EP4411105A2 - Bohrkopf und verfahren für das erstellen einer vertikalen bohrung im boden - Google Patents

Bohrkopf und verfahren für das erstellen einer vertikalen bohrung im boden Download PDF

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EP4411105A2
EP4411105A2 EP24165434.2A EP24165434A EP4411105A2 EP 4411105 A2 EP4411105 A2 EP 4411105A2 EP 24165434 A EP24165434 A EP 24165434A EP 4411105 A2 EP4411105 A2 EP 4411105A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
opening
drill head
suction box
soil
loosened
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24165434.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4411105A3 (de
Inventor
Patrick RENNKAMP
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Herrenknecht AG
Original Assignee
Herrenknecht AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Herrenknecht AG filed Critical Herrenknecht AG
Publication of EP4411105A2 publication Critical patent/EP4411105A2/de
Publication of EP4411105A3 publication Critical patent/EP4411105A3/de
Pending legal-status Critical Current

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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/42—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
    • E21B10/602—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids the bit being a rotary drag type bit with blades
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/12—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using drilling pipes with plural fluid passages, e.g. closed circulation systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
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    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
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    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/1006—Making by using boring or cutting machines with rotary cutting tools
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/11—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D1/00—Sinking shafts
    • E21D1/03—Sinking shafts mechanically, e.g. by loading shovels or loading buckets, scraping devices, conveying screws
    • E21D1/06—Sinking shafts mechanically, e.g. by loading shovels or loading buckets, scraping devices, conveying screws with shaft-boring cutters

Definitions

  • the invention relates to a drill head and a method for creating a substantially vertical bore in the ground, in particular for creating a shaft, with a body that can be connected to a rotary drive of a drilling device, with drilling tools arranged on the body for loosening the soil at a working face of the bore, with a removal device for transporting the loosened soil at the working face, which can be connected to a suction unit for sucking in a conveying medium via a conveyor line, wherein the removal device has an opening region arranged on the body with at least one opening in the region of the drilling tools at the working face.
  • Such a drill head is made, for example, of US 4646853 A , EP2597249B1 , US 3384191 A , US 4195700 A and US 4200160 A known.
  • US 4646853 A discloses a device and a method for sinking a shaft.
  • a cutting wheel that can rotate about a vertical axis is provided for loosening the soil.
  • a mechanical conveying system with buckets is provided for removing the loosened soil.
  • EP2597249B1 shows a drilling device for drilling vertical boreholes in the ground with a drill head that rotates on a working face.
  • a suction device is provided that has an opening that is located on the outside of the end of the drill head facing the working face and rotates with the drill head. Loosened soil is thereby removed from the borehole.
  • US 3384191 A shows a drill head with roller bits, which also has a suction system for removing the loosened soil.
  • a guide plate is provided that is arranged in the area of the suction opening and collects the loosened soil as the drill head rotates and feeds it to the opening. Behind the opening there is an inclined channel that opens into a centrally arranged discharge line.
  • US 4195700 A also discloses a drill head with roller bits, which has a radial opening, at the inner end of which a discharge line is provided.
  • the opening is designed as a slot, behind which a conical tube is provided, which widens towards the discharge line.
  • US 4200160 A discloses a drill head with a suction system for removing the loosened soil.
  • the suction system has a slot-shaped radial opening that opens into a cylindrical space. A channel emerges from this and leads into the sewage pipe.
  • the object of the invention is to simplify the suction of the aforementioned drill heads and at the same time to improve their performance.
  • the at least one opening of the opening region is connected to a suction box as a component of the removal device, which has a connection opening for a connection to the conveyor line at an end opposite the opening, in that at least one element is provided which exerts an acceleration on the loosened soil in the region of the suction box, by means of which the soil loosened by the drilling tools can be moved into the opening region and/or through the opening into the suction box, wherein the loosened soil in the opening region, preferably in the opening and/or in the suction box, is grasped by the conveyor medium and can be removed by the suction unit via the conveyor line.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one element is at least one nozzle which is directed into the opening region and which emits at least one jet of a transport medium for causing the acceleration.
  • a further teaching of the invention provides that behind the opening there is at least one deflection area, preferably before entering the suction box, in which the flow direction of the loosened soil can be deflected. This makes it particularly easy to feed the material to be removed to the conveyor and then remove it.
  • a further teaching of the invention provides that at least one tool for loosening the soil, preferably in the form of a toothed strip, and/or for picking up loosened soil is provided in the opening area. This allows rock/soil to be loosened/picked up at the face directly in the opening area. The material loosened/picked up in this way can be fed particularly well to the suction system.
  • the at least one tool is movable to change the distance of the tool from the working face, preferably via at least one hydraulic cylinder, and/or that the at least one tool is pivotable relative to the opening region, preferably via at least one hydraulic cylinder.
  • a further teaching of the invention provides that the distance of the opening area from the working face is adjustable. It is advantageous that the distance is adjusted by vertically moving the suction box and/or pivoting the suction box about a pivot point, with a drive, preferably a hydraulic cylinder or a spring mechanism, being provided for the movement or pivoting. This makes it possible to directly influence the amount of material sucked out in a simple manner.
  • a further teaching of the invention provides that a cleaning tool, preferably at least one movable element and/or at least one nozzle for dispensing a medium, for example a gas (air) or a liquid (water, bentonite rinse), is provided in the opening area.
  • a cleaning tool preferably at least one movable element and/or at least one nozzle for dispensing a medium, for example a gas (air) or a liquid (water, bentonite rinse) is provided in the opening area.
  • a medium for example a gas (air) or a liquid (water, bentonite rinse
  • a further teaching of the invention provides that at least one flushing nozzle is provided, with which soil loosened by at least one drilling tool can be transported to an area on the face over which the suction box passes with the drill head during drilling. This improves the transport of material to the suction box in a simple manner.
  • a further teaching of the invention provides that the suction box is provided in the drill head so that it can be changed. This allows the drill head to be easily adapted to different geological conditions. Furthermore, it is also possible to reverse the direction of rotation.
  • a further teaching of the invention provides that a classification element is provided in the opening area.
  • This can be, for example, a grid, dividing plates that divide the opening area into several openings, or even several openings. This makes it easy to limit the grain size of the sucked-in material.
  • a further teaching of the invention provides that the suction box is arranged essentially horizontally. This has a positive effect on the material transport in the suction box and the material intake.
  • a further teaching of the invention provides that the opening area extends essentially radially outwards from the center. It is advantageous that the opening is elongated or slot-like. A further teaching of the invention provides that the clear cross section of the opening changes, preferably increases, along the opening area radially outwards. This makes it easy to influence the material intake, the location of the material intake and the intake quantity.
  • connection opening of the suction box is offset from a central perpendicular of the opening area, preferably outwards.
  • the suction box is constructed asymmetrically.
  • the suction strength or the flow profile in the suction box or in the opening area can be easily influenced so that the amount of material sucked in can be influenced. For example, by moving it outwards, the flow in the radially outer area of the suction box can be increased in order to be able to better suck up the larger amount of material that accumulates there.
  • connection opening of the suction box is arranged pivoted relative to the opening area relative to a perpendicular bisector of the opening area.
  • the suction strength or the flow profile in the suction box or in the opening area can be influenced in a simple manner, so that the amount of material sucked in can be influenced. For example, by tilting the connection opening inwards, the flow in the radially outer area of the suction box can be increased in order to be able to better suck up the larger amount of material that accumulates there.
  • a further teaching of the invention provides that the suction box has at least one nozzle in the interior. This makes it possible to improve the movement of the loosened soil/rock for capture by the conveying medium in a simple manner.
  • a further teaching of the invention provides that the conveying medium and/or the transport medium is a liquid or gaseous medium, preferably water, a bentonite suspension or air.
  • the conveying medium is air and the transport medium is air or a liquid, preferably water. This is used when the drill head is not/should not/cannot be flooded and thus liquid-based conveying is not possible. It has surprisingly been shown that the loosened soil/rock can be easily transported/activated by the jet emitted and can be advantageously fed into and removed from the conveying flow of air.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one element is at least one driven rotary element with at least one impact element arranged thereon, wherein the at least one impact element causes the acceleration of the loosened soil via a contact by means of a rotational movement.
  • the impact element can be moved on an impact circle which is provided concentrically around the rotation element.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one impact element is movably arranged on the at least one rotation element, preferably via a joint.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one striking element is a hammer, a sword, a rope, a chain, a brush element, or a chisel.
  • a further teaching of the invention provides that the rotation of the at least one rotation element is speed-adjustable.
  • a further teaching of the invention provides that the at least one impact element causes a comminution of the loosened soil.
  • a further teaching of the invention provides that the suction box is provided horizontally, inclined and/or vertically.
  • a further teaching of the invention provides that the loosened soil is moved through the opening into the suction box by the introduced acceleration.
  • a further teaching of the invention provides that the detection takes place in the suction box and/or in the opening area, preferably in front of the opening.
  • a further teaching of the invention provides that the acceleration is carried out by emitting a jet of a transport medium from a nozzle which is directed into the opening area of the suction box as a component of the discharge device.
  • a further teaching of the invention provides that the movement of the loosened soil is carried out by the transport medium.
  • the acceleration is carried out by at least one driven rotary element with at least one impact element arranged thereon, wherein the at least one impact element causes the acceleration of the loosened soil via a contact by means of a rotational movement.
