 16 of the anchor assembly jig 15 marked with spray paint.
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. As an alternative or in addition to marking with paint spray, the positions of the ground anchor clamping devices 12 can also be marked by marking rods which are punched through the openings 16 in order to later be able to place the ground anchor clamping device 12 on these marking rods. If a ground anchor clamping device 12 is connected to the ground 10 by more than one ground anchor 9, the positions of the ground anchors 9 are determined in a next step, after the ground anchor clamping devices 12 have been positioned accordingly through recesses 14 in the ground anchor clamping devices 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. In a next step, a ground anchor 9 is hammered into each of the marked positions with a hydraulic hammer or a percussion tool or the like, with the ground anchors 9 possibly being able to be fixed in the ground 10 with quick-acting cement.
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. The anchor assembly jig 15 makes it easy to mark the positions at which the ground anchors 9 are to be inserted into the ground 10 or via which the ground anchors 9 are to be connected to the drill table, if necessary via a coupling device such as a ground anchor clamping device 12 get connected. The soil 10 can then be appropriately prepared at these positions, in particular compacted. A precise position of the ground anchors 9 can optionally also be fixed in a later step by means of the coupling device or a ground anchor clamping device 12 .
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. The ground anchors 9 can protrude several meters into the ground 10 in order to achieve a particularly stable connection. In order to be able to easily drill holes into which ground anchors 9 are introduced, possibly with a cordless drill, provision can also be made for the ground anchors 9 or the holes required for them to be less than 2 m, in particular less than 1.5 m m, preferably less than 1.0 m, particularly preferably 0.4 m to 0.9 m, protrude into the ground 10 or the subsoil 39.
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. Although four ground anchors 9 are shown in the exemplary embodiment, the invention can of course also be fixed to the ground 39 with fewer, for example one, two, three, or more, for example five, six, seven or eight, ground anchors 9 .
Besonders bevorzugt werden die Erdanker 9 etwa regelmäßig um die Bohrposition angeordnet, beispielsweise wie dargestellt in Form von vier Eckpunkten eines Rechtecks. The ground anchors 9 are particularly preferably arranged approximately regularly around the drilling position, for example in the form of four corner points of a rectangle, as shown.
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. In a further step, a ground anchor clamping device 12 is placed on each ground anchor 9 . A section through a corresponding ground anchor clamping device 12 is shown in FIG. As can be seen in Fig. 3, the ground anchor clamping device 12 has a base plate 13 with a recess 14 through which the ground anchor 9 protrudes through a hollow coupling cylinder 36 of the ground anchor clamping device 12 and the ground anchor clamping device 12 or the coupling cylinder 36 also surmounts an upper end. As can be seen in Fig. 3, the ground anchor 9 is connected to the ground anchor clamping device 12 at an upper end via a nut 37 which engages in an external thread of the ground anchor 9 and which presses on a centering bolt 41, which in turn presses on plate springs 11, which a disk spring receptacle 42 for the disk springs 11 are supported on the ground anchor clamping device 12. This achieves an axially resilient connection between the ground anchor 9 and the ground anchor tensioning device 12, so that by tightening the head-side nut 37 both the ground anchor tensioning device 12 and the ground anchor 9 itself can be subjected to a pretension. For connecting the ground anchor clamping device 12 to the drilling table, drilling table connections 38 are arranged on the coupling cylinder 36 on an external thread such that they can be moved vertically or screwed. These drilling table connections 38 can also have disc springs 11 in order to be able to couple the drilling table to the outer cylinder in a resilient manner.
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. Fig. 3a shows a top view of another ground anchor clamping device 12. The ground anchor clamping device 12 shown here also has a base plate 13 and a coupling cylinder 36, via soft coupling cylinder 36 a drill table with that of the base plate 13 and thus with the subsurface 39 can be coupled is. In contrast to the ground anchor tensioning device 12 illustrated in FIG. Because of the recesses of different dimensions, ground anchors of different sizes can be easily connected to the base plate 13 . In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3a, up to eight ground anchors 9 can thus be coupled to the base plate 13. For this purpose, the recesses 14 are arranged regularly around the coupling cylinder 36 . Several recesses 14 in the base plate 13 are also advantageous if, for example, only two or four ground anchors 9 are required to fix the ground anchor tensioning device 12 accordingly to the base 39 . Thus, with a corresponding number of recesses 14, it is easy to switch to another recess 14 if it is shown, for example, that no ground anchor 9 can be introduced into the ground 10 at a position of a recess 14, for example due to rocks or the like arranged underneath. The recesses 14 are not circular, as shown, but have an elongated hole in which there is a circular hole. This makes it possible in a simple manner to connect the ground anchors 9 to the base plate 13 so that they are secured against twisting, and thus to prevent the ground anchors 9 from being loosened unintentionally as a result of rotation.
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. A method step in which four ground anchor clamping devices 12 are connected to the four ground anchors 9 but the drill table is not yet coupled to the ground anchors 9 is shown in FIG. The ground anchors 9 are arranged in bores in the subsoil 39 as shown, which protrude about 0.5 m to 1.5 m into the ground 10 . Correspondingly near-surface bores can be made in particular with a cordless drill, which is easy to handle manually. Drilling deeper could require the use of a heavier drill rig as there is a higher risk of hitting rocky rock. Four bores with a depth of about 1.5 m, six bores with a depth of 0.65 m or twelve bores with a depth of, for example, 0.81 m are preferably drilled into the subsoil 39, after which a corresponding number and correspondingly long ground anchors 9 be introduced into the subsoil 39 in order to couple the drilling machine 1 to the subsoil 39 .
