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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bohrgerät zum Einbringen
von Bohrungen in den Erdboden mit Hilfe eines Innenbohrgestänges, welches
von einem separat antreibbaren Außenrohr umschlossen ist, nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solche
Bohrgeräte
sind, beispielsweise aus der
DE 101 44 809 A1 , bekannt und weisen eine
Lafette auf, an der mindestens ein Antrieb zum Antreiben des Außenrohrs
verschiebbar angeordnet ist. Außerdem
ist ein Antrieb für
das Innenbohrgestänge, der
ebenfalls an der Lafette verschiebbar angeordnet ist, und eine mit
dem Antrieb verbundene Bohrfluidleitung zum Zuführen eines Bohrfluids in das
Innenbohrgestänge
vorhanden.
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Bohrungen
in nicht standfesten Böden,
in Überlagerungsböden oder
bei hohem Grundwasserpegel werden nach heutigem Stand der Verfahrenstechnik
zumeist im Schutz einer Verrohrung niedergebracht. Dazu werden häufig Bohranlagen
mit Antrieben für
ein Außenrohr
und für
ein Innenbohrgestänge
eingesetzt. Aus bohrtechnischer Sicht ist es vorteilhaft, wenn beide
Gestänge
unabhängig
voneinander in Drehbewegung versetzt werden können und wenn das innere Bohrgestänge mit
dem Bohrwerkzeug gegenüber
dem äußeren Schutzrohr
axial verschieblich ist.
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Zu
diesem Zweck werden regelmäßig sogenannte
Doppelkopfbohranlagen, wie beispielsweise aus der
DE 101 44 809 A1 bekannt,
verwendet. Dabei treibt ein vorgeordneter Antrieb das Außenrohr an.
Das Innengestänge
wird entsprechend von einem hinteren Antrieb angetrieben. Üblicherweise werden
solche Bohrungen unter Verwendung einer Bohrspülung zum Austrag des Bohrkleins
aus dem Bohrloch und in einigen Fällen auch zum Antrieb eines
Werkzeugs am Innenbohrstrang durchgeführt.
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Bei
der Bohrspülung
kann es sich um inkompressible Medien handeln, wie zum Beispiel
Wasser, Zement, Suspensionen oder Bentonit-Stützflüssigkeit. In diesem Fall spricht
man beim Bohrverfahren auch vom Spülbohren.
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Es
können
aber auch kompressible Medien, im Allgemeinen Luft, eingesetzt werden.
Die Luft wird durch einen Kompressor mit Druck und Strömungsenergie
beaufschlagt. Aus praktischen Gründen
wird der Luft häufig
etwas Flüssigkeit
zugesetzt, zum Beispiel, um den entstehenden Staub besser zu binden. Mit
der Druckluft wird nicht nur der Austrag des Bohrkleins aus dem
Bohrloch bewerkstelligt, sondern es wird häufig ein am Innenbohrstrang
befestigtes druckluftbetriebenes Werkzeug angetrieben, ein sogenannter
Imlochhammer. Ein solcher Imlochhammer wird auch als Tieflochhammer
oder Senkbohrhammer bezeichnet.
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Das
Spülbohrverfahren
mit teilweisem Abteufen einer Schutzverrohrung wird vorzugsweise
bei schneidbaren Böden,
also Bodenklassen mit geringer Scherfestigkeit, eingesetzt, während das
Doppelkopf-Imlochhammerbohrverfahren bei Böden eingesetzt wird, bei denen
zum Beispiel Überlagerungsböden mit
eingelagerten Findlingen oder kompaktem Fels, also höhere Bodenklassen,
erbohrt werden müssen.
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Heute
sind Bohrgeräte
bekannt, welche entweder fest installierte Spülleitungen sowie zugehörige Absperr-
und Regeleinrichtungen zum Spülbohren
besitzen, oder aber es sind fest installierte Spülleitungen und zugehörige Absperr-
und Regeleinrichtungen zum Doppelkopfbohren mit Druckluft vorhanden.
Das Umrüsten
von dem einen auf das andere Bohrverfahren erfordert dann ein zeitaufwändiges Ändern und
Neuanschließen
der jeweils benötigten Spülkanäle.
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Aufgabe
der Erfindung ist, ein Bohrgerät
zu schaffen, welches auf möglichst
ergonomisch leichte und schnelle Art und Weise von einer zur anderen Bohrspülungsmethode
umgerüstet
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch das Bohrgerät
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Varianten des erfindungsgemäßen Bohrgeräts sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das
Bohrgerät
der oben genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass
zum variablen Anschließen
von Zuleitungen für
ein einzusetzendes Bohrfluid eine Kupplungsstation vorhanden ist,
dass ein anschlussseitiges Ende der Bohrfluidleitung mit der Kupplungsstation
verbunden ist, und dass die Kupplungsstation mindestens einen Blindanschluss
aufweist zum Parken von Zuleitungen für nicht einzusetzendes Bohrfluid.
