DE3501439A1 - Erdverdraengungsbohrer und verfahren zur herstellung eines pfeilers mittels eines solchen bohrers - Google Patents

Erdverdraengungsbohrer und verfahren zur herstellung eines pfeilers mittels eines solchen bohrers

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Description

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Die Erfindung betrifft Erdverdrängungsbohrer, bestehend aus einem Bohrrohr, einem im wesentlichen zylinderförmigen Teil an dessen unterstem Ende und einer an diesen Teil anschließenden konusförmigen Spitze und mindestens einer Spiralrippe, die aus einem an der konusförmigen Spitze anliegenden Teil mit einer sich nach unten erstreckenden Außenseite besteht, und wobei ein Teil, das mit dem Ende des ersten Rippenteiles verbunden ist, auf dem zylinderförmigen Teil steht und eine sich nach außen erstreckende Oberseite besitzt.
Derartige Erdverdrängungsbohrer werden für die vibrationsfreie Herstellung von Betonpfeilern in der Erde benutzt. Wegen des Vorhandenseins der Spiralrippe dringt der Verdrängungsbohrer in die Erde ein, sobald er gedreht wird, wobei das Erdreich weggedrückt und so um das Bohrloch herum verdichtet wird.
Die Spiralrippe ist daher kein Schneidelement und der Verdrä'ngungsbohrer ist daher nicht geeignet, sehr harte Materialien, wie Fels, zu bohren. Ein Schneidbohrer mag das auf der anderen Seite können, sofern er an seiner Spitze mit einem oder einer Mehrzahl von Schneidelementen versehen ist. Schneidelemente schneiden das Erdreich, das, z.B. durch die Bohrstange, abtransportiert wird, durch.
Ein Erdverdrängungsbohrer des oben beschriebenen Typs ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 79 23 274.9 im Namen des Anmelders bekannt.
Der Erdverdrängungsbohrer nach diesem Gebrauchsmuster enthält eine einzige Spiralrippe. Die Seite, die dem Spitzenende, des auf der konusförmigen Spitze liegenden Spiralteils gegenüberliegt, ist im rechten Winkel zu der geometrischen Achse des Bohrers ausgerichtet. Diese dem Spitzenende gegenüberliegende Seite verschmilzt jedoch ohne die Steigung zu ändern und ohne Diskontinuität in die dem Spitzenende gegenüberliegende Seite des auf dem zylinderförmigen Teil liegenden Spiralrippenteils.
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Außerdem verbinden sich, zumindest an der Spitze, die aufeinanderfolgenden Windungen der einzelnen Spiralrippe seitwärts miteinander. An der beschriebenen Spitze verbindet sich die dem Spitzenende gegenüberliegende Seite einer Windung der Spiralrippe direkt mit der im allgemeinen zur geometrischen Bohrerachse parallel liegenden Außenseite einer dem Spitzenende näher liegenden Windung.
Das Eindringen des beschriebenen bekannten Verdrängungsbohrers in den Erdboden geschieht relativ langsam und erfordert viel Kraft.
Ein Grund dafür ist wahrscheinlich die Tatsache, daß sich die Erdpartikel nur dann in die Aufwärtsrichtung relativ zur konusförmigen Spitze bewegen können, wenn sie der Spiralrippe folgen, wobei sie sich so entlang der dem Spitzenende der Spiralrippe gegenüberliegenden Seite bewegen müssen. Es ist klar, daß diese Erdpartikel dabei einen langen Weg für eine begrenzte Aufwärtsbewegung relativ zur konusförmigen Spitze zurücklegen müssen. Mit diesen bekannten Bohrern scheint das Erdreich hauptsächlich durch die konusförmige Spitze zur Seite weggedrückt zu werden. Der klingenförmige Teil der auf dem zylinderförmigen Teil liegenden Spiralrippe verursacht lediglich eine Bewegung der schon seitswärts verdichteten Erdpartikel in der Richtung parallel zur geometrischen Bohrerachse, das ist entlang der vertikalen Richtung, aber horizontal bewegte Erdbodenpartikel müssen oftmals eine halbe bis fast eine ganze Umdrehung warten, bevor sie auch in eine vertikale Richtung bewegt werden.
Die Erfindung hat zum Ziel, einen Verdrängungsbohrer zu liefern, der leichter und schneller in das Erdreich eindringt als der beschriebene bekannte Verdrängungsbohrer.
Zu diesem Zweck weist der Erdverdrängungsbohrer mindestens zwei Spiralrippen auf, die höchstens mit ihrem Ende an dem Ende der konusförmigen Spitze zusammengeführt sind, aber die für den Rest
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über deren gesamte Länge beabstandet sind, wobei die innere Seite dieses auf der konusförmigen Spitze stehenden Teils einer jeden dieser Spiralrippen auf der Unterseite einen Winkel mit der Außenseite der konusförmigen Spitze bildet, der kleiner als 90° vermehrt um den halben Spitzenwinkel der konusförmigen Spitze ist, und wobei die Oberseite dieses auf dem zylinderförmigen Teil liegenden Teils einer jeden der Spiralrippen mit der Außenseite dieses auf der konusförmigen Spitze stehenden Teils derselben Spiralrippe angrenzend an den unteren Teil der letzteren Außenseite in Verbindung steht.