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. As can be seen, for this purpose lower drilling table connections 38 are arranged on the coupling cylinders 36, on which the drilling table halves 2 can be supported. A vertical displaceability of the drill table connections 38 relative to the coupling cylinders 36, which is realized via an external thread on the coupling cylinders 36 and a corresponding internal thread on the drill table connections 38, an exactly horizontal alignment of the drill table can be achieved in a simple manner.
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. Subsequently, the individual halves of the drill table 2 are each connected to two ground anchors 9 via the ground anchor clamping devices 12 . A situation in which a first drilling table half 2 is arranged on two ground anchors 9 is shown in FIG. The drilling table half 2, which essentially consists of shaped tubes 20 formed weldment can be formed, is arranged on a movable in the vertical direction drill table connection to the ground anchor clamping device 12. As can be seen in FIG. 3, two such drill table connections 38 are provided, whereby the drill table half 2 can be clamped on the ground anchor clamping device 12 between the two drill table connections 38. The drill table connection can, for example, have an internal thread on the inside and can thus be moved in the vertical direction via an external thread on the cylindrical part of the ground anchor clamping device 12 . The drill table connection can also have a spring element, such as a plate spring 11 in particular, in order to achieve a resilient connection between the drill table or the individual drill table halves 2 and the ground anchor clamping device 12 .
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. 6 shows a situation in which both drilling table halves 2 are arranged on the respective ground anchor clamping devices 12 . In addition, the individual drill table halves 2 are already connected to one another in the situation shown in Fig. 6, namely via the drill table connector 19 arranged at the end Drill table connections 38, which are designed here as plate springs 11 as shown in Fig. 3, are connected to the ground anchors 9, so that in addition to a pre-stress caused by the weight of the drill table, a pre-stress caused by the tension of the plate springs 11 by means of the nut 37 at the head is applied can.
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. 7 shows a subsequent method step, wherein the ground anchor clamping devices 12 are coupled to the ground anchors 9 via cup springs 11 on the head side, as shown in FIG.
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. FIG. 8 shows a method step following the method step illustrated in FIG. 7, wherein the carriage adapter 18 connected to the drill table halves 2 and the drill carriage 3 coupled to it can be seen. The drill carriage 3 is thus not directly coupled to the drill table halves 2, but only via the carriage adapter 18 and resiliently connected to the ground 39 via the drill table halves 2 and the ground anchor clamping devices 12, so that vibrations of the drilling process are transmitted the disc springs 11 are at least partially filtered or dampened in order to achieve a low dynamic mechanical load on the ground anchor 9.
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. As shown in Fig. 8, the drill carriage 3 is movably connected to the carriage adapter 18 via a displacement cylinder 49, so that not only a carriage attached to the drill carriage 3 can be moved vertically, but the entire drill carriage 3. This makes it possible on the one hand to move the drill carriage 3 to press with the displacement cylinder 49 against the ground 39 in particular to transmit lateral forces directly via the drill mast 3 to the ground 39 and thus relieve the drill table. On the other hand, by moving the drill mount 3 with the shift cylinder 49 relative to the drill table, a vertical downward force can also be applied to a casing pipe e connected to the drill mount 3, for example to insert a casing pipe e designed as a starter casing pipe 6 into an uncased borehole 47 to press. The starter jacket tube 6 is usually shorter than one of the later introduced jacket tubes 6, especially since the starter jacket tube is usually adapted to a length of the down-the-hole-hammer. This can be particularly useful at the beginning of the drilling process. For a particularly good power transmission between the drill carriage 3 and the ground 39, a stabilizer plate (not shown) can be connected to the ground 39 via ground anchors 9 under the drill carriage 3, with which the drill carriage 3 can be positively releasably connected.
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. In addition, it is usually provided that a casing pipe clamp 25 and a drill pipe clamp 24 are connected to the drill mount 3 , which can thus also be moved vertically with the drill mount 3 via the displacement cylinder 49 . As shown in Fig. 8, the drill carriage 3 is movably connected to the carriage adapter 18 via a displacement cylinder 49, so that not only a carriage attached to the drill carriage 3 can be moved vertically, but the entire drill carriage 3. This makes it possible on the one hand to move the drill carriage 3 to press with the displacement cylinder 49 against the ground 39 in particular to transmit lateral forces directly via the drill mast 3 to the ground 39 and thus relieve the drill table. On the other hand, by moving the drill mount 3 with the shift cylinder 49 relative to the drill table, a vertical force can also be applied downwards to a casing pipe e connected to the drill mount 3, for example to convert a casing pipe e designed as a starter casing pipe 6 into an uncased drilled hole 47 to press. This can be particularly useful at the beginning of the drilling process.
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. In addition, it is usually provided that a casing pipe clamp pliers 25 and a drill pipe clamp pliers 24 are connected to the drill carriage 3 , which can thus also be moved vertically with the drill carriage 3 via the hydraulically actuatable displacement cylinder 49 .
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. 9 to 12 show various process steps when attaching the drill carriage 3 together with the carriage adapter 18 to the drill table halves 2. As can be seen, the drill carriage 3 together with the carriage adapter 18 is transported to the drill table with a movable trailer 35, after which the drill carriage 3 together with the carriage adapter 18 is preferably transported erected with a hand crank and then the carriage adapter 18 is coupled to the drilling table halves 2, as shown in FIG.
