<Desc/Clms Page number 1>
Stuurbare boormol.
EMI1.1
------------------ De uitvinding heeft betrekking op een stuurbare boormol die een hol rond lichaam bevat, een vooraan dit lichaam gelegen spuitstuk en een hogedrukleiding die op het spuitstuk aansluit.
Bij bekende stuurbare boormollen van deze soort is het spuitstuk gemonteerd in een neus die scharnierend op het lichaam gemonteerd is. Door mechanische middelen wordt in de grond de neus ten opzichte van het lichaam gekanteld waardoor de richting van het spuitstuk wordt gewijzigd. Door het gebruik van een wentelbare neus en middelen om deze neus te wentelen is de konstruktie van deze bekende boormollen relatief ingewikkeld.
De uitvinding heeft tot doel deze nadelen te verhelpen en een stuurbare boormol van het hiervoor bedoelde type te verschaffen waarvan de konstruktie zeer eenvoudig is en die op een eenvoudige manier kan gestuurd worden.
<Desc/Clms Page number 2>
Tot dit doel is de hogedrukleiding ten minste in het lichaam buigzaam maar toch relatief stijf en is ze vooraan en op een afstand meer naar achter door een steun centraal in het lichaam vastgehouden, terwijl de boormol middelen bevat om de hogedrukleiding tussen de steun vooraan en de steun achteraan naar buiten te buigen ten opzichte van het lichaam zodat het voorste einde van de hogedrukslang en het erop gemonteerd spuitstuk van richting veranderen.
Hierbij wordt gebruik gemaakt van de vaststelling dat, wanneer men een relatief stijve maar toch buigzame leiding in een richting uitbuigt, de buiten de steunen gelegen einden, althans indien ze vrij zijn, in de tegengestelde richting van de normale langsrichting gaan afwijken. Door hiervan gebruik te maken om het voorste einde van de hogedrukleiding en dus het erop gemonteerde spuitstuk te richten wordt een vrij eenvoudige konstruktie verkregen terwijl toch vrij nauwkeurig de spuitrichting en dus de boorrichting kunnen bepaald worden.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding, bevatten de middelen om de hogedrukleiding tussen de steunen naar buiten te buigen ten minste drie verplaatsingsinrichtingen die tussen de binnenzijde van het lichaam en de hogedrukleiding opgesteld zijn, verdeeld over de omtrek van de hogedrukleiding.
<Desc/Clms Page number 3>
Doelmatig bevatten de verplaatsingsinrichtingen elk een uitzetbare koker en middelen om deze koker afzonderlijk met fluidum onder druk te vullen zodat hij uitzet.
Door de keuze van de koker die gevuld wordt terwijl de andere niet gevuld worden, verkrijgt men een uitbuiging van de hogedrukleiding in de ene of andere richting. De koker kan gevuld worden met hetzelfde fluidum dat ook aan het spuitstuk wordt toegevoerd of een ander fluldum onder druk. De middelen om de koker te vullen kunnen dus behalve een bron van fluldum onder druk ook kleppen bevatten, die, hetzij op de kokers, hetzij op afzonderlijke toevoerleidingen daarvoor gemonteerd zijn.
In een doelmatige uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de steunen voor de hogedrukleiding elastisch vervormbaar.
Voordelig is de voorste steun gevormd door de elastische afdichting die het lichaam vooraan rond de hogedrukleiding met spuitstuk afdicht.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan t. e tonen is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een stuurbare boormol volgens de uitvinding beschreven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin :
<Desc/Clms Page number 4>
Figuur 1 een schematische voorstelling is van een inrichting voor het maken van een tunnel in de grond voorzien van een stuurbare boormol volgens de uitvinding ; figuur 2 een langse doorsnede voorstelt van de stuurbare boormol volgens de uitvinding uit de inrichting volgens figuur 1 ; figuur 3 een detail voorstelt uit figuur 2 op grotere schaal getekend ;
figuur 4 een doorsnede voorstelt van de boormol genomen ter plaatse van de lijn IV-IV uit figuur 2 ; figuur 5 een langse doorsnede voorstelt van de boormol volgens de uitvinding analoog met deze uit figuur 2 maar met betrekking of een andere stand van het spuitstuk.
