DE69218472T2

DE69218472T2 - Bagger zum störungsfreien Baggern

Info

Publication number: DE69218472T2
Application number: DE69218472T
Authority: DE
Inventors: Arthur D Deken; James E Franklin; Kenneth W Schuermann
Original assignee: Charles Machine Works Inc
Current assignee: Charles Machine Works Inc
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2012-01-23
Also published as: DE69218472D1; US5212891A; EP0496481B1; EP0737783A3; EP0737783A2; EP0496481A3; EP0496481A2; US5361855A

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Ausheben von Materialien und insbesondere den Erdaushub, um unterirdische Leitungen für die Instandsetzung unterirdischer Leitungen ohne die Verwendung einer mechanischen Grabevorrichtung&sub1; welche die Leitung beschädigen kann, zu lokalisieren.

Hintergrund der Erfindung

Es besteht häufig eine Notwendigkeit für den Aushub von Material. Beispielsweise kann ein Erdaushub erforderlich sein, um eine bestehende unterirdische Leitung, wie beispielsweise eine Abwasser-, Wasser-, Energie- oder Telefonleitung zu lokalisieren und freizulegen, um jene unterirdischen Leitungen instandzusetzen. Eine für einen solchen Aushub üblicherweise verwendete Technik ist ein mechanischer Grabenbagger oder Tieflöffelbagger. Wenn jedoch die Lage der instandzusetzenden Leitung nicht genau bekannt ist oder wenn die Instandsetzung nur ein einem speziellen Bereich vorzunehmen ist, macht die Verwendung mechanischer Aushubvorrichtungen häufig das Ausheben von weit mehr Erde als notwendig erforderlich. Weiterhin kann die Verwendung solcher mechanischer Aushubtechniken häufig die Leitung beschädigen. Natürlich ist der Aushub per Hand immer möglich, doch wird diese Herangehensweise mit den steigenden Lohnkosten immer teurer und ist verhältnismäßig langsam.
Eine Vorrichtung, welche bei einem Versuch, diese Notwendigkeiten zu lösen, entwickelt worden ist, ist ein in dem US-Patent Nr. 4,936,031, erteilt am 26. Juni 1990 für Briggs u.a., offenbartes Luft-Aushubwerkzeug. Das Werkzeug besitzt eine Hochdruck- Luftquelle, welche über eine Vorrichtung auf das auszuhebende Material zu richten ist, wobei die Luft mit Überschallgeschwindigkeit ausgestoßen wird. Die Luft durchdringt die Erde und bricht den Boden für die Entfernung mit Hilfe eines sekundären Luftsystems auf. Es besteht jedoch immer noch eine Notwendigkeit für verbesserte Vorrichtungen und Verfahren unter Verwendung dieser oder ähnlicher weicher Aushub-Grundtechniken.
US-A-2,518,591 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren für ein Strahl-Graben und -Ausheben. Bei einer Ausführungsform fließt Wasser durch ein Hauptrohr, um durch erste Düsen für den Aushub von Material abgegeben zu werden. Ein Teil des Stroms wird durch zweite Düsen zu einem Abzugsrohr gelenkt, um Flüssigkeit von dem unteren Ende des Abzugsrohrs mit sich zu ziehen.

Zusamenfassung der Erfindung

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird für eine Vorrichtung für den Aushub von Material gesorgt, wie in Anspruch 1 beansprucht.
