<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING behorende bij een
UITVINDINGSOCTROOIAANVRAGE ten name van
Nik SMET voor : "Inrichting voor het maken van een tunnel in de grond".
<Desc/Clms Page number 2>
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het maken van een tunnel in de grond, welke inrichting een kop bevat die op zijn beurt een lichaam en een daarop gemonteerde neus, die aan ten minste een zijde een afstootvlak vertoont dat een hoek kan maken met de meetkundige as van het lichaam, bezit, ten minste een spuitstuk dat op de neus is gemonteerd en van het lichaam weg is gericht en een leiding voor fluidum onder druk die op dit spuitstuk aansluit.
Dergelijke inrichtingen worden onder meer gebruikt voor het maken of boren van tunnels die zich in hoofdzaak in horizontale richting uitstrekken. Dergelijke tunnels dienen voor het aanbrengen van zogenoemde nutsleidingen.
Het fluidum onder druk dat door het spuitstuk wordt gespoten, spuit de grond vrij voor de neus waarbij de richting waarin de kop zich in de grond voortbeweegt en dus de richting van de geboorde tunnel in hoofdzaak afhangen van de richting van het afstootvlak ten opzichte van het lichaam.
Boren wordt hier dus in ruime zin bedoeld waarbij niet noodzakelijk een draaiende beweging bij voorbeeld van een boorwerktuig dient aanwezig te zijn. Het boren kan ook het wegspuiten en/of het verdringen van de grond betekenen.
Het afstootvlak is noodzakelijk om de kop in de grond enigszins te kunnen richten. Het komt immers voor dat bepaalde hindernissen, zoals bij voorbeeld een waterloop, moeten omzeild worden.
Bij een bekende inrichting voor het boren in de grond vormt de neus, die aan slechts een zijde van een schuin op de as van het lichaam staand afstootvlak is voorzien, één geheel met dit lichaam, terwijl stangen voorzien zijn die het lichaam en de neus kunnen wentelen rond de langsas.
Wanneer tijdens het in voorwaartse richting duwen van de boorkop en het spuiten met flutdum onder druk deze
<Desc/Clms Page number 3>
boorkop wordt gewenteld, verplaatst hij zich rechtdoor in dezelfde richting waarin hij wordt geduwd. Wanneer tijdens het duwen de boorkop evenwel niet gewenteld wordt, duwt de kop zich af met behulp van het afstootvlak ten opzichte van de grond en wijkt hij af van de duwrichting in de zin die afgekeerd is van dit afstootvlak. Indien het afstootvlak zich onderaan bevindt, beweegt de boorkop zich in opwaartse richting.
Niet alleen kan met deze bekende inrichting geen sturing verkregen worden die nauwkeurig is maar de toepassingsmogelijkheden van de inrichting zijn ook beperkt. Zo kan men niet rechtlijnig boren zonder de boorkop te moeten wentelen. Men kan niet van deze boorrichting afwijken met een roterende kop of roterende neus. Ook de noodzaak om stijve stangen te gebruiken om de boorkop te wentelen, vormt een beperking in de keuze van de middelen om de boorkop vooruit te drijven. Dit kan bij voorbeeld niet geschieden met soepele slangen of buizen.
De uitvinding heeft tot doel deze nadelen te verhelpen en een inrichting van het hiervoor gedoelde type te verschaffen waarbij de kop op een zeer eenvoudige en nauwkeurige manier kan worden gestuurd en die ruime toepassingsmogelijkheden biedt en waarvan onder meer de boorrichting niet afhangt van het al of niet wentelen tijdens het drijven van de boorkop.
Tot dit doel is de neus op zulkdanige manier beweegbaar ten opzichte van het lichaam gemonteerd dat het afstootvlak in richting ten opzichte van het lichaam instelbaar is en is in de kop een van op afstand bedienbaar besturingsmechanisme gemonteerd voor het op zulkdanige manier bewegen van de neus ten opzichte van het lichaam dat het afstootvlak in de richting ten opzichte/an het lichaam wordt ingesteld.
<Desc/Clms Page number 4>
Een instelling van de richting van het afstootvlak ten opzichte van het lichaam betekent een instelling van de richting waarin de kop zich verplaatst.
Tijdens het boren wordt de kop niet gewenteld. In sommige gevallen is de top van de neus wentelbaar ten opzichte van de rest van de neus zijn maar dit is voor de meeste toepassingen niet noodzakelijk.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat het besturingsmechanisme ten minste een vijzel.
In een eerste merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding is de neus kantelbaar op het lichaam gemonteerd en bevat het besturingsmechanisme middelen om de neus ten opzichte van het lichaam te kantelen.