Zoals geillustreerd in figuur 1 vervaardigt men een tunnel 1 in de grond 2 met behulp van een stuurbare boormol 3 volgens de uitvinding welke boormol gemonteerd is op een plooibare boorpijp 4.
De soepele boorpijp 4 wordt afgerold van een trommel 5 die boven de grond opgesteld is. Deze boorpijp 4 bezit een kleinere diameter dan de boormol 3.
De boormol 3 en vervolgens de boorpijp 4 treden in de grond 2 doorheen een bak 6 met spoelvloeistof of water voor het verstrekken van hydraulische druk in de tunnel 1. Deze bak 6
<Desc/Clms Page number 5>
is gemonteerd over een opening 7 in een plaat 8 die op de grond 2 ligt. Een opgeblazen ring 9 die de opening 7 in de plaat 8 en de uitmonding van de tunnel 1 op het grondoppervlak omringt, is tussen de plaat 8 en het grondoppervlak geplaatst.
De boormol 3 is van een hogedrukspuitstuk 10 voorzien voor het in de grond boren. Het hogedrukfluldum voor dit spuitstuk 10 wordt doorheen de plooibare boorpijp 4 gepompt door middel van een hogedrukpomp 11.
De diepte van de boormol 3 in de grond kan afgelezen worden van een boven de grond 2 gelegen doorschijnend bovenste einde van een leiding 12 die zieh langs de plooibare boorpijp 4 in de tunnel 1 uitstrekt en met zijn onderste, gesloten einde op het voorste einde van de boormol 3 is gelegen. Deze leiding 12 is gevuld met vloeistof waarop dus bovenaan de atmosferische druk inwerkt. Het niveau van de vloeistof in het bovenste doorschijnende en vertikaal gerichte gedeelte van de leiding 12 verandert in funktie van de diepte van de boormol.
Duidelijkheidshalve is deze leiding 12 niet voorgesteld in de figuren 2 tot 5 waarin wel de boormol 3 in detail is voorgesteld.
Zoals blijkt uit deze figuren, bevat de boormol 3 volgens de uitvinding een cilindervormig lichaam 13. Het spuitstuk 10,
<Desc/Clms Page number 6>
dat van een op zichzelf bekende konstruktie is, is centraal gemonteerd in een rubberen steun 14 die het voorste einde van het lichaam 13 afsluit en door elastische vorming het richten van het spuitstuk 10 toelaat.
Dit spuitstuk 10 sluit aan op een buigzame maar toch relatief stijve hogedrukslang 15 van polyethyleen versterkt met weefsel.
Halverwege het lichaam 13 is deze buigzame hogedrukslang 15 centraal ondersteund door een steun 16 in de vorm van een rubberen wand die dwars op de langsas van het lichaam 13 is gericht. Een aan de achterzijde van de steun 16 gelegen scheidingswand 17 houdt verder de hogedrukslang 15 vast op haar plaats in het midden van het lichaam 13. Vandaar strekt de slang 15 zieh axiaal uit tot in de kamer 18 die op het achterste einde in het lichaam 13 gevormd is en waarin meet apparatuur 19,20, 21 opgesteld is. Deze kamer 18 sluit aan op de boorpijp 4.
De buigzame hogedrukslang 15 is bijgevolg in het voorste gedeelte van het lichaam 13 ondersteund, vooraan onder tussenkomst van het spuitstuk 10 door de steun 14 en meer naar achter, door de steun 16. Tussen deze twee steunen 14 en 16 is de hogedrukslang 15 omringd door vier opblaasbare kokers 22
<Desc/Clms Page number 7>
die zieh in de langsrichting van het lichaam 13 uitstrekken, tussen de slang 15 en de binnenzijde van het lichaam 13.
Op het achteraan gelegen einde van elke koker 22 sluiten twee persluchtleidingen, namelijk een toevoerleiding 23 en een afvoerleiding 24, aan. In elk van deze leidingen 23 en 24 is een elektromagnetische klep 25 gemonteerd die van boven de grond uit bestuurbaar is.
