用于在地面中生成孔的方法和为此的钻孔器具
阅读说明：本技术 用于在地面中生成孔的方法和为此的钻孔器具 (Method for producing a hole in the ground and drilling tool therefor ) 是由 W·科赫尔 于 2020-03-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于利用钻孔器具在地面中生成孔的方法,在其中转动地驱动钻杆,在其下端处经由连接设备可松开地固定有钻孔工具,其中,借助于测量设备来获取钻孔深度。根据本发明设置成,在开始时将钻孔工具安放到地表上,并且将位置用作测量设备的参考高度。(The invention relates to a method for producing a hole in the ground with a drilling device, in which a drill rod is driven in rotation, at the lower end of which a drilling tool is releasably fastened via a connecting device, wherein the drilling depth is detected by means of a measuring device. According to the invention, it is provided that the drilling tool is initially placed on the ground surface and the position is used as a reference height for the measuring device.)
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于利用钻孔器具(Bohrgerät)在地面中生成孔的方法，在其中转动地驱动钻杆(Bohrstange)，在其下端处经由连接设备可松开地固定有第一钻孔工具，其中，借助于测量设备来获取钻孔深度。
本发明此外涉及一种根据权利要求13的前序部分的带有可转动地驱动的钻杆和钻孔工具的钻孔器具，该钻孔工具经由连接设备固定在钻杆处。
背景技术
长久以来已知用于利用在钻杆的下端处的钻孔工具在地面中生成孔的钻孔器具。钻孔深度的确定在此通常通过确定钻孔器具滑块沿着桅杆(Mast)的行进距离(Verfahrweg)实现。只要使用统一的钻孔工具，钻孔滑块的行进距离的这样的相对测量就允许对于钻孔深度的尽可能可靠的结论。在许多情况中，在凿穿(Durchörtern)带有不同强度的不同地层时需要在生成孔的过程中更换钻孔工具。由此，可使行进距离与钻孔深度的关联进一步变困难或显著失真。
在设计孔时通过设置足够的设计安全性、即通过设置一定的过度尺寸设计(Überdimensionierung)来考虑由此产生的测量不精确性。
孔和基础元件的过度尺寸设计导致提高的工作和材料成本。
发明内容
本发明基于如下任务，说明一种用于在地面中生成孔的方法和钻孔器具，利用其可特别精确地生成孔。
该任务一方面通过带有权利要求1的特征的方法且另一方面通过带有权利要求13的特征的钻孔器具来解决。本发明的优选的实施形式在从属权利要求中来说明。
根据本发明的方法特征在于，在开始时将钻孔工具安放到地表上，并且将该位置用作用于测量设备的参考的起始位置。
本发明的一方面可被视为，在钻孔开始时将测量设备安置参考，其中，将在钻杆处的钻孔工具以限定的方式安放到地表上、即到地基(Planum)上。测量设备的测量值如此能够可靠地参考所预设的固定位置。以该方式，可在钻孔方法的过程中实现钻孔深度的特别精确的测量。
本发明的一优选的实施形式在于，测量设备与升降设备(Hubeinrichtung)相联结，通过其使带有钻孔工具的钻杆沿着钻孔方向运动。如此可将升降设备的调节路程用于确定钻洞深度(Bohrlochtiefe)。升降设备可具有升降缸或优选地绞索盘(Seilwinde)。在绞索盘的情形中，升降路程可通过获取绞盘卷筒(Windentrommel)的转动实现。
根据本发明的一改进方案特别适宜的是，非连续地执行该方法，其中，将钻孔工具重复地引入到孔中并且又从其中拉出，尤其以便清空和/或更换钻孔工具。在非连续的钻孔方法的情形中，关于地表的校准特别有利，因为在将钻孔工具从钻洞中拉出来时地面材料可从钻洞壁部落到钻洞底部上，从而可改变钻洞底部的水平高度且可影响关于此的测量。
