在土壤中产生钻孔的方法和装置的制作方法

专利名称：在土壤中产生钻孔的方法和装置的制作方法
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在土壤中产生钻 L的方法和装置
本发明涉及根据权利要求1的前序部分在土壤中产生钻孔的方法。在这种 方法中，规定钻杆和设置在钻杆内部的螺旋输送器被设置为旋转并引入土壤 中，并规定露出地面的土壤材料被至少一个主切削刃松动并在钻杆内部被螺旋 输送器运离，该主切削刃轴向位于螺旋输送器之前。
本发明还涉及根据权利要求5的前序部分在土壤中产生钻孔的装置，其包 括钻杆、设置在钻杆内部的螺旋输送器和至少一个主切削刃，该主切削刃轴向 位于螺旋输送器之前用来剥离土壤材料。
背景技术：
钻孔可用于特别是制作地對勾件和/或堆筑墙壁。
套管土壤钻进的方法和装置，特别是双头方法或装置是已知的。在这些 方法中，钻杆和在钻杆内部特别为连续型的螺旋在旋转的同时沉到施工工地 里。在其端部，螺旋至少有一个主切削刃，其将露出螺旋横截面的土壤松动， 并将它传送到螺旋的螺旋刮板。上壤材料被从主切削刃沿旋转的螺旋向上运 离。这种传送运动是土壤材料和螺旋刮板表面以及土壤材料和钻杆内壁的摩
擦效应导致的结果。
这种方法是己知的，例如从EP 1394351Bl。它尤其适合应用于非固定土 壤(例如砂砾和沙)、粘着的混合土壤和/或地下水位以下的土壤，因为在这种 情况下，人为的过载水负荷的产生是可以避免的。
然而，在双头钻进时，结果是在某种情况下只能获得比较低的钻sia程，
而且经常伴随着钻杆内壁和螺旋输送器上的较高磨损。这种效应会出现在特 别是贫乏等级的土壤团粒中和/或在粗砾存在的情况下。

发明内容
本发明的目的是提供在土壤中产生钻孔的方法和装置，其可以在多种多样 的应用中采用，同时确保高的钻进进程，并且磨损相当小。
根据本发明，该目的通过具有权利要求l的特征的方法和具有权利要求5 的特征的装置来解决。各从属权利要求陈述了优选实施例。
本发明的方法的特征在于主切削刃设置在钻杆上，并随钻杆旋转。
本发明考虑了现有的钻孔方法和钻孔装置，其中主切削刃设置在螺旋输送 器上，所述螺旋输送器既承担松动露出的土壤的任务又承担移走松动的土壤的 任务。然而，这种结构并不能在所有的工作条件下都理想的工作。例如，在 特定的土壤地质中，松动土壤需要的力可能相当高，以致于主切削刃和因此螺 旋输送器只能以相当低的速度旋转。而低的转速可能对于迅速将材料运离来说 过低。在这种情况下，材料堆累在螺旋较低的部分。特别是，粗颗粒可能重 复下滑并卡在螺旋和钻杆壁之间。这可能导致相对高的转动阻力，相对高的力 的消耗，相对低的导入速度和相对高的磨损。
与此相比，本发明基于这样的思想至少部分解除螺旋输送器松动露出的 土壤的任务。从而，根据本发明，剥离露出螺旋输送器的横截面的土壤材料的 主切削刃不设置在螺旋输送器上，而是设置在可相对于螺旋输送器旋转的钻杆 上。因此，根据本发明，螺旋输送器的旋转速度以及因此输送能力和主切削刃 的旋车键度以及因此切削能力可以相对于彼此自由改变。特别是，甚至在土壤 地质变化时，螺旋输送器的输皿度可以单独适应主切削刃的实际录U离速度， 因此有效地避免了不希望的材料在螺旋较低部分的堆积。因此，由这种材料堆 积引起的磨损可以被有效降低，同时具有很好的钻进进程。而且，本发明使得 可以以灵活的方式来适应不同的土壤地质条件，而不需要螺旋输送器或使用的 装置的其他部件的复杂重布置。
