DE60305256T2 - Kopf zur Einspritzung unter Druck von Flüssigkeiten von einem Bohrloch aus zum Zerkleinern von Erde - Google Patents

Kopf zur Einspritzung unter Druck von Flüssigkeiten von einem Bohrloch aus zum Zerkleinern von Erde Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kopf zur Einspritzung eines Fluids unter Druck, meistens einer Flüssigkeit, die mit einem Bohrmittel versehen sein kann, um eine Aushöhlung in den Boden zu bohren, und insbesondere einen Kopf zur Einspritzung zum Einsatz bei der im Englischen unter der Bezeichnung „jet grouting" bekannten Technik.
  • Die sogenannte jet grouting-Technik besteht darin, den Boden mittels eines Fluidstrahls mit sehr hoher kinetischer Energie, wie er beim Bohren verwendet wird; aufzulockern, wobei der Fluidstrahl eine Erosion des Bodens bewirkt, in welchem man eine Aushöhlung erzeugen will. Um den Strahl zu formen, wird eine Düse verwendet, die am Ende der Bohrstangen befestigt ist. Diese Stangen ermöglichen gleichzeitig die Beförderung des unter hohem Druck stehenden Fluids zu der Düse/den Düsen und die fortschreitende Bewegung der Düse in den Boden. Präziser ausgedrückt sind die Düse(n) auf einem zumeist als Monitor oder Kopf zur Einspritzung bezeichneten Gerät angebracht, das am unteren Ende der Anordnung von Stangen befestigt ist, wobei dieser Monitor selbst an seinem unteren Ende mit einem mechanischen Bohrwerkzeug ausgestattet sein kann. Bekanntermaßen ist das am häufigsten verwendete Fluid ein auf Zement basierender Brei, der es ermöglicht, dass nach dem Bohren ein Bodenelement aus an Ort und Stelle gegossenem Zement hergestellt werden kann. Es können auch mehrere Fluidstrahlen vorgesehen sein, von denen einer aus einem Gas wie Luft bestehen kann.
  • Wenn in der folgenden Beschreibung von Flüssigkeit gesprochen wird, kann es sich gegebenenfalls wenigstens teilweise um ein Gas handeln.
  • Die Flüssigkeit, welche die Stangen passiert, wird von der Oberfläche ausgehend durch eine Pumpe unter Drücken von einem bis mehreren zehn MPa gefördert. Der innere Durchmesser von den die Flüssigkeit führenden Stangen muss ausreichend groß sein, um die Strömungsverluste in den Stangen zu begrenzen. Dieser Durchmesser kann typischerweise im Bereich von 20 bis 50 mm liegen. Im Gegenzug muss der Ausgangsdurchmesser der Düse ausreichend reduziert sein, damit der Flüssigkeitsstrahl am Ausgang eine ausreichende Geschwindigkeit aufweist, um den beanstandeten Boden zu erodieren. Typischerweise beträgt der Ausgangsdurchmesser der Düse meistens zwischen 2 und 5 mm und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit am Ausgang der Düse beträgt einen bis zu mehreren hundert Metern pro Sekunde.
  • Um eine hohe Qualität des Strahls zu erhalten, ist es wünschenswert, dass die innere Form der Düse so optimiert ist, dass der Flüssigkeitsstrahl eine möglichst hohe Geschwindigkeit beibehält, während er sich von der Düse zum Boden hin entfernt, um den Boden zu erodieren, wobei ein Minimum an kinetischer Energie verloren geht. Gängigerweise werden optimierte Formen von Düsen verwendet, die dieser Anforderung entsprechen.
  • Jedoch stellt man selbst mit solchen Düsen fest, dass der Wirkungsverlust des Strahls, um die Erosion des Bodens zu erzeugen, sehr schnell erfolgt, obwohl beträchtliche kinetische Energien benötigt wird, damit im Fall einer Verschiebung oder Drehung der Stangen, der Boden in einem großen Abstand zur Düse, beispielsweise mehrere Dezimeter, erodiert wird. Im Allgemeinen betragen der Wirkungsradius des zur Ausbildung einer Säule unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahls, ein Säulenabschnitt oder ein ebenes Element durchschnittlich zwischen einigen Dezimetern bis zu 1 oder 2 Metern, je nach der eingesetzten Methode, der Beschaffenheit des Bodens und der aufgewendeten Energie.
