DE102007046721A1 - Injection spray monitor i.e. nozzle carrier, for injecting e.g. hardening cement suspension, has injection nozzles setting injection directions having angle, which is less than specific degree, with longitudinal axis in negative z-direction - Google Patents

Injection spray monitor i.e. nozzle carrier, for injecting e.g. hardening cement suspension, has injection nozzles setting injection directions having angle, which is less than specific degree, with longitudinal axis in negative z-direction Download PDF

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Abstract

The monitor (1) has a cylindrical nozzle carrier section (3) extending into a depth in a positive Z-direction along a longitudinal axis (2). An injection medium is supplied to the nozzle carrier section over supply lines (4, 5) running in a longitudinal direction. Injection nozzles (6, 7) outwardly guide the injection medium from the supply lines. Injection directions (26, 27) set by the injection nozzles include an angle that is less than 90 degree, with the longitudinal axis in a negative z-direction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Düsenstrahlmonitor zur Injektion einer aushärtenden Suspension nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a nozzle jet monitor for injection a hardening suspension according to the preamble of claim 1.

Ein Düsenstrahlmonitor, der auch als Düsenträger bezeichnet werden kann, dient zur Einbringung von Medien in den Untergrund mit hohem Druck. Insbesondere kommt dafür eine aushärtende Zementsuspension in Frage, die durch den an der Spitze eines Bohrgestänges angeordneten Düsenstrahlmonitor ins umgebende Erdreich gepresst wird und dort aushärtet.One Jet monitor also referred to as nozzle holder can be used to bring media into the underground with high pressure. In particular, a hardening cement suspension comes in Question, which is arranged by the at the top of a drill pipe Jet monitor is pressed into the surrounding soil and hardens there.

Als problematisch hat sich dabei herausgestellt, dass ein dichter und kraftschlüssiger Anschluss an bestehende Baukörper nicht leicht gewährleistet werden kann. Die aus dem Stand der Technik bekannten Düsenstrahlmonitore umfassen Düsen bzw. Düsenhalter, welche die Ausbildung eines kraftschlüssigen bzw. dichten Anschluss an senkrechte oder waagerechte Baukörper nur unzureichend ermöglichen.When It has turned out to be problematic that a dense and frictional Connection to existing structures not easily guaranteed can. The jet radiation monitors known from the prior art comprise Nozzles or nozzle holders, which the formation of a non-positive or tight connection on vertical or horizontal structure only inadequate.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine bessere Verbindung herzustellen und einen geeigneten Düsenstrahlmonitor anzubieten.task The invention is therefore to produce a better connection and a suitable nozzle jet monitor offer.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Düsenstrahlmonitor nach Anspruch 1.The Task is solved through a nozzle jet monitor according to claim 1.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass der Strahl der aushärtenden Suspension einen dichten bzw. kraftschlüssigen Anschluss an bestehende Baukörper vorteilhaft dann ermöglicht, wenn dieser Strahl eine vertikal nach oben, also rückwärts zur Bohrrichtung gerichtete Komponente umfasst. Mit anderen Worten: Die Achse des Düsenstrahlmonitors schließt mit der Injektionsrichtung wenigstens einer Düse einen Winkel α < 90° ein und zwar entgegengesetzt zur Bohrrichtung bzw. nach oben gewandt.The The invention is based on the knowledge that the beam of the curing Suspension a tight or non-positive connection to existing structure advantageous then allows if this beam a vertically upwards, so directed backwards to the drilling direction Component includes. In other words, the axis of the jet monitor includes with the injection direction of at least one nozzle an angle α <90 ° and that opposite to the direction of drilling or turned upwards.

Durch eine solche Ausrichtung wird vorteilhaft ermöglicht, eine aushärtende Suspension insbesondere gezielt von unten gegen die Unterseite eines bestehenden Bauwerks zu richten, beispielsweise um dieses wirksam zu unterfangen. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem eine genau radiale Injektionsrichtung oder allenfalls eine in Bohrrichtung nach unten gewandte schräge Injektionsrichtung bekannt ist, gestattet der erfindungsgemäße Düsenstrahlmonitor das gezielte Anströmen von insbesondere horizontal verlaufenden Begrenzungsflächen bestehender Baukörper von unten. Dadurch wird ein inniger Verbund zwischen der aushärtenden Suspension und dem Baukörper ermöglicht, so dass eine stabile und dichte Verbindung entsteht.By Such alignment is advantageously enabled, a hardening suspension specifically targeted from below against the underside of an existing one To construct a structure, for example to effectively underpin it. In contrast to the prior art, in which a precisely radial injection direction or at most an oblique injection direction facing downwards in the direction of drilling is known, the nozzle jet monitor according to the invention allows the targeted Provide flow in particular of horizontally extending boundary surfaces existing structure from underneath. This creates an intimate bond between the hardening Suspension and the structure allows so that a stable and tight connection is created.

Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Düsenstrahlmonitors umfasst dabei einen im wesentlichen zylinderförmigen Düsenträgerabschnitt, der sich entlang einer Längsachse in positiver Z-Richtung in die Tiefe erstreckt. Der Düsenträgerabschnitt umfasst dabei wenigstens eine in seiner Längsrichtung verlaufende Zufuhrleitung, um ein Injektionsmedium zu führen, wobei dieses Medium durch wenigstens eine Injektionsdüse aus der Zufuhrleitung nach außen führbar ist. Dies geschieht vorzugsweise mit hohem Druck, um das angrenzende Erdreich wirksam und weiträumig zu durchsetzen.A first embodiment the nozzle jet monitor according to the invention In this case, it comprises a substantially cylindrical nozzle carrier section extending along a longitudinal axis extends in the positive Z-direction in the depth. The nozzle carrier section comprises at least one supply line running in its longitudinal direction, to carry an injection medium, this medium being passed through at least one injection nozzle from the Supply line to the outside feasible is. This is preferably done at high pressure to the adjacent one Soil effective and spacious to enforce.

Erfindungsgemäß ist die von wenigstens einer Injektionsdüse bestimmte Injektionsrichtung so gewählt, dass sie mit der Langsachse in negativer Z-Richtung einen Winkel α < 90° einschließt. Im Hinblick auf die Bohrrichtung umfasst die Injektionsrichtung also eine rückwärts bzw. nach oben gewandte Richtungskomponente, wodurch Begrenzungsflächen von Baukörpern wirksam und insbesondere von unten angeströmt werden können.According to the invention of at least one injection nozzle certain injection direction chosen so that it is aligned with the longitudinal axis in the negative Z direction includes an angle α <90 °. In terms of Thus, in the direction of drilling, the injection direction comprises a backwards or directed upward direction component, whereby boundary surfaces of building structures be streamlined and especially from below.

In Versuchen hat sich gezeigt, dass dieser Effekt besonders gut auftritt, wenn der eingeschlossene Winkel zwischen 45° und 90° liegt.In Trying to prove that this effect is particularly good, when the included angle is between 45 ° and 90 °.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei Düsen vorgesehen, deren Injektionsöffnungen am Düsenträgerabschnitt in Umfangsrichtung um bis zu 180° versetzt angeordnet sind. Sofern bautechnisch möglich können diese Düsen im Wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet sein, wobei wenigstens eine der Düsen unter einem Winkel von α < 90° injiziert. Eine derartige, über den Umfang verteilte Düsenanordnung ermöglicht eine besonders wirksame und tiefe Durchdringung des Untergrunds.To an advantageous embodiment of the Invention are at least two nozzles provided, their injection ports at the nozzle carrier section arranged offset in the circumferential direction by up to 180 ° are. If structurally possible can these nozzles arranged substantially at the same height wherein at least one of the nozzles is injected at an angle of α <90 °. Such, about the circumference distributed nozzle assembly allows a particularly effective and deep penetration of the subsurface.

Weiterhin ist erfindungsgemäß denkbar, dass wenigstens zwei Düsen am Düsenstrahlmonitor vorgesehen sind, welche in Längsrichtung um ein Maß versetzt zueinander, also in unterschiedlichen Höhen, angeordnet sind. Während eine tieferliegende Düse dabei beispielsweise genau radial, also unter einem Winkel von α = 90° ins Erdreich injizieren könnte, kann die darüber liegende, schräg nach oben injizierende Düse gezielt für die Anströmung von Baukörperbegrenzungsflächen verwendet werden, so dass insgesamt eine gute Durchdringung des Erdreichs bei gleichzeitig guter Anbindung an bestehende Baukörper erzielt wird.Farther is inventively conceivable that at least two nozzles provided on the jet monitor which are in the longitudinal direction offset by a measure to each other, ie at different heights, are arranged. While one deeper nozzle for example, exactly radial, ie at an angle of α = 90 ° into the ground could inject can the over it lying, sloping upwards injecting nozzle targeted for the flow used by building boundary surfaces so that overall a good penetration of the soil achieved at the same time good connection to existing structures becomes.