根据本发明，钻杆的旋转速度决定了主切削刃的旋转速度。为此，主切削 刃可以以可旋转地固定的方式被设置在钻杆上。例如，在特定限制下，将主切 削刃设计为在钻杆上可旋转也是可能的。
根据本发明，有利的是钻杆和螺旋输送器彼此独立控制旋转速度和/或旋 转方向，因此提供了一种具有特别的多功能性的方法。为此目的，例如钻杆和 螺旋输送器可能具有独立的驱动马达。然而，通过调节机构，也可以提供至少 一个共用的马达来驱动钻杆和螺旋输送器。调节机构，特别是可以设计为变矩 器，例如可以是无级变速的或设计为齿轮变速机构。
对于一个特别简单的结构，主切削刃可以设计为切削刃。然而，主切削 刃同样可以由彼此相邻的多个切削工具形成，例如平齿、圆柄錾和/或柱，它们 特别地可以连接于钻具夹持器或直接连接在钻杆上，特别地可以被拧上、焊上和/或螺纹连接。优选地，特别是主切削刃可以从钻杆壁向钻杆轴线延伸而以 径向方式延伸。根据本发明，主切削被以这样的方式设置和确定尺寸当其绕 钻杆纵轴线旋转时，它至少覆盖螺旋输送器横截面的相当大的一部分，并优选 也覆盖钻杆横截面的相当大的一部分。为了获得特别高的切削能力，同时具有 良好的受力分布，本发明优选至少提供两个主切削刃，它们特别是可以设置为 关于钻杆轴线对称。
特别有利的是，螺旋输送器以比具有主切削刃的钻杆更高的速度旋转。这 种运行模式对于粗砾存在的情况而言是特别适合的。螺旋输送器的高的旋转速 度导致作用于单个土粒的离心力相当高，而这可导致土壤材料通过螺旋输送器 以特别快和特别有效的方式离开主切削刃并向上方传输。优选的是,螺旋输送 器的车琉至少为钻杆转速的两倍。例如，螺旋输送器的车键可以高达具有主切
削刃的钻杆的转速的10倍。更特别地，螺旋输送器的转速可以在0.5—3掛 秒的范围内，优选在1—2转/秒的范围内。最适合的是，钻杆和螺旋输送器以 相反的方向旋转，但是也可以以相同的方向旋转。
优选的，本发明使用连续螺旋输送器，其比计划的钻孔深度适当地更长， 以便它在齡钻进作业中从钻 L伸出。j雄的，环绕的钻杆的长度也比计划的 钻孔深度更长。最适合的是，螺旋输送器在向下钻进的过程中连续旋转，以便 以连续的方式将松动的土壤材料运离到地面。
此外，根据本发明有利的是，通过螺旋输送器的芯管，填充材料被引入 钻孔中，以形成地基和/或墙构件。 一旦到达最终深度，钻杆和螺旋输送器优 选被同时收回，而且在这种情况下填充材料(优选包括混凝土)被通过芯管引 入钻进的孔。
根据本发明的装置的特征在于，主切削刃设置在钻杆上并能随之旋转。 根据本发明的装置特别可以用于执行根据本发明的方法，因此可以获得就 此阐述的优点。所描述的与根据本发明的方法有关的方面也适用于根据本发明 的装置，正如所描述的与根据本发明的装置有关的方面也适用于根据本发明的 方法。
根据本发明，螺旋输送器具有至少一个螺旋刮板。由于根据本发明规定， 螺旋输送器的横截面上，特别是螺旋刮板的横截面上露出的土壤材料至少部分 地被钻杆上的主切削刃松动，所以不需要在螺旋刮板上提供松动工具。螺旋
刮板仅仅被用于传输，特别适合地，仅在土壤已被主切削刃松动后与土壤材料 接触。im地，螺旋舌贩关于相对于钻杆的前面向后偏移，朝向钻杆的内部。
原则上，根据本发明，可以规定螺旋输送器可以不具备任何切削功能，并 提供至少一个主切削刃，雜转动期间覆盖螺旋输送器的全部横截面。然而， 同时本发明有利的可以是，螺旋输送器上至少提供一个中心切削刃，特别是其 从主切削刃在轴向上伸出。在这种情况下，除主切削刃之外通过螺旋输送器横 截面上的中心切削刃，螺旋输送器也有一定的切削功能。优选的，中心切削刃 以可旋转地固定的方式设置在螺旋输送器上。最适合的是，在螺旋输送器旋转 时中心切削刃运动覆盖的切削表面小于在钻杆旋转时主切削刃运动覆盖的切削 表面。例如中心切削刃可以由多个齿。
