EP1564367B1 - Erdverdrängungsbohrer - Google Patents

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EP1564367B1
EP1564367B1 EP04003435A EP04003435A EP1564367B1 EP 1564367 B1 EP1564367 B1 EP 1564367B1 EP 04003435 A EP04003435 A EP 04003435A EP 04003435 A EP04003435 A EP 04003435A EP 1564367 B1 EP1564367 B1 EP 1564367B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
drill
mixing element
accordance
earth displacement
head
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04003435A
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English (en)
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EP1564367A1 (de
Inventor
Alexander Julius Verstraeten
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Beheersmaatschappij Verstraeten BV
Original Assignee
Beheersmaatschappij Verstraeten BV
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Publication date
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Priority to AT04003435T priority patent/ATE338195T1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/06—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
    • E21B21/062—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole by mixing components
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/72—Pile shoes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
    • E21B33/138—Plastering the borehole wall; Injecting into the formation

Definitions

  • the present invention relates to a Erdverdrfitungsbohrer according to the preamble of claim 1 (see, DE 195 30 718 G).
  • a drilling fluid is usually introduced into the drill channel in the area of the drill head.
  • a drilling fluid may for example be water, but often consists of a mixture of cement and mortar, although other additives can be used.
  • the lubricating action of drilling fluid mixed with constituents of the soil material allows the drill pipe to be drilled to a desired depth. After creating the drilling channel, it can be filled with concrete to form a pile.
  • the mixing element may be dimensioned such that it does not protrude radially beyond the drill head and in particular extends radially outward approximately to the largest radius of the drill head. In this way, it is ensured that the mixing element does not undesirably increase the drilling channel.
  • a radial extent to about the largest radius of the drill head ensures that a thorough mixing of drilling fluid and soil material over the entire cross section of the annulus takes place.
  • the mixing element is arranged directly above the drill head.
  • Such an embodiment is particularly advantageous when the drilling fluid exits through one or more openings in the region of the drill head in the wellbore. In this way, the mixing can be done immediately above the drill head.
  • the mixing element is formed so that between this and the drill pipe, in particular a closed volume is included.
  • the mixing element is designed as a body, whereby a particularly good mixing is achieved.
  • the mixing element has at least one wedge surface, which forms a tapered region in cross section with the wall of a drilling channel formed by the drill head.
  • the wedge surface ensures that upon rotation of the drill pipe, the mixture of drilling fluid and soil material is forced into the tapered region, wherein the mixture is then registered by the rotational movement of the wedge surface in the wall of the drilling channel. In this way, as it were a plastering of the drilling channel can be achieved by the mixed by the mixing element mixture of drilling fluid and soil material is pressed into the wall of the drilling channel. This provides a highly stable bore that does not break down and prevents drilling fluid from leaking into the surrounding soil.
  • the mixing element may have a convex outer surface, which is in particular formed symmetrically.
  • a particularly good introduction of the mixed material is achieved in the wall of the drilling channel.
  • Particularly good results have resulted from the fact that at least one outer surface was provided on the mixing element, which was arranged approximately tangentially to the drill pipe.
  • the mixing element may in principle be arranged parallel to the drilling axis, but may also be arranged obliquely on the drill pipe, so that a plane passing through the center axis of the drill pipe forms an angle with the longitudinal axis of the mixing element.
  • the longitudinal extent of the mixing element can vary. Good results have been found when the mixing element is about one and a half to two and a half times the diameter of the drill pipe.
  • the drill is drilled into the ground, introducing drilling fluid into the annulus formed between the wellbore and the wellbore, with the drilling fluid mixed above the wellhead.
  • the introduction of the drilling fluid preferably takes place via the tip of the drill head so that it initially exits into the borehole formed by the drill head and then fills the annular space between the drill pipe and the borehole.
  • the Erdverdrfitungsbohrer shown in Fig. 1 has a circular cylindrical drill pipe 10, at the lower end of a drill head 12 is welded.