Selbstverständlich ist auch die Kombination der vorgenannten Merkmale möglich, so dass mehrere Düsen auf unterschiedlichen Höhen und um ein vorgebbares Maß über den Umfang verteilt nach außen ins Erdreich injizieren. Hierbei kann auch die Injektionsrichtung der Düsen frei gewählt werden, solange wenigstens eine der Düsen die erfindungsgemäße Injektionsrichtung gemäß α < 90° vorgibt. Damit ist eine Vielzahl von Düsenanordnungen und Injektionsrichtungen kombinierbar, um den jeweiligen Anforderungen der Baumaßnahme bestmöglich gerecht zu werden.Of course, the combination of the aforementioned features is possible, so that inject several nozzles at different heights and distributed over the circumference by a predetermined amount to the outside into the ground. Here, the injection direction of the nozzles can be chosen freely, as long as at least one of the nozzles erfindungsge Permits appropriate injection according to α <90 °. This is a variety of nozzle arrangements and injection directions can be combined to best meet the needs of the construction measure.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind in dem Düsenträgerabschnitt wenigstens zwei Zufuhrleitungen vorgesehen, um zwei unterschiedliche Injektionsmedien einzubringen. Typischerweise handelt es sich dabei um Luft einerseits und eine aushärtende Zementsuspension andererseits. Jedoch kann auch Wasser oder ein anderes geeignetes Medium eingesetzt werden. Wenigstens eine der Düsen ist dabei zur gleichzeitigen Injektion beider Medien ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Durchmischung des angrenzenden Erdreichs, wodurch der aushärtende Körper besonders stabil bzw. ausreichend groß hergestellt werden kann.To an advantageous embodiment of the Invention are in the nozzle carrier section at least two supply lines provided to two different ones To introduce injection media. Typically this is to air on the one hand and a hardening Cement suspension on the other hand. However, it can also be water or a other suitable medium can be used. At least one of the Nozzles is thereby formed for the simultaneous injection of both media. Thereby results in a particularly good mixing of the adjacent soil, whereby the hardening body can be made particularly stable or sufficiently large.

Typischerweise umfasst das Bohrgestänge zu diesem Zweck eine zentrische erste Zufuhrleitung, die von einer ringraumartigen zweiten Leitung umgeben wird. Beide Leitungen münden in zumindest eine Düse, so dass das jeweils zugeführte Medium gleichzeitig an der Düse austreten kann. Auch die Düse selbst kann dabei eine zentrische Injektionsöffnung für das erste Medium aufweisen, während das zweite Medium durch eine ringartige, die erste Öffnung umgebende Injektionsöffnung ausströmt.typically, includes the drill pipe too For this purpose, a centric first supply line, by a is surrounded annular space-like second line. Both lines open in at least one nozzle, so that each one fed Medium at the same time at the nozzle can escape. Also the nozzle itself can have a centric injection opening for the first medium, while the second medium through an annular, surrounding the first opening injection port flows.

Erfindungsgemäß ist die Injektionsrichtung beider Medien für wenigstens eine Düse so gewählt, dass die Bedingung α < 90° erfüllt ist, um eine besonders wirksame Anbindung an bestehende Baukörper zu realisieren.According to the invention Injection direction of both media for at least one nozzle chosen so that the condition α <90 ° is fulfilled, for a particularly effective connection to existing structures realize.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Düse zur Einstellung des Winkels α schwenkbar und arretierbar ist. Damit kann der Injektionswinkel α vor Beginn der Bohrung für den jeweiligen Anwendungsfall festgelegt werden, um ein optimales Injektionsergebnis zu erzielen.To a further advantageous embodiment of the invention provided that at least one nozzle for adjusting the angle α pivotally and lockable. Thus, the injection angle α before the beginning the hole for the particular application to be optimal Injection result.