  • Um die Wirkung des Strahls zu erhöhen, wurde insbesondere in der amerikanischen Patentschrift 5 228 809 eine Ausführungsform des Kopfes zur Einspritzung oder eines Monitors offenbart, durch welche die Qualität dieses Strahls erhöht werden kann.
  • In der beiliegenden 1 ist ein in diesem Patent beschriebener Kopf zur Einspritzung dargestellt. Der Kopf zur Einspritzung 10 umfasst einen Körper 12, der eine Seitenwand 14 aufweist, die einen inneren Hohlraum definiert. Eine Düse 16 zur Einspritzung von unter Druck stehender Flüssigkeit ist in der Außenwand 14 des Monitors angeordnet. In dieser Figur sind auch Elemente 18 um eine Verbindung mit der Stangenanordnung sowie Elemente 20 und 22 um eine Verbindung mit der Leitung der unter Druck stehenden Flüssigkeit und mit einer ringförmigen Leitung für die in den Stangen zirkulierende Luft dargestellt, um gleichzeitig die Flüssigkeitsdüse und eine ringförmige Luftdüse 16 zu versorgen. Gemäß dieser Patentschrift wird die Düse 16 ausgehend von der Leitung 22 durch einen zur Durchleitung der unter Druck stehenden Flüssigkeit vorgesehenen Durchgang 24, der im Körper des Monitors 10 angeordnet ist, und durch einen Stutzen 26, der das Ende dieses Durchgangs 24 mit dem Eingang der Düse 16 verbindet, gespeist. Der Stutzen 26, der einen konstanten Querschnitt aufweist, hat eine regelmäßige Krümmung, um die Störungen der unter Druck stehenden Flüssigkeit zwischen der Bohrstange und der Düse 16 selbst zu begrenzen. Wie jedoch vorab erläutert, hat die Injektionsdüse einen sehr verkleinerten Durchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Leitung, die zur Durchleitung der unter Druck stehenden Flüssigkeit durch die Stangen dient. Die in der oben erwähnten amerikanischen Patentschrift beschriebene Lösung ist somit nicht vollständig zufriedenstellend, insbesondere aufgrund der Unterschiede im Querschnitt. Außerdem sieht man, dass der Durchgang 24 senkrecht zur Leitung 22 und zur Leitung 26 steht. Eine solche Anordnung führt zu deutlichen Störungen der Flüssigkeitsströmung am Eingang der Leitung 26 und somit auf Höhe der Düse.
  • Außerdem ermöglicht der in dieser Patentschrift beschriebene Monitor nicht die Versorgung des mechanischen Werkzeugs, das auf dem Monitor vorgesehen sein kann, mit unter Druck stehender Flüssigkeit.
  • Somit ist es nötig, das mechanische Werkzeug mit Bohrflüssigkeit zu versorgen, um es zu schmieren und vor allem um den aus der Bohrung resultierenden Aushub hochzufördern.
  • Somit ist es interessant über einen einzelnen Monitor zu verfügen, durch den gleichzeitig die jet grouting-Düsen unter optimalen Bedingungen und das unten am Monitor vorgesehene Bohrwerkzeug gespeist werden können. Um eine optimale Versorgung der Düse zur Einspritzung zu erhalten, ist es in einigen Fällen nötig, die Versorgung des Bohrwerkzeugs unterbrechen zu können, damit die gesamte unter hohem Druck stehende Flüssigkeitsmenge, beispielsweise die gesamte Breimenge, zur Versorgung der Düse zur Einspritzung dient.
  • Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kopf zur Einspritzung zu liefern, insbesondere für den Einsatz des jet grouting, durch den die Qualität des Strahls, der durch die Düse(n) des Kopfes zur Einspritzung, der am unteren Ende der Stangenanordnung angebracht ist, wesentlich zu verbessern, wobei, mittels desselben Kopfes zur Einspritzung, auch das mechanische Bohrwerkzeug versorgt werden kann.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, umfasst die Erfindung einen Kopf zur Einspritzung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit zum Auflockern des Bodens eines Bohrloch, wobei der Kopf am Ende einer Anordnung von Stangen oder Röhren befestigt ist, wobei die Anordnung eine Leitung zum Zuführen von einer unter Druck stehenden Flüssigkeit koaxial zu der Stangenanordnung aufweist, wobei der Kopf einen Körper mit einem oberen Ende zum Verbinden mit dem unteren Ende der Stangen- oder Röhrenanordnung, eine untere Wand zum Befestigen eines mechanischen Bohrwerkzeuges, das einen Zufuhrkanal aufweist, und eine äußere Wand umfasst, wobei in dem Körper wenigstens eine Einspritzdüse angeordnet ist, deren Eingangsdurchmesser gleich d ist und die eine Achse x, x' und Leitungsmittel, um die Leitung zum Zuführen von Flüssigkeit mit dem Eingang der Düse zu verbinden, aufweist, wobei die Leitungsmittel eine mittlere Linie (L) aufweisen, deren erstes Ende mit dem unteren Ende der Leitung zum Zuführen von Flüssigkeit verbunden ist und deren zweites Ende mit der Achse x, x' der Düse tangential verbunden ist, wobei der Kopf zur Einspritzung dadurch gekennzeichnet ist, dass die mittlere Linie durch wenigstens einen Kurvenabschnitt definiert ist, der einen Krümmungsradius aufweist, der kontinuierlich variiert, wobei der Querschnitt der Leitungsmittel auf wenigstens der Hälfte seiner Länge ausgehend von seinem ersten Ende bis zu seinem zweiten Ende regelmäßig kleiner wird. Er umfasst außerdem:
    • – wenigstens einen Zufuhrkanal des mechanischen Werkzeugs für unter Druck stehende Flüssigkeit, wobei der Kanal einerseits mit dem ersten Ende der Leitungsmittel und andererseits mit einer Kammer verbunden ist, die am unteren Ende des Kopfs zur Einspritzung angebracht ist; und
    • – eine steuerbare Klappe, die zwischen der Kammer und dem Zufuhrkanal des mechanischen Werkzeugs angeordnet ist.
  • Es versteht sich, dass die Qualität und die Richtung des durch die Düse produzierten Strahls wesentlich verbessert sind, aufgrund der fortschreitenden und regelmäßigen Reduzierung des Querschnitts der Leitungsmittel, beispielsweise eines Stutzens, auf wenigstens der Hälfte seiner Länge, ausgehend von seinem Verbindungsende mit der Leitung zur Beförderung der Flüssigkeit, meistens der unter Druck stehenden Flüssigkeit, bis zu seiner Verbindung mit der Eingangsöffnung der Einspritzdüse. Diese Merkmalskombination ermöglicht es, aufgrund der Tatsache, dass die mittlere Linie der Leitungsmittel einen Krümmungsradius aufweist, der gleichmäßig variiert, die Störungen der Flüssigkeitsströmung in diesem Stutzen maximal zu reduzieren und somit einen Strahl zu erhalten, dessen Energie maximal ist und dessen Erosisionsleistung in einem maximalen Abstand der Düse vom Boden aufrecht gehalten wird.
  • Außerdem ermöglicht der Monitor eine wahlweise Speisung der Düse(n) oder eine gleichzeitige Speisung der Düse(n) und des mechanischen Bohrwerkzeugs. Somit ist es möglich, diese beiden Vorgänge auszuführen, ohne das am Ende der Stangenanordnung befestigte Werkzeug zu wechseln. Diese Möglichkeit erlaubt eine wesentliche Verkürzung der Bohrdauer.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, umfassen die Leitungsmittel: einen ersten, im Wesentlichen geradlinigen Abschnitt, der sich entlang der Längsachse des Kopfes zur Einspritzung erstreckt und die Zuführleitung der Anordnung von Stangen verlängert, und einen zweiten Abschnitt, dessen mittlere Linie einen Wendepunkt aufweist, und einen dritten Abschnitt, dessen mittlere Linie eine Krümmung mit gleich bleibendem Vorzeichen hat.
  • Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich besser beim Lesen der folgenden Beschreibung von mehreren Ausführungsformen der Erfindung, die nicht als einschränkende Beispiele zu verstehen sind. Die Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Figuren, in denen:
  • die bereits beschriebene 1 eine Schnittdarstellung eines bekannten Kopfes zu Einspritzung in vertikaler Richtung ist;
  • 2 eine Schnittdarstellung in vertikaler Richtung der erfindungsgemäßen Anordnung des Bohrwerkzeugs ist, das am unteren Ende der Anordnung von Stangen angeordnet dargestellt ist;
  • 3 eine Schnittdarstellung in vertikaler Richtung des Kopfes zur Einspritzung ist;
  • 4 eine Teilansicht einer Schnittdarstellung in vertikaler Richtung entlang der Linie IV-IV der Figur III ist;
  • 5 eine Schnittdarstellung in horizontaler Richtung entlang der Linie V-V der 4 ist;
  • 6 eine Schnittdarstellung in horizontaler Richtung entlang der Linie VI-VI der 4 ist;
  • 7 eine Detailansicht der 4 ist, welche die Anbringung der Einspritzdüse zeigt; und
  • 8 eine Teilansicht der 3 ist, die eine bevorzugte Ausführungsform der Klappe zur Versorgung des mechanischen Bohrwerkzeugs zeigt.
  • Zunächst wird das Bohrwerkzeug unter Bezug auf 2 beschrieben. Dieses besteht im Wesentlichen aus einem Kopf zur Einspritzung oder einem Monitor 30, der, wie später noch im Detail beschrieben, dazu dient, einen unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahl oder allgemeiner unter Druck stehende Flüssigkeit zu liefern, welcher oder welche von einer Düse zum Auslösen der Wand einer Bohrung erzeugt wird. Diese unter Druck stehende Flüssigkeit ist typischerweise ein Brei oder eine ähnlich bestückte Flüssigkeit. Die Düse kann mehrgängig sein und mehrere Flüssigkeits- und Gasstrahlen liefern. Das obere Ende 30a des Monitors 30 ist mit Bohrstangen, wie 32, verbunden, um das Senken des Werkzeugs und dessen Rotationsbewegung zu bewirken. Vorzugsweise sind die Bohrstangen 32 mit einer inneren koaxialen Leitung 34 ausgestattet, die der Durchleitung der unter Druck stehenden Flüssigkeit zur Versorgung der Einspritzdüse und des mechanischen Bohrwerkzeugs dient. Am unteren Ende 30b des Monitors 30 ist ein Zwischenstück 36 angebracht, das der eigentlichen Montage des mechanischen Bohrwerkzeugs 38 oder eines Unterwerkzeuges dienen soll.
  • Der Kopf zur Einspritzung 30 umfasst einen Körper mit einer im Allgemeinen zylindrischen Außenwand 40. Eine Einspritzdüse 42 oder gegebenenfalls mehrere Einspritzdüsen sind in der Nähe des unteren Endes 30b des Monitors befestigt. Die Düse 42 ist mit der Versorgungsleitung 34 der Bohrstange 32 über einen ersten Kanal 44 verbunden, der seinerseits mit der Versorgungsleitung 34 durch einen Verjüngung 46 verbunden ist. Die Leitung 44 hat einen Querschnitt S1, der etwas kleiner ist als derjenige der Leitung 34 der Bohrstangen. Die Leitung 44 erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Längsachse X, X' des Monitors 30, d.h. in der Verlängerung der Leitung 34. Eine Leitung 50, deren Form später noch im Detail beschrieben wird, dient zur Verbindung der Düse 42 mit dem Abschnitt des geradlinigen Kanal 44. Das erste Ende 50a der Leitung 50 ist mit dem unteren Ende 44a des Kanals 44 verbunden, während ihr zweites Ende 50b mit dem Eingang 42a der Düse 42 verbunden ist. In der beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform hat die Injektionsdüse 42 eine Achse x, x', die im Wesentlichen horizontal verläuft.
  • Die Leitung 50 hat, an ihrem ersten Ende 50a, einen Querschnitt S'1, der gleich dem Querschnitt S1 des Kanals 44 ist, und an ihrem zweiten Ende 50b, einen Querschnitt s'1, der gleich dem Querschnitt s1 am Eingang der Düse 42 ist. Die Leitung 50 weist eine mittlere Linie L auf und die orthogonal zu der mittleren Linie L verlaufenden Querschnitte der Leitung 50 können kreis-, ellipsen- oder ovalförmig sein. Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung wird der Querschnitt der Leitung 40 von seinem maximalen Wert S'1 bis zu seinem Minimalwert s'1 regelmäßig kleiner.