  • the illustrated enlarged in Figure 4 drill head 12 has at its rear end an annular shank portion 14 into which the front end of the drill pipe 10 is inserted, whereupon drill pipe 10 and drill head 12 can be connected to each other by means of a welded joint 16.
  • the shaft portion 14 is adjoined by a cone-shaped tip portion 18, which is integrally formed with the shaft portion 14.
  • a plurality of helical ribs 20, 21, 22 and 23 are provided, wherein the ribs 20 and 21 project radially from the shaft portion 14 and the ribs 22 and 23 protrude in the axial direction of the tip portion 18.
  • spaced-apart teeth 24 which point in the axial direction of the drill head 12, which coincides with the drilling direction X (FIG. 1).
  • the entire drill head 12 is integrally formed.
  • the drill head 12 as well as the drill pipe 10 are made of steel.
  • the radius of the drill pipe 10 is smaller than the largest radius of the drill head 12, so that when inserting the ErdverdrDeutschungsbohrers in soil material between the resulting drill channel and the drill pipe 10, an annular space 30 is formed.
  • Fig. 1 also illustrates that both the resulting in the region of the drill head 12 wellbore 32 as well as the annular channel 30 are filled with a mixture of drilling fluid and particles of the soil material.
  • the drilling fluid is guided through a pipe 34 disposed inside the drill pipe 10 in the region of the foremost end of the drill head 12 and occurs from there via radial outlet channels 36 into the borehole 32.
  • the exiting drilling fluid 38 mixes with particles of the soil material and fills the wellbore 32 as well as the wellbore 30.
  • a mixing element 40 is provided immediately above the drill head 12, which extends in the longitudinal direction X of the drill pipe and which does not project radially beyond the drill head 12, but extends radially outward approximately to the largest radius of the drill head 12.
  • the mixing element 40 is a groove-shaped component whose radius is smaller than that of the drill pipe 10.
  • the mixing element 40 is welded in the illustrated embodiment to the outer shell of the drill pipe 10 and closed at its top and bottom, so that between the mixing element 40 and the drill pipe 10, a closed volume is included.
  • Fig. 3b shows another embodiment of a mixing element 40 '.
  • the mixing element 40 ' is formed by an angle-shaped component, whose two legs are the same length and enclose an angle of about 115 ° with each other.
  • the position of the mixing element 40 'on the drill pipe 10 is the same as that of the mixing element 40.
  • the mixing element according to the invention can either have a convex outer circumferential surface (FIG. 3 a) or the mixing element can have two outer surfaces converging towards one another (FIG. 3 b).
  • the mixing element has on its outer side a surface 42 or 42 ', which extends approximately tangentially to the outer casing of the drill pipe 10, and which serves as a wedge surface, since it with the wall of the drilling head 30 formed by a drill forms a tapered region 44.
  • the mixture consisting of drilling fluid and soil material is mixed on the one hand in the annular space 30 and, on the other hand, introduced into the wall of the drilling channel so that it is stabilized, which will be described in more detail below during a rotation of the Erdverdrfitungsbohrers.
  • the mixing element 40 provides intimate mixing of drilling fluid and soil material.
  • the mixing element 40 ensures that the mixture located in the annular space 30 is pressed or entered into the wall of the drilling channel by the wedge surface 42 sweeping the mixture located in the region 44 into the wall of the drilling channel.
  • the pores 46 present in the surrounding soil material are sealed and the wall of the annular space 30 or of the drilling channel is plastered, as it were, and thereby sealed and stabilized.
  • the drill channel has a stabilized wall portion 48 which simultaneously seals the surrounding soil, so that the annulus above the drill head 12 remains filled with drilling fluid, without this penetrates into the surrounding soil and seeps.
  • This is on the one hand ensures that the drill channel remains stable and does not collapse.
  • it is ensured that the friction-reducing effect of the drilling fluid over the entire length of the drill pipe is maintained, whereby the torque required for drilling is considerably reduced.
  • the wall thickness of the drill pipe 12 can remain within reasonable limits.
