EP2863003A2

EP2863003A2 - Expanding tool and device for expanding a passage in the ground

Info

Publication number: EP2863003A2
Application number: EP20140187883
Authority: EP
Inventors: Dietmar Jenne; Kristijan Biblekaj
Original assignee: Terra AG fuer Tiefbautechnik
Current assignee: Terra AG fuer Tiefbautechnik
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2015-04-22
Also published as: EP2863003A3; DE102013111350A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aufweitwerkzeug (24) und eine Vorrichtung (10) zum Aufweiten einer im Erdreich vorhanden Durchgangsöffnung. Das Aufweitwerkzeug (24) hat einen Verbindungsbereich (30), über den eine Zug- und/oder Schubkraft in das Aufweitwerkzeug (24) einleitbar ist. Ferner hat es einen Aufweitbereich (31), der zumindest in einem Teilbereich einen größeren Querschnitt als die im Erdreich (18) vorhandene Durchgangsöffnung hat. Ferner hat es einen Zentrierbereich (40), der in Bewegungsrichtung P1 des Aufweitwerkzeugs (24) zum Aufweiten der Durchgangsöffnung gesehen stromabwärts des Aufweitbereichs (31) angeordnet ist. Der Aufweitbereich (31) hat mindestens eine Öffnung (33, 35, 37), durch die Erdreich (18) und/oder Spülflüssigkeit in eine durchgehende Öffnung des Zentrierbereichs (40) eintreten kann, wobei das Erdreich und/oder die Spülflüssigkeit durch die durchgehende Öffnung des Zentrierbereichs (40) durchgeleitet wird.The invention relates to a widening tool (24) and a device (10) for expanding a passage opening provided in the ground. The expansion tool (24) has a connection region (30), via which a pulling and / or pushing force can be introduced into the expansion tool (24). Furthermore, it has a widening region (31), which has a larger cross-section than the passage opening present in the ground (18), at least in one subarea. Further, it has a centering area (40), which is arranged in the direction of movement P1 of the expansion tool (24) for widening the passage opening downstream of the expansion area (31). The expansion region (31) has at least one opening (33, 35, 37), through which soil (18) and / or rinsing liquid can enter into a through opening of the centering region (40), wherein the soil and / or the rinsing liquid pass through the through-flow Opening the centering area (40) is passed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufweitwerkzeug und eine Vorrichtung zum Aufweiten einer im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung. Aufweitwerkzeuge werden genutzt, um im Erdreich vorhandene Durchgangsbohrungen aufzuweiten oder im Erdreich verlegte Rohrleitungen zu erneuern. Mithilfe bekannter Aufweitwerkzeuge können Rohrleitungen mit Durchmessern von bis zu einem Meter in das Erdreich eingebracht werden. Bekannte Aufweitwerkzeuge haben einen Verbindungsbereich, über den eine Zug- und/oder Schubkraft in das Aufweitwerkzeug einleitbar ist. Ferner haben bekannte Aufweitwerkzeuge einen Aufweitbereich, der zumindest in einem Teilbereich einen größeren Querschnitt als die im Erdreich vorhandene Durchgangsöffnung hat.The invention relates to a widening tool and a device for expanding a passage opening present in the ground. Expansion tools are used to dilate existing through-holes in the ground or to renew ground-laid pipelines. Using known expansion tools, pipes with diameters of up to one meter can be introduced into the soil. Known expansion tools have a connection region, via which a pulling and / or pushing force can be introduced into the expansion tool. Furthermore, known expansion tools have a widening region which has a larger cross-section than the passage opening present in the ground, at least in one subarea.

Zum Einbringen einer neuen Rohrleitung im Erdreich wird zwischen einem Startpunkt und einem Zielpunkt eine erste Pilotbohrung in das Erdreich eingebracht. Diese Pilotbohrung wird vorzugsweise ausgehend von dem beispielsweise in einer Startgrube festgelegten Startpunkt bis zu dem beispielsweise in einer Zielgrube festgelegten Zielpunkt ins Erdreich eingebracht. Dabei kann die Pilotbohrung mithilfe einer Erdrakete eingerammt, mithilfe von Spülflüssigkeit ausgespült und/oder mithilfe eines Gestänges durch das Erdreich hindurchgedrückt werden. Die Pilotbohrungen werden vorzugsweise mit steuerbaren Horizontalbohranlagen hergestellt.To introduce a new pipeline in the ground, a first pilot hole is introduced into the soil between a starting point and a target point. This pilot hole is preferably introduced into the ground starting from the starting point, which is determined, for example, in a starting pit, up to the target point which has been defined, for example, in a target pit. In doing so, the pilot hole can be driven in with an earth launcher, flushed out using flushing fluid and / or pushed through the ground with the aid of a linkage. The pilot bores are preferably made with controllable horizontal drilling rigs.

Ist mithilfe der Pilotbohrung eine Durchgangsöffnung zwischen Startpunkt und Zielpunkt hergestellt worden, so wird in einem zweiten Schritt diese Durchgangsöffnung mithilfe eines Aufweitwerkzeugs aufgeweitet. Dazu wird mit dem sich noch von der Pilotbohrung der Durchgangsöffnung befindlichen Gestänge am Zielpunkt das Aufweitwerkzeug verbunden und zurück zum Startpunkt gezogen. Durch den Aufweitbereich des Aufweitwerkzeugs, der zumindest in einem Teilbereich einen größeren Querschnitt als die im Erdreich vorhandene Durchgangsöffnung hat, wird der Querschnitt der im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung vergrößert.If a passage opening between starting point and destination point has been established with the aid of the pilot hole, then in a second step this passage opening becomes widened using a widening tool. For this purpose, the expanding tool is connected to the linkage located at the target point of the pilot hole and pulled back to the starting point. Due to the widening region of the expansion tool, which has a larger cross-section than the passage opening present in the ground, at least in a subarea, the cross section of the passage opening present in the ground is increased.

Figur 9 zeigt einen herkömmlichen Felsräumer, der drei Rollmeißel hat, die jeweils mit Hartmetallstiften bestückt sind. Ein solcher Felsräumer wird üblicherweise mit 30 bis 100 U/min angetrieben, so dass sich dabei die Rollmeißel am Fels abwälzen. Durch den Anpressdruck zwischen den Hartmetallstiften und dem Fels werden kleine Felsstücke abgebrochen, die dann mit Hilfe von Spülflüssigkeit aus dem Bohrkanal gefördert werden. FIG. 9 shows a conventional rock scraper, which has three rolling chisel, which are each equipped with carbide pins. Such a rock scraper is usually driven at 30 to 100 rpm, so that the rolling chisels roll on the rock. By the contact pressure between the carbide pins and the rock small pieces of rock are broken off, which are then promoted with the help of flushing liquid from the drilling channel.

Figur 10 zeigt einen herkömmlichen konischen Räumer, wie er typischerweise in lehmigen, sandigen und Kiesböden eingesetzt wird. FIG. 10 shows a conventional conical reamer, as it is typically used in loamy, sandy and gravel soils.

Der Aufweitvorgang kann stufenweise erfolgen. Mit dem Aufweitwerkzeug des größten gewünschten Durchmessers wird dann ein in die Durchgangsöffnung einzuziehendes neues Rohr verbunden und gleichzeitig mit dem Aufweitvorgang in die aufgeweitete Öffnung eingezogen. Beispielsweise werden HDPE-Rohre oder Stahlrohre eingezogen.The expansion process can be done gradually. With the expansion tool of the largest desired diameter, a new tube to be retracted into the passage opening is then connected and drawn into the widened opening at the same time as the expansion process. For example, HDPE pipes or steel pipes are drawn in.

Sowohl die Pilotbohrungen als auch die Aufweitung mithilfe des Aufweitwerkzeugs können flüssigkeitsunterstützt, insbesondere durch eine Betonitspülflüssigkeit unterstützt, erfolgen. Mithilfe der Spülflüssigkeit wird das abgebaute Erdreich aus dem Bohrkanal ausgetragen. Die Pilotbohrungen und die Aufweitung können beispielsweise mithilfe einer von der Anmelderin unter der Bezeichnung "Terra-Jet" vertriebenen Horizontalbohrvorrichtung erzeugt werden. Mithilfe dieser Bohrvorrichtung sind horizontale richtungsgesteuerte Bohrungen möglich. Dazu hat der Bohrkopf, mit dessen Hilfe die Pilotbohrung erzeugt wird, einen ortbaren Sender, so dass dessen Position exakt bestimmbar ist. Ausgehend von der ermittelten Position kann der Bohrkopf derart gesteuert werden, dass ein gewünschter Verlauf der zu erzeugenden Durchgangsöffnung erreicht wird.Both the pilot bores and the expansion by means of the expansion tool can be liquid-supported, in particular supported by a Betonitspülflüssigkeit done. With the aid of the rinsing liquid, the excavated soil is discharged from the drilling channel. For example, the pilot bores and the expansion may be made using a tool sold by the assignee under the designation "Terra-Jet" Horizontal drilling be generated. This boring device allows horizontal directional drilling. For this purpose, the drill head, with the aid of which the pilot hole is produced, a locatable transmitter, so that its position can be determined exactly. Based on the determined position of the drill head can be controlled so that a desired profile of the through hole to be generated is achieved.

Eine Abweichung des Verlaufs der aufgeweiteten Durchgangsöffnung gegenüber der aufzuweitenden Durchgangsöffnung ist nicht erwünscht und kann dann auftreten, wenn das Erdreich nicht homogen ist, d.h. bei gemischtem Untergrund, nämlich dann wenn das Erdreich aus Lehm mit Stein- und/oder Gerölleinschüssen besteht und/oder das Aufweitwerkzeug an Fels trifft. Je nach Konsistenz des Erdreichs werden unterschiedliche Aufweitwerkzeuge eingesetzt. Insbesondere kann ein Aufweitwerkzeug als Räumer ausgeführt sein, der antreibbare Mittel zum Abbau des Erdreichs hat. So sind beispielsweise Felsräumer bekannt, die mit drei Rollenmeißeln ausgestattet sind, die jeweils mit Hartmetallstiften bestückt sind. Solche Felsräumer werden mit 30 bis 100 Umdrehungen je Minute gedreht. Dabei wälzen sich die Rollenmeißel am Fels ab. Der Anpressdruck zwischen den Hartmetallstiften des Rollenmeißels und dem Fels führt dazu, dass Felsstücke, sogenannte Cuttings, abgebrochen werden, die dann mithilfe der Spülflüssigkeit aus dem Bohrkanal gefördert werden.A deviation of the course of the widened passage opening with respect to the widened through opening is not desired and can occur when the soil is not homogeneous, i. E. in a mixed ground, namely when the soil consists of clay with stone and / or gravel shots and / or meets the Aufweitwerkzeug of rock. Depending on the consistency of the soil different expansion tools are used. In particular, a flaring tool can be designed as a scraper, which has drivable means for the degradation of the soil. For example, rock clearers are known, which are equipped with three roller bits, which are each equipped with carbide pins. Such rock clearers are rotated at 30 to 100 revolutions per minute. The roller bits roll on the rock. The contact pressure between the hard metal pins of the roller chisel and the rock causes pieces of rock, so-called cuttings, to be broken off, which are then conveyed out of the drilling channel with the help of the rinsing liquid.

