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EP3957818B1 - Drilling head for percussive displacement soil boring device and use of a drilling head for a percussive displacement soil boring device - Google Patents

Drilling head for percussive displacement soil boring device and use of a drilling head for a percussive displacement soil boring device Download PDF

Info

Publication number
EP3957818B1
EP3957818B1 EP21188683.3A EP21188683A EP3957818B1 EP 3957818 B1 EP3957818 B1 EP 3957818B1 EP 21188683 A EP21188683 A EP 21188683A EP 3957818 B1 EP3957818 B1 EP 3957818B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drill head
drilling head
section
head section
boring device
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.)
Active
Application number
EP21188683.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3957818A1 (en
EP3957818C0 (en
Inventor
Franz-Josef Puettmann
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.)
Tracto Technik GmbH and Co KG
Original Assignee
Tracto Technik GmbH and Co KG
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 Tracto Technik GmbH and Co KG filed Critical Tracto Technik GmbH and Co KG
Publication of EP3957818A1 publication Critical patent/EP3957818A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3957818B1 publication Critical patent/EP3957818B1/en
Publication of EP3957818C0 publication Critical patent/EP3957818C0/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14—Fluid operated hammers
    • E21B4/145—Fluid operated hammers of the self propelled-type, e.g. with a reverse mode to retract the device from the hole
    • 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
    • E21B10/36—Percussion drill bits
    • E21B10/40—Percussion drill bits with leading portion

