EP1978204B1 - Erdbohrgerät - Google Patents
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- EP1978204B1 EP1978204B1 EP07007186A EP07007186A EP1978204B1 EP 1978204 B1 EP1978204 B1 EP 1978204B1 EP 07007186 A EP07007186 A EP 07007186A EP 07007186 A EP07007186 A EP 07007186A EP 1978204 B1 EP1978204 B1 EP 1978204B1
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- discharge line
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- E21B7/003—Drilling with mechanical conveying means
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- E21B7/006—Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means combined with a bucket-type container
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- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
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- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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- E02F7/06—Delivery chutes or screening plants or mixing plants mounted on dredgers or excavators
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/01—Arrangements for handling drilling fluids or cuttings outside the borehole, e.g. mud boxes
Definitions
- the invention relates to an auger device according to the preamble of claim 1.
- Such an auger is formed with a auger, a cladding tube surrounding the auger, a rotary drive for rotationally driving at least the auger about a drilling axis, an ejector for discharging cuttings from the auger wherein the ejection device comprises a collecting container and a discharge line for the cuttings, a mast element, along which the auger is displaceable with the ejection device, and a device for changing the length (L) of the discharge line.
- a device for cased Erdbohren is for example from the JP 60-238516 A known.
- this known drill an ejection opening is provided at the upper end of the cladding tube below the Bohrcardantriebes through which the subsidized by the auger cuttings can escape. From the discharge opening the cuttings fall along the casing tube next to the drill pipe to the ground. Since the Bohrgutaussch takes place at the level of the rotary drive, in particular at the beginning of the bore, when the rotary drive is still far from the ground, given a large drop height. It may therefore be necessary special security measures to avoid accidents caused by falling cuttings. In addition, the largely uncontrolled Bohrgutaussch at the height of the rotary gear can bring a significant pollution of the site with it.
- the from the JP 06-257363 known laxative bag is designed so that it extends to just above the ground with completely drawn drilling tool. This is accompanied by a comparatively long length, so that the fabric bag can move in the wind undesirably and get caught on the device. In addition, especially with larger drilling depths, clogging of the bag may occur, especially if the cuttings are moist and settle on the bag.
- the generic DE 201 01 657 U1 describes a drill with a drill and a scraper housing for the drill, wherein the Bohrgutauslass the scraper housing is in communication with a variable-length discharge chute.
- This discharge chute can have a plurality of interlocking funnel parts.
- the JP 11-200749 A relates to a drill with a bellows-type discharge tube.
- the object of the invention is to provide a Erdbohr réelle, in which a particularly safe, clean and reliable Bohrgutabschreib is given.
- a basic idea of the invention can be seen in providing the discharge line for the ejected cuttings variable in length. This makes it possible to adjust the length of the discharge line to the current drilling depth, that is, the discharge line when drilling down, so if the ejector is lowered with the auger and / or the cladding tube to the ground, to shorten, and to extend the discharge line when pulling again. In this way it can be ensured that the end discharge opening of the discharge line is always arranged a little above the ground, so that it is prevented that the discharge line rests on the ground during downwards drilling. In this way, a continuous Bohrgutabhne be guaranteed from the discharge line even at large drilling depths, which in turn is counteracted clogging of the discharge line.
- the discharge line can be designed, for example, as a slide open on one side.
- the discharge line is designed as a discharge pipe.
- a change in length of the discharge line can be effected, for example, that additional elements are attached to this or removed from it. If a flexible discharge line, for example a fabric hose, is used, the line could be shortened, for example by rolling up or shirring. It is particularly advantageous, however, that the discharge line is telescopic. In a telescopic design of the discharge line, a change in length of the line can be carried out in a particularly simple and reliable manner. A telescopic design of the discharge line is particularly advantageous if the discharge line to reduce the susceptibility to wind is to be rigid.
- the discharge line has a multiplicity of pipe elements which can preferably be inserted into one another for shortening the discharge line.
- a telescopic function can be realized in a particularly simple manner.
- the tube elements taper towards an end region.
- the telescoping retraction of adjacent pipe elements into each other is ensured in this case by the taper of the pipe elements.
- the tapers suitably run in such a way that the diameter of the tube elements decreases with increasing distance from the rotary drive, that is usually towards the ground.
- the elements may optionally be referred to as a funnel due to their shape, in which case the entire discharge line can be referred to as a funnel chain.
- the tapers are suitably conical tapers. Except by tapers in the tubular elements can be a telescopic Leakage also be given by the fact that pipe elements of different cross-section are used.
- a further particularly preferred embodiment of the invention is that the means for changing the length of the discharge line has at least one pull rope and that the means for changing the length of the discharge line further preferably comprises at least one winch means for changing the free length of the pull rope.
- a structurally particularly simple mechanism for changing the length of the discharge line is given by the fact that the pull rope is attached to at least one of the tube elements.
- the pull rope is attached to an end pipe element, that is, in particular to a pipe element, which is farthest from the rotary drive and / or arranged closest to the ground.
- the discharge line can be telescoped over its entire length, wherein when shortening first arranged in the end region of the discharge pipe elements, that is, the lower, near-bottom pipe elements, are retracted into each other and these gradually take the overlying pipe elements.
- the remaining pipe elements are each guided longitudinally displaceable on the traction cable.
- the tube elements suitably guide openings through which the pull rope is performed, so that the tube elements along the pull rope are freely displaced.
- the pull rope is used not only for holding a tubular element but also for lateral stabilization of the remaining, arranged above tubular elements.
- the pull rope runs through guides on the tube elements, the pull rope below each of these guides each having a driver in the form of a cable support. In this way it can be provided that the distances between the individual pipe elements are shorter when the free length of the traction cable decreases and move the individual pipe elements into each other.
- stop elements can be provided on the tube elements, which limit an axial relative movement of the individual tube elements relative to each other.