De leidingen 23 en 24 van al de kokers 22 komen samen in het lichaam 13, strekken zich in de wand van de kamer 18 uit en strekken zieh verder doorheen de boorpijp 14 tot boven de grond uit waar de toevoerleidingen 23 aansluiten op een bron van perslucht.
Deze leidingen 23 en 24 kunnen zich gewoon doorheen de pijp 4 zelf uitstrekken of kunnen zieh uitstrekken doorheen een tweede buigzame pijp die zieh coaxiaal in de boorpijp 4 uitstrekt. De elektrische leidingen voor het bedienen van de elektromagnetische kleppen 25, welke leidingen eenvoudigheidshalve niet in de figuren voorgesteld zijn, volgen dezelfde weg als de leidingen 23 en 24. Ter plaatse van de boorpijp 4 kunnen deze elektrische leidingen zieh ook in de wand van de boorpijp 4 of in de erin gelegen coaxiale pijp uitstrekken.
<Desc/Clms Page number 8>
Wanneer de elektromagnetische kleppen 25 in de toevoerleidingen 23 gesloten zijn en de elektromagnetische kleppen 25 in de afvoerleidingen 24 open zijn bevinden zieh de kokers 22 in niet uitgezette toestand zoals voorgesteld in de figuren 2 en 3. De kokers 22 oefenen geen druk uit op het gedeelte van de hogedrukslang 15 dat tussen de steunen 14 en 16 is gelegen of oefenen alle vier dezelfde kleine druk uit, een en ander zodanig dat de hogedrukslang 15 zieh axiaal uitstrekt. Het spuitstuk 10 is dus ook axiaal gericht en de boormol 3 zal zieh rechtlijnig volgens zijn asrichting in de grond verplaatsen wanneer fluidum onder hoge druk doorheen de drukslang 15 en het spuitstuk 10 gepompt wordt.
Wanneer de elektromagnetische klep 25 in de toevoerleiding 23 van een van de opblaasbare kokers 22 geopend wordt en tegelijkertijd de elektromagnetische klep 25 in de afvoerleiding 24 van deze koker gesloten wordt, zal perslucht in de koker 22 binnen dringen en zal deze koker uitzetten en dus de hogedrukslang 15 van de binnenzijde van het lichaam 15 weg duwen. In figuur 5 is de bovenaan gelegen koker 22 in uitgezette toestand voorgesteld. Doordat van de ertegenover gelegen koker 22 de klep 25 in de afvoerleiding 24 nog steeds open is en de klep 25 in de toevoerleiding 23 nog steeds gesloten is, zal deze koker 22 plat geduwd worden.
<Desc/Clms Page number 9>
Dit alles heeft voor gevolg dat het tussen de steunen 14 en 16 gelegen gedeelte van de hogedrukslang zijdelings weggeduwd wordt en dus gebogen komt te staan zoals blijkt uit figuur 4.
Doordat deze hogedrukslang relatief stijf is zal ook het voorste einde van de hogedrukslang 15 dat voor de kokers 22 gelegen is, van richting veranderen en wel in de tegengestelde zin gericht worden als de doorbuiging van de hogedrukslang 15 veroorzaakt door de opgeblazen koker 22. Deze afwijking in richting van het voorste einde van de hogedrukslang 15 is mogelijk doordat de voorste steun 14 elastisch vervormbaar is.
Door deze verandering van richting van het voorste einde van de hogedrukslang 15 verandert ook de richting van de op het einde gemonteerd spuitstuk 10 zodat ook de spuitrichting verandert en gaat afwijken van de axiale richting van de boormol. Deze boormol 3 gaat zieh nu in de grond in de spuitrichting gaan verplaatsen m. a. w. wijkt af van zijn oorspronkelijke richting.
Het is duidelijk dat tegelijkertijd twee of zelfs drie kokers 22 kunnen opgeblazen worden hetgeen van boven de grond uit kan bestuurd worden door het bedienen van de gepaste kleppen 25.
In elk geval kan door het opblazen van een of meerdere kokers 22 naargelang de keuze van deze kokers 22 nauwkeurig de richting van het uitbuigen van de hogedrukslang 15 en
<Desc/Clms Page number 10>
bijgevolg ook de spuitrichting van het spuitstuk 10 ingesteld worden.
