DE102005050217A1

DE102005050217A1 - Earth test boring/drilling device, e.g. for drainage, has test boring equipment with a casing and a drive mechanism for driving test boring equipment forwards and backwards

Info

Publication number: DE102005050217A1
Application number: DE102005050217A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr. Bayer
Original assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-04-26

Abstract

An expanding/splaying element (3) is deflected radially when test boring equipment (TBE) moves backwards. There is an internal impact drive for the TBE. A drive for the TBE works via push/pull rods. The expanding/splaying element is automatically deflected radially when the TBE moves backwards. The expanding/splaying element has two ribs interconnected so as to rotate. An independent claim is also included for an expanding/splaying device for fastening to earth test boring/drilling equipment.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erdbohrvorrichtung.The The invention relates to an earth boring device.

Zum Erstellen von Bohrungen im Erdreich wird in der Regel zunächst mit einem Erdbohrgerät eine Pilotbohrung in das Erdreich eingebracht und diese in einem zweiten Arbeitsschritt auf das gewünschte Maß aufgeweitet. Das Aufweiten der Pilotbohrung wird im Stand der Technik – insbesondere in Abhängigkeit von der Art der Bohrung (reguläre Horizontal- oder Sackgassenbohrung) – anhand von unterschiedlichen Verfahren bzw. Vorrichtungen durchgeführt.To the Creating holes in the ground is usually initially using an earth boring machine Pilot bore introduced into the soil and this in a second Work step to the desired Dimension widened. The expansion of the pilot hole is in the prior art - in particular dependent on on the type of drilling (regular Horizontal or blind hole) - based on different Method or devices performed.

Horizontalbohrungen werden regelmäßig zwischen zwei Schächten durchgeführt. Da der Bohrkopf beim Erreichen des Zielschachts in der Regel von einem Bediener erreicht werden kann, ist es beim Herstellen von Horizontalbohrungen üblich, den Bohrkopf in der Zielbaugrube durch einen Aufweitkopf (Backreamer) zu ersetzen und diesen mit dem Bohrgestänge durch die Pilotbohrung hindurch zurückzuziehen. Dabei wird die Pilotbohrung auf den gewünschten Durchmesser aufgeweitet.horizontal drilling be regular between two shafts carried out. Since the drill head when reaching the target shaft is usually from an operator can be reached, it is in the manufacture of Horizontal bores usual, the drill head in the target pit by a widening head (backreamer) replace it with the drill pipe through the pilot hole retreat through. The pilot hole is widened to the desired diameter.

Diese Vorgehensweise ist beim Erstellen von Sackgassenbohrungen, beispielsweise bei Bohrungen für Drainagen, Grundwassererschließungen, Ankerbohrlöchern, geotechnische Maßnahmen, Injektionen und geotechnische Instrumentierungen nicht möglich, da der Bohrkopf an der Zielposition nicht erreicht werden kann. Daher ist in diesen Fällen vorsehen, den Bohrkopf in Rückwärtsfahrt wieder aus dem Bohrloch zu entfernen, um ihn durch einen Bohrkopf mit einem vergrößerten Durchmesser zu ersetzen. Neben den vielen Arbeitsschritten, die ein solches Verfahren erfordert, bereitet insbesondere die geringe Richtungsstabilität des Bohrkopfs beim Aufbohren der Pilotbohrung Schwierigkeiten. Hierzu bringt die Verwendung eines ringförmigen Bohrkopfes Abhilfe. Dabei ist vorgesehen, den Pilotbohrkopf mitsamt dem Gestänge während des Aufbohrens der Pilotbohrung im Erdreich zu lassen. Der ringförmige Überbohrkopf wird auf das im Erdreich befindliche Bohrgestänge aufgesetzt, so daß dieses als Führung für den Überbohrkopf dient. Als Nachteil dieses Verfahrens stellt sich der hohe konstruktive, zeitliche und werkzeugverschleißende Aufwand dar.These The procedure is to create dead-end holes, for example for drilling for Drainage, groundwater development, anchor boreholes, geotechnical measures, Injections and geotechnical instrumentation not possible because the drill head can not be reached at the target position. Therefore is in these cases Provide the drill head in reverse to remove it from the hole again, using a drill head an enlarged diameter to replace. In addition to the many steps that such a procedure requires, in particular, the low directional stability of the drill head Trouble drilling the pilot hole. This brings the use an annular Drilling head remedy. It is provided, the pilot drill head together with the linkage while drilling the pilot hole in the ground. The annular overdrill head is placed on the soil in the drill pipe, so that this as a guide for the overdrill head serves. A disadvantage of this method is the high constructive, time-consuming and tool-wearing Expense.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Herstellen von Erdbohrungen, insbesondere von Sackgassenbohrungen zu schaffen.outgoing From this prior art, the invention is based on the object an improved device for producing earth bores, in particular to create dead-end bores.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Durch eine Aufweitvorrichtung gemäß Anspruch 19 können handelsübliche Bohrgeräte erfindungsgemäß aufgerüstet werden.These The object is achieved by a device according to claim 1. By an expansion device according to claim 19 can commercial drilling rigs are upgraded according to the invention.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, eine Erdbohrvorrichtung, die ein Erdbohrgerät mit einem Gehäuse sowie einen Antrieb zum Vortreiben des Geräts in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung aufweist, mit einem Aufweitelement zu versehen, das sich bei einer Bewegung des Bohrgeräts in Vorwärtsrichtung in einer zurückgezogenen Stellung befindet und bei einer Bewegung des Erdbohrgeräts in Rückwärtsrichtung radial ausgelenkt wird.The Invention is based on the idea, an earth boring device, using an earth boring machine a housing and a drive for driving the device in the forward and backward direction, with a To provide expansion element, resulting in a movement of the drill in the forward direction in a withdrawn Position and with a movement of the Erdbohrgeräts in the reverse direction is deflected radially.