- stop elements may be provided on the upper side of the tubular elements, a radially projecting stop element, which comes into contact with a radially inwardly projecting stop element of the overlying tube element upon reaching a maximum Ausziehweges.
- adjacent pipe elements are each connected to each other with at least one tether.
- the tether is attached at the opposite ends or at the upper end of the adjacent tubular elements.
- adjacent pipe elements are connected to each other with three tethers, which are distributed equidistantly on the circumference of the pipe elements.
- the ejection device has a collecting container, which preferably surrounds the auger.
- the collecting container which may be formed in particular cylindrical, is expediently to receive cuttings from the auger and deliver it to the discharge line.
- the sump is at the top, that is arranged at the end remote from the ground end of the cladding tube and / or underside on the rotary drive.
- an ejection channel for supplying cuttings into the discharge line is provided on the collecting container.
- the discharge channel preferably points away from the collecting container.
- the discharge channel expediently ends above the uppermost tubular element of the discharge line, so that cuttings can be poured into the discharge line in a simple manner.
- the cladding tube and the auger are provided rotatable relative to the collecting container.
- at least one through-hole is suitably provided in the cladding tube at the level of the sump.
- the collecting container can have a closure device with which a passage for cuttings from the collecting container to the discharge channel and / or to the discharge line can be selectively blocked.
- a lifting device is provided, with which the discharge line, in particular together with the winch device, relative to the rotary drive and / or the ejection device in the direction of the drilling axis is movable.
- the lifting device makes it possible to raise the discharge line in deeply drilled drill pipe in their entirety and thus prevent placement.
- the discharge line can be moved upwards and / or possibly also radially and / or in the circumferential direction, so that the cuttings no longer get out of the collecting container into the discharge line.
- the lifting device suitably has a crane device with which the discharge line can be raised and / or pivoted together with the winching device.
- this crane device is attached to the collecting container, in particular below the rotary drive.
- a control is provided which is adapted to adjust the length of the discharge line in dependence on the position of a feed drive for the auger and / or the ejection device.
- the length of the discharge line and thus its dimension in the drilling direction is automatically adapted to the feed of the drill string and thus the position of the collecting container above the ground, so that a resting of the discharge line is counteracted automatically on the ground.
- the discharge line suitably extends at least approximately parallel to the drilling direction, that is, at least approximately along the mast element.
- the rotary drive is a double-head rotary drive with which both the auger and the cladding tube, preferably independently of each other, are rotatable.
- the rotary drive suitably has two separate drive units.
- the collecting container is suitably arranged below the lower drive unit, which is provided for driving the cladding tube.
- the invention also relates to a method for creating a hole in the ground with an earth boring device according to the invention, in which the auger is rotated about the drilling axis by means of the rotary drive and is moved together with the ejector in the direction of the drilling axis in the ground, wherein the length of the discharge line in Direction of the drilling axis is adjusted.
- FIGS. 1 to 4 show an embodiment of a Erdbohrauss invention in different operating conditions.
- Fig. 1 shows, the Erdbohr réelle designed as a crawler undercarriage 2 on which an at least approximately vertically extending mast element 3 is arranged.
- a rotary drive 20 is arranged longitudinally displaceable.
- the rotary drive 20 is designed as a double-head drive. It has a first drive unit 24 for rotationally driving a drilling screw 4 and a second drive unit 25 for rotationally driving a cladding tube 5, wherein the cladding tube 5 surrounds the auger 4.
- the rotation of auger 4 and cladding tube 5 takes place in each case about the drilling axis. 1
- mast element 3 designed as a winch drive feed drive 41 is provided, which is connected via a cable pull mechanism with the rotary drive 20.
- the rotary drive 20 together with the auger 4 arranged thereon and the cladding tube 5 arranged thereon can be displaced along the mast element 3, that is to say in the direction of the drilling axis 1, so that the auger 4 and the cladding tube 5 enter the ground 8 can penetrate.
- soil material is processed by the auger, which of the auger 4 in the interior of the cladding tube 5 for rotary drive 20 is promoted upwards.
- an ejector 10 is provided for discharging the processed soil material from the auger 4.
- the ejection device 10 has a collecting container 30.
- This cylindrically shaped collecting container 30 is arranged below the lower, second drive unit 25 of the rotary drive 20 on the rotary drive 20.
- the collecting container 30 surrounds the cladding tube 5 and the auger 4 arranged therein. It serves to receive cuttings, which are conveyed upwards in the direction of the drilling axis 1 during drilling operation by the auger 4 inside the cladding tube 5.
- the drill cuttings are discharged through openings in the jacket tube 5 from the drilling screw 4 into the collecting container 30.
- a radially towards the ground extending ejection groove 33 is arranged on the collecting container 30, by means of which cuttings can be removed by gravity from the collecting container 30.
- a flap 31 is provided at the ejection groove 33, which can be actuated by means of a drive 32 designed as a hydraulic cylinder. By means of this flap 31, the collecting container 30 can be closed and thus a Bohrgut lacking be prevented via the ejection channel 33.
- the ejector 10 for the cuttings also has a discharge line 11.
- the discharge line 11 runs along the mast element 3 in the direction of the drilling axis 1 and by a plurality of tubular elements 14, 14 ', 14 "formed to 14 n.
- the tube elements 14, 14', 14" ... 14 n all have substantially the same dimensions and are conical with a taper to the ground 8 formed out.
- the conical design makes it possible, the tubular elements 14, 14 ', 14 "to 14 n , as in particular in Fig. 3 shown to telescope into one another and thus shorten the length L of the discharge line 11.
- the ejector 10 a pull rope 18 for length adjustment of the discharge line 11.
- This pull cable 18 is fixedly connected at one end by means of a holding device 17 to the lowermost pipe element 14, that is to say to the pipe element 14 farthest from the collecting container 30. From there, the traction cable 18 runs parallel to the drilling axis 1 upwards.