Definitions

  • the invention relates to a drill head for a self-propelled impact device as an impact-displacing earth drilling device and earth drilling device.
  • Earth drilling devices are known for drilling holes into the ground, which can be designed, for example, as ram drilling machines or ram drilling devices.
  • a ram drilling machine with a displacement cone, on the outer circumference of which knife-like cutting edges are designed, which break up solid obstacles such as stones very quickly.
  • the knife-like cutting edges can be arranged one behind the other in a stepped manner.
  • a ram drilling machine is described which has a tubular housing and an impact tip mounted axially displaceably therein.
  • the impact tip has a displacement cone tapering towards the front in the area outside the housing, which is seated with a central bearing bore on a conical intermediate piece of the impact tip.
  • the impact tip which can be designed as a hollow chisel, for example, is pushed forward together with the displacement cone when it is acted upon from behind.
  • the displacement cone is to drain the earth sideways and form a cavity with a compacted side wall, so that a solid channel is formed as the ram drilling rig moves forward.
  • the displacement cone can essentially be described as a step head or step drill head, as this is also DE 101 12 985 A1 is known.
  • DE 10 2004 032 551 A1 discloses a drill head for creating or expanding a borehole by means of a percussive device.
  • a drill head with two drill head sections is described.
  • the first drill head section has discharge channels and can be used to loosen the soil or to break up obstacles.
  • the second drill head section has conical sections on the outer surface and can ensure radial compaction of the loosened soil.
  • the first drill head section can essentially be referred to as a crown head or crown drill head, which has cutting edges running transversely to the longitudinal extension of the drill head, between which there are discharge channels for passing through the drilling cuttings or the fragments of the obstacles that have been broken up.
  • WO 2006/002997 A1 discloses a drill head for an earth drilling device, in which a first drill head section has discharge channels. A second drill head section following the first drill head section has one or more largely conical sections on the outer surface.
  • a largely conical shape is understood to mean in particular a lateral surface which - at least partially - starting from a small radial extension, increases "continuously" to a larger radial extension and thus has no sections within the conical region in which the radius decreases again.
  • EP 2 663 726 A1 discloses an earth drilling device in which a section of the drill head can be separated from a body of the drill head to form a channel. Soil can pass from one side of the earth drilling device to the other side through the channel formed, whereby the drill head can be tilted by means of the displaced soil.
  • An embodiment is described in which a first drill head section has step-shaped regions and a drill head section following the step-shaped regions has the possibility of forming the channel when the head region is separated from the body of the drill head.
  • EP 0 548 588 A1 discloses a device for producing earth boreholes.
  • a displacement head is described, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the drive device and the pipe surrounding it.
  • the EP 0 548 588 A1 shows a stepped displacement head having grooves extending from front to back along the displacement head in which liquid jet nozzles are arranged one behind the other.
  • US 738 327 A discloses a drill and a reamer which is removable from the drill body, wherein the drill body has a reduced diameter at the connection points with the reamer in order to be able to engage with a tool at these points in order to connect the reamer and the drill body to one another.
  • the core idea of the invention is to provide a combination in which one drill head section is designed as a crown head and one drill head section is designed as a step head.
  • one drill head section is designed as a crown head and one drill head section is designed as a step head.
  • the drilling cuttings for example in the form of stones or (clumped) soil, etc., can be rotated or pressed outwards into the drilling channel wall by means of the steps of the step head. It was recognized for the first time that the solid parts can be "levered" into the drilling channel wall.
  • the drill head section designed as a crown head can destroy existing obstacles, for example stones, and then the fragments of the obstacles can be levered outwards into the drilling channel wall by means of the drill head section designed as a step head using the steps.
  • the drill head section designed as a crown head can first cut through the soil. Obstacles in the form of rock that are larger than the passages/discharge channels in the crown head can be broken up. This means that only small obstacles need to be screwed or levered into the ground, so that the reaction forces that could lead to the drill head being deflected remain low. Since the obstacles can be screwed in behind the drill head section designed as a crown head, the leading drill head section designed as a crown head can also serve as a guide and thus improve the directional stability of the drill head.
  • a drill head for a percussive displacement earth drilling device is provided with a first and a second drill head section.
  • the first drill head section has discharge channels and the second drill head section has a cross-section that increases in the longitudinal direction.
  • the second drill head section has several stepped areas.
  • the teaching of the invention provides added value for the user of the drill head or of an earth drilling device having the drill head, in that the casing friction on the housing of the drill head that follows the two drill head sections can be reduced. This can reduce the negative influences on the performance or advance of the earth drilling device that would otherwise be caused by increased casing friction. Likewise, the wear of the housing following the two drill head sections can be reduced.
  • the drill head section designed as a crown head can take on the work of destroying obstacles present along the earth drilling to be created, and the steps of the drill head section designed as a step head convey the fragments of the obstacles outwards into the drilling channel wall and can in particular lever them into the drilling channel wall by levering or screwing a fragment that is caught by a step into the drilling channel wall. This is a very simple way of reducing the casing friction on the following housing and/or reducing the wear on the following housing.
  • the term "earth drilling device” includes any device that moves a drill string with rod sections in an existing or to be created channel in the ground in order to create or widen a bore, in particular a horizontal bore (HD), or to pull pipelines or other long bodies into the ground.
  • the earth drilling device can in particular be an HD device.
  • An earth drilling device can thus be a device that drives a drill string, works to displace soil and penetrates the drill string into the ground in a translatory and/or rotary manner in the longitudinal axial direction of the drill string.
  • a bore can be created or widened in the ground by a forward and/or backward movement of the drill string.
  • the peripheral boundary of the channel or the earth bore is usually referred to as the drill channel wall.
  • the drill string can comprise the drill head and associated sections that are moved in the ground together with the drill head.
  • HD horizontal drilling
  • borehole or channel or pipeline that is arranged at least partially horizontally.
  • soil in the sense of the present description includes in particular any type of material, in particular earth, sand, rock, stone and mixed forms thereof, in the existing or to be created, preferably at least in sections horizontal channels or boreholes, in particular earth channels including earth boreholes, rock boreholes or underground pipes, as well as underground or above-ground pipelines and water channels, which can be created or installed by using an appropriate device for drilling into the ground.
  • An earth drilling device that displaces earth by impact can be designed as a ram drilling device.
  • ram drilling device or "earth rocket”, which is used essentially synonymously with the term ram drilling device, includes, in the sense of the description, a self-propelled impact device that works by displacing earth and can insert a bore, a line and/or a pipe into the earth by impact.
  • ram drilling device includes earth displacement devices in which a drill head tip can be arranged in a housing so that it can move longitudinally. Alternatively, a drill head tip can be arranged rigidly in the housing. The drill head tip can in particular be a chisel.
  • a ram drilling device can be either a single-stroke device or a device that works with multiple strokes, in particular a two-stroke device.
  • the impact piston hits the drill head tip and at the same time the housing.
  • the percussion piston first strikes the drill head tip, which leads in the first stroke. The housing is acted upon by the percussion piston in a subsequent stroke, particularly in the second stroke. Tip resistance and casing friction are separated in a multi-stroke device and are alternately overcome more easily.
  • a multi-stroke device particularly a two-stroke device
  • better energy conversion can take place, which in particular makes it easier to break up obstacles as a result of the impact impulse being concentrated on the drill head tip.
  • the housing remains in a steady position and thus ensures relatively good running stability.
  • drill head in the sense of the description is an end-mounted section, unit or element which has an outwardly directed or exposed end which comes into contact with the ground during drilling.
  • the drill head forms the front area of the drill string which is the first to come into contact with the ground to be displaced when the earth bore penetrates the ground, provided the drill string moves in a forward direction.
  • the outwardly directed end of the drill head can have an impact tip or drill head tip, in particular in the form of a chisel.
  • the impact tip can have a stepped geometry and preferably have a cutting edge.
  • drill head section in the sense of the description includes a section of the drill head that extends in a direction along the longitudinal axis of the drill head.
  • a drill head section in the sense of the description is characterized by its functionality in creating the earth bore, whereby essentially two drill head sections can be distinguished.
  • the multiple drill head sections are arranged one behind the other in particular with respect to the longitudinal axis of the drill head.
  • One of the drill head sections can be designed in particular as a crown head section and one of the drill head sections as a step head section.
  • exactly two drill head sections are provided, one of which is a step head section and the other a crown head section.
  • the crown head section is arranged in front of the step head section in the direction of advance or forward direction of the earth drilling device.
  • discharge channel includes a space arranged between two projections that allows the removal of drilling cuttings or drilled soil essentially along the longitudinal axis of the drill head.
  • the drilling cuttings can be drained along the drill head by means of a discharge channel. A relative movement between the soil and the drill head can occur through the discharge channel.
  • the term "along" the longitudinal axis of the drill head is to be understood in particular as a direction which encloses an angle of ⁇ 90° with the longitudinal axis of the drill head, preferably between 0° and 45°, more preferably between 0° and 30°.
  • the projections can extend in a direction along the longitudinal axis of the drill head, wherein the projections have a section that extends at an angle of ⁇ 90° to the longitudinal axis, preferably at an angle of 0° to 45°, more preferably 0° to 30° to the longitudinal axis of the drill head.
  • the projections can have a section that extends essentially transversely to the longitudinal axis, wherein the projections can extend with this section radially from the longitudinal axis.
  • the projections and the spaces or discharge channels arranged between the projections can extend radially away from the longitudinal axis with respect to a cross section through the longitudinal axis, in particular in the form of an end face, and can also run along the longitudinal axis.
  • the projection can change in shape along the longitudinal axis.
  • the discharge channel between two projections can have a constant or varying shape.
  • the base of the discharge channel can have an incline when viewed in the longitudinal direction of the drill head. Viewed in cross-section, the base of the discharge channel between two adjacent projections can be rounded.
  • stepped region includes a drill head section that varies in terms of its circumference.
  • a step-shaped region there are at least two regions that, starting from the drill head tip, have such a different diameter that the diameter adjacent to the tip is smaller than the diameter spaced apart from the drill head tip.
  • a surface which runs transversely to the longitudinal axis and can define a step height, which has an angle of 10° to 90°, preferably 20° to 90°, preferably 30° to 90°, preferably 40° to 90°, preferably 50° to 90°, preferably 60° to 90°, preferably 70° to 90°, preferably 80° to 90°, with the longitudinal axis.
  • the at least two sections extending in the circumferential direction, in particular in the form of plateaus, form an area with a surface extending along the longitudinal axis and in the circumferential direction, which can be viewed as a tread analogous to a step.
  • a section referred to as a slope extends, which runs transversely to the longitudinal axis of the drill head in the circumferential direction.
  • the section extending transversely to the longitudinal axis of the drill head in the circumferential direction essentially results in a step height.
  • the steps of the step head can be formed completely around the longitudinal axis of the drill head, so that drilling cuttings or debris guided through a discharge channel that come onto the step or steps of a step section arranged behind a crown head section can be screwed or levered into the wall of the borehole channel.
  • the step head section can have a step that can be formed completely around the longitudinal axis. By completely forming the steps around the entire circumference, every drilling cutting or debris can be caught by the step head section. It is provided that behind a discharge channel of the crown head section there is a step head section arranged in the longitudinal direction. Behind the discharge channel, the drilling cuttings can be deflected into the wall of the drill channel.
  • the material crushed by the crown head section can be directed into the discharge channel and hit the step of the step head section and pressed into the wall of the drill channel.
  • this may mean that a step head section with its step can be arranged behind a discharge channel (corresponding to the angle section of the discharge channel); drilling cuttings discharged through the discharge channel can be captured by the step head section.
  • the stepped areas are designed without cutting edges in the circumferential direction and/or radial direction. This makes it possible to ensure that the fragments or shattered obstacles are essentially not further crushed or shattered in the stepped drill head section, but are screwed into the inner wall of the borehole or the bore channel wall. This makes it possible to make an essentially clear separation between the shattering work of the front drill head section and the displacement work of the following drill head section.
  • step height i.e. the radially extending distance between the two plateaus of the two steps
  • step height the area that connects the two steps
  • the steps are "clogged", which could form a directionally unstable, conical head. If the step height is too small, which would be particularly useful for a lever, for example, even small rock inclusions are enough to deflect the drill head from the desired direction.
  • the number of steps can represent an essential - if not even independently inventive - aspect of the invention.
  • the second drill head section it is possible for the second drill head section to have more than two stepped areas. If more than two stepped areas are present, three or four stepped areas are preferred.
  • the step-shaped regions have substantially equal step heights, which enables a particularly simply constructed second drill head section. Furthermore, a distribution can be made over the same step height in such a way that neither of the two possible step heights is chosen to be too small.
  • At least one - preferably several, particularly preferably all - of the step-shaped areas has/have a step height which, based on the diameter of the housing of the earth drilling device, in particular the housing of a ram drilling device, is at least 4% of the diameter of the housing, preferably at least 5%, more preferably at least 6%, more preferably at least 7%, more preferably at least 8%, more preferably at least 9%, more preferably at least 10%, more preferably at least 11%, more preferably at least 12%, more preferably at least 13%, more preferably at least 14%, more preferably at least 15%.
  • This takes into account the consideration of avoiding a step height that is too small, which can become clogged with drilling debris and then lead to a directionally unstable drill head section.
  • At least one - preferably several, particularly preferably all - of the stepped areas has a step length or plateau length or tread which, based on the diameter of the housing of the earth drilling device, in particular the housing of a ram drilling device, is at least 5% of the diameter of the housing, preferably at least 7%, more preferably at least 10%, more preferably at least 12%, more preferably at least 15%, more preferably at least 17%, more preferably at least 20%, more preferably at least 25%, so that the stepped areas can be separated without leading to the step areas being removed or connected even in the event of deposits or contamination.
  • a corresponding step length can improve the screwing in of individual fragments, which should preferably take place in steps, since otherwise the fragments can be caught by several stepped areas at the same time.
  • the casing friction of the housing can be reduced and the propulsion performance of the earth drilling device can be increased, which leads to added value for the user.
  • maintenance for the earth drilling device itself is reduced and the service life is increased.
  • the diameter of the last step-shaped region is 5% larger than the diameter of a subsequent section of the drill string, in particular of the housing of the earth drilling device designed as a ram drilling device, preferably 7% larger, more preferably 10% larger, even more preferably 12% larger than the diameter of the housing.
  • At least one of the projections delimiting a discharge channel projects beyond the diameter of the second drill head section and/or a subsequent section of the drill string.
  • the borehole wall is loosened at least in these areas and the drilling cuttings, which essentially correspond to the entire volume of the drill head, can be introduced more easily into the borehole wall.
  • the diameter with the projections is 5% larger than the diameter of the second drill head section, preferably 7% larger, more preferably 10% larger, even more preferably 12% larger.
  • At least four, preferably six, projections are provided, which form four or six discharge channels. This generally makes it possible to achieve very good propulsion performance, with which possible rock fragments or obstacles can be broken up into sufficiently small pieces.
  • Four projections are advantageous when a smaller front surface and fewer friction surfaces on the sides can promote propulsion with otherwise the same impact performance, which is the case, for example, with loose soil (e.g. sand or clay). With harder soil, six projections with a larger front surface and more friction surface on the sides are preferred.
  • the step height is less than a third of the width of a discharge channel. This allows a suitable dimension to be set, at which the step height for screwing the fragments or crushed obstacles into the borehole channel wall can be adjusted to the size of the fragments or crushed obstacles. This allows the edge of the step-shaped sections or the tipping edge of a fragment to be arranged in such a way that the tipping edge lies essentially below the center/center of gravity of a fragment.
  • the step height can be combined or, as an alternative to the maximum step height mentioned, a minimum step height of 1/20 of the width of a discharge channel.
  • the size of the step height based on the width of a discharge channel is in a range of 1/20 to 1/3 of the width of the discharge channel, more preferably in a range of 1/18 to 1/3, more preferably in a range of 1/16 to 1/3, more preferably in a range of 1/14 to 1/3, more preferably in a range of 1/12 to 1/3, more preferably in a range of 1/10 to 1/3, more preferably in a range of 1/8 to 1/3, more preferably in a range of 1/6 to 1/3, more preferably in a range of 1/5 to 1/3, and more preferably in a range of 1/4 to 1/3.
  • a drill head for a percussive earth drilling device with a first and a second drill head section is also described, wherein the first drill head section is a drill head section with discharge channels which destroys obstacles, and a drill head section which has a cross-section which increases in the longitudinal direction is used as the second drill head section, wherein a plurality of step-shaped regions are used for the second drill head section which can be used for rotating and/or turning debris from the obstacles into the drill channel wall.
  • the term “have” includes both the meaning inherent in the term, that further elements can be provided in addition to the elements mentioned (non-exhaustive list), but also the meaning that the term “have” is used synonymously for “consist of” or “consisting of” (exhaustive list).
  • the Figure 1 shows a longitudinal section (a) and a front view (b) of a front section of a drill head 1 for a percussive earth drilling device.
  • the drill head 1 has a housing 2 in which a drill head tip 3 in the form of a chisel is arranged.
  • a first and a second drill head section 4, 5 are arranged around the drill head tip 3 on the front area of the drill head 1.
  • the drill head sections 4, 5 are formed in one piece as an extension on the drill head 1.
  • the first drill head section 4 has discharge channels 6.
  • the second drill head section 5 has a cross-section that increases in the longitudinal direction L.
  • the second drill head section 5 also has several stepped areas 7, 8.
  • the step-shaped regions 7, 8 are designed without cutting edges in the circumferential direction and in the radial direction R.
  • the step-shaped regions have a step height H1, H2 and a step length SL1 and SL2.
  • the Figure 1 shows how an existing obstacle is broken up with the first drill head section 4 and a fragment of the obstacle passes through one of the discharge channels 6 in the longitudinal direction L of the drill head 1 during the movement of the drill head 1.
  • the fragment is removed according to the Figure 2
  • the fragment of the obstruction is turned in the direction of the arrow shown and is screwed into the wall of the drill channel.
  • the screwing or levering in of the fragment of the obstruction is in the Figures 2 and 3 for each of the two stages.
  • Figure 4 It is indicated that the fragment of the obstacle was embedded or screwed into the borehole wall.
  • the Figure 5 differs substantially from that shown in the Figures 1 to 4 illustrated embodiments in that the projections 9 of the first drill head section 4 delimiting the discharge channels 6 project beyond the circumference or diameter of the second drill head section 5.
  • the second drill head section 5 projects beyond the circumference or diameter of the housing 2, wherein in an embodiment not shown the second drill head section 5 does not project beyond the circumference or diameter of the housing 2 and therefore essentially has a smaller or the same circumference or diameter as the housing 2.
  • the diameter D4 of the first drill head section 4 formed by the projections 9 is approximately 5% larger than the diameter D5 of the second drill head section 5.
  • the diameter D5 of the second drill head section 5 is approximately 5% larger than the diameter D6 of the housing 2.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf für ein selbstgetriebenes Schlaggerät als eine schlagend verdrängende Erdbohrvorrichtung und Erdbohrvorrichtung.The invention relates to a drill head for a self-propelled impact device as an impact-displacing earth drilling device and earth drilling device.