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. In addition, a clamping table 21 can be seen in Fig. 10 to 12, which has a receptacle 23 for a casing pipe 6 or a drill pipe 5, which receptacle 23 can be pivoted about a pivot axis 22, so that the casing pipe 6 or the drill pipe 5 can be easily horizontal position, in which the corresponding pipe is delivered manually, for example, can be brought into a vertical position in order to connect the pipe to the drive 4 and pipes already in the borehole 47 .
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. 13 shows another view of the drill carriage 3 including the carriage adapter 18. As can be seen, a drill pipe clamp 24 and a casing pipe clamp 25 are also provided at a lower end of the drill rig 3, with which the casing pipe 6 and the drill pipe 5 can be clamped if necessary can be fixed during the procedure. If necessary, a jacket tube breaking device can be provided, with which a rotation can be applied to the jacket tube 6 in order to be able to reliably loosen a screw connection between two jacket tubes 6 or to be able to break the thread 30 loose. This can be implemented structurally, for example, by a hydraulic cylinder. It can also be seen in FIG. 13 that a so-called floating spindle 51 is connected to the drive 4, via which the preventer coupling 26 (not shown in FIG. 13) can be connected to the drive 4. This floating spindle 51 allow a axially resilient and damping connection of the preventer coupling 26 to the drive 4, so that vibrations of the drill pipes 5 are not transmitted unfiltered to the drive 4 in order to reduce mechanical stress on the drive 4.
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. 14 shows the carriage adapter 18 without the drill carriage 3. As can be seen, the carriage adapter 18 has a base body which can be detachably connected to the drill table halves 2 and to which the drill carriage 3 can be detachably attached.
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. A drive 4 can also be seen on the drill carriage 3, which can be moved in translation relative to the carriage adapter 18 along the drilling direction 8 and with which a drill pipe 5 can be rotated about the drilling axis 7 in order to carry out the drilling.
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. The drill pipe 5 is preferably not coupled directly to the drive 4, but via a preventer coupling 26, which is shown in connection with the drive 4 in FIG. The preventer coupling 26 is coupled in a torsionally rigid manner to the drive 4 on the one hand and to the casing pipe 6 and the drill pipe 5 on the other hand. In order to be able to move the preventer coupling 26 along the drilling direction 8, it is arranged on the drill mast 3 on a carriage so that it can be moved in a translatory manner, the carriage being movable by means of the carriage drive 40, not shown here.
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. A coupling which is resilient in the direction of rotation and/or dampens in the direction of rotation can be arranged between the preventer coupling 26 and the drive 4, in particular a so-called floating spindle which has a floating coupling flange at the end. In conjunction with the floating coupling flange, this floating spindle dampens vibrations during the drilling process, which protects the drive and filters and dampens vibrations on the drill table.
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. 16 to 21 show details of the preventer clutch 26, the preventer clutch 26 being shown in FIG. 16 in a sectional view. The preventer coupling 26 has a lateral outlet 43 to in a space between drill pipe 5 and casing pipe e funded drill cuttings, which by means of a compressed air flushing from the Hole 47 is removed to be able to discharge from this space. This lateral outlet 43 usually does not rotate during operation.
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. 16 shows in a left area the outlet 43 or a so-called preventer ejection pipe and in a right area a jacket pipe connection 28 having a thread 30, via which jacket pipe connection 28 a jacket pipe e can be coupled torsionally rigid with the preventer coupling 26. The casing pipe connection 28 can be set in a rotational movement about the drilling axis 7, which is why this threaded connection is connected to the outlet 43 via a preventer bearing, which enables a relative rotational movement between the outlet 43 and the threaded connection. Also provided is a drill pipe connection 29 which also has a thread 30 and to which a drill pipe 5 can be connected in a torsionally rigid manner in order to set the drill pipe 5 in a rotational movement about the drilling axis 7 by means of the drive 4 .
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. In order to be able to alternately connect the casing pipe 6 or the drill pipe 5 or the casing pipe connection 28 or the drill pipe connection 29 to the drive 4, the preventer coupling 26 has a drive shaft 27 which can be coupled to either the casing pipe 6 or the drill pipe 5 via a coupling element 31 is. In the situation shown in FIG. 16, the positive-locking elements, which enable the coupling element 31 to be coupled to the drill pipe connection 29, are engaged, so that in this situation the drive 4 is coupled to the drill pipe 5 but not to the casing pipe 6. These positive-locking elements are designed as claws 33 .
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. 17 shows the drive shaft 27 of the preventer coupling 26 in detail, which is resiliently coupled to the drive 4 via a flange 44 and is designed as a toothed shaft. In principle, a rotationally rigid coupling of drive 4 and preventer coupling 26 can also be provided. Alternatively, the drive shaft 27 can of course also be designed in a different way. The drive shaft 27 is preferably designed for a form-fitting coupling, in particular as a toothed shaft or with an external hexagonal profile or the like.
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. A coupling element 31 is mounted on the toothed shaft so that it can be displaced in a translatory manner along the drilling axis 7 or a rotational axis of the drive 4 and the drive shaft 27, which has claws 33 at the end, which interact with corresponding claws 33 on the drill pipe connection 29 . If the drive shaft 27 is designed as a splined shaft, as in the exemplary embodiment, the coupling element 31 has an inner contour that corresponds to the splined shaft, so that a torque can be transmitted. It goes without saying that the drive shaft 27 can also be designed for this purpose, for example, with an equal thickness, an external hexagon or the like as the outer contour. In this case, of course, the coupling element 31 is also designed with a corresponding contour on the inner radius in order to ensure a form fit with axial displaceability.