Bij voorkeur is de neus in alle richtingen kantelbaar ten opzichte van het lichaam.
De neus kan daarbij door middel van een kogelgewricht aan het lichaam verbonden zijn.
Bij voorkeur is de neus ook kegelvormig, waarbij dus het afstootvlak rondom, aan alle zijden, is gevormd.
In een tweede merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding is de neus wentelbaar rond de meetkundige as van het lichaam op dit lichaam gemonteerd, is de neus asymmetrisch ten opzichte van deze as en bevat het besturingsmechanisme middelen om de neus ten opzichte van het lichaam te wentelen.
Doelmatig is de neus hol en bevatten de middelen om de neus ten opzichte van het lichaam te wentelen een in de holle neus en in het lichaam opgestelde, in de langsrichting van dit lichaam verplaatsbaar maar niet wentelbaar bedieningsorgaan, waarbij de buitenkant van dit bedieningsorgaan en de binnenkant van de holle neus van een samenwerkend reliëf zijn voorzien zo dat de lineaire
<Desc/Clms Page number 5>
verplaatsing van het bedieningsorgaan ten opzichte van het lichaam omgezet wordt in een rotatie van de neus ten opzichte van het lichaam, en bevatten de middelen 0m de neus te wentelen middelen om dit bedieningsorgaan lineair ten opzichte van het lichaam te verplaatsen.
In een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de inrichting een ruimtelijk kompas dat in de kop is gemonteerd, welke kop een stuk van een magnetisch materiaal bevat dat het kompas omringt, en een afleesinrichting die op het kompas is gemonteerd en een weergave-inrichting die boven de grond is opgesteld en met de afleesinrichting in verbinding staat.
Bij deze uitvoeringsvorm kan de boorrichting zeer nauwkeurig van boven de grond worden gevolgd. De juiste ligging van de kop in de grond kan desgevallend gevolgd worden met behulp van een in de kop gemonteerde zender die naar het grondoppervlak uitzendt en een boven de grond gemonteerde ontvanger.
Andere bijzonderden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hier volgende beschrijving van een inrichting voor het maken van een tunnel in de grond, volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet ; de verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekeningen.
Figuur 1 is een zijaanzicht van een gedeelte van een inrichting voor het maken van een tunnel in de grond, volgens de uitvinding.
Figuur 2 stelt een doorsnede voor volgens de lijn 11-11 uit figuur l.
Figuur 3 stelt een doorsnede voor volgens de lijn 111-111 uit figuur l.
Figuur 4 stelt een doorsnede voor volgens de lijn IV-IV uit figuur 1, maar op grotere schaal getekend.
<Desc/Clms Page number 6>
Figuur 5 is een zijaanzicht analoog aan dit uit figuur 1 maar enkel van het voorste gedeelte van de kop en met betrekking op een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding.
Figuur 6 stelt een doorsnede voor volgens de lijn VI-VI uit figuur 5.
Figuur 7 stelt een verticale doorsnede voor van het gedeelte van de boorkop uit figuur 6 maar op grotere schaal getekend.
In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde elementen.
De inrichting voor het maken van een tunnel volgens de figuren bevat een kop, in het algemeen aangeduid met het verwijzingscijfer l, die in hoofdzaak bestaat uit een lichaam 2 en een daarop aangesloten neus 3.
Het lichaam 2 sluit aan op een ronde flexibele stalen buis 4 die afgewonden wordt van een boven de grond opgestelde haspel die eenvoudigheidshalve niet in de figuren is voorgesteld.
Het lichaam 2 is een langwerpige cilinder die van vier, gelijkmatig over zijn omtrek verdeelde, en zich evenwijdig aan zijn langsas 5 uitstrekkende ribben 6 is voorzien.
De neus 3 is beweegbaar gemonteerd op het van de flexibele buis 4 afgekeerde einde van het lichaam 2 en is van een schuin ten opzichte van de langsas 5 gericht afstootvlak 7 voorzien.
Op de top van de neus 3 is een spuitstuk 8 gemonteerd dat aansluit op een leiding 9 voor fluïdum onder druk, die zich doorheen het lichaam 2 en de flexibele buis 4 uitstrekt en boven de grond aansluit op een bron voor flutdum onder druk die eenvoudigheidshalve niet in de figuren is voorgesteld.
<Desc/Clms Page number 7>
In de kop 1 is een van boven de grond bedienbaar besturingsmechanisme 10 gemonteerd om de neus 3 te bewegen ten opzichte van het lichaam 2 en zo de ligging van het afstootvlak 7 ten opzichte van de langsas 5 in te stellen.