In übereinstimmung mit weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung wird für ein Verfahren wie in Anspruch 17 beansprucht gesorgt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zum Zweck eines vollständigeren Verstehens der vorliegenden Erfindung und der Vorteile derselben wird jetzt auf die folgende Beschreibung verwiesen, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, bei welchen:
Fig. 1 eine veranschaulichende Ansicht einer Weich-Aushubvorrichtung ist, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet;
Fig. 2 eine veranschaulichende Ansicht verschiedener Bestandteile und Zubehörteile ist, welche bei der Weich-Aushubvorrichtung verwendet werden können;
Fig. 3 eine Schnittansicht des bei der Weich-Aushubvorrichtung verwendeten Stabrohrs ist;
Fig. 4a und 4b Ansichten des Kopfes des Stabes sind;
Fig. 5 eine Schnittansicht des Endes einer Stabverlängerung ist;
Fig. 6 eine Schnittansicht einer Stabdüse ist, die bei der Weich-Aushubvorrichtung verwendet wird;
Fig. 7a und 7b Ansichten einer modifizierten Düse für den Stab sind;
Fig. 8 eine Schnittansicht des unteren Teils des Stabes ist, die die Düse veranschaulicht;
Fig. 9 eine Schnittansicht des Handgriffs ist, der bei der Weich-Aushubvorrichtung verwendet wird;
Fig. 10 eine Ansicht der Ventilelemente ist, die bei dem Handgriff verwendet werden;
Fig. 11 eine veranschaulichende Ansicht von Zubehörteilen ist, die bei der Weich-Aushubvorrichtung verwendet werden können;
Fig. 12 eine Schnittansicht eines Stab-Adapters ist;
Fig. 13 eine Schnittansicht einer Verlängerung ist;
Fig. 14 eine Schnittansicht einer abgewinkelten Verlängerung ist;
Fig. 15 eine Schnittansicht einer Ausstoßdüse ist;
Fig. 16 eine Schnittansicht einer Abscherdüse ist;
Fig. 17 eine veranschaulichende Ansicht einer Weich-Aushubvorrichtung ist, welche eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Funktion bildet;
Fig. 18 eine Schnittansicht der Luft-Aushubvorrichtungsspitze der Weich-Aushubvorrichtung von Fig. 17 ist;
Fig. 19 eine Schnittansicht einer Vorrichtung des bekannten Standes der Technik ist;
Fig. 20 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 21 eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 22 eine Schnittansicht einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 23 eine veranschaulichende Ansicht der Weich-Aushubvorrichtung von Fig. 22 in Gebrauch ist;
Fig. 24 eine Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 25 eine Endansicht der Ausführungsform von Fig. 24 ist;
Fig. 26 eine Schnittansicht einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 27 eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 24 ist;
Fig. 28 eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 24 ist;
Fig. 29 eine veranschaulichende Ansicht des Systems ist, welches verwendet wird, um die Ausführungsform von Fig. 24 zu betreiben.

Detaillierte Beschreibung

Unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, wobei gleiche Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Teile bei den verschiedenen Ansichten insgesamt bezeichnen, wird in Fig. 1 eine Weich-Aushubvorrichtung 10 veranschaulicht, welche eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet. Wie veranschaulicht, wird die Weich-Aushubvorrichtung 10 verwendet, um ein zylindrisches Bohrloch 2 von der Erdoberfläche 6 in den Boden 3 hinein auszuheben, so, wie es erforderlich sein könnte, um eine unterirdische Leitung zwecks Instandsetzung zu lokalisieren. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, daß die Weich- Aushubvorrichtung 10 und die anderen hierin offenbarten Vorrichtungen auch genutzt werden könnten, um eine Rinne oder einen Graben auszuheben oder um viele Materialtypen auszuheben und zu entfernen, welche zum Beispiel Kies, Sand, Wasser in einer Senke und dergleichen einschließen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 werden viele der Bestandteile und Zubehörteile für die Weich-Aushubvorrichtung 10 veranschaulicht. Die Weich-Aushubvorrichtung 10 besteht aus einem Handgriff 12 und einem Bohrstab 14 mit einer Stabdüse 16, aus welcher ein Medium unter hohem Druck, wie beispielsweise Luft oder Wasser, abgegeben wird, um den Boden oder die Oberfläche auszuheben. Düse 16 kann lösbar oder dauerhaft an dem Stab befestigt sein. Eine Stabverlängerung 18 kann benutzt werden, um den Stab effektiv zu verlängern, wenn eine tiefere Bohrung ausgehoben werden soll. Ein Gehäuse 20 kann bei der Weich-Aushubvorrichtung 10 benutzt