Neben Injektionen im rechten Winkel zur Bohrachse oder schräg nach vorne in Bohrrichtung gestattet der erfindungsgemäße Düsenstrahlmonitor also auch die Injektion in rückwärtige Richtung, wodurch eine besonders stabile und dichte Anbindung an bestehende Baukörper erzielt werden kann.Next Injections at right angles to the drilling axis or diagonally forward in the drilling direction of the nozzle jet monitor according to the invention thus also allows the injection in the backward direction, resulting in a particularly stable and tight connection to existing structure can be achieved.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Düsenstrahlmonitors anhand der einzigen 1 näher beschrieben.Hereinafter, an embodiment of a nozzle jet monitor according to the invention based on the single 1 described in more detail.

In 1 ist in schematischer Schnittdarstellung ein Düsenstrahlmonitor 1 zu sehen. Der Düsenstrahlmonitor 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch symmetrisch zu einer Langsachse 2 ausgebildet, die sich im Erdreich in positiver Z-Richtung nach unten erstreckt. Ein Düsenträgerabschnitt 3 umfasst dabei eine erste, im Wesentlichen zentrisch angeordnete Zufuhrleitung 5, durch die eine aushärtende Zementsuspension bereitgestellt und unter hohem Druck zwei Düsen 6 und 7 zuführbar ist. Eine ringraumartige zweite Zufuhrleitung 4 ist um die erste Zufuhrleitung 5 herum angeordnet und erstreckt sich ebenfalls in die Tiefe, um an den Düsen 6 bzw. 7 nach außen injiziert zu werden.In 1 is a schematic sectional view of a jet monitor 1 to see. The jet monitor 1 is essentially rotationally symmetrical symmetrical to a longitudinal axis 2 formed, which extends in the ground in the positive Z-direction down. A nozzle carrier section 3 comprises a first, substantially centrally arranged supply line 5 , provided by a hardening cement suspension and two nozzles under high pressure 6 and 7 can be fed. An annular space-like second supply line 4 is about the first supply line 5 arranged around and also extends in depth to the nozzles 6 respectively. 7 to be injected externally.

Die Düsen 6 und 7 weisen daher jeweils zwei Injektionsöffnungen 61, 62 bzw. 71, 72 auf. Die Zementsuspension wird dabei durch die zentrisch angeordneten Injektionsöffnungen 62 bzw. 72 in das umgebende Erdreich injiziert, während durch die Zufuhrleitung 4 Luft eingebracht wird, welche durch ringraumartige Injektionsöffnungen 61 bzw. 71 zusammen mit der Zementsuspension ins Erdreich injiziert werden.The nozzles 6 and 7 Therefore, each have two injection ports 61 . 62 respectively. 71 . 72 on. The cement suspension is thereby through the centrally arranged injection openings 62 respectively. 72 injected into the surrounding soil while passing through the supply line 4 Air is introduced, which through annular space injection openings 61 respectively. 71 be injected into the soil together with the cement suspension.

Jede der Düsen 6 bzw. 7 ist so ausgebildet, dass sie die aus ihr ausströmenden Medien in einer vorgegebenen Injektionsrichtung 26, 27 ausströmen. Die Injektionsrichtung 27 schließt dabei mit der Langsachse 2 einen Winkel α7 von etwa 90° ein. Dagegen ist die Injektionsrichtung 26 der Düse 6 so gewählt, dass sie mit der Längsachse 2 einen Winkel α6 kleiner 90° (im vorliegenden Fall etwa 45°) einschließt, und dadurch eine in entgegengesetzte Z-Richtung gerichtete Komponente umfasst. Durch die teilweise rückwärts gerichtete Injektion aus der Düse 6 kann ein angrenzendes Bauwerk besonders günstig mit Zementsuspension angeströmt werden, so dass sich eine stabile und dichte Verbindung der aushärtenden Suspension mit den Baukörpern ergibt.Each of the nozzles 6 respectively. 7 is designed so that they out of their flowing media in a given injection direction 26 . 27 flow out. The injection direction 27 closes with the long axis 2 an angle α 7 of about 90 °. In contrast, the injection direction 26 the nozzle 6 chosen so that they are aligned with the longitudinal axis 2 an angle α 6 less than 90 ° (in the present case about 45 °), and thereby comprises a directed in the opposite Z direction component. Due to the partial backward injection from the nozzle 6 An adjoining building can be particularly favorably flowed with cement suspension, so that there is a stable and tight connection of the hardening suspension with the structures.