In de uitvoeringsvorm volgens de figuren 1 tot 4 is de neus 3 kegelvormig zodat het afstootvlak 7 zich over gans de omtrek van de neus uitstrekt.
Het spuitstuk 8 dat zowel een stationair als een roterend spuitstuk kan zijn, is op de top van de kegel gemonteerd en steekt een weinig buiten de neus 3 uit.
Bij het rechtlijnig in dezelfde richting boren is de neus 3 symmetrisch gelegen ten opzichte van de langsas 5 en valt dus de as van het kegelvormige afstootvlak 7 samen met de langsas 5 van het lichaam 2.
Om de richting van het kegelvormige afstootvlak 7 ten opzichte van het lichaam 2 te kunnen instellen, is de neus 3 in alle richtingen over een kleine hoek kantelbaar ten opzichte van het lichaam 2 gemonteerd met behulp van een kogelgewricht 11.
Dit kogelgewricht 11 bevat een kogelvormig gedeelte 12 dat een buis 13 omringt dat in de neus is gemonteerd en op één einde waarvan het spuitstuk 8 aansluit. Het andere einde van deze buis 13 staat door middel van een soepele leiding 14 in verbinding met de hogergenoemde leidingen 9 voor fluïdum onder druk. Het kogelvormig gedeelte 12 is gelegerd in een leger 15 dat, binnenin de holle neus 3, op een einde van het lichaam 2 is bevestigd.
De grootste diameter van de kegelvormige neus 3 is een weinig groter dan de diameter van de cilinder van het lichaam 2 zo dat de gehele neus rond
<Desc/Clms Page number 8>
het kogelgewricht 11 ten opzichte van dit lichaam 2 kan kantelen.
Tussen de op het breedste einde gelegen rand van de neus 3 en de buitenomtrek van het voorste einde van de cilinder van het lichaam 2 is een elastische afdichting 16 aangebracht.
Het besturingsmechanisme 10 is gevormd door middelen om de neus te kantelen rond het kogelgewricht 11. Deze middelen bevatten vier hydraulische vijzels 17 waarvan het vaste gedeelte tussen twee in het lichaam vastgemonteerde dwarswanden 18 en 19 is gemonteerd. Het beweegbare gedeelte van deze vier vijzels 17 werkt samen met een stootplaat 20 die vastgemaakt is op een, ten opzichte van het kogelgewricht 11 aan de zijde van het lichaam 2 gelegen, einde van de buis 13.
De vier door vingers gevormde beweegbare gedeelten van de vier vijzels 17 zijn gelijkmatig rond de langsas 5 verdeeld. De hydraulische vijzels 17 sluiten aan op hydraulische leidingen 21 die zich doorheen het lichaam 2 en de flexibele buis 4 tot boven de grond uitstrekken. Een niet in de figuren voorgesteld bedieningsmechanisme zorgt voor het bekrachtigen van de vijzels 17. Met behulp van deze vijzels 17 kan het geheel gevormd door de neus 3, het spuitstuk 8, de buis 13, het kogelvormig gedeelte 12 en de stootplaat 20 in alle richtingen zeer nauwkeurig gekanteld worden in het leger 15 zodat de helling van de meetkundige as van de kegelvormige neus 3 nauwkeurig kan ingesteld worden ten opzichte van de langsas 5 van het lichaam 2.
Een dergelijke instelling van de neus 3 ten opzichte van het lichaam 2 heeft een wijziging voor gevolg van de richting van het kegelvormige afstootvlak 7 ten
<Desc/Clms Page number 9>
opzichte van het lichaam 2. Zodra de symmetrieas van de neus 3 niet meer in het verlengde ligt van de langsas 5, zal deze neus zich meer afstoten op de grond aan één zijde van deze as dan aan de andere zijde waardoor dus de neus en bijgevolg de volledige kop 1 zich zal verplaatsen in een richting die afwijkt van het verlengde van de langsas 5. De neus 3 zal een boog beschrijven die gekromd is in de zin waarin de symmetrieas van de neus 3 afwijkt ten opzichte van de langsas 5 en dit zolang deze symmetrieas niet in het verlengde gericht is van de langsas 5.
Het voortdrijven van de kop 1 geschiedt door middel van spuitstukken 22 die op de buitenkant van het lichaam 2 zijn gemonteerd en van de neus 3 weg gericht zijn. Deze spuitstukken 22 zijn door middel van leidingen 23 die zich doorheen het lichaam 2 en de flexibele buis 4 tot boven de grond uitstrekken, aangesloten op een niet in de figuren voorgestelde bron van fluïdum onder druk, welke bron eventueel dezelfde kan zijn als de bron van fluidum waarmee ook het spuitstuk 8 in verbinding staat.