  • a further teaching of the invention provides that the movement of the loosened soil is carried out by the impact element.
  • the conveying medium and/or the transport medium is a liquid or gaseous medium, preferably water, a bentonite suspension or air
  • Figure 1 shows a three-dimensional representation of a drill head 10 according to the invention in a first embodiment.
  • the drill head 10 has a body 11 on which on its underside 13 Drilling tools 12 are arranged.
  • the drill head 10 On its upper side 14, the drill head 10 has a connection (not shown) for a drive (not shown) of a drilling device (not shown).
  • the drive (not shown) is provided, for example, directly in the drilling device, for example a shaft boring machine.
  • Other variants of drives, drilling devices and arrangements, for example in a borehole/pile/casing, are also possible.
  • the underside 13 has a ring section 15, which is here for example flat (other shapes are possible), on the underside 16 of which drilling tools 12 are provided.
  • Arms extend outwards from the ring section, here for example 8 arms, 17, each of which has a flat flank 18.
  • Broaching tools 19 and wear elements 40 can be provided on the flanks.
  • the flanks 18 can also be designed to run all the way around.
  • a recess 41 is provided, which has, for example, a flat surface 42 and flanks 43, on which drilling tools 12 are also provided.
  • the drill head shape described here is also called a W-drill head.
  • the drill profile is shown in the Figures 8 and 9
  • the width of the flat ring section 15 as well as the angles of the inner and outer flanks 43, 18 and the size of the inner surface 42 are variable and depend on the mining conditions, as in Figure 16 is shown.
  • the drilling tools 12 can be, for example, disk chisels 12a, paring chisels or paring knives 12b or roller chisels 12c or other alternatives.
  • the drilling tools 12 are selected depending on the soil/rock to be loosened to create the borehole.
  • Figure 1 On its upper side 14 is Figure 1 the connection 45 of the delivery line 31 is shown.
  • the body 11 has a suction box 20 on its underside 13 of the W-drill head 10 on the ring section 15.
  • FIG. 4 Alternative arrangements of the suction box 20 are shown in Figure 4
  • the suction box 20 is located, for example, in the case of a conical or V-shaped drill head in the deepest part of the borehole (left in Figure 4 ) or extends and is provided radially in a flat drill head (right in Figure 4 ).
  • a W-drill head is shown in the middle of Figure 4
  • FIG.4 Also shown are designs possible in which the suction box 20 is inclined or vertical and, for example, its opening 23 is directed downwards towards the working face 100.
  • the suction box 20 in a first embodiment has an opening region 22 on its front side 21, which has at least one opening 23.
  • the opening 23 of the first embodiment of the suction box 20 has a classification element 24, which divides the opening 23 into opening sections 23a.
  • the classification element 24 determines the grain size of the loosened soil/rock that can enter the interior 25 of the suction box 20.
  • the interior 25 is formed by a cover 26 as the top and a base 27 as the bottom, which are designed to be flat in one embodiment. Other shapes of cover and base are also possible.
  • the suction box 20 also has side walls 28, which here extend from the front 21 along the shape of the cover and base.
  • the shape of the interior 25 of the suction box 20 is determined by the shape of the cover 26, the base 27 and the side walls 28. This can be a box-like structure. Alternatively, a funnel can be present if the width of the interior 25 is reduced, for example, by a curved shape of the side walls 28, whereby the flow speed of the mixture of dissolved soil/rock and carrier medium increases with decreasing width.
  • An opening 29 is provided on the rear side of the interior space 25, at which a connection 30 for a conveying capacity 31 is provided, which is connected to a suction unit/pump (not shown) during drilling operation in order to carry out the removal of the loosened soil/rock or the mixture of conveying medium and loosened soil/rock.
  • the height of the interior 25 of the suction box 20 can be varied, in particular increased, starting from the front 21 to the opening 29 at the rear of the suction box 20 in order to counteract blockages of the interior 25 by loosened soil/rock.
  • suction box 20 which is shown symmetrically here, asymmetrically, for example by arranging the opening 29 laterally offset (not shown).
  • This can be particularly useful, for example, in the case of a flat designed drill head, if the extension of the opening area 22 is longer, to arrange the opening 29 offset towards the outer circumference of the body 11 in order to specifically increase the flow velocity in the areas in which more soil/rock is loosened during the rotation of the drill head and enters the interior 25 of the suction box 20 through the opening 23.
  • connection 30 of the conveying capacity 31 opens at an angle while falling into the interior space 25.
  • the opening area 22 can have soil loosening tools and/or soil collection tools 33, for example scraper knives or scrapers, in the area of the opening 23, which extends along the front side 21.
  • soil loosening tools and/or soil collection tools 33 for example scraper knives or scrapers, in the area of the opening 23, which extends along the front side 21.
  • guide plates can also be provided on the underside 13 of the drill head 10 (not shown), which feed loosened material to the opening area 22.
  • the feeding can be supported by nozzles such as rinsing nozzles 32.
  • Fig.2 and Figure 3 show a section of the drill head 10 according to the invention with a suction box 20 with an opening 23 and nozzles 34 directed thereon for delivering a transport medium 80, preferably air or a liquid such as water or bentonite flushing.
  • the transport medium 90 is sucked in through the conveyor line 31, which is connected to the suction box 20 via the opening 29 and the connection 30.
  • Loosened soil 110 is accelerated by the transport medium jet 81 and transported through the opening 23. There, the loosened soil 110 is captured by the transport medium 90.
  • Loosened soil 110, transport medium 90 and transport medium 80 mix to form a transport flow 120, which is then transported away via the conveyor line.
  • the transport medium jet 81 causes the loosened soil 110 to be swirled up or released from the working face 100 in the opening region 22 due to the acceleration input, so that the swirled up loosened soil is already captured there by the conveying medium 90 and is conveyed away with the conveying medium as a conveying flow 120.
  • Figure 5 shows an arm 17 of the drill head 10 in W-shape according to Figure 1 with drilling tools 12 arranged thereon as disks 12a and with chisels on the lateral flanks 18 and on the flanks 43 on the underside 13.
  • the drilling tools 12 arranged on the arms 17 can be changed from the interior of the arm 17.
  • Figure 6 shows an arm 17 of the drill head 10 in W-shape according to Figure 1 with suction box 20 and connected conveyor line 31, which are provided inside the arm 17.
  • Figure 6 no drilling tools 12, 12a are shown.
  • Flushing nozzles 32 are provided in the area of the clearing tool 19, which are directed towards the opening 23 of the suction box 20.
  • the same medium as the transport medium can preferably be used as the flushing medium.
  • the flushing jet 130 transports the loosened drilling cuttings 110 into the opening area 22 or to the bottom of the borehole 140. In this area, the loosened soil 110 is then fed by the nozzles 34 to the opening 23 of the flushing box 20, as shown in Fig.7 is shown.
  • the process of loosening the soil and removing the loosened soil is in Figure 8 and 9 for example in connection with a drill head 10 according to Figure 1 shown.
  • the soil is loosened with drilling tools 12 and is located in the area of the respective drilling tools.
  • flushing nozzles 32 are provided in the area of the respective drilling tools 12. These emit a flushing jet 130 which flushes the loosened soil 110 into the area of the borehole depth 140.
  • the suction box 20 is moved with its opening 23 in this area.
  • the transport medium jet 81 is then emitted in the opening area 23 via the nozzles 34 for emitting the transport medium jet 81, with which the loosened soil is accelerated into the opening 22 and thus moved to the flushing box 20 for removal, and/or is sucked off in the opening area 22 directly through the suction box 20.
  • the movement/acceleration of the drilling cuttings into the suction box 20 can be additionally supported by mechanical tools.
  • Figure 10 shows the introduction of loosened soil into the suction box, the opening 29 or connection 30 to the conveying line 31 of which is provided behind the opening area 22.
  • Mechanical support for the pickup by means of a pickup tool 33 is shown.
  • the suction box 20 can be pivoted about a pivot point 36 via a cylinder 35.
  • the nozzles 34 are not shown here.
  • FIG 11 and 12 The introduction of loosened soil into the suction box 20 is shown, the opening 29 or connection 30 to the conveyor line 31 is provided in front of the opening area 22. Mechanical support for the pickup by means of a pickup tool 33 is shown.
  • the suction box 20 can be pivoted about a pivot point 36 via a cylinder 35. This allows the suction box to be moved in the direction of arrow A, so that the distance 36 to the working face 100 changes.
  • the arrangement of the nozzles 34 is shown.
  • a first nozzle 34 is provided, which is directed in the direction of the deflection or receiving tool 33.
  • a second nozzle 34' is provided, which is directed in the direction of the opening 29 and the connection 30.
  • the loosened soil 110 is fed to the conveying medium 120 through the two nozzles 34, 34' and is conveyed away together with it.
  • the flow conveyed via the conveying line 31 consists of a combination of solid components (dissolved soil 110) and liquid and/or gaseous components. These are fed via the conveying line 31 to a processing unit 200 (see Figure 13 ).
  • the components are separated from one another, for example by means of at least one cyclone, liquid and/or dust separators.
  • the gaseous components are fed back into the drilling area (for example the shaft that has already been drilled).
  • the liquid components are fed back to the nozzles 32, 34 34' if necessary or are transported out of the drilling area to the surface.
  • the solid components are also transported out of the drilling area to the surface using suitable means.