Mit einer solchen Erdbohrvorrichtung ist es möglich, eine Pilotbohrung und einen Aufweitschritt in einer Bohrtour zu erledigen.With Such Erdbohrvorrichtung it is possible, a pilot hole and to do a widening step in a drilling tour.

Die Basis des Erdbohrgeräts an sich (in funktioneller und konstruktiver Hinsicht) kann dabei bereits aus dem Stand der Technik bekannt sein. Insbesondere können erfindungsgemäß hierfür selbstgetriebene Schlagbohrgeräte, sogenannte Erdraketen, verwendet werden. Hierbei wird die Antriebsenergie durch einen unter dem Einfluß eines unter Druck zugeführten Fluids innerhalb des Erdbohrgeräts hin- und hergehenden Schlagkolben auf das Gehäuse des Erdbohrgeräts übertragen. Bei einem Betrieb des Bohrgeräts in Vorwärtsrichtung schlägt der Schlagkolben auf eine vordere Schlagfläche des Gehäuses, während der Schlagkolben in Rückwärtsrichtung leerläuft.The Base of the auger in itself (in functional and constructive terms) can do it already be known from the prior art. In particular, according to the invention for this self-propelled Impact drills, So-called ground rockets are used. Here, the drive energy is through one under the influence of one fed under pressure Fluids within the auger transferred reciprocating percussion piston on the housing of Erdbohrgeräts. During operation of the drill in the forward direction beats the percussion piston on a front striking surface of the housing, while the percussion piston in the reverse direction idles.

Zum Umsteuern eines solchen Bohrgeräts wird die mittlere Position des hin- und hergehenden Schlagkolbens innerhalb des Gehäuses nach hinten versetzt, so daß der Schlagkolben in jeder Periode auf eine rückseitige Schlagfläche des Gehäuses auftrifft.To the Umsteuern of such a drill is the middle position of the back and forth receding percussion piston within the housing to the rear, so that the Percussion piston in each period on a back face of the housing incident.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung auf einem Bohrgerät beruhen, das über ein Schub-/Zuggestänge mittels eines Schub-/Zugantriebs vorgetrieben und vorzugsweise zusätzlich rotatorisch angetrieben wird. Grundsätzlich können alle beliebigen Bauarten von Erdbohrgeräten erfindungsgemäß verbessert werden.Farther can the Erdbohrvorrichtung invention on a drill that's over a push / pull linkage by means of a push / pull drive driven and preferably driven additionally rotationally becomes. in principle can All types of earth drills improved according to the invention become.

Vorzugsweise ist das Aufweitelement so ausgelegt, daß es sich bei einer Bewegung des Erdbohrgeräts in Rückwärtsrichtung selbsttätig radial auslenkt.Preferably the expansion element is designed so that it moves of the earth boring machine in reverse direction automatic deflects radially.

Alternativ kann das Aufweitelement auch aktiv ausgelenkt werden, beispielsweise durch den Druck eines zugeführten Fluids oder auch mechanisch, beispielsweise über ein Doppelgestänge, dessen zwei Gestängeelemente translatorisch oder rotatorisch zueinander bewegt werden können.alternative the expansion element can also be actively deflected, for example by the pressure of a fed Fluids or mechanically, for example via a double rod, whose two linkage elements can be moved translationally or rotationally to each other.

Unter "radial Auslenken" wird erfindungsgemäß verstanden, daß sich die radiale Erstreckung des Aufweitelements – bezogen auf eine Längsachse des Erdbohrgeräts – vergrößert. Hierbei muß die Bewegungsrichtung des Aufweitelements beim Auslenken nicht exakt radial im geometrischen Sinne gerichtet sein.By "radially deflecting" is meant according to the invention, that yourself the radial extent of the expansion element - with respect to a longitudinal axis of the Earth boring machine - enlarged. in this connection must the Direction of movement of the expansion element when deflecting not exactly be directed radially in the geometric sense.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Aufweitelement mindestens zwei drehbar miteinander verbundenen Rippen auf, wobei das freie Ende der einen Rippe drehbar mit dem Gehäuse verbunden ist und das freie Ende der anderen Rippe drehbar an einem Kontaktelement, das in Längsrichtung zu dem Gehäuse beweglich ist, verbunden ist. Bei einer solchen Ausführungsform des Aufweitelements kann das selbsttätige radiale Auslenken dadurch erreicht werden, daß das Kontaktelement derart ausgelegt ist, daß es bei einer Bewegung des Erdbohrgeräts zumindest in Rückwärtsrichtung einen definierten Bewegungswiderstand erzeugt. Das Anlegen einer Zugkraft (bei einem Bohrgerät mit Bohrgestänge) bzw. einer anderen rückwärtsgerichteten Antriebskraft an dem Erdbohrgerät in Verbindung mit einer entgegen der Bewegungsrichtung gerichteten Reaktionskraft des Erdreichs auf das Kontaktelement bewirkt somit eine Relativbewegung zwischen dem Gehäuse des Erdbohrgeräts und dem Kontaktelement (in Richtung aufeinander zu), wodurch das Aufweitelement radial ausgelenkt wird.In an advantageous embodiment has the expansion element at least two rotatably connected Rip on, wherein the free end of a rib rotatable with the casing is connected and the free end of the other rib rotatably on a Contact element, which in the longitudinal direction to the housing is mobile, connected. In such an embodiment the expansion element can thereby achieve the automatic radial deflection be that Contact element is designed such that it during a movement of the power drill at least in the reverse direction generates a defined resistance to movement. The creation of a Traction (on a drill with drill pipe) or another backward one Driving force on the earth boring machine in conjunction with a direction counter to the direction of movement Reaction force of the soil on the contact element thus causes a relative movement between the housing of the Erdbohrgeräts and the Contact element (toward each other), causing the expansion element is deflected radially.

In einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform ist das Aufweitelement als ein- oder mehrteiliger Aufweitflügel ausgeführt, der um eine feststehende Rotationsachse radial ausschwenkt. Die (rotatorische) Anlenkung des Aufweitelements kann dabei an dem Gehäuse sein. In diesem Fall kann das Aufweitelement derart ausgebildet sein, daß die während der Rückwärtsbewegung des Erdbohrgeräts wirkenden Reaktionskräfte des Erdreichs zu einem radialen Ausschwenken des Aufweitelements führt. Ebenso kann ein zusätzliches Kontaktelement, das relativ zu dem Gehäuse des Erdbohrgeräts beweglich ist, vorgesehen sein.In an advantageous alternative embodiment is the expansion element designed as a one- or multi-part expansion wing, which is a fixed Swinging axis of rotation radially. The (rotary) articulation the expansion element can be on the housing. In this case can the expansion element be designed such that the forces acting during the backward movement of Erdbohrgeräts reaction forces the soil to a radial swinging of the expansion element leads. As well can be an extra Contact element movable relative to the casing of the auger is to be provided.

In einer alternativen Ausführungsform kann das Aufweitelement auch drehbar an einem solchen Kontaktelement angeordnet sein. Das radiale Ausschwenken des Aufweitelements kann in diesem Fall durch die Relativbewegung des Kontaktelements zu dem Gehäuse in Verbindung mit beispielsweise einer bogenförmigen Führung für das Aufweitelement erreicht werden.In an alternative embodiment the expansion element can also rotate on such a contact element be arranged. The radial pivoting of the expander can in this case by the relative movement of the contact element to the casing achieved in conjunction with, for example, an arcuate guide for the expansion element become.

Vorzugsweise ist das Aufweitelement parallel zur Längsachse des Gehäuses ausgerichtet.Preferably the expansion element is aligned parallel to the longitudinal axis of the housing.

Alternativ ist das Aufweitelement schräg zur Längsachse des Erdbohrgeräts angeordnet. Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen der Längsachse des Aufweitelements und der Längsachse des Gehäuses zwischen 0° und 45°. Beliebige andere Winkel bis zu 90° sind möglich.alternative the expansion element is inclined to the longitudinal axis of the earth boring machine arranged. Preferably the angle between the longitudinal axis the expansion element and the longitudinal axis of the housing between 0 ° and 45 °. any other angles are up to 90 ° possible.

Grundsätzlich sind beliebige Arten von Aufweitelementen möglich, die durch eine Reaktionskraft des Erdreichs auf ein Bauteil des Erdbohrgeräts bzw. eine dadurch bewirkte Relativbewegung bei einer rückwärts gerichteten Bewegung des Bohrgeräts ausgelenkt werden.Basically any type of expansion elements possible, by a reaction force of the soil on a component of Erdbohrgeräts or thereby caused Relative movement in a backward Motion of the drill deflected become.

Unter einer "rückwärts" gerichteten Bewegung wird erfindungsgemäß die Bewegungsrichtung verstanden, die der beim Erstellen der Pilotbohrung entgegengesetzt gerichtet ist.Under a "backward" movement according to the invention, the direction of movement is understood, the opposite when creating the pilot hole is.