Zur Einbringung von Erdbohrungen ins Erdreich sind Erdbohrvorrichtungen bekannt, die beispielsweise als Rammbohrgerät bzw. Rammbohrvorrichtung ausgestaltet sein können.Earth drilling devices are known for drilling holes into the ground, which can be designed, for example, as ram drilling machines or ram drilling devices.

DE 25 58 842 A1 offenbart ein Rammbohrgerät mit einem Verdrängungskonus, an dessen Außenumfang messerartige Schneiden ausgestaltet sind, die feste Hindernisse, wie Steine, sehr schnell zertrümmern. Die messerartigen Schneiden können stufenförmig versetzt hintereinander angeordnet sein. Es wird ein Rammbohrgerät beschrieben, das ein rohrförmiges Gehäuse und eine darin axial verschiebbar gelagerte Schlagspitze aufweist. Die Schlagspitze weist in ihrem außerhalb des Gehäuses liegenden Bereich einen sich nach vorne verjüngenden Verdrängungskonus auf, der mit einer zentrischen Lagerbohrung auf einem konischen Zwischenstück der Schlagspitze sitzt. Die Schlagspitze, die beispielsweise als Hohlmeißel ausgebildet sein kann, wird bei einer Beaufschlagung von hinten zusammen mit dem Verdrängungskonus nach vorne gestoßen. Während der meißelartige Teil der Schlagspitze der Zertrümmerung von Steinen dient, ist die Aufgabe des Verdrängungskonus das seitliche Ableiten der Erde und die Bildung eines Hohlraums mit verdichteter Seitenwand, sodass sich während der Fortbewegung des Rammbohrgeräts ein fester Kanal ausformt. Der Verdrängungskonus kann im Wesentlichen als Stufenkopf oder Stufenbohrkopf bezeichnet werden, wie dieser auch aus DE 101 12 985 A1 bekannt ist. DE 25 58 842 A1 discloses a ram drilling machine with a displacement cone, on the outer circumference of which knife-like cutting edges are designed, which break up solid obstacles such as stones very quickly. The knife-like cutting edges can be arranged one behind the other in a stepped manner. A ram drilling machine is described which has a tubular housing and an impact tip mounted axially displaceably therein. The impact tip has a displacement cone tapering towards the front in the area outside the housing, which is seated with a central bearing bore on a conical intermediate piece of the impact tip. The impact tip, which can be designed as a hollow chisel, for example, is pushed forward together with the displacement cone when it is acted upon from behind. While the chisel-like part of the impact tip is used to break up rocks, the purpose of the displacement cone is to drain the earth sideways and form a cavity with a compacted side wall, so that a solid channel is formed as the ram drilling rig moves forward. The displacement cone can essentially be described as a step head or step drill head, as this is also DE 101 12 985 A1 is known.

DE 10 2004 032 551 A1 offenbart einen Bohrkopf zum Erzeugen oder Aufweiten eines Bohrlochs mittels einer schlagend vorgetriebenen Vorrichtung. Es wird ein Bohrkopf mit zwei Bohrkopfabschnitten beschrieben. Der erste Bohrkopfabschnitt weist Abführkanäle auf und kann zur Lockerung des Erdreichs bzw. zum Zertrümmern von Hindernissen dienen. Der zweite Bohrkopfabschnitt weist konische Abschnitte auf der Mantelfläche auf und kann für die radiale Verdichtung des gelockerten Erdreichs sorgen. Der erste Bohrkopfabschnitt kann im Wesentlichen als Kronenkopf oder Kronenbohrkopf bezeichnet werden, der quer zur Längserstreckung des Bohrkopfs verlaufende Schneiden aufweist, zwischen denen Abführkanäle zum Durchleiten des Bohrkleins bzw. der Fragmente der Hindernisse, die zertrümmert wurden, vorhanden sind. DE 10 2004 032 551 A1 discloses a drill head for creating or expanding a borehole by means of a percussive device. A drill head with two drill head sections is described. The first drill head section has discharge channels and can be used to loosen the soil or to break up obstacles. The second drill head section has conical sections on the outer surface and can ensure radial compaction of the loosened soil. The first drill head section can essentially be referred to as a crown head or crown drill head, which has cutting edges running transversely to the longitudinal extension of the drill head, between which there are discharge channels for passing through the drilling cuttings or the fragments of the obstacles that have been broken up.

WO 2006/002997 A1 offenbart einen Bohrkopf für ein Erdbohrgerät, bei dem ein erster Bohrkopfabschnitt Abführkanäle aufweist. Ein zweiter auf den ersten Bohrkopfabschnitt folgender Bohrkopfabschnitt hat einen oder mehrere weitgehend konische Abschnitte auf der Mantelfläche. WO 2006/002997 A1 beschreibt, dass unter einer weitgehend konischen Form insbesondere eine Mantelfläche verstanden werde, die - zumindest teilweise - ausgehend von einer kleinen radialen Erstreckung, "kontinuierlich" bis zu einer größeren radialen Erstreckung ansteigt und somit keine Abschnitte innerhalb des konischen Bereichs aufweist, in denen sich der Radius wieder verringert. WO 2006/002997 A1 discloses a drill head for an earth drilling device, in which a first drill head section has discharge channels. A second drill head section following the first drill head section has one or more largely conical sections on the outer surface. WO 2006/002997 A1 describes that a largely conical shape is understood to mean in particular a lateral surface which - at least partially - starting from a small radial extension, increases "continuously" to a larger radial extension and thus has no sections within the conical region in which the radius decreases again.

EP 2 663 726 A1 offenbart eine Erdbohrvorrichtung, bei der ein Abschnitt des Bohrkopfs von einem Körper des Bohrkopfs getrennt werden kann, um einen Kanal zu bilden. Durch den gebildeten Kanal kann Erdreich von einer Seite der Erdbohrvorrichtung zur anderen Seite gelangen, wodurch der Bohrkopf mittels des umgelagerten Erdreichs verkippt werden kann. Es wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der ein erster Bohrkopfabschnitt stufenförmige Bereiche aufweist und ein auf die stufenförmigen Bereiche folgender Bohrkopfabschnitt die Möglichkeit aufweist, den Kanal auszubilden, wenn der Kopfbereich vom Körper des Bohrkopfes getrennt wird. EP 2 663 726 A1 discloses an earth drilling device in which a section of the drill head can be separated from a body of the drill head to form a channel. Soil can pass from one side of the earth drilling device to the other side through the channel formed, whereby the drill head can be tilted by means of the displaced soil. An embodiment is described in which a first drill head section has step-shaped regions and a drill head section following the step-shaped regions has the possibility of forming the channel when the head region is separated from the body of the drill head.

EP 0 548 588 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Herstellung von Erdbohrungen. Es wird ein Verdrängungskopf beschrieben, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Antriebsgeräts und des dieses umhüllenden Rohres. Fig. 2 der EP 0 548 588 A1 zeigt einen gestuften Verdrängungskopf, der Rillen, die sich von vorne bis hinten längs des Verdrängungskopfes erstrecken, aufweist, in denen Flüssigkeitsstrahldüsen hintereinander angeordnet sind. EP 0 548 588 A1 discloses a device for producing earth boreholes. A displacement head is described, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the drive device and the pipe surrounding it. Fig. 2 the EP 0 548 588 A1 shows a stepped displacement head having grooves extending from front to back along the displacement head in which liquid jet nozzles are arranged one behind the other.

US 738 327 A offenbart einen Bohrer und einen Reamer, der vom Bohrkörper entfernbar ist, wobei der Bohrkörper an den Verbindungsstellen mit dem Reamer einen reduzierten Durchmesser aufweist, um mit einem Werkzeug an diesen Stellen angreifen zu können, um Reamer und Bohrkörper miteinander zu verbinden. US 738 327 A discloses a drill and a reamer which is removable from the drill body, wherein the drill body has a reduced diameter at the connection points with the reamer in order to be able to engage with a tool at these points in order to connect the reamer and the drill body to one another.

Obwohl die bekannten Erdbohrvorrichtungen gute Ergebnisse beim Einbringen von Erdbohrungen zeigen, ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Bohrkopf für eine Erdbohrvorrichtung oder ein verbessertes Verwenden eines Bohrkopfs für eine Erdbohrvorrichtung zu schaffen, bei dem eine Verbesserung in der Leistung zur Erstellung einer Erdbohrung und/oder eine Verbesserung der Standzeit des Bohrkopfs erreichbar ist.Although the known earth drilling devices show good results in the creation of earth bores, it is an object of the invention to provide an improved drill head for an earth drilling device or an improved use of a drill head for an earth drilling device, in which an improvement in the performance for creating an earth bore and/or an improvement in the service life of the drill head can be achieved.

Die Aufgabe wird gemäß dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche und der Beschreibung.The object is achieved according to the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the respective subclaims and the description.