  • a second embodiment of the invention according to the Figures 14-16 a mechanical acceleration input.
  • an impact device 50 is provided, which is provided in the area of the suction box 20 towards the inside of the drill head 10 but can accelerate the loosened soil 110 in the area of the working face 100.
  • a rotating element 51 is provided in a housing 57, on which a plurality of impact elements 52 are arranged in a circumferential manner, preferably movable via a joint 53.
  • the impact elements 52 move on an impact circle 54 provided concentrically around the rotating element 51.
  • the rotating element 51 is driven by a drive (not shown).
  • Impact elements 52 strike loosened soil in an impact area 55, which is then introduced into the suction box 20 or its opening 23 in the impact direction 56.
  • the accelerated loosened soil is then captured by the conveying medium 90 and conveyed away through the conveying line 31 with the conveying flow 120.
  • Figure 15 and Figure 16 show different arrangement widths of the impact device 50 in connection with the flanks 18, 43 of the drill head 10.
  • flanks 18, 43 as in Figure 16 shown above, compared to the representations in Figure 15 and Figure 16 can be made relatively steep and short at the bottom, so that under certain circumstances even flank flushing, here in the form of an air stream or in the form of clearing elements (not shown), can be omitted.
  • Drill head 35 cylinder 11 Body 36 Pivot point 12 Drilling tool 37 Distance 12a Disk chisel 40 Wear element 12b Chisel 41 deepening 12c Roller chisel 42 Area 13 bottom 43 flank 14 Top 45 Connection 15 Ring section 16 bottom 50 Impact device 17 poor 51 Rotation element 18 flank 52 Impact element 19 Broaching tool 53 joint 20 Suction box 54 Impact circle 21 front 55 Impact area 22 Opening area 56 Impact direction 23 opening 57 Housing 23a Opening section 58 Rotation direction 24 Classification element 25 inner space 80 Transport medium 26 Lid 81 Transport medium jet 27 Floor 90 Pumping medium 28 Side wall 100 Face 29 opening 110 loosened soil 30 Connection 120 Flow rate 31 Conveyor line 130 Flushing jet 32 Rinse nozzle 140 Borehole deepest 33 Soil loosening tool / soil picking tool 200 processing 34, 34' jet

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf und ein Verfahren einer im Wesentlichen vertikalen Bohrung im Boden, insbesondere zum Erstellen eines Schachts, mit einem Körper (11), der mit einem Rotationsantrieb einer Bohrvorrichtung verbindbar ist, mit an dem Körper (11) angeordneten Bohrwerkzeugen (12) zum Lösen des Bodens an einer Ortsbrust (100) der Bohrung, mit einer Abfördervorrichtung zum Abtransport des gelösten Bodens an der Ortsbrust (100), die mit einer Ansaugeinheit zum Ansaugen eines Fördermediums (90) über eine Förderleitung (31) verbindbar ist, wobei die Abfördervorrichtung einen am Körper (11) angeordneten Öffnungsbereich (22) mit wenigstens einer Öffnung (23) im Bereich der Bohrwerkzeuge (12) an der Ortsbrust aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Öffnung (23) des Öffnungsbereichs (22) mit einem Saugkasten (20) als Bestandteil der Abfördervorrichtung verbunden ist, der an einem der Öffnung (23) gegenüberliegenden Ende eine Anschlussöffnung (29) für eine Verbindung mit der Förderleitung (31) aufweist, dass wenigstens ein Element vorgesehen ist, das auf den gelösten Boden im Bereich Saugkastens eine Beschleunigung ausübt, durch die der von den Bohrwerkzeugen (12) gelöste Boden in den Öffnungsbereich (22) und/oder durch die Öffnung (23) in den Saugkasten (25) bewegbar ist, wobei der gelöste Boden (110) in der Öffnung (23) und/oder im Saugkasten (25) von dem Fördermedium (90) erfasst und durch die Ansaugeinheit über die Förderleitung (31) abförderbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf und ein Verfahren zum Erstellen einer im Wesentlichen vertikalen Bohrung im Boden, insbesondere zum Erstellen eines Schachts, mit einem Körper, der mit einem Rotationsantrieb einer Bohrvorrichtung verbindbar ist, mit an dem Körper angeordneten Bohrwerkzeugen zum Lösen des Bodens an einer Ortsbrust der Bohrung, mit einer Abfördervorrichtung zum Abtransport des gelösten Bodens an der Ortsbrust, die mit einer Ansaugeinheit zum Ansaugen eines Fördermediums über eine Förderleitung verbindbar ist, wobei die Abfördervorrichtung einen am Körper angeordneten Öffnungsbereich mit wenigstens einer Öffnung im Bereich der Bohrwerkzeuge an der Ortsbrust aufweist.
  • Ein solcher Bohrkopf ist beispielsweise aus US 4646853 A , EP 2597249 B1 , US 3384191 A , US 4195700 A und US 4200160 A bekannt.
  • US 4646853 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abteufen eines Schachts. Zum Lösen des Bodens ist ein um eine vertikale Achse rotierbares Schneidrad vorgesehen. Zum Abfördern des gelösten Bodens ist eine mechanische Förderung mit Kübeln vorgesehen.
  • EP 2597249 B1 zeigt eine Bohrvorrichtung für das Niederbringen von vertikalen Bohrungen im Erdreich mit einem Bohrkopf, der auf einer Ortsbrust rotiert. Vorgesehen ist eine Absaugung die eine Öffnung aufweist, die an dem zur Ortsbrust weisenden Ende des Bohrkopfes außen angeordnet ist und mit dem Bohrkopf rotiert. Dabei wird gelöster Boden aus dem Bohrloch abtransportiert.
  • US 3384191 A zeigt einen Bohrkopf mit Rollenmeißeln, der ebenfalls eine Absaugung zum Abtransport des gelösten Bodens aufweist. Hierfür ist ein Führungsblech vorgesehen, dass im Bereich der Öffnung der Ansaugung angeordnet ist und den gelösten Boden bei der Rotation des Bohrkopfes sammelt und der Öffnung zuführt. Hinter der Öffnung ist ein schräger Kanal angeordnet, der in eine mittig angeordnete Abförderleitung mündet.
  • US 4195700 A offenbart ebenfalls einen Bohrkopf mit Rollenmeißeln, der eine radiale Öffnung aufweist, an dessen inneren Ende eine Abförderleitung vorgesehen ist. Die Öffnung ist als Schlitz ausgeführt, hinter dem ein kegelförmig ausgeformtes Rohr vorgesehen ist, dass sich zur Abförderleitung hin verbreitert.
  • US 4200160 A offenbart einen Bohrkopf mit einer Absaugung zum Abtransport des gelösten Bodens. Die Absaugung sieht eine schlitzförmige radiale Öffnung vor, die in einen zylinderförmigen Raum mündet. Aus diesem geht ein Kanal hervor, der in die Abwasserleitung führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Absaugung bei den zuvor genannten Bohrköpfen zu vereinfachen und gleichzeitig in ihrer Leistungsfähigkeit zu verbessern.
  • Gelöst wird die Aufgabe hinsichtlich des Bohrkopfes dadurch, dass die wenigstens eine Öffnung des Öffnungsbereichs mit einem Saugkasten als Bestandteil der Abfördervorrichtung verbunden ist, der an einem der Öffnung gegenüberliegenden Ende eine Anschlussöffnung für eine Verbindung mit der Förderleitung aufweist, dass wenigstens ein Element vorgesehen ist, das auf den gelösten Boden im Bereich Saugkastens eine Beschleunigung ausübt, durch die der von den Bohrwerkzeugen gelöste Boden in den Öffnungsbereich und/oder durch die Öffnung in den Saugkasten bewegbar ist, wobei der gelöste Boden im Öffnungsbereich, bevorzugt in der Öffnung und/oder im Saugkasten von dem Fördermedium erfasst und durch die Ansaugeinheit über die Förderleitung abförderbar ist.
