<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.