本发明的一特别有利的方法变型方案可被视为，在生成孔的过程中移除第一钻孔工具并且借助于连接设备将至少一个第二钻孔工具固定在钻杆处，其轴向长度相对于第一钻孔工具的轴向长度具有长度差，并且设置修正因子，通过其在通过测量设备测量时考虑该长度差。如果凿穿不同的地层，那么尤其需要更换钻孔工具。如此，例如对于较硬的地层可能需要使用带有辊形的切除工具(Abtragswerkzeug)的岩石钻头，而对于沙质或粘性的地层需要带有切除刃的钻孔工具。通过获取不同的钻孔工具和获取对于不同长度的修正因子，可执行钻孔方法，而不需要另外安置参考。
在此特别有利的是，设置有控制单元，其与数据库相连接，对于所预设的钻孔工具其轴向长度储存在该数据库中。数据库在此可以是移动的或固定地安装在器具中的数据存储器或远离于此的数据库，例如在远程的总机(Zentrale)中，其中，连接经由数据远程连接实现。由于所储存的长度，可通过相应地选出相应所使用的钻孔工具来实现可靠的长度修正。
一适宜的实施变型方案在于，设置有显示单元，利用其可向操作者显示所设置的钻孔工具并且操作者在钻孔工具更换的情形中借助于输入设备选出待换上的钻孔工具。由此，可实现快速的匹配和修正。修正误差可通过控制单元自动确定。
根据本发明的一改进方案，当前的钻孔工具的特别可靠的获取通过以下来获得，即设置有获取设备，通过其自动获取钻孔工具并且测定修正因子。工具获取例如可借助于带有从属的识别软件的摄像机实现。可以是特别适宜的是，在钻孔工具处布置有辨识物(Identifizierung)、例如可被自动访问的RFID芯片。控制单元如此可自主地识别工具更换和所换上的工具并且在不同的工具长度的情形中自主地设置用于钻孔深度测量的修正。
本发明的一基本独立的方面在于，在孔处构造带有至少一个钻管(Bohrrohr)的套管(Verrohrung)，其中，上钻管相对于地表向上突出，并且通过安放钻孔工具，通过测量设备来测量钻管相对于地表的突出。如此可将根据本发明的方法用于套管的精确获取。尤其可如此精确地确定所带入的钻管相对于地表伸出多远，由此还可直接推导钻管的下端带入到地面中多深。
在此特别有利的是，可在控制单元中输入关于所插入的钻管的数量和长度的数据并且通过控制单元根据所输入的数据和所测量的突出来测定套管的深度。通过获取所带入的钻管的数量和其相应的长度，如此还能够可靠地确定相对较长的套管。
本发明的对于机器操作者特别适宜的实施变型方案通过以下得出，即设置有显示单元，通过其显示当前的钻孔深度和/或套管的当前的深度。优选地，共同显示钻孔深度和套管的深度，从而操作者始终具有关于钻孔工具是否领先或落后于套管的可靠信息。这例如为了在凿穿松软的、含地下水的地层时避免地面塌陷(Grundbruch)或者对于在凿穿岩石的地层时的磨损特性是重要的。
此外，根据本发明的一实施变型方案优选的是，孔以优选地可硬化的物料(Masse)来填灌并且生成基础元件。基础元件尤其可以是利用混凝土物料形成的基础桩。
为了全面记录该钻孔方法，此外有利的是，在钻孔的过程中获取并且依赖于钻孔深度存储和/或显示另外的参数，如转速、转矩、进给、钻孔悬浮物(Bohrsuspension)的供给缺乏。数据可依赖于时间和/或钻孔深度来获取。
此外，本发明包括一种钻孔器具，其特征在于，其构造成执行之前所描述的方法。钻孔器具尤其可具有带有大约竖直指向的桅杆的载体装置，在桅杆处可经由钻孔驱动滑块使带有钻孔工具的钻杆转动地驱动并且在钻孔方向上行进。
利用这样的钻孔器具可获得之前所描述的优点。
附图说明
接下来根据在附图中示意性示出的优选的实施例来进一步描述本发明。在附图中：
图1示出了在钻孔开始之前钻孔工具的示意图；
图2示出了在安置对地表的参考的情况下钻孔工具的图示；
图3示出了在第一钻孔步骤结束时钻孔工具的图示，其带有在显示屏上的图示；
图4示出了为了清空而在钻洞外的钻孔工具的图示；
图5示出了在第二钻孔步骤结束时钻孔工具的图示；
图6示出了为了清空而在钻洞外的钻孔工具的图示，；
图7示出了根据图6的图示，其带有对于钻孔工具的长度的说明；
图8示出了在更换钻孔工具时的图示；
图9示出了带有不同长度的换上的第二钻孔工具的侧视图；
图10示出了用于确定修正因子的示意图；
图11示出了带有套管的所生成的孔的示意性视图；
图12示出了根据图11的被套管的孔的视图，其中确定了突出；以及
图13示出了根据图12的带有套管的孔的视图，其中测定了套管深度。
具体实施方式
