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Die Erfindung betrifft eine Rammvorrichtung zum Rammen bzw. Schlagen von Löchern im
Erdboden, insbesondere zur Nutzbarmachung geothermischer Energie, wobei die Ramme shrnsei- tig abgestuft und/oder pseudokegelig ausgebildet Ist
Eine derartige Rammvorrichtung ist aus der US 4 193 461 A bekannt. Diese Druckschrift offen- bart ein Bohrwerkzeug mit abgestuft-kegeliger Spitze und rotierendem Zentrum. Der Boden wird durch den Kegel im wesentlichen radial verdrängt und verdichtet. Mittels Hydraulikzylindern ist es möglich, Teile des abgestuften Kegels radial nach aussen zu drücken, um die Verdichtung des
Erdreichs zu erhöhen. Wenn das Bohrwerkzeug stumpf geworden ist, ist es notwendig, es aus dem bereits gerammten Loch zu heben und zu ersetzen.
Ein ähnliches Bohrwerkzeug ist aus der US 4 100 179 A bekannt, nämlich eine einstückige Krone, die mit Einzelzähne bzw. Schneiden versehen Ist, deren Kanten entlang konischer Erzeugender angeordnet sind. Auch dieses Bohrwerkzeug muss, wenn die Zähne bzw. Schneiden stumpf geworden sind, aus dem bereits geschaffenen Loch gezogen werden und durch ein neues Werkzeug ersetzt werden.
Aus der DE 37 24 619 A ist ein Rammbohrgerät bekannt, dessen Schlagspitze Schragstellungen gegenüber der Achse der Bohrkrone zulässt, wodurch es möglich wird, Bohrlöcher herzustellen, die nicht geradlinig verlaufen. Wenn die Schlagspitze oder allgemein die Bohrkrone stumpf geworden ist, ist es auch bei diesem Werkzeug notwendig, es zum Ersatz aus dem geschaffenen Loch zurückzuziehen und durch eine neue zu ersetzen.
Üblicherweise werden tiefreichende Löcher im Erdboden durch Bohren hergestellt. Beispiele dafür sind die Erdöl-bzw. Erdgasbohrungen, die mehrere Kilometer Tiefe erreichen können.
Es gibt auch kurze Bohrungen, beispielsweise bei der Schaffung von Stützwänden Im U-Bahnbau u. dgl., die durch das Einrammen von Rohren geschaffen werden. Dabei wird das im Rohrinneren verbleibende Erdreich ausgespült und es wird in der Folge eine Stahlarmierung in das Loch eingebracht und, mit dem umgebenden Erdreich als verlorener Schalung, mit Beton gefüllt. In der Folge wird auf einer der Seiten der dicht an dicht gesetzten ausbetonierten Kerne, die so eine Wand schaffen, das Erdreich abgetragen, wobei diese zuvor im vollen betonierte Wand das Nachrutschen des benachbarten Erdreiches verhindert.
Bel der Schaffung von Bohrungen nach herkömmlicher Methode für die Nutzung geothemischer Wärme ergibt sich das Problem, dass durch den Abtragungsvorgang des Materials mit Hilfe des Bohrmeissels die umliegenden Schichten so gestört werden, dass in der Folge die Wärmeleitung zum Bohrloch gestört ist.
Bei gerammten Löchern könnte dies durch die eintretende Materialverdichtung im Bereich des Bohrloches nicht oder nur in wesentlich geringerem Mass erfolgen, weshalb derartige Bohrwandungen auch als verlorene Schalung verwendet werden könnten. Zur Schaffung von den für die Gewinnung von geothermaler Energie notwendigen tiefen Locher gibt es derzeit aber keine Methode der Herstellung durch Rammung. Es wird daher mangels existierenden Fachausdruckes im folgenden auch dieser Herstellungsvorgang als "Bohren" bezeichnet und das so geschaffene Loch auch als "Bohrung".
Die Erfindung bezweckt diese Lucke zu schliessen und eine Rammvornchtung zu schaffen, die in der Lage ist, derartige Löcher zu schaffen.
