用于產(chǎn)生孔的鉆孔裝置以及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于在土壤中在支撐管之內(nèi)產(chǎn)生孔的鉆孔裝置(Bohrvorrichtung)，以及一種根據(jù)權(quán)利要求11的前序部分所述的用于在土壤中產(chǎn)生孔的方法。
[0002]鉆孔裝置包括:殼體，其可被插入支撐管中并且可以防止旋轉(zhuǎn)的方式固定在支撐管處；用于除去土壤材料的切割裝置；用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)切割裝置的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器；以及供應(yīng)裝置，利用該供應(yīng)裝置可將沖洗液供應(yīng)到切割裝置的區(qū)域中。
[0003]在該方法中，將支撐管引入土壤中，將鉆孔裝置插入支撐管中并且防止旋轉(zhuǎn)地固定在支撐管處，借助于鉆孔裝置的被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的切割裝置除去土壤材料并且將沖洗液供應(yīng)到切割裝置的區(qū)域中。
【背景技術(shù)】
[0004]在文獻(xiàn)US 4，202，416中描述了用于在支撐管之內(nèi)或之下產(chǎn)生孔洞的裝置以及方法。該鉆孔裝置被插入支撐管中并且防止旋轉(zhuǎn)地固定在支撐管中。借助于被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的切割裝置土壤被除去并且收集在設(shè)置在切割裝置之上的螺旋輸送器(F&derschnecke)上。當(dāng)螺旋輸送器。當(dāng)螺旋輸送器被填滿時(shí)，將整個(gè)裝置從支撐管中拉出并且清空螺旋輸送器。隨后，繼續(xù)鉆孔過(guò)程。因此該方法為非連續(xù)的方法。
[0005]帶有可固定在支撐管中的鉆孔裝置的鉆孔組件尤其地適合用于在水下尤其地在海面區(qū)域中產(chǎn)生孔。例如這種裝置和方法可用于例如風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的在海底中的承載結(jié)構(gòu)的錨定。該鉆孔裝置可從浮動(dòng)的浮筒中被引入支撐管中。借助于該鉆孔裝置可將支撐管的內(nèi)部且如有可能位于其下的區(qū)域鉆空。在此該鉆孔裝置支撐在支撐管處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出的目標(biāo)是，給出一種用于在支撐管之內(nèi)產(chǎn)生孔的裝置和方法，其使尤其經(jīng)濟(jì)性地產(chǎn)生孔成為可能。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，該目標(biāo)通過(guò)具有權(quán)利要求1所述的特征的鉆孔裝置以及具有權(quán)利要求11所述的特征的方法實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，該鉆孔裝置的特征在于，在切割裝置上方布置有容納容器，可將被除去的土壤材料與沖洗液一起輸送到該容納容器中，在容納容器中設(shè)置有至少一個(gè)攪拌元件以用于使被除去的土壤材料與沖洗液攪拌，并且設(shè)置有排出裝置，利用該排出裝置可將除去的土壤材料與沖洗液一起從容納容器中向上排出。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，該方法的特征在于，被除去的土壤材料被輸送到在切割裝置之上的鉆孔裝置的容納容器中，在容納容器中使被除去的土壤材料與沖洗液攪拌，并且被除去的土壤材料與沖洗液一起從容納容器中向上被排出。
[0010]本發(fā)明的基本想法在于，給出鉆孔裝置和相應(yīng)的鉆孔方法，其使在支撐管之內(nèi)和/或之下連續(xù)地產(chǎn)生孔洞成為可能。為此根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，設(shè)置有排出裝置，利用該排出裝置可將被除去的土壤材料與沖洗液一起從孔洞或支撐管中輸送出來(lái)尤其地輸送到土壤表面。為此排出裝置尤其地可包括管路和泵。
[0011]為了盡可能連續(xù)地輸送被除去的土壤材料和沖洗液的混合物，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置有容納容器或攪拌腔，在其中被除去的土壤材料借助于至少一個(gè)攪拌元件與沖洗液攪拌或混合。通過(guò)攪拌或均勻化，至少盡可能防止了固體成分在容納容器或攪拌腔中沉積。這實(shí)現(xiàn)了通過(guò)作為載體介質(zhì)的沖洗液有效地且可靠地排出被除去的土壤材料。帶有攪拌元件的容納容器也可稱為攪拌容器。
