CN109715906B - 用于在土壤中构建空腔的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设备(10)，其用于在土壤中从起始点到目标点沿着钻孔线构建空腔，以便置入用于保持该空腔开放的支护架，所述设备具有掘进头(11)，在该掘进头的外端部上设置有至少一个用于使土壤松脱的切削元件(12)，其中，所述掘进头(11)具有接纳腔(15)，该接纳腔具有开孔(16)，该开孔上接有输出管路(17)，并且在所述掘进头中设置有至少一个用于射出流体的第一喷嘴(21)，所述流体用于将松脱的土壤从接纳腔中运出，所述第一喷嘴设置为，使其射出口基本上向着输出管路的方向定向，其中，经由进给装置实现推进。在此规定：设置有至少两个第二喷嘴(23)，所述至少两个第二喷嘴设置为，使其射出口基本上指向待松脱的土壤。
Description
技术领域
本发明涉及一种设备，其用于在土壤中从起始点到目标点沿着钻孔线构建空腔，以便置入用于保持该空腔开放的支护架，所述设备具有掘进头，在该掘进头的外端部上设有至少一个用于使土壤松脱的切削元件，其中，所述掘进头具有一个接纳腔，该接纳腔具有开孔，该开孔上接有输出管路，并且在所述掘进头中设置有至少一个用于射出流体 (Flüssigleit，液体)的第一喷嘴，所述流体用于将松脱的土壤从接纳腔中运出，所述第一喷嘴设置为，使其射出口基本上向着输出管路的方向定向，其中，经由进给装置实现推进。
背景技术
由DE 4 217 293 C2已知一种这样的设备。在此，将陶土管经由压机框架从起始坑置入土壤中。在陶土管前面设置有一掘进头，该掘进头在其外端部上具有用于使土壤松脱的切削工具。掘进头具有用于经由切削刃得以松脱的土壤的接纳腔。在所述接纳腔中设置有一旋转式喷嘴，该旋转式喷嘴辐射状射出流体，其中，喷嘴的定向设置为远离切削刃向着陶土管的方向。进入接纳腔中的土壤由流体射流捕获并且穿过陶土管向着起始坑方向运动。根据待松脱的土壤的粘结性，使具有喷嘴的头部设置得更加接近于切削刃(粘性的土壤)或者远离这一侧(沙质土壤)。
在此，特别是对于粘性很大的土壤，缺点是：这里所披露的掘进头可能会堵塞或者说土壤呈塞子状地由切削刃松脱，于是其根本不能到达射流区域，因而在此就无法将塞子瓦解，并且由此可能发生堵塞。
发明内容
因此，本发明的目的是克服上述缺点。
此目的通过如下方式得以实现，即：设置有至少两个第二喷嘴，所述至少两个第二喷嘴设置为，使其射出口基本上指向待松脱的土壤，其中，所述至少两个第一喷嘴中的多个第一喷嘴按下述方式定向，即：使得由各所述多个第一喷嘴射出的流体射流在所述开孔的第一区域内相交于一点；和/或所述第二喷嘴按下述方式定向，即：使得由各第二喷嘴射出的流体射流在所述切削元件之前的一个第二区域中相交。
因此优点是：土壤在松脱时已经被粉碎并且与流体混合，由此确保更好的输出并避免堵塞。此外，特别是对于＞600mm的较大直径来说，优点是：不必使钻头亦或钻管旋转。由此能够使得必需的工艺技术/装备如压机框架等更为简单。
本发明的进一步教导规定：设置有至少一个第三喷嘴，所述第三喷嘴设置为，使其射出口基本上指向接纳腔的与其相对置的壁体。由此进一步改善了对土壤的粉碎和溶解。
本发明的进一步教导规定：所述至少一个第一、所述至少一个第二和/或所述至少一个第三喷嘴能够单独(分开)被操控。由此，流体的使用能够最佳适配于土壤条件。
本发明的进一步教导规定：所述支护架是推进管、隧道节段、管件节段(Rohrsegment，管片)或者管道。
本发明的进一步教导规定：至少一个喷嘴是密实射流喷嘴。对此是指一种射出集束射流的喷嘴，该集束射流基本上作为点射流射到一个障碍物上。在此情况下，能量最佳地被点状发射。如果应该有针对性地粉碎较大的目标物或者应该使其移动，则这一点是有利的。