  • Hierdurch wird es auf überraschend einfache Weise möglich, den gelösten Boden insbesondere bei schwereren trägen Bestandteilen, die nicht ohne weiteres ansaugbar sind, abzufördern und gleichzeitig die Absaugleistung deutlich zu erhöhen.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, es sich bei dem wenigstens einen Element um wenigstens eine Düse handelt, die in den Öffnungsbereich gerichtet vorgesehen ist, die wenigstens einen Strahl eines Transportmediums zum Bewirken der Beschleunigung abgibt.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass hinter der Öffnung wenigstens ein Umlenkbereich, bevorzugt vor dem Eintritt in den Saugkasten, vorgesehen ist, in dem die Strömungsrichtung des gelösten Bodens umlenkbar ist. Hierdurch lässt sich das abzufördernde Material besonders einfach der Abförderung zuführen und anschließend abfördern.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, im Öffnungsbereich wenigstens ein Werkzeug zum Lösen des Bodens, bevorzugt in Form einer Zahnleiste, und/oder zum Aufnehmen von gelöstem Boden vorgesehen ist. Hierdurch kann ein Lösen/Aufnehmen von Gestein/Boden an der Ortsbrust direkt im Öffnungsbereich vorgenommen werden. Das so gelöste/aufgenommene Material lässt sich besonders gut der Absaugung zuführen.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, dass das wenigstens eine Werkzeug zur Veränderung des Abstands des Werkzeugs zur Ortsbrust bewegbar ist, bevorzugt über wenigstens einen Hydraulikzylinder, und/oder dass das wenigstens eine Werkzeug gegenüber dem Öffnungsbereich verschwenkbar ist, bevorzugt über wenigstens einen Hydraulikzylinder.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Abstand des Öffnungsbereichs zur Ortsbrust verstellbar ist. Dabei ist vorteilhaft, dass das Verstellen des Abstands über ein vertikales Bewegen des Saugkastens und/oder über ein Verschwenken des Saugkastens um einen Drehpunkt erfolgt, wobei für das Bewegen oder für das Verschwenken ein Antrieb, bevorzugt ein Hydraulikzylinder oder ein Federmechanismus, vorgesehen ist. Hierdurch wird direkt auf einfache Weise die Menge des abgesaugten Materials beeinflussbar.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Öffnungsbereich ein Reinigungswerkzeug, bevorzugt wenigstens ein bewegbares Element und/oder wenigstens eine Düse zum Abgeben eines Mediums, beispielsweise ein Gas (Luft) oder eine Flüssigkeit (Wasser, Bentonitspülung), vorgesehen ist. Hierdurch können Verschlüsse im Öffnungsbereich entweder beseitigt oder verhindert werden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine Spüldüse vorgesehen ist, mit der von wenigstens einem Bohrwerkzeug gelöster Boden in einen Bereich auf der Ortsbrust transportierbar ist, der von dem Saugkasten beim Bohren mit dem Bohrkopf überfahren wird. Hierdurch wird der Materialtransport zum Saugkasten hin auf einfache Weise verbessert.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Saugkasten wechselbar im Bohrkopf vorgesehen ist. Hierdurch kann der Bohrkopf auf einfache Weise an unterschiedliche geologische Bedingungen angepasst werden. Weiterhin ist auch eine Umkehr der Drehrichtung möglich.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass ein Klassierungselement im Öffnungsbereich vorgesehen ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Gitter, Trennbleche, die den Öffnungsbereich in mehrere Öffnungen aufteilen, oder auch mehrere Öffnungen handeln. Hierdurch wird es auf einfache Weise möglich eine Korngrößenbegrenzung des angesaugten Materials zu erreichen.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Saugkasten im Wesentlichen horizontal angeordnet ist. Hierdurch werden der Materialtransport im Saugkasten und die Materialaufnahme positiv beeinflusst.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass sich der Öffnungsbereich vom Mittelpunkt gesehen im Wesentlichen radial nach außen erstreckt. Dabei ist vorteilhaft, dass die Öffnung länglich bzw. schlitzartig ausgeführt ist. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht dabei vor, dass sich der lichte Querschnitt der Öffnung entlang des Öffnungsbereichs radial nach außen gesehen verändert, bevorzugt vergrößert. Hierdurch lassen sich die Materialaufnahme, der Ort der Materialaufnahme sowie die Aufnahmemenge auf einfache Weise beeinflussen.
  • Weiterhin ist dabei vorteilhaft, dass die Anschlussöffnung des Saugkastens in Bezug auf den Öffnungsbereich gegenüber einer Mittelsenkrechten des Öffnungsbereichs versetzt angeordnet ist, bevorzugt nach außen. Dadurch wird der Saugkasten asymmetrisch aufgebaut. Es lässt sich auf einfache Weise die Ansaugstärke bzw. das Strömungsprofil im Saugkasten oder im Öffnungsbereich beeinflussen, so dass die angesaugte Materialmenge beeinflussbar ist. So kann beispielsweise durch ein Verschieben nach Außen die Strömung im radial gesehen äußeren Bereich des Saugkastens erhöht werden, um die dort anfallende größere Materialmenge besser absaugen zu können.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Anschlussöffnung des Saugkastens in Bezug auf den Öffnungsbereich gegenüber einer Mittelsenkrechten des Öffnungsbereichs verschwenkt angeordnet ist. Es lässt sich auf einfache Weise die Ansaugstärke bzw. das Strömungsprofil im Saugkasten oder im Öffnungsbereich beeinflussen, so dass die angesaugte Materialmenge beeinflussbar ist. So kann beispielsweise durch ein Verkippen der Anschlussöffnung nach Innen die Strömung im radial gesehen äußeren Bereich des Saugkastens erhöht werden, um die dort anfallende größere Materialmenge besser absaugen zu können.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Saugkasten im Innenraum wenigstens eine Düse aufweist. Hierdurch kann auf einfache Weise die Bewegung des gelösten Bodens/Gesteins zum Erfassen durch das Fördermedium auf einfache Weise verbessert werden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Fördermedium und/oder bei dem Transportmedium um ein flüssiges oder gasförmiges Medium handelt, bevorzugt Wasser, eine Bentonitsuspension oder Luft. Dabei ist eine besonders bevorzugte Kombination, dass es sich bei dem Fördermedium um Luft und bei dem Transportmedium um Luft oder eine Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, handelt. Diese findet Anwendung, wenn der Bohrkopf nicht geflutet ist/sein soll/kann und damit eine flüssigkeitsbasierte Förderung ausscheidet. Es hat sich überraschend gezeigt, dass sich der gelöste Boden/das gelöste Gestein gut durch den abgegebenen Strahl transportierbar/aktivierbar ist und auf vorteilhafte Weise dem Förderstrom aus Luft zuführbar und abförderbar ist.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem wenigstens einen Element um wenigstens ein angetriebenes Rotationselement mit wenigstens einem daran angeordneten Schlagelement handelt, wobei das wenigstens eine Schlagelement durch eine Rotationsbewegung die Beschleunigung des gelösten Bodens über einen Kontakt bewirkt.
  • Vorteilhaft ist dabei, dass das Schlagelement auf einem Schlagkreis, der konzentrisch um das Rotationselement vorgesehen ist, bewegbar ist.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Schlagelement beweglich an dem wenigstens einen Rotationselement, bevorzugt über ein Gelenk, angeordnet ist.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem wenigstens einen Schlagelement um einen Hammer, ein Schwert, ein Seil, eine Kette ein Bürstenelement, oder ein Meißel handelt.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Rotation des wenigstens eine Rotationselements drehzahlregelbar ist.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Schlagelement eine Zerkleinerung des gelösten Bodens bewirkt.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Saugkasten horizontal, geneigt und/oder vertikal vorgesehen ist.
  • Weiterhin gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren zum Erstellen einer im Wesentlichen vertikalen Bohrung im Boden, insbesondere zum Erstellen eines Schachts, mit einem Bohrkopf, insbesondere mit einem zuvor beschriebenen Bohrkopf, wobei der Bohrkopf mit einem Rotationsantrieb einer Bohrvorrichtung verbunden wird, wobei der Bohrkopf einen Körper aufweist, an dem Bohrwerkzeuge angeordnet sind, mit denen beim Bohren der Boden an einer Ortsbrust der Bohrung gelöst und auf eine abförderbare Größe zerkleinert wird, wobei der gelöste und zerkleinerte Boden mit einer Abfördervorrichtung von der Ortsbrust abtransportiert wird, die mit einer Ansaugeinheit zum Ansaugen eines Fördermediums über eine Förderleitung verbunden wird, wobei die Abfördervorrichtung einen Saugkasten mit einem Öffnungsbereich mit wenigstens einer Öffnung im Bereich der Bohrwerkzeuge an der Ortsbrust aufweist, mit den Schritten:
    • Einbringen einer Beschleunigung in im Bereich des Öffnungsbereichs befindlichen gelösten Boden, und
    • Erfassen des gelösten Bodens von einem Fördermedium und Abfördern durch die Ansaugeinheit über die Förderleitung.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der gelöste Boden durch die Öffnung in den Saugkasten durch die eingebrachte Beschleunigung bewegt wird.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Erfassen im Saugkasten und/oder im Öffnungsbereich, bevorzugt vor der Öffnung, erfolgt.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Beschleunigung durch Abgabe eines Strahls eines Transportmediums aus einer Düse, die in den Öffnungsbereich des Saugkastens als Bestandteil der Abfördervorrichtung gerichtet ist, erfolgt.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Bewegen des gelösten Bodens durch das Transportmedium erfolgt.
  • Alternativ oder ergänzend ist weiterhin vorgesehen, dass die Beschleunigung durch wenigstens ein angetriebenes Rotationselement mit wenigstens einem daran angeordneten Schlagelement erfolgt, wobei das wenigstens eine Schlagelement durch eine Rotationsbewegung die Beschleunigung des gelösten Bodens über einen Kontakt bewirkt.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Bewegen des gelösten Bodens durch das Schlagelement erfolgt.