werden, wenn die Bohrung in ein Material zu graben ist, welches instabil ist, so daß anderenfalls die auszuhebende Bohrung einstürzen würde oder wenn es aus anderen Gründen erwünscht ist, ein Gehäuse in die Bohrung einzubringen. Man kann sehen, daß das Gehäuse ein gerades Abgabe- oder Abraumrohr 22, eine Abgabe- oder Abraumhaube 24, welche an einem Ende des Rohres befestigt ist und einen flexiblen Schlauch 26 hat, welcher durch eine Klammer 28 an der Haube festgeklemmt ist. Wie im Nachstehenden stärker detailliert offenbart werden wird, wird das durch die Weich-Aushubvorrichtung auszuhebende Material durch das Innere des Abgaberohrs 22 in die Abgabehaube 24 hinein nach oben getrieben. Das ausgehobene Material oder der Abraum wird durch Haube 24 aus dem Gehäuse 20 heraus nach oben gefördert und zur Seite hin abgelenkt. Die Haubenablenkung verhütet, daß Abraum auf den Bedienungsmann trifft und orientiert den Abraum zwecks Beseitigung. Eine Dichtung ist in dem Abgabekopf 24 vorgesehen, welche um den äußeren Umfang des Stabes paßt, um zu verhüten, daß das ausgehobene Material dort hindurchgelangt und eine Störung bei dem Handgriff 12 bewirkt oder den Bedienungsmann trifft. Stattdessen fließt das ausgehobene Material von der Haube 24 durch den flexiblen Schlauch 26. Der flexible Schlauch kann mit seinem freien Ende in einem Kübel oder einem Behälter angeordnet sein, um für ein leichtes Beseitigen des ausgehobenen Materials zu sorgen oder die Bohrung zur Wiederherstellung des Aushubstandorts wieder einzufüllen, oder das Material kann einfach auf dem Erdboden in der Nähe der Bohrung für ein Verfüllen abgesetzt werden, nachdem die Arbeit abgeschlossen ist.
Der Handgriff 12 ist mit einem unter hohem Druck stehenden Medium, wie beispielsweise Luft oder Wasser, über einen Schlauch 30 verbunden. Die Quelle von unter hohem Druck stehender Luft kann ein durch einen Diesel- oder Benzinmotor angetriebener Luftverdichter oder kann irgendeine beliebige andere Luftquelle sein. Eine Luftquelle, die in der Lage ist, für einen Luftdruck im Bereich von 6,33 - 7,03 kg/cm² (90 - 100 psi) bei 4,96 m³/min (175 cfm) zu sorgen, wäre angemessen. Es kann eine Geschwindigkeit der abgegebenen Luft von 2,5 Mach erreicht werden. Als eine geeignete Wasserzuführung für Aushübe dieses Typs hat sich eine mit 18,93 l/min (5 gpm) bei 84,39 - 105,49 kg/cm² (1200 - 1500 psi) herausgestellt.
Wie im Nachstehenden stärker detailliert beschrieben wird, hat der Handgriff ein Aushub-Steuerventil 32, welches es gestattet, daß der Bedienungsmann die Zuführung von Wasser zur Stabdüse zwecks Aushub steuert. Der Handgriff 12 hat auch ein Aushub- Steuerventil 34 für eine Steuerung des Flüssigkeitsstroms zur Entfernung des ausgehobenen Materials vom Arbeitsplatz durch den Bedienungsmann.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 kann man sehen, daß der Stab 14 ein Stabrohr 36 hat. Man sieht im Schnitt, daß das Stabrohr 36 einen solchen Aufbau hat, daß ein mittlerer erster innerer Durchlaß 38 und ein über den Umfang orientierter äußerer Durchlaß 40 durch eine Reihe einzelner Kanäle gebildet wird, die entlang des Rohres ausgebildet sind. Zum Beispiel kann das Stabrohr aus poltrudiertem Faserglas gebildet werden. Der Außendurchmesser des Rohres kann beispielsweise 3,8 cm (1 1/4 Zoll) betragen, während der Durchmesser des inneren Kanals 38 1,27 cm (1/2 Zoll) beträgt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4a und 4b ist ein Stabkopf an einem Ende des Rohres 36 montiert. Der Kopf hat einen männlichen mit Gewinde versehenen Teil 46 zum Einschrauben in den Handgriff 12 und eine zylindrische Aufnahme 48, um das Ende des Rohrs 36 aufzunehmen. Wenn das Rohr aus Faserglas und der Stabkopf aus Aluminium ist, dann kann das Rohr wirksam mit dem Aluminium- Stabkopf 44 mit Hilfe eines geeigneten Klebers, wie beispielsweise Loctite , Super Bond oder eines anderen geeigneten Zyanakrylat-Gels verbunden werden. Man kann sehen, daß der Stabkopf eine Fortführung des inneren Durchlasses 38 ist, der als mittlerer Durchlaß 50 definiert ist. Der Stabkopf 44 bildet in ähnlicher Weise eine Fortführung des äußeren Durchlasses 40 mit einer Reihe von Öffnungen 52, welche generell mit den Leitungen 42 in dem Stabkopf 36 ausgerichtet sind. Dadurch, daß das Rohr 36 aus nicht-leitendem Material hergestellt wird, wird der Bedienungsmann vor elektrischen Schlägen geschützt, wenn die Vorrichtung zufällig eine unterirdischen unter Spannung stehende Leitung berührt.