Erfindungsgemäss ist eine Ramme zum Erreichen des Ziels dadurch gekennzeichnet, dass sie an der Stirnseite eine Mehrzahl axial hintereinander angeordneter Verschleisskronen aufweist und dass ein Satz zentrisch angeordneter Verschleisskronen und zumindest ein weiterer Satz einen ringförmigen Querschnitt aufweisenden Verschleisskronen vorgesehen sind.
Auf diese Weise erreicht man es, dass die jeweils vorderste Verschleisskrone, die die Verdichtungs-und Verdrängungsarbeit im Erdreich leistet, wenn ihre Kanten bzw. Zähne stumpf geworden sind, durch die dann folgende Überbeanspruchung rasch bricht und von der nachfolgenden Ver- schleisskrone die einzelnen Bruchstücke, so wie das Gestein, radial nach aussen verdrängt werden und einen weiteren Vortrieb erlauben, ohne dass es notwendig ist, die Krone aus dem Bohrloch zu nehmen.
Die Erfindung betrifft auch eine Verschleisskrone zur Verwendung mit einer erfindungsgemässen Rammvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Schneidkanten aufweist, die im wesentlichen in Ebenen normal zur Vortriebsachse verlaufen und dass im wesentlichen trapezförmige bzw. dreieckige, bevorzugt ebene Flankenraumnuten bilden, die ihren Grundkanten kegelig bezüglich
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der Vortriebsachse verlaufen.
Mit einer solchen Verschleisskrone ist es besonders leicht und effizient möglich, nicht nur das jeweils anstehende Erdreich zu verdrangen und zu verdichten, sondern auch beim Übergang der Schneidleistung von einer bereits stumpf gewordenen Verschleisskrone, deren Zerbrechen zu fördern und sie ebenfalls in die Wand des Bohrloches zu drücken.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verschleisskronen einen ringför- migen Querschnitt aufweisen. Damit erreicht man eine Verbesserung der Brucheigenschaften beim Stumpfwerden der Verschleisskrone.
In einer bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass die Verschleisskronen zumindest Im Bereich ihrer Druckseite gehärtet sind. Dadurch wird die Fähigkeit zur Übertragung der Rammkräfte erhoht und es wird das Brechen einer abgenutzten Krone durch diese Härtung auf der Druckseite leichter initiiert.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verschleisskronen im Bereich Ihrer Schneidkanten mit Hartmetall-, Keramik- oder Diamantpartikeln armiert sind. Auf diese Weise wird Standzeit und Leistungsfähigkeit der einzelnen Verschleisskronen erhöht und so die Gesamtzahl der zum Erreichen einer vorbestimmten Abteuftiefe notwendigen Verschleisskronen verringert.
In der beiliegenden Zeichnung Ist die Erfindung näher dargestellt Dabei zeigt die Fig 1 eine schematische Skizze des Rammstückes, d. i. die am unteren Ende des eingebrachten Vortriebsrohres befindliche und die eigentliche Rammarbeit leistende Spitze der Vorrichtung, die Figa. 2 und 3 zeige mehrere Varianten von Verschleisskronen und die Fig. 4 zeigt die Arbeitsplattform.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht das in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichneten Rammstück aus einer stufenförmig ausgebildeten Spitze 2 und einem im wesentlichen zylindrischen Hohlkorper 3. Am oberen, der Stirn abgewandten Seite des Körpers 3 ist das Rammstück 1 mit dem untersten Vortriebsrohr 4 verbunden, bevorzugt verschweisst.
Im hohlen Inneren des Rammstückes 1 und des Vortriebsrohres 4 sind verschiedene Einbauten dargestellt, die aber während des Niederbringens der Bohrung noch nicht vorhanden sind und daher erst weiter unten erläutert werden
Die Stirne 2 des Rammstückes 1 ist im Querschnitt stufenförmig ausgebildet, so dass sich nngförmige Absätze ergeben, auf die ebenfalls ringförmige bzw. ganz an der Front kreisförmige Ver- schleisskronen aufgebracht sind. Diese Verschleisskronen weisen bevorzugt kegelige Verdichtungsschrägen bzw. Verdichtungskanten auf, durch die das anstehende Material radial nach aussen gedrangt und dabei verdichtet wird.