此外，有利的是，至少一个另外的切削工具在钻杆圆周上设置在钻杆前面 上。除了主切削刃，环形的切削刃可以形成在钻杆的前面，其松动在钻杆壳 上露出的土壤材料，并促进钻杆的轴向下沉。另外的切削工具特别是可以设计 为齿。
一个结构特别简单的装置被提供在钻杆端部，更特别的是在钻杆的横截面 上，钻具夹持器设置在主切削刃设置的位置。钻具夹持器可以包括例如在其 前面封闭钻杆的盘。钻具夹持器还可以相对于钻杆前面朝钻杆内部向后偏移 或者从钻杆伸出。最适合的是，钻具夹持器上至少具有一个开口，以提供剥 离的土壤材料向钻杆内部的通道。
此外，根据本发明有利的是，提供至少一个封闭部件来封闭该开口。通过 该部件，可以在钻杆收回期间封闭该开口，以防止钻杆中的剥离的土壤材料再 次落回钻孔中。优选地，封闭部件以可相对于钻杆和开口绕钻杆纵轴线旋转 的方式设置。
例如封闭部件可以以可旋转地固定的方式与螺旋输送器连接。在这种情况 下，通过螺旋输送器相对于钻杆的转动，开口可以打开并再次关闭。然而， 封闭部件也可能以可旋转地固定的方式连接到主切削刃。
为了获得特别简单的结构，有利的是主切削刃以可旋转地固定的方式设置 在钻杆上。还可规定主切削刃相对于钻杆可旋转，并且对于限制装置，特别是 止挡件也可以是机械和/或液压致动等的锁紧螺栓或锁紧棘爪，设置为限制主切 削刃相对于钻杆的转动角度。根据该实施例，主切削刃能够相对于钻杆在预先确定的角度范围内运动。当主切削刃直接或间接地靠在一个或多个钻杆上的止 块止挡件上时，主切削刃将只由旋转的钻杆带动。对于锁紧螺栓、锁紧棘爪或 其他锁紧装置的致动，可提供驱动装置。
如果主切削刃和封闭部件以可旋转地固定的方式连接，该实施例是尤其有 利的。在这种情况下，通过主切削刃与封闭部件相对于钻杆的转动，开口被释 放或关闭。特别地，为此目的，主切削刃可以被置于露出的土壤上，并且钻 杆可以旋转-一定程度，当这样做时，由于摩擦，主切削刃和封闭部件就保持在 原位。优选地，止挡件被设置为当钻杆在主切削刃的切削方向旋转时，它们 将封闭部件保持在释放位置，其中开[]被释放，并且在转动与切削方向相反的 情况下，它们将结将封闭部件保持在关闭位置，其中封闭部件覆盖开口。为 了同样的目的，限制装置可以包括螺栓、棘爪和减锁，它们与止挡件一起工作 或代替止挡件。
本发明另 一个有利的改进在于，主切削刃设置在以相对于钻杆纵轴謝顷斜 的方式延伸的夹持盘，特别是螺旋刮板上。由于它的倾斜位置，夹持盘(也可 以被称为切削座或传输盘)能够在钻杆和主切削刃转动期间在轴向上将主切削 刃剥离的土壤材料朝钻杆内部和接替继续运输土壤材料的螺旋输送^M专输。优 选地，夹持盘设置为与钻孔底部和/或与钻杆纵轴线垂直的水平延长线成10°
一80°的角度。如果主切削刃设置在螺旋刮板上，主切削刃可以形成为螺旋形。 它还可以形例如相对于钻杆纵轴线以大体径向方式设置在螺旋刮板端部。优 选地，螺旋舌贩形成为渐进舌贩，其具有朝向螺旋舌贩顶端逐渐减小的外径和/ 或朝向螺旋刮板顶端逐渐增大的节距。在这种情况下，主切削刃能够形成变化 直径的螺旋。更特别地，主切削刃可以是设计成旋转时其在圆锥或其他凸面上 移动。