In der Praxis tritt beim Aufweiten einer im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung das Problem auf, dass das Aufweitwerkzeug durch inhomogene Bereiche im Erdreich, insbesondere durch Steine und Fels abgelenkt werden kann, so dass die aufgeweitete Durchgangsöffnung nicht in allen Bereichen zentrisch zur aufzuweitenden Durchgangsöffnung ist. Dadurch verläuft das in die aufgeweitete Durchgangsöffnung eingezogene Rohr in diesen Bereichen nicht geradlinig sondern es bilden sich ungewünschte Bögen im neu verlegen Rohr, was besonders bei Abwasserleitungen problematisch ist, die mit einem geringen Gefälle verlegt werden und bei denen solche Bögen zu Bereichen führen, in denen das Abwasser stehen bleibt und nicht weiter abfließt. In diesen Bereichen setzten sich dann Feststoffe ab, die zu einer Verstopfung der Leitung führen können.In practice, when expanding a passage opening present in the ground, the problem arises that the expansion tool can be deflected by inhomogeneous areas in the ground, in particular by stones and rock, so that the widened passage opening is not centered in all areas to be widened through opening. As a result, the drawn into the expanded passage opening pipe in these areas is not straight but it forms unwanted bends in newly laid pipe, which is particularly problematic in sewers which are laid with a slight slope and where such arches lead to areas where the wastewater stops and does not continue to flow. In these areas, then settle solids that can lead to a blockage of the line.

Aus dem Dokument US 5,269,384 A ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Stabilisierung des aufgeweiteten Durchgangslochs um die in Bewegungsrichtung des Aufweitwerkzeugs verlaufende Längsachse herum Bohr- bzw. Fräswerkzeuge angeordnet sind, die um die Längsachse herum rotieren. Diese Werkzeuge werden als Stabilisatoren bezeichnet.From the document US 5,269,384 A For example, a method is known in which, to stabilize the widened through-hole around the longitudinal axis extending in the direction of movement of the widening tool, drilling or milling tools are arranged which rotate about the longitudinal axis. These tools are called stabilizers.

Aus dem Dokument US 2009/0166093 A1 ist ein Bohrkopf für eine Vertikalbohrung bekannt, die aus parallel zur Längsachse des Bohrkopfs angeordneten Stegen, die um die Längsachse des Bohrkopfs angeordnet sind, bestehen. Dadurch, dass diese schmalen Stege keinen rundherum geschlossenen Zentrierbereich bilden, haben sie eine kleine Auflagefläche mit relativ kleiner Zentrierwirkung. Ferner besteht bei der Verwendung eines solchen Vertikalbohrkopfs als Horizontalbohrkopf bzw. Aufweitwerkzeug die Gefahr, dass die Zwischenräume mit herunterfallendem Geröll zugesetzt werden, so dass die Spülflüssigkeit dann nicht mehr ungehindert abfließen kann.From the document US 2009/0166093 A1 For example, a drilling head for a vertical bore is known which consists of webs arranged parallel to the longitudinal axis of the drill head and arranged around the longitudinal axis of the drill head. Because these narrow webs do not form a centering area that is closed all around, they have a small bearing surface with a relatively small centering effect. Furthermore, when using such a vertical drilling head as a horizontal drilling head or expansion tool, there is the risk that the interstices will be added with falling debris so that the rinsing liquid can no longer flow away unhindered.

Aus dem Dokument WO 97/38206 A1 ist ein klassisches Felsbohrwerkzeug mit Stabilistatorplatten bekannt (Fig.1 und 2, Bezugszeichen 8) bekannt. Das abgebaute Erdreich muss in den Zwischenräumen zwischen den Stabilisatorplatten 8 nach hinten entweichen. In diesen relativ kleinen Zwischenräumen zwischen den Stabilisatorplatten kann das Erdreich zu Verstopfungen führen. Somit eignet sich dieses Bohrwerkzeug lediglich für Fels, wo relativ kleine Erdpartikel in großer Zahl abgeführt werden müssen. Sobald Mischböden abgebaut werden müssen, werden diese Zwischenräume zwischen den Stabilisatorplatten verstopft.From the document WO 97/38206 A1 is a classic rock drilling tool with stabilizer plates known ( Fig.1 and 2 , Reference numeral 8). The degraded soil must escape in the spaces between the stabilizer plates 8 to the rear. In these relatively small spaces between the stabilizer plates, the soil can lead to blockages. Thus, this drilling tool is only suitable for rock, where relatively small particles of soil in large numbers must be dissipated. Once mixed soils have to be removed, these spaces between the stabilizer plates are clogged.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Aufweitwerkzeug und eine Vorrichtung zum Aufweiten einer im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung anzugeben, durch die Abweichungen im Verlauf einer aufgeweiteten Durchgangsöffnung auf einfache Art und Weise vermieden werden.The object of the invention is to provide a widening tool and a device for widening a passage opening present in the ground through which deviations in the course of a widened passage opening can be avoided in a simple manner.

Diese Aufgabe wird durch ein Aufweitwerkzeug zum Aufweiten einer im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a widening tool for expanding a passage opening in the ground with the features of claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Zentrierbereich bewirkt eine Zwangsführung des Aufweitwerkzeugs. Dadurch kann einfach eine zentrische Aufweitung in Bezug auf die Mittelachse der aufzuweitenden Durchgangsöffnung erreicht werden. Die aufzuweitende Durchgangsöffnung ist zuvor zwischen einem Startpunkt und einem Zielpunkt, beispielsweise mithilfe einer Horizontalbohrung, in das Erdreich eingebracht worden. Alternativ kann die Durchgangsöffnung durch eine bereits im Erdreich verlegte, zu ersetzende Altleitung vorhanden sein.The centering region according to the invention effects a positive guidance of the expansion tool. As a result, it is easy to achieve a central widening with respect to the center axis of the through opening to be widened. The dilated through hole has been previously introduced between a starting point and a target point, for example by means of a horizontal bore in the soil. Alternatively, the through-hole may be present through an already laid in the ground, to be replaced old line.

Der Durchmesser eines rohrförmigen Zentrierbereichs entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser des größten Querschnittbereichs des Aufweitbereichs. Dadurch kann eine präzise Zentrierung des Aufweitwerkzeugs gegenüber der im Erdreich vorhandenen Durchgangs+öffnung erreicht werden. Insbesondere kann das Aufweitwerkzeug zentrisch zur Längsachse der im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung bewegt werden. Durch den Zentrierbereich kann eine solche zentrische Bewegung des Aufweitwerkzeugs auch dann sichergestellt werden, wenn das Erdreich inhomogen ist und durch das Erdreich eine Kraft quer zur Längsachse der im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung auf das Aufweitwerkzeug ausgeübt wird.The diameter of a tubular centering area substantially corresponds to the diameter of the largest cross-sectional area of the expansion area. As a result, a precise centering of the expansion tool can be achieved with respect to the passage opening present in the ground. In particular, the expansion tool can be moved centrically to the longitudinal axis of the passage opening present in the ground. By the centering such a centric movement of the expansion tool can be ensured even if the soil is inhomogeneous and through the soil a force transverse to the longitudinal axis the passage opening present in the soil is exerted on the expansion tool.

Der rohrförmige Zentrierbereich des Aufweitwerkzeugs hat eine in Bewegungsrichtung oder parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende durchgehende Öffnung, durch die in oder vor dem Aufweitbereich vorhandene Spülflüssigkeit und/oder Erdreich hindurchtreten kann. Vorzugsweise ist diese Öffnung im Inneren des Zentrierbereichs angeordnet. Dadurch kann die Spülflüssigkeit und/oder das Erdreich vom Aufweitbereich durch den Zentrierbereich einfach hindurch- und somit abgeleitet werden. Die im Inneren des Zentrierbereichs vorgesehene durchgehende Öffnung ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass das gesamte beim Aufweitvorgang abgebaute Erdreich und die gesamte beim Aufweitvorgang eingebrachte Spülflüssigkeit durch diese Öffnung hindurchgeleitet werden kann. Dadurch kann die äußere Mantelfläche des Zentrierbereichs unmittelbar am Erdreich der aufgeweiteten Öffnung angrenzen, so dass eine sehr gute Zentrierung des Aufweitwerkzeugs über den Zentrierbereich erfolgen kann, da insbesondere keine Spülflüssigkeit und kein Erdreich außen am Zentrierbereich entlanggeleitet werden muss. Das Erdreich und/oder die Spülflüssigkeit tritt somit vorzugsweise durch die im Aufweitbereich vorgesehene mindestens eine Öffnung hindurch und tritt in die durchgehende Öffnung des Zentrierbereich ein, wobei das abgebaute Erdreich und/oder die Spülflüssigkeit durch die durchgehende Öffnung des Zentrierbereichs durchgeleitet wird. Dadurch fließt die Spülflüssigkeit und/oder ein Gemisch aus Spülflüssigkeit und abgebautem Erdreich durch den Aufweitbereich und den Zentrierbereich und somit durch das Aufweitwerkzeug hindurch.The tubular centering region of the expansion tool has a continuous opening running in the direction of movement or parallel to the direction of movement, through which flushing liquid and / or soil present in or in front of the expansion area can pass. Preferably, this opening is arranged in the interior of the centering region. As a result, the rinsing liquid and / or the soil can easily be passed through the centering region from the widening region and thus be discharged. The provided in the interior of the centering through opening is preferably dimensioned such that the entire soil degraded during the expansion process and the entire introduced during the expansion rinsing liquid can be passed through this opening. As a result, the outer lateral surface of the centering region directly adjacent to the ground of the widened opening, so that a very good centering of the expansion tool on the centering can be done, especially since no rinsing liquid and no soil outside must be passed along the centering. The soil and / or the rinsing liquid thus preferably passes through the at least one opening provided in the widening region and enters into the through opening of the centering region, the degraded soil and / or the rinsing liquid being passed through the through opening of the centering region. As a result, the rinsing liquid and / or a mixture of rinsing liquid and degraded soil flows through the widening region and the centering region and thus through the widening tool.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Aufweitbereich mindestens eine Öffnung hat, durch die Erdreich und/oder Spülflüssigkeit hindurchtreten kann. Eine solche Spülflüssigkeit kann insbesondere Betonit, Ejactomer oder eine Mischung aus Wasser, Betonit und/oder Ejactomer sein. Durch die im oder in Bewegungsrichtung des Aufweitwerkzeugs vor dem Aufweitbereich (stromabwärts des Aufweitbereichs) vorgesehene Öffnung tritt vorzugsweise eine Mischung aus Erdreich und Spülflüssigkeit. Diese Mischung kann dann durch eine in Bewegungsrichtung des Aufweitwerkzeugs im Zentrierbereich vorgesehene Durchgangsöffnung hindurchtreten und stromaufwärts der Bewegungsrichtung des Aufweitwerkzeugs aus dem Zentrierbereich austreten.It is particularly advantageous if the widening region has at least one opening through which soil and / or rinsing liquid can pass. Such a rinsing liquid may in particular Betonit, Ejactomer or a mixture of Water, Betonit and / or Ejactomer. The opening provided in or in the direction of movement of the expansion tool in front of the expansion area (downstream of the expansion area) preferably results in a mixture of soil and rinsing liquid. This mixture can then pass through a through opening provided in the direction of movement of the expansion tool in the centering region and emerge from the centering region upstream of the direction of movement of the expansion tool.