本发明的进一步教导规定：所述至少一个第一喷嘴设计为密实射流喷嘴。如果应该有针对性地在掘进头的接纳腔的后部区域中粉碎较大的目标物或者应该使其移动，则这一点是有利的。
本发明的进一步教导规定：至少一个喷嘴是扁平射流喷嘴。本发明的进一步教导规定：所述至少一个第二喷嘴和/或所述至少一个第三喷嘴设计为扁平射流喷嘴。对此是指一种射出如下所述的射流的喷嘴，该射流至少在一个方向上呈扇形展开，由此在喷射目标物上实现更宽的切削作用。该射流的点能量(Punktenergie)变得较小，因而往土壤中的射入深度减小，但同时却促成更大面积的粉碎。
本发明的进一步教导规定：接纳腔设计为锥形的。作为备选方案，也可以设定其他的形状。锥面特别适合于松脱的土壤能够经由重力输出的情况。
本发明的进一步教导规定：接纳腔在其壁体中具有一区段，喷嘴设置在该区段中。因此可以在一个区域中设置多个不同定向的喷嘴。
本发明的进一步教导规定：设置有至少两个喷嘴，各喷嘴向着开孔、壁体和/或土壤的方向定向。因此改善了对松脱的土壤的粉碎和输出。
本发明的进一步教导规定：由各喷嘴射出的流体射流相交于一点。因此改善了对松脱的土壤的粉碎和输出。此外，将流体射流的能量聚焦在一个点中。
本发明的进一步教导规定：第一喷嘴设置为，使所射出的流体射流基本上与接纳腔的表面平行地射出。因此改善了相对于壁体对松脱土壤的清洗效果和运输效果。
附图说明
下文借助实施例结合附图详细阐述本发明。附图示出：
图1a为本发明设备的俯视图；
图1b为与图1a类似的、包括示出的流体射流的备选方案示图；
图2a为图1a的剖面D中的剖视图；
图2b为图2a的进一步示图，包括出自第一喷嘴的示出的流体射流；
图2c为图2a的进一步视图，其包括全部流体射流；
图3a为图1a的剖面B的剖视图；
图3b为图3a的一个补充示图，其包括第二喷嘴的流体射流；
图3c为图3a的进一步示图，其包括全部流体射流；
图4a为图1a的剖面C的剖视图；
图4b为图4a的进一步视图，其包括第三喷嘴的流体射流；
图4c为图4a的进一步视图，其包括全部流体射流；
图5为具有本发明设备的推进系统的示意图。
具体实施方式
附图示出了一种设备10，其具有掘进头11，在该掘进头的外端部上设置有使土壤松脱的切削元件12，掘进头11在相对置的那侧具有用于支护架14的接头13，所述支护架可以是推进管、隧道节段、管件节段或者管道。掘进头11具有一个设计为锥形的接纳腔15。作为备选方案，其他的形状也是可能的，诸如圆柱形或者部分锥形。接纳腔15在上端部与切削元件12连接。接纳腔15在其在锥形中心内的下端部处具有一开孔16，该开孔上接有输出管路17。在输出管路17中可以设置有泵18，以便输送由松脱的土壤和流体构成的混合物。
在接纳腔15的内侧面19中(该内侧面在此设计为局部呈锥形的) 设置有一凹槽20，该凹槽呈圆形地在整个锥面上水平延伸。作为备选方案，在此各个凹槽可以设置在锥面的不同位置上。在凹槽20中设置有多个第一喷嘴21，其设置为，使得由该喷嘴21射出的流体射流31基本上平行于锥形的内侧面19延伸。喷嘴在此有益地按下述方式定向，即：使得这些射流汇集在开孔16内的一个点22中。通过这种有益的构造设计，可以将位于接纳腔15的这一区域内的松脱土壤进行粉碎-如果这还未发生的话-并且同时将其沿着内侧面19移向开口16。
此外，在凹槽20中设置有多个第二喷嘴23，所述第二喷嘴设置为，使得由这些喷嘴射出的流体射流33指向切削元件12。在此，喷嘴23有益地设置为，使射流33汇集在一个第二区域24中，该区域在掘进头11之外位于土壤中。通过这些射流334，在土壤内的第二区域24中导致一种凹陷，于是通过切削元件12松脱的和挤出的土壤可以移入该凹陷之中。由此，通过掘进头11，特别是对于粘性的土壤，便于土壤的松脱和运出。