Kerngedanke der Erfindung ist eine Kombination vorzusehen, bei der ein Bohrkopfabschnitt als Kronenkopf und ein Bohrkopfabschnitt als Stufenkopf ausgestaltet sind. Trotz der zuvor lediglich als unvereinbare Alternativen vorgesehenen Ausgestaltungen, gemäß derer eine entweder als Kronenkopf oder als Stufenkopf ausgebildete Ausgestaltung vorgesehen war, wurde erkannt, dass sich das Bohrklein, beispielsweise in Form von Steinen oder (verklumptem) Erdreich usw., mittels der Stufen des Stufenkopfes nach außen in die Bohrkanalwand drehen bzw. eingepresst werden kann. Es wurde erstmals erkannt, dass ein "Hebeln" der festen Teile in die Bohrkanalwandung erfolgen kann. Der als Kronenkopf ausgestaltete Bohrkopfabschnitt kann vorhandene Hindernisse, beispielsweise Steine, zerstören und danach können die Fragmente der Hindernisse mittels des als Stufenkopf ausgestalteten Bohrkopfabschnittes mittels der Stufen nach außen in die Bohrkanalwand gehebelt werden. Gemäß einem Kerngedanken der Erfindung kann zunächst der als Kronenkopf ausgestaltete Bohrkopfabschnitt das Erdreich durchschneiden. Hindernisse in Form von Gestein, welche größer als die Durchlässe/Abführkanäle im Kronenkopf sind, können zertrümmert werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass nur entsprechend kleine Hindernisse ins Erdreich eingedreht bzw. eingehebelt werden müssen, sodass die Reaktionskräfte, die zum Ablenken des Bohrkopfs führen könnten, gering bleiben. Da das Eindrehen der Hindernisse hinter dem als Kronenkopf ausgestalteten Bohrkopfabschnitt erfolgen kann, kann der vorauseilende als Kronenkopf ausgestaltete Bohrkopfabschnitt auch als Führung dienen und so die Richtungsstabilität des Bohrkopfs verbessern.The core idea of the invention is to provide a combination in which one drill head section is designed as a crown head and one drill head section is designed as a step head. Despite the designs previously only provided as incompatible alternatives, according to which a design designed either as a crown head or as a step head was provided, it was recognized that the drilling cuttings, for example in the form of stones or (clumped) soil, etc., can be rotated or pressed outwards into the drilling channel wall by means of the steps of the step head. It was recognized for the first time that the solid parts can be "levered" into the drilling channel wall. The drill head section designed as a crown head can destroy existing obstacles, for example stones, and then the fragments of the obstacles can be levered outwards into the drilling channel wall by means of the drill head section designed as a step head using the steps. According to a core idea of the invention, the drill head section designed as a crown head can first cut through the soil. Obstacles in the form of rock that are larger than the passages/discharge channels in the crown head can be broken up. This means that only small obstacles need to be screwed or levered into the ground, so that the reaction forces that could lead to the drill head being deflected remain low. Since the obstacles can be screwed in behind the drill head section designed as a crown head, the leading drill head section designed as a crown head can also serve as a guide and thus improve the directional stability of the drill head.

Es wird ein Bohrkopf für eine schlagend verdrängende Erdbohrvorrichtung gemäß Anspruch 1 mit einem ersten und einem zweiten Bohrkopfabschnitt geschaffen. Der erste Bohrkopfabschnitt weist Abführkanäle auf und der zweite Bohrkopfabschnitt weist einen in Längsrichtung zunehmenden Querschnitt auf. Der zweite Bohrkopfabschnitt weist mehrere stufenförmig ausgestaltete Bereiche auf.A drill head for a percussive displacement earth drilling device according to claim 1 is provided with a first and a second drill head section. The first drill head section has discharge channels and the second drill head section has a cross-section that increases in the longitudinal direction. The second drill head section has several stepped areas.

Durch die Lehre der Erfindung wird ein Mehrwert für den Anwender des Bohrkopfs bzw. einer den Bohrkopf aufweisenden Erdbohrvorrichtung erhalten, indem die Mantelreibung am Gehäuse des Bohrkopfs, der den beiden Bohrkopfabschnitten folgt, verringert werden kann. Hierdurch können die mit einer sonst erhöhten Mantelreibung negativen Einflüsse auf die Leistung bzw. den Vortrieb der Erdbohrvorrichtung verringert werden. Ebenso kann der Verschleiß des den beiden Bohrkopfabschnitten folgenden Gehäuses reduziert werden. Der als Kronenkopf ausgestaltete Bohrkopfabschnitt kann die Zerstörungsarbeit von längs der zu erstellenden Erdbohrung vorliegenden Hindernissen übernehmen, und die Stufen des als Stufenkopf ausgestalteten Bohrkopfabschnittes fördern die Fragmente der Hindernisse in die Bohrkanalwand nach außen und können sie dabei insbesondere in die Bohrkanalwand einhebeln, indem ein Fragment, das von einer Stufe erfasst wird, in die Bohrkanalwand eingehebelt bzw. eingedreht wird. So wird auf einfachste Weise eine Verringerung der Mantelreibung am nachfolgenden Gehäuse und/oder eine Verringerung des Verschleißes am nachfolgenden Gehäuse erreicht.The teaching of the invention provides added value for the user of the drill head or of an earth drilling device having the drill head, in that the casing friction on the housing of the drill head that follows the two drill head sections can be reduced. This can reduce the negative influences on the performance or advance of the earth drilling device that would otherwise be caused by increased casing friction. Likewise, the wear of the housing following the two drill head sections can be reduced. The drill head section designed as a crown head can take on the work of destroying obstacles present along the earth drilling to be created, and the steps of the drill head section designed as a step head convey the fragments of the obstacles outwards into the drilling channel wall and can in particular lever them into the drilling channel wall by levering or screwing a fragment that is caught by a step into the drilling channel wall. This is a very simple way of reducing the casing friction on the following housing and/or reducing the wear on the following housing.

Im Sinne der Beschreibung umfasst der Begriff "Erdbohrvorrichtung" jedwede Vorrichtung, welche insbesondere einen Gestängeschüsse aufweisenden Bohrstrang in einem bestehenden oder zu erstellenden Kanal im Erdreich bewegt, um eine Bohrung, insbesondere eine Horizontalbohrung (HD), zu erstellen oder aufzuweiten oder Rohrleitungen oder andere lange Körper in das Erdreich einzuziehen. Bei der Erdbohrvorrichtung kann es sich insbesondere um eine HD-Vorrichtung handeln. Eine Erdbohrvorrichtung kann somit eine einen Bohrstrang antreibende Vorrichtung sein, die erdreichverdrängend arbeitet, und den Bohrstrang translatorisch und/oder rotatorisch in längsaxialer Richtung des Bohrstranges in das Erdreich eindringt. Eine Bohrung kann durch eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung des Bohrstrangs im Erdreich eingebracht oder aufgeweitet werden. Die umfängliche Begrenzung des Kanals bzw. der Erdbohrung wird meist als Bohrkanalwand bezeichnet. Der Bohrstrang kann den Bohrkopf und damit verbundene Abschnitte umfassen, die mit dem Bohrkopf zusammen im Erdreich bewegt werden.For the purposes of the description, the term "earth drilling device" includes any device that moves a drill string with rod sections in an existing or to be created channel in the ground in order to create or widen a bore, in particular a horizontal bore (HD), or to pull pipelines or other long bodies into the ground. The earth drilling device can in particular be an HD device. An earth drilling device can thus be a device that drives a drill string, works to displace soil and penetrates the drill string into the ground in a translatory and/or rotary manner in the longitudinal axial direction of the drill string. A bore can be created or widened in the ground by a forward and/or backward movement of the drill string. The peripheral boundary of the channel or the earth bore is usually referred to as the drill channel wall. The drill string can comprise the drill head and associated sections that are moved in the ground together with the drill head.

Der Begriff "HD" (horizontal drilling, Horizontalbohrung) im Sinne der vorliegenden Beschreibung umfasst insbesondere eine(n) zumindest teilweise(n) horizontal angeordnete(n) Bohrung bzw. Kanal- oder Rohrleitung.The term "HD" (horizontal drilling) in the sense of the present description includes in particular a borehole or channel or pipeline that is arranged at least partially horizontally.

Der Begriff "Erdreich" im Sinne der vorliegenden Beschreibung umfasst insbesondere jede Art von Material, insbesondere Erde, Sand, Fels, Gestein und Mischformen hiervon, in das bestehende oder zu erstellende, vorzugsweise zumindest abschnittsweise horizontale Kanäle bzw. Bohrungen, insbesondere Erdkanäle einschließlich Erdbohrungen, Felsbohrungen oder Erdleitungen sowie unterirdische oder oberirdische Rohrleitungen und Wasserkanäle, die sich durch Einsatz einer entsprechenden Vorrichtung zum Bohren im Erdreich herstellen oder einziehen lassen, eingebracht werden können.The term "soil" in the sense of the present description includes in particular any type of material, in particular earth, sand, rock, stone and mixed forms thereof, in the existing or to be created, preferably at least in sections horizontal channels or boreholes, in particular earth channels including earth boreholes, rock boreholes or underground pipes, as well as underground or above-ground pipelines and water channels, which can be created or installed by using an appropriate device for drilling into the ground.

Eine schlagend verdrängende Erdbohrvorrichtung kann als Rammbohrvorrichtung ausgestaltet sein. Der Begriff "Rammbohrvorrichtung" oder "Erdrakete", der im Wesentlichen synonym zum Begriff Rammbohrvorrichtung verwendet wird, umfasst im Sinne der Beschreibung ein selbstgetriebenes Schlaggerät, welches Erdreich verdrängend arbeitet, und eine Bohrung, eine Leitung und/oder ein Rohr schlagend in das Erdreich einbringen kann. Dabei umfasst der Begriff "Rammbohrvorrichtung" Erdverdrängungsvorrichtungen, bei denen eine Bohrkopfspitze längsbeweglich in einem Gehäuse angeordnet sein kann. Alternativ kann eine Bohrkopfspitze starr in dem Gehäuse angeordnet sein. Bei der Bohrkopfspitze kann es sich insbesondere um einen Meißel handeln. Eine Rammbohrvorrichtung kann sowohl eine Ein-Takt-Vorrichtung als auch eine mit mehreren Takten arbeitende Vorrichtung, insbesondere eine Zwei-Takt-Vorrichtung, sein. Bei einer Ein-Takt-Vorrichtung trifft der Schlagkolben auf die Bohrkopfspitze und im gleichen Moment auf das Gehäuse. Bei einer mehrtaktigen Vorrichtung, insbesondere einer Zwei-Takt-Vorrichtung, bei der insbesondere die Bohrkopfspitze längsbeweglich in dem Gehäuse angeordnet sein kann, schlägt zunächst der Schlagkolben auf die Bohrkopfspitze, die im ersten Takt vorauseilt. Das Gehäuse wird in einem folgenden Takt, insbesondere im zweiten Takt, vom Schlagkolben beaufschlagt. Spitzenwiderstand und Mantelreibung werden bei einer mehrtaktigen Vorrichtung getrennt und abwechselnd leichter überwunden. Bei einer mehrtaktigen Vorrichtung, insbesondere einer Zwei-Takt-Vorrichtung, kann eine bessere Energieumsetzung erfolgen, die insbesondere die Zertrümmerung von Hindernissen in Folge der Konzentration des Schlagimpulses auf die Bohrkopfspitze erleichtert. In Folge der entsprechend dem Hubweg der Bohrkopfspitze vorauseilenden Bodenverdrängung bleibt das Gehäuse in ruhiger Lage und gewährleistet dadurch eine relativ gute Laufstabilität.An earth drilling device that displaces earth by impact can be designed as a ram drilling device. The term "ram drilling device" or "earth rocket", which is used essentially synonymously with the term ram drilling device, includes, in the sense of the description, a self-propelled impact device that works by displacing earth and can insert a bore, a line and/or a pipe into the earth by impact. The term "ram drilling device" includes earth displacement devices in which a drill head tip can be arranged in a housing so that it can move longitudinally. Alternatively, a drill head tip can be arranged rigidly in the housing. The drill head tip can in particular be a chisel. A ram drilling device can be either a single-stroke device or a device that works with multiple strokes, in particular a two-stroke device. In a single-stroke device, the impact piston hits the drill head tip and at the same time the housing. In a multi-stroke device, particularly a two-stroke device, in which the drill head tip in particular can be arranged so as to be longitudinally movable in the housing, the percussion piston first strikes the drill head tip, which leads in the first stroke. The housing is acted upon by the percussion piston in a subsequent stroke, particularly in the second stroke. Tip resistance and casing friction are separated in a multi-stroke device and are alternately overcome more easily. In a multi-stroke device, particularly a two-stroke device, better energy conversion can take place, which in particular makes it easier to break up obstacles as a result of the impact impulse being concentrated on the drill head tip. As a result of the ground displacement leading in line with the stroke of the drill head tip, the housing remains in a steady position and thus ensures relatively good running stability.