  • Vorteilhaft dabei ist, wie zuvor beschrieben, dass es sich bei dem Fördermedium und/oder bei dem Transportmedium um ein flüssiges oder gasförmiges Medium handelt, bevorzugt Wasser, eine Bentonitsuspension oder Luft
  • Die Begriffe Boden und Gestein werden in dieser Anmeldung synonym verwendet. Gleiches gilt für gelöster Boden und Bohrklein.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
    Dabei zeigen:
    • Figur 1
    eine räumliche Ansicht der Unterseite des erfindungsgemäßen Bohrkopfs der ersten Ausführungsform,
    Figur 2
    eine schematische Ausschnittsskizze zu Figur 1 einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
    Figur 3
    eine schematische Teilschnittansicht in Draufsicht zu Figur 2,
    Figur 4
    eine schematische Darstellung alternativer erfindungsgemäßer Bohrkopfformen,
    Figur 5
    eine schematische räumliche Teilansicht zu Figur 1,
    Figur 6
    eine weitere schematische räumliche teilweise geschnittene Teilansicht zu Figur 1,
    Figur 7
    eine weitere schematische räumliche teilweise geschnittene Teilansicht zu Figur 1,
    Figur 8
    eine erste Prinzipskizze hinsichtlich der erfindungsgemäßen Abförderung in Verbindung mit einem Bohrkopf nach Figur 1,
    Figur 9
    eine zweite Prinzipskizze hinsichtlich der erfindungsgemäßen Abförderung in Verbindung mit einem Bohrkopf nach Figur 1,
    Figur 10
    eine schematische Seitenansicht einer ersten Anordnung einer Saugkasten in einem erfindungsgemäßen Bohrkopf,
    Figur 11
    eine schematische Seitenansicht einer zweiten Anordnung einer Saugkasten in einem erfindungsgemäßen Bohrkopf,
    Figur 12
    eine Teilschnittansicht zu Figur 11,
    Figur 13
    eine schematische Seitenansicht einer Aufbereitung in einer Bohrvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Bohrkopf,
    Figur 14
    eine Schnittansicht zu einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
    Figur 15
    eine um 90° gedrehte Schnittansicht zu Figur 14, und
    Figur 16
    alternative Bohrkopfprofile zu Figur 14.
  • Figur 1 zeigt in räumlicher Darstellung einen erfindungsgemäßen Bohrkopf 10 in erster Ausführung. Der Bohrkopf 10 weist einen Körper 11 auf, an dem an seiner Unterseite 13 Bohrwerkzeuge 12 angeordnet sind. An seiner Oberseite 14 weist der Bohrkopf 10 einen Anschluss (nicht dargestellt) für einen Antrieb (nicht dargestellt) einer Bohrvorrichtung (nicht dargestellt) auf. Der nicht dargestellte Antrieb ist dabei beispielsweise direkt in der Bohrvorrichtung, beispielsweise eine Schachtbohrmaschine, vorgesehen. Weitere Varianten von Antrieben, Bohrvorrichtungen und Anordnungen beispielsweise in einem Bohrloch/Pfahl/Casing sind ebenfalls möglich.
  • Die Unterseite 13 weist einen hier beispielsweise planen (andere Formen sind möglich) Ringabschnitt 15 auf, an den dessen Unterseite 16 Bohrwerkzeuge 12 vorgesehen sind.
  • Ausgehend von dem Ringabschnitt erstrecken sich nach außen Arme, hier beispielsweise 8 Arme, 17, die jeweils eine hier beispielsweise plane Flanke 18 aufweisen. An den Flanken können Räumwerkzeuge 19 und Verschleißelemente 40 vorgesehen sein. Alternativ können die Flanken 18 auch vollflächig umlaufend ausgeführt sein.
  • Im Zentrum der Unterseite 13 ist hier beispielsweise eine Vertiefung 41 vorgesehen, die beispielsweise eine plane Fläche 42 und Flanken 43 aufweist, an denen ebenfalls Bohrwerkzeuge 12 vorgesehen sind.
  • Die hier beschriebene Bohrkopfform wird auch als W-Bohrkopf bezeichnet. Das Bohrprofil dazu ist in den Figuren 8 und 9 dargestellt. Die Breite des planen Ringabschnitts 15 sowie die Winkel der inneren und äußeren Flanken 43, 18 sowie die Größe der inneren Fläche 42 sind dabei variabel und von den Abbaubedingungen abhängig, wie auch in Figur 16 dargestellt ist.
  • Bei den Bohrwerkzeugen 12 kann es sich beispielsweise um Diskenmeißel 12a, Schälmeißel bzw. Schälmesser 12b oder Rollenmeißel 12c oder andere Alternativen handeln. Die Auswahl der Bohrwerkzeuge 12 erfolgt in Abhängigkeit des zu lösenden Bodens/Gesteins zum Erstellen der Bohrung.
  • An seiner Oberseite 14 ist in Figur 1 der Anschluss 45 der Förderleitung 31 dargestellt.
  • Weiterhin weist der Körper 11 an seiner Unterseite 13 des W-Bohrkopfes 10 am Ringabschnitt 15 einen Saugkasten 20 auf.
  • Alternative Anordnungen des Saugkastens 20 sind in Figur 4 gezeigt. Der Saugkasten 20 sitzt beispielsweise erfindungsgemäß bei einem konischen bzw. V-förmigen Bohrkopf im Bohrlochtiefsten (links in Figur 4) oder erstreckt sich und ist radial vorgesehen in einem flach ausgeführten Bohrkopf (rechts in Figur 4). In der Mitte von Figur 4 ist ein W-Bohrkopf dargestellt. Neben horizontalen Saugkästen, wie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt sind auch Ausführungen möglich, bei denen der Saugkasten 20 geneigt oder vertikal steht und dabei beispielsweise seine Öffnung 23 nach unten zur Ortsbrust 100 gerichtet ist.
  • Der Saugkasten 20 in einer ersten Ausführungsform, wie er beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist, weist an seiner Vorderseite 21 einen Öffnungsbereich 22 auf, der wenigstens eine Öffnung 23 aufweist. Die Öffnung 23 der ersten Ausführungsform des Saugkastens 20 weist ein Klassierungselement 24 auf, das die Öffnung 23 in Öffnungsabschnitte 23a unterteilt. Durch das Klassierungselement 24 wird die Korngröße des gelösten Bodens/Gesteins bestimmt, die in den Innenraum 25 des Saugkastens 20 eintreten kann.
  • Der Innenraum 25 wird gebildet durch einen Deckel 26 als Oberseite und einen Boden 27 als Unterseite, die hier als eine Ausführungsform plan ausgeführt sind. Andere Formen von Deckel und Boden sind ebenfalls möglich. Weiterhin weist der Saugkasten 20 Seitenwände 28 auf, die sich hier von der Vorderseite 21 aus entlang der Form des Deckels und des Bodens erstrecken.
  • Bedingt durch die Form des Deckels 26, des Bodens 27 und den Seitenwände 28 bildet sich die Form des Innenraums 25 des Saugkastens 20. Hierbei kann ein boxartiger Aufbau vorliegen. Alternativ kann ein Trichter vorliegen, wenn sich die Breite des Innenraums 25 beispielsweise durch eine geschwungene Form der Seitenwände 28 verkleinert, wodurch sich die Strömungsgeschwindigkeit des angesagten Gemisches aus gelöstem Boden/Gestein und Trägermedium mit abnehmender Breite erhöht.
  • An der Rückseite des Innenraums 25 ist eine Öffnung 29 vorgesehen, an der ein Anschluss 30 für eine Förderleistung 31 vorgesehen ist, die mit einer Absaugeinheit/Pumpe (nicht dargestellt) im Bohrbetrieb verbunden wird, um die Abförderung des gelösten Bodens/Gesteins bzw. des Gemisches aus Fördermedium und gelösten Boden/Gestein vorzunehmen.
  • Zusätzlich und hier nicht dargestellt kann auch die Höhe des Innenraums 25 des Saugkasten 20 ausgehend von der Vorderseite 21 hin zur Öffnung 29 an der Rückseite des Saukastens 20 variiert, insbesondere vergrößert, werden, um Verstopfungen des Innenraums 25 durch gelösten Boden/Gestein entgegenzuwirken.
  • Weiterhin ist es ebenfalls möglich, den hier symmetrisch dargestellten Saugkasten 20 asymmetrisch auszuführen, indem beispielsweise die Öffnung 29 seitlich versetzt angeordnet wird (nicht dargestellt). Hierbei kann es insbesondere sinnvoll sein, beispielsweise bei einem flach ausgeführten Bohrkopf, wenn die Erstreckung des Öffnungsbereichs 22 länger ausgeführt ist, die Öffnung 29 hin zum äußeren Umfang des Körpers 11 versetzt anzuordnen, um in den Bereichen, in denen bei der Rotation des Bohrkopfes mehr Boden/Gestein gelöst wird und durch die Öffnung 23 in den Innenraum 25 des Saugkastens 20 eintritt, die Strömungsgeschwindigkeit gezielt zu erhöhen.
  • Gleiches ist auch möglich, in dem der Anschluss 30 der Förderleistung 31 (nicht dargestellt) unter einem Einfallen in den Innenraum 25 geneigt mündet.
  • Der Öffnungsbereich 22 kann im Bereich der Öffnung 23, die sich entlang der Vorderseite 21 erstreckt, Bodenlösewerkzeuge und/oder Bodenaufnahmewerkzeuge 33, beispielsweise Schälmesser oder Räumer, aufweisen. Durch das Vorsehen solcher Werkzeuge ist es möglich, gezielt Boden/Gestein im Bereich der Vorderseite 21 des Saugkastens 20 zu lösen und/oder aufzunehmen und der Öffnung 23 des Saugkastens 20 zuzuführen.
  • Zusätzlich oder alternativ können auch Leitbleche an der Unterseite 13 des Bohrkopfes 10 vorgesehen sein (nicht dargestellt), die gelöstes Material dem Öffnungsbereich 22 zuführen. Das Zuführen kann durch Düsen wie beispielsweise Spüldüsen 32 unterstützt werden.
