CN115176065A - 用于在土壤中生成基本上竖直的孔的土壤加工装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在土壤中生成基本上竖直伸延的孔的土壤加工装置，其设有支撑液体，带有基体、连接设备，其布置在基体的上方端部区域处，和土壤去除设备和/或土壤挤出设备，其布置在基体的下方端部区域处。根据本发明设置成，在基体的下方区域处布置有第一压力测量设备用于测量第一周围环境压力且在基体的与下方区域竖直间隔开的上方区域处布置有第二压力测量设备用于测量第二周围环境压力。此外，本发明包括一种用于利用这样的土壤加工装置在土壤中生成基本上竖直的孔的方法。

Description

用于在土壤中生成基本上竖直的孔的土壤加工装置和方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于在土壤中生成基本上竖直伸延的孔的土壤加工装置，其设有支撑液体，带有基体、连接设备，其布置在基体的上方端部区域处，和土壤去除设备和/或土壤挤出设备，其布置在基体的下方端部区域处。

此外，本发明涉及一种根据权利要求13所述的用于利用这样的土壤加工装置在土壤中生成基本上竖直的孔的方法。

背景技术

例如，为了在土壤中生成基础桩已知，利用土壤加工工具、例如钻斗在土壤中生成孔。取决于包围的土壤的类型，钻孔可作为下套管的钻孔或非下套管的钻孔制造。尤其，在非下套管的钻孔的情况中应设置支撑液体，其支撑钻孔抵挡倒塌。

在使用钻斗时，应执行非连续的钻孔。在钻孔时，钻斗以去除的土壤材料填充，直到其完全或至少尽可能填充。然后应将钻斗从以液体填充的孔中拉出，其中在表面上钻孔器械摆动至排空位置，在其处钻斗可被排空。紧接着，钻斗摆回且又驶入到钻孔中，以便执行另一钻孔步骤。

在以支撑液体填充的土壤中生成孔时存在如下问题，即在拉回土壤加工装置时在土壤加工装置下方在孔中可出现负压。如果该负压过大，土壤材料可由侧壁跌落到孔中。该跌入的土壤材料不仅仅意味着附加的工作，以便将其从孔取回。相反，在这样的跌入中存在所谓的土壤崩塌的危险，其中通过跌入到孔中的材料周围的土壤如此弱化且不稳定，使得产生在孔的周围环境区域中的较大的沉降运动。由此可损坏存在的建筑体或同样使得建筑机器倾翻。土壤崩塌是对于人们和物体的显著危险，从而应采取全面的预防措施抵抗这样的土壤崩塌。

为了在向上拉动时避免通过在土壤加工装置下方的负压出现的这样的危险已知，将土壤加工工具的拉回速度保持较低，从而可实现在孔中在土壤加工装置的上侧和下侧之间的足够的压力平衡。

此外在用于例如以钻斗生成孔的非连续的方法中存在如下问题，即，仅可困难地控制钻斗的正确的填充。因为在钻孔到土壤中时，去除的土壤材料经常具有与存在的固定的土壤不同的体积。

如果钻斗在钻孔步骤中未足够地填充，需要附加的钻孔步骤。这意味着附加的时间和成本耗费。如果与之相反钻斗被过填充，土壤材料可在钻斗中如此强地密封，使得在通过翻开土壤排空时不会自主地从钻斗掉落。然后需要用于排空和清洁钻斗的附加的手动过程。同样这意味着附加的时间和成本耗费。

发明内容

本发明基于如下任务，说明一种土壤加工装置和方法，利用其以特别高效的方式可在土壤中生成孔。

该任务一方面通过带有权利要求1的特征的土壤加工装置且另一方面通过带有权利要求13的特征的方法解决。本发明的优选的实施形式在从属权利要求中说明。

根据本发明的土壤加工装置特征在于如下，即，在基体的下方区域处布置有第一压力测量设备用于测量第一周围环境压力且在基体的上方区域处布置有第二压力测量设备用于测量第二周围环境压力，该上方区域与下方区域竖直间隔开。

本发明的基础思想如下可见，在土壤加工装置的基体处设置至少两个压力测量设备。压力测量设备在此如此布置，以至于其在钻孔中位于基体的下方区域处以及在基体的上方区域处。以该方式，第一周围环境压力可在基体的下方区域中且对此间隔地第二周围环境压力在基体的上方区域处在钻孔中被测量。由于两个压力测量设备的固定间距必须在比较两个测量的周围环境压力时得出基本上恒定的压力差，其取决于支撑液体的浓度。相对于该压力差的偏差或在两个压力测量设备的测量之间的偏差能够实现例如关于如下的预测，即，负压构造在土壤加工装置下方或基体的填充增加或减少。压力测量设备的值或数据可因此用于土壤加工装置的可靠的且高效的运行。