此外，在凹槽20中设置有第三喷嘴25，这些喷嘴基本上指向接纳腔 15的相对置的内侧面19。在此，它们有益地基本上成直角设置，使得其射流35汇集在一个第三区域26中。这个区域优选位于在切削元件12与接纳腔15之间的过渡区域27的高度上。通过设置第三喷嘴，在第三区域26中将进入的土壤粉碎并通过流体射流35使其松脱。
喷嘴21、23、25与供给管路28连接，在该供给管路中设置有泵29。经由供给管路28供送要经由喷嘴21、23、25射出的流体。
图1a示出了本发明设备10的俯视图。在此可以看到掘进头11，其具有切削单元12和接纳腔15。在接纳腔15的中心设置有开孔16。此外，示出了带有第二喷嘴23的凹槽20。图1b示出了图1a以外的备选方案的视图，其包括由喷嘴21、23、25射出的相应流体射流31、33、35。在此，第一喷嘴21射出一种作为密实射流(Vollstrahl)或者说点射流 (Punktstrahl)的流体射流31。第二喷嘴23射出一种平面射流33。第三喷嘴同样射出一种流体射流35，该流体射流在此同样优选是平面射流。此外，在图1a和图1b的附图中示出了截面B-B、C-C和D-D。在图3a 至3c中示出了截面B-B。在图4a至4c中示出了截面C-C以及在图2a 至2c中示出了剖切面D-D。
在此，截面C-C是这样选择的，即该截面示出通过第二喷嘴23的两个喷嘴的剖面。在此，剖切面B-B是这样选择的，即该剖切面示出通过第三喷嘴25的两个喷嘴的剖面。在此，剖切面B-B是这样选择的，即该剖切面示出通过两个第一喷嘴21的剖面。在此，图2a、3a和4a分别示出了本发明掘进头11的剖面，但不包括相应的流体射流31、33、35的示图。在此，图2b、3b、4b分别示出了本发明掘进头11的剖面，其包括相应剖开的喷嘴的相应流体射流31、33、35。图2c、3c、4c示出了本发明掘进头11的相应剖面，其包括所有喷嘴的流体射流31、33、35。
图5示出的是本发明的设备10正在土壤30中构建空腔。在此，从平巷32开始，作为备选方案，也从起始竖井等等开掘空腔(未示出)。平巷32设置有一支护架34(此处为隧道支护架)。在平巷32中设置有一个示意性示出的压机框架36，其具有液压缸37和进给板3 8。
通过支护架34中的开孔39进行空腔的开掘(Auffahren)。为此设置有管件节段14，掘进头11设置在该管件节段的前端部上。在支护架 34与相应的管件节段14之间经由密封件40对开孔39进行密封。所述开掘根据已知的预压方法进行。
根据土壤的特性，可以仅仅通过切削刃12与来自喷嘴21的流体射流31结合将松散土石(Lockergestein)松脱并输出。若土壤的粘结性增高，为了改善土壤的松脱过程可补充接通第二喷嘴系列23，和/或为了在此然后易于土壤粉碎和土壤松脱而接通第三喷嘴系列25。
附图标记列表
10 设备
11 掘进头
12 切削元件
13 接头
14 支护架
15 接纳腔
16 开孔
17 输出管路
18 泵
19 内侧面
20 凹槽
21 第一喷嘴
22 点
23 第二喷嘴
24 第二区域
25 第三喷嘴
26 第三区域
27 过渡区域
28 供给管路
29 泵
30 土壤
31 第一喷嘴的流体射流
32 平巷
33 第二喷嘴的流体射流
34 支护架
35 第三喷嘴的流体射流
36 压机框架
37 液压缸
38 进给板
39 开孔
40 密封件
Claims (16)