  • Fig. 2 und Figur 3 zeigen einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Bohrkopfs 10 mit einem Saugkasten 20 mit einer Öffnung 23 und darauf gerichtete Düsen 34 zur Abgabe eines Transportmediums 80, bevorzugt Luft oder eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser oder Bentonitspülung. Durch die Förderleitung 31, die an den Saugkasten 20 über die Öffnung 29 und den Anschluss 30 angeschlossen ist, wird das Fördermedium 90 angesaugt. Gelöster Boden 110 wird von dem Transportmediumstrahl 81 beschleunigt und durch die Öffnung 23 transportiert. Dort wird der gelöste Boden 110 von dem Fördermedium 90 erfasst. Gelöster Boden 110, Fördermedium 90 und Transportmedium 80 mischen sich dabei zu einem Förderstrom 120, der dann über die Förderleitung abgefördert wird. Zusätzlich oder alternativ bewirkt der Transportmediumstrahl 81 durch den Beschleunigungseintrag eine Aufwirbelung bzw. ein Lösen des gelösten Bodens 110 von der Ortsbrust 100 im Öffnungsbereich 22, so dass der aufgewirbelte gelöste Boden bereits dort von dem Fördermedium 90 erfasst und mit dem Fördermedium als Förderstrom 120 abgefördert wird.
  • Figur 5 zeigt einen Arm 17 des Bohrkopfes 10 in W-Form gemäß Figur 1 mit daran angeordneten Bohrwerkzeugen 12 als Disken 12a und mit Meißeln an den seitlichen Flanken 18 und an den Flanken 43 an der Unterseite 13.
  • Die an den Armen 17 angeordneten Bohrwerkzeuge 12 sind vom Innenraum der Arm 17 wechselbar.
  • Figur 6 zeigt einen Arm 17 des Bohrkopfes 10 in W-Form gemäß Figur 1 mit Saugkasten 20 und daran angeschlossener Förderleitung 31, die innerhalb des Arms 17 vorgesehen sind. Der Einfachheit halber sind in Figur 6 keine Bohrwerkzeuge 12, 12a dargestellt. Vorgesehen sind im Bereich des Räumwerkzeugs 19 Spüldüsen 32 die in Richtung der Öffnung 23 des Saugkastens 20 ausgerichtet sind. Diese geben einen Spülungsstrahl 130 ab. Als Spülungsmedium kann dabei bevorzugt das gleiche Medium wie das Transportmedium verwendet werden. Mit dem Spülungsstrahl 130 wird das gelöste Bohrklein 110 in den Öffnungsbereich 22 bzw. hin zum Bohrlochtiefsten 140 transportiert. In diesem Bereich wird dann der gelöste Boden 110 von den Düsen 34 der Öffnung 23 des Spülkastens 20 zugeführt, wie dieses in Fig. 7 gezeigt ist.
  • Der Ablauf des Bodenlösens und Abtransport des gelösten Bodens ist in Figur 8 und 9 beispielsweise in Verbindung mit einem Bohrkopf 10 nach Figur 1 gezeigt. Der Boden wird dabei mit Bohrwerkzeugen 12 gelöst und befindet sind im Bereich der jeweiligen Bohrwerkzeuge. Vorzugsweise sind im Bereich der jeweiligen Bohrwerkzeuge 12 Spüldüsen 32 vorgesehen. Diese geben eine Spülungsstrahl 130 ab, der den gelösten Boden 110 in den Bereich des Bohrlochtiefsten 140 spült. In diesem Bereich wird der Saugkasten 20 mit seiner Öffnung 23 bewegt. Über die Düsen 34 zur Abgabe des Transportmediumsstrahls 81 wird dann im Öffnungsbereich 23 der Transportmediumstrahl 81 abgegeben, mit dem der gelöste Boden in die Öffnung 22 beschleunigt und damit zum Abtransport in den Spülkasten 20 bewegt wird, und'/oder im Öffnungsbereich 22 direkt durch den Saugkasten 20 abgesaugt wird.
  • Die Bewegung/Beschleunigung des Bohrkleins in den Saugkasten 20 hinein kann zusätzlich durch mechanische Werkzeuge unterstützt werden.
  • Figur 10 zeigt das Einbringen von gelöstem Boden in den Saugkasten, dessen Öffnung 29 bzw. Anschluss 30 zur Förderleitung 31 hinter dem Öffnungsbereich 22 vorgesehen ist. Gezeigt ist eine mechanische Unterstützung bei der Aufnahme mittels eine Aufnahmewerkzeug 33. Über einen Zylinder 35 kann der Saugkasten 20 um eine Schwenkpunkt 36 verschwenkt werden. Die Düsen 34 sind hier nicht dargestellt.
  • In Figur 11 und 12 ist das Einbringen von gelöstem Boden in den Saugkasten 20 gezeigt, dessen Öffnung 29 bzw. Anschluss 30 zur Förderleitung 31 vor dem Öffnungsbereich 22 vorgesehen ist. Gezeigt ist eine mechanische Unterstützung bei der Aufnahme mittels eine Aufnahmewerkzeug 33. Über einen Zylinder 35 kann der Saugkasten 20 um eine Schwenkpunkt 36 verschwenkt werden. Damit lässt sich der Saugkasten in Pfeilrichtung A verschenken, so dass sich der Abstand 36 zur Ortsbrust 100 ändert. In Figur 12 ist die Anordnung der Düsen 34 gezeigt. Hier ist eine erste Düse 34 vorgesehen, die in Richtung des Umlenk- bzw. Aufnahmewerkzeug 33 gerichtet ist. Weiterhin ist eine zweite Düse 34` vorgesehen, die in Richtung der Öffnung 29 und des Anschlusses 30 gerichtet ist. Durch die beiden Düsen 34, 34' wird der gelöste Boden 110 dem Fördermedium 120 zugeführt und zusammen mit diesem abgefördert.
  • Der über die Förderleitung 31 abgeförderte Förderstrom setzt sich zusammen aus einer Kombination von festen Bestandteilen (gelöster Boden 110) sowie flüssigen und/oder gasförmigen Bestandteilen. Diese werden über die Förderleitung 31 einer Aufbereitung 200 zugeführt (siehe Figur 13). Hier werden die Bestandteile voneinander getrennt, beispielsweise mittels wenigstens einem Zyklon, Flüssigkeits- und/oder Staubabscheidern. Die gasförmigen Bestandteile (Luft) wird dem Bohrbereich (beispielsweise dem bereits gebohrten Schacht) wieder zugeführt. Die flüssigen Bestandteile werden ggf. wieder den Düsen 32, 34 34' zugeführt oder aus dem Bohrbereich nach über Tage abgefördert. Die festen Bestandteile werden ebenfalls aus dem Bohrbereich nach über Tage mit geeigneten Mitteln abgeführt.
  • Alternativ oder ergänzend zum Eintrag der Beschleunigung in den gelösten Boden mittels Düsen und einem Transportmedium zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 14-16 einen mechanischen Beschleunigungseintrag. Hierfür ist eine Schlageinrichtung 50 vorgesehen, die im Bereich des Saugkastens 20 nach innen im Bohrkopf 10 vorgesehen ist aber eine Beschleunigung des gelösten Bodens 110 im Bereich der Ortsbrust 100 vornehmen kann.
  • In einem Gehäuse 57 ist ein Rotationselement 51 vorgesehen, an dem umlaufend mehrere Schlagelemente 52, hier bevorzugt beweglich über ein Gelenk 53 vorgesehen, angeordnet sind. Die Schlagelemente 52 bewegen sich auf einem konzentrisch um das Rotationselement 51 vorgesehenen Schlagkreis 54. Das Rotationselement 51 wird über einen Antrieb (nicht dargestellt) angetrieben. Schlagelemente 52 treffen in einem Schlagbereich 55 auf gelösten Boden, der dann in Schlagrichtung 56 in den Saugkasten 20 bzw. in dessen Öffnung 23 eingebracht wird. Im dortigen Innenraum 25 und/oder im Öffnungsbereich 22 wird der beschleunigte gelöste Boden dann vom Fördermedium 90 erfasst und durch die Förderleitung 31 mit dem Förderstrom 120 abgefördert.
  • Figur 15 und Figur 16 zeigen unterschiedliche Anordnungsbreiten der Schlageinrichtung 50 im Zusammenhang mit den Flanken 18, 43 des Bohrkopfes 10.
  • Vorteilhaft ist hier, die Schlageinrichtung 50 möglichst breit (Figur 16 unten) auszuführen, um eine bessere Abförderleistung zu erreichen.
  • Vorteilhaft ist hierbei weiterhin, dass die Flanken 18, 43, wie in Figur 16 oben gezeigt, im Vergleich zu den Darstellungen in Figur 15 und Figur 16 unten relativ steil und kurz ausgeführt werden können, sodass unter Umständen sogar eine Flankenspülung, hier in Form eines Luftstroms oder in Form von Räumelementen (nicht dargestellt), entfallen kann.