Es schien überraschend, daß Dank der oben definierten strukturellen Veränderungen der Verdrängungsbohrer merklich schneller in das Erdreich eindringt, sogar bis zu zweimal so schnell, wie der oben bekannte Verdrängungsbohrer.
In einer besonderen Ausführung der Erfindung weist der Erdverdrängungsbohrer drei solche Spiralrippen auf, die gleichmäßig über den Umfang der Spitze verteilt sind.
In einer bemerkenswerten Ausführung der Erfindung liegt der Spitzenwinkel der konusförmigen Spitze zwischen 85° und 95°.
Bei dem bekannten Erdverdrängungsbohrer liegt der Spitzenwinkel notwendigerweise zwischen 53° und 57°.
In einer gebräuchlichen Ausführung der Erfindung bildet die Oberseite des auf dem zylinderförmigen Teil liegenden Teils einer jeden Spiralrippe mit der Außenseite des besagten zylinderförmigen Teils einen Winkel, der zwischen 85° und 95° liegt.
Der Erdverdrängungsbohrer kann, in Anlehnung an eine spezielle Ausführung der Erfindung, aus zwei voneinander trennbaren Teilen bestehen, nämlich einem Teil, der die Bohrstange aufweist und einem Kopf, der die Spitze mit den darauf befindlichen Spiralrippenteilen aufweist.
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Der zylinderförmige Teil kann eine Einheit mit der Bohrstange bilden, aber er ist vorzugsweise Teil des Kopfes, welcher Kopf dann mit den kompletten Spiralrippen versehen und hohl ist,in der Art, daß die Bohrstange mit ihrem unterem Ende in den zylinderförmigen Teil eindringen kann.
Der beschriebene Kopf kann als solcher zum Kauf angeboten werden, und die Erfindung bezieht sich auch auf einen derartigen Kopf.
In einer anderen bemerkenswerten Ausführung der Erfindung weist der Erdverdrängungsbohrer auf der Innenseite eine Leitung für die Zuführung von härtbarem flüssigem Material auf, welche Leitung am Bohrerende, wo die Spitze liegt, zur Außenseite mündet.
In einer Abwandlung mündet diese Leitung durch mindestens eine Öffnung an der Außenseite des untersten Endes der Bohrstange.
In einer anderen Abwandlung mündet diese Leitung durch mindestens eine Öffnung an dem Spitzenende.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Methode für die Herstellung eines Pfeilers in der Erde, wobei von einem Erdverdrängungsbohrer, der mit einer Leitung für härtbares Material versehen ist, Gebrauch gemacht wird und auf der einen Seite ein flüssiges härtbares Material durch die Leitung gepumpt wird und auf der anderen Seite Beton in die gebohrte öffnung über die konusförmige Spitze geschüttet wird, die im Erdboden verbleibt.
Das härtbare Material kann nach dem Setzen des Betons, der in die Bohrstange eingeschüttet wird, eingespritzt werden. Vorzugsweise wird jedoch das härtbare Material schon am Ende des Eindringens des Erdverdrängungsbohrers in das Erdreich zugegeben.
In all den Fällen vermischt sich das härtbare Material mit dem Erdreich, um den untersten Teil des Erdverdrängungsbohrers und steigert die Tragfähigkeit des geformten Pfeilers nach dem
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Setzen. In dem Fall, in dem von einem Erdverdrängungsbohrer Gebrauch gemacht wird, in dem die Leitung für das härtbare Material am Ende der konusförmigen Spitze mündet, wird dieses Material um die Spitze mit Erdpartikeln vermischt und formt nach dem Aushärten einen verstärkten Fuß für den Betonpfeiler.
Die Erfindung betrifft schließlich auch einen Pfeiler, den man in Anlehnung an das Verfahren, das in einer der obigen Ausführungen beschrieben worden ist, erhält.
Andere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung eines Erdverdrängungsbohrers, eines dabei benutzten Verdrängungskopfes, eines Verfahrens für die Herstellung eines Pfeilers und eines erfindungsgemäß hergestellten Pfeilers herausgestellt; die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigt:
Fig. 1 einen Anblick von unten auf einen erfindungsgemäßen Erdverdrängungsbohrer,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie H-II in Fig.1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Erdverdrängungsbohrers der vorgehenden Figur, wobei aber das Bohrrohr, das nur zum Teil gezeigt ist, vom Verdrängungskopf gelöst dargestellt ist,
Fig. 4 eine andere perspektivische Ansicht des Erdverdrängungskopfes aus Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Erdverdrängungsbohrers während der Arbeit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und betrifft eine andere Ausführung des Erdverdrängungsbohrers als die in Fig. 1 bis 3 gezeigte.