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. Furthermore, the coupling element 31 has carriers 32 on the circumference, which correspond to carrier wings coupled to the casing pipe connection 28 . Furthermore, the coupling element 31 has internal teeth corresponding to the toothed shaft of the drive shaft 27, so that a torque from the drive 4 is transmitted to the coupling element 31 via the drive shaft 27, the external teeth on the drive shaft 27 and the internal teeth on the coupling element 31. Depending on an axial position of the coupling element 31, the rotation of the drive 4 is subsequently transmitted by the flange 44 either to the casing pipe connection 28 and thus a casing pipe 6 connected thereto or to the drill pipe connection 29 and thus a drill pipe 5 connected thereto.
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. In this context, Fig. 18 shows the drive shaft 27, the coupling element 31 and the drill pipe connection 29, the coupling element 31 being arranged in an axial position in which the claws 33 are in engagement with claws 33 of the drill pipe connection 29, so that a rotational movement from the drive 4 can be transferred via the flange 44 and the coupling element 31 to the drill pipe connection 29 and a drill pipe 5 that may be connected thereto.
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. 19 shows the same components of the preventer coupling 26 as in FIG. There is therefore no coupling of the drive shaft 27 to the drill pipe connection 29 . However, here the drivers 32 engage in the driver wings of the casing pipe connection 28, which is not shown here so that in this axial position of the coupling element 31 a rotation of the drive 4 can be transmitted to the casing pipe connection 28 and a casing pipe 6 which is optionally connected thereto.
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. A switching process by axially moving the coupling element 31 takes place by means of a hydraulic drive via an actuating cylinder 45, which can be seen in FIG. An axial movement of the actuating cylinder 45 causes the coupling element to be displaced axially, for example via positive-locking elements that protrude radially through the casing pipe connection 28 and are mounted so that they can move axially in the casing pipe connection 28, in order to loosen or close a positive-locking connection between the coupling element 31 and the drill pipe connection 29 or between to reach the coupling element and the casing pipe connection 28 . For example, it can also be provided that a mechanism is provided which converts an axial movement of the actuating cylinder into a radial movement of driver wings, which then form a positive connection with the driver in order to axially displace the coupling element.
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. 20 shows a section through the preventer coupling 26, with the drive shaft 27, the coupling element 31, the drill pipe connection 29 and the jacket pipe connection 28 as well as the actuating cylinder 45 being visible. As can also be seen, the coupling element 31 is axially prestressed by a coupling spring 46 so that when the preventer actuating cylinder 45 is moved back, it is correspondingly moved axially by the coupling spring 46 and engages in the claws 33 of the drill pipe connection 29 . The clutch spring 46 is tensioned when the jacket tube 6 is driven via the jacket tube connection 28 . If the drill pipe 5 is driven, the coupling spring 46 causes the coupling element 31 to close with the drill pipe connection 29 .
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. 21 shows a mobile drilling device, the drilling machine 1 being dismantled for drilling and being arranged entirely on the trailer 35 which is part of the mobile drilling device. As can be seen, the corresponding trailer 35 can be easily coupled to a conventional car and thus easily moved to a drilling site. To move the trailer 35 off-road, a manipulator that can be detachably connected to the trailer 35 can also be provided, which contains a travel drive that can have caterpillars, for example. The individual components of the drilling machine 1 are in turn comparatively lightweight, so that they can be transported by a single person from the trailer 35 to a drilling site in order to form the drilling machine 1 only at the drilling site by assembling the individual components. As a result, damage to outdoor facilities and the like is avoided in a simple manner.
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. 22a to 22n show diagrammatically different states of a drilling machine 1 according to the invention during a drilling process or a so-called pipe run, wherein a top edge 48 of the terrain is also shown, from which the borehole 47 extends into the subsoil 39 or into the soil 10. In particular, it can be seen in FIGS. 22a to 22n how new pipes are inserted during a drilling operation.
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. Fig. 22a shows in an upper area the preventer coupling 26 connected to the drive 4 with casing pipe connection 28 and drill pipe connection 29 and in a lower area the lower ends of casing pipe 6 and drill pipe 5, with a wing hammer 34 on the end of drill pipe 5 for drilling the borehole 47 is arranged in the underground 39 . The casing 6 shown in FIG. 22a is designed as a starter casing 6 and the drill pipe 5 shown is designed as a starter drill pipe 5 . Starter drill pipe 5 and starter casing pipe 6 are designed to further develop borehole 47 at a lower end and to be connected to another drill pipe 5 or casing pipe 6 only at an upper end, usually via a thread 30. All later supplied drill pipes 5 and casing pipes 6, on the other hand, are designed to be connected to corresponding pipes on both sides. The starter drill pipe 5 and the starter casing pipe 6 are usually shorter than all other drill pipes 5 and casing pipes 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. Provision can be made for the starter casing tube to have a cutting crown at a lower end in order to be able to more easily detach surrounding soil from a borehole wall, which soil cannot be reached by the drill bit.
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. The wing hammer 34 is not mandatory, but the method can also be implemented, for example, using only a down-the-hole hammer with a standard drill bit. A wing hammer 34 is usually only used when there is a large skin friction is to be expected. A drill hole diameter that is larger than the outer diameter of the jacket pipes 6 can often also be achieved with a conventional down-the-hole hammer with a standard drill bit.