  • Nachfolgend sind weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele hinsichtlich des Bohrkopfes und des Verfahrens genannt:
    1. 1. Bohrkopf zum Erstellen einer im Wesentlichen vertikalen Bohrung im Boden, insbesondere zum Erstellen eines Schachts, mit einem Körper (11), der mit einem Rotationsantrieb einer Bohrvorrichtung verbindbar ist, mit an dem Körper (11) angeordneten Bohrwerkzeugen (12) zum Lösen des Bodens an einer Ortsbrust (100) der Bohrung, mit einer Abfördervorrichtung zum Abtransport des gelösten Bodens an der Ortsbrust (100), die mit einer Ansaugeinheit zum Ansaugen eines Fördermediums über eine Förderleitung (31) verbindbar ist, wobei die Abfördervorrichtung einen am Körper (11) angeordneten Öffnungsbereich (22) mit wenigstens einer Öffnung (23) im Bereich der Bohrwerkzeuge (12) an der Ortsbrust (100) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (23) des Öffnungsbereichs (22) mit einem Saugkasten (20) als Bestandteil der Abfördervorrichtung verbunden ist, der an einem der Öffnung (23) gegenüberliegenden Ende eine Anschlussöffnung (29) für eine Verbindung mit der Förderleitung (31) aufweist, dass wenigstens ein Element vorgesehen ist, das auf den gelösten Boden im Bereich Saugkastens (20) eine Beschleunigung ausübt, durch die der von den Bohrwerkzeugen (12) gelöste Boden (110) in den Öffnungsbereich (22) und/oder durch die Öffnung (23) in den Saugkasten (25) bewegbar ist, wobei der gelöste Boden (110) im Öffnungsbereich (22) und/oder im Saugkasten (25) von dem Fördermedium (90) erfasst und durch die Ansaugeinheit über die Förderleitung (31) abförderbar ist.
    2. 2. Bohrkopf nach Ausführungsbeispiel 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wenigstens einen Element um wenigstens eine Düse (34) handelt, die in den Öffnungsbereich (22) gerichtet vorgesehen ist, die wenigstens einen Strahl (81) eines Transportmediums (80) zum Bewirken der Beschleunigung abgibt.
    3. 3. Bohrkopf nach Ausführungsbeispiel 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Öffnungsbereich (22) wenigstens ein Werkzeug zum Lösen des Bodens, bevorzugt in Form einer Zahnleiste, und/oder zum Aufnehmen von gelöstem Boden vorgesehen ist.
    4. 4. Bohrkopf nach Ausführungsbeispiel 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Werkzeug zur Veränderung des Abstands des Werkzeugs zur Ortsbrust (100) bewegbar ist, und/oder dass das wenigstens eine Werkzeug gegenüber dem Öffnungsbereich (22) verschwenkbar ist.
    5. 5. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Öffnungsbereichs (22) zur Ortsbrust (100) verstellbar ist.
    6. 6. Bohrkopf nach Ausführungsbeispiel 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellen des Abstands über ein vertikales Bewegen des Saugkastens (20) und/oder über ein Verschwenken des Saugkastens (20) um einen Drehpunkt erfolgt, wobei für das Bewegen oder für das Verschwenken ein Antrieb vorgesehen ist.
    7. 7. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Öffnung (23) wenigstens ein Umlenkbereich, bevorzugt vor dem Eintritt in den Saugkasten (20), vorgesehen ist, in dem die Strömungsrichtung des gelösten Bodens (110) umlenkbar ist.
    8. 8. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsbereich (22) eine längliche Erstreckung aufweist.
    9. 9. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Spüldüse (32) vorgesehen ist, mit der von wenigstens einem Bohrwerkzeug (12) gelöster Boden in einen Bereich auf der Ortsbrust (100) transportierbar ist, der von dem Saugkasten (20) beim Bohren mit dem Bohrkopf (10) überfahren wird.
    10. 10. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkasten (20) im Innenraum (25) wenigstens eine Düse (34a) aufweist.
    11. 11. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fördermedium (90) und/oder bei dem Transportmedium (80) um ein flüssiges oder gasförmiges Medium handelt, bevorzugt Wasser, eine Bentonitsuspension oder Luft.
    12. 12. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wenigstens einen Element um wenigstens ein angetriebenes Rotationselement (51) mit wenigstens einem daran angeordneten Schlagelement (52) handelt, wobei das wenigstens eine Schlagelement (52) durch eine Rotationsbewegung die Beschleunigung des gelösten Bodens (110) über einen Kontakt bewirkt.
    13. 13. Bohrkopf nach Ausführungsbeispiel 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagelement (52) auf einem Schlagkreis (54), der konzentrisch um das Rotationselement (51) vorgesehen ist, bewegbar ist.
    14. 14. Bohrkopf nach Ausführungsbeispiel 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schlagelement (52) beweglich an dem wenigstens einen Rotationselement (51) angeordnet ist.
    15. 15. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wenigstens einen Schlagelement (52) um einen Hammer, ein Schwert, ein Seil, eine Kette, ein Bürstenelement, oder einen Meißel handelt.
    16. 16. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation des wenigstens eine Rotationselements (51) drehzahlregelbar ist.
    17. 17. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schlagelement (52) eine Zerkleinerung des gelösten Bodens (110) bewirkt.
    18. 18. Bohrkopf nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkasten (20) horizontal, geneigt und/oder vertikal vorgesehen ist.
    19. 19. Vorrichtung zum Abteufen eines Schachts mit einem Bohrkopf (10) nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 18.
    20. 20. Verfahren zum Erstellen einer im Wesentlichen vertikalen Bohrung im Boden, insbesondere zum Erstellen eines Schachts, mit einem Bohrkopf, insbesondere mit einem zuvor beschriebenen Bohrkopf (10), wobei der Bohrkopf (10) mit einem Rotationsantrieb einer Bohrvorrichtung verbunden wird, wobei der Bohrkopf (10) einen Körper (11) aufweist, an dem Bohrwerkzeuge (12) angeordnet sind, mit denen beim Bohren der Boden an einer Ortsbrust (100) der Bohrung gelöst und auf eine abförderbare Größe zerkleinert wird, wobei der gelöste und zerkleinerte Boden (110) mit einer Abfördervorrichtung von der Ortsbrust (100) abtransportiert wird, die mit einer Ansaugeinheit zum Ansaugen eines Fördermediums (90) über eine Förderleitung (31) verbunden wird, wobei die Abfördervorrichtung einen Saugkasten (20) mit einem Öffnungsbereich (22) mit wenigstens einer Öffnung (23) im Bereich der Bohrwerkzeuge (12) an der Ortsbrust (100) aufweist, mit den Schritten:
      • Einbringen einer Beschleunigung in im Bereich des Öffnungsbereichs (22) befindlichen gelösten Boden (110), und
      • Erfassen des gelösten Bodens (110) von einem Fördermedium (90) und Abfördern durch die Ansaugeinheit über die Förderleitung (31).
    21. 21. Verfahren nach Ausführungsbeispiel 20, dadurch gekennzeichnet, dass der gelöste Boden (110) durch die Öffnung (23) in den Saugkasten (20) durch die eingebrachte Beschleunigung bewegt wird.
    22. 22. Verfahren nach Ausführungsbeispiel 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen im Saugkasten (20) und/oder im Öffnungsbereich (22) erfolgt.
    23. 23. Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung durch Abgabe eines Strahls (81) eines Transportmediums aus einer Düse (34), die in den Öffnungsbereich (22) des Saugkastens (20) als Bestandteil der Abfördervorrichtung gerichtet ist, erfolgt.
    24. 24. Verfahren nach Ausführungsbeispiel 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen des gelösten Bodens (110) durch das Transportmedium (80) erfolgt.
    25. 25. Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung durch wenigstens ein angetriebenes Rotationselement (51) mit wenigstens einem daran angeordneten Schlagelement (52) erfolgt, wobei das wenigstens eine Schlagelement (52) durch eine Rotationsbewegung die Beschleunigung des gelösten Bodens über einen Kontakt bewirkt.
    26. 26. Verfahren nach Ausführungsbeispiel 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegen des gelösten Bodens (110) durch das Schlagelement (52) erfolgt.
    27. 27. Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fördermedium und/oder bei dem Transportmedium um ein flüssiges oder gasförmiges Medium handelt, bevorzugt Wasser, eine Bentonitsuspension oder Luft.