Fig. 6 einen Längsschnitt durch das unterste Ende des Erdverdrängungsbohrers, der in Fig. 5 gezeigt wird, in einem größeren Maßstab, und
Fig. 7 einen Längsschnitt, vergleichbar zu dem aus Fig. 6, aber noch eine andere Ausführung des erfindungsgemäßen Erdverdrängungsbohrers betreffend.
In den verschiedenen Figuren betreffen die gleichen Bezugsziffern die gleichen Elemente.
Der Erdverdrangungsbohrer, wie gezeigt in den Fig. 1 bis 3, besteht im wesentlichen aus einem runden stählernen Bohrrohr 1 und einem hohlen gußeisernen Kopf, im allgemeinen bezeichnet mit der Bezugsnummer 2.
Der Kopf 2 wird von einem obersten zylinderförmigen Teil 3 gebildet, einer konusförmigen Spitze 4, die mit dem Teil verbunden ist, einem zylinderförmigen Spitzenteil 5, das mit dem Spitzenende der konusförmigen Spitze 4 verbunden ist, mit einem Bohrmeißel 6 an deren Ende, und drei Spiralrippen 7, 8.
Der Spitzenwinkel der Spitze 4, mit der Bezeichnung «c in Fig. 2 gezeigt, liegt zwischen 85° und 95° und ist vorzugsweise gleich 90°, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt.
Jede Spiralrippe 7, 8 weist einen Teil 7> der auf der konusförmigen Spitze 4 steht, auf und einen Teil 8, der damit verbunden ist und auf dem Zylinderteil 3 steht. Die beschriebenen Rippen 7, 8 werden von einer Klinge mit konstanter Breite gebildet, mit Ausnahme von der Stelle, wo Teil 7 mit Teil 8 verbunden ist. Spiralrippenteil 7 hat jedoch eine andere Richtung als Teil 8.
Die vom Ende der konusförmigen Spitze entfernte Seite, das ist die nach außen zeigende Seite, vom Teil 7 jeder Spiralrippe 7, 8
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bildet mit der Außenseite der konusförmigen Spitze 4 einen äußeren Winkel, der mindestens gleich 175° abzüglich des halben Spitzenwinkels c>C der konusförmigen Spitze 4 ist. Dieser äußere Winkel wird mit der Bezeichnung fi in Fig. 2 dargestellt. Das bedeutet, daß die Außenseite des Teils 7 sich nach unten nicht weit weg von der geometrischen Achse des Erdverdrängungsbohrers bewegen kann, aber sich zur Achse hin erstrecken muß oder im wesentlichen parallel dazu läuft. Das Eindringen des Kopfes in die Erde und das seitliche Verdichten der Erdpartikel durch den Kopf wird dadurch erleichtert. Die Außenseite des Teils 7 kann sich nach unten hin jedoch nicht zu stark gegen die geometrische Achse erstrecken und der Winkel(5 liegt vorzugsweise zwischen (175° - oC/2) und (185° - <*/2), oder ist im wesentlichen sogar gleich (180° - <>£/2), wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt.
Die Außenseite des Teiles 7, das ist damit die der konusförmigen Spitze zugewandte Innenseite, muß mit der dem Ende der konusförmigen Spitze zugewandten Seite einen Winkel γ· mit der Außenseite der konusförmigen Spitze 4 bilden, der kleiner als 90° vermehrt um die Hälfte des Spitzenwinkels ^L der konusförmigen Spitze ist, um die Aufwärtsbewegung der Erdpartikel leichter zu machen. Das bedeutet, daß bei einer senkrechten Position der geometrischen Bohrerachse, das ist die normale Stellung beim Erdbodenbohren, sich die innere Seite mehr oder weniger nach unten hin von der konusförmigen Spitze 4 erweitern soll. Diese Seite kann dabei im wesentlichen parallel zu der geometrischen Bohrerachse verlaufen und vorzugsweise einen Winkel fmit der Außenseite der konusförmigen Spitze 4 bilden, der zwischen dem halben Spitzenwinkel öC und diesem halben Winkel vermehrt um 10° liegt, wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt.
Genau das bedeutet, daß Teil 7 einer jeden Spiralrippe 7, 8 eine Klinge ist, die parallel zur geometrischen Achse der konusförmigen Spitze 4 und damit des gesamten Bohrers ausgerichtet ist, aber deren Dicke zur konusförmigen Spitze 4 hin etwas zunimmt. Diese letztere Eigenschaft ist aus Gründen der Gußtechnik wünschenswert und erlaubt, weniger Material für die Klinge
zu benötigen, ohne die Gefahr einzugehen, daß diese Klinge von der konusförmigen Spitze 4 abbricht.