  • mixing element 40, 40 ' also a certain imbalance is present, which imposes on the drill a certain rolling motion, which has a positive effect during drilling.
  • a plurality of mixing elements 40 and 40 ' can be provided.
  • the mixing element can be arranged obliquely on the outer circumference of the drill pipe.
  • both drill pipe as well as mixing element can also be made of plastic.
  • the mixing element may be curved or curved in the axial direction.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Erdverdrängungsbohrer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (vgl. de 195 30 718 G).
  • Bei Verwendung eines solchen Erdverdrängungsbohrers wird dieser unter Drehen in das Erdreich getrieben, wobei aufgrund des größeren Radius des Bohrkopfes zwischen dem entstehenden Bohrkanal und dem Bohrrohr ein Ringraum entsteht. Zum Bohren wird üblicherweise im Bereich des Bohrkopfes ein Bohrfluid in den Bohrkanal eingebracht. Ein solches Bohrfluid kann beispielsweise Wasser sein, besteht jedoch häufig aus einer Mischung aus Zement und Mörtel, wobei auch weitere Zuschlagsstoffe Anwendung finden können.
  • Durch die schmierende Wirkung von Bohrfluid, das mit Bestandteilen des Bodenmaterials vermengt ist, kann das Bohrrohr bis zu einer gewünschten Tiefe gebohrt werden. Nach Erstellen des Bohrkanals kann dieser mit Beton gefüllt werden, um einen Pfahl zu bilden.
  • Durch die immer mehr zunehmenden Belastungen auf derartige Pfähle und den Wunsch nach setzungsfreien Gründungen, müssen heutzutage Bohrkanäle zunehmend tiefer gebohrt werden. Auch wird aufgrund dieser Anforderungen der Querschnitt des Bohrrohres und des Bohrkopfes immer größer. Die gewünschte Pfahltiefe kann jedoch oft nicht erreicht werden, weil das Bohrfluid in eine poröse bzw. grobkörnige Bodenschicht verschwindet oder weil der Ringraum, der sich zwischen Bohrrohr und Bohrkanal gebildet hat, von einbrechendem Bodenmaterial zugeschüttet wird, so dass die schmierende Wirkung des Bohrfluids entfällt. Hierdurch nimmt die Reibung auf das Bohrrohr zu und das für ein Weiterbohren erforderliche Drehmoment wird so groß, dass der Bohrprozess zum Erliegen kommt, obwohl die gewünschte Bohrtiefe noch nicht erreicht wurde. Eine Lösung dieses Problems wäre zwar ein Erhöhen des aufgebrachten Drehmomentes. Jedoch würde hierbei die Dicke des Bohrrohrs drastisch erhöht werden müssen, so dass ein ökonomischer Einsatz eines solchen Erdverdrängungsbohrers nicht in Frage kommt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Erdverdrängungsbohrer und ein Verfahren zum Erstellen eines Bohrloches zu schaffen, mit denen es möglich ist, Bohrkanäle kostengünstig und mit größerer Tiefe und/oder größerem Durchmesser zu schaffen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
  • Durch Einbringen von Bohrfluid in den Bereich des Bohrkopfes und/oder des Ringraums zwischen Bohrrohr und Wandung des Bohrkanals vermengen sich Teile von Bodenmaterial mit dem Bohrfluid, wobei das erfindungsgemäß vorgesehene Mischelement dafür sorgt, dass sich Bodenmaterial und Bohrfluid besonders gut und intensiv miteinander vermischen. Hierdurch wird Reibung deutlich reduziert, so dass einerseits mit größeren Durchmessern gebohrt werden kann und andererseits wesentlich größere Bohrtiefen erreicht werden.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, der Zeichnung und den Unteransprüchen beschrieben.
  • Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann das Mischelement so dimensioniert sein, dass es radial nicht über den Bohrkopf vorsteht und sich insbesondere radial nach außen etwa bis zum größten Radius des Bohrkopfes erstreckt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Mischelement den Bohrkanal nicht unerwünscht vergrößert. Durch eine radiale Erstreckung bis etwa zum größten Radius des Bohrkopfes wird sichergestellt, dass eine Durchmischung von Bohrfluid und Bodenmaterial über den gesamten Querschnitt des Ringraums erfolgt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Mischelement unmittelbar oberhalb des Bohrkopfes angeordnet. Eine solche Ausführungsform ist besonders dann von Vorteil, wenn das Bohrfluid durch eine oder mehrere Öffnungen im Bereich des Bohrkopfes in das Bohrloch austritt. Auf diese Weise kann die Durchmischung unmittelbar oberhalb des Bohrkopfes erfolgen.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Mischelement so ausgebildet, dass zwischen diesem und dem Bohrrohr ein insbesondere geschlossenes Volumen eingeschlossen ist. Mit anderen Worten ist das Mischelement als Körper ausgebildet, wodurch eine besonders gute Durchmischung erzielt wird.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Mischelement zumindest eine Keilfläche auf, die im Querschnitt gesehen mit der Wand eines von dem Bohrkopf gebildeten Bohrkanals einen sich verjüngenden Bereich bildet. Bei dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform sorgt die Keilfläche dafür, dass bei Drehung des Bohrrohres die Mischung aus Bohrfluid und Bodenmaterial in den sich verjüngenden Bereich gedrängt wird, wobei die Mischung anschließend durch die Drehbewegung der Keilfläche in die Wand des Bohrkanals eingetragen wird. Hierdurch kann gewissermaßen ein Verputzen des Bohrkanals erreicht werden, indem die von dem Mischelement durchmengte Mischung aus Bohrfluid und Bodenmaterial in die Wandung des Bohrkanals eingepresst wird. Hierdurch wird ein äußerst stabiler Bohrkanal erhalten, der nicht einbricht und der verhindert, dass Bohrfluid in den umgebenden Boden austritt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Mischelement eine konvexe Außenfläche aufweisen, die insbesondere symmetrisch ausgebildet ist. Hierdurch wird ein besonders gutes Einbringen des gemischten Materials in die Wandung des Bohrkanals erreicht. Besonders gute Ergebnisse haben sich dadurch ergeben, dass an dem Mischelement zumindest eine Außenfläche vorgesehen wurde, die etwa tangential zu dem Bohrrohr angeordnet war.
  • Das Mischelement kann grundsätzlich parallel zur Bohrachse angeordnet sein, kann jedoch auch schräg an dem Bohrrohr angeordnet sein, so dass eine durch die Mittelachse des Bohrrohres verlaufende Ebene mit der Längsachse des Mischelements einen Winkel bildet.
  • Die Längserstreckung des Mischelementes kann variieren. Gute Ergebnisse haben sich gezeigt, wenn das Mischelement etwa eineinhalb bis zweieinhalbmal so lang wie der Durchmesser des Bohrrohres ist.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Bohrloches mit einem Erdverdrängungsbohrer der eingangs beschriebenen Art wird der Bohrer in den Untergrund gebohrt, wobei Bohrfluid in den Ringraum eingebracht wird, der zwischen Bohrloch und Bohrkanal entsteht, wobei das Bohrfluid oberhalb des Bohrkopfes vermischt wird. Bevorzugt erfolgt das Einbringen des Bohrfluids über die Spitze des Bohrkopfes, so dass dieses zunächst in das vom Bohrkopf gebildete Bohrloch austritt und anschließend den Ringraum zwischen Bohrrohr und Bohrkanal füllt. Durch Drehen des Bohrrohres wird das Bohrfluid und das Bodenmaterial oberhalb des Bohrkopfes vermischt, wodurch die eingangs beschriebenen Vorteile erzielt werden.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch einen in einem Bohrkanal angeordneten Erdverdrängungsbohrer;
    Fig. 2
    einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1;
    Fig. 3a und 3b
    eine dem Detail III von Fig. 2 entsprechende Schnittansicht zweier verschiedener Ausführungsformen; und
    Fig. 4
    eine Seitenansicht des Bohrkopfes von Fig. 1.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Erdverdrängungsbohrer weist ein kreiszylindrisches Bohrrohr 10 auf, an dessen unterem Ende ein Bohrkopf 12 angeschweißt ist. Der in Fig.4 vergrößert dargestellte Bohrkopf 12 weist an seinem rückwärtigen Ende einen kreisringförmigen Schaftabschnitt 14 auf, in den das vorderseitige Ende des Bohrrohres 10 gesteckt wird, woraufhin dann Bohrrohr 10 und Bohrkopf 12 mittels einer Schweißverbindung 16 miteinander verbunden werden können.