Der rohrförmige Zentrierbereich kann durch einen zylindrischen Grundkörper gebildet sein, an dessen Mantelfläche eine Spiralwendel vorgesehen ist, die aus der Mantelfläche des zylindrischen Grundkörpers hervorsteht. Durch eine solche Spiralwendel kann eine Drehung des Aufweitwerkzeug während dessen Bewegung erzeugt oder zumindest begünstigt werden. Ferner kann dadurch ein Spalt zwischen dem zylindrischen Grundkörper und der aufgeweiteten Durchgangsöffnung erzeugt werden, durch den zumindest ein Teil der Spülflüssigkeit und/oder von Erdreich von einem Bereich stromabwärts des Aufweitwerkzeugs in einen Bereich stromaufwärts des Aufweitbereichs hindurchtreten kann.The tubular centering region may be formed by a cylindrical base body, on the lateral surface of a spiral coil is provided which protrudes from the lateral surface of the cylindrical base body. By such a spiral spiral rotation of the expansion tool can be generated during its movement or at least favored. Furthermore, a gap can thereby be created between the cylindrical base body and the widened passage opening, through which at least part of the rinsing liquid and / or soil can pass from a region downstream of the expansion tool into a region upstream of the widening region.

Der vordere Teil eines zumindest einen Teil des Zentrierabschnitts bildenden Rohrs kann als Bohrkrone ausgebildet sein. Vorzugsweise sind an diesem Rand Hartmetallschneiden angebracht, mit deren Hilfe Erdreich und/oder Fels abgebaut werden kann. Dabei ist der zylindrische Bereich des Zentrierelements in einem Abstand zu dem Aufweitbereich angeordnet. Vorzugsweise ist der Aufweitbereich durch einen mindestens einen Rollenmeißel aufweisenden Felsräumer gebildet. Übliche Felsräumer haben zwei oder drei Rollenmeißel. Dadurch kann sichergestellt werden, dass im Bedarfsfall auch mithilfe des Zentrierelements störendes Erdreich oder Fels abgebaut werden kann, so dass auch bei der Verwendung von Räumern und einen zu einem solchen Räumer beabstandeten Zentrierbereich keine Ablenkung des Zentrierbereichs durch inhomogenes Erdreich erfolgen kann.The front part of a tube forming at least part of the centering section can be designed as a drill bit. Preferably carbide cutting edges are attached to this edge, with the help of soil and / or rock can be reduced. In this case, the cylindrical region of the centering element is arranged at a distance from the expansion region. Preferably, the widening region is formed by a rock scraper having at least one roller chisel. Standard rock cutters have two or three roller bits. This can ensure that, if necessary, using the centering disturbing soil or rock can be removed, so that even when using scrapers and a centering area spaced from such a reamer can not deflect the centering area by inhomogeneous soil.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein zylindrischer Abschnitt der Hüllmantelfläche des Zentrierbereichs einen Durchmesser im Bereich zwischen 95 % und 100 % des Durchmessers des größten Querschnittsbereich des Aufweitbereichs hat. Dadurch wird sichergestellt, dass eine gute Führung des Zentrierelements in dem bereits aufgeweiteten Bereich der Durchgangsöffnung möglich ist. Beim Vorsehen einer Spiralwendel um einen Grundkörper des Zentrierbereichs ist die Hüllmantelfläche des Zentrierbereichs die Hüllmantelfläche um die Spiralwendel herum.It is particularly advantageous if at least one cylindrical section of the envelope lateral surface of the centering region has a diameter in the range between 95% and 100% of the diameter of the largest cross-sectional region of the expansion region. This ensures that good guidance of the centering element in the already widened region of the passage opening is possible. When a spiral spiral is provided around a base body of the centering region, the envelope surface of the centering region is the envelope surface around the spiral spiral.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Aufweitbereich mindestens einen Rollenmeißel umfasst. Mithilfe eines solchen Rollenmeißels kann im Erdreich befindliches Gestein, insbesondere Fels, aufgebrochen und insbesondere mithilfe von Spülflüssigkeit ausgetragen werden. Rollenmeißel zum Aufbrechen von Fels werden auch als Felsräumer bezeichnet. Vorzugsweise hat der Aufweitbereich zwei oder drei Rollenmeißel, die um die Mittelachse des Aufweitwerkzeugs bzw. um die um eine Bewegungsrichtung verlaufende Mittel- bzw. Längsachse herum, vorzugsweise im gleichen Winkelabstand zueinander, angeordnet sind. Dadurch wird eine sichere Führung entlang der aufzuweitenden im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung erreicht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der oder die Rollenmeißel über ein mit dem Aufweitwerkzeug verbindbares Gestänge antreibbar ist bzw. sind. Dadurch kann vom Start- und/oder vom Zielpunkt des Arbeitswerkszeugs aus ein Antrieb der Rollenmeißel erfolgen. Alternativ oder zusätzlich zur Drehung der Rollenmeißel kann das gesamte Aufweitwerkzeug um seine Längsachse gedreht werden. Aufweitwerkzeuge mit Rollenmeißel werden auch als Felsräumer bezeichnet. Alternativ oder zusätzlich kann der Aufweitbereich eine konische Form aufweisen, die sich vorzugsweise in Bewegungsrichtung verjüngt. Zusätzlich kann in dem Aufweitbereich eine Nut zum Einbringen und/oder Ableiten von Spülflüssigkeit vorgesehen sein. Diese Nut kann auch spiralförmig in den Aufweitbereich eingebracht sein. Ferner kann der Aufweitbereich mehrere vorstehende Schneidelemente aufweisen, beispielsweise in Form von Hartmetall-und/oder Diamantzähnen.It is particularly advantageous if the widening region comprises at least one roller bit. With the aid of such a roller bit, rock in the ground, in particular rock, can be broken up and, in particular, discharged using flushing liquid. Roller bits for breaking up rock are also referred to as rock clearers. Preferably, the widening region has two or three roller bits, which are arranged around the central axis of the widening tool or around the central or longitudinal axis running around a direction of movement, preferably at the same angular distance from one another. As a result, a secure guidance along the dilated existing in the ground passage opening is achieved. It is particularly advantageous if the roller bit or bits can be driven via a linkage that can be connected to the expansion tool or are particularly advantageous. This can be done from the start and / or the target point of the work tool from a drive of the roller chisel. Alternatively or in addition to the rotation of the roller bits, the entire expansion tool can be rotated about its longitudinal axis. Widening tools with roller bits are also referred to as rock clearers. Alternatively or additionally, the expansion area can have a have conical shape, which preferably tapers in the direction of movement. In addition, a groove for introducing and / or discharging rinsing liquid can be provided in the widening region. This groove can also be introduced spirally into the expansion area. Furthermore, the widening region can have a plurality of projecting cutting elements, for example in the form of hard metal and / or diamond teeth.

Wie bereits erwähnt kann der Zentrierbereich einen zylindrischen Grundkörper, vorzugsweise einen Hohlzylinder oder Rohr umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Zentrierbereich mehrere Schienen umfassen, deren Längsachsen jeweils eine Kreisbahn um die Mittelachse des Aufweitwerkzeugs orthogonal schneiden. Durch solche Schienen kann eine Längsführung des Zentrierbereichs bewirkt werden. Ferner kann zwischen mindestens zwei Schienen ein Spalt vorgesehen sein, durch den Erdreich und/oder Spülflüssigkeit ins Innere des Zentrierbereichs treten kann, wobei dieses Erdreich und/oder die Spülflüssigkeit stromaufwärts aus dem Zentrierbereich bzw. aus dem Aufweitwerkzeug austreten kann.As already mentioned, the centering region may comprise a cylindrical basic body, preferably a hollow cylinder or tube. Alternatively or additionally, the centering region may comprise a plurality of rails whose longitudinal axes each orthogonally intersect a circular path about the central axis of the expansion tool. By such rails, a longitudinal guide of the centering can be effected. Furthermore, a gap can be provided between at least two rails, through which soil and / or rinsing liquid can pass into the interior of the centering region, wherein this soil and / or the rinsing liquid can escape upstream from the centering region or from the expansion tool.