1.一种设备，其用于在土壤中从起始点到目标点沿着钻孔线构建空腔，以便置入用于保持该空腔开放的支护架，所述设备具有掘进头(10)，在该掘进头的外端部上设置有至少一个用于使土壤松脱的切削元件(12)，其中，经由进给装置实现推进，所述掘进头(10)具有接纳腔(15)，该接纳腔具有开孔(16)，该开孔上接有输出管路(17)，并且在所述掘进头中设置有用于射出流体的至少两个第一喷嘴(21)，所述流体用于将松脱的土壤从接纳腔(15)中运出，所述第一喷嘴设置为，使其射出口向着所述输出管路(17)的开孔(16)方向定向，并且设置有至少两个第二喷嘴(23)，所述至少两个第二喷嘴设置为，使其射出口指向待松脱的土壤(30)，其中，所述至少两个第一喷嘴(21)按下述方式定向，即：使得由各第一喷嘴(21)射出的流体射流在所述开孔(16)的第一区域内相交于一点(22)；和/或所述第二喷嘴(23)按下述方式定向，即：使得由各第二喷嘴(23)射出的流体射流在所述切削元件(12)之前的一个第二区域(24)中相交。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：设置有至少两个第三喷嘴(25)，各所述第三喷嘴设置为，使其射出口指向所述接纳腔(15)的与其相对置的壁体(19)。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：所述至少两个第三喷嘴(25)按下述方式定向，即：使得由各第三喷嘴(25)射出的流体射流在所述接纳腔(15)内部的一个第三区域(26)中相交。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于：所述至少两个第三喷嘴(25)在所述接纳腔(15)中相对于推进方向成直角设置。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述至少两个第三喷嘴(25)在所述接纳腔(15)中相对于推进方向成直角设置。
6.如权利要求2至5之任一项所述的设备，其特征在于：所述至少两个第一喷嘴(21)、所述至少两个第二喷嘴(23)和所述至少两个第三喷嘴(25)设置在所述接纳腔的壁体(19)上。
7.如权利要求2至5之任一项所述的设备，其特征在于：所述至少两个第一喷嘴(21)、所述至少两个第二喷嘴(23)和/或所述至少两个第三喷嘴(25)能够单独被操控。
8.如权利要求1至5之任一项所述的设备，其特征在于：所述支护架(14)是推进管、隧道节段、管件节段或者管道。
9.如权利要求2至5之任一项所述的设备，其特征在于：所述第一喷嘴(21)、第二喷嘴(23)和/或第三喷嘴(25)中的至少一个喷嘴是密实射流喷嘴。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于：所述至少两个第一喷嘴(21)设计为密实射流喷嘴。
11.如权利要求2至5之任一项所述的设备，其特征在于：所述第一喷嘴(21)、第二喷嘴(23)和/或第三喷嘴(25)中的至少一个喷嘴是扁平射流喷嘴。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于：所述第二喷嘴(23)中的至少一个喷嘴和/或所述第三喷嘴(25)中的至少一个喷嘴设计为扁平射流喷嘴。
13.如权利要求1至5之任一项所述的设备，其特征在于：所述接纳腔(15)设计为锥形的。
14.如权利要求2至5之任一项所述的设备，其特征在于：所述接纳腔(15)在其壁体(19)中具有一区段(20)，各喷嘴(21，23，25)设置在该区段中。
15.如权利要求1至5之任一项所述的设备，其特征在于：所述第一喷嘴(21)设置为，使所射出的第一喷嘴的 流体射流(31)与所述接纳腔(15)的表面平行地射出。
16.如权利要求1至5之任一项所述的设备，其特征在于：所述设备是一种用于竖向构建空腔的设备。
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