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Als
Kerngedanke der Erfindung kann angesehen werden, bei einem Bohrgerät einen
Bereich vorzusehen, in dem Zuleitungen für Bohrfluid, welches zwar regelmäßig benötigt, jedoch
für eine
aktuell niederzubringende Bohrung nicht eingesetzt wird, vorübergehend
untergebracht oder geparkt werden können. Hierzu ist erfindungsgemäß eine Kupplungsstation
mit einer gewünschten
Anzahl von Blind- oder Parkanschlüssen für die Zuleitungen von nicht
einzusetzendem Bohrfluid vorgesehen.
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Als
wesentlicher Vorteil der Erfindung kann angesehen werden, dass das
Bohrgerät
nunmehr prinzipiell für
verschiedene Bohrverfahren bereit ist und in äußerst kurzer Zeit, beispielsweise
vom Betriebsmodus Spülbohren
mit einem Bohrfluid auf den Betriebsmodus Doppelkopfbohren mit Druckluft
umgerüstet
werden kann. Ein Neuverlegen der jeweils benötigten Spülungskanäle kann bei der Erfindung in vorteilhafter
Weise vermieden werden.
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Eine
besonders ergonomische Handhabung der Kupplungsstation ist möglich und
die erfindungsgemäßen Vorteile
werden in besonderer Weise realisiert, wenn die Blindanschlüsse benachbart,
also in unmittelbarer Umgebung, zum anschlussseitigen Ende der Bohrfluidleitung
angeordnet sind.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Variante der Erfindung weist außerdem das
anschlussseitige Ende der Bohrfluidleitung eine Schnellkupplung
zum variablen Verbinden mit einer Zuleitung zu einer gewünschten
Bohrfluidquelle auf. Hierdurch kann der Wechsel einer Bohrfluidzuleitung
besonders rasch erfolgen.
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Zweckmäßig weisen
die Blindanschlüsse eine
gleiche Schnellkupplung auf wie das anschlussseitige Ende der Bohrleitung.
Ein Wechsel der Zuleitungen für
Bohrfluid kann dann in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass eine
erste Zuleitung von der Schnellkupplung des anschlussseitigen Endes
der Bohrfluidleitung abgenommen wird und danach eine zweite Zuleitung,
die an einem Blindanschluss an einer gleichen Schnellkupplung geparkt
war, an das anschlussseitige Ende der Bohrfluidleitung angeschlossen
wird.
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Vorteilhaft
ist in diesem Zusammenhang, wenn die Kupplungsstation einen überzähligen Blindanschluss
aufweist, so dass alle Zuleitungen zu jedem Zeitpunkt entweder an
einem Blindanschluss oder am anschlussseitigen Ende der Bohrfluidleitung untergebracht
werden können.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist ein anschlussseitiger
Endbereich der Bohrfluidleitung als, insbesondere halbkreisförmiger,
Rohrbogen ausgebildet, der an der Kupplungsstation angeordnet ist.
Ein solcher Rohrbogen wird zweckmäßig so angeordnet, dass die
Bohrfluidleitung vertikal nach unten hängend an diesem Rohrbogen befestigt
ist. Eine ungünstige
Beanspruchung der Schlauchbefestigung wird so vermieden. Ein entsprechender
Rohrbogen ist vorteilhafterweise am anderen Ende der Bohrfluidleitung,
also im Bereich des Antriebs für
das Innenbohrgestänge,
vorgesehen, wobei auch dort die Bohrfluidleitung vertikal nach unten
hängend
angeordnet ist.
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Da
die Zuleitungen für
das Bohrfluid ein beträchtliches
Gewicht aufweisen können,
kann bei einer weiteren vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung
an der Kupplungsstation, die auch als Fixpunkt an der Bohrlafette
bezeichnet wird, mindestens eine Zugentlastung für dort gehalterte oder geparkte Zuleitungen
für Bohrfluid
vorhanden sein. Solche Zugentlastungen sind zweckmäßig so ausgebildet, dass
Zuleitungen, welche vom Blindanschluss oder vom anschlussseitigen
Ende der Bohrfluidleitung entfernt werden, nicht nach unten fallen,
sondern von der Zugentlastung gehalten werden. Das erneute Anschließen oder
Verbinden dieser Zuleitungen erfordert dann nur geringe Kräfte und
ist somit bequem durchzuführen.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind an der Kupplungsstation verschiedene Anschlüsse für gängige Flanschtypen
vorhanden und außerdem
sind den Anschlüssen
zugeordnete Ventile vorhanden zum Herstellen einer Leitungsverbindung
zwischen einem gewünschten
Anschluss und der Bohrfluidleitung. Hierdurch wird ein besonders
vielseitiges Bohrgerät
bereitgestellt, bei welchem auch Zuleitungen mit unterschiedlichen
Flanschtypen angeschlossen und mit der Bohrfluidleitung in Leitungsverbindung
gebracht werden können.