Der Begriff "Bohrkopf" im Sinne der Beschreibung ist ein endseitig angeordneter Abschnitt, Einheit bzw. Element, welcher bzw. welche(s) ein nach außen gerichtetes bzw. exponiertes Ende aufweist, welches beim Bohren in Kontakt mit dem Erdreich gelangt. Der Bohrkopf bildet den vorderen Bereich des Bohrstranges, der zum Eindringen der Erdbohrung in das Erdreich als erstes in Kontakt mit dem zu verdrängenden Erdreich gelangt, sofern der Bohrstrang sich in Vorwärtsrichtung bewegt. Das nach außen gerichtete Ende des Bohrkopfs kann eine Schlagspitze bzw. Bohrkopfspitze, insbesondere in Form eines Meißels, aufweisen. Die Schlagspitze kann eine Stufengeometrie aufweisen und bevorzugt eine Schneidkante besitzen.The term "drill head" in the sense of the description is an end-mounted section, unit or element which has an outwardly directed or exposed end which comes into contact with the ground during drilling. The drill head forms the front area of the drill string which is the first to come into contact with the ground to be displaced when the earth bore penetrates the ground, provided the drill string moves in a forward direction. The outwardly directed end of the drill head can have an impact tip or drill head tip, in particular in the form of a chisel. The impact tip can have a stepped geometry and preferably have a cutting edge.

Der Begriff "Bohrkopfabschnitt" im Sinne der Beschreibung umfasst einen Abschnitt des Bohrkopfs, der sich in einer Richtung längs der Längsachse des Bohrkopfs erstreckt. Ein Bohrkopfabschnitt im Sinne der Beschreibung zeichnet sich durch seine Funktionalität bei der Erstellung der Erdbohrung aus, wobei im Wesentlichen zwei Bohrkopfabschnitte unterschieden werden können. Die mehreren Bohrkopfabschnitte sind insbesondere bezogen auf die Längsachse des Bohrkopfs hintereinander angeordnet. Einer der Bohrkopfabschnitte kann insbesondere als Kronenkopfabschnitt und einer der Bohrkopfabschnitte als Stufenkopfabschnitt ausgestaltet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind genau zwei Bohrkopfabschnitte vorgesehen, von denen einer ein Stufenkopfabschnitt und der andere ein Kronenkopfabschnitt ist. Der Kronenkopfabschnitt ist in Vortriebsrichtung bzw. Vorwärtsrichtung der Erdbohrvorrichtung vor dem Stufenkopfabschnitt angeordnet.The term "drill head section" in the sense of the description includes a section of the drill head that extends in a direction along the longitudinal axis of the drill head. A drill head section in the sense of the description is characterized by its functionality in creating the earth bore, whereby essentially two drill head sections can be distinguished. The multiple drill head sections are arranged one behind the other in particular with respect to the longitudinal axis of the drill head. One of the drill head sections can be designed in particular as a crown head section and one of the drill head sections as a step head section. In a preferred embodiment, exactly two drill head sections are provided, one of which is a step head section and the other a crown head section. The crown head section is arranged in front of the step head section in the direction of advance or forward direction of the earth drilling device.

Im Sinne der Beschreibung umfasst der Begriff "Abführkanal" einen zwischen zwei Vorsprüngen angeordneten Zwischenraum, der die Abfuhr von Bohrklein bzw. durchörtertem Erdreich im Wesentlichen längs der Längsachse des Bohrkopfs ermöglicht. Das Bohrklein kann mittels eines Abführkanals am Bohrkopf entlang abgeleitet werden. Es kann eine Relativbewegung zwischen Erdreich und Bohrkopf durch den Abführkanal erfolgen.For the purposes of the description, the term "discharge channel" includes a space arranged between two projections that allows the removal of drilling cuttings or drilled soil essentially along the longitudinal axis of the drill head. The drilling cuttings can be drained along the drill head by means of a discharge channel. A relative movement between the soil and the drill head can occur through the discharge channel.

Unter dem Begriff "längs" der Längsachse des Bohrkopfs ist insbesondere eine Richtung zu verstehen, die mit der Längsachse des Bohrkopfs einen Winkel von < 90°, bevorzugt zwischen 0° und 45°, weiter bevorzugt zwischen 0° bis 30°, einschließt.The term "along" the longitudinal axis of the drill head is to be understood in particular as a direction which encloses an angle of < 90° with the longitudinal axis of the drill head, preferably between 0° and 45°, more preferably between 0° and 30°.

Die Vorsprünge können sich in einer Richtung längs der Längsachse des Bohrkopfs erstrecken, wobei die Vorsprünge einen Abschnitt aufweisen, der sich in einem Winkel von < 90° zur Längsachse, bevorzugt in einem Winkel von 0° bis 45°, weiter bevorzugt 0° bis 30° zur Längsachse des Bohrkopfs erstreckt. Die Vorsprünge können einen Abschnitt aufweisen, der sich im Wesentlichen quer zur Längsachse erstreckt, wobei die Vorsprünge sich mit diesem Abschnitt radial von der Längsachse erstrecken können. Damit können sich die Vorsprünge und die zwischen den Vorsprüngen angeordneten Zwischenräume bzw. Abführkanäle bezogen auf einen Querschnitt durch die Längsachse zum einen radial von der Längsachse weg erstrecken, insbesondere in Form einer Stirnfläche, und zum anderen längs der Längsachse verlaufen. Der Vorsprung kann sich längs der Längsachse in seiner Form verändern. Der Abführkanal zwischen zwei Vorsprüngen kann eine gleichbleibende oder variierende Form besitzen. Insbesondere kann der Grund des Abführkanals in Längsrichtung des Bohrkopfs betrachtet eine Neigung aufweisen. Im Querschnitt betrachtet kann der Grund des Abführkanals zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen gerundet ausgestaltet sein.The projections can extend in a direction along the longitudinal axis of the drill head, wherein the projections have a section that extends at an angle of <90° to the longitudinal axis, preferably at an angle of 0° to 45°, more preferably 0° to 30° to the longitudinal axis of the drill head. The projections can have a section that extends essentially transversely to the longitudinal axis, wherein the projections can extend with this section radially from the longitudinal axis. Thus, the projections and the spaces or discharge channels arranged between the projections can extend radially away from the longitudinal axis with respect to a cross section through the longitudinal axis, in particular in the form of an end face, and can also run along the longitudinal axis. The projection can change in shape along the longitudinal axis. The discharge channel between two projections can have a constant or varying shape. In particular, the base of the discharge channel can have an incline when viewed in the longitudinal direction of the drill head. Viewed in cross-section, the base of the discharge channel between two adjacent projections can be rounded.

Im Sinne der Beschreibung umfasst der Begriff "stufenförmiger Bereich" einen Bohrkopfabschnitt, der hinsichtlich seines Umfangs variiert. Bei einem stufenförmig ausgestalteten Bereich liegen mindestens zwei Bereiche vor, die ausgehend von der Bohrkopfspitze einen derartigen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, dass der der Spitze benachbarte Durchmesser geringer ist, als der Durchmesser beabstandet von der Bohrkopfspitze. Mit den unterschiedlichen Umfängen können somit mindestens zwei Plateaus vorliegen, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse verlaufen können, wobei Neigungen zur Längsachse im Bereich von 0° bis 40°, bevorzugt 0° bis 30°, bevorzugt 0° bis 20°, weiter bevorzugt 0° bis 10° möglich sind. Zwischen den Plateaus ist eine quer zur Längsachse verlaufende Fläche, die eine Stufenhöhe definieren kann, vorgesehen, die mit der Längsachse einen Winkel von 10° bis 90°, bevorzugt 20° bis 90°, bevorzugt 30° bis 90°, bevorzugt 40° bis 90°, bevorzugt 50° bis 90°, bevorzugt 60° bis 90°, bevorzugt 70° bis 90°, bevorzugt 80° bis 90°, aufweist. Die mindestens zwei in Umfangsrichtung sich erstreckenden Abschnitte, insbesondere in Form von Plateaus, bilden einen Bereich mit einer sich längs der Längsachse und in Umfangsrichtung erstreckende Fläche, welche analog zu einer Treppenstufe als Auftritt angesehen werden kann. Zwischen den Flächen erstreckt sich ein als Steigung bezeichneter Abschnitt, der quer zur Längsachse des Bohrkopfs in Umfangsrichtung verläuft. Der quer zur Längsachse des Bohrkopfs sich in Umfangsrichtung erstreckende Abschnitt ergibt im Wesentlichen eine Stufenhöhe.For the purposes of the description, the term "stepped region" includes a drill head section that varies in terms of its circumference. In a step-shaped region, there are at least two regions that, starting from the drill head tip, have such a different diameter that the diameter adjacent to the tip is smaller than the diameter spaced apart from the drill head tip. With the different circumferences, there can thus be at least two plateaus that can run essentially parallel to the longitudinal axis, with inclinations to the longitudinal axis in the range of 0° to 40°, preferably 0° to 30°, preferably 0° to 20°, more preferably 0° to 10° being possible. Between the plateaus, a surface is provided which runs transversely to the longitudinal axis and can define a step height, which has an angle of 10° to 90°, preferably 20° to 90°, preferably 30° to 90°, preferably 40° to 90°, preferably 50° to 90°, preferably 60° to 90°, preferably 70° to 90°, preferably 80° to 90°, with the longitudinal axis. The at least two sections extending in the circumferential direction, in particular in the form of plateaus, form an area with a surface extending along the longitudinal axis and in the circumferential direction, which can be viewed as a tread analogous to a step. Between the surfaces, a section referred to as a slope extends, which runs transversely to the longitudinal axis of the drill head in the circumferential direction. The section extending transversely to the longitudinal axis of the drill head in the circumferential direction essentially results in a step height.