Eventueel kunnen op het lichaam 2 ook een of meer spuitstukken gemonteerd zijn die in de richting van de neus 3 gericht zijn en eveneens via leidingen met een bron van fluïdum onder druk in verbinding staat. Met behulp van deze laatste spuitstukken kan de kop 1 in achterwaartse zin worden verplaatst. vóór de neus 3 wordt de grond weggespoten met behulp van het spuitstuk 8. Dit spuitstuk wordt gevoed
EMI9.1
o met fluidummet druk die ten minste 250 is en met een debiet tussen 5 en 20 l/min.
De richting waarin de kop 1 zich verplaatst,
<Desc/Clms Page number 10>
kan men boven de grond aflezen door middel van een ruimtelijk kompas 24 dat binnen een ring 25 van niet magnetisch materiaal in het lichaam 2 is gemonteerd.
Op dit kompas 24 is een afleesinrichting 26 gemonteerd die signalen geeft naar een boven de grond opgestelde en eenvoudigheidshalve niet in de figuren voorgestelde weergeefinrichting. Binnen de holle neus 3 is een zender 27 gemonteerd die naar het oppervlak uitzendt.
Met behulp van een boven de grond gemonteerde, en eveneens niet in. de figuren voorgestelde ontvanger kan men de juiste ligging van de kop 1 in de grond bepalen.
In de holle neus 3 is daarenboven nog een X-stralenzender/ontvanger 28 gemonteerd die stralen uitzendt in de voorwaartse richting van de neus 3 over een afstand van maximum 25 cm. Deze stralen worden in geval van een hindernis weerkaatst en van de weerkaatste stralen wordt door de X-stralenzender/ontvanger 28 een signaal naar een monitor boven de grond gestuurd.
In de uitvoeringsvorm volgens de figuren 5 tot 7 is de neus 3 in plaats van kantelbaar wentelbaar rond de langsas 5 van het lichaam 2 op dit lichaam bevestigd, waarbij de neus 3 daarenboven asymmetrisch is ten opzichte van deze langsas 5.
In feite is de neus gevormd door een cilinder waarvan de buitendiameter overeenkomt met de buitendiameter van het lichaam 2 en waarvan de as in het verlengde gelegen is van de langsas 5 van het lichaam 2, maar waarvan het voorste, dit is het van het lichaam 2 verwijderde, einde gedeeltelijk afgeschuind is door een vlak dat schuin gericht is op de hogergenoemde assen,
<Desc/Clms Page number 11>
welk vlak dus het afstootvlak 7 vormt.
Het spuitstuk 8 is in het midden van het dwarse eindvlak van de neus 3 gelegen en ligt dus excentrisch ten opzichte van de langsas 5.
Met het tegenovergestelde einde is de neus 3 door middel van kogellegers 29, die zowel tegen druk als tegen trek bestand zijn, op het voorste einde van het cilindervormige gedeelte van het lichaam 2 draaibaar bevestigd.
Binnenin de holle neus 3 is een hol bedieningsorgaan 30 gemonteerd dat uitwendig van schroefdraad 31 is voorzien die samenwerkt met een inwendige schroefdraad 32 die in de binnenzijde van de neus 3 is aangebracht.
De op het spuitstuk 8 aansluitende leiding 9 strekt zich doorheen dit holle bedieningsorgaan 30 uit.
In het lichaam 2 sluit op het gedeelte met schroefdraad 31 een ring 34 aan die op de buitenkant van vier gelijkmatig over zijn omtrek verdeelde nokjes 35 is voorzien. Deze nokjes 35 steken verschuifbaar in zich evenwijdig aan de langsas 5 uitstrekkende groeven 36 in de binnenkant van het lichaam 2.
Hierdoor wordt een mogelijke rotatie van het schroefvormige bedieningsorgaan belet. Dit bedieningsorgaan 30 kan alleen heen en weer worden verschoven in de richting van de langsas 5, waarbij deze verschuiving een rotatie van de neus 3 ten opzichte van het lichaam 2 voor gevolg heeft in een zin die afhangt van de lineaire verplaatsingszin van het orgaan 30.
Deze lineaire verplaatsing van het bedieningsorgaan 30 wordt veroorzaakt door een hydraulische vijzel
<Desc/Clms Page number 12>
37 waarvan het vaste gedeelte in het lichaam 2 is gemonteerd en het beweegbare gedeelte door een asje 38 verbonden is met de ring 34.