  • Außerdem weist die mittlere Linie L des Kanals S eine besondere Form auf, um möglichst gleichmäßige Strömungslinien bis zur Düse 42 zu erhalten. Die mittlere Linie L weist einen ersten Teil L1 auf, der sich vom oberen Ende A bis zum mittleren Punkt B mit vertikaler Tangente erstreckt und einen zweiten Teil L2 auf, der sich vom Punkt B bis zum zweiten Ende C zur Verbindung mit der Einspritzdüse 42 erstreckt. An ihrem Ende A ist die mittlere Linie L1 tangential mit der Achse X, X' des Kanals 44 verbunden. Der Abschnitt L1 der mittleren Linien weist einen ersten Teil L11, der einen gleichmäßigen Krümmungsradius mit gleichbleibendem Vorzeichen hat, und einen zweiten Teil L12 auf, der einen gleichmäßigen Krümmungsradius mit gleichbleibenden Vorzeichen hat, invers zu demjenigen des Teils L11. Diese beiden Teile der mittleren Linie L sind selbstverständlich in einem Wendepunkt I verbunden. Der zweite Abschnitt L2 der mittleren Linie L der Leitung 50 weist einen Krümmungsradius auf, der regelmäßig variiert, wobei er dasselbe Vorzeichen vom Punkt B bis zu seinem Ende C behält.
  • Die Wirkung der vorgegebenen, besonderen Form des Kanals 50 ist, dass dieser einen Querschnitt aufweist, der sich von seinem Ende A zu seinem Ende C hin regelmäßig verringert und dass seine mittlere Linie eine Folge von Krümmungsradien aufweist, die ebenfalls von seinem Ende C bis zu seinem Ende A regelmäßig verlaufen. Es versteht sich, dass die Kombination dieser beiden Merkmale es ermöglicht, zwischen dem Kanal 44 und dem Eingang 42a der Düse 42 regelmäßige Strömungslinien der unter Druck stehenden Flüssigkeit, die in der Leitung 50 zirkuliert, zu definieren. Dieses regelmäßige Fließen ermöglicht den Erhalt eines unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahls am Ausgang der Düse 42 mit einer optimalen Form und somit einer maximalen Bohrwirkung an der Wand der Bohrung.
  • Es ist ebenfalls hervorzuheben, dass durch die besondere Form der Leitung 50, die axiale Leitung 44 mit der Düse 42 durch eine Leitung verbunden ist, deren Krümmungsradius regelmäßig variiert.
  • Schließlich können durch diese Form der Leitung 50 die Düse(n) 42 eine Achse x, x' haben, die in einer Ebene orthogonal zur Längsachse X, X' des Monitors, angeordnet ist, d.h. eine horizontale Achse. Der durch die Düse produzierte Strahl verläuft somit in einer Ebene, die zur Wand der Bohrung orthogonal ist.
  • Nun wird der Teil des Monitors beschrieben, der dazu dient, das mechanische Bohrwerkzeug 38 mit unter Druck stehender Flüssigkeit zu versorgen. Diese Versorgung erfolgt bei der beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform durch zwei Leitungen 52 und 54, die sich parallel zur Achse X, X' des Monitors erstrecken, wobei ein erstes, oberes Ende 52a, 54a in den geradlinigen Kanal 44 zur Versorgung mit unter Druck stehender Flüssigkeit mündet und wobei die unteren Enden 54b und 52b in einer inneren Kammer 56 enden, die besser in 8 zu sehen ist und entlang der Achse X, X' des Kopfes zur Einspritzung angeordnet ist. Die innere Kammer 56 ist mit einer Klappe 58 ausgestattet, die in einer Aufnahme 60 befestigt ist, die am unteren Ende des Körpers des Monitors 30 vorgesehen ist.