Die zum Erdreich hin gewandte Oberfläche der Verschleisskronen ist gehärtet, die dem Erdreich abgewandte Seite ist so ausgebildet, dass sie auf der Verschleissseite der nachten Rammkrone sicher und mit so grosser Fläche anliegt, dass die Rammkräfte zuverlässig übertragen werden können.
Wenn es zum Verschleiss der geharteten Bereiche gekommen ist, wird durch die Belastung die restliche Krone rasch zerstört und in das umliegende Erdreich gepresst, wobei die nächste Rammkrone mit ihrem dem Erdreich zugewandte und nunmehr direkt mit dem Erdreich bzw. den Resten der vorderen Rammkrone in Kontakt kommenden Stellen, ihre Arbeit aufnimmt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Rammstück 1 einen grösseren Durchmesser auf als das nachfolgende Vortriebsrohr 4. Dies ist zur Verringerung der Mantelreibung und zur Verhinderung des Verschleisses der Vortnebsrohre günstig. Es wird damit sichergestellt, dass im wesentlichen die gesamte aufgebrachte Vortriebskraft für die Verdrängung des Erdreiches zur Verfügung steht. Es können die nachfolgenden Vortriebsrohr in gewissen Abständen mit Stützringen, oder, wegen der geringeren Reibung vorteilhafterweise mit axial verlaufenden Rippen, versehen sein, um ein Durchbiegen der Vortriebsrohre unter der Vortriebskraft zu verhindern und sicherzustellen, dass der Vortrieb ordnungsgemäss erfolgt.
Der Vortrieb selbst erfolgt bevorzugt auf folgende Weise : Es wird, wie in Fig 3 ersichtlich ist, das Rammstück 1 auf einer Arbeitsplattform 17 in Position gebracht und es wird das erste Vortriebsrohr 4 angeschweisst. An das obere Ende des Vortriebsrohres 4 wird die hydraulische Vibrationsvorrichtung 18 angebracht und es wird ein statischer Vortnebsdruck mit einer oszillierenden Druckschwankung überlagert. Unter der Wirkung dieser Vortriebskraft wird das Rammstück 1 in
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den Boden getrieben und das obere Ende des ersten Vortnebsrohres sinkt auf der Arbeitsplattform innerhalb des Geruste 19 tiefer und tiefer bis der maximale Hub der Hydraulikvorrichtung erreicht ist.
Es wird sodann die Hydraulik 18 von der Rückseite des Vortriebsrohres abgehoben und in die oberste Position gehoben und es wird das nächste Vortnebsrohr 4'am oberen, freien, Ende des vorhergehenden Vortriebsrohres 4 angeschweisst.
Die hydraulische Vortriebsvorrichtung 18 wird sodann abgesenkt, mit dem obersten Vortriebsrohr verbunden und wieder aktiviert bis auch der nächste Schuss 4'des Vortnebsrohres so tief abgesenkt ist, dass die Hydraulik 18 ihren maximalen Hub erreicht hat. Es wird auf diese Weise fortgefahren, bis die geothermal Zone erreicht ist und die zur Gewinnung der geothermischen Energie notwendigen Einbauten niedergebracht werden können.
Die wesentlichsten dieser Einbauten sind aus Fig 1 ersichtlich und sind mit ihrem unteren Ende, das im Hohlraum des Rammstückes 1 liegt, dargestellt :
Es handelt sich im wesentlichen um zwei konzentrisch zueinander angeordnete Rohre 5,6, die auf passende Weise mit Abstandsstücken 7 versehen sind, um ihre konzentrische Lage zu behalten und die an der Aussenseite des Aussenrohres eine an der Innenseite der Vortnebsrohre anliegende Isolierung aufweisen, die bis in die Bereiche reicht, In denen genügend geothermal Energie auftritt, um eine Isolierung überflüssig zu machen.