Alternativ oder zusätzlich kann der Zentrierbereich mindestens einen zylinderförmigen Bereich mit einer vorzugsweise im Wesentlichen geschlossenen Mantelfläche umfassen. Insbesondere ist das Zentrierelement durch diesen zylinderförmigen Bereich gebildet. Eine im Wesentlichen geschlossene Mantelfläche kann mindestens einen Ausschnitt zur Montage von im Inneren des Zentrierelements angeordneten Elementen aufweisen. Solche im Inneren des Zentrierbereichs angeordneten Elemente können beispielsweise Verbindungselemente und/oder Drehwirbel mit einer Aufnahmeeinheit für das Rohrende eines in die aufgeweitete Durchgangsöffnung einzuziehenden Rohrs sein.Alternatively or additionally, the centering region may comprise at least one cylindrical region with a preferably substantially closed lateral surface. In particular, the centering element is formed by this cylindrical region. A substantially closed lateral surface may have at least one cutout for mounting elements arranged in the interior of the centering element. Such arranged in the interior of the centering elements may be, for example, connecting elements and / or swivel with a receiving unit for the pipe end of a to be fed into the expanded through-hole pipe.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Länge des Zentrierbereichs dem 2-fachen bis 4-fachen, vorzugsweise dem 2,7-fachen bis 3,3-fachen, insbesondere dem 3-fachen, des Durchmessers des größten Querschnittsbereichs des Aufweitbereichs entspricht. Dadurch wird bei einer noch beherrschbaren Reibung der Umfangsfläche des Zentrierbereichs am Erdreich eine ausreichend starke Zentrierung zur Führung des Aufweitwerkzeugs entlang der Längsachse der aufzuweitenden Durchgangsöffnung erreicht.It is particularly advantageous if the length of the centering area corresponds to 2 times to 4 times, preferably 2.7 times to 3.3 times, in particular 3 times, the diameter of the largest cross-sectional area of the expansion area. As a result, a sufficiently strong centering for guiding the expansion tool along the longitudinal axis of the through opening to be widened is achieved with a still manageable friction of the peripheral surface of the centering region on the ground.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Zentrierbereich drehfest mit dem Aufweitbereich ist. Dies kann insbesondere mithilfe Schweiß- und/oder Schraubverbindungen erfolgen. Alternativ kann der Zentrierbereich um die Längsachse der aufzuweitenden Durchgangsöffnung bzw. um die Längsachse Aufweitwerkzeugs frei drehbar gegenüber dem Aufweitbereich angeordnet sein. Dies kann insbesondere über einen sogenannten Drehwirbel erfolgen, wobei das eine Ende des Drehwirbels drehfest mit dem Aufweitbereich und das andere Ende des Drehwirbels drehfest mit dem Zentrierbereich verbunden ist. Die beiden Enden des Drehwirbels sind relativ zueinander um die Längsachse des Aufweitwerkzeugs bzw. um die Längsachse der aufzuweitenden Durchgangsöffnung frei drehbar. Dadurch können der Aufweitbereich und der Zentrierbereich voneinander entkoppelt werden, so dass insbesondere bei einer Drehung des Aufweitbereichs keine Drehung des Zentrierbereich erfolgen muss. Ferner muss bei einer Drehung des Zentrierbereichs nicht zwangsläufig der Aufweitbereich mitgedreht werden.Furthermore, it is advantageous if the centering area is non-rotatable with the expansion area. This can be done in particular by means of welding and / or screw connections. Alternatively, the centering area can be arranged freely rotatable relative to the widening area about the longitudinal axis of the through opening to be widened or about the longitudinal axis widening tool. This can be done in particular via a so-called swivel, wherein the one end of the rotation vortex rotatably connected to the Aufweitbereich and the other end of the rotation vortex is rotatably connected to the centering. The two ends of the rotary vortex are freely rotatable relative to each other about the longitudinal axis of the expansion tool or about the longitudinal axis of the through opening to be widened. As a result, the widening region and the centering region can be decoupled from one another, so that no rotation of the centering region has to take place, in particular during a rotation of the widening region. Furthermore, upon rotation of the centering area, the expansion area does not necessarily have to be rotated.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn stromaufwärts des Zentrierbereichs ein konusförmiger Bereich vorgesehen ist, der vorzugsweise über eine lösbare Verbindung mit dem Zentrierbereich verbunden ist. Alternativ kann auch eine nicht lösbare Verbindung, beispielsweise eine Schweißverbindung zur Verbindung zwischen dem Zentrierbereich und dem konusförmigen Bereich vorgesehen sein. Eine lösbare Verbindung hingegen ermöglicht den Austausch des konusförmigen Bereichs, so dass das Aufweitwerkzeug einfacher an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar ist. Der konusförmige Bereich dient insbesondere dazu, ein einfaches Zurückstoßen des Aufweitwerkzeugs durch die aufgeweitete Durchgangsöffnung zu ermöglichen, falls dies aufgrund eines nicht überwindbaren Hindernisses, der Trennung der Verbindung des Aufweitwerkzeugs mit einer Antriebseinheit und/oder durch einen Defekt am Aufweitwerkzeug erforderlich ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der konusförmige Bereich eine Durchgangsöffnung hat, durch die ein Ende eines in die aufgeweitete Durchgangsöffnung einzuziehenden Rohrs hindurchführbar ist und/oder durch die hindurch ausgetragenes Erdreich und/oder Spülflüssigkeit in den aufgeweiteten Bereich der Durchgangsöffnung austreten kann.Furthermore, it is advantageous if, upstream of the centering region, a cone-shaped region is provided, which is preferably connected to the centering region via a detachable connection. Alternatively, it is also possible to provide a non-detachable connection, for example a welded connection for the connection between the centering region and the conical region. A detachable connection however, allows the exchange of the cone-shaped area, so that the expansion tool is easier to adapt to the particular application. Specifically, the cone-shaped portion serves to permit easy expulsion of the expander tool through the flared through-hole, if required because of an insurmountable obstacle, separation of the connection of the expander tool with a drive unit, and / or a flare on the expander tool. It is advantageous if the conical region has a passage opening through which one end of a tube to be drawn into the expanded through-opening can be guided and / or can exit through the soil and / or rinsing liquid discharged through into the widened region of the through-opening.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Aufweitbereich mindestens einen konischen Abschnitt hat, dessen kleinster Querschnitt in die aufzuweitende Durchgangsöffnung einführbar ist und dessen größter Querschnitt mindestens dem Querschnitt der aufzuweitenden Durchgangsöffnung entspricht. Dadurch ist eine einfache Aufweitung von leicht durchdringbarem Erdreich möglich, so dass eine solche Ausführung des Aufweitbereichs alternativ oder zusätzlich zu den Rollenmeißeln oder anderen Aufweitmitteln eingesetzt werden kann.Furthermore, it is advantageous if the widening region has at least one conical section whose smallest cross section can be inserted into the through opening to be widened and whose largest cross section corresponds at least to the cross section of the through opening to be widened. As a result, a simple expansion of easily penetratable soil is possible, so that such an embodiment of the expansion can be used alternatively or in addition to the roller bits or other Aufweitmitteln.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Aufweitwerkzeug mindesten ein Verbindungsmittel zum Verbinden des Aufweitwerkzeugs mit einem in die Durchgangsöffnung einzubringenden Rohr hat. Das Verbindungsmittel ist auf der dem Verbindungsbereich gegenüberliegenden Seite des Aufweitwerkzeugs angeordnet. Ferner kann das Verbindungsmittel frei drehbar zu den anderen Elementen des Aufweitwerkzeugs angeordnet sein, so dass die übrigen Bereichen des Aufweitwerkzeugs gedreht werden können, ohne dass das einzubringende Rohr mitgedreht wird.Further, it is advantageous if the expansion tool has at least one connecting means for connecting the expansion tool with a pipe to be introduced into the passage opening. The connecting means is arranged on the opposite side of the expansion area of the expansion tool. Further, the connecting means may be freely rotatable to the other elements of the expansion tool, so that the remaining areas of the expansion tool can be rotated without the tube to be introduced is rotated.

Bei einer Weiterbildung ist es vorteilhaft, wenn der Verbindungsbereich durch ein Verbindungselement, der Aufweitbereich durch ein Aufweitelement und/oder der Zentrierbereich durch ein Zentrierelement gebildet sind. Dadurch sind einzelne miteinander kombinierbare Elemente vorgesehen, durch die ein einfacher Aufbau des Aufweitwerkzeugs möglich ist.In a development, it is advantageous if the connecting region is formed by a connecting element, the widening region is formed by a widening element and / or the centering region is formed by a centering element. As a result, individual elements which can be combined with one another are provided, by means of which a simple construction of the expansion tool is possible.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufweiten einer Durchgangsöffnung im Erdreich, die ein Aufweitwerkzeug nach Anspruch 1 oder nach einer der zuvor beschriebenen Weiterbildungen umfasst. Die Vorrichtung hat eine Antriebseinheit, die über mindestens ein Verbindungselement mit dem Aufweitwerkzeug verbunden ist. Die Antriebseinheit übt eine Zug- und/oder Schubkraft auf das Aufweitwerkzeug aus und bewegt das Aufweitwerkzeug dadurch durch die aufzuweitende Durchgangsöffnung. Dabei wird der Querschnitt der Durchgangsöffnung vergrößert. Dadurch ist eine einfach aufgebaute Vorrichtung angegeben, mit deren Hilfe im Erdreich vorhandene Durchgangsöffnungen einfach aufgeweitet werden können.A second aspect of the invention relates to a device for expanding a passage opening in the ground, which comprises a widening tool according to claim 1 or according to one of the developments described above. The device has a drive unit, which is connected via at least one connecting element with the expansion tool. The drive unit exerts a pulling and / or pushing force on the expansion tool and thereby moves the expansion tool through the through opening to be widened. In this case, the cross section of the passage opening is increased. As a result, a simply constructed device is indicated, with the help of existing through holes can be easily expanded in the ground.

Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung kann das Verbindungselement als Doppelrohrgestänge ausgebildet sein. Das Doppelrohrgestänge hat ein erstes Gestänge und ein rohrförmiges, das erste Gestänge umgebendes zweites Gestänge.In a development of the device, the connecting element may be formed as a double pipe linkage. The double pipe linkage has a first linkage and a tubular second linkage surrounding the first linkage.

Vorzugsweise ist der Zentrierbereich mit dem ersten Gestänge verbunden und über dieses antreibbar. Der Aufweitbereich und/oder ein Räumelement des Aufweitbereichs sind mit dem zweiten Gestänge verbunden und ist über dieses antreibbar. Alternativ kann der Zentrierbereich mit dem zweiten Gestänge verbunden und über diese antreibbar sein und der Aufweitbereich und/oder ein Räumbereich des Aufweitbereichs mit dem ersten Gestänge verbunden und über dieses antreibbar sein. Dadurch können Zentrierbereich und Aufweitbereich mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten angetrieben werden, wobei die Drehrichtungen der Gestänge gleich oder alternativ entgegengesetzt sein können.Preferably, the centering region is connected to the first linkage and can be driven by it. The expansion area and / or a clearing element of the expansion area are connected to the second linkage and can be driven by this. Alternatively, the centering region can be connected to the second linkage and can be driven by it, and the expansion region and / or a reaming region of the expansion region can be connected to the first linkage and can be driven by it. As a result, the centering area and the expansion area can be rotated at different speeds be driven, the directions of rotation of the linkage may be the same or alternatively opposite.

Ist das Zentrierelement an seiner stromabwärtigen Seite mit Hartmetallschneiden, insbesondere mit Hartmetallstiften versehen, wodurch die stromabwärtige Seite des Zentrierelements als Ringbohrkrone ausgebildet wird, kann das Zentrierelement Erdreich und Gestein bei einem Antrieb über das Doppelrohrgestänge schneiden. Über eine außen an dem Zentrierelement angeordnete nach außen überstehende Spiralwendel wird bei einer Drehung des Zentrierelements Erdreich stromaufwärts an dem Zentrierelement vorbeigefördert. Der Zentrierbereich ist vorzugsweise biegesteif ausgeführt. Beispielsweise ist der Zentrierbereich aus Metall ausgeführt, insbesondere aus Stahl. Dabei kann der Zentrierbereich einen Stahlrohrabschnitt umfassen. Die Biegesteifigkeit des Zentrierabschnitts ist vorzugsweise größer als die Biegesteifigkeit der einzuziehenden Rohrs.If the centering element is provided on its downstream side with carbide cutters, in particular with hard metal pins, whereby the downstream side of the centering element is designed as a ring bit, the centering element can cut soil and rock in a drive via the double pipe linkage. About an outside of the centering arranged outwardly projecting spiral spiral is conveyed past the centering element in a rotation of the centering element upstream. The centering area is preferably designed rigid. For example, the centering area is made of metal, in particular of steel. In this case, the centering region may comprise a steel pipe section. The bending stiffness of the centering portion is preferably greater than the bending stiffness of the pipe to be recovered.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den dargestellten Figuren näher erläutert.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description, which illustrates the invention with reference to embodiments in conjunction with the illustrated figures.

Es zeigen:

Figur 1A: eine schematische Darstellung einer Anordnung zum gesteuerten Bohren einer Pilotbohrung, mit der eine Durchgangsöffnung im Erdreich erzeugt wird, die nachfolgend mithilfe eines Aufweitwerkzeugs aufweitbar ist;
Figur 1B: einen vergrößerten Ausschnitt der Anordnung nach Figur 1A, wobei der Bohrkopf zum Erzeugen der Pilotbohrung dargestellt ist;
Figur 1C: eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Aufweiten der mit der Anordnung nach Figur 1A erzeugten Pilotbohrung mithilfe eines Aufweitwerkzeugs;
Figur 1D: einen vergrößerten Ausschnitt der Anordnung nach Figur 1C, wobei das Aufweitwerkzeug zum Aufweiten der Pilotbohrung dargestellt ist;
Figur 2: eine perspektivische Darstellung eines Aufweitwerkzeugs zum Aufweiten einer im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 3: eine perspektivische Darstellung eines Aufweitwerkzeugs zum Aufweiten einer im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 4: das Aufweitwerkzeug nach Figur 3 in einer perspektivischen Frontansicht;
Figur 5: eine perspektivische Darstellung eines Aufweitwerkzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform;
Figur 6: eine perspektivische Darstellung eines Aufweitwerkzeugs gemäß einer vierten Ausführungsform;
Figur 7: eine perspektivische Darstellung eines Aufweitwerkzeugs gemäß einer fünften Ausführungsform;
Figur 8: eine perspektivische Schnittdarstellung des Aufweitwerkzeugs nach Figur 7;
Figur 9: einen herkömmlichen Felsräumer; und
Figur 10: einen bekannten konischen Räumer.