原则上，压力测量设备可任意构造，例如作为电子压力传感器。本发明的优选的实施形式在于，第一压力测量设备和/或第二压力测量设备具有至少一个中空测量体，其以测量流体填充。测量体在此可为管道体或由管道体组合而成的测量体。作为测量流体可设置液体或气体。优选地，水或油用作测量流体。那么利用测量流体，一个或多个传感器设备可受保护地处于连接。

特别良好的压力测量可根据本发明的改进方案通过以下获得，即，测量体具有至少一个柔性测量面，其与周围环境处于接触。测量面可为薄膜、膜片或流体密封的织物，通过其外部的周围环境压力可通过支撑液体或土壤材料传递到测量流体上。测量面可必要时通过保护设备、必要时带有穿孔的保护套、例如通过格栅保护。

原则上，测量体可设计为任意中空体。特别高效地，测量体管形构造。测量体可在此由管形的标准材料制造。管形的测量体可具有圆环形的横截面或四棱边或其它的多边形的横截面。

对于在土壤加工工具的高度范围处的特别有说服力的压力测量，根据本发明的改进方案有利的是，测量体基本上水平地布置。优选地，测量体可水平地部分或总体上围绕土壤加工装置的周缘延伸，从而可实现可靠的压力测量。在本发明的意义中水平地意味着例如垂直于土壤加工工具的纵轴线且垂直于钻孔方向的取向。

原则上，本发明可通过两个或更多个单独的压力测量设备实现，其也可具有电子传感器。特别高效的测量组件根据本发明的实施变型方案在于，第一压力测量设备和第二压力测量设备经由连接管线处于流体连接且在连接管线处布置有传感器设备，利用其可获取在第一压力测量设备处的第一压力和第二压力测量设备处的第二压力之间的压力差。压力差可在此备选地或优选地补充于两个单个压力测量获取。压力差的直接测量允许关于如下的特别可靠的预测：例如是否在土壤加工装置的下方端部处构建压力差，如其例如在过快拉动土壤加工装置时从孔中可出现的那样。

原则上，土壤加工装置可以以任意的方式构造。根据本发明的改进方案优选的是，土壤加工装置构造为去除式钻孔工具、挤出式钻孔工具或开缝墙铣刀。去除式钻孔工具在其下侧处具有起材料去除作用的去除元件，例如切割齿、凿刀或滚子凿刀。钻孔工具可为钻斗、钻孔螺杆或尤其另一非连续工作的钻孔工具。另外，土壤加工装置可构造为挤出式钻孔工具。挤出式钻孔工具在此具有至少一个挤出面，其在转动驱动时将露出的或去除的土壤材料基本上径向地挤出到钻孔壁部中。也可设置在去除式钻孔工具和挤出式钻孔工具之间的组合。此外，土壤加工装置也可为开缝墙铣刀，其在下方的端部处具有至少一个或优选地多个铣切轮，其转动地围绕横向于推进方向取向的转动轴线驱动。

借助于开缝墙铣刀，孔或铣切缝口也可具有带角的横截面地生成。在拉动开缝墙铣刀时，在没有在开缝墙铣刀的上侧和下侧之间的足够压力平衡的情况下在过快拉动时基本上同样出现土壤崩塌的危险。

本发明此外包括土壤加工器械，其为了在土壤中生成孔设有之前描述的土壤加工装置，其可竖直调整地且可驱动地布置。

优选地，这样的土壤加工器械具有带有上部结构的承载单元，其可转动地支承在可行进的下部结构上。下部结构可尤其具有履带行进装置。土壤加工器械可尤其是带有承载单元的开缝墙铣切装置或钻孔器械。在上部结构处优选地布置有基本上竖直指向的柱杆，沿着其土壤加工装置可竖直调整地支承。

根据本发明的改进方案优选的是，设置有控制单元，其与第一压力测量设备、第二压力测量设备和/或传感器设备处于数据连接。控制单元在此可记录压力曲线和/或取决于确定的值和数据进行加工器械的控制。

