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Vorrichtung zum Vortreiben von Brunnen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet eine mittels hydraulischer Pressen betätigte Vorrichtung zum Versenken von Brunnen in jedem beliebigen Terrain und sie besteht im Wesen aus einem Vortreibkegel, welcher als Basis für eine wasserdichte. in dem Masse des Eindringens des Kegels verlängerbare Auskleidung dient. und dessen Seitenwände mit Öffnungen versehen
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sein Inneres gelangen kann, von wo aus die Materialien zur Oberfläche geschafft werden können.
Schieber, welche vorzugsweise durch die Wände eines in den Kegel gelagerten und zur Aufnahme der Materialien dienenden Behälters gebildet werden, ermöglichen, diese Öffnungen nach Belieben zu schliessen, sodass z. B. eine Schichte Schwimmsand durchsetzt werden kann, ohne dass selber in den Brunnen eindringen könnte.
Durch Anordnung des Materialbehälters auf den Plunger einer hydraulischen Presse kann das sichere Schliessen der Einlassoffnungen bewirkt werden, wobei die Ränder des Behälters oder die. der in seinen Wänden ausgesparten Öffnungen mit jenen der Öffnungen nn Kegel derart
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geeignets Mittel ein Weg gebhnt worden ist.
Die Vorrichtung kann derart konstruiert werden, dass der zylindrische Teil von dem konischen unabhängig ist, sodass das Eintreiben des zylindrischen Teiles fortgesetzt werden kann, während der kegelförmige Teil an seiner Stelle bleibt.
Andererseits vermag man die Vorrichtung auch so auszugestalten, dass beim Durchsetzen einer wasserhältgen Schichtet des Bodens das Wasser zwischen den konischen Teil der Vorrichtung und den entsprechend abgeschlossenen Boden der Auskleidung eingelassen werden kann. Dieses Einleiten des Aussenwassers wird fast vollkommen den hydrostatischen Gegendruck aufheben. welcher der Wirkung der Pressen einen zu bedeutenden Widerstand entgegensetzen wurde, wenn bei grossen Tiefen, der Wassergehalt d (M Bodens ein Geschlossenhalten der Öffnungen des Kegels, welche für die Aufnahme der Materialien vorgesehen sind, not wendig macht.
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Der Behälter 15 ruht auf dem Plunger 21 einer kräftigen hydraulischen Presse 20, die in dem unteren Teile 1 des Kolbens angeordnet ist und mittels welcher man den Behälter einerseits emporheben,-um die Öffnungen 5 zu schliessen- (Fig. 3)-oder andererseits senken kann, um diese erwähnten Öffnungen frei zu geben. (Fig. l und 2). Der Behälter 15 kann allenfalls mit einem Deckel 22 ausgestattet werden.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt : Nachdem man sie in eine vorher am Boden hergestellte Höhlung gebracht hat, welche sie mit den ersten Ringen der Auskleidung 9 aufnimmt, weiche auf den ringförmigen Teil 14 (Fig. l) aufgebracht wurden, und nachdem auf den obersten Ring eine genügend grosse Last aufgelegt wurde, damit der Teil 14 nicht durch die Wirkung der Pressen 7 gehoben werden könne, lässt man alle Pressen gleichzeitig wirken, um ein Vortrielben des Kegels zu erzielen, wobei die Organe in die in Fig. 2 dargestellt e Lage gelangen. Man lässt hierauf sämt ricin- Kolben 12 herabsinken und bringt durch bekannte Mittel einen neuen Abschnitt oder einen neuen Ring an der Sohle der Auskleidung zwischen dieser und dem ringförmigen Stück 14 ein.
Die ein- zelnen Teile nehmen nunmehr wieder ihre Ausgangslage ein, und derselbe Vorgang wiederholt
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die unteren Teile 1 und 2 der Vorrichtung abmontieren und rückziehen kann.
Wenn der Behälter 15 die in Fig. l und 2 dargestellte Lage einnimmt, dringt eine gewisse Menge jener Materialien, in welche der Kegel vorgetrieben wird, durch die Kanäle 4 und die
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Widerstand.
Andererseits, wenn die Vorrichtung eine Schichte Schwimm-oder Treibsandes durchsetzt, dient das Heben des Behälters 15 zum Schliessen der Öffnungen 5, zum Zwecke ein Eindringen des Wassers und dieser Materialien in den Brunnen dann zu verhindern, wenn man den Deckel abhebt, um das in diesem Behälter befindliche Material zu entfernen, falls dies notwendig wäre.