Es ist beschrieben, dass die Stufen des Stufenkopfs vollumfänglich um die Längsachse des Bohrkopfs ausgebildet sein können, so dass durch einen Abführkanal geführtes Bohrklein bzw. Trümmer, die auf die Stufe bzw. Stufen eines hinter einem Kronenkopfabschnitt angeordneten Stufenabschnitts kommen, in die Wand des Bohrlochkanals eingedreht bzw. eingehebelt werden können. Insbesondere kann der Stufenkopfabschnitt eine Stufe aufweisen, die vollumfänglich um die Längsachse ausgebildet sein kann. Durch eine komplette Ausbildung der Stufen um den gesamten Umfang kann jedes Bohrklein bzw. jeder Trümmer von dem Stufenkopfabschnitt erfasst werden. Es ist vorgesehen, dass hinter einem Abführkanal des Kronenkopfabschnitts ein in Längsrichtung betrachtet angeordneter Stufenkopfabschnitt vorhanden ist. Es kann hinter dem Abführkanal ein Auslenken des Bohrkleins in die Wandung des Bohrkanals gerichtet erfolgen. Das durch den Kronenkopfabschnitt zerkleinerte Material kann in den Abführkanal gelenkt auf die Stufe des Stufenkopfabschnitts treffen und in die Wandung des Bohrkanals eingedrückt werden. Für die geometrische Ausgestaltung des Bohrkopfs kann dies bedeuten, dass ein Stufenkopfabschnitt mit seiner Stufe hinter einem Abführkanal (entsprechend dem Winkelabschnitt des Abführkanals) angeordnet sein kann; durch den Abführkanal abgeleitetes Bohrklein kann von dem Stufenkopfabschnitt erfasst werden.It is described that the steps of the step head can be formed completely around the longitudinal axis of the drill head, so that drilling cuttings or debris guided through a discharge channel that come onto the step or steps of a step section arranged behind a crown head section can be screwed or levered into the wall of the borehole channel. In particular, the step head section can have a step that can be formed completely around the longitudinal axis. By completely forming the steps around the entire circumference, every drilling cutting or debris can be caught by the step head section. It is provided that behind a discharge channel of the crown head section there is a step head section arranged in the longitudinal direction. Behind the discharge channel, the drilling cuttings can be deflected into the wall of the drill channel. The material crushed by the crown head section can be directed into the discharge channel and hit the step of the step head section and pressed into the wall of the drill channel. For the geometric design of the drill head, this may mean that a step head section with its step can be arranged behind a discharge channel (corresponding to the angle section of the discharge channel); drilling cuttings discharged through the discharge channel can be captured by the step head section.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die stufenförmigen Bereiche in Umfangsrichtung und/oder radialer Richtung schneidenlos ausgestaltet. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Fragmente bzw. zertrümmerten Hindernisse im Wesentlichen im stufenförmig ausgestalteten Bohrkopfabschnitt nicht weiter zerkleinert bzw. zertrümmert werden, sondern in die Bohrlochinnenwand bzw. Bohrkanalwand eingedreht werden. Hierdurch kann eine im Wesentlichen klare Trennung zwischen der Zertrümmerungsarbeit des vorderen Bohrkopfabschnitts und der Verdrängungsarbeit des folgenden Bohrkopfabschnitts erfolgen.In a preferred embodiment, the stepped areas are designed without cutting edges in the circumferential direction and/or radial direction. This makes it possible to ensure that the fragments or shattered obstacles are essentially not further crushed or shattered in the stepped drill head section, but are screwed into the inner wall of the borehole or the bore channel wall. This makes it possible to make an essentially clear separation between the shattering work of the front drill head section and the displacement work of the following drill head section.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei stufenförmige Bereiche im zweiten Bohrkopfabschnitt vorhanden. Es hat sich dabei überraschend herausgestellt, dass eine zu geringe Stufenhöhe, d.h. der radial sich erstreckende Abstand der beiden Plateaus der beiden Stufen, dazu führt, dass sich Bohrklein an dem Bereich, der die beiden Stufen verbindet (Stufenhöhe), d.h. dem Bereich, der sich radial erstreckt, sammelt und die Stufen "zugesetzt" werden, wodurch ein richtungslabiler, kegelförmiger Kopf gebildet werden könnte. Bei einer zu geringen Stufenhöhe, die beispielsweise für einen Hebel besonders sinnvoll wäre, genügen schon kleine Gesteinseinschlüsse, um den Bohrkopf aus der gewünschten Richtung abzulenken. Schon allein vor dem Hintergrund, dass eine Verringerung der Stufenzahl, die zu einer Erhöhung der Stufenhöhe führt, dem ursprünglichen Ansatz widerspricht, das Bohrklein in die Bohrkanalwand einzudrehen, kann die Anzahl der Stufen einen wesentlichen - wenn nicht sogar eigenständig erfindungsbegründenden - Aspekt der Erfindung darstellen. Alternativ ist es möglich, dass der zweite Bohrkopfabschnitt mehr als zwei stufenförmige Bereiche aufweist. Sofern mehr als zwei stufenförmige Bereiche vorhanden sind, so sind drei oder vier stufenförmige Bereiche bevorzugt.In a preferred embodiment, there are two stepped areas in the second drill head section. It has surprisingly been found that a step height that is too small, i.e. the radially extending distance between the two plateaus of the two steps, leads to drilling cuttings collecting in the area that connects the two steps (step height), i.e. the area that extends radially, and the steps are "clogged", which could form a directionally unstable, conical head. If the step height is too small, which would be particularly useful for a lever, for example, even small rock inclusions are enough to deflect the drill head from the desired direction. Simply against the background that a reduction in the number of steps, which leads to an increase in the step height, contradicts the original approach of screwing the drilling cuttings into the drill channel wall, the number of steps can represent an essential - if not even independently inventive - aspect of the invention. Alternatively, it is possible for the second drill head section to have more than two stepped areas. If more than two stepped areas are present, three or four stepped areas are preferred.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die stufenförmigen Bereiche im Wesentlichen gleiche Stufenhöhen auf, wodurch ein besonders einfach konstruierter zweiter Bohrkopfabschnitt möglich ist. Ferner kann über die gleiche Stufenhöhe eine Verteilung derart erfolgen, dass keine der beiden möglichen Stufenhöhen zu klein gewählt ist.In a preferred embodiment, the step-shaped regions have substantially equal step heights, which enables a particularly simply constructed second drill head section. Furthermore, a distribution can be made over the same step height in such a way that neither of the two possible step heights is chosen to be too small.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist/weisen mindestens einer - bevorzugt mehrere, insbesondere bevorzugt alle - der stufenförmigen Bereiche eine Stufenhöhe auf, die bezogen auf den Durchmesser des Gehäuses der Erdbohrvorrichtung, insbesondere das Gehäuse einer Rammbohrvorrichtung, mindestens 4% des Durchmessers des Gehäuses, bevorzugt mindestens 5%, weiter bevorzugt mindestens 6%, weiter bevorzugt mindestens 7%, weiter bevorzugt mindestens 8%, weiter bevorzugt mindestens 9%, weiter bevorzugt mindestens 10%, weiter bevorzugt mindestens 11%, weiter bevorzugt mindestens 12%, weiter bevorzugt mindestens 13%, weiter bevorzugt mindestens 14%, weiter bevorzugt mindestens 15% beträgt. Hierdurch wird der Überlegung Rechnung getragen werden, eine zu kleine Stufenhöhe zu vermeiden, die sich mit Bohrklein zusetzen kann und dann zu einem richtungslabilen Bohrkopfabschnitt führt.In a preferred embodiment, at least one - preferably several, particularly preferably all - of the step-shaped areas has/have a step height which, based on the diameter of the housing of the earth drilling device, in particular the housing of a ram drilling device, is at least 4% of the diameter of the housing, preferably at least 5%, more preferably at least 6%, more preferably at least 7%, more preferably at least 8%, more preferably at least 9%, more preferably at least 10%, more preferably at least 11%, more preferably at least 12%, more preferably at least 13%, more preferably at least 14%, more preferably at least 15%. This takes into account the consideration of avoiding a step height that is too small, which can become clogged with drilling debris and then lead to a directionally unstable drill head section.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist/weisen mindestens einer - bevorzugt mehrere, insbesondere bevorzugt alle - der stufenförmigen Bereiche eine Stufenlänge bzw. Plateaulänge oder Auftritt auf, die bzw. der bezogen auf den Durchmesser des Gehäuses der Erdbohrvorrichtung, insbesondere das Gehäuse einer Rammbohrvorrichtung, mindestens 5% des Durchmessers des Gehäuses, bevorzugt mindestens 7%, weiter bevorzugt mindestens 10%, weiter bevorzugt mindestens 12%, weiter bevorzugt mindestens 15%, weiter bevorzugt mindestens 17%, weiter bevorzugt mindestens 20%, weiter bevorzugt mindestens 25% beträgt, sodass eine Trennung der stufenförmigen Bereiche erfolgen kann, die auch bei Anlagerungen bzw. Verschmutzungen nicht zu einer Aufhebung bzw. Verbindung der stufenförmigen Bereiche führt. Eine entsprechende Stufenlänge kann ein Eindrehen einzelner Fragmente, welches bevorzugt stufenweise erfolgen soll, verbessert werden, da sonst die Fragmente gleichzeitig von mehreren stufenförmigen Bereichen erfasst werden können.In a preferred embodiment, at least one - preferably several, particularly preferably all - of the stepped areas has a step length or plateau length or tread which, based on the diameter of the housing of the earth drilling device, in particular the housing of a ram drilling device, is at least 5% of the diameter of the housing, preferably at least 7%, more preferably at least 10%, more preferably at least 12%, more preferably at least 15%, more preferably at least 17%, more preferably at least 20%, more preferably at least 25%, so that the stepped areas can be separated without leading to the step areas being removed or connected even in the event of deposits or contamination. A corresponding step length can improve the screwing in of individual fragments, which should preferably take place in steps, since otherwise the fragments can be caught by several stepped areas at the same time.