Es wird kaltes Wärmetauschermedium im Inneren des inneren Rohres 5 niedergebracht, gelangt durch die am unteren Ende des inneren Rohres vorgesehenen Perfonerungen 8, die in den Ringspalt zwischen dem inneren Rohr 5 und dem äusseren Rohr 6 und stromt durch diesen Ringspalt zurück an die Oberfläche.
Im Bereich des Rammstückes 1 wird vor dem Niederbringen der beiden konzentnschen Rohre 5,6 eine gutwärmeleitende Flüssigkeit eingebracht, durch die die aussen das Rammstück 1 erwärmende geothermisch Wärme zügig und möglichst ohne Widerstand zum äusseren Rohr 6 transportiert wird
Das untere Ende des äusseren Rohres 6 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine im wesentlichen halbkugelförmige Kalotte geschlossen, wobei das untere Ende des inneren Rohres 5 bis zur Kalotte reicht und dort passend fixiert 1St. Da es sich In diesem Bereich bereits um den Wärmetauschbereich handelt, muss an dieser Stelle die Verbindung zwischen dem inneren Rohr 5 und der Kalotte des äusseren Rohres 6 nicht dicht sein,
doch wird selbstverstandlich eine ausreichend starke mechanische Verbindung bevorzugt, um den auftretenden, durch die strömende Flüssigkeit bewirkten, Kräften widerstehen zu können.
Die Kalotte 9 liegt auf Stützblechen 10 auf, die bereits während des Niederbringens der Bohrung im Rammstück 1 angeordnet waren. Diese Stützbleche 10 weisen ausreichenden Abstand voneinander auf, um auch aus dem Stirnbereich 2 des Rammstuckes 1, das bei der dargestellten Ausführungsform hohl ausgebildet ist, die dort in die Wärmetauscherflüssigkeit gelangte Wärme zirkulieren zu lassen.
Es ist selbstverständlich möglich, auch die Innen- und/oder Aussenseite des inneren Rohres 5 mit einem isolierenden Überzug zu versehen, um zu verhindern, dass während des einander Entgegenstromens der bereits erwärmten und der noch kalten Wärmetauscherflüssigkeit das Innenrohr 5 als Wärmetauscher wirkt und so die Wirksamkeit des Energietransportes herabsetzt.
Mit den erfindungsgemässen Massnahmen ist es möglich, in einem Zug durch Rammen eine Bohrung niederzubringen und entsprechend auszukleiden, die durch das im Bereich der Bohrung verdichtete Erdreich über hervorragende Wärmetauscheigenschaften verfügt und so insbesondere zur Gewinnung geothermischer Energie geeignet ist.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So ist die Anzahl der hintereinander aufgesetzten Verschleisskronen vom zu erwarteten Erdreich und von der geplanten Absenktiefe zu wählen. Es ist beim erfindungsgemassen Vortrieb nahezu ausgeschlossen, auf wirtschaftlich vertretbare Weise das einmal abgesenkte Rohr wieder einzuholen und am Rammstück 1 neue Verschleisskronen aufzusetzen. Dazu wäre ein Abtrennen der Vortriebsrohre in passendem Abstand notwendig, wobei dieser Abstand durch die Notwendigkeit auf die maximale Hubhöhe der Hydraulikzylinder Rucksicht zu nehmen, deutlich geringer ist als bei Bohrungen gemäss dem Stand der Technik.
Dieser Nachteil ist aber durch die erfindungsgemässe Verwendung aufeinander-folgend sich abnutzender und ersetzender Verschleisskronen kein ins Gewicht fallender Nachteil, da es möglich ist,
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eine nahezu unbegrenzte Anzahl solcher Verschleisskronen vorzusehen.
Beispiele solcher Verschleisskronen sind in den Figa. 2 und 3 dargestellt Dabei zeigt die Fig. 2 zwei ringförmige und die Fig. 3 zwei zylinderförmige Verschleisskronen jeweils in Draufsicht von vorne und im Schnitt.
Die Schneidkanten 14 der Verschleisskronen 11,12 verlaufen im wesentlichen in Ebenen normal zur Vortriebsachse 15, trapezförmige bzw. dreieckige ebene Flanken bilden Räumnuten, deren Grundkanten 13 kegelig bezüglich derVortnebsachse 15 verlaufen.