  • An den Schaftabschnitt 14 schließt sich ein konusförmiger Spitzenabschnitt 18 an, der mit dem Schaftabschnitt 14 einstückig ausgebildet ist. Sowohl im Bereich des Schaftabschnitts 14 wie auch des Spitzenabschnittes 18 sind mehrere wendelförmige Rippen 20, 21, 22 und 23 vorgesehen, wobei die Rippen 20 und 21 radial vom Schaftabschnitt 14 vorstehen und die Rippen 22 und 23 in Axialrichtung von dem Spitzenabschnitt 18 vorstehen. An sämtlichen Rippen sind voneinander beabstandete Zähne 24 vorgesehen, die in Axialrichtung des Bohrkopfes 12 weisen, die mit der Bohrrichtung X (Fig. 1) übereinstimmt.
  • Wie Fig. 1 zeigt, ist der gesamte Bohrkopf 12 einstückig ausgebildet. Der Bohrkopf 12 wie auch das Bohrrohr 10 bestehen aus Stahl.
  • Wie Fig. 1 ferner verdeutlicht, ist der Radius des Bohrrohres 10 kleiner als der größte Radius des Bohrkopfes 12, so dass beim Eindrehen des Erdverdrängungsbohrers in Bodenmaterial zwischen dem entstandenen Bohrkanal und dem Bohrrohr 10 ein Ringraum 30 entsteht. Fig. 1 verdeutlicht ferner, dass sowohl das im Bereich des Bohrkopfes 12 entstehende Bohrloch 32 wie auch der Ringkanal 30 mit einem Gemenge aus Bohrfluid und Partikeln des Bodenmaterials gefüllt sind. Das Bohrfluid wird über eine im Inneren des Bohrrohres 10 angeordnete Rohrleitung 34 in den Bereich des vordersten Endes des Bohrkopfes 12 geführt und tritt von dort über radiale Austrittskanäle 36 in das Bohrloch 32 aus. Das austretende Bohrfluid 38 vermengt sich mit Partikeln des Bodenmaterials und füllt das Bohrloch 32 wie auch den Bohrkanal 30.
  • Am Außenumfang des Bohrrohres 10 ist unmittelbar oberhalb des Bohrkopfes 12 ein Mischelement 40 vorgesehen, das sich in Längsrichtung X des Bohrrohres erstreckt und das radial nicht über den Bohrkopf 12 vorsteht, sondern sich radial nach außen etwa bis zum größten Radius des Bohrkopfes 12 erstreckt. Bei dem in den Fig. 1, 2 und 3a dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Mischelement 40 ein rinnenförmiges Bauteil, dessen Radius kleiner als derjenige des Bohrrohres 10 ist. Das Mischelement 40 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an den Außenmantel des Bohrrohres 10 geschweißt und an seiner Oberseite wie auch Unterseite geschlossen, so dass zwischen dem Mischelement 40 und dem Bohrrohr 10 ein geschlossenes Volumen eingeschlossen ist.
  • Fig. 3b zeigt eine weitere Ausführungsform eines Mischelementes 40'. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Mischelement 40' durch ein winkelförmiges Bauteil gebildet, dessen beide Schenkel gleich lang sind und einen Winkel von etwa 115° miteinander einschließen. Die Position des Mischelementes 40' an dem Bohrrohr 10 ist die gleiche wie die des Mischelementes 40.