Om de boormol 3 nauwkeurig te sturen volstaat het niet de richting van het spuitstuk 10 ten opzichte van de as van de boormol 3 nauwkeurig te kunnen instellen, de stand van de boormol 3 rond zijn langsas en de ligging in de grond moeten ook nauwkeurig gekend zijn.
Daarom zijn in de kamer 18, zoals reeds vermeld, drie meettoestellen ingebouwd, namelijk een hellingsmeter 19, een torsiemeter 20 en een kompas 21.
De hellingsmeter 19 en de torsiemeter 20 zijn zogenoemde I1clinometers n waarvan de werking gebaseerd is op de kapaciteit-theorie, waarbij de hellingsmeter 19 evenwijdig aan een vertikaal symmetrievlak van de boormol 3 in zijn neutrale stand opgesteld is en dus de helling van de as van de boormol 3 meet, en de torsiemeter 20 dwars op de langsas van de boormol 3 opgesteld is en de helling meet van dit symmetrievlak ten opzichte van zijn vertikale beginstand.
Clinometers van deze soort zijn in de handel gebracht door Sperry Corporation en zijn onder meer beschreven in het artikel"Capacitance-based angular measurement" van Tom Donahoe gepubliceerd in het november 1985 nummer van nSensor Magazine".
<Desc/Clms Page number 11>
In hoofdzaak bestaat een dergelijke clinometer uit een kondensatorplaat die in twee delen verdeeld is en gevat is tussen twee helften van zink die aardingsplaten vormen. De ruimte tussen de laatstgenoemde platen is voor de helft gevuld met een di-elektrische vloeistof en voor de rest met een inert gas.
Naarmate de helling is de ene helft van de kondensatorplaat meer of minder ingedompeld in de vloeistof wat een verandering geeft in haar kapacitantie.
Het kompas 21 kan een zogenoemd"fluxgate"kompas zijn. Dergelijke kompassen zijn in de handel en bevatten in hoofdzaak en toroldale spoel waardoor een wisselstroom wordt gestuurd om het magnetisch veld van de aarde te voelen. Het geheel is ingebouwd in een afgesloten ring van kunststof waarin dit geheel op een vloeistof drijft om enigszins het schommelen en andere bewegingen van de boormol 3 op te vangen.
De spoel is horizontaal gericht en bij draaiingen neemt zij de veranderingen van de magnetische krachtlijnen zeer nauwkeurig waar. Deze veranderingen worden elektronisch versterkt en weergegeven op een scherm dat boven de grond opgesteld is en door middel van niet in de figuren voorgestelde leidingen met het kompas 21 verbonden is.
<Desc/Clms Page number 12>
Het kompas 21 kan ook een stationair kompas zijn dat bestaat uit drie zeer gevoelige mgneet-sensoren die door vektoranalyse ten opzichte van het boorvlak en door hun 120 graden verdraaing ten opzichte van de as, richtingsveranderingen volgens het azimutvlak juist aangeven. De drie meetinstrumenten 19,20 en 21 zijn in de kamer 8 nog omgeven door een mantel 26 van niet-magnetisch metaal.
De konstruktie van de hiervoor beschreven boormol 3 is relatief eenvoudig, toch kan hij nauwkeurig gestuurd en gepositioneerd worden.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke boormol kan in verschillende vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
In het bijzonder moeten de kokers niet noodzakelijk met perslucht opgeblazen worden. Ze kunnen ook met vloeistof onder druk opgeblazen worden.
De afvoerleidingen van de kokers kunnen gedeeltelijk gemeenschappelijk zijn en ook de toevoerleidingen kunnen gedeeltelijk gemeenschappelijk zijn.
<Desc/Clms Page number 13>
De kleppen op deze leidingen moeten niet noodzakelijk van het getekende type zijn. Ze kunnen overigens ook boven de grond op de leidingen gemonteerd zijn in plaats van in de boormol, in welk geval de leidingen dan wel afzonderlijk moeten zijn.
Het spuitstuk is ook niet noodzakelijk een hydraulisch spuitstuk. Het kan ook een pneumatisch spuitstuk zijn in welk geval door de hogedrukleiding geen vloeistof onder druk maar wel lucht onder druk gepompt wordt.