为了特别有效的将材料力人主切削刃通过钻具夹持器的开口传输进入钻杆内 部并朝螺旋输送器输送，有利的是夹持盘在开口区设置在钻具夹持器上，并优 选与开口的前面成锐角。在这种情况下，夹持盘能够在转动期间通过开口将土 壤材料运走。
本发明另一个有利的实施例在于，螺旋输送器具剤每填充材料引入钻孔的 芯管，而且芯管上至少有一个填充材料的出口孔。优选地，芯管在具有主切 削刃的钻杆的前面从钻杆轴向伸出。因此，出口孔理想地在轴向上向外偏移。
然而，填充材料的出口孔还可以定位在芯管位于在钻杆内部的一部分中。在这
种情况下，填充材料可以il31芯管和/或钻具夹持器上的开口，例如在附图中由
附图标记11指引，同时也可用于把剥离的土壤材料特别是向钻杆内部、从钻 杆内部向外部输送。出口孔例如可以设置在芯管的侧面和减前面。tti^地，中 心切削刃连接在芯管的前面。
由于提供了用于封闭出口孔的封闭装置，在钻孔填充期间，可以获得质量 特别高的地對勾件和/或墙壁构件。封闭部州腿被设计为M将芯管置于钻孔 的底部，出口孔可以被关闭。封闭部件例如可以包括芯管内部以轴向可运动的 方式设置的活塞，其被形成在前面具有与露出的土壤接触的接触面。在钻进期 间，活塞由露出的土壤材料适当地推入芯管，因此被设置在芯管侧面上的出口 孔可以被关闭。然而，当螺旋输送器收回时，由于压力或重力效应或通过复 位机构，活塞可以轴向向外运动到芯管的外面，因此使出口孔被释放。代替设 置在芯管内的活塞，封闭部件还可以具有在芯管外面可轴向运动的套筒。
由于螺旋输送器可旋转地在钻杆的端部支撑在钻杆上，可以得到特别可靠 的装置。例如，枢轴承可以被设置在钻杆的钻具夹持器上，其中容纳了螺旋输 送器的芯管。特别地，端部可以被理解为面向土壤的部分，其上可以安装切削 刃。由于螺旋输送器在钻杆端部的支撑，螺旋输送器在钻杆中对中，因此其可 以与特别长的螺旋输送器一起工作，而不用冒螺旋输送器与钻杆内壁不期望的 接触的风险。
根据另一个i^的实施例，主切削刃具有在钻杆轴线周围至少以近似弯曲 方式适当延伸的环形切削部分。这样的环形切削部分可以促进钻杆穿透到土壤 中并改善平稳运转。


下面本发明将通过附图中图示的优选实施例进行描述，其中
图1显示了根据本发明的装置的第- 实施例的部分侧剖视图2显示了从下面观察图1中装置的视图3显示了根据本发明的装置的另一实施例的部分侧音舰图4显示了在不同操作情况下根据本发明的装置的另一实施例的部洲陪U
视图5显示了根据本发明的装置的另一实施例的部分侧音舰图(上图)和仰
视图(下图)；
图6显示了根据本发明的装置的另一实施例的透视图7 —图14显示了根据本发明的装置的更多实施例的透，见图。
具体实施例方式
在图6到图14中，为了清楚起见，没有显示螺旋输送器。具有相同的效 果的元件在所有附图中标记为相同的附图标记。
图1和图2显示了根据本发明在土壤中产生钻孔的装置的第一实施例。该 装置包括被可旋转驱动的钻杆1，其中螺旋输送器2被同轴地设置。螺旋输送 器2具有芯管8，螺旋刮板9在其外侧纵向延伸。
在钻杆1面向钻孔的端部，设计为盖板的钻具夹持器13在某种程度上覆 盖了钻杆1。钻具夹持器13在截面中沿径向从钻杆1的壁向钻杆1的纵轴线 延伸。在钻具夹持器13上，糊犬为扇形的2个开口 11、 ll'被形成为允许将材 料M钻具夹持器13向钻杆内部和螺旋输送器2的传输部分运输。
相对于钻杆1的纵轴线位于径向相对处的2个倾斜延伸的夹持盘3、 3设 置在钻具夹持器13远离钻杆的前面。在这些夹持盘3、 3'上，设置有形成每个 主切削刃50、 50'的多个齿4。齿可以包括例如平齿、圆柄錾和/或杆状物。更 特别地，它们可以有碳化钨顶部。