- the pipe elements 14 'to 14 n arranged above the lowermost pipe element 14 are thereby moved by the traction cable 18 into guide recesses 16 (cf. Fig. 3 ), so that these remaining tube elements 14 'to 14 n are laterally stabilized by the pull cable 18.
- a winch device 19 For actuating the pull cable 18, a winch device 19 is provided. As in particular in Fig. 3 is shown, this winching device 19 has a first winch 59 for the traction cable 18. Furthermore, a second winch 59 'is provided. With this second winch 59 ', a pull rope 18 opposite second pull cable is actuated, which is hidden in the figures and therefore not visible. This second traction cable has an analogue course and an analogous attachment to the first traction cable 18. The two tension cables thus thread the tubular elements 14, 14 ', 14 "to 14 n into a chain.
- Fig. 3 Furthermore, the two winches 59, 59 'are arranged on a cross member 52 of a carrier device 53. In turn, the uppermost tubular element 14 n is fastened to this carrier device 53.
- the winching device 19 allows a targeted change in length of the discharge line 11. If the first traction cable 18 and the second traction cable, not shown, are drummed by means of the winching device 19, these traction cables lift the lowermost pipe element 14. On its way up, the lowermost tubular element 14 successively takes the remaining tubular elements 14 ', 14 ", etc. along until the evacuation duct 11 finally, as in FIG Fig. 3 shown, fully retracted.
- a controller 40 is provided which the length L of the discharge line 11 in dependence on the position of the feed drive 41 and thus the position of the auger 4 and the cladding tube 5 along the drilling axis 1 sets.
- the ejector 10 further comprises a lifting device 35 designed as a crane.
- This lifting device 35 is arranged on a frame 26 which is arranged between the rotary drive 20 and the collecting container 30, wherein the frame 26 with the collecting container 30 rotatably and axially fixed and is traversed by the auger 4 and the cladding tube 5.
- the lifting device 35 can, however, in principle also be arranged on the lower drive unit 25 and / or on the collecting container 30.
- the lifting device 35 has two pivotally interconnected lever elements 64 and 65.
- the first lever element 64 is arranged on the frame 26.
- the discharge line 11 is suspended via the cross member 52 of the carrier device 53.
- the lifting device 35 has a drive 66 designed as a hydraulic cylinder, with which the second lever element 65 can pivot relative to the first lever element 64.
- it allows the lifting device 35, the discharge line 11 from the in Fig. 3 shown position below the ejection groove 33 in the in Fig. 4 Spent shown position in which the discharge line 11 is raised relative to the discharge channel 33 and radially spaced, so that cuttings from the discharge channel 33 can fall directly to the ground.
- the controller 40 When retracting the auger 4 with the cladding tube 5 in the ground and the collection container 30 and the discharge line 11, which are attached to the upper side of the cladding tube 5, lowered. To prevent the discharge line 11 when lowering on the Soils 8 rises, the length L of the discharge line 11 is shortened by means of the controller 40 with increasing depth. For this purpose, the controller 40 actuates the winching device 19, which in turn causes the tubular elements 14, 14 ', 14 "to 14 n to be lifted starting from below via the traction cable 18.
- top-side arrangement can be understood to mean an arrangement facing away from the bottom.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Erdbohrgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Erdbohrgerät ist ausgebildet mit einer Bohrschnecke, einem Hüllrohr, welches die Bohrschnecke umgibt, einem Drehantrieb zum drehenden Antreiben zumindest der Bohrschnecke um eine Bohrachse, einer Auswurfeinrichtung zum Abführen von Bohrgut aus der Bohrschnecke, wobei die Auswurfeinrichtung einen Sammelbehälter und eine Abführleitung für das Bohrgut aufweist, einem Mastelement, entlang welchem die Bohrschnecke mit der Auswurfeinrichtung verschiebbar ist, und einer Einrichtung zum Verändern der Länge (L) der Abführleitung.
- Eine Vorrichtung zum verrohrten Erdbohren ist beispielsweise aus der
JP 60-238516 A - Ein weiteres Erdbohrgerät ist aus der
JP 06-257363 A - Der aus der
JP 06-257363 - Die gattungsbildende
DE 201 01 657 U1 beschreibt ein Bohrgerät mit einem Bohrer und einem Abstreifergehäuse für den Bohrer, wobei der Bohrgutauslass des Abstreifergehäuses mit einem längenveränderlichen Abwurfschacht in Verbindung steht. Dieser Abwurfschacht kann eine Mehrzahl ineinander greifende Trichterteile aufweisen. - Die
JP 11-200749 A - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Erdbohrgerät anzugeben, bei dem eine besonders sichere, saubere und zuverlässige Bohrgutabfuhr gegeben ist.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Erdbohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Beim erfindungsgemäßen Erdbohrgerät ist vorgesehen, dass eine Einrichtung zum Verändern der Länge der Abführleitung vorhanden ist.
- Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die Abführleitung für das ausgeworfene Bohrgut längenveränderlich vorzusehen. Dies ermöglicht, die Länge der Abführleitung an die momentane Bohrtiefe anzupassen, das heißt die Abführleitung beim Abwärtsbohren, wenn also die Auswurfeinrichtung mit der Bohrschnecke und/oder dem Hüllrohr zum Erdboden abgesenkt wird, zu verkürzen, und die Abführleitung beim Ziehen wieder zu verlängern. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die endseitige Abgabeöffnung der Abführleitung immer ein Stück oberhalb des Erdbodens angeordnet ist, so dass verhindert wird, dass die Abführleitung beim Abwärtsbohren auf dem Boden aufliegt. Auf diese Weise kann ein kontinuierlicher Bohrgutabfluss aus der Abführleitung auch bei großen Bohrtiefen gewährleistet werden, wodurch wiederum einem Verstopfen der Abführleitung entgegengewirkt wird. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung geht mit der Veränderung der Länge der Abführleitung geeigneterweise eine Änderung der Abmessungen der Abführleitung längs der Bohrachse, das heißt längs des Mastelementes, einher. Darüber hinaus wird nach der Erfindung die Windanfälligkeit reduziert, da zeitweise nicht benötigte Abführleitungsbereiche unter Verringerung der Windlast eingefahren werden können.