  • Wie die Fig. 3a und 3b verdeutlichen, kann das erfindungsgemäße Mischelement entweder eine konvexe Außenmantelfläche aufweisen (Fig. 3a) oder das Mischelement kann zwei aufeinander zulaufende Außenflächen besitzen (Fig. 3b). In beiden Fällen besitzt das Mischelement an seiner Außenseite eine Fläche 42 bzw. 42', die annähernd tangential zu dem Außenmantel des Bohrrohres 10 verläuft, und die als Keilfläche dient, da sie mit der Wand des von dem Bohrkopf gebildeten Bohrkanals 30 einen sich verjüngenden Bereich 44 bildet. Durch diese Keilflächen wird bei einer Rotation des Erdverdrängungsbohrers das aus Bohrfluid und Bodenmaterial bestehende Gemenge einerseits im Ringraum 30 vermischt und andererseits in die Wand des Bohrkanals eingetragen, so dass diese stabilisiert wird, was nachfolgend näher beschrieben wird.
  • Zum Erstellen eines Bohrloches mit dem oben beschriebenen Erdverdrängungsbohrer wird dieser in Richtung X in den Boden abgesenkt und dabei in Pfeilrichtung gedreht (Fig. 2 und 3). Gleichzeitig wird Bohrfluid 38 durch eine (nicht dargestellte) Pumpanordnung durch die Rohrleitung 34 geführt, so dass dieses aus dem Austrittskanal 36 an der Spitze des Bohrkopfes 12 in das Bohrloch 32 austritt. Die Form des mit den Zähnen 24 versehenen Bohrkopfes 12 sorgt dafür, dass sich das Bohrfluid 38 bereits etwas mit Teilen des Bodenmaterials vermischt.
  • Bei weiter fortschreitendem Bohrvorgang füllt sich auch der Ringraum 30 oberhalb des Bohrkopfes 12, wobei in diesem Bereich das Mischelement 40 für eine innige Vermischung von Bohrfluid und Bodenmaterial sorgt. Gleichzeitig sorgt das Mischelement 40 dafür, dass das im Ringraum 30 befindliche Gemenge in die Wand des Bohrkanals eingepresst bzw. eingetragen wird, indem die Keilfläche 42 das im Bereich 44 befindliche Gemenge in die Wand des Bohrkanals einstreicht. Hierdurch werden die im umgebenden Bodenmaterial vorhandenen Poren 46 versiegelt und die Wand des Ringraums 30 bzw. des Bohrkanals wird sozusagen verputzt und dadurch versiegelt und stabilisiert. Insbesondere bei Verwendung entsprechender Zuschlagstoffe wird besonders gut erreicht, dass der Bohrkanal einen stabilisierten Wandabschnitt 48 aufweist, der gleichzeitig das umgebende Bodenmaterial versiegelt, so dass der Ringraum oberhalb des Bohrkopfes 12 mit Bohrfluid gefüllt bleibt, ohne dass dieses in den umgebenden Boden eindringt und versickert. Hierdurch ist einerseits sichergestellt, dass der Bohrkanal stabil bleibt und nicht zusammenfällt. Andererseits ist gewährleistet, dass die reibungsreduzierende Wirkung des Bohrfluides über die gesamte Länge des Bohrrohres aufrechterhalten bleibt, wodurch das zum Bohren erforderliche Drehmoment erheblich reduziert ist. Gleichzeitig kann die Wanddicke des Bohrrohres 12 innerhalb vernünftiger Grenzen bleiben.
  • Durch das Mischelement 40, 40' ist ferner eine gewisse Unwucht vorhanden, die dem Bohrer eine gewisse Schlingerbewegung auferlegt, die sich beim Bohren positiv auswirkt.