In einer bevorzugten Ausführungsform überragt der von dem exponierten Ende des Bohrkopfs, d.h. der Bohrkopfspitze, beabstandete, letzte stufenförmige Bereich den Durchmesser eines folgenden Abschnitts des Bohrstrangs. Hierdurch kann erreicht werden, dass mittels des stufenförmigen Bereichs, der am weitesten von der Bohrkopfspitze beabstandet ist und damit der letzte stufenförmige Bereich in Vortriebsrichtung ist, einen Außendurchmesser aufweist, der insbesondere den Außendurchmesser des Gehäuses der Erdbohrvorrichtung, insbesondere das Gehäuse einer als Rammbohrvorrichtung ausgestalteten Erdbohrvorrichtung im Bohrstrang, überragt. So kann die Mantelreibung des Gehäuses verringert und dadurch die Vortriebsleistung der Erdbohrvorrichtung erhöht werden, was zu einem Mehrwert für den Anwender führt. Neben einer verbesserten Vortriebsleistung wird die Wartung für die Erdbohrvorrichtung an sich verringert und die Standzeit erhöht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser des letzten stufenförmigen Bereichs 5% größer als der Durchmesser eines nachfolgenden Abschnitts des Bohrstrangs, insbesondere des Gehäuses der als Rammbohrvorrichtung ausgestalteten Erdbohrvorrichtung, bevorzugt 7% größer, weiter bevorzugt 10% größer, noch weiter bevorzugt 12% größer als der Durchmesser des Gehäuses.In a preferred embodiment, the last step-shaped region spaced from the exposed end of the drill head, i.e. the drill head tip, projects beyond the diameter of a subsequent section of the drill string. This makes it possible to achieve that, by means of the step-shaped region that is furthest from the drill head tip and is thus the last step-shaped region in the direction of advance, has an outer diameter that in particular projects beyond the outer diameter of the housing of the earth drilling device, in particular the housing of an earth drilling device designed as a ram drilling device in the drill string. In this way, the casing friction of the housing can be reduced and the propulsion performance of the earth drilling device can be increased, which leads to added value for the user. In addition to improved propulsion performance, maintenance for the earth drilling device itself is reduced and the service life is increased. In a preferred embodiment, the diameter of the last step-shaped region is 5% larger than the diameter of a subsequent section of the drill string, in particular of the housing of the earth drilling device designed as a ram drilling device, preferably 7% larger, more preferably 10% larger, even more preferably 12% larger than the diameter of the housing.

In einer bevorzugten Ausführungsform überragt mindestens einer die einen Abführkanal begrenzenden Vorsprünge den Durchmesser des zweiten Bohrkopfabschnitts und/oder eines folgenden Abschnitts des Bohrstranges. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Vorsprünge als Schneiden des ersten Bohrkopfabschnitts größer im Durchmesser als der Durchmesser des zweiten Bohrkopfabschnitts sind, was zu dem Vorteil führt, dass der mindestens eine Vorsprung wie ein Pflug durch das Erdreich fahren und die Bohrkanalwand "einritzen" kann, wodurch sich das Bohrklein nachfolgend einfacher in die Bohrkanalwand einbetten kann. Durch das Durchfahren des Erdreichs über die Grenzen des eigentlichen Bohrkanals wird die Bohrlochkanalwand zumindest in diesen Bereichen gelockert und das Bohrklein, welches im Wesentlichen dem ganzen Volumen des Bohrkopfs entspricht, kann einfacher in die Bohrkanalwand eingebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser mit den Vorsprüngen 5% größer als der Durchmesser des zweiten Bohrkopfabschnitts, bevorzugt 7% größer, weiter bevorzugt 10% größer, noch weiter bevorzugt 12% größer.In a preferred embodiment, at least one of the projections delimiting a discharge channel projects beyond the diameter of the second drill head section and/or a subsequent section of the drill string. This makes it possible to ensure that the projections as cutting edges of the first drill head section are larger in diameter than the diameter of the second drill head section, which leads to the advantage that the at least one projection can drive through the soil like a plow. and can "scratch" the borehole wall, whereby the drilling cuttings can subsequently be embedded more easily in the borehole wall. By driving through the soil beyond the boundaries of the actual borehole, the borehole wall is loosened at least in these areas and the drilling cuttings, which essentially correspond to the entire volume of the drill head, can be introduced more easily into the borehole wall. In a preferred embodiment, the diameter with the projections is 5% larger than the diameter of the second drill head section, preferably 7% larger, more preferably 10% larger, even more preferably 12% larger.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens vier, bevorzugt sechs, Vorsprünge vorgesehen, die vier bzw. sechs Abführkanäle ausbilden. Hierdurch kann in der Regel eine sehr gute Vortriebsleistung erreicht werden, bei der mögliche Gesteinsbrocken bzw. Hindernisse ausreichend klein zertrümmert werden können. Dabei bieten sich vier Vorsprünge vorteilhafterweise dann an, wenn eine geringere Stirnfläche und seitlich weniger Reibungsflächen den Vortrieb bei sonst gleicher Schlagleistung begünstigen können, was beispielsweise bei einem lockeren Boden (beispielsweise Sand oder Lehm) der Fall ist. Bei einem härteren Boden können sechs Vorsprünge bei vergrößerter Stirnfläche und seitlich mehr Reibungsfläche bevorzugt verwendet werden.In a preferred embodiment, at least four, preferably six, projections are provided, which form four or six discharge channels. This generally makes it possible to achieve very good propulsion performance, with which possible rock fragments or obstacles can be broken up into sufficiently small pieces. Four projections are advantageous when a smaller front surface and fewer friction surfaces on the sides can promote propulsion with otherwise the same impact performance, which is the case, for example, with loose soil (e.g. sand or clay). With harder soil, six projections with a larger front surface and more friction surface on the sides are preferred.

Die Stufenhöhe ("Steigung") ist kleiner als ein Drittel der Breite eines Abführkanals. Hierdurch kann ein geeignetes Maß eingestellt werden, bei dem auf die Größe der Fragmente bzw. zertrümmerten Hindernisse die Stufenhöhe zum Eindrehen der Fragmente bzw. zertrümmerten Hindernisse in die Bohrlochkanalwand eingestellt sein kann. Hierdurch kann die Kante der stufenförmigen Abschnitte bzw. die Kippkante eines Fragments derart angeordnet sein, dass die Kippkante im Wesentlichen unterhalb des Mittelpunkts/Schwerpunkts eines Fragments liegt. Die Stufenhöhe kann in einer bevorzugten Ausführungsform kombiniert oder alternativ zu dem genannten maximalen Maß der Stufenhöhe eine minimale Stufenhöhe von 1/20 der Breite eines Abführkanals betragen. Es kann vorgesehen sein, dass die Größe der Stufenhöhe bezogen auf die Breite eines Abführkanals in einem Bereich von 1/20 bis 1/3 der Breite des Abführkanals liegt, weiter bevorzugt in einem Bereich von 1/18 bis 1/3, weiter bevorzugt in einem Bereich von 1/16 bis 1/3, weiter bevorzugt in einem Bereich von 1/14 bis 1/3, weiter bevorzugt in einem Bereich von 1/12 bis 1/3, weiter bevorzugt in einem Bereich von 1/10 bis 1/3, weiter bevorzugt in einem Bereich von 1/8 bis 1/3, weiter bevorzugt in einem Bereich von 1/6 bis 1/3, weiter bevorzugt in einem Bereich von 1/5 bis 1/3, und weiter bevorzugt in einem Bereich von 1/4 bis 1/3.The step height ("slope") is less than a third of the width of a discharge channel. This allows a suitable dimension to be set, at which the step height for screwing the fragments or crushed obstacles into the borehole channel wall can be adjusted to the size of the fragments or crushed obstacles. This allows the edge of the step-shaped sections or the tipping edge of a fragment to be arranged in such a way that the tipping edge lies essentially below the center/center of gravity of a fragment. In a preferred embodiment, the step height can be combined or, as an alternative to the maximum step height mentioned, a minimum step height of 1/20 of the width of a discharge channel. It can be provided that the size of the step height based on the width of a discharge channel is in a range of 1/20 to 1/3 of the width of the discharge channel, more preferably in a range of 1/18 to 1/3, more preferably in a range of 1/16 to 1/3, more preferably in a range of 1/14 to 1/3, more preferably in a range of 1/12 to 1/3, more preferably in a range of 1/10 to 1/3, more preferably in a range of 1/8 to 1/3, more preferably in a range of 1/6 to 1/3, more preferably in a range of 1/5 to 1/3, and more preferably in a range of 1/4 to 1/3.

Es wird auch ein Verwenden eines Bohrkopfs für eine schlagend verdrängende Erdbohrvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Bohrkopfabschnitt beschrieben, wobei als erster Bohrkopfabschnitt ein Bohrkopfabschnitt mit Abführkanälen verwendet wird, der Hindernisse zerstört, und als zweiter Bohrkopfabschnitt ein Bohrkopfabschnitt verwendet wird, der einen in Längsrichtung zunehmenden Querschnitt aufweist, wobei für den zweiten Bohrkopfabschnitt mehrere stufenförmig ausgestaltete Bereiche verwendet werden, die zum Rotieren und/oder Drehen von Trümmern der Hindernisse in die Bohrkanalwand verwendet werden können.The use of a drill head for a percussive earth drilling device with a first and a second drill head section is also described, wherein the first drill head section is a drill head section with discharge channels which destroys obstacles, and a drill head section which has a cross-section which increases in the longitudinal direction is used as the second drill head section, wherein a plurality of step-shaped regions are used for the second drill head section which can be used for rotating and/or turning debris from the obstacles into the drill channel wall.