Jetzt kann man unter Bezugnahme auf Fig. 6 sehen, daß an dem entgegengesetzten Ende des Stabrohres 36 die Stabdüse 16 montiert ist. Die Düse 16 hat einen röhrenförmigen Teil 54 mit einem Außendurchmesser, der so dimensioniert ist, daß er dicht innerhalb des inneren Kanals 38 des Stabrohres 36 paßt. Der röhrenförmige Teil hat einen Durchlaß 56, welcher eine Fortsetzung des inneren Durchlasses 38 bildet, für die Abgabe des Mediums, das durch den inneren Durchlaß fließt. Das Medium in dem äußeren Durchlaß 40 prallt im Gegensatz dazu auf eine mit Radius versehene Ringf läche 58, welche im wesentlichen die Bewegungsrichtung des Mediums umkehrt, welches durch den äußeren Durchlaß 40 strömt, so daß jenes Medium entlang der Außenseite des Stabrohres nach oben fließt.
Wie man leicht sehen kann, wird die Abgabe der Flüssigkeit durch den inneren Durchlaß 38 benutzt, um das Material oder den Boden auszuheben. Die Düse 16 hat einen Mantel 60, welcher eine zylindrische Verkleidung um die Abgabe von dem inneren Durchlaß aus bildet. Der Mantel hat drei Schlitze 62, die in einheitlichem Abstand voneinander um den Umfang des Mantels herum ausgebildet sind, wie man in Fig. 6 sieht und zusätzlich oder stattdessen eine verjüngte Kante, um ein mechanisches Abscheren des Bodens zu erleichtern, um die Grabeeigenschaften des flüssigen oder gasförmigen Mediums zu unterstützen. Wenn Material als Folge des aus dem inneren Durchlaß 38 austretenden Mediums ausgehoben wird, dann treibt die Strömung durch den äußeren Durchlaß, welcher nach hinten durch die Düse 16 umgelenkt wird, das ausgehobene Material den Stab entlang und weg von der Aushubfläche zwecks Entsorgung. Bei einer Ausführungsform ist die Stabdüse aus Aluminium hergestellt. Wenn die Düse aus einem Material hergestellt ist, um Funken zu vermeiden, wenn die Düse auf eine unterirdische Leitung oder ein solches Rohr aufschlägt, dann reduziert das Aushubwerkzeug die Möglichkeit einer Explosion oder eines Brandes, wenn die Leitung undicht ist. Wenn der Durchmesser des inneren Durchlasses 38 1,27 cm (1/2 Zoll) beträgt, dann kann der Außendurchmesser des röhrenförmigen Teils 1,3 cm (0,51 Zoll) oder geringfügig größer sein, um eine Preßpassung zu bilden. Der Radius der Ringfläche 58 kann ungefähr 0,55 cm (0,215 Zoll) sein.