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Bevorzugt
sind an dem Bohrgerät
eine Mehrzahl von Zuleitungen, insbesondere eine Druckluftleitung
und eine Wasserleitung, fest installiert. Hierdurch wird beispielsweise
der Anschluss einer externen Druckluftquelle und/oder einer externen
Wasserquelle erleichtert.
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Besonders
bevorzugt ist, wenn am Bohrgerät
bereits ein Druckluftkompressor zur Bereitstellung von Druckluft
als Bohr- und Antriebsfluid, insbesondere für einen Imlochhammer, vorhanden
ist. Das Bohrgerät
ist dann für
das Doppelkopfbohren bereits weit gehend vorbereitet und insbesondere
nicht abhängig
von einer externen Bohrfluidquelle.
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Zum
Doppelkopfbohren kann außerdem
ein Doppelanschluss für
Druckluft und Wasser vorhanden sein mit einem strömungsgünstigen Übergang zur
Bohrfluidleitung.
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Besonders
vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, wenn der Doppelanschluss
einstückig
gefertigt ist. Beispielsweise kann der Doppelanschluss als monolithisches
Teil aus einem Stück,
etwa durch spanende Bearbeitung, mit den Anschlüssen sowie den strömungsgünstigen
Kanälen
hergestellt sein. Man kann hierbei erheblich bessere Strömungseigenschaften
erreichen als bei Zusammenführungen, die
beispielsweise aus T-Stücken
oder anderen Verschraubungen und Fittings zusammengesetzt sind.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend in Bezug
auf die beigefügten schematischen
Figuren erläutert.
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Hierin
zeigt:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Bohrgeräts; und
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2 eine
Detailansicht einer Kupplungsstation des Bohrgeräts aus 1.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Bohrgeräts wird
mit Bezug auf die 1 und 2 erläutert, wobei
dort einander entsprechende Komponenten jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen
sind.
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Das
in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bohrgeräts 10 weist
als wesentliche Komponenten zunächst
einen Oberwagen 12, eine damit verbundene Lafette 14 sowie
einen an der Lafette 14 verschiebbar angeordneten Schlitten 15 auf.
Die Lafette 14 ist mit Hilfe einer Hydraulikeinrichtung 16 in
eine schräge
oder sogar in eine horizontale Lage umlegbar.
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An
dem Schlitten 15 sind ein Antrieb 20 für ein Außenrohr 18 und
außerdem
ein Antrieb 24 für ein
Innenbohrgestänge 22 angeordnet.
Der Antrieb 24 ist auf dem Schlitten 15 verschieblich
gelagert, so dass das Innenbohrgestänge 22 gegenüber dem
Außenrohr 18 verschoben
werden kann. Weiterhin ist am Antrieb 24 ein erstes Ende 31 einer
Bohrfluidleitung 30 befestigt.
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Zum Übergang
des feststehenden Endes 31 der Bohrfluidleitung 30 auf
das drehbare Innenbohrgestänge 22 ist
im Bereich des Antriebs 24 eine Drehdurchführung vorhanden.
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Der
Antrieb 20 für
das Außenrohr 18 und
der Antrieb 24 für
das Innenbohrgestänge 22 umfassen jeweils
einen Drehantrieb sowie ergänzend
oder alternativ hierzu einen Linearantrieb in Bohrrichtung entlang
der Lafette 14.
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Das
erste Ende 31 der Bohrfluidleitung 30 ist als
Rohrbogen 32 mit jeweils vertikal nach unten weisenden
Enden ausgebildet. Ein anschlussseitiger Endbereich 36 der
Bohrfluidleitung 30 ist ebenfalls als Rohrbogen 34 ausgebildet,
welcher an einer erfindungsgemäß vorgesehenen
Kupplungsstation 40 angeordnet ist.
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Die
Kupplungsstation 40 ist über eine Befestigungsplatte 46,
mit welcher der Rohrbogen 34 über eine Strebe 44 verbunden
ist, an der Lafette 14 etwa auf halber Höhe befestigt.