  • Die Klappe 58 umfasst einen zylindrischen Körper 62, der dichtend in der Aufnahme 60 angeordnet ist und der so die Kammer 56 verlängert. Die Wand 62 der Klappe definiert einen Klappensitz 64, der mit einem beweglichen Verschluss zusammenwirken kann. Der Verschluss 66 ist am Ende einer Klappenstange 68 befestigt, die gleitend in einer axialen Vertiefung 70 der unteren Wand 72 des Klappenkörpers angebracht ist. Eine Schraube 74 ist auf das äußere Ende der Stange 66 geschraubt und bildet eine äußere Schulter für die Stange 68. Diese Schulter definiert eine Ruhestellung für den Verschluss 66. Der Verschluss 66 wird in der in 8 dargestellten Ruheposition durch eine Rückzugfeder 76 gehalten, die zwischen dem Verschluss 66 und dem Boden 72 des Klappenkörpers angeordnet ist.
  • Der Verschluss 66 umfasst eine in der Kammer 58 angeordnete Oberseite 66a, die somit dem Druck der unter Druck stehenden Flüssigkeit, die durch die Leitungen 52 und 54 zugeführt wird, ausgesetzt wird. Bei einem Druck der Flüssigkeit in der Kammer 56, dessen Wert größer als ein vorgegebener Wert ist, baut die Flüssigkeitsmenge einen Unterdruck unter dem Verschluss 66 auf. Die Wirkung des Drucks auf die Oberseite 66a bewirkt, aufgrund des aufgebauten Unterdrucks, die Kompression der Rückzugfeder 76 und der Verschluss 66 bewegt sich nach unten bis er mit dem Klappensitz 64 in Kontakt kommt. In dieser Stellung unterbricht man die Druckfluss der unter Druck stehenden Flüssigkeit zwischen den Leitungen 52 und 54 und der axialen Ausgangsleitung der Klappe 78.
  • Wie 3 besser zeigt, ist der Ausgang 78 der Klappe 58 durch eine axiale Bohrung 80 verlängert, die in dem Zwischenstück 36 vorgesehen ist. Die Bohrung 80 ist mit einer Rückdrehsicherungsklappe 82 ausgestattet. Schließlich ist die Bohrung 80 des Zwischenstücks 36 über die Rückdrehsicherungsklappe 82 hinaus durch eine axiale Zufuhrleitung 84 des mechanischen Bohrwerkzeugs 38 verlängert. Die Rückdrehsicherungsklappe 82 hat die einfache Funktion, das Wiederansteigen der Bohrflüssigkeit im Inneren der Leitungen des Monitors zu verhindern.
  • Die komplette Funktionsweise des Bohrwerkzeugs ist wie folgt: In den Phasen der Benutzung, in denen man einfach eine Bohrung mittels des mechanischen Werkzeugs 38 durchführen will, ist der Druck der in den Leitungen 34, 44, 50, 52, 54 und 78 strömenden Bohrflüssigkeit relativ gering. So erhält man am Ausgang der Düse 42 einen unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrahl mit verminderter Wirksamkeit und das mechanische Bohrwerkzeug 38 wird durch die Klappe 58, die in offener Stellung ist, versorgt, wie dies in 8 dargestellt ist. Im Gegenzug, wenn man den Schritt des „jet grouting" vollzieht, d.h. die Verwendung des durch die Düse 42 erzeugten Strahls zum Bohren, ist der Druck der Flüssigkeit in den vorher genannten Leitungen höher. Dieser Druck bewirkt, wie bereits erläutert, das Senken des Verschlusses 66 der Klappe 58, wodurch die Versorgung des mechanischen Bohrwerkzeugs 36 unterbrochen wird. Unter diesen Bedingungen dient die gesamte strömende Flüssigkeit, die durch die Leitungen 34 der Bohrstangen zugeführt wird, zur Versorgung der Einspritzdüse 42, die dann ihre maximale Wirksamkeit besitzt.
  • Wenn man den Druck einer Flüssigkeit unter den vorgegebenen Wert verringert, hebt sich der Verschluss 66 von seinem Sitz und das mechanische Bohrwerkzeug wird von neuem gespeist.