Fig. 7a und 7a veranschaulichen eine modifizierte Stabdüse 64, welche in vieler Hinsicht identisch mit Düse 16 ist. Jedoch hat die Düse 64 zusätzlich fünf Rippen oder Verlängerungen 66, welche sich generell entlang der Längsrichtung des Stabes erstrekken, um für zusätzliche Festigkeit zu sorgen, insbesondere dann, wenn die Düse aus einem anderen Material als aus Aluminium hergestellt ist. Die Rippen lenken auch das ausgehobene Material nach oben entlang des Stabes zwecks Entsorgung.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht der Weich-Aushubvorrichtung unter Verwendung einer zweiten modifizierten Stabdüse 68, welche mit einer einzigen ausgezackten Kante 70 versehen ist, die die Wände der jeweils ausgehobenen Bohrung in wirksamer Weise abschert.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 kann eine Stabverlängerung mit Stabrohr 36, Stabkopf 44 und einem Stabende 72 am entgegengesetzten Ende des Rohres gebildet werden. Das Stabende 72 ist gewissermaßen ein Spiegelbild des Stabkopfes 44. Das Stabende hat eine zylindrische Aufnahme 74 zur Aufnahme des Stabrohres. Ein weiblicher mit Gewinde versehener Teil 76 ist so mit Gewinde versehen, daß er den männlichen mit Gewinde versehenen Teil 46 des Stabes 14 aufnehmen kann. Ein in der Mitte liegender Durchlaß 78 durch das Ende 72 bildet eine Fortsetzung der inneren Kanäle 38 in den Stabrohren. Eine Reihe kreisförmiger Öffnungen 80 stehen außerdem in Flucht mit den Leitungen 42 der Stabrohre. Das Ende 72 kann zum Beispiel aus Nylon hergestellt sein.
Fig. 9 und 10 veranschaulichen Einzelheiten des Handgriffs 12. Der Handgriff 12 hat einen Hauptkörper 82 aus Metallguß mit darin ausgebildeten Strömungskanälen, welche die einzige Zuführungsquelle mit unter hohem Druck stehendem Medium von Schlauch 30 mit der Einlaßöffnung 84 in dem Handgriff verbinden. Das Medium wird immer dem Hohlraum 86 innerhalb des Körpers 82 und selektiv hinter Ventil 88A durch einen Verbindungskanal 90 dem Hohlraum 88, um Medium (Druckluft oder Wasser) zum Evakuieren zuzuführen und selektiv hinter Ventil 104A dem Kanal 104 zugeführt, um Medium (Luft oder Wasser) zwecks Aushub zuzuführen. Die Ventile 88A und 104A werden durch die Spiralfedern 88B beziehungsweise 104B vorgespannt geschlossen. Ein Ende 88C und 104C jedes Ventils erstreckt sich bis hinauf zu Hohlraum 96. Unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 10 können die Ventilhandgriffe 106 und 108 und die dazugehörigen Ventilelemente 110 und 112 benutzt werden, um die Ventile 88A und 104A nach unten zu drücken, um selektiv Medium durch die inneren und äußeren Kanäle zuzuführen. Ein Vorteil des Handgriffs 12 ist, daß rechtshändige, als auch linkshändige Bedienungspersonen die Aushubvorrichtung mit gleicher Leichtigkeit benutzen können. Die Handgriffe und Elemente sind bezogen auf einander verschachtelt und sind so begrenzt, daß eine Bewegung entlang der Mittellinie 111 des Handgriffs verhütet wird, aber es möglich ist, sie um die Mittellinie 111 zu schwenken. Die Elemente 110 und 112 können sich um eine Entfernung entlang von Mittellinie 111 bewegen, um die Ventile 88A und 104A zu betätigen, sie können sich aber nicht um die Mittellinie schwenken, weil ein Arm von Element 110 das obere Ende von Ventil 88A aufnimmt, während ein Arm von Element 112 das Ende von Ventil 104A aufnimmt. Der Handgriff 106 und Element 110 haben passende Nockenf lächen 106A und 110A, welche bewirken, daß sich Element 110 entlang von Mittellinie 111 nach unten bewegt, um Ventil 88A immer dann zu öffnen, wenn Handgriff 106 in irgendeiner Richtung aus seiner Ruhestellung um Mittellinie 111 geschwenkt wird. Handgriff 108 und Element 112 haben ähnliche passende