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. It goes without saying that the preventer coupling 26 and the drive 4 are arranged on the drill carriage 3, not shown here, which is connected to the subsurface 39 via the carriage adapter 18, also not shown, and the drill table halves 2. The arrangement of drill mount 3, mount adapter 18 and drill table halves 2 corresponds to the structure shown in FIG. The preventer coupling 26 can thus be moved translationally along the drilling axis 7 relative to the subsoil 39 by means of the carriage of the drilling rig 3 in order to be able to introduce drill pipes 5 and jacket pipes 6 into the drilled hole 47 .
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. During the drilling process, the drill carriage 3 is usually pressed against the subsurface 39 by means of the displacement cylinder 49, not shown in FIGS. The drilling rig 3 can usually be detached from the stabilizer plate fixed to the ground by lifting the drilling rig 3 .
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. 22a also shows the drill pipe clamps 24 and the jacket pipe clamps 25, with which drill pipe 5 and jacket pipe 6 can be detachably fixed. When the borehole 47 is drilled into the subsoil 39, the drill pipe clamp 24 and the jacket pipe clamp 25 are open, as shown in FIG. 22a. This can be seen from the fact that the drill pipe clamps 24 and casing pipe clamps 25 are shown at a distance from the drill pipe 5 and the casing pipe 6 . In this situation, a hole can be made in the subsoil 39 by the drive 4 being rotationally coupled to the drill pipe 5 via the preventer coupling 26 and an axial force in the drilling direction 8 being applied with a carriage of the drill carriage 3 . The casing pipe e usually does not rotate when the bore is drilled into the subsoil 39, but is merely pressed into the subsoil 39 along the drilling direction 8, ie vertically.
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. The borehole is usually flushed with compressed air, so that drill cuttings, i.e. rock shattered during drilling, are pushed through a gap between by means of the compressed air Drill pipe 5 and casing pipe 6 is discharged upwards and through outlet 43 . Alternatively, rinsing with a liquid would of course also be possible.
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. When the borehole 47 has reached a depth which corresponds to the length of the drill pipe 5 or an integral multiple thereof and drilling is to continue, a new drill pipe 5 and a new casing pipe 6 are placed between the preventer coupling 26 and those already in the drill hole 47 Drill pipe 5 and casing pipe 6 inserted.
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. At the beginning of the drilling process, the starter drill pipe 5 is connected directly to the preventer coupling 26 and a bore is drilled into the ground 10 starting from the top edge 48 of the ground. When this borehole 47 reaches a depth which corresponds to a length of starter casing pipe 5, the starter casing pipe is pressed into the borehole, with a corresponding axial force being exerted, for example with the displacement cylinder 49, not shown in FIGS. 22a to 22n, via the drill mount the starter jacket tube 6 can be applied. Subsequently, the preventer coupling 26 is released from the starter casing 5 in order to arrange further pipes between the starter casing 5 and the starter casing 6 in the borehole 47 on the one hand and the preventer coupling 26 on the other hand.
Fig. 22a zeigt eine solche Situation, wobei das Bohrrohr 5 auf der Bohrlochsohle am unteren Ende des Bohrloches 47 aufliegt. FIG. 22a shows such a situation, with the drill pipe 5 resting on the bottom of the borehole at the lower end of the borehole 47. FIG.
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. To insert a new drill pipe 5 and a new casing pipe 6 between the starter drill pipe 5 and starter casing pipe 6 on the one hand and the preventer coupling 26 on the other hand, the drill pipe 5 together with the butterfly hammer 34 is then lifted so that the drill pipe 5 can be rotated effortlessly. For this purpose, the wing hammer 34 is closed so that it can be positioned completely in the jacket tube e. The drill pipe 5 is then raised via the drill pipe connection 29 and the preventer coupling 26 with the drill rig 3, as shown in FIG. 22b.
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. The drill pipe 5 is then fixed in this position by the drill pipe clamp 24 and the casing pipe 6 by the casing pipe clamp 25 and the preventer coupling 26 is completely detached from the drill pipe 5 located in the borehole 47 . This situation, in which both the drill pipe collet 24 and the Casing pipe clamps 25 are closed, is shown in FIG.
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. In a next step, as shown in FIG. 22d, a new drill pipe 5 and a new casing pipe 6 are placed in an area between the preventer coupling 26 and the drill pipe 5 and casing pipe e already in the borehole 47, usually by means of the one shown in FIG. 12, for example Clamping table 21. The wing hammer 34, the casing clamp 25 and the drill pipe clamp 24 remain closed during this time.
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. As can be seen in FIG. 22e, in a next step the preventer coupling 26 on the drill pipe connection 29 is connected to the newly fed drill pipe 5. In order to prevent undesired movement of drill pipe 5 and casing pipe 6 , drill pipe 5 and casing pipe 6 , which are already in borehole 47 , continue to be clamped or fixed with drill pipe clamp pliers 24 and casing pipe clamp pliers 25 .
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. After the new drill pipe 5 has been coupled to the drill pipe connection 29 according to FIG Casing pipe connection 28 can be coupled to the new casing pipe 6 by rotating the drive 4 . This can be seen in Figure 22f.
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. The newly fed casing pipe 6 and the newly fed drill pipe 5 are now connected to the casing pipe connection 28 and the drill pipe connection 29, so that in a next method step the newly fed drill pipe 5 can be connected to the drill pipe 5 already in the borehole 47. This is done by rotating the drill pipe 5 connected to the drill pipe connection 29 so that the drive 4 is again coupled to the drill pipe connection 29 here. For connecting the drill pipe connector 29 to the drill pipe 5 already located in the drill hole 47, the drill pipe clamp 24 remains closed, as can be seen in FIG. 22f. After the drill pipe connector 29 has been connected via the newly fed drill pipe 5 to the drill pipes 5 already in the borehole 47 in a method step following the situation shown in FIG. 22f, the drill pipe clamp 24 is released, as can be seen in FIG. 22g.