Die Teile 7 der drei Spiralrippen 7, 8 verbinden sich an dem Ende der konusförmigen Spitze mit ihren Enden zu dem zylinderförmigen Spitzenteil 5 über dem Bohrmeißel 6. Vom Ende der konusförmigen Spitze aus betrachtet erstrecken sich die drei Teile 7 vom konusförmigen Ende der Spitze ventilatorförmig nach außen, gleichmäßig über die Außenseite der konusförmigen Spitze 4 verteilt, wie aus Fig. 1 klar hervorgeht. Jedes der Teile 7 beschreibt dabei weniger als eine halbe Umdrehung um die geometrische Achse der konusförmigen Spitze 4 zwischen dem zylinderförmigen Spitzenteil 5 und dem zylinderförmigen Teil 3 des Kopfes 2. Die angrenzenden Teile 7 liegen über ihre gesamte Länge mit einem relativ weiten Abstand voneinander entfernt, welcher Abstand sehr schnell vom Spitzenteil 5 zum zylinderförmigen Teil
3 hin zunimmt.
Auf der Seite des zylinderförmigen Teiles 3 verschmilzt die Außenseite eines jeden Teiles 7 allmählich mit der Außenseite eines Vorsprunges 9 auf der Außenseite des zylinderförmigen Teiles 3.
Diese Teile 8 der Spiralrippen, die auf dem zylinderförmigen Teil 3 stehen, sind Klingen mit konstanter Breite, die man radial relativ zum Teil 3 mißt, mit Ausnahme des Ortes der Verbindung zu einem Teil 7.
Jeder Teil 8 erstreckt sich entlang einer spiralförmigen Linie oder einer schraubenförmigen Linie mit einer kleinen Steigung, etwas mehr als ein Viertel einer Drehung um die Achse des Kopfes 2. Die zum Ende der konusförmigen Spitze hin zeigende Seite eines jeden Teiles 8, das ist damit die untere Seite, bildet an der Unterseite mit der Außenseite des Teiles 3 einen Winkel ^f von höchstens 95° und vorzugsweise um 90°, wie in den Fig. 1 bis
4 gezeigt. Die Oberseite eines jeden Teiles 8 bildet mit der Außenseite des Teiles 3 einen Winkel €■ , der zwischen 85° und
95° liegt und der vorzugsweise im wesentlichen gleich 90° ist. Die klingenformenden Teile 8 haben dann auch über ihre gesamte Breite eine im wesentlichen konstante Dicke. Wenn der Erdverdrängungsbohrer senkrecht in die Erde bohrt, erstrecken sich konsequenterweise die beschriebenen Teile 8 horizontal entlang der Radialrichtung relativ zum Teil 3. Wie beschrieben hat Teil 3 eine relativ geringe Höhe; die Neigung eines jeden Teiles 8 entlang der Längsrichtung der spiralförmigen Rippe ist relativ gering.
Der Teil 8 verbindet sich an einem Ende mit Teil 7 der zugehörigen Spiralrippe 7, 8 und noch genauer mit dem Unterteil der Außenseite des obersten Endes, indem er mit dem beschriebenen Vorsprung 9 des Teiles 7 verschmilzt. Die äußerste Kante des Teiles 8 verschmilzt dabei allmählich mit dem untersten Ende des zugehörigen Teiles 7. In der Übergangszone erstreckt sich die Breite des Teiles 8 entlang der vom Teil 7 entfernten Richtung von Null bis zu seiner normalen Breite, die außerdem gleich der Breite des Teiles 7 ist.
Der Innendurchmesser des zylinderförmigen Teiles 3 ist etwas größer als der Außendurchmesser des Bohrrohrs 1. Auf der Innenseite des Teiles 3 liegen sechs Antriebsvorsprünge 10. Das unterste Ende des Bohrrohrs 1 ist mit zugehörigen Aussparungen 11 versehen, so daß das Bohrrohr 1 mit seinem untersten Ende, durch die Antriebsvorsprünge 10 antreibend, in den zylinderförmigen Teil 3 eingebracht werden kann.
Das Bohrrohr 1 ist auf diese Art trennbar mit dem Kopf 2 gekoppelt.
Der Verdrängungsbohrer weist schließlich auch eine Röhre 12 auf, die mit einem verjüngten Ende, das außen mit einem Schraubengewinde versehen ist, in den hohlen zylinderförmigen und innen mit einem Schraubengewinde versehenen Spitzenteil 5 eingeschraubt ist. Aus Rücksicht auf die Klarheit ist die Röhre 12 weder in Fig. 3 noch in Fig. 4, welche nur den Kopf 2 zeigen, gezeigt.
Drei Öffnungen 13 erstrecken sich durch die Wandung des hohlen Teiles 5. Diese öffnungen 13 münden auf der Innenseite des hohlen Teiles 5 unterhalb des Endes der Röhre 12, wenn diese Röhre vollständig in den spitzen Teil 5 eingeschraubt ist. Sie erstrecken sich schräg aufwärts unter einem Winkel der dem halben Spitzenwinkel ei- der konusf örmigen Spitze 4 gleicht und sie münden direkt unter der konusförmigen Spitze 4 zwischen den Teilen 7 der Spiralrippen 7, 8 auf der Außenseite. Durch die Röhre 12 und die Öffnungen 13 ist es möglich, zwischen die angrenzenden Spiralrippen 7, 8 eine flüssige härtbare Mixtur auf Zementgrundlage einzuspritzen.