在此特别优选的是，构造有控制单元，取决于数据控制土壤加工装置的竖直运动和/或转动驱动，其由第一压力测量设备、第二压力测量设备和/或传感器设备传递。如果例如确定在两个压力测量设备之间的压力差的提升，这可为对于在土壤加工装置处的负压的构建的指示。在该情况中，竖直运动、例如在从孔拉动装置时停止或就此而言减少，直到又将压力差设定在预设的极限值下。以相同的方式，例如在钻孔器械中的转动驱动或在铣切轮处的转动驱动可取决于压力值改变，其中例如压力值可为关于如下的度量，多少且尤其是否过多或过少的土壤材料被去除。

根据本发明的土壤加工器械的另一优选的实施变型方案可在于，控制单元构造成，基于关于在土壤加工装置处的压力的数据确定填充度。如果例如在钻斗的情况中钻斗以填充材料的填充提高，则这可在确定的压力值处、尤其在下方的第一压力测量设备处确定。原则上，在下方的压力测量设备处的压力随着增加的填充度且由此随着在去除的土壤材料处的增加的活负荷提高。

在此如果达到确定的极限值，这可视为关于如下的征兆，即达到针对钻斗的足够的填充度。备选地或补充地，在完全填充钻斗时在继续进行的钻孔驱动中可确定，没有产生在两个压力测量设备之间的压力差的改变或产生在两个压力测量设备之间的压力差的另一改变。这可视为关于如下的征兆，即，在带有容纳空间的土壤加工装置中给出确定的完全的填充度。

在根据本发明的方法中设置成，孔在生成时以支撑液体填充且借助于第一压力测量设备测量在土壤加工装置的下方区域中的第一周围环境压力且借助于第二压力测量设备测量在土壤加工装置的上方区域中的第二周围环境压力。根据本发明的方法可尤其以之前描述的土壤加工装置或以之前描述的土壤加工器械实施。在此可得到之前描述的优点。

有利的方法变型方案在于，第一压力测量设备与第二压力测量设备经由连接管线流体连接且在连接管线处布置有传感器设备，利用其获取在第一压力测量设备处的第一压力和在第二压力测量设备处的第二压力之间的压力差。利用传感器设备可在此以高效的方式直接获取在两个压力测量设备之间的压力差。

附图说明

本发明随后根据优选实施例进一步描述，其示意性地在附图中呈现。在图纸中：

图1示出了根据本发明的土壤加工装置的部分的透视图；且

图2示出了涉及压力测量组件的图1的土壤加工装置的细节。

具体实施方式

构造为钻斗的根据本发明的土壤加工装置10结合图1和2来阐释。在土壤加工装置10中，出于概览的原因删去管形的壳体，其包围基体12。在基体12的下侧处布置有底部14，其在其下侧处具有土壤去除设备30。经由在底部中的未呈现的开口可在基体12处的内部的容纳空间中容纳去除的土壤材料。底部14围绕水平指向的摆动轴线15可摆动地支承。如此，底部14可为了排空钻斗向下摆上。

围绕基体12的壳体向上通过盖板18封闭，在其上安装有连接设备20用于与钻杆连接。连接设备20在呈现的实施例中构造为所谓的凯利盒子(Kellybox)，其可容纳钻杆的四棱边形的端部。通过横向指向的锁定螺栓，如此钻杆可抗扭地容纳且固定在套管形的连接设备20中。

根据本发明，土壤加工装置10设有压力测量组件40，其具有在基体12的下方区域处的第一压力测量设备41和在基体12的上方区域处的第二压力测量设备42。下方的第一压力测量设备41具有第一中空测量体45a，其环形地由三个管形的元件构建。向外指向的外部的测量元件弧形地相应于基体12的外周缘半径构造。尤其，在第一中空测量体45a的内侧处可布置有柔性的测量面48，其相应于通过出现的支撑液体引起的外部压力可能随着去除的土壤材料变形且如此将外部压力传递到内部的测量流体上。

第一中空测量体45a在此平行于水平的底部14构造且可经由在底部14中的凹口与外侧或外部周围环境处于接触。相应的凹口同样构造在盖板18中，其中通过内壁16沿着基体12形成通道17，通过其支撑悬浮物可沿着基体12流动。

上方的第二压力测量设备42具有第二环形的中空测量体45b，其由四个管形的元件形成。在此，第二中空测量体45b环式地围绕连接设备20在盖板18的上侧处延伸。第二中空测量体45b同样构造成带有柔性的测量面用于获取外部的周围环境压力，其中周围环境压力可传递到内部的测量流体上。