  • Als Variante kann der Monitor 30 auch eine Hilfsleitung 90 zur Versorgung der Düse zum Ausbilden des Strahls 52 aufweisen. Diese Leitung 90 wird direkt durch den ringförmigen Raum 35 gespeist, der sich zwischen der Außenwand und der inneren Leitung 34 der Stange 32 befindet. Die Leitung 90 dient, an ihrem unteren Ende 90a, zur Versorgung eines ringförmigen Raums 92, der den Ausgang der Düse 42 umgibt. Die zusätzliche Versorgung mit unter Druck stehender Flüssigkeit, die einen ringförmigen Strahl bildet, der den durch die Düse 42 erzeugten Hauptstrahl umgibt, kann dazu dienen, die Qualität des durch die Düse 42 geschaffenen Strahls noch zu verbessern.
  • Es versteht sich, dass durch den erfindungsgemäßen Monitor, die Einspritzdüse(n) 42 unter optimalen Bedingungen mit unter Druck stehender Flüssigkeit gespeist werden können, wodurch auch ein unter Druck stehender Strahl mit optimaler Wirksamkeit, durch die Gleichmäßigkeit der Strömungslinien in der Leitung 50, erhalten werden kann. Der Monitor 30 ermöglicht auch die Versorgung mit unter Druck stehender Flüssigkeit des mechanischen Unterwerkzeugs 38, ohne die Qualität des durch die Düse 42 produzierten Strahls zu ändern. Außerdem kann, durch die Anwesenheit der Klappe 58, die gesamte unter Druck stehende Flüssigkeit für die Erzeugung des Strahls verwendet werden, falls dieses für nötig erachtet wird.

Claims (6)

  1. Kopf zur Einspritzung (30) einer Flüssigkeit unter Druck zum Auflockern des Bodens von einem Bohrloch aus, wobei der Kopf am Ende einer Anordnung von Stangen oder Röhren (32) befestigt ist, wobei die Anordnung eine Leitung (34) zum Zuführen von Flüssigkeit unter Druck koaxial zu der Anordnung von Stangen aufweist, wobei der Kopf einen Körper (40) mit einem oberen Ende (30a) zum Verbinden mit dem unteren Ende der Anordnung von Stangen oder Röhren, eine untere Wand zum Befestigen eines mechanischen Werkzeugs (38) zum Bohren, das einen Zufuhrkanal (84) aufweist, und eine äußere Wand umfasst, wobei in dem Körper wenigstens eine Einspritzdüse (42) angeordnet ist, deren Eingangsdurchmesser gleich d ist und die eine Achse x, x' und Leitungsmittel (50), um die Leitung zum Zuführen von Flüssigkeit mit dem Eingang der Düse zu verbinden, aufweist, wobei die Leitungsmittel (50) eine mittlere Linie (L) aufweisen, deren erstes Ende mit dem unteren Ende der Leitung (34) zum Zuführen von Flüssigkeit verbunden ist und deren zweites Ende mit der Achse x, x' der Düse (42) tangential verbunden ist, wobei der Kopf zur Einspritzung dadurch gekennzeichnet ist, dass die mittlere Linie durch wenigstens einen Kurvenabschnitt definiert ist, der einen Krümmungsradius aufweist, der kontinuierlich variiert, wobei der Querschnitt der Leitungsmittel (50) auf wenigstens der Hälfte seiner Länge ausgehend von seinem ersten Ende (50a) bis zu seinem zweiten Ende (50b) regelmäßig geringer wird, und dass er außerdem umfasst: – wenigstens einen Zufuhrkanal (52, 54) des mechanischen Werkzeugs (38) für Flüssigkeit unter Druck, wobei der Kanal einerseits mit dem ersten Ende der Leitungsmittel (50) und andererseits mit einer Kammer (56) verbunden ist, die am unteren Ende des Kopfs zur Einspritzung angebracht ist; und – eine steuerbare Klappe (58), die zwischen der Kammer (56) und dem Zufuhrkanal (84) des mechanischen Werkzeugs angeordnet ist.
  2. Kopf zum Einspritzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsmittel (50) umfassen: einen ersten, im Wesentlichen geradlinigen Abschnitt (44), der sich entlang der Längsachse (X, X') des Kopfes zur Einspritzung (30) erstreckt und die Zufuhrleitung (34) der Anordnung von Stangen verlängert, einen zweiten Abschnitt (L1), dessen mittlere Linie einen Wendepunkt (I) aufweist, und einen dritten Abschnitt (L2), dessen mittlere Linie eine Krümmung mit konstantem Vorzeichen hat.