Vorzugsweise ist das oder die Aufweitelemente so ausgeführt, daß sie im ausgelenkten Zustand Mantellinien eines Kegels formen, dessen Spitze in Richtung der Rückwärtsbewegung des Bohrgeräts weist. Auch sind die Gelenkzonen der Aufweitelemente vorzugsweise so breit wie konstruktiv möglich ausgestattet, um die Ausfallwahrscheinlichkeit infolge eines Gelenkbruchs zu verringern.Preferably is the or the expansion elements designed so that they are in the deflected state Shaping lines of a cone whose point towards the regression of the drill has. The articulation zones of the expansion elements are also preferred as broad as constructively possible equipped to the probability of failure due to a joint fracture to reduce.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die maximale Höhe der Auslenkung des Aufweitelements und folglich der durch die Vorrichtung aufgeweitete Durchmesser der Bohrung einstellbar. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Anstellwinkel der Aufweitelemente regulierbar sind oder die relative Beweglichkeit zwischen dem Gehäuse und dem Kontaktelement in den oben beschriebenen Ausführungsformen einstellbar ist. Ein größeres Spiel zwischen den beiden Bauteilen kann zu einer größeren Auslenkung führen. In einer alternativen Ausführungsform kann ein gleichbleibendes Spiel durch eine einstellbare Übersetzung eine einstellbare Auslenkung bewirken. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verstellbarkeit des Aufweitdurchmessers durch den Austausch des oder der Aufweitelemente durch entsprechende Aufweitelemente mit unterschiedlichen Abmessungen oder Geometrien erzielt werden. Hierzu ist das/sind die Aufweitelemente vorzugsweise einfach lösbar, beispielsweise über einen Schnellverschluß, beispielsweise in Form von Stecksystemen, mit dem Rest des Erdbohrgeräts verbunden.In an advantageous embodiment The present invention provides the maximum amount of deflection of the expander element and consequently the diameter widened by the device the bore adjustable. This can be done, for example, by that the Angle of the expansion elements are adjustable or the relative Mobility between the housing and the contact element in the embodiments described above adjustable is. A bigger game between the two components can lead to a greater deflection. In an alternative embodiment can be a consistent game through an adjustable translation cause an adjustable deflection. Alternatively or additionally an adjustability of the Aufweitdurchmessers by the exchange of the expansion elements or by corresponding expansion elements can be achieved with different dimensions or geometries. For this purpose, the expansion elements are preferably easily detachable, for example via a Quick release, for example, in the form of plug-in systems, connected to the rest of the Erdbohrgeräts.

Vorzugsweise überragt das Aufweitelement in der eingefahrenen Stellung die Außenabmessungen des Gehäuses nicht. Dadurch kann sichergestellt werden, daß das Aufweitelement die Bewegung des Erdbohrgeräts in Vorwärtsrichtung, d.h. beim Erstellen der Pilotbohrung nicht behindert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß das Aufweitelement in der eingefahrenen Stellung in einer Vertiefung des Gehäuses angeordnet ist.Preferably surmounted the expansion element in the retracted position the outer dimensions of the housing Not. This can ensure that the expander the movement of the power drill in the forward direction, i.e. not hindered in creating the pilot hole. This can be, for example be achieved in that the expansion element arranged in the retracted position in a recess of the housing is.

Vorzugsweise können eine oder mehrere Düsen an dem Gehäuse, dem Aufweitelement selbst und/oder dem Kontaktelement angeordnet sein. Durch diese Düsen kann, möglichst unter hohem Druck, ein Fluid in das Erdreich im Bereich des Aufweitelements ausgetragen werden. Das Fluid, vorzugsweise eine Flüssigkeit, kann dazu dienen, das Erdreich zur Verbesserung der Schnittfunktion bzw. Aufweitfunktion des Aufweitelements aufzuweichen. Weiterhin können diese Düsen bei einem entsprechenden Druck des Fluids eine eigene hydraulische oder pneumatische Schneidfunktion ausüben. Bevorzugt können eine oder mehrere der Düsen den Fluidstrom auf das Aufweitelement und besonders bevorzugt auf eventuell vorhandene Schneidelemente richten. Dadurch kann verhindert werden, daß sich das Erdreich dauerhaft an dem Aufweitelement anlagert und die Schneidwirkung verschlechtert. Weiterhin können eine oder mehrere Düsen in den Vertiefungen für das Aufweitelement angeordnet sein bzw. auf diese gerichtet sein, um diese ebenfalls von Erdreich freizuhalten.Preferably, one or more Nozzles can be arranged on the housing, the expansion element itself and / or the contact element. Through these nozzles, if possible under high pressure, a fluid can be discharged into the soil in the region of the expansion element. The fluid, preferably a liquid, can serve to soften the soil to improve the cutting function or expansion function of the expansion element. Furthermore, these nozzles can exercise their own hydraulic or pneumatic cutting function at a corresponding pressure of the fluid. One or more of the nozzles may preferably direct the fluid flow onto the expansion element and particularly preferably onto any cutting elements present. This can prevent that the soil permanently attached to the expander and the cutting effect deteriorates. Furthermore, one or more nozzles can be arranged in the depressions for the expander element or be directed onto them, in order to keep them free from soil as well.