第一压力测量设备41和第二压力测量设备42经由连接管线44流体地连接，其轴向地沿着基体12延伸。为了保护连接管线44设置有内壁16，其将在底部14处的连接管线44和同样第一压力测量设备41与在基体12的内部空间中的去除的土壤材料尽可能隔开和保护。在盖板18处在连接管线44处联接有传感器设备50，利用其可确定在第一压力测量设备41和第二压力测量设备42之间的压力差。

传感器设备50可具有传统的压力传感器或同样流动测量器，其基于在第一压力测量设备41和第二压力测量设备42处的不同的压力确定在压力测量组件40中的测量流体的运动。此外，在两个压力测量设备41,42处也可分别布置有压力传感器，利用其可分别确定绝对压力。传感器设备50和另外的传感器与未呈现的土壤加工器械的控制单元连接，其中控制单元相应于确定的压力值控制土壤加工装置10的竖直运动和/或用于转动土壤加工装置10的转动驱动。

在呈现的实施例中，压力测量设备41,42布置在外侧处。当期望获取填充度时，第一压力测量设备41可布置在基体12的内部的容纳空间中。

Claims (14)

1.一种用于在土壤中生成基本上竖直伸延的孔的土壤加工装置，其设有支撑液体，

带有

- 基体(12)，

- 连接设备(20)，其布置在所述基体(12)的上方端部区域处，和

- 土壤去除设备(30)和/或土壤挤出设备，其布置在所述基体(12)的下方端部区域处，

其特征在于，

在所述基体(12)的下方区域处布置有第一压力测量设备(41)用于测量第一周围环境压力且在所述基体(12)的上方区域处布置有第二压力测量设备(42)用于测量第二周围环境压力，所述上方区域与所述下方区域竖直间隔。

2.根据权利要求1所述的土壤加工装置，

其特征在于，

所述第一压力测量设备(41)和/或所述第二压力测量设备(42)具有至少一个中空测量体(45a,45b)，其以测量流体填充。

3.根据权利要求2所述的土壤加工装置，

其特征在于，

所述测量体(45a,45b)具有至少一个柔性测量面(48)，其与周围环境处于接触。

4.根据权利要求2或3所述的土壤加工装置，

其特征在于，

所述测量体(45a,45b)管形地构造。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的土壤加工装置，

其特征在于，

所述测量体(45a,45b)基本上水平地布置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的土壤加工装置，

其特征在于，

所述第一压力测量设备(41)和所述第二压力测量设备(42)经由连接管线(44)处于流体连接且在所述连接管线(44)处布置有传感器设备(50)，利用其可获取在所述第一压力测量设备(41)处的第一压力和所述第二压力测量设备(42)处的第二压力之间的压力差。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的土壤加工装置，

其特征在于，

所述土壤加工装置构造为去除式钻孔工具、挤出式钻孔工具或开缝墙铣刀。

8.一种土壤加工器械，

其特征在于，

为了在土壤中生成孔，根据权利要求1至7中任一项所述的土壤加工装置(10)可竖直调整地且可驱动地布置。

9.根据权利要求8所述的土壤加工器械，

其特征在于，设置有带有上部结构的载体单元，其可转动地支承在可行进的下部结构上。

10.根据权利要求8或9所述的土壤加工器械，

其特征在于，

设置有控制单元，其与所述第一压力测量设备(41)、所述第二压力测量设备(42)和/或所述传感器设备(50)处于数据连接。

11.根据权利要求10所述的土壤加工器械，

其特征在于，

构造有控制单元，取决于数据控制所述土壤加工装置(10)的竖直运动和/或转动驱动，所述数据由所述第一压力测量设备(41)、所述第二压力测量设备(42)和/或所述传感器设备传递。

12.根据权利要求10或11所述的土壤加工器械，

其特征在于，

控制单元构造成，基于关于在所述土壤加工装置(10)处的压力的数据确定填充度。

13.一种利用根据权利要求1至7中任一项所述的土壤加工装置(10)或根据权利要求8至12中任一项所述的土壤加工器械在土壤中生成基本上竖直的孔的方法，

其中，所述孔在生成时以支撑液体填充且借助于所述第一压力测量设备(41)测量在所述土壤加工装置的下方区域中的第一周围环境压力且借助于所述第二压力测量设备(42)测量在所述土壤加工装置(10)的上方区域中的第二周围环境压力。

14.根据权利要求13所述的方法，

其特征在于，

所述第一压力测量设备(41)与所述第二压力测量设备(42)经由连接管线(44)流体连接，且

在所述连接管线(44)处布置有传感器设备(50)，利用其获取在所述第一压力测量设备(41)处的第一压力和所述第二压力测量设备(42)处的第二压力之间的压力差。

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