i!3i夹持盘3、 3'和钻具夹持器13， 2个主切削刃50、 50'以可旋转固定的 方式与钻杆l连接。由于它们相对于螺旋输送器2被设置在前面，主切削刃50、 50'能够在钻杆1转动时松动在螺旋输送器2的传送横截面上露出的土壤材料。 松动的土壤材料被从水平方向倾斜延伸的夹持盘3、 3'抓住，随着钻杆1的进 —步旋转，材料被传输通过开口 11、 11'， iSA螺旋输送器2的传输部分。为 了保证松动的土壤材料被螺旋刮板9以特别可靠的方式抓住，可以有用的是将 螺旋刮板9设计为在其端部的入口部分中设有平滑的、特别是径向和/或水平延 伸的边缘。
在钻具夹持器13中，相对于钻杆1在中心设有凹槽10，螺旋输送器2的 芯管8通过该凹槽凸出来。在凹槽10中，螺旋输送器2可旋转地被它的芯管8 支撑在钻杆1上，为此目的，例如摩擦轴承或滚子轴承可能被设置在凹槽10 上。中心切削刃5被设置在从凹槽10凸出的芯管端8的前面。中心切削刃5 /Ai切削刃50、 50'轴向伸出，并与螺旋输送器2可旋转地固定连接。通过中
心切削刃5和芯管8 (为清楚起见未显示在图2中)，芯管8的横截面上露出的
土壤材料可以通过螺旋输送器2的转动被松动。
在从钻具夹持器13凸出的芯管8的末端上，钻杆壁侧面上具有出口孔7。 另外或可替换的，出口孔还可以设置在芯管8末端。螺旋输送器2和钻杆1收 回时，填充材料可以可以经由芯管8被引入钻进的腔中，在这种情况下填充材 料ffiil出口孔7从芯管8流出。在另一个实施例中，i真充材料可以ffiil凹槽10 被引入正在形成的腔中。
在钻杆前面，设计为切削齿的其他切削工具6设置在钻杆壳上。它们形 成环形的切削刃，录U离在钻杆1下面露出的土壤材料。切削工具6还可以设计 为杆状物或錾。
图3显示了根据本发明的另一个实施例的装置。图3描述的实施例与图1 和图2中的实施例的主要不同点在于，除连续螺旋刮板9之外，第二螺旋刮板 30被设置在螺旋输送器2的下部。
图4显示了根据本发明的另一个实施例的两种工作状态。左图显示了装置 在钻进期间盼瞎况，而右图显示了装置在收回期间的情况。
按照图4的实施例，芯管8端部具有一套筒状活塞70，其以可轴向运动 的方式被支撑在邻近的芯管部分内部。出口孔7设置在活塞70侧壁上。在活 塞70前面设置有中心切削刃5。
在图4左图所示的钻进过程期间，螺旋输送器2被与芯管8 —起在轴向上 被压向露出的土壤。得到的反作用力保持中心切削刃5靠在土壤上，并使活塞 70处于较高的位置，在此位置中活塞70陷入邻近的芯管部分，并且活塞70上 形成的出口孔7定位为与邻近的芯管部分的壁相对并因此被关闭。在这种情况 下，可以减少土壤材料进入芯管8内部并将其堵塞的风险。
在图4右图所示的收回过程期间，活塞70与中心切削刃5从土壤上,。 因此，活塞70可以移出芯管8，这可以ffl51例如重力效应、弹簧致动的复位机 构和/或向芯管8内部施加压力来实现。活塞70离开芯管8的轴向运动可以被 例如止挡件来限制。在图4右图所示的活塞70延伸的情况下，出口孔7相对 于邻近的芯管部分的壁轴向偏移，并且因此被释放以便填充材料能够从芯管8 m并进入附近区域。
图5显示了根据本发明的另一个实施例的装置。与图1所示的实施例相比，
图5所示的实施例提供了封闭部件15、 15'，以关闭钻具夹持器13的开口 11、