De vijzel 37 sluit aan op een hydraulische leiding 39 die zich doorheen het lichaam 2 en de flexibele buis 4 tot boven de grond uitstrekt en onder tussenkomst van een bedienbare klep aansluit op een bron van fluïdum onder druk. Noch deze bron noch deze klep zijn eenvoudigheidshalve in de figuren voorgesteld.
De stand van de neus 3 bepaalt de helling van het afstootvlak 7 in de grond. Tijdens het in de grond boren stoot de neus 3 zich op de grond af door middel van het afstootvlak 7, waarvan de helling en ligging in de grond afhangen van de stand van de neus 3 ten opzichte van het lichaam 2.
Op deze manier kan de richting bepaald worden waarin de neus 3 en bijgevolg de volledige kop 1 in de grond dringt.
Dit in de grond dringen geschiedt op dezelfde manier als bij de uitvoeringsvorm volgens de figuren 1 en 4 door middel van op het lihaam gemonteerde spuitstukken.
Ook bij deze uitvoeringsvorm volgens de figuren 5 tot 7 kunnen in de kop 1 een kompas of zenders worden gemonteerd zoals bij de uitvoeringsvorm volgens de figuren 1 tot 4.
Beide uitvoeringsvormen laten het zeer nauwkeurig richten toe van de kop 1 in de grond. Het veranderen van de richting wordt bevolen boven de grond maar uitgevoerd door een besturingsmechanisme dat in de kop 1 is gemonteerd. De kop 1 kan zowel op een stel van stijve buizen of een flexibele buis 4 zijn gemonteerd, waarbij dit stel of deze flexibele buis niet gewenteld moet
<Desc/Clms Page number 13>
worden om de richting van de kop in te stellen.
Afgezien van een eventuele wenteling van de kop om de boorrichting te wijzigen, dient tijdens het boren deze kop niet te worden gewenteld.
Het op de kop gemonteerde spuitstuk kan daarentegen wel draaibaar zijn zoals eventueel ook de top van de neus draaibaar ten opzichte van de rest zou kunnen zijn.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen, en binnen het raam van de octrooiaanvrage kunnen aan de beschreven uitvoeringsvormen vele veranderingen worden aangebracht, onder meer wat betreft de vorm, de samenstelling, de schikking en het aantal van de onderdelen die voor het verwezenlijken van de uitvinding worden gebruikt.
In het bijzonder dient het lichaam van de kop niet noodzakelijk een onafhankelijk onderdeel te zijn van de rest van de leiding waarop de kop is gemonteerd. Dit lichaam kan bij voorbeeld gevormd zijn door een eventueel versterkt einde van de flexibele buis of van een eventueel stijve buis die deze flexibele buis vervangt.
De vorm van de neus moet ook niet noodzakelijk zijn zoals hiervoor beschreven. Het volstaat dat ten minste een gedeelte van de buitenzijde van deze neus een afstootvlak vormt dat, bij de voorwaartse verplaatsing van de kop, zich tegen de grond afstoot en zo de richting beïnvloedt waarin de neus zich in de grond verplaatst.
De vijzels moeten niet noodzakelijk hydraulische vijzels zijn. Het kunnen ook mechanische of elektrische vijzels zijn.
In de kop kan ook een drukvoeler gemonteerd zijn.
Dit kan een luchtdrukvoeler zijn waarmee in droog
<Desc/Clms Page number 14>
terrein de diepte kan worden gemeten waarop de kop zich bevindt en/of een waterdrukvoeler die de diepte onder water meet bij boren onder water.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTION associated with a
INVENTION PATENT APPLICATION in the name of
Nik SMET for: "Device for making a tunnel in the ground".
<Desc / Clms Page number 2>
The invention relates to a device for making a tunnel in the ground, which device comprises a head which in turn has a body and a nose mounted thereon, which on at least one side has a repelling surface which can make an angle with the geometric axis of the body, includes at least one nozzle mounted on the nose and directed away from the body and a conduit for pressurized fluid connecting to this nozzle.
Such devices are used, inter alia, for making or drilling tunnels that extend substantially horizontally. Such tunnels are used to install so-called utility pipes.
The pressurized fluid that is sprayed through the nozzle sprays the ground in front of the nose, the direction in which the head travels into the ground and thus the direction of the drilled tunnel depend mainly on the direction of the impact surface relative to the body.
Drilling is therefore meant here in a broad sense, whereby there is not necessarily a rotary movement, for example of a drilling tool. Drilling can also mean spraying and / or displacement of the soil.
The repulsion surface is necessary in order to be able to direct the head slightly into the ground. After all, it occurs that certain obstacles, such as a watercourse, must be circumvented.