  3. Kopf zum Einspritzen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Düse (42) oder der Düsen in einer Ebene senkrecht zur Längsachse (X, X') des Einspritzkopfes angeordnet ist.
  4. Kopf zum Einspritzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Zufuhrkanäle (52, 54) des mechanischen Werkzeugs (38) aufweist, wobei das erste Ende der Kanäle mit dem ersten Abschnitt (44) der Leitungsmittel verbunden ist.
  5. Kopf zum Einspritzen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Kammer (56) entlang der Längsachse des Einspritzkopfes angeordnet ist.
  6. Kopf zum Einspritzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Klappe (58) einen Sitz (64) und einen beweglichen Verschluss (66) aufweist, dessen Position durch die Menge an Flüssigkeit, die die Klappe passiert, steuerbar ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7630456B2 (en) * 2002-09-09 2009-12-08 Lsi Corporation Method and/or apparatus to efficiently transmit broadband service content using low density parity code based coded modulation
ITTO20080335A1 (it) 2008-05-06 2009-11-07 Trevi Spa Testa di iniezione per l'esecuzione di tecniche di jet grouting
AU2009202836A1 (en) * 2008-09-18 2010-04-08 Peter Andrew Gray An injection, sealing, valving and passageway system
JP5608449B2 (ja) * 2010-07-12 2014-10-15 裕治 金子 地盤改良工法に使用するモニター機構
IT1401219B1 (it) * 2010-07-15 2013-07-12 Trevi Spa Testa di iniezione per iniettare miscele consolidanti fluide pressurizzate nel terreno.
IT1403014B1 (it) 2010-12-13 2013-09-27 Soilmec Spa Testa di iniezione per iniettare miscele consolidanti fluide pressurizzate nel terreno
CN102536121B (zh) * 2012-02-08 2013-12-18 中国石油大学(北京) 脉冲式井下增压射流钻井方法及装置
CN106194029B (zh) * 2016-09-21 2017-05-31 海斯比得(武汉)石油科技有限公司 基于增压器的岩爆钻井装置以及破岩方法
CN106351814B (zh) * 2016-10-14 2017-08-25 海斯比得(武汉)石油科技有限公司 井下增压器、井下增压压裂工具及井下增压压裂方法
CN107035319A (zh) * 2017-05-23 2017-08-11 扬州大学 一种油气田钻井用水力减阻振荡器
EP3489418B1 (de) 2017-11-23 2020-06-03 VSL International AG Hocheffizienter injektionskopf zur injektion konsolidierender fluidgemische unter druck in den boden
CN113246223B (zh) * 2021-05-27 2022-08-02 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 可调节式超高压水射流切割装置及使用方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4534427A (en) * 1983-07-25 1985-08-13 Wang Fun Den Abrasive containing fluid jet drilling apparatus and process
JPS6153912A (ja) * 1984-08-24 1986-03-18 Yuji Kaneko 円柱状硬化壁の造成による地盤改良方法
US5228809A (en) * 1989-01-27 1993-07-20 Kajima Corporation Consolidating agent injecting apparatus and injecting apparatus for improving ground
US4930586A (en) * 1989-05-12 1990-06-05 Ben Wade Oakes Dickinson, III Hydraulic drilling apparatus and method
CA2228477A1 (en) * 1995-08-03 1997-02-20 Douglas P. Kelley Down hole pressure intensifier and drilling assembly and method
DE29916060U1 (de) * 1999-09-08 2000-04-27 Geidel Christian Bodeninjektionslanze mit Druckbegrenzung für Hochdruckinjektion
NO312255B1 (no) * 2000-06-28 2002-04-15 Pgs Reservoir Consultants As Verktöy for gjennomhulling av et langsgående veggparti av et fôringsrör
FR2820780B1 (fr) * 2001-02-12 2003-05-02 Cie Du Sol Tete d'injection sous pression d'un liquide pour forer une excavation dans le sol
JP2003239668A (ja) * 2002-02-14 2003-08-27 Chem Grouting Co Ltd 立孔掘削工法及び装置

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