ir。封闭部件15、 15'以可旋转地固定的方式连接到螺旋输送器2。相对于钻 杆1转动螺旋输送器2，封闭部件15、 15'可以在关闭位置和打开位置之间被移 动，在关闭位置它们覆盖开口 11、 ll'，在打开位置它们被设置为相对于开口 11、 ir横向偏移的方式以使开口被释放。图5显示的封闭部件15、 15'处于中间位 置，其中它们仅部分覆盖开口 11、 11'。按照图5的实施例，封闭部件15、 15' 被设计为径向延伸的板，在它们的端部处它们分别布置在2个螺旋刮板9和30 上。
最适合的是，在钻杆i收回期间开口 u、 ir被关闭，以防止存在于钻杆
1中的土壤材料向下落入正在形成的腔中和/或防止从芯管8流出的例如混凝土 之类的填充材料iSA钻杆1。这样可以防止特别是来自钻杆1的土壤材料达到
引入的填充材料，这可能导致不期望的不均一性。在收回期间开口 ii、 ir的
关闭可能在钻非固定土壤期间是特别有利的。例如可以规定通过螺旋输送器2 相对于钻杆1的转动，封闭部件15、 15'首先达到关闭位置，而且后来螺旋输 送器2禾Q钻杆1被收回而不再进一步转动。然而，在收回期间可以相同的, 和相同的转向旋转钻杆l和螺旋输送器2，因lt法:[闭部件15、 15'保持在关闭位 置。
图6显示了根据本发明的另一实施例的装置。该图显示了钻具夹持器13 上的夹持盘3、 3'的有利的布置。
按照图6的实施例，夹持盘3，3'直接设置在钻具夹持器13上的开口 11、 ir处，以在转动期间朝向钻杆l并通过开口ll、 11'在轴向传输剥离的土壤材
料。为此目的，夹持盘3、 3'与邻近的开口i1、 ir的前面适当地成锐角。
夹持金属盘3、 3'与露出的土壤所成的倾角a的合适范围根据土壤类型为 10°到80° 。通过这个角度a来确定土壤是被剥离还是土壤通过受压和搅动 被有力的松动。
图7显示了根据本发明的另一实施例的装置。按照图7的实施例，主切削 刃50设置在螺旋刮板16的端部，该螺旋刮板ffl31钻具夹持器13以可旋转地 固定的方式连接到钻杆1 。螺旋刮板16保证了剥离的土壤材料特别可靠的传输 进入的钻杆1朝向螺旋输送器。
除了大体径向延伸的切削刃部分，图7所示的实施例的主切削刃50还包
括环形切削刃部分18，其绕钻杆1的纵轴线延伸。在主切削刃50上径向延伸 的切削刃部分和环形切削刃部分18都设置了制虫的齿。
螺旋刮板16环绕着从钻具夹持器13轴向突出的钻杆轴端23。钻杆轴端23 例如可以作为图7未显示的螺旋输送器的芯管的轴承套。钻杆轴端23的前面 具有中心切削刃5，在图示的实施例中，中心切削刃5优选以相对于钻杆端23 可旋转的方式设置在芯管上。原则上，中心切削刃5还可以以可旋转地固定 的方式设置在钻杆轴端23上，在这种情况下它形成了另一主切削刃。中心切 削刃5由数个齿形成。
图8显示了根据本发明的另一实施例的装置。图8的装置包括封闭部件20， M该封闭部件钻具夹持器13上的开口 11可以被覆盖。封闭部件20设计为 设置在钻具夹持器13朝向远离钻杆内部的一侧上的盖板。例如ilil滚子轴承 ，擦轴承，封闭部件20以相对于钻杆1可旋转的方式被支撑在钻具夹持器B 上。主切削刃50以固定方式被设置在可旋转的封闭部件20上。
为了关闭开口 11，钻杆1被打入土壤以便主切削刃50嵌入露出的土壤。 然后钻杆1旋转。然而，由于主切削刃50嵌入露出的土壤并导致摩擦，转动 不会由封闭部件20重复，因此产生了封闭部件20和具有开口 11的钻杆1之 间的相对运动。这种运动可以维持到开口 11被封闭部件20按照预期关闭, 放。