In a known device for drilling in the ground, the nose, which is provided on only one side with a repelling surface which is inclined to the axis of the body, forms one whole with this body, while rods are provided which can accommodate the body and the nose revolve around the longitudinal axis.
When pushing the drill chuck forward and spraying with flutdum under pressure, press it
<Desc / Clms Page number 3>
drill head is rotated, it moves straight in the same direction in which it is pushed. However, when the drill bit is not rotated during pushing, the head pushes away from the ground by means of the repelling surface and deviates from the pushing direction in the sense that it faces away from this repelling surface. If the repulsion surface is at the bottom, the drill head moves in an upward direction.
Not only can this known device not provide control that is accurate, but the application possibilities of the device are also limited. This way you cannot drill in a straight line without having to rotate the chuck. One cannot deviate from this drilling direction with a rotating head or rotating nose. Also the need to use rigid rods to revolve the chuck also limits the choice of means to drive the chuck forward. For example, this cannot be done with flexible hoses or pipes.
The object of the invention is to overcome these drawbacks and to provide a device of the type intended for this purpose, in which the head can be steered in a very simple and accurate manner and which offers wide application possibilities, of which, inter alia, the direction of drilling does not depend on whether or not turning while driving the drill chuck.
For this purpose, the nose is mounted movably relative to the body in such a way that the impact surface is adjustable in direction relative to the body and a remote control mechanism is mounted in the head for moving the nose in such a manner relative to the body that the repulsion surface is adjusted in the direction relative to the body.
<Desc / Clms Page number 4>
An adjustment of the direction of the impact surface relative to the body means an adjustment of the direction in which the head moves.
The head is not rotated during drilling. In some cases the top of the nose may be rotatable relative to the rest of the nose but this is not necessary for most applications.
In a special embodiment of the invention, the control mechanism comprises at least one jack.
In a first curious embodiment of the invention, the nose is tiltably mounted on the body and the control mechanism includes means for tilting the nose relative to the body.
The nose is preferably tiltable in all directions relative to the body.
The nose can be connected to the body by means of a ball joint.
Preferably, the nose is also conical, with the repelling surface thus being formed all around on all sides.
In a second curious embodiment of the invention, the nose is rotatably mounted about the geometric axis of the body on this body, the nose is asymmetrical with respect to this axis and the control mechanism includes means for rotating the nose with respect to the body.
The nose is expediently hollow and the means for revolving the nose relative to the body comprise an operating member disposed in the hollow nose and in the body, but movable but not rotatable in the longitudinal direction of this body, the outer side of this operating member and the inside of the hollow nose are provided with a cooperating relief so that the linear
<Desc / Clms Page number 5>
displacement of the actuator relative to the body is converted into a rotation of the nose relative to the body, and the means for revolving the nose include means for moving this actuator linearly relative to the body.
In a preferred embodiment of the invention, the device includes a spatial compass mounted in the head, which head contains a piece of a magnetic material surrounding the compass, and a compass mounted display and display device which is placed above the ground and communicates with the display device.
In this embodiment, the drilling direction can be followed very precisely from above the ground. Proper head placement in the ground may be monitored using a head mounted transmitter which transmits to the ground surface and an above ground mounted receiver.
Other particularities and advantages of the invention will become apparent from the following description of an apparatus for making a tunnel in the ground according to the invention; this description is given by way of example only and does not limit the invention; the reference numbers refer to the accompanying drawings.
Figure 1 is a side view of a portion of an apparatus for making a tunnel in the ground, according to the invention.
Figure 2 represents a section according to the line 11-11 of figure 1.
Figure 3 represents a section according to the line 111-111 of figure 1.
Figure 4 represents a section along the line IV-IV of Figure 1, but drawn on a larger scale.
<Desc / Clms Page number 6>
Figure 5 is a side view analogous to that of Figure 1 but only of the front portion of the head and with reference to another embodiment of the invention.
Figure 6 represents a section according to the line VI-VI of Figure 5.
Figure 7 represents a vertical section of the portion of the drill bit of Figure 6 but drawn to a larger scale.
In the different figures, like reference numerals refer to like elements.
The tunnel-making device according to the figures comprises a head, generally indicated by the reference numeral 1, which mainly consists of a body 2 and a nose 3 connected thereto.
The body 2 connects to a round flexible steel tube 4 which is unwound from a reel arranged above the ground, which is not shown in the figures for the sake of simplicity.
The body 2 is an elongated cylinder provided with four ribs 6 evenly distributed over its circumference and extending parallel to its longitudinal axis 5.
The nose 3 is movably mounted on the end of the body 2 remote from the flexible tube 4 and is provided with a repelling surface 7 directed obliquely to the longitudinal axis 5.