- Grundsätzlich kann die Abführleitung beispielsweise als einseitig offene Rutsche ausgebildet sein. Für eine besonders zuverlässige Führung des ausgeworfenen Bohrgutes ist es jedoch vorteilhaft, dass die Abführleitung als Abführrohr ausgebildet ist. Hierdurch ist eine allseitige Führung des Bohrgutes gegeben und ein unerwünschtes Umherfliegen von Bohrgut somit besonders wirkungsvoll unterbunden.
- Eine Längenänderung der Abführleitung kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass zusätzliche Elemente an diese angehängt werden oder von dieser entfernt werden. Sofern eine flexible Abführleitung, beispielsweise ein Stoffschlauch, verwendet wird, könnte die Leitung beispielsweise durch Aufrollen oder Raffen verkürzt werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, dass die Abführleitung teleskopierbar ist. Bei einer teleskopierbaren Ausführung der Abführleitung kann eine Längenänderung der Leitung in besonders einfacher und zuverlässiger Weise durchgeführt werden. Eine teleskopierbare Ausführung der Abführleitung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Abführleitung zur Verringerung der Windanfälligkeit starr ausgeführt werden soll.
- Besonders vorteilhaft ist es, dass die Abführleitung eine Vielzahl von Rohrelementen aufweist, die vorzugsweise zum Verkürzen der Abführleitung ineinander einfahrbar sind. Hierdurch kann in besonders einfacher Weise eine Teleskopfunktion realisiert werden.
- Ferner ist es nach der Erfindung vorteilhaft, dass sich die Rohrelemente zu einem Endbereich hin verjüngen. Dies ermöglicht es, die Rohrelemente der Abführleitung zumindest annähernd mit denselben Abmessungen vorzusehen und dabei gleichzeitig eine Teleskopfunktion zu realisieren. Das teleskopartige Einfahren benachbarter Rohrelemente ineinander wird in diesem Fall durch die Verjüngungen der Rohrelemente gewährleistet. Um eine besonders zuverlässige Führung des Bohrgutes zu ermöglichen, verlaufen die Verjüngungen geeigneterweise derart, dass der Durchmesser der Rohrelemente mit zunehmendem Abstand vom Drehantrieb, also in der Regel zum Erdboden hin, abnimmt. Sofern die Rohrelemente mit einer Verjüngung ausgestattet sind, können die Elemente aufgrund ihrer Form gegebenenfalls auch als Trichter bezeichnet werden, wobei dann die gesamte Abführleitung als Trichterkette bezeichnet werden kann. Insbesondere für eine besonders einfache Fertigung handelt es sich bei den Verjüngungen geeigneterweise um konische Verjüngungen. Außer durch Verjüngungen in den Rohrelementen kann eine Teleskopierbarkeit der Abführleitung auch dadurch gegeben sein, dass Rohrelemente unterschiedlichen Querschnittes verwendet werden.
- Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Einrichtung zum Verändern der Länge der Abführleitung zumindest ein Zugseil aufweist und dass die Einrichtung zum Verändern der Länge der Abführleitung ferner vorzugsweise zumindest eine Windeneinrichtung zum Ändern der freien Länge des Zugseils aufweist. Hierdurch ist eine Längenanpassung der Abführleitung in besonders einfacher und zuverlässiger Weise möglich. Insbesondere ist eine Zugseilbetätigung vergleichsweise unempfindlich gegenüber Verwindungen und Verbiegungen der Abführleitung, die beispielsweise aufgrund von Windlast auftreten können. Grundsätzlich kann zum Verändern der Länge der Abführleitung beispielsweise auch ein Zahnstangenmechanismus vorgesehen sein. Im Hinblick auf die Kraftaufnahme ist es vorteilhaft, dass mehrere Zugseile, beispielsweise zwei Zugseile, vorgesehen sind, die dann jeweils eine eigene Windeneinrichtung aufweisen können.
- Ein konstruktiv besonders einfacher Mechanismus zum Verändern der Länge der Abführleitung ist dadurch gegeben, dass das Zugseil an zumindest einem der Rohrelemente befestigt ist. Vorzugsweise ist das Zugseil an einem endseitigen Rohrelement befestigt, das heißt insbesondere an einem Rohrelement, welches am weitesten vom Drehantrieb entfernt und/oder am nächsten am Erdboden angeordnet ist. In diesem Fall kann die Abführleitung über ihre gesamte Länge teleskopiert werden, wobei beim Verkürzen zunächst die im Endbereich der Abführleitung angeordneten Rohrelemente, das heißt die unteren, bodennahen Rohrelemente, ineinander eingefahren werden und diese nach und nach die darüber liegenden Rohrelemente mitnehmen. Zur Erhöhung der Stabilität der Abführleitung ist es vorteilhaft, dass die verbleibenden Rohrelemente jeweils längs verschiebbar am Zugseil geführt sind. Hierzu weisen die Rohrelemente geeigneterweise Führungsöffnungen auf, durch welche das Zugseil durchgeführt ist, so dass die Rohrelemente längs des Zugseils frei verschiebbar sind. In diesem Fall dient das Zugseil nicht nur zum Halten eines Rohrelementes sondern auch zum seitlichen Stabilisieren der verbleibenden, darüber angeordneten Rohrelemente.
- Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Zugseil durch Führungen an den Rohrelementen läuft, wobei das Zugseil unterhalb dieser Führungen jeweils einen Mitnehmer in Form einer Seilauflage aufweist. Hierdurch kann vorgesehen werden, dass die Abstände zwischen den einzelnen Rohrelementen bei Abnahme der freien Länge des Zugseiles kürzer werden und sich die einzelnen Rohrelemente ineinander verschieben.