Für die Herstellung eines Pfeilers im Erdboden mit dem oben beschriebenen Erdverdrängungsbohrer geht man wie folgt vor.
Das Bohrrohr 1 ist auf dem Kopf 2 so angebracht, daß die Antriebsvorsprünge 10 in den Aussparungen 11 liegen. Durch Drehen des Bohrrohrs 1 und Ausüben eines nach unten gerichteten Drucks darauf wird der Verdrängungsbohrer im allgemeinen senkrecht in das Erdreich getrieben.
Die Erdpartikel 8 werden seitwärts und somit horizontal durch die Teile 7 der Spiralrippen 7, 8 verdrängt. Diese Partikel können sich jedoch auch über den Kopf 2 in die Aufwärtsrichtung bewegen. Dieses ist sicherlich der Fall, wenn aufgrund der horizontalen Verdrängung die Erde um den Kopf 2 bereits so verdichtet ist, daß eine weitere Verdichtung in Horizontalrichtung nicht möglich ist. Diese Erdpartikel, die sich über den rotierenden Kopf 2 in die Aufwärtsrichtung bewegen, bewegen sich sehr schnell von der Außenseite des Teiles 7 einer Spiralrippe 7, 8 zu der Oberseite des Teiles 8 derselben Spiralrippe 7, 8 und diese Partikel werden dann durch den Teil 8 entlang der Vertikalrichtung transportiert. Diese Erdpartikel erreichen schließlich eine Stelle, wo der Grund den geringsten Gegendruck liefert, was am Ort von weichen Stellen im Erdreich der Fall ist. Da die Teile 8 der drei Spiralrippen 7, 8 eine geringe Steigung haben, üben sie auf die Erdpartikel keine hohe Verdrängungskraft aus.
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Nachdem der Erdverdrangungsbohrer die gewünschte Tiefe erreicht hat, wird das Bohrrohr 1 entfernt. Die Röhre 12 wird angebracht, wenn das nicht schon vorher geschehen ist und Beton wird um die Röhre 12 herum in die geformte öffnung geschüttet. Der Kopf 2 verbleibt in seiner Position im Erdboden. Nach dem Aushärten des Betons wird eine flüssige härtbare Masse auf Zementbasis unter Druck durch die Röhre 12 gepumpt. Dieses Material spritzt durch öffnungen 13 aus dem Kopf 2 und vermischt sich mit dem Erdreich um den Kopf herum. Dieses Material härtet zusammen mit der Erde aus und erhöht die Tragfähigkeit des geformten Pfeilers und verbessert sein Setzverhalten.
Es ist möglich, bereits während des Bohrens mit dem Verdrängungsbohrer in den Erdboden, mit dem Pumpen des härtbaren flüssigen Materials zu beginnen. Das Material, das durch Öffnungen 13 nach außen gedruckt wird, wird entlang der Spiralrippen 7, 8 getragen und vermischt sich mit dem Erdreich. Es wird um den Verdrängungsbohrer herum eine Füllung von mit dem beschriebenen Material vermischtem Erdreich geformt. Nach dem Aushärten dieses Materials gewährleistet diese Füllung eine höhere Tragfähigkeit des Pfeilers.
Es ist im allgemeinen vorzuziehen, das Bohrrohr 1 als Schaft für den zu formenden Pfeiler im Erdboden zu lassen. In solch einem Fall ist es natürlich nicht nötig ein Bohrrohr 1 zu haben, das vom Kopf 2 entfernbar ist. Das Bohrrohr 1 kann am Kopf 2 angeschweißt sein wie in der Ausführung des Erdverdrängungsbohrers, der in den Fig. 5 bis 7 gezeigt ist.
Die Ausführung des in Fig. 5 und 6 gezeigten Erdverdrängungsbohrers unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführung darin, daß das Bohrrohr 1, wie schon festgestellt wurde, an seinem unteren Ende mit der Innenseite des Kopfes 2 und damit der konusförmigen Spitze 4 verschweißt ist. Der Außendurchmesser des Bohrrohrs 1 ist in diesem Fall merkbar kleiner als der Innendurchmesser des zylinderförmigen Teiles 3.