A nozzle 8 is mounted on top of the nose 3 which connects to a pressurized fluid conduit 9, which extends through the body 2 and the flexible tube 4 and connects above the ground to a pressurized flutdum source which, for simplicity's sake, does not is shown in the figures.
<Desc / Clms Page number 7>
In the head 1, a control mechanism 10 which can be operated from above the ground is mounted to move the nose 3 relative to the body 2 and thus adjust the position of the repulsion surface 7 relative to the longitudinal axis 5.
In the embodiment according to Figures 1 to 4, the nose 3 is conical, so that the repulsion surface 7 extends over the entire circumference of the nose.
The nozzle 8, which can be both a stationary and a rotating nozzle, is mounted on top of the cone and protrudes slightly beyond the nose 3.
When drilling rectilinearly in the same direction, the nose 3 is symmetrically located with respect to the longitudinal axis 5 and thus the axis of the conical repelling surface 7 coincides with the longitudinal axis 5 of the body 2.
In order to be able to adjust the direction of the conical repelling surface 7 relative to the body 2, the nose 3 is mounted tiltable in all directions at a slight angle relative to the body 2 with the aid of a ball joint 11.
This ball joint 11 includes a ball-shaped portion 12 which surrounds a tube 13 mounted in the nose and on one end of which the nozzle 8 connects. The other end of this tube 13 communicates by means of a flexible conduit 14 with the aforementioned conduits 9 for fluid under pressure. The ball-shaped portion 12 is alloyed in a bearing 15, which is mounted on one end of the body 2 inside the hollow nose 3.
The largest diameter of the conical nose 3 is slightly larger than the diameter of the cylinder of the body 2 so that the entire nose is round
<Desc / Clms Page number 8>
the ball joint 11 can tilt relative to this body 2.
Between the widest end edge of the nose 3 and the outer circumference of the front end of the cylinder of the body 2, an elastic seal 16 is provided.
The control mechanism 10 is formed by means for tilting the nose around the ball joint 11. These means comprise four hydraulic jacks 17, the fixed part of which is mounted between two transverse walls 18 and 19 fixed in the body. The movable part of these four jacks 17 cooperates with a baffle plate 20 which is fixed on an end of the tube 13, which is located relative to the ball joint 11 on the side of the body 2.
The four finger-shaped movable parts of the four jacks 17 are evenly distributed around the longitudinal axis 5. The hydraulic jacks 17 connect to hydraulic lines 21 which extend through the body 2 and the flexible tube 4 to above the ground. An operating mechanism not shown in the figures ensures that the augers 17 are energized. With the aid of these augers 17 the whole can be formed by the nose 3, the nozzle 8, the tube 13, the ball-shaped part 12 and the baffle plate 20 in all directions. be tilted very precisely in the bearing 15 so that the inclination of the geometric axis of the conical nose 3 can be accurately adjusted with respect to the longitudinal axis 5 of the body 2.
Such an adjustment of the nose 3 relative to the body 2 has a change due to the direction of the conical repelling surface 7 at
<Desc / Clms Page number 9>
with respect to the body 2. As soon as the axis of symmetry of the nose 3 is no longer in line with the longitudinal axis 5, this nose will repel more on the ground on one side of this axis than on the other side, so that the nose and consequently the full head 1 will move in a direction different from the extension of the longitudinal axis 5. The nose 3 will describe an arc which is curved in the sense that the axis of symmetry of the nose 3 deviates from the longitudinal axis 5 and this as long as this axis of symmetry is not aligned with the longitudinal axis 5.
The head 1 is driven by means of nozzles 22 mounted on the outside of the body 2 and directed away from the nose 3. These nozzles 22 are connected by means of conduits 23 extending through the body 2 and the flexible tube 4 above the ground to a source of pressurized fluid, not shown in the figures, which source may be the same as the source of fluid with which the nozzle 8 also communicates.
Optionally, one or more nozzles can also be mounted on the body 2, which point in the direction of the nose 3 and which are also connected via pipes to a source of fluid under pressure. The head 1 can be moved backwards with the aid of these last nozzles. in front of the nose 3, the soil is sprayed away using the nozzle 8. This nozzle is fed
EMI9.1
o with fluid pressure of at least 250 and with a flow rate between 5 and 20 l / min.
The direction in which the head 1 moves,
<Desc / Clms Page number 10>
one can read above the ground by means of a spatial compass 24 mounted inside the body 2 within a ring 25 of non-magnetic material.
A reading device 26 is mounted on this compass 24, which gives signals to an above-ground display and for the sake of simplicity not shown in the figures. A transmitter 27 which transmits to the surface is mounted within the hollow nose 3.