Die Öffnungen J und 19 und die Rander der Öffnungen 3 werden mit Ringen aus sehr widerstands fähigem Metall, wie Hart-oder Chromstahl armiert.
Die Fig. 6 stellt eine Ausführungsform der Vorrichtung dar, durch welche es möglich wird, die Pressen nur auf den zylindrischen Teil 2 der Vorrichtung wirken zu lassen. nachdem dieser von dem kegelförmigen Teil 1 unabhängig gemacht worden ist.
Diese Einrichtung ist z. B. notwendig, in dem Falle, wo im Verlaufe des Vortreibens eines Brunnens nach Durchsetzung einer Schichte Schwimm-oder Treibsandes, man ohne Übergang auf eine Felsbank stösst, deren Widerstand zu gross ist, als dass der Kegel eindringen könnte.
In einem solchen Falle wäre das Abmontieren des konischen Teiles nicht möglich, denn es bliebe zwischen dem Felsen und dem zylindrischen Teile der Vorrichtung ein beträchtlicher Raum frei, durch welchen der Sand oder das Wasser in den Brunnen eindringen könnte das Vortreiben des zylindrischen Teiles des Apparates kann aber bis zu den harten Felsen fortgesetzt werden, sodass während und nach der Abmontierung und des Weghebens des Kegels, das Innere des Brunnens abgesperrt ist.
Die linke Hälfte der Fig. 6 zeigt die einzelnen Bestandteile in der Stellung, welche sie einnehmen, wenn der Kegel fest mit dem zylindrischen Teil verbunden worden ist, während die rechte Hälfte dieser Fig. die Lage derselben Bestandteile nach dem unabhängig vom Kegel erfolgenden Vortreiben des zylindrischen Teiles zeigt.
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Der konische Teil der Vorrichtung besitzt einen oberhalb angeordneten zylindrischen Auf- satz 23"welcher ah Auflager für den Behälter 15 dient, und in dessen Wänden die Öffnungen 5 vorgesehen sind. In dem unterhalb dieser Öffnungen befindlichen Teil sind breite Nuten oder Kanäle 24 ausgenommen, welche einen Teil der Kanäle 4 bilden, wenn der Kegel mit dem zylindrischen Teil der Vorrichtung mit Hilfe eines ringförmigen Stückes 25 starr verbunden ist. welches in beliebiger Weise an dem die Pressen enthaltenden Teil 6 befestigt ist. (Siehe Fig. 6 links). Dieser Ring 25 ist mit einem Innenflansch 26 ausgestattet, der auf dem Scheitel des Aufsatzes 23 aufruht-, und es genügt daher, ihn einfach in die Höhe zu heben, um letzteren frei zu geben.
Nach
Heben dieses Ringes 25 bringt man auf den Scheitel der Innenwand des Teiles 6 eine genügend hohe Auskleidung 27 an, dass deren oberer Teil den oberhalb der Öffnungen 5 befindlichen Teil des Aufsatzes 23 dann noch umgibt, wenn das unabhängige Vortreiben des zylindrischen Teiles beendigt worden ist. (Siehe rechte Seite der Fig. 6).
Diese Auskleidung 27 verhindert das unmittelbare Eindringen von Wasser oder Sand in den Brunnen durch die Kanäle 24, durch welche jedoch zu den Öffnungen 5 und zum Behälter 15, - in welchem der bei der Handhabung des Apparates verdrängte Sand gesammelt werden kann,- eine Verbindung geschaffen bleibt, um den Widerstand zu vermindern, welchen der Sand dem
Vortreiben entgegensetzt. Diese Auskleidung 27 kann entfernt werden. wenn die unteren Kanten des zylindrischen Teiles in den Felsen eingedrungen sind und der Kegel abmontiert worden ist.
In manchen Fällen, z. B. wenn das Vortreiben des Brunnens nicht unter Zuhilfenahme des Kegels nach erfolgter unabhängiger Einsenkung des zylindrischen Teiles fortgesetzt wird, kann die äussere Auskleidung 2,6, 8 desselben in ihrer Stellung belassen und aufgegeben werden. nachdem die inneren Teile und die Pressen abmont vert warden sind. Um auch für diese Eventualität gerüstet zu sein, besitzt jeder der Abschnitte oder Ringe der Auskleidung 2, 6, 8 einige mit geeigneten
Pfropfen ausgestattete öffnungen, durch welche man Cement einführen kann, um ringsum die
Auskleidung eine versteifende Schicht zu bilden. Der Fuss 2 des zylindrischen Teiles der Vor- richtung kann jede beliebige Gestalt erhalten, welche sein Eindringen erleichtert.
Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform, welche darin besteht, zwischen der Sohle und der Auskleidung des Brunnens und dem Vortreibkegel eine Kammer vorzusehen, in welche von aussen Wasser eingeleitet werden kann. Durch das Einleiten von Wasser ist man imstande, fast vollkommen den hydrostatischen Gegendruck in dem Falle zu überwinden, wo die Presse nicht mehr stark genug wäre, um das Eintreiben des Kegels fortzusetzen, was dann eintreten könnte, wenn man bei grösseren Tiefen ein Terrain durchsetzen müsste, dessen Wasserhältigkeit ein Geschlossenhalten der Öffnungen 19 des Behältern 7j erforderlich macht.
Der Ring 14, auf welchen) die Auskleidung 9 aufruht und in dessen Aubnehmungen die Scheitel der Plunger 12, der Kolben gelagert sind, besitzt einen nach innen reichenden Flansch 28, unter welchem ein ringförmige- Bodenstück 29 angeordnet ist, dessen innerer Rand. bezw. dessen innere Wand einen Kanal 3fJ derart umgibt, dass er darauf gleiten kann. Der Kanal Jss tst an dem Scheitel des Material behälters 15 befestigt, wobei eine Stopbuchse 31 das Abdichten dieser Verbindung bewirkt
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ist ein geeignetes Ventil (nicht dargestellt) eingebaut, durch welches dictc Kammer 3.
? mit dem zu durchsetzenden, wasserhaltigen Boden in Verbindung gebracht werden kann, damit Wasser einzutreten vermag, dessen Druck auf den Kegel sich dem Eintreiben desselben entgegensetzt.
Man konnte auch das notwendige Wasser von der (berfläche mittels einer Rohrleutung, welche
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gestellt ist, schliesst man ihre Einlassventile ; hierauf pumpt man das in der Kammer 32 ein- geFchlos'ene Wasser aus. Der falsche Boden 29, der nunmehr durch den Druck in der Kammer 32 nicht mehr in der Höhenlage erhalteu ist, sinkt durch sein Eigengewicht in die strichlierte Stellung der Zeichnung herab. Die hydraulischen Pressen verhindern, dass der Vortreibkegel durch die Wirkung des hydrostatischen Druckes wieder empor steige.
Um an den unteren Teil der Auskleidung 9 einen neuen Ring anzufügen, und wenn der Brunnen nur von geringen Dimensionen ist, fixiert man den Vortreibkegel mittels Schraubenwinden, die sich einerseits gegen den Kegel und andererseits gegen einen Ring der Auskleidung stützen. Dann entleert man die Pressen, worauf das Ringstück 14 herabsinken kann. Man befestigt hierauf den neu eingebrachten Verblendring an der Sohle der Auskleidung, wonach man den Vortreibkegel wieder löst und, nachdem die einzelnen Teile wieder die in Fig. 7 rechts dargestellte Stellung eingenommen haben, beginnt
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man von Neuem mit dem Vortreiben, indem man Druckwasser in die Zylinder 7 schickt. Diese Beschickung mit Wasser erfolgt durch die Plunger hindurch und wird im oberen Teile und oberhalb des falschen Bodens 29 geregelt.
Handelt es sich um Brunnen von grossen Dimensionen, so werden anstelle des gleichzeitigen Sendens aller hydraulischer Pressen, nur je 2 und 2 betätigt, wobei die anderen dem Unterdruck Widerstand leisten. Der neu einzubringende Verblendkranz wird in einzelnen Segmenten aufeinanderfolgend oberhalb der gesenkten Plunger einmontiert ; die bereits eingebauten Segmente dienen als Stütze für den Vortreibkegel, während der Zeit, als man die anderen Pressen ihren Abwärtsgang vollfÜhren lässt.
PATENT. ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Vortreiben von Brunnen mittels hydraulischer Pressen, dadurch gekennzeichnet,. dass der Vortreibteil (1) die Gestalt eines hohlen Kegels besitzt, und mit Abdichtungen aufweisenden Öffnungen (5) ausgestattet ist, durch welche ein Teil der beim Einsenken des Kegels verdrängten Materialien in das Innere derselben gelangen kann.