- Im Hinblick auf die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Erdbohrgerätes ist es besonders vorteilhaft, dass Mittel vorgesehen sind, welche den Weg beim Auseinanderziehen benachbarter Rohrelemente limitieren. Hierzu können an den Rohrelementen beispielsweise Anschlagelemente vorgesehen sein, die eine axiale Relativbewegung der einzelnen Rohrelemente zueinander begrenzen. Beispielsweise kann auf der oberen Seite der Rohrelemente ein radial vorstehendes Anschlagelement vorgesehen sein, das bei Erreichen eines maximalen Ausziehweges mit einem radial nach innen vorstehenden Anschlagelement des darüber liegenden Rohrelementes zur Anlage kommt. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass benachbarte Rohrelemente jeweils mit zumindest einem Halteseil miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist das Halteseil dabei an den gegenüberliegenden Enden oder jeweils am oberen Ende der benachbarten Rohrelemente befestigt. Besonders zweckmäßig ist es, dass benachbarte Rohrelemente jeweils mit drei Halteseilen miteinander verbunden sind, die äquidistant am Umfang der Rohrelemente verteilt sind. Durch Begrenzen der axialen Verschiebung benachbarter Rohrelemente, beispielsweise durch Halteseile oder Anschläge, kann verhindert werden, dass beim Verlängern der Abführleitung unerwünschte Zwischenräume zwischen benachbarten Rohrelementen auftreten, aus denen Bohrgut austreten könnte.
- Die Auswurfeinrichtung weist einen Sammelbehälter auf, der die Bohrschnecke vorzugsweise umgibt. Der Sammelbehälter, der insbesondere zylindrisch ausgebildet sein kann, dient zweckmäßigerweise dazu, Bohrgut aus der Bohrschnecke aufzunehmen und an die Abführleitung abzugeben. Vorzugsweise ist der Sammelbehälter am oberen, das heißt an dem dem Erdboden abgewandten Ende des Hüllrohres und/oder unterseitig am Drehantrieb angeordnet.
- Besonders vorteilhaft ist es, dass am Sammelbehälter eine Auswurfrinne zum Zuführen von Bohrgut in die Abführleitung vorgesehen ist. Hierdurch ist eine besonders zuverlässige Bohrgutübergabe vom Sammelbehälter in die Abführleitung möglich. Um eine Schwerkraftförderung zu ermöglichen, weist die Auswurfrinne vorzugsweise vom Sammelbehälter hinweg nach unten, Die Auswurfrinne endet zweckmäßigerweise oberhalb des obersten Rohrelementes der Abführleitung, so dass Bohrgut in einfacher Weise in die Abführleitung eingeschüttet werden kann.
- Zweckmäßigerweise sind das Hüllrohr und die Bohrschnecke relativ zum Sammelbehälter drehbar vorgesehen. Um einen Durchgang von Bohrgut von der Bohrschnecke zum Sammelbehälter zu ermöglichen, ist im Hüllrohr auf Höhe des Sammelbehälters geeigneterweise zumindest eine Durchgangsöffnung vorgesehen. Der Sammelbehälter kann eine Verschlusseinrichtung aufweisen, mit welcher ein Durchgang für Bohrgut vom Sammelbehälter zur Auswurfrinne und/oder zur Abführleitung gezielt gesperrt werden kann.
- Wenn der Bohrstrang mit Bohrschnecke und Hüllrohr tief abgebohrt ist, befindet sich der Sammelbehälter in der Regel nur noch knapp oberhalb des Erdbodens, so dass unter Umständen auch die auf minimale Länge zusammengezogene Abführleitung auf dem Erdboden aufliegen würde und somit ein geregelter Bohrgutauswurf nicht mehr möglich wäre. Insbesondere um dies zu verhindern ist eine Hubeinrichtung vorgesehen, mit der die Abführleitung, insbesondere mitsamt der Windeneinrichtung, relativ zum Drehantrieb und/oder der Auswurfeinrichtung in Richtung der Bohrachse bewegbar ist. Insbesondere ermöglicht es die Hubeinrichtung, die Abführleitung bei tief abgebohrtem Bohrgestänge in ihrer Gesamtheit anzuheben und somit ein Aufsetzen zu verhindern. Bei tief abgebohrtem Bohrstrang kann vorgesehen sein, das Bohrgut nicht mehr über die Abführleitung auszuwerfen sondern direkt aus dem Sammelbehälter abzugeben, da in diesem Fall die Fallstrecke für das Bohrgut nur noch vergleichsweise kurz ist. Zu diesem Zweck kann mittels der Hubeinrichtung die Abführleitung nach oben und/oder gegebenenfalls auch radial und/oder in Umfangsrichtung verfahren werden, so dass das Bohrgut aus dem Sammelbehälter nicht mehr in die Abführleitung gelangt.
- Die Hubeinrichtung weist geeigneterweise eine Kraneinrichtung auf, mit welcher die Abführleitung mitsamt der Windeneinrichtung angehoben und/oder geschwenkt werden kann. Vorzugsweise ist diese Kraneinrichtung am Sammelbehälter, insbesondere unterhalb des Drehantriebes, befestigt.
- Ferner ist es nach der Erfindung vorteilhaft, dass eine Steuerung vorgesehen ist, welche dafür eingerichtet ist, die Länge der Abführleitung in Abhängigkeit von der Stellung eines Vorschubantriebes für die Bohrschnecke und/oder die Auswurfeinrichtung einzustellen. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Länge der Abführleitung und somit ihre Abmessung in Bohrrichtung automatisch an den Vorschub des Bohrstranges und somit die Position des Sammelbehälters oberhalb des Erdbodens angepasst, so dass einem Aufliegen der Abführleitung auf dem Boden automatisch entgegengewirkt ist. Die Abführleitung verläuft geeigneterweise zumindest annähernd parallel zur Bohrrichtung, das heißt zumindest annähernd längs des Mastelementes.