Im Sinne der Beschreibung umfasst insbesondere die Nennung relativer Angaben bezogen auf eine andere Größe, die prozentual oder als Bruchteil einer Bezugsgröße angegeben wird, nicht nur den eigentlichen sich ergebenden Zahlenwert, sondern auch - um insbesondere fertigungstechnisch bedingte Toleranzen zu berücksichtigen - einen Bereich um den sich ergebenden konkreten Zahlenwert, sofern man die Bezugsgröße einsetzt, der +/- 15%, bevorzugt +/- 10%, vom sich ergebenden Zahlenwert sein kann.For the purposes of the description, in particular the mention of relative information related to another value, which is given as a percentage or as a fraction of a reference value, includes not only the actual resulting numerical value, but also - in order to take into account tolerances due to manufacturing technology in particular - a range around the resulting concrete numerical value, provided that the reference value is used, which can be +/- 15%, preferably +/- 10%, of the resulting numerical value.

Der Begriff "aufweisen" umfasst im Sinne der Beschreibung sowohl den dem Begriff innewohnenden Bedeutungsinhalt, dass weitere Elemente neben den genannten Elementen vorgesehen sein können (nicht abschließende Aufzählung), aber auch den Bedeutungsinhalt, dass der Begriff "aufweisen" synonym für "bestehen aus" bzw. "gebildet aus" (abschließende Aufzählung) verwendet wird.In the sense of the description, the term "have" includes both the meaning inherent in the term, that further elements can be provided in addition to the elements mentioned (non-exhaustive list), but also the meaning that the term "have" is used synonymously for "consist of" or "consisting of" (exhaustive list).

Die vorstehenden Ausführungen stellen, ebenso wie die nachfolgende Beschreibung, beispielhafter Ausführungsformen keinen Verzicht auf bestimmte Ausführungsformen oder Merkmale dar.The foregoing statements, as well as the following description of exemplary embodiments, do not constitute a waiver of certain embodiments or features.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments shown in the figures.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1
einen vorderseitigen Bereich eines Bohrkopfs in einem Längsschnitt (a) und einer Vorderansicht (b), bei dem beispielhaft die Zertrümmerung eines Hindernisses anhand eines Trümmers eines Hindernisses gezeigt ist;
Fig. 2 bis 4
den Längsschnitt (a) und die Vorderansicht (b) gemäß Fig. 1 mit dem weiteren Bewegungsablauf des Trümmers; und
Fig. 5
eine weitere Ausführungsform eines vorderseitig dargestellten Bohrkopfs in einem Längsschnitt und in einer Ansicht von vorn.
In the drawings shows:
Fig. 1
a front region of a drill head in a longitudinal section (a) and a front view (b), in which the destruction of an obstacle is shown by way of example using debris from an obstacle;
Fig. 2 to 4
the longitudinal section (a) and the front view (b) according to Fig. 1 with the further movement of the debris; and
Fig. 5
another embodiment of a drill head shown from the front in a longitudinal section and in a view from the front.

Die Figur 1 zeigt in einem Längsschnitt (a) und in einer Vorderansicht (b) einen vorderseitigen Abschnitt eines Bohrkopfs 1 für eine schlagend verdrängende Erdbohrvorrichtung. Der Bohrkopf 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Bohrkopfspitze 3 in Form eines Meißels angeordnet ist. Am vorderseitigen Bereich des Bohrkopfs 1 sind um die Bohrkopfspitze 3 ein erster und ein zweiter Bohrkopfabschnitt 4, 5 angeordnet. Die Bohrkopfabschnitte 4, 5 sind einstückig als ein Ansatz am Bohrkopf 1 ausgebildet. Der erste Bohrkopfabschnitt 4 weist Abführkanäle 6 auf. Der zweite Bohrkopfabschnitt 5 weist einen in Längsrichtung L zunehmenden Querschnitt auf. Der zweite Bohrkopfabschnitt 5 weist zudem mehrere stufenförmig ausgestaltete Bereiche 7, 8 auf.The Figure 1 shows a longitudinal section (a) and a front view (b) of a front section of a drill head 1 for a percussive earth drilling device. The drill head 1 has a housing 2 in which a drill head tip 3 in the form of a chisel is arranged. A first and a second drill head section 4, 5 are arranged around the drill head tip 3 on the front area of the drill head 1. The drill head sections 4, 5 are formed in one piece as an extension on the drill head 1. The first drill head section 4 has discharge channels 6. The second drill head section 5 has a cross-section that increases in the longitudinal direction L. The second drill head section 5 also has several stepped areas 7, 8.

Die stufenförmigen Bereiche 7, 8 sind in Umfangsrichtung und in radialer Richtung R schneidenlos ausgestaltet. Die stufenförmigen Bereiche weisen eine Stufenhöhe H1, H2 und eine Stufenlänge SL1 und SL2 auf.The step-shaped regions 7, 8 are designed without cutting edges in the circumferential direction and in the radial direction R. The step-shaped regions have a step height H1, H2 and a step length SL1 and SL2.

Die Figur 1 zeigt, wie mit dem ersten Bohrkopfabschnitt 4 ein vorhandenes Hindernis zertrümmert wird und ein Fragment des Hindernisses durch einen der Abführkanäle 6 in Längsrichtung L des Bohrkopfes 1 bei der Bewegung des Bohrkopfs 1 gelangt. Wenn das Fragment an eine Stufe der stufenförmigen Bereiche 7, 8 gelangt, so wird das Fragment entsprechend dem in Figur 2 dargestellten Pfeil gedreht und quasi in die Bohrkanalwand eingedreht. Das Eindrehen bzw. Einhebeln des Fragments des Hindernisses ist in den Figuren 2 und 3 für jede der beiden Stufen gezeigt. In Figur 4 ist angedeutet, dass das Fragment des Hindernisses in die Bohrkanalwand eingebettet bzw. eingedreht wurde.The Figure 1 shows how an existing obstacle is broken up with the first drill head section 4 and a fragment of the obstacle passes through one of the discharge channels 6 in the longitudinal direction L of the drill head 1 during the movement of the drill head 1. When the fragment reaches a step of the stepped areas 7, 8, the fragment is removed according to the Figure 2 The fragment of the obstruction is turned in the direction of the arrow shown and is screwed into the wall of the drill channel. The screwing or levering in of the fragment of the obstruction is in the Figures 2 and 3 for each of the two stages. In Figure 4 It is indicated that the fragment of the obstacle was embedded or screwed into the borehole wall.

Die in der Figur 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen von der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen dadurch, dass die die Abführkanäle 6 begrenzenden Vorsprünge 9 des ersten Bohrkopfabschnitts 4 den Umfang bzw. Durchmesser des zweiten Bohrkopfabschnitts 5 überragen. Zudem überragt der zweite Bohrkopfabschnitt 5 den Umfang bzw. den Durchmesser des Gehäuses 2, wobei in einer nicht dargestellten Ausführungsform der zweite Bohrkopfabschnitt 5 den Umfang bzw. den Durchmesser des Gehäuses 2 nicht überragt und daher im Wesentlichen einen kleinen oder gleichen Umfang bzw. Durchmesser aufweist, wie das Gehäuse 2.The Figure 5 The embodiment shown differs substantially from that shown in the Figures 1 to 4 illustrated embodiments in that the projections 9 of the first drill head section 4 delimiting the discharge channels 6 project beyond the circumference or diameter of the second drill head section 5. In addition, the second drill head section 5 projects beyond the circumference or diameter of the housing 2, wherein in an embodiment not shown the second drill head section 5 does not project beyond the circumference or diameter of the housing 2 and therefore essentially has a smaller or the same circumference or diameter as the housing 2.

In der Figur 5 ist der durch die Vorsprünge 9 gebildete Durchmesser D4 des ersten Bohrkopfabschnitts 4 ungefähr 5% größer als der Durchmesser D5 des zweiten Bohrkopfabschnitts 5. Der Durchmesser D5 des zweiten Bohrkopfabschnitts 5 ist ungefähr 5% größer als der Durchmesser D6 des Gehäuses 2.In the Figure 5 the diameter D4 of the first drill head section 4 formed by the projections 9 is approximately 5% larger than the diameter D5 of the second drill head section 5. The diameter D5 of the second drill head section 5 is approximately 5% larger than the diameter D6 of the housing 2.

Claims (7)

  1. Drilling head (1) for a self-driven impactor as a percussive displacement soil boring device with a first and second drilling head section (4, 5), wherein the first drilling head section (4) has out-feed channels (6) and the second drilling head section (5) has a cross-section increasing in the longitudinal direction, characterised in that the second drilling head section (5) has a plurality of step-shape designed areas (7, 8), which are arranged behind an out-feed channel (6) viewed in the longitudinal direction and have a step height (H1, H2) which is smaller than a third of the width of an out-feed channel (6), wherein the first drilling head section (4) is arranged in the advance direction of the soil boring device before the second drilling head section (5).
  2. Drilling head (1) according to Claim 1, characterised in that the step-shaped areas (7, 8) are designed without cutting edges in the circumferential direction and/or radial direction (R).
  3. Drilling head (1) according to Claim 1 or 2, characterised in that two step-shaped areas (7, 8) are present.
  4. Drilling head (1) according to Claim 3, characterised in that the step-shaped areas (7, 8) essentially have the same step height (H1, H2).
  5. Drilling head (1) according to one of Claims 1 to 4, characterised in that at least four, preferably six, projections (9) are provided, which form four or six out-feed channels (6).
  6. Drilling head (1) according to one of Claims 1 to 5, characterised in that at least one of the projections (9) bounding an out-feed channel (6) projects above the diameter of the second drilling head section (5).
  7. Soil boring device, which is designed as a self-driven impactor, which works to displace soil, having a drilling head (1) according to one of Claims 1 to 6 and a housing, characterised in that a) between the step-shaped areas (7, 8) at least one step height (H1, H2) is present, of a size that, in relation to the housing of the soil boring device, is at least 4%, b) at least one of the step-shaped areas (7, 8) has a step length (SL1, SL2) of a size that, in relation to the housing of the soil boring device, is at least 5% and/or c) the last step-shaped area (8), spaced apart from the exposed end of the drilling head (1), projects above the diameter of the housing of the soil boring device.
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