Claims (8)

Düsenstrahlmonitor (1) zur Injektion einer aushärtenden Suspension, a) mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen, sich entlang einer Längsachse (2) in positiver Z-Richtung in die Tiefe erstreckenden Düsenträgerabschnitt (3), b) wobei dem Düsenträgerabschnitt (3) über wenigstens eine in Längsrichtung (2) verlaufende Zufuhrleitung (4, 5) wenigstens ein Injektionsmedium zuführbar ist, c) und mit wenigstens einer Injektionsdüse (6, 7), um das Injektionsmedium aus der Zufuhrleitung (4, 5) nach außen zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass d) die von wenigstens einer Injektionsdüse (6, 7) bestimmten Injektionsrichtung (26, 27) mit der Längsachse (2) in negativer Z-Richtung einen Winkel α < 90° einschließt.Jet Monitor ( 1 ) for injecting a hardening suspension, a) having a substantially cylindrical shape, along a longitudinal axis ( 2 ) in the positive Z-direction in the depth extending nozzle carrier section ( 3 ), b) wherein the nozzle carrier section ( 3 ) over at least one longitudinal direction ( 2 ) extending supply line ( 4 . 5 ) at least one injection medium can be supplied, c) and with at least one injection nozzle ( 6 . 7 ) to the injection medium from the supply line ( 4 . 5 ) to lead to the outside, characterized in that d) that of at least one injection nozzle ( 6 . 7 ) particular injection direction ( 26 . 27 ) with the longitudinal axis ( 2 ) in the negative Z-direction an angle α < Includes 90 °. Düsenstrahlmonitor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Winkel α gilt: 45° < α < 90°.Jet Monitor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that for the angle α is: 45 ° <α <90 °. Düsenstrahlmonitor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Düsen (6, 7) vorgesehen sind, deren Injektionsöffnungen (61, 62, 71, 72) am Düsenträgerabschnitt (3) in Umfangsrichtung um bis zu 180° versetzt angeordnet sind.Jet Monitor ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that at least two nozzles ( 6 . 7 ) whose injection openings ( 61 . 62 . 71 . 72 ) at the nozzle carrier section ( 3 ) are arranged offset in the circumferential direction by up to 180 °. Düsenstrahlmonitor (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Düsen (6, 7) vorgesehen sind, deren Injektionsöffnungen (61, 62, 71, 72) am Düsenträgerabschnitt (3) in Längsrichtung (2) auf gleicher Höhe oder um ein Maß versetzt zueinander angeordnet sind.Jet Monitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two nozzles ( 6 . 7 ) whose injection openings ( 61 . 62 . 71 . 72 ) at the nozzle carrier section ( 3 ) longitudinal ( 2 ) are arranged at the same height or offset by a measure to each other. Düsenstrahlmonitor (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Düsen (6, 7) vorgesehen sind, wobei für wenigstens eine Düse (6) gilt 45° < α6 < 90°, und für wenigstens eine andere Düse (7) gilt α7 = 90°.Jet Monitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two nozzles ( 6 . 7 ) are provided, for at least one nozzle ( 6 ), 45 ° <α 6 <90 °, and for at least one other nozzle ( 7 ) α 7 = 90 °. Düsenstrahlmonitor (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Düsenträgerabschnitt (3) zwei Zufuhrleitung (4, 5) für die getrennte Zufuhr zweier unterschiedlicher Injektionsmedien, insbesondere Luft und Zementsuspension, vorgesehen ist, und wobei wenigsten eine Düse (6, 7) zur gleichzeitigen Injektion beider Medien ausgebildet ist.Jet Monitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the nozzle carrier section ( 3 ) two supply line ( 4 . 5 ) is provided for the separate supply of two different injection media, in particular air and cement suspension, and at least one nozzle ( 6 . 7 ) is designed for the simultaneous injection of both media. Düsenstrahlmonitor (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigsten eine Düse (6, 7) für das erste Medium eine zentrische Injektionsöffnung (62, 72) aufweist, welche von einer im Wesentlichen ringförmigen zweiten Injektionsöffnung (61, 71) für das zweite Medium umgeben ist.Jet Monitor ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that at least one nozzle ( 6 . 7 ) for the first medium, a centric injection opening ( 62 . 72 ), which of a substantially annular second injection port ( 61 . 71 ) is surrounded for the second medium. Düsenstrahlmonitor (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Düse (6, 7) zur Einstellung des Winkels α schwenkbar und arretierbar ist.Jet Monitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one nozzle ( 6 . 7 ) is pivotable and lockable to adjust the angle α.
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