  • Insbesondere für größere Rohrdurchmesser können auch mehrere Mischelemente 40 bzw. 40' vorgesehen werden. Auch kann das Mischelement schräg am Außenumfang des Bohrrohres angeordnet werden. Weiterhin können sowohl Bohrrohr wie auch Mischelement auch aus Kunststoff bestehen. Auch kann das Mischelement in Axialrichtung gekrümmt oder geschwungen ausgebildet sein. Weiterhin ist es nicht unbedingt erforderlich, dass das Bohrfluid durch das Innere des Bohrkopfes in das Bohrloch 32 injiziert wird. Dies könnte auch durch den Ringraum 30 erfolgen.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Bohrrohr
    12
    Bohrkopf
    14
    Schaftabschnitt
    16
    Schweißnaht
    18
    Spitzenabschnitt
    2021,22,23
    Rippen
    24
    Zähne
    30
    Ringraum
    32
    Bohrloch
    34
    Rohrleitung
    36
    Austrittskanal
    38
    Bohrfluid
    40, 40'
    Mischelement
    42, 42'
    Keilfläche
    44
    verjüngender Bereich
    46
    Poren
    48
    stabilisierter Wandabschnitt

Claims (15)

  1. Erdverdrängungsbohrer mit einem Bohrrohr (10) und einem an dessen Ende unlösbar befestigten Bohrkopf (12), wobei der Radius des Bohrrohres (10) geringer als der größte Radius des Bohrkopfes (12) ist, und wobei am Außenumfang des Bohrrohres (10) zumindest ein sich in dessen Längsrichtung (X) erstreckendes Mischelement (40, 40') vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bohrrohr (10) bis hin zum Bohrkopf (12) geradlinig verläuft, das Mischelement (40, 40') starr am Außenumfang des Bohrrohres (10) befestigt ist, und
    an dem Bohrkopf (12) zumindest eine radial vorstehende, wendelförmige Rippe (20, 21) vorgesehen ist.
  2. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Mischelement (40, 40') radial nicht über den Bohrkopf (12) vorsteht und sich insbesondere radial nach außen etwa bis zum größten Radius des Bohrkopfes erstreckt.
  3. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Mischelement (40, 40') unmittelbar oberhalb des Bohrkopfes (12) angeordnet ist.
  4. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Mischelement (40, 40') zwischen sich und dem Bohrrohr (10) ein insbesondere geschlossenes Volumen einschließt.
  5. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Mischelement (40, 40') im Längs- und oder Querschnitt symmetrisch ausgebildet ist.
  6. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Mischelement (40, 40') zumindest eine Keilfläche (42, 42') aufweist, die im Querschnitt gesehen mit der Wand (48) eines von dem Bohrkopf gebildeten Bohrkanals einen sich verjüngenden Bereich (44) bildet.
  7. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Mischelement (40) eine konvexe Außenfläche aufweist.
  8. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Mischelement (40, 40') zumindest eine etwa tangential zu dem Bohrrohr (10) verlaufende Außenfläche aufweist.
  9. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine durch die Mittelachse (X) des Bohrrohres verlaufende Ebene mit der Längsachse des Mischelementes einen Winkel bildet.
  10. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Längserstreckung des Mischelementes (40, 40') etwa 150 - 250 % des Bohrrohrdurchmessers beträgt.
  11. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Bohrkopf (12) zumindest eine axial abstehende Rippe (20 - 23) aufweist, an deren Unterseite einzelne sich in Bohrrichtung (X) erstreckende Zähne (24) vorgesehen sind.
  12. Erdverdrängungsbohrer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die radial vorstehende Rippe (20, 21) an ihrer Unterseite einzelne sich in Bohrrichtung (X) erstreckende Zähne (24) aufweist.
  13. Verfahren zum Erstellen eines Bohrloches mit einem Erdverdrängungsbohrer nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Erdverdrängungsbohrer in den Untergrund gebohrt wird, ein Bohrfluid in den zwischen Bohrloch und Bohrkanal entstehenden Ringraum eingebracht wird, und dieses Bohrfluid oberhalb des Bohrkopfes vermischt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bohrfluid zusätzlich in die Wand des Bohrkanals eingebracht, insbesondere eingepresst wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bohrfluid durch das Bohrrohr und den Bohrkopf in das Bohrloch geleitet wird.
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