Vorzugsweise befindet sich das Aufweitelement am hinteren Ende, besonderes bevorzugt im hinteren Drittel des Erdbohrgeräts. Dies kann unter anderem den Vorteil haben, daß ein möglicher Senderbereich des Bohrkopfs und/oder die Front- und Steuerflächenabschnitte von den Aufweitelementen nicht beeinflußt wird.Preferably the expansion element is located at the rear end, particularly preferred in the back third of the auger. This can be, among other things have the advantage that a potential Transmitter area of the drill head and / or the front and control surface sections is not affected by the expansion elements.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Erdbohrvorrichtung einen Rotationsantrieb auf. Dadurch kann das Aufweien mittels eines oder mehrerer Aufweitelemente verbessert werden. Besonders bevorzugt wird das Drehmoment über ein Schub-/Zuggestänge auf das Erdbohrgerät übertragen. Alternativ kann das Erdbohrgerät einen internen Drehantrieb aufweisen, der beispielsweise auf die Energie des zugeführten Druckfluids zurückgreift. Um insbesondere bei einem rotierenden Erdbohrgerät ein einfaches Abführen des gelösten Erdreichs zu erzielen, weisen das Aufweitelement oder die Aufweitelemente vorteilhafterweise mindestens einen Durchlaß auf.In a preferred embodiment the earth boring device has a rotary drive. Thereby Weaning can be improved by means of one or more expansion elements become. More preferably, the torque on a push / pull linkage transfer the earth boring device. Alternatively, the earth boring device have an internal rotary drive, for example, the energy of the supplied Compresses pressurized fluid. Around especially with a rotating Erdbohrgerät a simple discharge of the dissolved To achieve soil, have the expansion element or the expansion elements advantageously at least one passage.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung mehr als ein Aufweitelement auf. Die Aufweitelemente – besonders bevorzugt zwei, drei, vier oder fünf Aufweitelemente – sind vorzugsweise sternförmig im Bezug zu dem Gehäuse des Erdbohrgeräts und weiterhin bevorzugt mit einer gleichmäßigen Teilung angeordnet.In an advantageous embodiment has the Erdbohrvorrichtung invention more than one expansion element. The expansion elements - especially preferably two, three, four or five expander elements - are preferred star shape in relation to the housing of the earth boring machine and further preferably arranged with a uniform pitch.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Aufweitelement einen magnetischen Abschnitt auf, der in der eingefahrenen Stellung des Aufweitelements während der Bewegung in Vorwärtsrichtung für ein enges und sicheres Anliegen des Aufweitelements an dem (metallischen) Gehäuse sorgt. Die magnetische Wirkung kann dabei auf einem Permanent- oder auch einem Elektromagneten beruhen. Weiterhin kann auch ein entsprechender Abschnitt des Gehäuses magnetisch sein.In a further advantageous embodiment, the expansion element a magnetic portion in the retracted position during the expansion element the movement in the forward direction for a tight and secure abutment of the expansion element on the (metallic) casing provides. The magnetic effect can be on a permanent or also based on an electromagnet. Furthermore, also a corresponding section of the housing be magnetic.

Grundsätzlich kann die Funktion des Festhaltens des Aufweitelements in einer bestimmten Stellung mittels eines erzeugten magnetischen Felds mit sämtlichen Bauteilpaaren verwirklicht werden, die sich beim Auslenken bzw. Einziehen des Aufweitelements aufeinander zu oder voneinander weg bewegen (beispielsweise Kontaktelement/Gehäuseabschluß).Basically the function of holding the expansion element in a certain position realized by means of a generated magnetic field with all component pairs which are when deflecting or retracting the expansion element move toward or away from each other (eg contact element / housing termination).

Wird hierzu auf ein elektrisch erzeugtes Magnetfeld zurückgegriffen, kann zudem ein Festhalten des Aufweitelements in beiden Positionen (ausgelenkt/eingezogen) erzielt werden, wenn ein Magnetfeld umgepolt wird, so daß einmal Anziehungskräfte und andererseits Abstoßungskräfte entstehen.Becomes resorting to an electrically generated magnetic field, can also hold the expansion element in both positions (deflected / contracted) can be achieved when a magnetic field is reversed will, so once Attractions and on the other hand repulsive forces arise.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Aufweitelement als unabhängige Aufweitvorrichtung ausgeführt werden, die über eine Kontaktstelle mit einem beliebigen, beispielsweise handelsüblichen Erdbohrgerät verbunden werden kann. Auf diese Weise können bereits existierende Erdbohrgeräte mit einer erfindungsgemäßen Aufweitvorrichtung aufgewertet werden. Weiterhin ist es möglich, Erdbohrgeräte lediglich dann mit der erfindungsgemäßen Aufweitvorrichtung zu versehen, wenn der Einsatz eines herkömmlichen Backreamers nicht möglich ist. Auch kann das Bohrgerät auf diese Weise – je nach Einsatzzweck – einfach mit Aufweitvorrichtungen mit unterschiedlichen Aufweitdurchmessern ausgestattet werden.In an advantageous embodiment can the expansion element according to the invention as independent Expander performed be over one Contact point with any, for example commercial earth auger can be connected. In this way, existing Erdbohrgeräte with a expansion device according to the invention be upgraded. Furthermore, it is possible Erdborhrgeräte only then with the expansion device according to the invention to provide, if the use of a conventional backreamers not possible is. Also, the drill can in this way - ever according to purpose - easy with expansion devices with different expansion diameters be equipped.

Die erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung eignet sich unter anderem für die gesamte Bandbreite der Geotechnik, insbesondere des Wasserbaus, der Wassergewinnung, Abwasseranschlußerneuerung, Umwelttechnik, Drainung, Rutschsanierung, Ankertechnik, Erkundungsbohrungen sowie der Bohrungswiederaufwältigungen. Besondere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung eignen sich auch für den gesamten Bereich der ungesteuerten Kleinbohrtechnik.The Erdbohrvorrichtung invention is suitable among others for the entire range of geotechnical engineering, in particular of hydraulic engineering, the Water extraction, wastewater connection renewal, environmental technology, Drainage, slip repair, anchor technology, exploratory drilling as well the bore reworks. Special embodiments the Erdbohrvorrichtung invention are also suitable for the whole range of uncontrolled small bore drilling.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei werden in den verschiedenen Zeichnungen dieselben Bezugsziffern für ähnlich Bauteile verwendet. In den Zeichnungen zeigt:The Invention will be described below with reference to the drawings embodiments explained in more detail. there In the various drawings, the same reference numerals for similar components used. In the drawings shows:

1 in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung in einer ersten Ausführungsform mit einem Aufweitelement in eingefahrener Position; 1 in a perspective view of an inventive Erdbohrvorrichtung in a first embodiment with an expansion element in retracted position;

2 die Erdbohrvorrichtung der 1 mit Aufweitelementen in ausgelenkter Position; 2 the earth boring device of 1 with expansion elements in deflected position;

3 die Erdbohrvorrichtung gemäß 2 in einer Frontansicht; 3 the earth boring device according to 2 in a front view;

4 die Erdbohrvorrichtung gemäß 2 in einer Rückansicht; 4 the earth boring device according to 2 in a rear view;

5 in einer perspektivischen Ansicht eine Detailansicht eines Aufweitelements in einer ausgelenkten Position; 5 in a perspective view a detailed view of an expansion element in a deflected position;

6 in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform; 6 in a side view of an inventive Erdbohrvorrichtung in a second embodiment;

7 die Erdbohrvorrichtung der 6 mit Aufweitelementen in einer ausgelenkten Position; 7 the earth boring device of 6 with expansion elements in a deflected position;

8 ein Ausschnitt der Erdbohrvorrichtung gemäß 6 in einer perspektivischen Ansicht; 8th a section of the Erdbohrvorrichtung according to 6 in a perspective view;

9 ein Ausschnitt der Erdbohrvorrichtung gemäß 7 in einer perspektivischen Ansicht; 9 a section of the Erdbohrvorrichtung according to 7 in a perspective view;

10 in einer perspektivischen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung in einer dritten Ausführungsform; 10 in a perspective side view of an inventive Erdbohrvorrichtung in a third embodiment;

11 die Erdbohrvorrichtung gemäß 10 mit Aufweitelementen in ausgelenkter Position; 11 the earth boring device according to 10 with expansion elements in deflected position;

12 ein Ausschnitt der Erdbohrvorrichtung gemäß 10 in einem Schnitt A-A; 12 a section of the Erdbohrvorrichtung according to 10 in a section AA;

13 eine Ansicht gemäß 12, jedoch mit einem Aufweitelement in einer ausgelenkten Position und 13 a view according to 12 but with a widening element in a deflected position and

14 einen Querschnitt durch die Erdbohrvorrichtung gemäß 10 entlang der Schnittlinie B-B. 14 a cross section through the Erdbohrvorrichtung according to 10 along the section line BB.

Die erfindungsgemäße Erdbohrvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (1 bis 5) weist ein Erdbohrgerät mit einem Gehäuse 1 auf, das im vorderen Bereich asymmetrisch ausgeformt ist. Durch den asymmetrischen Kopf des Erdbohrgeräts kann bei einem rotatorischen Stillstand des Geräts (nur schiebender Betrieb) infolge einer sich einstellenden Seitenkraft ein Steuereffekt erzielt werden. Das Erdbohrgerät wird über ein Bohrgestänge 2 angetrieben, das sich durch das Bohrloch erstreckt und an der Erdoberfläche mit einem (nicht dargestellten) Schub-/Zug- bzw. Drehantrieb verbunden ist.The earth boring device according to the first embodiment (FIG. 1 to 5 ) has an earth boring device with a housing 1 on, which is asymmetrically shaped in the front area. Due to the asymmetric head of the auger, a control effect can be achieved at a rotational standstill of the device (only sliding operation) due to a self-adjusting side force. The auger is drilled over a drill string 2 driven, which extends through the wellbore and is connected to the earth's surface with a (not shown) push / pull or rotary drive.

Am rückwärtigen Ende des Erdbohrgeräts befinden sich drei Aufweitelemente 3. Diese bestehen im wesentlichen jeweils aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Rippen 4, 5, die parallel zur Längsachse des Bohrgeräts ausgerichtet sind. Die vordere Rippe 4 ist mit ihrem freien Ende drehbar an dem Gehäuse 1 angelenkt, während das freie Ende der zweiten Rippe 5 drehbar an einem ringförmigen Kontaktelement 6 angelenkt ist. Da die Rippen hohen Scherkräften im Boden ausgesetzt sind, sind sie im vorliegenden Fall aus Kobaltstahl (Stellit) hergestellt, da Kobaltstahl extrem zäh, gering elastisch, standfest und verschleißresistent ist. Die Verwendung anderer Materialien ist gleichfalls möglich.At the rear end of the auger are three expansion elements 3 , These consist essentially of two articulated ribs 4 . 5 , which are aligned parallel to the longitudinal axis of the drill. The front rib 4 is rotatable with its free end to the housing 1 hinged while the free end of the second rib 5 rotatably on an annular contact element 6 is articulated. Since the ribs are exposed to high shear forces in the soil, in the present case they are made of cobalt steel (stellite), since cobalt steel is extremely tough, low-elasticity, stable and wear-resistant. The use of other materials is also possible.

Das Kontaktelement 6 ist verschiebbar auf dem Bohrgestänge 2 angeordnet, so daß sich eine relative Beweglichkeit zwischen dem Gehäuse 1 des Bohrgeräts und dem Kontaktelement 6 in längsaxialer Richtung ergibt.The contact element 6 is slidable on the drill string 2 arranged so that a relative mobility between the housing 1 the drill and the contact element 6 in the longitudinal axial direction.