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Der Erdverdrängungsbohrer wird in der oben beschriebenen Weise in das Erdreich 14 eingetrieben. Über die letzten fünf bis sechs Meter wird ein flüssiges härtbares Material mittels der Pumpe durch die Leitung 16 und die Dichtung 17 in die Röhre 12 gepumpt. Die Dichtung 17 gewährleistet die Verbindung zwischen der stationären Leitung 16 und der Röhre 12, die zusammen mit dem Bohrrohr 1 und dem Kopf 2 rotiert. Während man tiefer in den Erdboden 14 bohrt, wird um das Bohrrohr 1 herum ein Futter 18 aus einer Mixtur von Erdreich und härtbarem Material geformt.Wenn der Erdverdrängungsbohrer tief genug im Erdreich ist, wird eine zusätzliche Menge des härtbaren Materials derart weitergepumpt, daß ein verstärkter Fuß 19 um den Kopf 2 herum aus einer Mixtur von Erdreich und härtbarem Material geformt wird.
Die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung des Erdverdrängungsbohrers unterscheidet sich von den in Fig. 5 und 6 gezeigten Vorrichtungen darin, daß das unterste Ende der Röhre 12 nicht durch die Öffnungen 13 unterhalb der konusförmigen Spitze 4 mündet, sondern vielmehr durch radiale Kanäle 20 auf der Außenseite des untersten Endes des Bohrrohrs 1 in Höhe des zylinderförmigen Teiles 3.
Das Verfahren zur Formung eines Pfeilers ist mit dem in Beziehung zu den Fig. 5 und 6 beschriebenen Verfahren vollkommen gleich. Natürlich wird hier kein verstärkter Fuß 19 um den Kopf 2 herum geformt sondern nur ein Futter 18 um das Bohrrohr 1 herum.
Die Erfindung ist in keiner Form auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; auf dem Gebiet der Erfindung können viele Änderungen an der beschriebenen Ausführungsform durchgeführt werden, was bemerkenswerterweise für die Form, die Zusammensetzung, die Zusammenstellung und die Anzahl der Komponenten, die zur Ausführung der Erfindung benutzt werden, gilt.
Der Kopf muß natürlich nicht notwendigerweise drei Spiralrippen aufweisen. Es ist für diesen Kopf ausreichend, wenn er zwei
Rippen aufweist.
In den Ausführungsformen des Bohrers, in denen der Kopf von dem Bohrrohr entfernbar ist, muß der zylinderförmige Teil nicht notwendigerweise Teil des Kopfes sein. Dieser zylinderförmige Teil mit den auf ihm stehenden Spiralrippen kann in dem Bohrrohr integriert sein.
Der Erdverdrängungsbohrer muß auch nicht notwendigerweise eine Röhre zum Durchpumpen eines flüssigen härtbaren Materials besitzen.
Die Spiralrippen müssen auch nicht notwendigerweise Platten sein und müssen nicht einmal massiv sein. Insbesondere können jene auf der Spitze stehenden Teile z.B. aus einer Klinge bestehen und einer Platte, die teilweise den Zwischenraum an der Unterseite zwischen der Klinge und der Spitze schließt. Diese Platte bildet dann die oben erwähnte Innenseite dieser Teile.
Die Innenseite dieses von den Spiralrippen auf der Spitze stehenden Teiles muß nicht notwendigerweise im wesentlichen parallel zu der Bohrachse ausgerichtet sein. Es ist wichtig, daß diese Seite von der Spitze weg zeigt, somit nach außen und mindestens etwas nach unten. Wenn diese Seite nach unten gerichtet ist und mit Sicherheit dann, wenn sie z.B. im wesentlichen parallel zur Bohrerachse liegt, wie in den Abbildungen gezeigt, kommt es vor, daß während der Bohrer ins Erdreich eindringt, Erde zwischen der Unterseite und der Spitze vorhanden ist, welche Erde die Seitwärtsbewegung der Erdpartikel leichter zu machen scheint.
In der Ausführungsform des Bohrrohrs, in der der zylinderförmige Teil Teil des von dem Bohrrohr entfernbaren Kopfes ist, sollte mindestens der zylinderförmige Teil hohl sein, da dieser Teil auf der Außenseite mit einem Teil der Spiralrippen versehen ist und das Bohrrohr somit in den Kopf eindringen muß, aber in der anderen Ausführungsform muß dieser Teil nicht notwendigerweise hohl sein und der Kopf kann massiv sein.