- Geeigneterweise handelt es sich bei dem Drehantrieb um einen Doppelkopf-Drehantrieb, mit dem sowohl die Bohrschnecke als auch das Hüllrohr, vorzugsweise unabhängig voneinander, in Drehung versetzbar sind. Hierzu weist der Drehantrieb geeigneterweise zwei getrennte Antriebseinheiten auf. Der Sammelbehälter ist geeigneterweise unterhalb der unteren Antriebseinheit, die für den Antrieb des Hüllrohres vorgesehen ist, angeordnet.
- Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Erdboden mit einem erfindungsgemäßen Erdbohrgerät, bei dem die Bohrschnecke mittels des Drehantriebes um die Bohrachse in Drehung versetzt wird und mitsamt der Auswurfeinrichtung in Richtung der Bohrachse im Erdboden verfahren wird, wobei die Länge der Abführleitung in Richtung der Bohrachse angepasst wird. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Erdbohrgerätes können die in diesem Zusammenhang erläuterten Vorteile realisiert werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig.1
- eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bohrgerätes mit ausgefahrener Abführleitung;
- Fig. 2
- eine Detailansicht des Erdbohrgerätes aus
Fig. 1 in Richtung Y mit ausgefahrener Abführleitung; - Fig. 3
- eine Detailansicht des Erdbohrgerätes aus
Fig. 1 in Richtung Y mit vollständig eingefahrener Abführleitung; und - Fig. 4
- eine Detailansicht des Erdbohrgerätes aus
Fig. 1 in Richtung Y bei vollständig eingefahrener Abführleitung, die zudem mittels einer Hubeinrichtung vom Sammelbehälter hinweg verfahren ist. - Die
Figuren 1 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Erdbohrgerätes in verschiedenen Betriebszuständen. - Wie insbesondere
Fig. 1 zeigt, weist das Erdbohrgerät ein als Raupenfahrwerk ausgebildetes Fahrwerk 2 auf, an dem ein zumindest annähernd vertikal verlaufendes Mastelement 3 angeordnet ist. Am Mastelement 3 ist ein Drehantrieb 20 längs verschiebbar angeordnet. Der Drehantrieb 20 ist als Doppelkopfantrieb ausgebildet. Er weist eine erste Antriebseinheit 24 zum drehenden Antreiben einer Bohrschnecke 4 und eine zweite Antriebseinheit 25 zum drehenden Antreiben eines Hüllrohres 5 auf, wobei das Hüllrohr 5 die Bohrschnecke 4 umgibt. Die Drehung von Bohrschnecke 4 und Hüllrohr 5 erfolgt dabei jeweils um die Bohrachse 1. - Am Mastelement 3 ist ein als Windenantrieb ausgebildeter Vorschubantrieb 41 vorgesehen, der über einen Seilzugmechanismus mit dem Drehantrieb 20 verbunden ist. Durch Betätigen des Vorschubantriebs 41 kann der Drehantrieb 20 mitsamt der hieran angeordneten Bohrschnecke 4 und dem hieran angeordneten Hüllrohr 5 längs des Mastelementes 3, das heißt in Richtung der Bohrachse 1, verschoben werden, so dass die Bohrschnecke 4 und das Hüllrohr 5 in den Erdboden 8 eindringen können. Beim Eindringen in den Erdboden 8 wird von der Bohrschnecke 4 Bodenmaterial abgearbeitet, welches von der Bohrschnecke 4 im Inneren des Hüllrohres 5 zum Drehantrieb 20 hin nach oben gefördert wird. Zum Abführen des abgearbeiteten Bodenmaterials aus der Bohrschnecke 4 ist eine Auswurfeinrichtung 10 vorgesehen.
- Die Auswurfeinrichtung 10 weist einen Sammelbehälter 30 auf. Dieser zylindrisch ausgebildete Sammelbehälter 30 ist unterhalb der unteren, zweiten Antriebseinheit 25 des Drehantriebes 20 am Drehantrieb 20 angeordnet. Der Sammelbehälter 30 umgibt das Hüllrohr 5 und die hierin angeordnete Bohrschnecke 4. Er dient zum Aufnehmen von Bohrgut, welches beim Bohrbetrieb von der Bohrschnecke 4 im Inneren des Hüllrohres 5 in Richtung der Bohrachse 1 nach oben gefördert wird. Im Bereich des Sammelbehälters 30 wird das Bohrgut durch Öffnungen im Hüllrohr 5 von der Bohrschnecke 4 in den Sammelbehälter 30 abgegeben.