根据图1，示出了构造为钻斗(Bohreimer)或箱式钻头(Kastenbohrer)的第一钻孔工具24，其经由连接设备23可松开地固定在未更详细示出的钻孔器具20的钻杆22处。
为了安置测量设备的参考，将第一钻孔工具24面型地安放到地面(Boden)5的地表(Bodenoberfläche)7上。在此，切割设备可至少部分地带入到地面5中，如由图2可得悉的那样。
通过转动第一钻孔工具24，地面材料被切除并且容纳在第一钻孔工具24中，其中，在第一步骤中在地面5中生成孔10，如由图3可得悉的那样。在所示出的示例中，第一钻孔步骤具有0.5m的深度，这在显示单元30上被说明。
在该第一钻孔步骤之后，将第一钻孔工具24又从孔10中拉回并且行进至相间隔的清空位置，如在图4中所示。经由用于使钻杆22在钻孔器具20处竖直行进的未示出的升降设备，借助于测量设备来测量第一钻孔步骤的所达到的钻孔深度并且在显示单元30处显示给机器操作者。在所示出的实施例中，在第一钻孔步骤之后的钻孔深度为0.5m。同时，还可在根据图4的显示单元30中显示钻孔工具24在地表7上的由测量设备所获取的当前的高度，其在所示出的实施例中为0.8m。
根据图5，为了执行另外的钻孔步骤，可使第一钻孔工具24又运动回到孔10中，以便执行另外的0.5m的第二钻孔步骤。带有0.5m的该另外的钻孔步骤同样在显示单元30中被显示给操作者，连同1m的钻冠(Bohrkrone)下棱边的当前的位置。
在显示单元30中，说明了对于在前面的钻孔步骤之后的钻孔深度的字段(Feld)31、对于当前的钻孔进度(Bohrfortschritt)的字段32、对于钻孔工具下棱边相对于施工现场参考(Baustellenbezug)的位置的字段33和对于在变换参考之后钻孔工具下棱边的位置的字段34。此外，在字段36中图形化示出钻孔工具在钻洞(Bohrloch)中的位置。
如在图6中所示，然后可将第一钻孔工具24又从孔10中拉回并且运动至清空位置。现在，在显示单元30中显示所达到的-1m的关于地表7的总钻孔深度。
在图7中，除了0.8m的钻孔工具在地表7上的高度之外，还示出了带有1m的数值的第一钻孔工具24的长度。
根据图8，第一钻孔工具24通过松开连接设备23从钻杆22移除。测量设备以钻杆22的高度的参考在此保留在控制单元中。
根据图9，可将第二钻孔工具26可松开地装设到钻杆22的连接设备23处。第二钻孔工具26在所示出的实施例中是螺杆钻头。第二钻孔工具26在此具有0.6m的总长度，这相对于第一钻孔工具24的轴向长度是0.4m的长度差。
第一钻孔工具24和第二钻孔工具26的轴向长度储存在钻孔器具20的控制单元的数据库中，如在图10中示意性地所示。工具更换可在控制单元中由机器操作者的手或者在存在钻孔工具24,26的相应的识别或获取设备的情况下通过控制单元自身自动地来执行。根据所输入的值，可基于0.4m的长度差来确定对于测量设备和因此还对于在显示单元30处的读数(Anzeige)的修正因子。根据图10，然后在插入第二钻孔工具26之后，在显示单元30中显示1.2m的第二钻孔工具26相对于地表7的修正的高度。
以该方式，即使在改变带有不同的轴向长度的钻孔工具24,26时，也始终显示和考虑钻孔深度和相应的钻孔工具24,26关于地表7的位置的精确测量。
根据另一方法，到孔10中，套管(Verrohrung)可通过带入至少一个钻管(Bohrrohr)14实现，如在图11中直观地所示。钻管14在此可通过未示出的套管机器被旋入到孔10中。为了确定钻管深度，可将第一钻孔工具24(以其安置参考)安放到钻管14的上侧上，该钻管相对于地表7突出，如在图12中直观地所示。因此，第一钻孔工具24的位置和高度指示同时说明钻管14相对于地表7的突出的高度。
由此，根据图13可根据输入或存储的对于钻管14的长度的信息来确定钻管14带入到地面5中多深。在根据图13所示出的实施例中，这是1.50m。同时，还可在显示单元30中实现孔10的钻孔深度的指示，从而对于钻孔器具20的操作者可直接得悉套管是实现直至孔10的底部还是如在该示例中那样钻管14比钻孔底部以0.50m更深地转入。如果如在现有技术中那样重新安置参考(这里针对钻管的上棱边)，则字段34显示钻孔工具的下棱边对于新的参考的位置。即可见在所示出的示例中与实际的高度偏离了1.50m的新的高度，而在字段33中一如既往显示钻孔工具24的修正的高度。此外，给出对于钻管的领先的字段35。
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