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. It goes without saying that a vertical position of the drill pipe clamp 24 and casing pipe clamp 25 usually remains unchanged during the entire method illustrated in FIGS. 22a to 22n, as can also be seen in the schematic representations.
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. Subsequently, the coupling element 31 is moved axially again, so that the drive 4 is rotationally coupled to the casing pipe connection 28 in order to connect the new casing pipe e already connected to the casing pipe connection 28 to the casing pipe(s) 6 located in the borehole 47 by rotation , as can be seen in Figure 22h. To couple the jacket pipes 6 already in the borehole 47, these are fixed with the jacket pipe clamps 25 so that the newly fed jacket pipe 6 can be screwed to the jacket pipes 6 already in the borehole 47 via the thread 30 at the end. In the process, the preventer coupling 26 together with the drill pipes 5 and the wing hammer 34 is lowered, which is why these are positioned lower in the procedural state illustrated in FIG. 22h than in the procedural state illustrated in FIG. 22g. However, a position of the jacket pipes 6 already located in the borehole 47 does not change between the method states shown in FIGS. 22g and 22h.
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. In a next step, the coupling element 31 in the preventer coupling 26 is brought back into a position which enables a rotational coupling of the drive 4 only to the drill pipe connection 29, but not to the casing pipe connection 28, in order to subsequently connect the drill pipe 5 to the drive 4 to drive The wing hammer 34 can now be opened in order to drill a borehole 47 which has a diameter corresponding to the outer diameter of the casing tube 6 . This situation is illustrated in Figure 22i. The casing pipe clamp 25 is then opened and the wing hammer 34 is set in rotation via the drill pipe 5 and the casing pipe 6 is pressed downwards without rotating in order to drill the hole into the ground 10 .
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. When the newly fed drill pipe 5 and the newly fed casing pipe 6 are also sunk in the borehole 47, the connection between the preventer coupling 26 and the drill pipe 5 as well as the casing pipe 6 is released again in order to insert a further drill pipe 5 and a further casing pipe 6 between the already in the borehole 47 located and the preventer clutch 26 to arrange.
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. The wing hammer 34 can be designed in such a way that it opens as soon as a compressed air purge is activated by an opening movement being caused by compressed air. Before a new jacket pipe 6 is supplied, the wing hammer 34 is thus closed by switching off the compressed air flushing when the drilling process is interrupted.
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. In order to subsequently arrange a further drill pipe 5 and a further casing pipe 6 between those already in the borehole 47 and the preventer coupling 26, the casing pipe 6 is again fixed using the casing pipe clamps 25, as shown in Fig. 22i, so that Fig. 22i shows the situation from Drill pipe clamp 24 and casing pipe clamp 25 shows both before and after drilling. The drive 4 is then connected to the casing pipe connection 28 by a corresponding movement of the coupling element 31 and the casing pipe connection 28 is released from the casing pipes 6 located in the borehole 47 by rotating the casing pipe connection 28 with the drive 4 . Subsequently, the preventer coupling 26 together with the drill pipes 5 and the wing hammer 34 is raised, the drill pipes 5 located in the drill hole 47 being fixed with the drill pipe clamp pliers 24, as shown in FIG. 22j.
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. The drive 4 is then reconnected to the drill pipe connection 29 by means of the switching device and the drill pipe connection 29 of the preventer coupling 26 is released from the drill pipes 5 located in the drill hole 47 by rotation. Subsequently, the preventer coupling 26 is raised further by means of the drill rig 3 and a new drill pipe 5 and a new casing pipe 6 are fed in and connected to the drill pipe connection 29 and the casing pipe connection 28, as shown in FIG. 22k. The situation shown in Fig. 22k thus essentially corresponds to that in 22f, but here an additional drill pipe 5 and an additional jacket pipe 6 are positioned in the borehole 47 or the borehole 47 is already correspondingly deeper here.
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 a next step, the newly fed drill pipe 5 and the newly fed casing pipe 6 are lowered again by means of the drill mount 3 and, with the drill pipe clamp 24 closed, the drill pipes 5 are first connected, after which the drill pipe clamp 24 is opened, as shown in FIG. 22I is.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Mantelrohre 6 bei geschlossener Mantelrohr-Klemmzange 25 mittels des Antriebs 4 verschraubt, wie in Fig. 22m dargestellt ist. In a further method step, the casing pipes 6 are screwed together with the casing pipe clamping pliers 25 closed by means of the drive 4, as shown in FIG. 22m.
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. FIG. 22n shows a method step following the method step shown in FIG. 22m. Here the drill pipe clamps 24 and the jacket pipe clamp 25 are open and the drive 4 is rotationally coupled to the drill pipes 5 via the preventer coupling 26 so that drilling can again be carried out using the open wing hammer 34 . A borehole 47 of any depth can thus be formed by repeating the method steps illustrated in FIGS. 22a to 22n.
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. Correspondingly, any number of drill pipes 5 can be inserted into the borehole 47, with the drilling machine 1 according to the invention usually being used for drilling boreholes for geothermal applications with a depth of 15 meters to 45 meters.
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. After the desired depth has been reached, brine lines are then introduced into the borehole 47 in the case of geothermal use. Alternatively, the hole can of course also be used as a well. In this case, the borehole 47 is usually stabilized in a manner which is usual for well drilling.