- Wie insbesondere in
Fig. 4 erkennbar ist, ist am Sammelbehälter 30 eine radial zum Erdboden hin verlaufende Auswurfrinne 33 angeordnet, mittels welcher Bohrgut durch Schwerkraftwirkung aus dem Sammelbehälter 30 abförderbar ist. Wie insbesondereFig. 4 ferner im Detail zeigt, ist an der Auswurfrinne 33 eine Klappe 31 vorgesehen, die mittels eines als Hydraulikzylinder ausgebildeten Antriebs 32 betätigbar ist. Mittels dieser Klappe 31 kann der Sammelbehälter 30 verschlossen werden und somit eine Bohrgutförderung über die Auswurfrinne 33 unterbunden werden. - Wie die
Figuren 1 bis 4 weiter zeigen, weist die Auswurfeinrichtung 10 für das Bohrgut ferner eine Abführleitung 11 auf. Die Abführleitung 11 verläuft längs des Mastelementes 3 in Richtung der Bohrachse 1 und wird durch eine Vielzahl von Rohrelementen 14, 14', 14" bis 14n gebildet. Die Rohrelemente 14, 14', 14" ... 14n weisen alle im Wesentlichen dieselben Abmessungen auf und sind konisch mit einer Verjüngung zum Erdboden 8 hin ausgebildet. Die konische Ausbildung ermöglicht es, die Rohrelemente 14, 14', 14" bis 14n, wie insbesondere inFig. 3 gezeigt, teleskopartig ineinander zu verschieben und somit die Länge L der Abführleitung 11 zu verkürzen. - Wie insbesondere die
Figuren 2 und3 zeigen, sind jeweils benachbarte Rohrelemente 14x, 14x+1 über drei Halteseile 22, 22', 22" miteinander verbunden, die äquidistant am Umfang der Rohrelemente 14x, 14x+1 angeordnet sind. Die Halteseile 22, 22', 22" sind dabei jeweils in einem oberen Bereich der benachbarten Rohrelemente 14x, 14x+1 an diesen Rohrelementen befestigt. Die Halteseile 22, 22', 22" legen einen Maximalabstand fest, um den benachbarte Rohrelemente 14x, 14x+1 voneinander fortbewegt werden können und stellen somit sicher, dass die Abführleitung 11 nicht über die in denFiguren 1 und2 gezeigte Länge hinaus verlängert wird. Hierdurch wird verhindert, dass zwischen benachbarten Rohrelementen 14x, 14x+1 Zwischenräume auftreten, durch welche Bohrgut austreten könnte. - Wie die
Figuren 2 und3 ferner zeigen, weist die Auswurfeinrichtung 10 ein Zugseil 18 zur Längenverstellung der Abführleitung 11 auf. Dieses Zugseil 18 ist an seinem einen Ende mittels einer Halteeinrichtung 17 mit dem untersten Rohrelement 14, das heißt mit dem vom Sammelbehälter 30 am weitesten entfernten Rohrelement 14, fest verbunden. Von dort verläuft das Zugseil 18 parallel zur Bohrachse 1 nach oben. Die oberhalb des untersten Rohrelementes 14 angeordneten Rohrelemente 14' bis 14n werden dabei vom Zugseil 18 in Führungsausnehmungen 16 (vergleicheFig. 3 ) durchlaufen, so dass diese verbleibenden Rohrelemente 14' bis 14n durch das Zugseil 18 lateral stabilisiert werden. - Zum Betätigen des Zugseils 18 ist eine Windeneinrichtung 19 vorgesehen. Wie insbesondere in
Fig. 3 gezeigt ist, weist diese Windeneinrichtung 19 eine erste Winde 59 für das Zugseil 18 auf. Ferner ist eine zweite Winde 59' vorgesehen. Mit dieser zweiten Winde 59' wird ein dem Zugseil 18 gegenüberliegendes zweites Zugseil betätigt, welches in den Figuren verdeckt und daher nicht erkennbar ist. Dieses zweite Zugseil weist einen analogen Verlauf und eine analoge Befestigung wie das erste Zugseil 18 auf. Die beiden Zugseile fädeln somit die Rohrelemente 14, 14', 14" bis 14n zu einer Kette auf. - Wie insbesondere
Fig. 3 ferner zeigt, sind die beiden Winden 59, 59' an einem Querträger 52 einer Trägereinrichtung 53 angeordnet. An dieser Trägereinrichtung 53 ist wiederum das oberste Rohrelement 14n befestigt. - Die Windeneinrichtung 19 ermöglicht eine gezielte Längenänderung der Abführleitung 11. Wird mittels der Windeneinrichtung 19 das erste Zugseil 18 und das nicht dargestellte zweite Zugseil aufgetrommelt, so heben diese Zugseile das unterste Rohrelement 14 an. Auf seinem Weg nach oben nimmt das unterste Rohrelement 14 nacheinander die verbleibenden Rohrelemente 14', 14" usw. mit, bis die Abführleitung 11 schließlich, wie in
Fig. 3 dargestellt, vollständig eingefahren ist. - Zum automatischen Betrieb der Windeneinrichtung 19 ist eine Steuerung 40 vorgesehen, welche die Länge L der Abführleitung 11 in Abhängigkeit von der Stellung des Vorschubantriebes 41 und somit der Position der Bohrschnecke 4 und des Hüllrohres 5 längs der Bohrachse 1 einstellt.
- Wie insbesondere in den
Figuren 3 und4 erkennbar ist, weist die Auswurfeinrichtung 10 ferner eine als Kran ausgebildete Hubeinrichtung 35 auf. Diese Hubeinrichtung 35 ist an einem Rahmen 26 angeordnet, der zwischen dem Drehantrieb 20 und dem Sammelbehälter 30 angeordnet ist, wobei der Rahmen 26 mit dem Sammelbehälter 30 drehfest und axial fest verbunden ist und von der Bohrschnecke 4 und dem Hüllrohr 5 durchlaufen wird. Die Hubeinrichtung 35 kann grundsätzlich aber auch an der unteren Antriebseinheit 25 und/oder am Sammelbehälter 30 angeordnet sein. Die Hubeinrichtung 35 weist zwei gelenkig miteinander verbundene Hebelelemente 64 und 65 auf. Das erste Hebelelement 64 ist dabei am Rahmen 26 angeordnet. Am zweiten Hebelelement 65 ist die Abführleitung 11 über den Querträger 52 der Trägereinrichtung 53 aufgehängt. Die Hubeinrichtung 35 weist einen als Hydraulikzylinder ausgebildeten Antrieb 66 auf, mit dem das zweite Hebelelement 65 gegenüber dem ersten Hebelelement 64 verschwenkbar ist. Hierbei verändert sich die Position der an der Hubeinrichtung 35 aufgehängten Abführleitung 11 relativ zum Sammelbehälter 30 in Richtung der Bohrachse 1 sowie radial hierzu. Insbesondere erlaubt es die Hubeinrichtung 35, die Abführleitung 11 aus der inFig. 3 gezeigten Position unterhalb der Auswurfrinne 33 in die inFig. 4 gezeigte Position zu verbringen, in welcher die Abführleitung 11 gegenüber der Auswurfrinne 33 angehoben und radial beabstandet ist, so dass Bohrgut aus der Auswurfrinne 33 direkt zu Boden fallen kann. - Das in den
Figuren 1 bis 4 dargestellte Bohrgerät kann wie folgt betrieben werden: - Zu Beginn des Bohrvorganges befinden sich Hüllrohr 5 und Bohrschnecke 4 außerhalb des Erdbodens 8 und die Abführleitung 11 ist wie in den
Figuren 1 und2 dargestellt vollständig ausgefahren. Nun wird der Vorschubantrieb 41 betätigt und hierdurch die Bohrschnecke 4 und das Hüllrohr 5 in den Erdboden 8 abgebohrt. Dabei anfallendes Bohrgut wird von der Bohrschnecke 4 im Inneren des Hüllrohres 5 nach oben gefördert und dort in den Sammelbehälter 30 abgegeben. Vom Sammelbehälter 30 gelangt es über die Auswurfrinne 33 in die Abführleitung 11 und fällt hierin geordnet zu Boden. - Beim Einfahren der Bohrschnecke 4 mit dem Hüllrohr 5 in den Boden werden auch der Sammelbehälter 30 sowie die Abführleitung 11, die oberseitig am Hüllrohr 5 befestigt sind, abgesenkt. Um zu verhindern, dass die Abführleitung 11 beim Absenken auf dem Erdboden 8 aufsteht, wird die Länge L der Abführleitung 11 mittels der Steuerung 40 mit zunehmender Bohrtiefe verkürzt. Hierzu betätigt die Steuerung 40 die Windeneinrichtung 19, was wiederum bewirkt, dass die Rohrelemente 14, 14', 14" bis 14n beginnend von unten über das Zugseil 18 angehoben werden.