Auf diese Weise wird die gerade Führung des Vortriebes verbessert und dabei doch das zerkleinerte Material nach Aussen gedrangt, wodurch auch die Lochwand verdichtet wird.
Die Verschleisskronen 11 a, 12a, die dem Rammstück 1 am nachten liegt, weisen jeweils einen ebenen Boden 16 auf, der möglichst voll an einer ebenfalls ebenen Gegenfläche des Rammstückes 1 anliegt. Es können diese Verschleisskronen auch als Zwischenstücke ausgebildet sein, die keine Rammeigenschaften haben, um zu einem System zu kommen, bei dem alle (eigentlichen) Verschleisskronen 11,12 untereinander identisch sind.
Die weiteren Verschleisskronen 11,12 weisen auf ihren vom Rammstück 1 weg gerichteten Rammseiten, die beschriebenen Rammelemente auf, ihre zum Rammstück 1 hin gerichteten Druckseiten sind komplementär zur Rammseite ausgebildet und übertragen den Rammdruck auf die jeweils vorderste Verschleisskrone weiter.
Im Zuge des Vortriebes wird die jeweils vorderste Verschleisskrone abgenutzt und, insbesondere wenn ihre Rammseite gehärtet ist, wird sie nach der Abnutzung der gehärteten Schichte relativ rasch zerstört, sodass die bis dahin ihr zunächst liegende Verschleisskrone die nunmehr aktive Verschleisskrone wird. Um hier Verschleiss zwischen den einzelnen Verschleisskronen zu vermeiden, ist ein möglichst grossflächiges Aufeinanderliegen und damit ein möglichst geringer Anpressdruck und das Vermeiden von punktueller Krafteinleitung entscheidend.
Letzteres kann vermieden werden, wenn beispielsweise die Kanten 13'auf der Druckseite, die im Bereich der Grundkanten 13 zu liegen kommen, abgerundet oder stark gebrochen sind, um das Ausbilden keilförmiger Kräfte im Bereich der Grundkanten 13 zu verhindern.
Es ist nicht notwendig, dass die Schneidkanten 14 genau in einer Normalebene zur Vortriebsachse 15 liegen, eine leicht konische Ausbildung ist durchaus denkbar. Es ist auch möglich, die Schneidkanten 14 nur oder zusätzlich zur konischen Anordnung nicht genau radial zur Vortriebsachse 15 verlaufen zu lassen, um bei jedem Stoss zu einem Versatz in Drehrichtung zu kommen.
Es muss dabei auf eine möglichst freie Drehbarkeit zwischen den Verschleisskronen und dem Vortriebsrohr 4, das ja im Erdreich nicht drehbar ist, gesorgt werden. Der Vorteil dabei ist, dass besonders bei schwer zerkleinerbarem Gestein, der Angriff immer wieder leicht versetzt erfolgt, sodass ein Losbrechen von Steinen erleichtert wird.
Es ist selbstverstandlich möglich, die Schneidkanten 14 mit Hartmetallelementen oder Diamant zu bestücken, dies kann in Kenntnis des zu erwartenden Untergrundes auch nur bei solchen Ver- schieisskronen erfolgen, die in besonders anspruchsvollen Schichten zum Einsatz kommen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rammvorrichtung zum Rammen bzw. Schlagen von Löchern im Erdboden, insbesondere zur Nutzbarmachung geothemischer Energie, wobei die Ramme stirnseitig abgestuft und/oder pseudokegelig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie an der Stirnseite eine Mehrzahl axial hintereinander angeordneter Verschleisskronen (11, 11 a, 12, 12a) auf- weist, und dass ein Satz zentrisch angeordneter Verschleisskronen (12, 12a) und zumindest ein weiterer Satz, einen ringförmigen Querschnitt aufweisender Verschleisskronen (11, 11 a) vorgesehen sind.