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. A drilling machine 1 according to the invention and a corresponding method make it possible to drill holes for heat pumps, wells or the like in a particularly simple and cost-effective manner in soil 10, with damage to Outdoor facilities can be avoided due to the lightweight of the individual components and the assembly of the drill 1 on site. Due to the individual, lightweight parts, the drilling machine 1 can optionally also be assembled and operated by just one person, so that a reduced personnel requirement is also achieved.

Claims

38 Patentansprüche 38 patent claims
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. 1. Drilling machine (1), in particular for producing geological bores with a depth of 8 m to 45 m, having a drilling table which can be connected to a subsurface (39) and a drilling rig (3) on which a drive (4th ), with which a drilling tube (5) detachably connected to the drive (4) can be set in rotation about a drilling axis (7), is arranged to be movable along a drilling direction (8), characterized in that the drilling table can be detachably connected to the drilling carriage ( 3) is connected.
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. 2. Drilling machine (1) according to claim 1, characterized in that at least one, preferably four to 20, ground anchors (9) are provided, through which the drilling table can be connected to a ground (10), the ground anchors (9) up to a depth of less than 2 m, in particular 0.5 m to 1.5 m, can be introduced into the ground (10).
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. 3. Drilling machine (1) according to claim 2, characterized in that the ground anchors (9) are coupled to the drilling table in a working position via spring and/or damper elements in the vertical direction, with in particular a prestressing of the spring and/or damper elements is adjustable.
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. 4. Drilling machine (1) according to claim 2 or 3, characterized in that at least one, preferably each, ground anchor (9) is coupled to the drilling table via a ground anchor clamping device (12), which ground anchor clamping device (12) is detachable with the Drilling table connected and releasably connected to the ground anchor (9).
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 5. Drill (1) according to claim 4, characterized in that the ground anchor clamping device (12) has a base plate (13) with at least one recess (14) through which the ground anchor (9) into the ground anchor clamping device (12) can be inserted, the ground anchor (9) being able to be coupled in the vertical direction to the ground anchor tensioning device (12) via a screw connection, the ground anchor tensioning device (12) having spring and/or damping elements, in particular one or more plate springs (11) and / or spiral springs, via which a coupling of the base plate (13) with the ground anchor (9) is possible in the vertical direction. 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. 6. Drill (1) according to claim 5, characterized in that the base plate (13) of the ground anchor clamping device (12) has two to twelve, in particular three or four, recesses (14) through which a corresponding number of ground anchors (9) protrude , through which the ground anchor clamping device (12) can be connected to the ground (10), the recesses (14) being able to have different sizes.
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. 7. Drill (1) according to one of Claims 4 to 6, characterized in that the ground anchor clamping device (12) has an anti-twist device for the ground anchor(s) (9) which extends through the recess (14) in the base plate (13). protrude.
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. 8. Drilling machine (1) according to one of claims 4 to 7, characterized in that the drilling table with the ground anchor clamping device (12) in a working position of the device (1) in the vertical direction via spring and/or damping elements, in particular one or several disc springs (11), is detachably connected.
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. 9. Drill (1) according to any one of claims 2 to 8, characterized in that an anchor assembly jig (15) is provided which markings, in particular openings (16) at positions which correspond to positions at which the ground anchors (9) can be connected to the drilling table, if necessary via coupling devices such as ground anchor clamping devices, so that by marking a piece of soil (10) at the markings, positions for the ground anchors (9) or for coupling devices via which the drilling table is connected to the ground anchors, on the ground (10) can be defined.
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. 10. Drilling machine (1) according to claim 9, characterized in that the anchor assembly jig (15) has a drilling axis marking (17) which corresponds to a position of a drilling axis (7), so that positions for the ground anchors (9 ) can be defined in order to be able to drill a hole at the drilling position in the ground (10) with the drilling machine (1) positioned appropriately and fixed by means of the ground anchor (9).
11. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrtisch zwei Bohrtischhälften (2) aufweist, welche durch einen 40 11. Drilling machine (1) according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the drilling table has two drilling table halves (2) which are connected by one 40
Lafettenadapter (18) lösbar verbindbar sind, wobei die Bohrlafette (3) über den Lafettenadapter (18) lösbar mit dem Bohrtisch verbindbar ist. Mount adapter (18) can be detachably connected, the drill mount (3) being detachably connectable to the drill table via the mount adapter (18).
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. 12. Drilling machine (1) according to claim 11, characterized in that the drill carriage (3) is connected to the carriage adapter (18) via a displacement cylinder (49), through which the drill carriage (3) is positioned in the vertical direction relative to the carriage adapter (18). is movable.
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. 13. Drilling machine (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the drilling table has two detachably connectable drilling table halves (2), each drilling table half (2) being connectable to a base (39) at two positions via ground anchors (9). is provided, in particular a drill table connector (19) through which the drill table halves (2) can be connected at the ends.
14. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrtischhälften (2) Formrohre (20), insbesondere Vierkantrohre, aufweisen oder durch derartige Formrohre (20) gebildet sind. 14. Drilling machine (1) according to claim 13, characterized in that the drilling table halves (2) have shaped tubes (20), in particular square tubes, or are formed by such shaped tubes (20).
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. 15. Drilling machine (1) according to one of Claims 1 to 14, characterized in that a clamping table (21) which can be releasably connected to the drilling table is provided with a receptacle (23) which can be swiveled about a swiveling axis (22) for a casing pipe (6), so that a jacket pipe (6) and/or drill pipe (5) detachably connected to the holder (23) can be brought into a vertical position by pivoting the holder (23) in order to couple the jacket pipe (6) to the drive (4). .