[0012]為了將殼體防止旋轉(zhuǎn)地固定在支撐管中，優(yōu)選地設(shè)置有夾持裝置，利用該夾持裝置可將殼體夾緊在支撐管中。鉆孔裝置尤其地可夾緊或撐牢在支撐管的管內(nèi)壁處。夾持裝置為此可具有至少一個(gè)夾緊缸或柱塞，其可靠著支撐管的內(nèi)壁被夾持。優(yōu)選地，沿著鉆孔裝置的周緣分布多個(gè)夾持元件。
[0013]為了實(shí)施鉆孔過(guò)程，鉆孔裝置由此支撐在支撐管處。鉆孔裝置可借助于例如起重機(jī)的繩索下降到支撐管中。
[0014]布置在可撐牢在支撐管中的鉆孔裝置中的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選地驅(qū)動(dòng)軸，該軸中心地在鉆孔裝置之內(nèi)伸延。切割裝置布置在軸的下端部處并且通過(guò)軸被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
[0015]在切割裝置和至少一個(gè)攪拌元件之間可布置有輸送裝置尤其地螺旋輸送器以用于將被除去的土壤材料從切割裝置輸送到容納容器中。輸送裝置或螺旋輸送器尤其地可與切割裝置一起被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，切割裝置包括至少一個(gè)布置在螺旋輸送器或輸送器螺旋部(FSrderwendel)的下端部處的基本上徑向延伸的刀刃。
[0016]為了在容納容器之內(nèi)高效混合鉆孔物和沖洗液，布置在容納容器中的攪拌元件優(yōu)選地可被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。該至少一個(gè)攪拌元件優(yōu)選地布置在被引導(dǎo)穿過(guò)攪拌腔的被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的軸處。但是原則上被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的攪拌元件也可設(shè)置在容納容器的外壁處。優(yōu)選地，容納容器具有柱形的形狀。
[0017]尤其經(jīng)濟(jì)性地可通過(guò)以下方式提供攪拌元件的驅(qū)動(dòng)，即切割裝置和攪拌元件可共同地通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。因此設(shè)置有不僅用于切割裝置而且用于攪拌元件的共同的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器。為了盡管如此使不同的旋轉(zhuǎn)速度成為可能，可設(shè)置有變速器。切割裝置和攪拌元件優(yōu)選地通過(guò)共同的軸驅(qū)動(dòng)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明此外優(yōu)選的是，設(shè)置有鉆孔上部件，其可撐牢在支撐管中，并且設(shè)置有可相對(duì)于鉆孔上部件移動(dòng)的鉆孔下部件，其包括切割裝置和容納容器。為了在支撐管之內(nèi)產(chǎn)生孔，使鉆孔上部件夾緊在支撐管中，并且使鉆孔下部件連同切割裝置和容納容器向下推壓。帶有攪拌裝置的容納容器由此始終與切割裝置具有限定的距離。在一定的鉆孔步驟之后，松開鉆孔上部件的撐牢，并且使鉆孔上部件跟隨鉆孔下部件。之后使鉆孔上部件重新在支撐管中撐牢并且實(shí)施繼續(xù)的鉆孔步驟。
[0019]為了使鉆孔下部件相對(duì)于鉆孔上部件移動(dòng)，優(yōu)選地設(shè)置有推進(jìn)缸。尤其地以液壓方式運(yùn)行的推進(jìn)缸使鉆孔下部件利用鉆頭壓靠孔洞底層。
[0020]此外，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的是，供應(yīng)裝置和/或排出裝置具有可伸縮的管路。該可伸縮的管路尤其地可布置在可相對(duì)彼此運(yùn)動(dòng)的鉆孔上部件和鉆孔下部件之間的區(qū)域中。備選地，聯(lián)接到鉆孔下部件處的供應(yīng)和/或排出管路也能夠可軸向移動(dòng)地支承在鉆孔上部件之內(nèi)。
[0021]通過(guò)以下方式可實(shí)現(xiàn)鉆孔物與沖洗液的尤其高效的混勻，即在容納容器中對(duì)于至少一個(gè)被驅(qū)動(dòng)的攪拌元件附加地布置有至少一個(gè)固定的混合元件，其與攪拌元件共同作用。例如多個(gè)攪拌元件可布置在內(nèi)部的軸處并且多個(gè)混合元件可布置在容納容器的外壁的內(nèi)面處。優(yōu)選地，被驅(qū)動(dòng)的攪拌元件和固定的混合元件布置成軸向上彼此錯(cuò)位并且在徑向方向上重疊，從而通過(guò)攪拌元件引起的流動(dòng)通過(guò)混合元件引起渦流。