为了将被可旋转支撑的主切削刃50与钻杆1以固定的方式接合而进行钻 进操作，图8的实施例提供了此处未示出的锁紧装置，并且锁紧装置可以以特 别是地面远程控制的方式被打开或关闭。锁紧装置例如可以包括棘爪和/或螺 栓。
封闭部件20被形成为扇形板，其在朝向钻杆l内部的一侧上具有平面设 计。钻具夹持器13远离钻杆的相对前面也被设计为平形式。因此，它可以保 证在封闭部件20的操作期间，封闭部件20和钻具夹持器13之间的土壤材料 相当少，因此减少了干扰、磨损和撕裂的风险。
在图8的实施例中，组成主切削刃50的齿4以倾斜的方式被直接设置在 盖状的封闭部件20上。
作为芯管8通道的凹槽10在图8中没有显示，该凹槽延伸穿过旨钻具 夹持器13和以可旋转的方式设置在其上的封闭部件20。凹槽使得有可能在即使开口 11是关闭的情况下，填充材料在收回期间育^I多从钻杆1前面被引入正 在形成的腔。
图9显示了根据本发明的另一实施例的装置。正象在图8的实施例中一样， 图9的实施例中设计为盖子的封闭部件20设置在钻具夹持器13的前面，可相 对于钻具夹持器13和钻杆1旋转，而且主切削刃50设置在其上。在图9的实 施例中，钻具夹持器13上另外设置了止挡件24、 25，以限制封闭部件20相 对于钻具夹持器13和钻杆1的转动角度。
在图9的实施例中，开口 11通3i^闭部件20进行的打开和关闭同样fflil 钻杆1的转动来实现，在这种情况下由于与周围土壤的摩擦，封闭部件20与 这种转动并不一致，因lt法J"闭部件20和开口 11之间产生了相对运动。然而， 由于止挡件24、 25，具有主切削刃50的封闭部件20相对于钻杆1的旋转仅仅 可以在限定的角度内。如果超过角度的范闱，封闭部件20紧靠止挡件24、 25 之一并由钻杆1 一起带动。然后主切削刃50随钻杆1旋转并可以剥离露出的 土壤材料。止挡件24、 25被设置为，当钻杆1在主切削刃50的切削方向上旋 转时，它们将封闭部件20保持在打开位置，其中开口ll被释放，当与主切削 刃50的切削方向相反方向旋转时，止挡件将所述封闭部件保持在关闭位置， 其中开口 11被封闭部件20关闭。
在图示的实施例中，止挡件24、 25设置在钻具夹持器13上。另外或可替 换的，止挡件可以设置在钻杆l禾卩/或封闭部件20上。
图10显示了根据本发明的另一实施例的装置，其具有覆盖开口 11的封闭 部件20。与图8和9所示的实施例相反，图10的实施例中主切削刃50并不 直接形成在板状封闭部件20上。这里螺旋刮板16以可旋转地固定的方式设置 a^寸闭部件20上，在螺旋刮fe^端形成了主切削刃50。螺旋刮板16和主切削 刃50的设计与图7的实施例类似。这里未描述的锁紧装置和/或止挡件可以进 行对封闭部件20旋转角度的限制。
与图7的实施例一样，在图10的实施例中装置的前面设置了钻杆轴端23'， 螺旋刮板16在其周围延伸。在图10的实施例中，钻杆轴端23'设置在封闭部 件20上。在钻杆轴端23'内部，这里未描述的螺旋输送器的芯管被支撑。在钻 杆轴端23'的侧面提供出口孔19以从芯管排出填充材料。由于伸入钻杆轴端23' 的芯管相对于钻杆1和由此相对于钻杆轴端23'的轴向运动，出口孔19可以被
适当的打开或关闭。
在钻杆轴端23'的前面，在图示的实施例中设置导引切削刃50"，其同样
^图n到13显示了根据本发明的装置的更多实施例，其中两个螺旋形主切
削刃50、 50'分别被设计为渐进切削刃。渐进切削刃50、 50'由沿渐进螺旋舌贩 26设置的齿4组成。