Show it:

Figure 1A: a schematic representation of an arrangement for the controlled drilling of a pilot hole, with which a passage opening in the soil is generated, which is subsequently expandable by means of a Aufweitwerkzeugs;
FIG. 1B: an enlarged section of the arrangement according to Figure 1A wherein the drill head is shown for generating the pilot hole;
Figure 1C: a schematic representation of an arrangement for expanding the with the arrangement according to Figure 1A created pilot hole using a flaring tool;
FIG. 1D: an enlarged section of the arrangement according to Figure 1C wherein the expansion tool for expanding the pilot hole is shown;
FIG. 2: a perspective view of a Aufweitwerkzeugs for expanding a present in the ground passage opening according to a first embodiment;
FIG. 3: a perspective view of a Aufweitwerkzeugs for expanding a present in the ground passage opening according to a second embodiment;
FIG. 4: the expansion tool after FIG. 3 in a perspective front view;
FIG. 5: a perspective view of a Aufweitwerkzeugs according to a third embodiment;
FIG. 6: a perspective view of a Aufweitwerkzeugs according to a fourth embodiment;
FIG. 7: a perspective view of a Aufweitwerkzeugs according to a fifth embodiment;
FIG. 8: a perspective sectional view of the expansion tool after FIG. 7 ;
FIG. 9: a conventional rock-clearer; and
FIG. 10: a known conical reamer.

In Figur 1A ist eine Anordnung 10 zum gesteuerten Bohren einer Pilotbohrung gezeigt. Die Anordnung 10 arbeitet nach einem Horizontalbohrerfahren, das auch als Horizontal Directional Drilling (HDD) Verfahren bezeichnet wir. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird hierzu eine unter der Handelsbezeichnung Terra-Jet erhältliche Horizontalbohranlage eingesetzt. Eine solche Horizontalbohranlage ist beispielsweise aus dem Dokument DE 101 15 233 A1 bekannt. Beim HDD-Verfahren wird ein aus mehreren Gestängeabschnitten 13 zusammengesetztes Gestänge 14 mithilfe der Horizontalbohranlage 12 an einem Startpunkt 16 mit einem am der Horizontalborhanlge 12 gegenüberliegenden Ende des Gestänges 14 angeordneten Bohrkopf 20 in Richtung des Pfeils P0 in das Erdreich 18 eingebracht. Die Horizontalbohranlage 12 bringt mit hohem Druck Spülflüssigkeit in das hohle Gestänge 14 ein. Die Spülflüssigkeit tritt mit hohem Druck am Bohrkopf 20 aus. Durch den hohen Druck und durch Hartmetallzähne des Bohrkopfs 20 wird ein Bohrloch 15 ins Erdreich 18 geschnitten.In Figure 1A An arrangement 10 for controlled drilling of a pilot bore is shown. The assembly 10 operates on a horizontal boring process, also referred to as a Horizontal Directional Drilling (HDD) process. In the present embodiment, a horizontal drilling rig available under the trade name Terra-Jet is used for this purpose. Such a horizontal drilling rig is for example from the document DE 101 15 233 A1 known. In the HDD method, a linkage 14 composed of a plurality of linkage sections 13 is introduced into the ground 18 by means of the horizontal boring system 12 at a starting point 16 with a drill head 20 arranged at the end of the linkage 14 opposite the horizontal boron rail 12 in the direction of the arrow P0. The horizontal drilling rig 12 brings flushing liquid into the hollow rod 14 at high pressure. The rinsing liquid exits the drill head 20 at high pressure. Due to the high pressure and hard metal teeth of the drill head 20, a borehole 15 is cut into the ground 18.

Der Bohrkopf 20 ist an seinem vorderen Ende asymmetrisch abgeflacht und wird mithilfe des Gestänges 14 zum Erzeugen eines geraden Bohrlochs 15 kontinuierlich gedreht. Bei einer gewünschten seitlichen Bewegung, Aufwärtsbewegung oder Abwärtsbewegung wird der Bohrkopf 20 in einer für diese gewünschte Bewegung geeigneten Position angehalten und nicht weiter gedreht, so dass aufgrund der asymmetrisch abgeflachten Form des vorderen Endes des Bohrkopfs 20 eine entsprechende Ablenkbewegung des Bohrkopfs 20 im Erdreich 18 erfolgt. In Figur 1B ist eine Detailansicht des von der Horizontalbohranlage 12 entfernten Endes des Gestänges 14 zusammen mit dem Bohrkopf 20 gezeigt. Im Bohrkopf 20 ist eine elektronische Sonde angeordnet, die mithilfe eines entsprechenden Ortungsgerätes jederzeit von der Erdoberfläche aus exakt geortet werden kann, so dass die Position des Bohrkopfs 20 im Erdreich 18 jederzeit exakt bestimmbar ist.The drill head 20 is asymmetrically flattened at its front end and is continuously rotated by means of the linkage 14 to produce a straight borehole 15. In a desired lateral movement, upward movement or downward movement of the drill head 20 is stopped in a suitable movement for this desired position and not rotated further, so that due to the asymmetrical flattened shape of the front end of the drill head 20, a corresponding deflection movement of the drill head 20 in the ground 18 takes place , In FIG. 1B is a Detail view of the remote from the horizontal drilling rig 12 end of the linkage 14 together with the drill head 20 shown. In the drill head 20, an electronic probe is arranged, which can be located with the help of a corresponding locating device at any time from the earth's surface, so that the position of the drill head 20 in the ground 18 can be exactly determined at any time.

Die Bewegungsbahn des Bohrkopfs 20 und damit der Verlauf des Bohrlochs 15 der Pilotbohrung wird einfach durch kontrolliertes Stoppen der Drehung des Bohrkopfs 20 über das Gestänge 14 gesteuert, so dass die Steuerfläche des Bohrkopfs 20 in eine für die gewünschte Bewegung erforderliche Stellung gebracht wird. Auch nach dem gezielten Stoppen der Drehung des Bohrkopfs 20 wird weiterhin Spülflüssigkeit durch das Gestänge 14 geleitet und der Bohrkopf 20 weiter über das Gestänge vorangetrieben, so dass mithilfe der Spülflüssigkeit und des Vortriebs des Bohrkopfs 20 der Bohrvorgang des gewünschten Verlaufs des Bohrlochs 15 fortgesetzt wird.The trajectory of the boring head 20, and thus the path of the borehole 15 of the pilot bore, is simply controlled by controlled stopping of rotation of the boring head 20 via the linkage 14 so that the control surface of the boring head 20 is brought into a position required for the desired movement. Even after the targeted stopping of the rotation of the drill head 20 flushing fluid is further passed through the linkage 14 and the drill head 20 further driven by the linkage, so that the drilling operation of the desired course of the borehole 15 is continued by means of the rinsing liquid and the propulsion of the drill head 20.

Nach Erreichen des Zielpunkts 22, der beispielsweise in einer Zielgrube vorgesehen ist, wird der Bohrkopf 20 durch einen Aufweitkopf 24 ersetzt, der beim Zurückziehen des Gestänges 14 die zuvor erzeugte Pilotbohrung 15 aufweitet und gleichzeitig ein HDPE-Rohr 26 einzieht, wie dies in den Figuren 1C und 1D gezeigt ist. HDPE-Rohre sind aus High-Density-Polyethylen hergestellt, wobei dieses High-Density-Polyethylen ein thermoplastischer Kunststoff mit hoher Dichte ist, so dass die aus HDPE hergestellten Rohre eine hohe Zähigkeit und Steifigkeit, eine sehr gute chemische Beständigkeit, gute Gleiteigenschaften, geringe Feuchtigkeitsaufnahme, sehr gute Verarbeitungseigenschaften, sehr gut verschweißbar sind und physiologisch unbedenklich sind. Bei anderen Ausführungsformen können auch Rohre 26 aus anderen Materialien, insbesondere aus Metall, eingezogen werden.After reaching the target point 22, which is provided for example in a target pit, the drill head 20 is replaced by an expansion head 24, which expands upon retraction of the linkage 14, the previously generated pilot hole 15 and at the same time a HDPE pipe 26 moves, as shown in the Figures 1C and 1D is shown. HDPE pipes are made of high density polyethylene, this high density polyethylene being a high density thermoplastic so that the pipes made of HDPE have high toughness and rigidity, very good chemical resistance, good sliding properties, low density Moisture absorption, very good processing properties, are very good weldable and are physiologically harmless. In other embodiments, tubes 26 may be drawn in from other materials, in particular metal.

Die Horizontalbohranlage 12 erzeugt die für den Aufweitvorgang erforderliche Zugkraft am Gestänge 14 und leitet weiterhin Spülflüssigkeit zum Aufweitkopf 24. Die Spülflüssigkeit unterstützt zumindest das Aufweiten der Pilotbohrung 15 und dient ferner zum Ableiten und Austragen des beim Aufweitvorgang gelösten überschüssigen Erdreichs 18. Insbesondere bei steinigem Erdreich 18, Geröll und Fels muss zumindest ein Teil des mithilfe des Aufweitwerkzeugs 24 beim Aufweitvorgang kontaktierten Erdreichs 18 abgeleitet werden. Dies kann insbesondere durch den Ringspalt zwischen dem als Bohrkanal bezeichneten bereits aufgeweiteten Bereich der Pilotbohrung und dem eingezogenen Rohr 26 erfolgen. Die in den Ringspalt eingebrachte Spülflüssigkeit verringert auch die Mantelreibung zwischen dem Rohr 26 und dem Bohrkanal.The horizontal drilling rig 12 generates the pulling force required for the expansion process on the linkage 14 and also conducts rinsing fluid to the expansion head 24. The rinsing fluid supports at least the expansion of the pilot hole 15 and also serves to divert and discharge the excess earth 18 dissolved during the expansion process , Scree and rock, at least part of the soil 18 contacted by the expansion tool 24 during the expansion process must be diverted. This can be done, in particular, through the annular gap between the region of the pilot bore already designated as a bore channel and the drawn-in tube 26. The rinsing fluid introduced into the annular gap also reduces the skin friction between the tube 26 and the drilling channel.