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The invention relates to a ramming device for ramming or hitting holes in the
Soil, in particular for harnessing geothermal energy, the ram being stepped and / or pseudo-tapered
Such a ramming device is known from US 4 193 461 A. This publication discloses a drilling tool with a stepped, conical tip and a rotating center. The bottom is essentially radially displaced and compacted by the cone. Using hydraulic cylinders, it is possible to press parts of the stepped cone radially outwards in order to compress the
Increase soil. If the drilling tool has become blunt, it is necessary to lift it out of the already rammed hole and replace it.
A similar drilling tool is known from US 4 100 179 A, namely a one-piece crown which is provided with individual teeth or cutting edges, the edges of which are arranged along conical generators. If the teeth or cutting edges have become blunt, this drilling tool must also be pulled out of the hole that has already been created and replaced with a new tool.
From DE 37 24 619 A a ram boring machine is known, the striking tip of which allows inclinations relative to the axis of the drill bit, which makes it possible to produce boreholes that do not run in a straight line. If the percussion tip or the drill bit in general has become blunt, it is also necessary with this tool to withdraw it from the created hole for replacement and to replace it with a new one.
Deep holes in the ground are usually made by drilling. Examples of this are the petroleum or. Natural gas wells that can be several kilometers deep.
There are also short holes, for example in the creation of retaining walls in underground construction u. Like., Which are created by ramming pipes. The soil remaining inside the pipe is rinsed out and a steel reinforcement is subsequently inserted into the hole and filled with concrete with the surrounding soil as lost formwork. As a result, the soil is removed on one of the sides of the concreted cores, which are placed close together and create a wall, whereby this previously solid concrete wall prevents the neighboring soil from slipping.
The problem with creating boreholes using conventional methods for the use of geothermal heat is that the removal process of the material with the help of the drill bit disrupts the surrounding layers in such a way that the heat conduction to the borehole is subsequently disturbed.
In the case of rammed holes, this could not be done or only to a much lesser extent due to the material compression occurring in the area of the borehole, which is why such borehole walls could also be used as lost formwork. However, there is currently no method of manufacturing by ramming to create the deep holes necessary for the production of geothermal energy. Because of the lack of an existing technical term, this manufacturing process is referred to below as "drilling" and the hole thus created is also referred to as "drilling".
The invention aims to close this gap and to create a ram device which is able to create such holes.
According to the invention, a ram for achieving the goal is characterized in that it has a plurality of wear crowns arranged axially one behind the other on the end face and that a set of centrally arranged wear crowns and at least one further set of wear crowns having an annular cross section are provided.
In this way it is achieved that the foremost wear crown, which carries out the compaction and displacement work in the ground when its edges or teeth have become blunt, breaks quickly as a result of the subsequent overload and the individual fragments from the subsequent wear crown , like the rock, are displaced radially outwards and permit further advance without it being necessary to remove the crown from the borehole.
The invention also relates to a wear crown for use with a ramming device according to the invention, which is characterized in that it has cutting edges which run essentially in planes normal to the driving axis and that essentially trapezoidal or triangular, preferably flat flank space grooves form their base edges tapered in terms of
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the tunneling axis.
With such a wear crown, it is particularly easy and efficient to not only displace and compact the existing soil, but also to promote the breakage of a wear crown that has already become blunt, and to break it and also into the wall of the borehole to press.
In one embodiment of the invention it is provided that the wear crowns have an annular cross section. This leads to an improvement in the fracture properties when the wear crown becomes dull.
In a preferred variant it is provided that the wear crowns are hardened at least in the area of their pressure side. This increases the ability to transfer the ramming forces and makes it easier to break a worn crown due to this hardening on the pressure side.
In one embodiment it is provided that the wear crowns in the area of their cutting edges are reinforced with hard metal, ceramic or diamond particles. In this way, the service life and performance of the individual wear crowns are increased and the total number of wear crowns necessary to achieve a predetermined depth of sink is reduced.
In the accompanying drawing, the invention is shown in more detail. FIG. 1 shows a schematic sketch of the ramming piece, i. i. the tip of the device, which is located at the lower end of the jacking pipe and does the actual pile driving, the Figa. 2 and 3 show several variants of wear crowns and FIG. 4 shows the working platform.