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Claims (28)

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANITZ, FINSTERWALD & ROTERMUND 350H39 DEUTSCHE PATENTANWÄLTE DR. GERHART MANITZ ■ dipl.-phys. MANFRED FINSTERWALD ■ Dipl.-iNG . DiPl, .virtso W Fundex hanns^jörg rotermund oipl -phys „ Ί 1ia DR. HELIANE HEYN ■ DiPL CHEM JiUStlaan llö WERNER GRAMKOW ■ Dipl.inu ,1939-1382: BRlTlSHCHARTEREDPATENTAGENr B-8380 Zeebrugge JAMESG.MORGAN■ b.se.<phys.·,.dms XS XglUm ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAiRES agrees pres loff'ce europeen des 3Re.='3 8000 MÜNCHEN 22 ■ ROBERT-KOCH-STRASSE TELEFON (0 89) 22 4211 - TELEX 5 29 672 PATV.F TELEFAX (0 89) 29 75 75 (Gr. II+ III) TELEGRAMME INDUSTRIEPATENT MÜNCHEN München, den Iyn P/8/Ha-F 2175 '' ™. Erdverdrängungsbohrer und Verfahren zur Herstellung eines Pfeilers mittels eines solchen Bohrers Patentansprüche :
1. Erdverdrängungsbohrer, bestehend aus einem Bohrrohr, einem im wesentlichen zylinderförmigen Teil an dessen unterstem Ende und einer an diesen Teil anschließenden konusförmigen Spitze und mindestens einer Spiralrippe, die aus einem an der konusförmigen Spitze anliegenden Teil mit einer sich nach unten erstreckenden Außenseite besteht, und wobei ein Teil, das mit dem Ende des ersten Rippenteiles verbunden ist auf dem zylinderförmigen Teil steht und eine sich nach außen erstreckende Oberseite besitzt, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens zwei Spiralrippen vorgesehen sind, die höchstens mit ihrem Ende an dem Ende der konusförmigen Spitze zusammengeführt sind, aber die für den Rest über deren gesamte Länge beabstandet sind, wobei die innere Seite dieses auf der konusförmigen Spitze (4) stehenden Teils (7) einer jeden dieser Spiralrippen (7, 8) auf der Unterseite einen Winkel (y) mit der Außenseite der konusförmigen Spitze (4) bildet,
MANlTZ- FINSTERWALD· HEYN · MORGAN · 8000 MÜNCHEN 22 ■ ΗΟΒΕΠI -KOCH ·3 ΓΝΛΗ3Ε 1 · TEL. (08'J) 22 42 ι: rci IX V !■)>./;■ '-ΑΤίίΓ ■*/ ■ '■:■■ ·ι ' *
der kleiner als 90° vermehrt um den halben Spitzenwinkel der konusförmigen Spitze ist und wobei die Oberseite dieses auf dem zylinderförmigen Teil (3) stehenden Teiles (8), einer jeden der Spiralrippen (7, 8) mit der Außenseite dieses auf der konusförmigen Spitze (4) stehenden Teiles (7) derselben Spiralrippe (7, 8) angrenzend an den unteren Teil der letzteren Außenseite in Verbindung steht.
2. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß drei solcher Spiralrippen (7, 8) vorhanden sind, die gleichmäßig über den Umfang der konusförmigen Spitze (4) verteilt sind.
3. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Spitzenwinkel (oC) der konusförmigen Spitze (4) zwischen 85° und 95° liegt.
4. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Spitzenwinkel (eC) der konusförmigen Spitze (4) gleich 90° ist.
5. Erdverdrängungsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die unterste Kante des auf der konusförmigen Spitze
(4) stehenden Teils (7) einer jeden Spiralrippe (7, 8) in die äußerste Kante des auf dem zylinderförmigen Teil (3) stehenden Teils (8) derselben Spiralrippe (7, 8) verschmilzt.
6. Erdverdrängungsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Seite des auf der konusförmigen Spitze
(4) stehenden Teils (7) einer jeden Spiralrippe (7, 8) vom Spitzenende bis ungefähr zum zylinderförmigen Teil (3) einen äußeren Winkel (p) mit der äußeren Seite dieser konusförmigen Spitze (4) bildet, der mindestens gleich 175° minus dem halben Spitzenwinkel (oC) der konusförmigen Spitze (4) beträgt.
350 U39 ^
7. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Seite des auf der konusförmigen Spitze (4) stehenden Teiles
(7) der Spiralrippen (7, 8) einen äußeren Winkel (fb) mit der äußeren Seite der konusförmigen Spitze (4) bildet, der zwischen 175° minus dem halben Spitzenwinkel (<£) der konusf örmigen Spitze (4) und 185° minus diesem halben Spitzenwinkel (JQ) bildet und sich somit in einer Richtung erstreckt, die zur Bohrerachse einen Winkel, der zwischen 0° und 5° liegt, bildet.
8. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Seite des auf der konusförmigen Spitze (4) stehenden Teils
(7) einer jeden Spiralrippe (7, 8) mit ihrem Ende, an dem der andere Teil (8) anschließt, verbunden ist, wobei sie allmählich in die äußere Seite eines Vorsprungs (9), der auf dem zylinderförmigen Teil (3) steht, verschmilzt.
9. Erdverdrängungsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die untere Seite des auf der konusförmigen Spitze
(4) stehenden Teils (7) einer jeden Spiralrippe (7, 8) auf der Seite des Spitzenendes, einen Winkel (^fO mit der äußeren Seite der konusförmigen Spitze (4) bildet, der kleiner als 10° vermehrt um den halben Spitzenwinkel (Jl) der konusförmigen Spitze (4) ist.
10. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet , daß der auf der konusförmigen Spitze (4) stehende Teil (7) einer jeden Spiralrippe (7, 8) eine Klinge ist.
11. Erdverdrängungsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet , daß ein zylinderförmiger Spitzenteil (5) vorgesehen ist, der mit dem Spitzenende der konusförmigen Spitze (4) verbunden ist, mit einem merkbar kleineren Durchmesser als der größte Durchmesser der konusförmigen Spitze (4) und wobei die Spiralrippen (7, 8) mit ihrem Ende an diesem Spitzenteil (5) anschließen.
12. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß dieser zylinderförmige Spitzenteil (5) an einem Bohrmeißel (6) endet.
13. Erdverdrängungsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet , daß die untere Seite dieses Teils (8), der auf dem zylinderförmigen Teil (3) einer jeden Spiralrippe (7, 8) steht, an der unteren Seite einen Winkel (cT) von höchstens 95° mit der äußeren Seite dieses zylinderförmigen Teiles (3) bildet.
14. Erdverdrängungsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet , daß die obere Seite des Teiles (8), der auf dem zylinderförmigen Teil (3) einer jeden Spiralrippe (7, 8) steht, einen Winkel ( £_) mit der äußeren Seite des zylinderförmigen Teiles (3) bildet, der zwischen 85° und 95° liegt.
15. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Teil (8), der auf dem zylinderförmigen Teil (3) einer jeden Spiralrippe (7, 8) liegt, eine Klinge ist.
16. Erdverdrängungsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß zwei voneinander entfernbare Teile vorgesehen sind, nämlich der eine Teil, der das Bohrrohr (1) aufweist, und einen Kopf (2), der die konusförmige Spitze
(4) mit Teilen (7) der darauf liegenden Spiralrippen (7, 8) aufweist.
17. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß der zylinderförmige Teil (3) Teil des Kopfes (2) ist, der mit den vollständigen Spiralrippen (7, 8) versehen und hohl ist, in einer derartigen Weise, daß das Bohrrohr (1) mit seinem untersten Ende in diesen zylinderförmigen Teil (3) eindringen kann.
18. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß der zylinderförmige Teil (3) hohl ist und auf der Innenseite mit Antriebsvorsprüngen (10) versehen ist, während das unterste Ende des Bohrrohres (1) in den hohlen zylinderförmigen Teil (3) paßt und mit Aussparungen (11), die zu diesen Vorsprüngen (10) passen, versehen ist.
19. Erdverdrängungsbohrer nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet , daß im Inneren eine Leitung (12) zur Zuführung von härtbarem flüssigem Material vorgesehen ist, die an der Außenseite des Bohrerendes an dem die konusförmige Spitze (4) liegt, mündet.
20. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung (12) zur Zuführung von härtbarem flüssigen Material durch mindestens eine Öffnung (20) an der Außenseite des untersten Endes des Bohrrohres (1) mündet.
21. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Teil (3) und die konusförmige Spitze (4) hohl sind und das Bohrrohr (1) sich mit seinem untersten Teil durch den hohlen zylinderförmigen Teil (3) in die hohle konusförmige Spitze (4) erstreckt und einen äußeren Durchmesser besitzt, der merklich kleiner ist als der innere Durchmesser des zylinderförmigen Teiles, wobei die Leitung (12) für die Zuführung von härtbarem flüssigen Material durch mindestens einen Kanal (20) an der Außenseite des Bohrrohres (1) gegenüber dem zylinderförmigen Teil (3) mündet.
22. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung (12) zur Zuführung von härtbarem flüssigen Material durch mindestens eine Öffnung (13) an dem Spitzenende mündet.
23. Erdverdrängungsbohrer nach einem der Ansprüche 11 und 12, und nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung (12) nach unten in den zylinderförmigen Spitzenteil (5) läuft und durch mindestens eine Öffnung (13) auf der Außenseite des Spitzenteiles (5) mündet.
24. Kopf eines Erdverdrangungsbohrers nach einem der Ansprüche 16 und
25. Verfahren zur Herstellung eines Pfeilers im Erdboden, dadurch gekennzeichnet , daß ein Erdverdrängungsbohrer, wie er in einem der Ansprüche 19 bis 23 beschrieben worden ist, in den Erdboden (14) gebracht wird, und auf der einen Seite ein flüssiges härtbares Material durch die Leitung (12) gepumpt wird und auf der anderen Seite Beton in die gebohrte Öffnung über die konusförmige Spitze (4) geschüttet wird, die im Erdboden (14) verbleibt.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß auf der einen Seite ein flüssiges härtbares Material durch die Leitung (12) gepumpt wird und auf der anderen Seite das Bohrrohr (1) mit Beton gefüllt wird, das zusammen mit der konusförmigen Spitze (4) und dem zylinderförmigen Teil (3) im Erdboden (14) verbleibt.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß härtbares Material schon zum Ende des Einbringens des Erdverdrangungsbohrers in den Erdboden (14) durch die Leitung (12) gepumpt wird.
28. Pfeiler, der nach dem in einem der Ansprüche 25 bis 27 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.
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