Zur Vermeidung einer nicht zentrischen Aufweitung der Pilotbohrung, insbesondere in Folge einer Ablenkung des Aufweitwerkzeugs 24 durch inhomogenes Erdreich, hat das Aufweitwerkzeug 24 einen Zentrierbereich 40, der in Bezug auf den Aufweitbereich 31 des Aufweitwerkzeugs 24 in Bewegungsrichtung des Aufweitwerkzeugs 24 stromaufwärts angeordnet ist und im Wesentlichen dem Durchmesser der aufgeweiteten Öffnung entspricht. Dadurch hat das Aufweitwerkzeug 24 über den Zentrierbereich 40 eine große Abstützfläche, über die eine Gegenkraft zu den auf den Aufweitbereich 31 quer zur Bewegungsrichtung P1 wirkenden Querkräfte bereitgestellt werden kann. Dadurch wird eine Ablenkung des Aufweitwerkzeugs 24 auf einfache Art und Weise wirkungsvoll vermieden, so dass die Pilotbohrung bzw. eine bereits im Erdreich 18 vorhandene Durchgangsöffnung mithilfe des erfindungsgemäßen Aufweitwerkzeugs 24 zentrisch aufgeweitet werden kann.To avoid non-centric expansion of the pilot bore, in particular due to deflection of the expansion tool 24 by inhomogeneous soil, the expansion tool 24 has a centering portion 40 which is upstream with respect to the Aufweitbereich 31 of the expansion tool 24 in the direction of movement of the expansion tool 24 and substantially corresponds to the diameter of the widened opening. As a result, the expansion tool 24 has a large support surface via the centering region 40, via which a counterforce to the transverse forces acting on the widening region 31 transversely to the movement direction P1 can be provided. As a result, a deflection of the expansion tool 24 is effectively avoided in a simple manner, so that the pilot bore or a passage opening already present in the ground 18 can be widened centrally by means of the expansion tool 24 according to the invention.

Gleichzeitig mit dem Aufweitvorgang wird das neu zu verlegende Rohr 26, im vorliegenden Fall ein HDPE-Rohr, eingesetzt. Je nach Untergrund können auch zwei oder mehr Aufweitwerkzeuge 24 nacheinander mit bis zu einem Durchmesser von 1000 mm eingesetzt werden. Üblicherweise werden dann Rohre 26 bis zu einem Durchmesser von 800 mm oder ein Rohrbündel aus mehreren Rohren eingezogen. Als Spülflüssigkeit kann Wasser mit Betonit oder Ejactomer eingesetzt werden. Solche Spülflüssigkeiten stabilisieren den Bohrkanal, vermindern die Reibung zwischen Bohrgestänge 14 und Erdreich 18 sowie die Reibung zwischen dem einzuziehenden Rohr 26 und dem Erdreich 18. Ferner wird mithilfe der Spülflüssigkeit Erdreich 18 durch das bereits zum Teil eingezogene Rohr 26 aus dem Bohrkanal herausgefördert.Simultaneously with the expansion process, the new pipe 26 to be laid, in this case an HDPE pipe, is used. Depending on the substrate, it is also possible to use two or more expansion tools 24 in succession, up to a diameter of 1000 mm are used. Usually then tubes 26 are retracted to a diameter of 800 mm or a tube bundle of several tubes. As a rinsing liquid, water with Betonit or Ejactomer can be used. Such rinsing fluids stabilize the drill channel, reduce the friction between drill pipe 14 and soil 18 and the friction between the pipe 26 to be recovered and the soil 18. Further, 18 is conveyed out through the already partially retracted pipe 26 from the drilling channel using the rinsing liquid soil.

Figur 1D zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in Figur 1C gezeigten Anordnung 10. In diesem Ausschnitt sind das von der Horizontalbohranlage 12 entfernte Ende des Gestänges 14, das Aufweitwerkzeug 24 und das bereits zum Teil ins Erdreich 18 eingezogene Rohr 26 dargestellt. FIG. 1D shows an enlarged section of the in Figure 1C arrangement shown in this section 10. The remote from the horizontal drilling rig 12 end of the linkage 14, the expansion tool 24 and the already partially retracted into the ground 18 tube 26 are shown.

In Verbindung mit den Figuren 2 bis 8 werden verschiedene Ausführungen des Aufweitwerkzeugs 24 beschrieben. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Elemente mit gleicher Funktion sind mit denselben Bezugszeichenziffern und einem der Ausführungsform zugeordneten Kleinbuchstaben bezeichnet.In conjunction with the FIGS. 2 to 8 Various embodiments of the expansion tool 24 will be described. Identical elements are provided with the same reference numerals. Elements with the same function are designated with the same reference numerals and a lower case associated with the embodiment.

Figur 2 zeigt ein Aufweitwerkzeug 24a gemäß einer ersten Ausführungsform, das einen Verbindungsbereich 30a zum Verbinden des Aufweitwerkzeugs 24a mit dem von der Horizontalbohranlage 12 entfernten Ende eines Gestänges 14 hat. Das Aufweitwerkzeug 24a ist als Felsräumer ausgeführt, wobei das Aufweitwerkzeug 24a hierzu drei Rollenmeißel 32 bis 36 hat, die durch eine Drehbewegung des Gestänges 14 um die Längsachse 38 des Aufweitwerkzeugs 24a gedreht werden. Dabei rollen die Rollenmeißel 32, 34, 36 am aufzuweitenden Erdreich 18 ab. Die Rollenmeißel 32, 34, 36 sind jeweils mit Hartmetallstiften bestückt und werden mit vorzugsweise 30 bis 100 Umdrehungen pro Minute um die Längsachse 38 des Aufweitwerkzeugs 24a gedreht. Der Anpressdruck zwischen den Hartmetallstiften der Rollenmeißel 32, 34, 36 und im Erdreich 18 vorhandenen Fels führt dazu, dass Felspartikel, sogenannte Cuttings, abgebrochen werden, die dann mithilfe der Spülflüssigkeit aus dem Bohrkanal gefördert werden. Die Zugrichtung, d.h. die Bewegungsrichtung des Aufweitwerkzeugs 24a zum Aufweiten der im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung 15, ist durch den Pfeil P1 angegeben. FIG. 2 1 shows a widening tool 24a according to a first embodiment, which has a connecting region 30a for connecting the widening tool 24a to the end of a rod 14 remote from the horizontal drilling rig 12. The expansion tool 24a is designed as a rock clearer, wherein the expansion tool 24a for this purpose has three roller bits 32 to 36, which are rotated by a rotational movement of the rod 14 about the longitudinal axis 38 of the expansion tool 24a. In this case, the roller bits 32, 34, 36 roll off the earth 18 to be expanded. The roller bits 32, 34, 36 are each equipped with hard metal pins and are rotated at preferably 30 to 100 revolutions per minute about the longitudinal axis 38 of the expansion tool 24a. The contact pressure between the carbide pins of the roller bits 32, 34, 36 and in Soil 18 existing rock leads to the fact that rock particles, so-called Cuttings, are broken off, which are then conveyed with the aid of the rinsing liquid from the Bohrkanal. The pulling direction, ie the direction of movement of the expansion tool 24a for widening the passage opening 15 present in the ground, is indicated by the arrow P1.

Stromaufwärts zu dem durch die Rollenmeißel 32, 34, 36 gebildeten Aufweitbereich 31a ist ein einen Zentrierbereich bildendes rohrförmiges Zentrierelement 40 vorgesehen, an dessen hinteren Ende ein Konus 42 angeordnet ist. Der Konus 42 ermöglicht erforderlichenfalls einen einfachen Rückzug des Aufweitwerkzeugs 24a, falls der Aufweitvorgang abgebrochen werden muss. Stromaufwärts des Aufweitbereichs 31a ist im Inneren des Zentrierelements 40 ein Verbindungselement 44 vorgesehen, das über einen sogenannten Drehwirbel 46 frei drehbar gegenüber dem Aufweitbereich 31a und dem Verbindungsbereich 30a angeordnet ist. Über dieses Verbindungselement 44 ist eine gleichzeitig mit dem Aufweitvorgang in die aufgeweitete Durchgangsöffnung einzuziehende Rohrleitung 26 verbindbar, wobei der Drehwirbel 46 bewirkt, dass bei einer Drehung des Aufweitbereichs 31a über das Gestänge 14 keine Drehung der einzuziehenden Rohrleitung 26 erfolgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Konus 42 drehfest mit dem Zentrierelement 40 und das Zentrierelement 40 drehfest mit dem Aufweitbereich 31a und dem Verbindungsbereich 30a verbunden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Zentrierelement 40 frei drehbar gegenüber dem Aufweitbereich 31a und dem Verbindungsbereich 30a angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann bei anderen Ausführungsbeispielen der Konus 42 drehbar gegenüber dem Zentrierelement 40 angeordnet sein. Im Zentrierelement 40 ist eine Montageöffnung 48 vorgesehen, durch die Verbindungselemente zum Verbinden der einzuziehenden Rohrleitung 26 mit dem Verbindungselement 44 des Aufweitwerkzeugs 24a eingeführt und montiert werden können. Zwischen den Rollenmeißeln 32 bis 36 sind offene Querschnittsflächen 33, 35, 37 vorhanden, durch die im Aufweitbereich 31a vorhandene Spülflüssigkeit zusammen mit abgebautem Erdreich 18 in einen inneren Hohlraum 47 des Zentrierelements 40 eintreten kann. Ist in dem Zentrierelement 40 das Ende einer einzuziehenden Rohrleitung 26 angeordnet, so gelangt ein Großteil der Spülflüssigkeit zusammen mit dem abgebauten Erdreich in den Ringspalt zwischen Rohrleitung 26 und Borhrkanal. Ist keine Rohrleitung 26 beim Aufweitvorgang mit einzuziehen, beispielsweise bei einer stufenweisen Aufweitung der Pilotbohrung 15, entweicht das Erdreich 18 zusammen mit der Spülflüssigkeit an dem von der Horizontalbohranlage 12 aus gesehenen entfernten Ende des Aufweitwerkzeugs 24a aus dem Zentrierelement 40 bzw. aus dem Konus 42 über eine im Kous vorgesehen Öffnung 43 und wird über die aufgeweitete Pilotbohrung 15, d.h. in den Bohrkanal 15 gedrückt.Upstream of the widening area 31a formed by the roller bits 32, 34, 36, there is provided a tubular centering element 40 forming a centering area, at the rear end of which a cone 42 is arranged. The cone 42 allows, if necessary, a simple withdrawal of Aufweitwerkzeugs 24 a, if the expansion process must be canceled. Upstream of the widening region 31a, a connecting element 44 is provided in the interior of the centering element 40, which is arranged freely rotatable relative to the widening region 31a and the connecting region 30a via a so-called rotating vortex 46. About this connecting element 44 is a simultaneously with the expansion process in the expanded passage opening to be recovered pipe 26 connectable, wherein the swivel 46 causes that upon rotation of the widening 31a via the linkage 14 no rotation of the recovering pipeline 26 takes place. In the present embodiment, the cone 42 are non-rotatably connected to the centering element 40 and the centering element 40 rotatably connected to the widening portion 31a and the connecting portion 30a. In other embodiments, the centering element 40 may be freely rotatable relative to the widening region 31a and the connection region 30a. Alternatively or additionally, in other embodiments, the cone 42 may be rotatable relative to the centering element 40. In the centering element 40, a mounting opening 48 is provided, can be introduced and mounted by the connecting elements for connecting the pipe 26 to be recovered with the connecting element 44 of the expansion tool 24a. Open cross-sectional areas 33, 35, 37 are present between the roller bits 32 to 36, through which flushing fluid present in the widening area 31a can enter into an inner cavity 47 of the centering element 40 together with degraded earth 18. If the end of a pipeline 26 to be recovered is arranged in the centering element 40, then a large part of the flushing liquid, together with the excavated earth, enters the annular gap between the pipeline 26 and the borehole channel. If no pipe 26 is to be pulled in during the expansion process, for example during a stepwise widening of the pilot bore 15, the soil 18 escapes from the centering element 40 or from the cone 42 together with the rinsing liquid at the remote end of the expansion tool 24a seen from the horizontal drilling installation 12 an opening 43 provided in the kous and is pressed over the widened pilot hole 15, ie into the drill channel 15.