As can be seen from FIG. 1, the ram piece, designated in its entirety by 1, consists of a step-shaped tip 2 and an essentially cylindrical hollow body 3. On the upper side of the body 3 facing away from the forehead is the ram piece 1 with the lowest jacking tube 4 connected, preferably welded.
Various internals are shown in the hollow interior of the ramming piece 1 and the jacking tube 4, but these are not yet present during the drilling of the bore and are therefore only explained further below
The forehead 2 of the ramming piece 1 is step-shaped in cross-section, so that there are nng-shaped shoulders, to which ring-shaped wear crowns, which are circular at the front, are also applied. These wear crowns preferably have tapered compression bevels or compression edges through which the material present is forced radially outwards and is compressed in the process.
The surface of the wear crown facing the ground is hardened, the side facing away from the ground is designed in such a way that it lies securely on the wear side of the night ram crown and with such a large area that the ramming forces can be transferred reliably.
If the hardened areas have worn out, the remaining crown is quickly destroyed by the load and pressed into the surrounding soil, the next ram crown with its earth-facing and now in direct contact with the soil or the remnants of the front ram crown upcoming positions to start their work.
As can be seen from FIG. 1, the ramming piece 1 has a larger diameter than the following jacking pipe 4. This is favorable for reducing the jacket friction and for preventing the front pipes from being worn. This ensures that essentially all of the driving force applied is available for the displacement of the soil. The following jacking pipes can be provided at certain intervals with support rings or, because of the lower friction, advantageously with axially extending ribs, in order to prevent the jacking pipes from bending under the jacking force and to ensure that the jacking is carried out properly.
The driving itself is preferably carried out in the following way: As can be seen in FIG. 3, the ramming piece 1 is brought into position on a working platform 17 and the first driving pipe 4 is welded on. The hydraulic vibration device 18 is attached to the upper end of the jacking pipe 4 and a static admission pressure with an oscillating pressure fluctuation is superimposed. Under the effect of this driving force, the ram 1 in
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driven the ground and the upper end of the first front pipe sinks lower and lower on the work platform within the framework 19 until the maximum stroke of the hydraulic device is reached.
The hydraulic system 18 is then lifted from the rear of the jacking pipe and raised to the uppermost position, and the next jacking pipe 4 ′ is welded to the upper, free end of the preceding jacking pipe 4.
The hydraulic jacking device 18 is then lowered, connected to the uppermost jacking pipe and reactivated until the next shot 4 ′ of the front jacking pipe is lowered so deep that the hydraulic 18 has reached its maximum stroke. This continues until the geothermal zone is reached and the internals necessary for the extraction of the geothermal energy can be brought down.
The most important of these internals are shown in Figure 1 and are shown with their lower end, which lies in the cavity of the ram 1:
There are essentially two concentrically arranged pipes 5, 6, which are provided with spacers 7 in a suitable manner in order to maintain their concentric position and which on the outside of the outer pipe have an insulation lying against the inside of the front branch pipes, which up to in areas where there is enough geothermal energy to make insulation unnecessary.
Cold heat exchange medium is brought down inside the inner tube 5, passes through the perforations 8 provided at the lower end of the inner tube, into the annular gap between the inner tube 5 and the outer tube 6 and flows back to the surface through this annular gap.
In the area of the ramming piece 1, a good heat-conducting liquid is introduced before the two concentric pipes 5, 6 are brought down, through which the geothermal heat which heats up the ramming piece 1 outside is transported quickly and without any resistance to the outer pipe 6
The lower end of the outer tube 6 is closed in the illustrated embodiment by a substantially hemispherical dome, the lower end of the inner tube 5 reaching to the dome and fixed there 1St. Since this area is already the heat exchange area, the connection between the inner tube 5 and the calotte of the outer tube 6 does not have to be tight at this point,
however, a sufficiently strong mechanical connection is, of course, preferred in order to be able to withstand the forces which arise as a result of the flowing liquid.
The cap 9 rests on support plates 10 which were already arranged in the ram piece 1 during the drilling of the bore. These support plates 10 are at a sufficient distance from one another so that the heat that has entered the heat exchanger liquid can also circulate from the end region 2 of the ram 1, which is hollow in the embodiment shown.