Wird das Erdbohrgerät nunmehr rückwärts durch das Erdreich gezogen, wirken die über das Bohrgestänge 2 übertragenen Zugkräfte auf das Gehäuse 1 des Erdbohrgeräts, während entgegengesetzte Reaktionskräfte des Erdreichs (auch) auf das Kontaktelement 6 wirken. Dadurch wird das Kontaktelement 6 auf das Gehäuse 1 zu bewegt, was zu einem Auslenken der Aufweitelemente 3 führt. Die bügelförmige Struktur der ausgelenkten Aufweitelemente 3 sorgt für ein Ableiten der Reaktionskräfte mit dem Erdreich auf die Rückfront des Erdbohrgeräts. Die großen Durchlässe der ausgelenkten Aufweitelemente können zur Abfuhr des Erdreichs dienen.If the auger is now pulled backwards through the soil, they will work through the drill string 2 transmitted tensile forces on the housing 1 of the auger, while opposing reaction forces of the soil (also) on the contact element 6 Act. This will be the contact element 6 on the case 1 to move, resulting in a deflection of the expansion elements 3 leads. The bow-shaped structure of the deflected expansion elements 3 ensures that the reaction forces with the soil are dissipated to the back of the auger. The large passages of the deflected expansion elements can serve to remove the soil.

Die Erdbohrvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform weist an dem Kopf des Erdbohrgeräts Düsen 7 für den Austrag einer Bohrflüssigkeit auf. Diese soll das Erdreich vor dem Bohrkopf aufweichen und dadurch bzw. in Verbindung mit einer eigenen hydraulischen Schneidfunktion den Vortrieb des Erdbohrgeräts verbessern.The earth drilling apparatus according to the first embodiment has nozzles at the head of the earth boring machine 7 for the discharge of a drilling fluid. This is to soften the soil in front of the drill head and thereby improve the propulsion of the auger or in conjunction with its own hydraulic cutting function.

Zur Erhöhung der Lebensdauer und zur Verbesserung der Schnittwirkung weist die zweite Rippe 5 des Aufweitelements eine Schildpanzerung 13, beispielsweise Hartmetallinlets mit dazwischen platziertem Verschleißschutz auf (5). Anstelle der Schildpanzerung können auch andere Schneidelemente vorgesehen sein.To increase the life and to improve the cutting effect, the second rib 5 the expansion element a shield armor 13 For example, hard metal inlets with wear protection placed in between ( 5 ). Instead of shield armor also other cutting elements can be provided.

Die Erdbohrvorrichtung gemäß der Ausführungsform 2 (6 bis 9) unterscheidet sich von der im ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß lediglich zwei Aufweitelemente 3 vorhanden sind, die um 180° versetzt an dem Gehäuse 1 des Erdbohrgeräts angelenkt sind. Weiterhin ist der Bohrkopf bei dieser Ausführungsform als symmetrischer Stufenkopf ausgebildet, der keine Steuerungsfunktion zuläßt.The earth boring device according to the embodiment 2 ( 6 to 9 ) differs from that in the first embodiment essentially in that only two expansion elements 3 are present, offset by 180 ° to the housing 1 are hinged to the Erdbohrgeräts. Furthermore, the drill head is formed in this embodiment as a symmetrical step head, which does not allow control function.

Die in den 10 bis 14 dargestellte dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Erdbohrvorrichtung unterscheidet sich von der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform im wesentlichen hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Aufweitelemente 3. Bei der dritten Ausführungsform sind insgesamt drei Aufweitelemente 3 vorgesehen, die beim Erstellen der Pilotbohrung (Bewegung in Vorwärtsrichtung) in entsprechenden Vertiefungen 8 des Gehäuses 1 versenkt werden. Die Längsachsen der Aufweitelemente 3 sind schräg zur Längsachse des Erdbohrgeräts angeordnet. Weiterhin erstrecken sich die Vertiefungen 8 und folglich die Aufweitelemente 3 in einem Winkel zu der jeweiligen radialen Lage innerhalb des Gehäusequerschnitts. Sie bilden somit Sehnen des äußeren Querschnittskreises des Gehäuses 1 (14).The in the 10 to 14 illustrated third embodiment of a Erdbohrvorrichtung according to the invention differs from that in the 1 to 5 illustrated first embodiment substantially with respect to the structural design of the expansion elements 3 , In the third embodiment, a total of three expansion elements 3 provided during the creation of the pilot hole (movement in the forward direction) in corresponding recesses 8th of the housing 1 be sunk. The longitudinal axes of the expansion elements 3 are arranged obliquely to the longitudinal axis of the auger. Furthermore, the depressions extend 8th and consequently the expansion elements 3 at an angle to the respective radial position within the housing cross section. They thus form tendons of the outer cross-sectional circle of the housing 1 ( 14 ).