- Die einzelnen Rohrelemente 14, 14', 14" bis 14n werden mit zunehmender Bohrtiefe immer weiter ineinander eingefahren, so dass die Abführleitung 11 schließlich die in
Fig. 3 eingestellte Minimallänge erreicht. - Um zu verhindern, dass die Abführleitung 11 beim weiteren Abbohren aufgrund ihrer Restlänge auf dem Erdboden 8 aufsteht, wird die Leitung 11 anschließend, wie in
Fig. 4 dargestellt, mittels der Hubeinrichtung 35 in ihrer Gesamtheit angehoben und von der Auswurfrinne 33 weg bewegt. Das Bohrgut wird nun von der Auswurfrinne 33 unmittelbar zu Boden gefördert. - Die Erfindung, die beispielhaft im Zusammenhang mit dem Vertikalbohren beschrieben wurde, kann auch beim Schrägbohren und grundsätzlich auch beim Horizontalbohren zum Einsatz kommen, wobei in diesem Fall unter einer oberseitigen Anordnung eine dem Bohrgrund abgewandte Anordnung verstanden werden kann.
Claims (11)
- Erdbohrgerät mit- einer Bohrschnecke (4),- einem Hüllrohr (5), welches die Bohrschnecke (4) umgibt,- einem Drehantrieb (20) zum drehenden Antreiben zumindest der Bohrschnecke (4) um eine Bohrachse (1),- einer Auswurfeinrichtung (10) zum Abführen von Bohrgut aus der Bohrschnecke (4), wobei die Auswurfeinrichtung (10) einen Sammelbehälter (30) und eine Abführleitung (11) für das Bohrgut aufweist,- einem Mastelement (3), entlang welchem die Bohrschnecke (4) mit der Auswurfeinrichtung (10) verschiebbar ist, und- einer Einrichtung zum Verändern der Länge (L) der Abführleitung (11),dadurch gekennzeichnet,- dass eine Hubeinrichtung (35) vorgesehen ist, mit der die Position der Abführleitung (11) relativ zum Sammelbehälter (30) in Richtung der Bohrachse (1) veränderbar ist.
- Erdbohrgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abführleitung (11) als Abführrohr ausgebildet ist. - Erdbohrgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abführleitung (11) teleskopierbar ist. - Erdbohrgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abführleitung (11) eine Vielzahl von Rohrelementen (14) aufweist, die zum Verkürzen der Abführleitung (11) ineinander einfahrbar sind,
wobei sich die Rohrelemente (14) zu einem Endbereich hin verjüngen. - Erdbohrgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,- dass die Einrichtung zum Verändern der Länge (L) der Abführleitung (11) zumindest ein Zugseil (18) aufweist, und- dass die Einrichtung zum Verändern der Länge (L) der Abführleitung (11) zumindest eine Windeneinrichtung (19) zum Ändern der freien Länge des Zugseils (18) aufweist. - Erdbohrgerät nach Anspruch 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
das das Zugseil (18) an zumindest einem der Rohrelemente (14), insbesondere an einem endseitigen Rohrelement (14), befestigt ist. - Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass benachbarte Rohrelemente (14) jeweils mit zumindest einem Halteseil (22) miteinander verbunden sind. - Erdbohrgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sammelbehälter (30) der Auswurfeinrichtung (10) die Bohrschnecke (4) umgibt, wobei am Sammelbehälter (30) vorzugsweise eine Auswurfrinne (33) zum Zuführen von Bohrgut in die Abführleitung (11) vorgesehen ist. - Erdbohrgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit der Hubeinrichtung (35) die Abführleitung (11) mitsamt der Windeneinrichtung (19) bewegbar ist. - Erdbohrgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuerung (40) vorgesehen ist, welche dafür eingerichtet ist, die Länge (L) der Abführleitung (11) in Abhängigkeit von der Stellung eines Vorschubantriebs (41) für die Bohrschnecke (4) und die Auswurfeinrichtung (10) einzustellen. - Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Erdboden mit einem Erdbohrgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem
die Bohrschnecke (4) mittels des Drehantriebes (20) um die Bohrachse (1) in Drehung versetzt wird und mitsamt der Auswurfeinrichtung (10) in Richtung der Bohrachse (1) im Erboden verfahren wird, wobei die Länge (L) der Abführleitung (11) in Richtung der Bohrachse (1) angepasst wird.
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