It is of course possible to also provide the inside and / or outside of the inner tube 5 with an insulating coating in order to prevent the inner tube 5 from acting as a heat exchanger and thus the countercurrent flow of the already heated and the still cold heat exchanger liquid Effectiveness of energy transport reduced.
With the measures according to the invention, it is possible to drill and line a hole in a train by ramming, which has excellent heat exchange properties due to the compacted soil in the area of the hole and is thus particularly suitable for obtaining geothermal energy.
The invention is not limited to the exemplary embodiment shown, but can be modified in various ways. For example, the number of wear crowns placed one behind the other is to be selected based on the expected soil and the planned lowering depth. It is almost impossible with the propulsion according to the invention to recover the tube once it has been lowered in an economically justifiable manner and to put on new wear crowns on the ramming piece 1. To do this, it would be necessary to cut off the jacking pipes at a suitable distance, this distance being significantly less than in the case of bores according to the prior art due to the need to take into account the maximum lifting height of the hydraulic cylinders.
However, due to the use according to the invention of successively wearing and replacing wear crowns, this disadvantage is not a significant disadvantage, since it is possible
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to provide an almost unlimited number of such wear crowns.
Examples of such wear crowns are shown in FIGS. 2 and 3 shown. FIG. 2 shows two ring-shaped wear crowns and FIG. 3 two cylindrical wear crowns, each in a top view from the front and in section.
The cutting edges 14 of the wear crowns 11, 12 run essentially in planes normal to the drive axis 15, trapezoidal or triangular flat flanks form broaching grooves, the base edges 13 of which run conically with respect to the front minor axis 15.
In this way, the straight guidance of the jacking is improved and the shredded material is pushed outwards, which also compresses the perforated wall.
The wear crowns 11 a, 12 a, which lies at the ramming piece 1 at night, each have a flat bottom 16, which lies as fully as possible against a likewise flat mating surface of the ramming piece 1. These wear crowns can also be designed as intermediate pieces which have no ramming properties in order to arrive at a system in which all (actual) wear crowns 11, 12 are identical to one another.
The further wear crowns 11, 12 have on their ram sides facing away from the ram piece 1, the described ram elements, their pressure sides directed towards the ram piece 1 are complementary to the ram side and transmit the ram pressure to the foremost wear crown.
In the course of the tunneling, the foremost wear crown is worn out and, especially if its ramming side has hardened, it is destroyed relatively quickly after the hardened layer has worn away, so that the wear crown that was previously located there becomes the now active wear crown. In order to avoid wear between the individual wear crowns, it is crucial that they lie on one another as large as possible and thus the lowest possible contact pressure and the avoidance of selective application of force.
The latter can be avoided if, for example, the edges 13 ′ on the pressure side, which come to lie in the area of the base edges 13, are rounded or severely broken in order to prevent the formation of wedge-shaped forces in the area of the base edges 13.
It is not necessary for the cutting edges 14 to lie exactly in a normal plane to the driving axis 15; a slightly conical design is entirely conceivable. It is also possible for the cutting edges 14 to run only radially to the advancing axis 15 only or in addition to the conical arrangement, in order to cause an offset in the direction of rotation with each impact.
Care must be taken to ensure that the wear crowns and the jacking pipe 4, which cannot be rotated in the ground, can be rotated as freely as possible. The advantage of this is that, especially with rock that is difficult to shred, the attack is always slightly offset, so that it is easier to break away from stones.
It is, of course, possible to equip the cutting edges 14 with hard metal elements or diamond. Knowing the substrate to be expected, this can only be done with those wear crowns that are used in particularly demanding layers.
PATENT CLAIMS:
1. ramming device for ramming or hitting holes in the ground, in particular for utilizing geothermal energy, the ram being stepped on the end face and / or pseudo-conical, characterized in that it has a plurality of axially successively arranged wear crowns (11, 11 a , 12, 12a), and that a set of centrally arranged wear crowns (12, 12a) and at least one further set of annular crowns with wear crowns (11, 11a) are provided.