在图12的实施例中，设置了用来关闭开口 11的封闭部件20，该封闭部 件可以相对于钻杆1旋转。在该封闭部件20上，附加的线状主切削刃50"'被 设置在通道开口的边缘。
在图13的实施例中，形成为导引切削刃的另外的主切削刃50"设置在螺 旋刮板26和钻杆1的中心轴线上。
图14显示了根据本发明的装置的另一实施例。在该实施例中，主切削刃 50、 50，形成在倾斜定位的盘33上。
权利要求
1、一种在土壤中产生钻孔的方法，其中钻杆和设置在钻杆内部的螺旋输送器被设置为旋转并引入土壤，并且其中露出的土壤材料被至少一个主切削刃松动，并被钻杆内部的螺旋输送器运离，该主切削刃轴向位于螺旋输送器之前，其中该主切削刃设置在钻杆上并随其旋转。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中钻杆和螺旋输送器的转速和/或旋转 方向被彼此独立地控制。
3、 根据权利要求1所述的方法，其中螺旋输送器的转速高于具有主切削 刃的钻杆的转速，螺旋输送器的转速优选在0.5-3转/秒的范围内。
4、 根据权利要求1所述的方法，其中填充材料通过螺旋输送器的芯管被 弓l入钻孔以制造地斟勾件。
5、 一种在土壤中产生钻孔、特别是用于执行根据权利要求1所述的方法 的装置，包括钻杆，设置在钻杆内部的螺旋输送器，以及轴向位于螺旋输送器之前用于剥离土壤材料的至少一个主切削刃， 其中主切削刃被设置在钻杆上并能随之旋转。
6、 根据权利要求5所述的装置，其中在螺旋输送器t设置从主切削刃特别是沿轴向伸出的至少一个中心切削 刃，和/或在钻杆圆周上设置在钻杆的前面处的至少一个另外的切削工具。
7、 根据权利要求5所述的装置，其中在钻杆的端部中设置有钻具夹持器，在该钻具夹持器上设置该主切削刃， 并且在钻具夹持器上优选设置至少一个开口 ，作为剥离的土壤材料进入钻杆内 部的通道。
8、 根据权利要求7所述的装置，其中提供至少一个用来关闭该开口的封闭部件，其以可旋转地固定的方式连接到螺旋输送器或主切削刃上。
9、 根据权利要求5所述的装置，其中该主切削刃相对于钻杆可旋转，并且提供了限制装置，特别是止挡件、锁 紧螺栓和/或锁紧棘爪等，以限制主切削刃相对于钻杆的转动角度。
10、 根据权利要求5所述的装置，其中主切削刃设置在以相对于钻杆纵轴线倾斜的方式延伸的夹持盘上，特别是 主切削刃设置在螺旋刮板上。
11、 根据权利要求10所述的装置，其中该夹持盘设置在钻具夹持器上具有开11的区域并优选与该开口的前面成锐角。
12、 根据权利要求5所述的装置，其中 螺旋输送器包括将填充材料弓l入钻孔中的芯管， 在芯管上设置用于填充材料的至少 -个出口？L，以及 设置有用来关闭该出口孔的封闭部件。
13、 根据权利要求5所述的装置，其中在钻杆的端部中，螺旋输送器被可旋转地支撑在钻杆上。
全文摘要
本发明涉及在土壤中产生钻孔的方法，其中钻杆和设置在钻杆内部的螺旋输送器被设置为旋转并引入土壤，而且其中露出的土壤材料被至少一个主切削刃松动，并被钻杆内部的螺旋输送器运离，该主切削刃轴向位于螺旋输送器之前。根据本发明，规定主切削刃设置在钻杆上并随其旋转。本发明还涉及在土壤中产生钻孔的装置，其可以用于根据本发明的方法中。
文档编号E21B7/00GK101200994SQ20071019446
公开日2008年6月18日 申请日期2007年8月23日 优先权日2006年8月23日
发明者G·施瓦布 申请人:包尔机械有限公司