    Bezugszeichenliste:
  • 10 Bohrkopf 35 Zylinder
    11 Körper 36 Schwenkpunkt
    12 Bohrwerkzeug 37 Abstand
    12a Diskenmeißel 40 Verschleißelement
    12b Schählmeißel 41 Vertiefung
    12c Rollenmeißel 42 Fläche
    13 Unterseite 43 Flanke
    14 Oberseite 45 Anschluss
    15 Ringabschnitt
    16 Unterseite 50 Schlageinrichtung
    17 Arm 51 Rotationselement
    18 Flanke 52 Schlagelement
    19 Räumwerkzeug 53 Gelenk
    20 Saugkasten 54 Schlagkreis
    21 Vorderseite 55 Schlagbereich
    22 Öffnungsbereich 56 Schlagrichtung
    23 Öffnung 57 Gehäuse
    23a Öffnungsabschnitt 58 Rotationsrichtung
    24 Klassierungselement
    25 Innenraum 80 Transportmedium
    26 Deckel 81 Transportmediumstrahl
    27 Boden 90 Fördermedium
    28 Seitenwand 100 Ortsbrust
    29 Öffnung 110 gelöster Boden
    30 Anschluss 120 Förderstrom
    31 Förderleitung 130 Spülungsstrahl
    32 Spüldüse 140 Bohrlochtiefstes
    33 Bodenlösewerkzeug /Bodenaufnahmewerkzeug 200 Aufbereitung
    34, 34' Düse

Claims (15)

  1. Bohrkopf zum Erstellen einer im Wesentlichen vertikalen Bohrung im Boden, insbesondere zum Erstellen eines Schachts, mit einem Körper (11), der mit einem Rotationsantrieb einer Bohrvorrichtung verbindbar ist, mit an dem Körper (11) angeordneten Bohrwerkzeugen (12) zum Lösen des Bodens an einer Ortsbrust (100) der Bohrung, mit einer Abfördervorrichtung zum Abtransport des gelösten Bodens an der Ortsbrust (100), die mit einer Ansaugeinheit zum Ansaugen eines Fördermediums über eine Förderleitung (31) verbindbar ist, wobei die Abfördervorrichtung einen am Körper (11) angeordneten Öffnungsbereich (22) mit wenigstens einer Öffnung (23) im Bereich der Bohrwerkzeuge (12) an der Ortsbrust (100) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Öffnung (23) des Öffnungsbereichs (22) mit einem Saugkasten (20) als Bestandteil der Abfördervorrichtung verbunden ist, der an einem der Öffnung (23) gegenüberliegenden Ende eine Anschlussöffnung (29) für eine Verbindung mit der Förderleitung (31) aufweist, dass wenigstens ein Element vorgesehen ist, das auf den gelösten Boden im Bereich Saugkastens (20) eine Beschleunigung ausübt, durch die der von den Bohrwerkzeugen (12) gelöste Boden (110) in den Öffnungsbereich (22) und/oder durch die Öffnung (23) in den Saugkasten (20) bewegbar ist, wobei der gelöste Boden (110) im Öffnungsbereich (22) und/oder im Saugkasten (20) von dem Fördermedium (90) erfasst und durch die Ansaugeinheit über die Förderleitung (31) abförderbar ist.
  2. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wenigstens einen Element um wenigstens eine Düse (34) handelt, die in den Öffnungsbereich (22) gerichtet vorgesehen ist, die wenigstens einen Strahl (81) eines Transportmediums (80) zum Bewirken der Beschleunigung abgibt.
  3. Bohrkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Öffnungsbereich (22) wenigstens ein Werkzeug zum Lösen des Bodens, bevorzugt in Form einer Zahnleiste, und/oder zum Aufnehmen von gelöstem Boden vorgesehen ist, wobei besonders bevorzugt das wenigstens eine Werkzeug zur Veränderung des Abstands des Werkzeugs zur Ortsbrust (100) bewegbar ist, und/oder dass das wenigstens eine Werkzeug gegenüber dem Öffnungsbereich (22) verschwenkbar ist.
  4. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Öffnungsbereichs (22) zur Ortsbrust (100) verstellbar ist, wobei besonders bevorzugt das Verstellen des Abstands über ein vertikales Bewegen des Saugkastens (20) und/oder über ein Verschwenken des Saugkastens (20) um einen Drehpunkt erfolgt, wobei für das Bewegen oder für das Verschwenken ein Antrieb vorgesehen ist.
  5. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkasten (20) horizontal, geneigt und/oder vertikal vorgesehen ist, und/oder dass hinter der Öffnung (23) wenigstens ein Umlenkbereich, bevorzugt vor dem Eintritt in den Saugkasten (20), vorgesehen ist, in dem die Strömungsrichtung des gelösten Bodens (110) umlenkbar ist und/oder dass der Öffnungsbereich (22) eine längliche Erstreckung aufweist, und/oder wenigstens eine Spüldüse (32) vorgesehen ist, mit der von wenigstens einem Bohrwerkzeug (12) gelöster Boden in einen Bereich auf der Ortsbrust (100) transportierbar ist, der von dem Saugkasten (20) beim Bohren mit dem Bohrkopf (10) überfahren wird, und/oder der Saugkasten (20) im Innenraum (25) wenigstens eine Düse (34a) aufweist, und/oder dass es sich bei dem Fördermedium (90) und/oder bei dem Transportmedium (80) um ein flüssiges oder gasförmiges Medium handelt, bevorzugt Wasser, eine Bentonitsuspension oder Luft.
  6. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wenigstens einen Element um wenigstens ein angetriebenes Rotationselement (51) mit wenigstens einem daran angeordneten Schlagelement (52) handelt, wobei das wenigstens eine Schlagelement (52) durch eine Rotationsbewegung die Beschleunigung des gelösten Bodens (110) über einen Kontakt bewirkt, wobei bevorzugt das Schlagelement (52) auf einem Schlagkreis (54), der konzentrisch um das Rotationselement (51) vorgesehen ist, bewegbar ist.
  7. Bohrkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schlagelement (52) beweglich an dem wenigstens einen Rotationselement (51) angeordnet ist, und/oder dass es sich bei dem wenigstens einen Schlagelement (52) um einen Hammer, ein Schwert, ein Seil, eine Kette, ein Bürstenelement, oder einen Meißel handelt, und/oder dass die Rotation des wenigstens eine Rotationselements (51) drehzahlregelbar ist, und/oder dass das wenigstens eine Schlagelement (52) eine Zerkleinerung des gelösten Bodens (110) bewirkt.
  8. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkopf (10) an seiner Unterseite (13) einen planen Ringabschnitt (15) aufweist, an den dessen Unterseite (16) Bohrwerkzeuge (12) vorgesehen sind.
  9. Bohrkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) an seiner Unterseite (13) des Bohrkopfes (10) am Ringabschnitt (15) den Saugkasten (20) aufweist.
  10. Bohrkopf nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich ausgehend von dem Ringabschnitt (15) nach außen Arme (17) erstrecken, die jeweils bevorzugt eine plane Flanke (18) aufweisen, wobei bevorzugt an den Flanken (18) Räumwerkzeuge (19) und Verschleißelemente (40) vorgesehen sind, oder dass sich vollflächige Flanken (18) von dem Ringabschnitt (15) nach außen erstrecken
  11. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum der Unterseite (13) eine Vertiefung (41) vorgesehen ist, die bevorzugt eine plane Fläche (42) und Flanken (43) aufweist, an denen Bohrwerkzeuge (12) vorgesehen sind.
  12. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Räumwerkzeugs (19) Spüldüsen (32) vorgesehen sind, die in Richtung einer Öffnung (23) des Saugkastens (20) ausgerichtet sind und einen Spülungsstrahl (130) abgeben, mit dem das gelöste Bohrklein (110) in einen Öffnungsbereich (22) des Saugkastens (20) transportiert wird.
  13. Vorrichtung zum Abteufen eines Schachts mit einem Bohrkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Verfahren zum Erstellen einer im Wesentlichen vertikalen Bohrung im Boden, insbesondere zum Erstellen eines Schachts, mit einem Bohrkopf, insbesondere mit einem zuvor beschriebenen Bohrkopf (10), wobei der Bohrkopf (10) mit einem Rotationsantrieb einer Bohrvorrichtung verbunden wird, wobei der Bohrkopf (10) einen Körper (11) aufweist, an dem Bohrwerkzeuge (12) angeordnet sind, mit denen beim Bohren der Boden an einer Ortsbrust (100) der Bohrung gelöst und auf eine abförderbare Größe zerkleinert wird, wobei der gelöste und zerkleinerte Boden (110) mit einer Abfördervorrichtung von der Ortsbrust (100) abtransportiert wird, die mit einer Ansaugeinheit zum Ansaugen eines Fördermediums (90) über eine Förderleitung (31) verbunden wird, wobei die Abfördervorrichtung einen Saugkasten (20) mit einem Öffnungsbereich (22) mit wenigstens einer Öffnung (23) im Bereich der Bohrwerkzeuge (12) an der Ortsbrust (100) aufweist, mit den Schritten:
    • Einbringen einer Beschleunigung in im Bereich des Öffnungsbereichs (22) befindlichen gelösten Boden (110), und
    • Erfassen des gelösten Bodens (110) von einem Fördermedium (90) und Abfördern durch die Ansaugeinheit über die Förderleitung (31).
  15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der gelöste Boden (110) durch die Öffnung (23) in den Saugkasten (20) durch die eingebrachte Beschleunigung bewegt wird, und/oder dass es sich bei dem Fördermedium und/oder bei dem Transportmedium um ein flüssiges oder gasförmiges Medium handelt, bevorzugt Wasser, eine Bentonitsuspension oder Luft, und/oder dass das Erfassen im Saugkasten (20) und/oder im Öffnungsbereich (22) erfolgt, und/oder dass die Beschleunigung durch Abgabe eines Strahls (81) eines Transportmediums aus einer Düse (34), die in den Öffnungsbereich (22) des Saugkastens (20) als Bestandteil der Abfördervorrichtung gerichtet ist, erfolgt, wobei bevorzugt das Bewegen des gelösten Bodens (110) durch das Transportmedium (80) erfolgt, und/oder dass die Beschleunigung durch wenigstens ein angetriebenes Rotationselement (51) mit wenigstens einem daran angeordneten Schlagelement (52) erfolgt, wobei das wenigstens eine Schlagelement (52) durch eine Rotationsbewegung die Beschleunigung des gelösten Bodens über einen Kontakt bewirkt, wobei bevorzugt das Bewegen des gelösten Bodens (110) durch das Schlagelement (52) erfolgt.
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