[0022]為了在被除去的土壤材料穿入攪拌腔之前粉碎被除去的土壤材料，在攪拌腔下方可布置有粉碎裝置。該粉碎裝置尤其地可形成在切割裝置和容納容器之間的狹窄部位，并且具有布置在狹窄部位以下的尤其地錐形的引導(dǎo)和破碎面以用于引導(dǎo)和破碎石塊。為了沿著引導(dǎo)和破碎面輸送土壤材料，輸送裝置的輸送器螺旋部可固定在該引導(dǎo)和破碎面處。粉碎裝置可通過(guò)在鉆孔裝置之內(nèi)的中央的軸驅(qū)動(dòng)。
[0023]為了粉碎被除去的土壤材料，可在攪拌腔之下在切割裝置和狹窄部位之間形成向上逐漸變細(xì)的輸送腔。在逐漸變細(xì)的輸送腔中，可設(shè)立有帶有向上逐漸變細(xì)的橫截面的輸送器螺旋部。
[0024]在另一方面，本發(fā)明涉及一種帶有可被引入土壤中的支撐管和根據(jù)本發(fā)明的鉆孔裝置的鉆孔設(shè)備，該鉆孔裝置可布置在支撐管中。優(yōu)選地在鉆孔裝置被插入支撐管之前，該支撐管可被引入例如被振入(einriltteln)或擰入土壤中。利用鉆孔裝置，可除去在支撐管之內(nèi)和/或之下的土壤材料，其中在此支撐管也可連續(xù)地繼續(xù)被推入土壤中。
[0025]利用根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了根據(jù)鉆孔裝置描述的優(yōu)點(diǎn)。尤其地被除去的土壤材料可通過(guò)高效地與沖洗液混合可靠地從孔洞中被輸送出來(lái)，其中實(shí)現(xiàn)了在大的孔洞深度上連續(xù)地產(chǎn)生孔洞。
【附圖說(shuō)明】
[0026]下面根據(jù)在示意性的附圖中示出的優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明。
[0027]其中:
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的鉆孔裝置的透視圖；
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的鉆孔裝置的橫截面視圖；
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的容納容器以及切割和輸送裝置的橫截面視圖；以及圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的容納容器以及切割和輸送裝置的透視圖。
[0028]在所有圖中以相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同或相似的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0029]根據(jù)本發(fā)明的鉆孔裝置10可被插入未示出的支撐管中并且被沉入該支撐管中。支撐管通常首先被引入土壤中并且如有可能被錨定在土壤中，并且之后可借助于在其中下降的鉆孔裝置被鉆空?？山柚诤线m的且基本上已知的引入裝置例如錘入裝置實(shí)現(xiàn)將支撐管引入到土壤例如水域的地層。那么支撐管一方面用于支撐待產(chǎn)生的孔洞并且另一方面用作用于固定在其中的鉆孔裝置10的支座和引導(dǎo)。
[0030]鉆孔裝置10包括殼體12，其在支撐管中固定或撐牢在不同的部位處以用于實(shí)施鉆孔過(guò)程。殼體12可實(shí)施成框架結(jié)構(gòu)，并且包括基本上柱形的外輪廓以用于插入支撐管中。
[0031]軸32通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸承33可旋轉(zhuǎn)地支承在殼體12中。軸32借助于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器26可被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)并且驅(qū)動(dòng)帶有切割裝置56的鉆頭。
[0032]鉆孔裝置10包括鉆孔上部件20和可相對(duì)于該鉆孔上部件軸向移動(dòng)地支承的鉆孔下部件40。在鉆孔裝置10的鉆孔上部件20或殼體12處設(shè)置有夾持裝置22，借助于該夾持裝置22可將鉆孔上部件20或殼體12旋轉(zhuǎn)固定地且軸向固定地?fù)卫卧谥喂苤?。夾持裝置22可包括液壓操縱的調(diào)整缸，借助于該調(diào)整缸可使夾持元件徑向向外壓靠支撐管的內(nèi)面。
[0033]在鉆孔上部件20的上端部處設(shè)置有繩索懸掛部24，鉆孔裝置10可借助于該繩索懸掛部24被引入支撐管中和從支撐管中拉出。
[0034]鉆孔下部件40可借助于一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)缸30尤其地液壓缸相對(duì)于鉆孔上部件20向下移動(dòng)，從而當(dāng)鉆孔上部件撐牢在支撐管中時(shí)，鉆孔下部件40可靠著孔洞底層被推壓。
[0035]鉆孔下部件40在其下部區(qū)域中包括用于除去或分離土壤材料的切割裝置56。在切割裝置56上方布置有容納容器44，在該容納容器