Das Ausschwenken der Aufweitelemente 3 erfolgt wiederum bei einer Rückwärtsbewegung des Erdbohrgeräts durch eine auf ein Kontaktelement 6 wirkende Reaktionskraft des Erdreichs in Verbindung mit einer auf das Gehäuse 1 wirkenden Zugkraft. Das Kontaktelement 6, das wie bei den vorherigen Ausführungsformen verschiebbar auf dem Bohrgestänge 2 angeordnet ist, bewegt sich auf das Gehäuse 1 des Erdbohrgeräts zu und sorgt für ein Auslenken der Aufweitelemente 3 in radialer Richtung. Dabei schwenken die Aufweitelemente 3 um eine fest an dem Kontaktelement 6 angeordnete Drehachse 9 (Gleitkufenform).Swiveling out the expansion elements 3 in turn, in a backward movement of the Erdbohrgeräts by a contact element on 6 acting reaction force of the soil in conjunction with a on the housing 1 acting traction. The contact element 6 which, as in the previous embodiments, slidable on the drill string 2 is arranged, moves to the housing 1 of the auger and provides for a deflection of the expansion elements 3 in the radial direction. The expansion elements pivot 3 around a fixed to the contact element 6 arranged axis of rotation 9 (Gleitkufenform).

Die Schwenkbewegung der Aufweitelemente wird weiterhin über einen in einer bogenförmigen Nut 10 verlaufenden Pin 11 geführt. Die Verbindung Pin/Nut verhindert zudem, daß sich die Aufweitelemente 3 mitsamt dem Kontaktelement 6 in Vorwärtsrichtung des Erdbohrgeräts von diesem lösen.The pivotal movement of the expansion elements will continue via a in an arcuate groove 10 running pin 11 guided. The connection pin / groove also prevents the expansion elements 3 together with the contact element 6 in the forward direction of the Erdbohrgeräts of this solve.

Weiterhin sind bei dieser Ausführungsform Düsen 12 vorgesehen, die parallel zu den Vertiefungen 8 verlaufen und einen Flüssigkeitsstrahl teilweise auf die ausgefahrenen Aufweitelemente 3 richten, um diese von anhaftendem Erdreich zu befreien, und teilweise in das umgebende Erdreich richten, um dieses aufzuweichen und die Aufweitwirkung der Aufweitelemente 3 zu verbessern.Furthermore, in this embodiment, nozzles 12 provided parallel to the depressions 8th run and a liquid jet partially on the extended expansion elements 3 in order to free them from adhering soil, and partly in the surrounding soil to soften this and the expansion effect of the expansion elements 3 to improve.

Claims

Erdbohrvorrichtung with a Erdbohrgerät with a housing ( 1 ), a drive for propelling the auger in forward and reverse directions, characterized by at least one expander ( 3 ), which is radially deflected in a reverse movement of the Erdbohrgeräts.

Erdbohrvorrichtung according to claim 1, characterized by an internal impact drive of the Erdbohrgeräts.

Erdbohrvorrichtung according to claim 1 or 2, characterized by driving the auger via a push / pull linkage.

Ground boring device according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 3 ) automatically deflects radially during a movement of the auger in the reverse direction

Erdbohrvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 3 ) two rotatably interconnected ribs ( 4 . 5 ), wherein the free end of the one rib ( 4 ) rotatable with the housing ( 1 ) of the auger and the free end of the other rib ( 5 ) rotatably on a contact element ( 6 ), which in the longitudinal direction of the housing ( 1 ) is movable.

Erdbohrvorrichtung according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the expansion element ( 3 ) rotatable with the housing ( 1 ) of the auger or in the longitudinal direction of the housing ( 1 ) movable contact element ( 6 ), wherein a relative movement between housing ( 1 ) and contact element ( 6 ) to a pivoting movement of the expansion element ( 3 ) leads around its axis of rotation.

Earth boring device according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 3 ) parallel to the longitudinal axis of the housing ( 1 ) is aligned.

Erdbohrvorrichtung according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the expansion element ( 3 ) obliquely, preferably at an angle> 0 ° and <45 ° to the longitudinal axis of the housing ( 1 ) is aligned.

Erdbohrvorrichtung according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the contact element ( 6 ) is designed so that it generates a defined resistance to movement during movement of the Erdbohrgeräts by the soil.

Erdbohrvorrichtung according to any one of claims 5 to 9, characterized in that the relative mobility between housing ( 1 ) and contact element ( 6 ) and thus the height of the deflection of the expansion element ( 3 ) is adjustable.

Erdbohrvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 3 ) in the retracted position, the outer dimensions of the housing ( 1 ) is not exceeded.

Erdbohrvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 3 ) in the retracted position in a recess ( 8th ) of the housing ( 1 ) is arranged.

Erdbohrvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 3 ) Has cutting elements.

Erdbohrvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized by one or more nozzles ( 12 ) in the housing ( 1 ), the expansion element ( 3 ) and / or the contact element ( 6 ) are arranged, and the discharge of a fluid into the soil in the region of the expansion element ( 3 ) enable.

Ground drilling device according to claims 13 and 14, characterized in that one or more of the nozzles ( 12 ) on the cutting elements of the expansion element ( 3 ) are directed.

Erdbohrvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 3 ) is arranged at the rear end of the Erdbohrgeräts.

Erdbohrvorrichtung according to one of the preceding Claims, characterized by a rotary drive.

Erdbohrvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that the expansion element ( 3 ) has at least one passage for discharging the dissolved soil.

Erdbohrvorrichtung according to one of the preceding Claims, characterized in that the Expander element and / or the section adjacent to the expander element of the earth boring machine is magnetic to ensure a safe concern of the expansion element during the Movement of the auger in forward direction to enable.

Expansion device with at least one expansion element ( 3 ), wherein the expansion device has at least one contact point for attachment to an earth boring device, characterized in that the expansion element ( 3 ) is automatically deflected radially in a movement of the auger in the reverse direction.