Der Rohrbogen 34, der der Kupplungsstation 40,
die auch als Fixpunkt an der Lafette 14 bezeichnet werden
kann, zugeordnet ist, besitzt an einem Spülungseintritt am Ende 36 eine Schnellkupplung 38,
welche zur Aufnahme eines Endstücks
einer Zuleitung für
ein Bohr- oder Spülungsfluid
ausgebildet ist.
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Bei
umlegbaren Bohrlafetten ist der letzte Teil der Spülungsleitung
oder Bohrfluidleitung bis zur Kupplungsstation 40 vorzugsweise
als Schlauch ausgeführt.
Vom Rohrbogen 34 am anschlussseitigen Ende 36 der
Bohrfluidleitung 30 existiert demnach nur noch eine einzige
Schlauchleitung bis zum Eintritt in den sogenannten Zentralspülkopf des
Bohrantriebs im Bereich des Bohrantriebs 24. Diese Schlauchleitung
ist durch die Gestaltung des Rohrbogens 32 sowie durch
den Rohrbogen 34 im Bereich der Kupplungsstation 40 jeweils
vertikal hängend
angeordnet, so dass eine ungünstige
Beanspruchung der Schlauchbefestigung vermieden wird.
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Erfindungsgemäß ist an
der Kupplungsstation 40 in unmittelbarer Nähe zur Schnellkupplung 38 am
Ende 36 der Bohrfluidleitung 30 ein Blindanschluss 42 vorhanden.
An diesem Blindanschluss 42, der an der Strebe 44 befestigt
ist, ist eine gleiche Schnellkupplung 48 wie die Schnellkupplung 38 am Ende 36 der
Bohrfluidleitung 30 angeordnet.
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An
dem Bohrgerät 10 sind
eine Druckluftleitung 72 und eine Wasserleitung 76 mit
entsprechenden Ventilen 74, 78 als Absperr- und
Mengenregelungsarmaturen fest installiert. Das Bohrgerät 10 aus 1 ist
somit für
das Doppelkopf-Imlochhammerbohren vorbereitet. Grundsätzlich können auch
mehrere Spülungszweige
oder Spülungskanäle mit den entsprechenden
Zuleitungen am Bohrgerät 10 fest installiert
und über
dort befindliche Halterungen bis zu einem Fixpunkt, insbesondere
der Kupplungsstation 40, an der Lafette 14 geführt sein.
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Details
der Kupplungsstation 40 sind aus 2 ersichtlich.
In der dort gezeigten beispielhaften Situation ist mit der Schnellkupplung 38 am
Ende 36 der Bohrfluidleitung 30 ein Endstück 60 der
Leitung 62 verbunden, durch welche ein Bohrfluid von einer externen
Quelle über
eine Pumpe 64 in die Bohrfluidleitung 30 gefördert wird.
An der Schnellkupplung 48 des Blindanschlusses 42 ist
ein Endstück 70 einer aus
der Druckluftleitung 72 und der Wasserleitung 76 bestehenden
Doppelleitung angeordnet. Das Endstück 70 weist einen
strömungsgünstigen Übergang der
angeschlossenen Druckluftleitung 72 und der Wasserleitung 76 auf
einen einzigen Kanal auf. Die bis zu dieser Stelle getrennt geförderten
Medien werden hier vermischt.
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Wenn
das Gerät
nun vom Spülbohrverfahren,
bei welchem die externe Quelle mit Leitung 62 verwendet
wird, auf das Imlochhammerbohrverfahren umgerüstet werden soll, muss erfindungsgemäß nur das
Endstück 60 von
der Schnellkupplung 38 sowie das Endstück 70 von der Schnellkupplung 48 entfernt
werden. Sodann wird das Endstück 70 des
Doppelschlauchs an der Schnellkupplung 38 angebracht. Die
Zuleitung 62 mit dem Endstück 60 kann am Blindanschluss 42 geparkt
werden, indem das Endstück 60 mit
der dort vorhandenen Schnellkupplung 48 verbunden wird.
Alternativ kann auch eine Zuleitung 82 mit einem Endstück 80,
in welcher ein alternatives Bohrfluid bereitgestellt wird, an der
Schnellkupplung 38 angeschlossen werden.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiges Bohrgerät mit einer
Zweiwegespülungseinrichtung
und einer Parkposition für
jeweils nicht benötigte
Spülungsanschlüsse bereitgestellt.
Dabei kann insbesondere ein Umrüsten
vom Betriebsmodus Spülbohnen
auf den Betriebsmodus Doppelkopfbohren oder Imlochhammerbohren besonders
einfach und ergonomisch durchgeführt
werden. Im Betrieb sind hierdurch deutliche Zeitersparnisse möglich.