In Figur 3 ist ein Aufweitwerkzeug 24b gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Das Aufweitwerkzeug 24b ist ebenfalls als Felsräumer ausgeführt und hat in gleicher Weise wie das Aufweitwerkzeug 24a im Aufweitbereich 31a drei Rollenmeißel 32 bis 36, die bei der zweiten Ausführungsform durch das äußere Gestänge eines Doppelrohrgestänges 14 angetrieben werden. Der Verbindungsbereich 30b zum Verbinden des Aufweitwerkzeugs 24b ist mit dem von der Horizontalbohranlage 12 entfernten Ende des Doppelrohrgestänges 14 verbindbar. Bei dem Doppelrohrgestänge sind mithilfe der Horizontalbohranlage 12 das innen liegende Gestänge und das außen liegende Gestänge mit unterschiedlichen Drehzahlen in gleicher Drehrichtung oder unterschiedlichen Drehrichtungen antreibbar. Das innere Gestänge ist mit einem inneren Antriebselement 50 und das äußere Gestänge mit einem äußeren Antriebselement 52 des Verbindungsbereichs 30b verbindbar. Das innere Antriebselement 50 ist drehfest mit dem Zentrierelement 40 verbunden, so dass das Zentrierelement 40 durch das innere Gestänge über das innere Antriebselement 50 des Aufweitwerkzeugs 24b gedreht werden kann. Das Verbindungselement 44 ist über den Drehwirbel 46 frei drehbar sowohl gegenüber dem Zentrierelement 40 als auch gegenüber dem Aufweitbereich 31a angeordnet. Auch bei dem Aufweitwerkzeug 24b gemäß der zweiten Ausführungsform kann der Konus 42 drehfest mit dem Zentrierelement 40 verbunden sein oder gegenüber dem Zentrierelement 40 frei drehbar angeordnet sein. Auch bei dieser Ausführungsform sind zwischen den Rollenmeißeln 32, 34, 36 offene Querschnittsflächen 33, 35, 37 vorhanden, durch die im Aufweitbereich 31a vorhandene Spülflüssigkeit zusammen mit abgebautem Erdreich 18 in den inneren Hohlraum 47 des Zentrierelements 40 eintreten und somit aus dem Aufweitbereich 31a entweichen kann.In FIG. 3 For example, an expansion tool 24b according to a second embodiment is shown. The expansion tool 24b is also designed as a rock scraper and has in the same way as the expansion tool 24a in Aufweitbereich 31a three roller bits 32 to 36, which are driven by the outer linkage of a double pipe linkage 14 in the second embodiment. The connecting region 30b for connecting the expansion tool 24b can be connected to the end of the double pipe linkage 14 remote from the horizontal drilling rig 12. In the double-pipe frame using the horizontal drilling rig 12, the inner linkage and the outer linkage with different speeds in the same direction or different directions of rotation can be driven. The inner linkage is connectable to an inner drive member 50 and the outer linkage to an outer drive member 52 of the connection portion 30b. The inner drive element 50 is non-rotatably connected to the centering element 40, so that the centering element 40 can be rotated by the inner linkage via the inner drive element 50 of the expansion tool 24b. The connecting element 44 is over the pivoting vane 46 freely rotatably disposed both relative to the centering element 40 and with respect to the widening region 31a. Also in the expansion tool 24 b according to the second embodiment, the cone 42 may be rotatably connected to the centering element 40 or be freely rotatable relative to the centering element 40. In this embodiment too, there are open cross-sectional areas 33, 35, 37 between the roller bits 32, 34, 37, through which flushing liquid present in the widening area 31a together with degraded soil 18 enter the inner cavity 47 of the centering element 40 and thus escape from the widening area 31a can.

In Figur 4 ist eine perspektivische Frontansicht des Aufweitwerkzeugs 24b nach Fig.3 gezeigt. Die offenen Bereiche 33, 35, 37 zwischen den Rollenmeißeln 32, 34, 36 und Verbindungsstäbe 54, 56, 58 zum Verbinden des inneren Antriebelements 50 mit dem Zentrierelement 40 sind gut sichtbar. Dadurch sind große Querschnittsbereiche 33, 35, 37 zum Durchtritt der abzuleitenden Spülflüssigkeit und der auszutragenden Erdsegmente vorhanden.In FIG. 4 is a front perspective view of the expansion tool 24b after Figure 3 shown. The open areas 33, 35, 37 between the roller bits 32, 34, 36 and connecting rods 54, 56, 58 for connecting the inner drive element 50 to the centering element 40 are clearly visible. As a result, large cross-sectional areas 33, 35, 37 for the passage of the rinsing liquid to be derived and the earth segments to be discharged are present.

Figur 5 zeigt ein Aufweitwerkzeug 24c gemäß einer dritten Ausführungsform. Dieses Aufweitwerkzeug 24c ist als konischer Räumer ausgebildet, der vorzugsweise zur Aufweitung von Durchgangsöffnungen in Erdreich 18 aus Lehm, Sand und Kies eingesetzt wird. Am vorderen Ende des Verbindungsbereichs 30c ist bei dem Aufweitwerkzeug 24c ein konisches Gewinde 62 zu einer Verbindung mit dem Gestänge 14 vorgesehen. Im Aufweitbereich 31c sind mehrere Hartmetallzähne zum Abbau von Erdreich 18 angeordnet, von denen ein Zahn mit dem Bezugszeichen 64 bezeichnet ist. Im Aufweitbereich 31c sind mehrere Wendelnuten 66, 68 vorgesehen, durch die das abgebaute Erdreich 18 und die eingebrachte Spülflüssigkeit abgeführt werden können. Die Spülflüssigkeit wird über das Gestänge 14 zugeführt und tritt an Öffnungen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel in den Wendelnuten 66, 68 vorgesehen sind, aus. Die Wendelnuten 66, 68 sind bis an die Verbindungsstelle des Aufweitbereichs 31c mit dem Zentrierelement 40 geführt, so dass die Spülflüssigkeit und das abzuführende Erdreich 18 über die Wendelnuten 66, 68 ins Innere 47 des Zentrierelements 40 gelangen und wie bereits zuvor in Verbindung mit ersten und zweiten Ausführungsformen beschrieben, in eine einzuziehende Rohrleitung 26 eintreten oder über die Öffnung 43 aus dem Konus 42 austreten. Das Verbindungselement 44 ist ebenfalls über einen in Figur 5 nicht sichtbaren Drehwirbel drehbar gegenüber dem Aufweitbereich 31c angeordnet. Das Zentrierelement 40 und der Konus 42 sind drehfest mit dem Aufweitbereich 31c verbunden. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Zentrierelement 40 und/oder der Konus 42 frei drehbar zum Aufweitbereich 31c ausgeführt sein. FIG. 5 shows a widening tool 24c according to a third embodiment. This expansion tool 24c is designed as a conical reamer, which is preferably used for widening through holes in soil 18 made of clay, sand and gravel. At the front end of the connecting portion 30c, a widening tool 24c is provided with a conical thread 62 for connection to the linkage 14. In the widening region 31c, a plurality of carbide teeth are arranged for the degradation of soil 18, of which a tooth is designated by the reference numeral 64. In the widening region 31c, a plurality of helical grooves 66, 68 are provided, through which the degraded earth 18 and the introduced rinsing liquid can be removed. The rinsing liquid is supplied via the linkage 14 and passes to openings which in the present embodiment are provided in the helical grooves 66, 68 are made. The helical grooves 66, 68 are guided to the connection point of the widening region 31c with the centering element 40, so that the rinsing liquid and the soil to be removed 18 pass through the helical grooves 66, 68 into the interior 47 of the centering element 40 and, as previously, in conjunction with the first and described second embodiments, enter into a pipe 26 to be recovered or exit through the opening 43 of the cone 42. The connecting element 44 is also a in FIG. 5 invisible turning swivel rotatably disposed opposite the Aufweitbereich 31c. The centering element 40 and the cone 42 are rotatably connected to the expansion region 31c. In an alternative embodiment, the centering element 40 and / or the cone 42 can be freely rotatable to the widening region 31c.

In Figur 6 ist ein Aufweitwerkzeug 24d gemäß einer vierten Ausführungsform gezeigt. Der Aufweitbereich 31d des Aufweitwerkzeugs 24d ist als sogenannter Fassräumer ausgebildet. Ferner hat das Aufweitwerkzeug 24d einen Verbindungsbereich 30d zum Verbinden des Aufweitwerkzeugs 24d mit dem Gestänge 14. Im Aufweitbereich 31d sind mehrere Zähne zum Abbauen von Erdreich 18 angeordnet, von denen ein Zahn mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet ist. Die Spülflüssigkeit tritt aus zwei gegenüberliegenden Öffnungen 72 aus. Die Spülflüssigkeit und mithilfe der Zähne 70 gelockertes Erdreich wird über Öffnungen 74 bis 78 ins Innere 47 des Zentrierelements 40 geleitet und tritt an dessen dem Aufweitbereich 31d abgewandten Ende aus diesem aus.In FIG. 6 For example, an expansion tool 24d according to a fourth embodiment is shown. The widening region 31d of the widening tool 24d is designed as a so-called drum remover. Further, the expanding tool 24d has a connecting portion 30d for connecting the expanding tool 24d to the linkage 14. In the expanding portion 31d, a plurality of teeth 18 for removing soil 18 are arranged, a tooth of which is designated by the reference numeral 70. The rinsing liquid exits from two opposite openings 72. The rinsing liquid and ground loosened by means of the teeth 70 are conducted via openings 74 to 78 into the interior 47 of the centering element 40 and exit from the end facing away from the widening region 31d.

In Figur 7 ist ein Aufweitwerkzeug 24e gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Aufbau, Funktion und Antrieb stimmen im Wesentlichen mit dem Aufweitwerkzeug 24b gemäß der zweiten Ausführungsform überein. Im Unterschied zu dem Aufweitwerkzeug 24b ist an der Mantelfläche des Zentrierelements 40 eine spiralförmige Erhöhung 80 vorgesehen, die bei einer Drehung des Zentrierelements 40 über das innere Antriebselement 50 Erdreich und/oder Spülflüssigkeit, die sich zwischen dem Zentrierelement 40 und der aufgeweiteten Bohrung befindet, zum dem Aufweitbereich 31a abgewandten Ende des Aufweitwerkzeugs 24e hin bewegt. Die spiralförmige Erhöhung wird auch als Spiralwendel 80 bezeichnet. Bei anderen Ausführungsformen können mehrere Spiralwendeln vorgesehen sein, die vorzugsweise einen parallelen Steigungsverlauf haben.In FIG. 7 An expander tool 24e according to a fifth embodiment of the invention is shown. Structure, function and drive substantially coincide with the expansion tool 24b according to the second embodiment. In contrast to the expansion tool 24b, a helical elevation 80 is provided on the lateral surface of the centering element 40, which upon rotation of the centering element 40 via the inner drive member 50 soil and / or rinsing liquid, which is located between the centering element 40 and the widened bore, to the widening region 31a opposite end of the expansion tool 24e out moves. The helical elevation is also referred to as helix 80. In other embodiments, a plurality of spiral coils may be provided, which preferably have a parallel pitch curve.