Using an above ground mounted, and not in either. the receiver shown in the figures, one can determine the correct location of the head 1 in the ground.
In addition, an additional X-ray transmitter / receiver 28 is mounted in the hollow nose 3, which emits rays in the forward direction of the nose 3 over a distance of maximum 25 cm. These rays are reflected in the event of an obstacle and the X rays transmitter / receiver 28 sends a signal from the reflected rays to a monitor above the ground.
In the embodiment according to Figs. 5 to 7, the nose 3 is mounted on this body instead of tilting about the longitudinal axis 5 of the body 2, the nose 3 being moreover asymmetrical with respect to this longitudinal axis 5.
In fact, the nose is formed by a cylinder whose outer diameter corresponds to the outer diameter of the body 2 and the axis of which is in line with the longitudinal axis 5 of the body 2, but the front of which is the body 2 removed end partially chamfered by a plane obliquely oriented to the above axes,
<Desc / Clms Page number 11>
which plane thus forms the repulsion surface 7.
The nozzle 8 is located in the center of the transverse end face of the nose 3 and is thus eccentric with respect to the longitudinal axis 5.
With the opposite end, the nose 3 is rotatably mounted on the front end of the cylindrical part of the body 2 by means of ball bearings 29, which are resistant to both compression and tensile forces.
Inside the hollow nose 3 is mounted a hollow actuator 30 externally threaded 31 cooperating with an internal thread 32 disposed inside the nose 3.
The conduit 9 connecting to the nozzle 8 extends through this hollow operating member 30.
In the body 2 a ring 34 connects to the threaded portion 31, which is provided on the outside with four cams 35 evenly distributed over its circumference. These projections 35 slidably insert into grooves 36 extending parallel to the longitudinal axis 5 in the inside of the body 2.
This prevents possible rotation of the helical operating member. This actuating member 30 can only be shifted back and forth in the direction of the longitudinal axis 5, this displacement resulting in a rotation of the nose 3 relative to the body 2 in a sense which depends on the linear displacement sense of the member 30.
This linear displacement of the actuator 30 is caused by a hydraulic jack
<Desc / Clms Page number 12>
37, the fixed part of which is mounted in the body 2 and the movable part is connected to the ring 34 by a shaft 38.
The auger 37 connects to a hydraulic line 39 which extends through the body 2 and the flexible tube 4 to above the ground and connects via a controllable valve to a source of pressurized fluid. Neither this source nor this valve are shown in the figures for simplicity.
The position of the nose 3 determines the slope of the repulsion surface 7 in the ground. During drilling in the ground, the nose 3 pushes against the ground by means of the repelling surface 7, the inclination and location of which in the ground depend on the position of the nose 3 with respect to the body 2.
In this way, the direction can be determined in which the nose 3 and consequently the entire head 1 penetrates into the ground.
This penetration into the ground takes place in the same way as in the embodiment according to Figures 1 and 4 by means of nozzles mounted on the body.
In this embodiment according to Figures 5 to 7, a compass or transmitters can also be mounted in the head 1, as in the embodiment according to Figures 1 to 4.
Both embodiments allow very precise alignment of the head 1 in the ground. The direction change is ordered above the ground but performed by a control mechanism mounted in the head 1. The head 1 can be mounted either on a set of rigid pipes or a flexible pipe 4, whereby this set or this flexible pipe must not be turned
<Desc / Clms Page number 13>
to set the direction of the head.
Apart from any rotation of the head to change the drilling direction, this head should not be turned during drilling.
The nozzle mounted on the head, on the other hand, can be rotatable, as the top of the nose could possibly be rotatable relative to the rest.
The invention is by no means limited to the above-described embodiments, and many changes can be made to the described embodiments within the scope of the patent application, including as regards the shape, composition, arrangement and number of the parts used to realize of the invention.
In particular, the head body should not necessarily be an independent part of the rest of the conduit on which the head is mounted. This body can for instance be formed by an optionally reinforced end of the flexible tube or of an optionally rigid tube which replaces this flexible tube.
The shape of the nose should also not be necessary as described above. It is sufficient that at least a part of the outside of this nose forms a repelling surface which, when the head moves forward, repels against the ground and thus influences the direction in which the nose moves in the ground.
The jacks should not necessarily be hydraulic jacks. It can also be mechanical or electric jacks.
A pressure sensor can also be mounted in the head.
This can be an air pressure sensor that allows in dry
<Desc / Clms Page number 14>
terrain the depth at which the head is located can be measured and / or a water pressure sensor that measures the depth underwater when drilling underwater.