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. 16. Drilling machine (1) according to one of claims 1 to 15, characterized in that a casing pipe (6) surrounding the drilling pipe (5) can be detachably connected to the drilling machine (1) in such a way that during drilling with the drilling machine (1) a continuous vertical force can be applied to the jacket tube (6), the vertical force preferably being variable in a defined manner, in particular being controllable.
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). 17. Drilling machine (1) according to one of claims 1 to 16, characterized in that a casing pipe (6) surrounding the drilling pipe (5) is detachably connected to the drilling machine (1). can be coupled in such a way that the jacket pipe (6) can be rotated about the drilling axis (7), in particular by means of the drive (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. 18. Drilling machine (1) according to one of claims 1 to 17, characterized in that a drill pipe clamp (24) is provided, with which the drill pipe (5) can be releasably fixed.
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. 19. Drilling machine (1) according to any one of claims 1 to 18, characterized in that a jacket tube clamping pliers (25) is provided, with which the jacket tube (6) can be releasably fixed.
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. 20. Drill (1) according to one of claims 1 to 19, characterized in that the jacket tube (6) via a preventer coupling (26) with the device (1) can be coupled, the preventer coupling (26) having at least one has a lateral outlet (43) via which drill cuttings can be discharged from the jacket pipe (6).
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. 21. Drilling machine (1) according to claim 20, characterized in that the preventer coupling (26) can be coupled to the drive (4) on the one hand and to both the drill pipe (5) and the jacket pipe (6) on the other hand, the Preventer coupling (26) has a switching device in order to be able to transfer a rotation of the drive (4) either to the drill pipe (5) or to the casing pipe (6).
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. 22. Drilling machine (1) according to claim 21, characterized in that the switching device has a drive shaft (27) that can be connected rigidly, resiliently and/or dampingly to the drive (4), in particular a splined shaft, a jacket pipe connection (28) with which the jacket pipe (6), in particular via a thread (30), and has a drill pipe connection (29) to which the drill pipe (5) can be rigidly connected, in particular via a thread (30), wherein a coupling element (31 ) is provided, which can be moved along the drilling axis (7) relative to the drive shaft (27) between two working positions, with the coupling element (31), the drill pipe (5) and the jacket pipe (6) having corresponding positive-locking elements, so that the coupling element (31 ) is rotationally coupled to the casing pipe (6) in a first working position and rotationally coupled to the drill pipe (5) in a second working position, wherein the Coupling element (31) is rotationally coupled both in the first and in the second working position with the drive shaft (27), in particular via a toothing.
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. 23. Drill (1) according to claim 22, characterized in that a switchover drive, in particular a hydraulic drive, is provided, by which the coupling element (31) can be moved from the first working position into the second working position.
24. Bohrmaschine (1) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente Klauen (33) aufweisen. 24. Drill (1) according to claim 22 or 23, characterized in that the form-fitting elements have claws (33).
25. Bohrmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass am Bohrrohr (5) endseitig ein Imlochhammer angeordnet ist. 25. Drilling machine (1) according to one of claims 1 to 24, characterized in that a down-the-hole hammer is arranged at the end on the drill pipe (5).
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. 26. Drilling machine (1) according to one of Claims 1 to 25, characterized in that a drill head is arranged on the end of the drill pipe (5) and has a variable cross section, in particular a wing hammer (34), so that the cross section of the drill head during operation can be larger than an inside diameter of a casing (6) which encloses the drill pipe (5) and through which the drill head can be removed from the borehole (47) when the drill pipe (5) is not rotating.
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. 27. Mobile drilling device comprising a drilling machine (1) for producing a bore according to one of claims 1 to 26 and a movable trailer (35) with wheels, which can be coupled to a motor vehicle in order to be able to transport the drilling machine (1) over a road , wherein the drilling machine (1) can be arranged entirely on the trailer (35) in a disassembled state.
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 28. A method for producing a bore, in particular for producing a geological bore with a depth of 8 m to 45 m, characterized in that a drill table is first arranged at a drilling position, after which a drill carriage (3) with a drive ( 4), with which a drilling pipe (5) detachably connected to the drive (4) can be set in rotation about a drilling axis (7), is arranged to be movable along a drilling direction (8), after which the drilling pipe ( 5) connected and the hole is introduced into a soil (10). 43
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrtisch über Erdanker (9) mit dem Erdreich (10) gekoppelt wird. 29. The method according to claim 28, characterized in that the drill table is coupled to the ground (10) via ground anchors (9).
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrtisch an der Bohrposition gebildet wird, insbesondere durch lösbare Koppelung zweier Bohrtischhälften (2). 30. The method according to claim 28 or 29, characterized in that the drilling table is formed at the drilling position, in particular by detachably coupling two drilling table halves (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. 31. The method according to any one of claims 28 to 30, characterized in that the drill pipe (5) and a casing pipe (6) surrounding the drill pipe (5) are connected to the drive (4) via a preventer coupling (26) with a switching device A rotational movement of the drive (4) is alternately transmitted via the switching device only to the drill pipe (5) or only to the casing pipe (6).
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. 32. The method according to claim 31, characterized in that during drilling, wherein the rotational movement of the drive (4) via the preventer coupling (26) is transmitted only to the drill pipe (5), via the preventer coupling (26) simultaneously an axial force is applied to the jacket tube (6).
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