Ferner sind an dem in Förderrichtung P1 vorderen Rand des Zentrierelements 40 mehrer Hartmetallplatten angeordnet, von denen eine mit dem Bezugszeichen 82 bezeichnet ist. Mithilfe dieser Hartmetallplatten ist das vordere Ende des Zentrierelements 40 als Ringbohrkrone ausgeführt und kann sich bei einer Drehbewegung über das innere Antriebselement 50 durch Erdreich und Gestein schneiden. Die Hartmetallplatten 82 werden auch als Schneidezähne bezeichnet.Furthermore, a plurality of hard metal plates, one of which is designated by the reference numeral 82, are arranged on the front edge of the centering element 40 in the conveying direction P1. With the aid of these hard metal plates, the front end of the centering element 40 is designed as a ring bit and can be cut through earth and rock during a rotational movement via the inner drive element 50. The hard metal plates 82 are also referred to as incisors.

In Figur 8 ist eine Schnittdarstellung des Aufweitwerkzeugs 24e dargestellt. Die Spiralwendel 80 kann auf ein das Zentrierelement 40 bildende Rohr aufgeschweißt sein. Alternativ kann das Rohr zusammen mit der Spiralwendel als Gußteil hergestellt sein.In FIG. 8 is a sectional view of the expansion tool 24e shown. The spiral spiral 80 may be welded onto a tube forming the centering element 40. Alternatively, the tube may be made together with the spiral helix as a casting.

Die in Verbindung mit den Figuren 2 bis 8 gezeigten Aufweitwerkzeuge können jeweils anstatt des Aufweitwerkzeugs 24 bei der Anordnung nach den Figuren 1a bis 1d eingesetzt werden.The in conjunction with the FIGS. 2 to 8 Expander tools shown can each instead of the expansion tool 24 in the arrangement of the FIGS. 1a to 1d be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Anordnungarrangement
1212: HorizontalbohranlageHorizontal drilling rig
1313: Gestängeabschnittepipe sections
1414: Gestängelinkage
1515: DurchgangsöffnungThrough opening
1616: Startpunktstarting point
1818: Erdreichsoil
2020: Bohrkopfwellhead
2222: ZielpunktEndpoint
24, 24a bis 24e24, 24a to 24e: Aufweitwerkzeugflaring
30a bis 30d30a to 30d: Verbindungsbereichconnecting area
31a bis 31d31a to 31d: Aufweitbereichexpansion area
32, 34, 3632, 34, 36: Rollenmeißelroller bits
33, 35, 3733, 35, 37: freie Querschnittsfläche/Öffnungenfree cross-sectional area / openings
3838: Längsachselongitudinal axis
4040: Zentrierelementcentering
4242: Konuscone
4343: DurchgangsöffnungThrough opening
4444: Verbindungselementconnecting element
4646: Drehwirbelswivel
4747: durchgehende Öffnungthrough opening
4848: Montageöffnungmounting hole
5050: inneres Antriebselementinner drive element
5252: äußeres Antriebselementouter drive element
54, 56, 58, 6054, 56, 58, 60: Verbindungselementconnecting element
6262: Gewindethread
64, 70, 8264, 70, 82: Zahntooth
66, 6866, 68: Nutgroove
7272: Öffnung für SpülflüssigkeitOpening for rinsing liquid
74, 76, 7874, 76, 78: Abflussöffnungdrain opening
8080: Spiralwendelspiral coil
P0, P1P0, P1: Richtungspfeiledirectional arrows

Claims

Aufweitwerkzeug zum Aufweiten einer im Erdreich vorhandenen Durchgangsöffnung, das
einen Verbindungsbereich (30), über den eine Zug- und/oder Schubkraft in das Aufweitwerkzeug (24) einleitbar ist,
einen Aufweitbereich (31), der zumindest in einem Teilbereich einen größeren Querschnitt als die im Erdreich (18) vorhandene Durchgangsöffnung hat,
und einen rohrförmigen Zentrierbereich (40), der in Bewegungsrichtung des Aufweitwerkzeugs (24) zum Aufweiten der Durchgangsöffnung (15) gesehen stromaufwärts des Aufweitbereichs (31) angeordnet ist, umfasst,
wobei der Außendurchmesser des rohrförmigen Zentrierbereichs (40) im Wesentlichen dem Durchmesser des größten Querschnittsbereichs des Aufweitbereichs (31) entspricht,
wobei im Inneren des Zentrierbereichs (40) eine in Bewegungsrichtung oder parallel zur Bewegungsrichtung des Aufweitwerkzeugs (24) verlaufende durchgehende Öffnung (47) vorgesehen ist, durch die zumindest ein Teil der in oder vor dem Aufweitbereich (31) vorhandenen Spülflüssigkeit und/oder Erdreich hindurchtreten kann.Expander tool for expanding a through hole existing in the ground, the
a connection region (30), via which a pulling and / or pushing force can be introduced into the expansion tool (24),
a widening region (31) which has a larger cross-section than the passage opening present in the ground (18), at least in a partial region,
and a tubular centering region (40), which is arranged in the direction of movement of the expansion tool (24) for widening the passage opening (15) upstream of the widening region (31), comprises
wherein the outer diameter of the tubular centering area (40) substantially corresponds to the diameter of the largest cross-sectional area of the expansion area (31),
wherein in the interior of the centering region (40) there is provided a through opening (47) extending in the direction of movement or parallel to the direction of movement of the expansion tool (24) through which at least a portion of the rinsing liquid and / or soil present in or in front of the expansion area (31) passes can.

Aufweitwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des rohförmigen Zentrierbereichs (40) im Bereich zwischen 95 % und 100 % des Durchmessers des größten Querschnittsbereichs des Aufweitbereichs (31) ist.Expansion tool according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the raw centering area (40) is in the range between 95% and 100% of the diameter of the largest cross-sectional area of the expansion area (31).

Aufweitwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitbereich mindestens eine Öffnung (33, 35, 37) hat, durch die Erdreich (18) und/oder Spülflüssigkeit hindurchtreten kann.Expansion tool according to claim 1 or 2, characterized in that the widening region has at least one opening (33, 35, 37) through which soil (18) and / or rinsing liquid can pass.

Aufweitwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitbereich (31) mindestens einen Rollenmeißel (32, 34, 36) und/oder eine konische Form (31c, 31d) und/oder eine konische Form mit mindestens einer integrierten Nut zum Einbringen oder Abführen von Spülflüssigkeit (31c) hat.Expansion tool according to one of the preceding claims, characterized in that the widening region (31) has at least one roller bit (32, 34, 36) and / or a conical shape (31c, 31d) and / or a conical shape with at least one integrated groove for insertion or discharging flushing liquid (31c).

Aufweitwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenmeißel (32, 34, 36) über ein mit dem Aufweitwerkzeug (24) verbindbares Gestänge (14) antreibbar ist.Expansion tool according to claim 4, characterized in that the roller chisel (32, 34, 36) can be driven via a linkage (14) which can be connected to the expansion tool (24).

Aufweitwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbereich (40) mindestens einen zylinderförmigen Bereich mit einer im Wesentlichen geschlossenen Mantelfläche umfasst.Expander tool according to one of the preceding claims, characterized in that the centering region (40) comprises at least one cylindrical region with a substantially closed lateral surface.

Aufweitwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Zentrierbereichs (40) dem 2-fachen bis 4-fachen des Durchmessers des größten Querschnittsbereich des Aufweitbereichs (31) entspricht.Expander tool according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the centering area (40) corresponds to 2 times to 4 times the diameter of the largest cross-sectional area of the widening area (31).

Aufweitwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbereich (40) drehfest mit dem Aufweitbereich (31) verbunden ist.Expander tool according to one of the preceding claims, characterized in that the centering region (40) is connected in a rotationally fixed manner to the widening region (31).

Aufweitwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbereich (40) um die Längsachse (38) der aufzuweitenden Durchgangsöffnung frei drehbar mit dem Aufweitbereich (31) verbunden ist.Expander tool according to one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the centering region (40) is freely rotatably connected to the widening region (31) about the longitudinal axis (38) of the passage opening to be widened.

Aufweitwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Zentrierbereichs (40) ein konusförmiger Bereich (42) vorgesehen ist, der vorzugsweise über eine lösbare Verbindung mit den Aufweitbereich verbunden ist.Expansion tool according to one of the preceding claims, characterized in that upstream of the centering region (40) a conical region (42) is provided, which is preferably connected via a detachable connection with the expansion region.

Aufweitwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der konusförmige Bereich (42) eine Durchgangsöffnung (43) hat, durch die ein Ende eines in die aufgeweitete Durchgangsöffnung (15) einzuziehenden Rohrs (26) hindurchführbar ist.Expander tool according to Claim 12, characterized in that the conical region (42) has a passage opening (43) through which one end of a tube (26) to be introduced into the widened passage opening (15) can be passed.

Vorrichtung zum Aufweiten einer Durchgangsöffnung im Erdreich,
mit einem Aufweitwerkzeug (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Antriebseinheit (12), die über mindestens ein Verbindungselement (14) mit dem Aufweitwerkzeug (24) verbunden ist, wobei die Antriebseinheit (12) eine Zug- und/oder Schubkraft auf das Aufweitwerkzeug (24) ausübt und das Aufweitwerkzeug (24) durch die aufzuweitende Durchgangsöffnung (15) bewegt und dabei den Querschnitt der Durchgangsöffnung (15) vergrößert.Device for expanding a passage opening in the ground,
with a widening tool (24) according to one of the preceding claims, with a drive unit (12) which is connected to the widening tool (24) via at least one connecting element (14), wherein the drive unit (12) has a pulling and / or pushing force widening tool (24) and widening tool (24) moves through the opening to be widened (15), thereby increasing the cross section of the passage opening (15).

Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement ein Doppelrohrgestänge (14) mit einem ersten Gestänge und mit einem rohrförmigen, das erste Gestänge umgebenden zweiten Gestänge umfasst,
wobei der Zentrierbereich (40) mit dem ersten Gestänge verbunden und über dieses antreibbar ist und wobei der Aufweitbereich (31) und/oder ein Räumelement (32, 34, 36) des Aufweitbereichs (31) mit dem zweiten Gestänge verbunden und über dieses antreibbar ist, oder
wobei der Zentrierbereich (40) mit dem zweiten Gestänge verbunden und über dieses antreibbar ist und wobei der Aufweitbereich (31) und/oder ein Räumelement (32, 34, 36) des Aufweitbereichs (31) mit dem ersten Gestänge verbunden und über dieses antreibbar ist.Apparatus according to claim 12, characterized in that the connecting element comprises a double pipe linkage (14) with a first linkage and with a tubular, the first linkage surrounding the second linkage,
wherein the centering region (40) is connected to the first linkage and can be driven by it, and wherein the widening region (31) and / or a reaming element (32, 34, 36) of the widening region (31) is connected to the second linkage and can be driven by it , or
wherein the centering region (40) is connected to the second linkage and can be driven by it, and wherein the widening region (31) and / or a reaming element (32, 34, 36) of the widening region (31) is connected to the first linkage and can be driven by it ,