Nockenflächen 108A und 112A für eine Funktion in ähnlicher Weise. Beachten Sie den Ausschnitt 113 in Element 112, welcher es Element 110 gestattet, sich entlang der Mittellinie 111 unabhängig von Element 112 zu bewegen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 11 bis 16 werden verschiedene Zubehörteile zur Verwendung bei der Weich-Aushubvorrichtung 10 veranschaulicht. Unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 11 kann man sehen, daß die Zubehörteile einen Adapter 114 einschließen, welcher mit Gewinde in dem Ende 72 der Stabverlängerung 72 oder, wenn gewünscht, sogar in dem Handgriff 12 aufgenommen wird. Eine Verlängerung 116 wird ihrerseits in den Adapter 114 eingeschraubt. Eine Druckstoßdüse 118 oder eine Abscherdüse 120 kann in das entgegengesetzte Ende der Verlängerung 116 wenn erwünscht eingeschraubt werden. Alternativ kann eine abgewinkelte Verlängerung 122 in das freie Ende von Verlängerung 116 eingeschraubt und kann entweder die Düse 118 oder 120 in die Winkelverlängerung eingeschraubt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 12 werden weitere Einzelheiten des Adapters 114 veranschaulicht. Der Adapter kann aus Aluminium mit einem Durchgangskanal 124 von einem Durchmesser generell gleich dem inneren Durchlaßdurchmesser 38 gebildet werden. Der männliche mit Gewinde versehene Teil 126 kann in das Stabende 72 oder in den Handgriff 12 geschraubt werden und kann beispielsweise ein Gewinde mit einem Durchmesser von 3,18 cm (1 1/4 Zoll) mit 2,76 Gängen/mm (7 Gängen/Zoll) haben. Der weibliche mit Gewinde versehene Teil 128 kann beispielsweise ein Gewinde mit einem Durchmesser von 2,22 cm (7/8 Zoll) mit 5,5 Gängen/mm (14 Gängen/Zoll) haben.
Fig. 13 veranschaulicht den Aufbau der Verlängerung 116. Die Verlängerung 116 kann aus einem geraden Rohr 130 mit einem männlichen Steckanschluß 132 an einem Ende und einem weiblichen Steckanschluß 134 am entgegengesetzten Ende haben. Die Steckverbindungen 132 und 134 können zum Beispiel aus Aluminium, Nylon oder Delrin hergestellt sein. Die Steckverbindungen können mit den Enden des Rohrs mit Hilfe eines Zyanoakrylat-Gels oder eines gleichwertigen Klebers miteinander verklebt werden. Vorzugsweise haben die Steckverbindung jeweils einen durch dieselben ausgebildeten Durchlaß mit einem Durchmesser, welcher nicht kleiner als der des inneren Durchlasses 38 ist. Folglich wäre der Innendurchmessr des Rohres 130 generell größer als der Durchmesser des inneren Durchlasses 38, und die Steckverbindungen könnten konisch zulaufende Teile 136 haben, um den Strom des Mediums dadurch zu glätten. Das Gewinde der Steckverbindungen 132 und 134 wäre generell dasselbe, wie das Gewinde von Teil 126.
Unter Bezugnahme auf Fig. 14 können die Einzelheiten der Winkelverlängerung 122 veranschaulicht werden. Die Winkelverlängerung wird aus einem abgewinkelten Rohr 140 gebildet, welches einen männlichen Verbindungs-Drehkopf 142 an einem Ende und ein weibliches Verbindungsstück 144 am gegenüberliegenden Ende hat. Das weibliche Verbindungsstück 144 ist im wesentlichen identisch mit der weiblichen Steckverbindung 134. Jedoch ist das männliche Verbindungsstück 142, während es den grundsätzlichen Aufbau der männlichen Steckverbindung 132 hat, auch mit einem ringförmigen Rand 146 versehen, welcher in einer Nut in der Innenseite des Rohres 140 aufgenommen wird, was es gestattet, daß sich das männliche Verbindungsstück 142 bezogen auf das abgewinkelte Rohr 140 um deren Mittellinie 150 drehen kann, während eine im wesentlichen flüssigkeitsdichte Verbindung aufrechterhalten wird. Dies ermöglicht es dem Bedienungspersonal, das Ende des abgewinkelten Rohrs 140 bezogen auf den Handgriff 12 zu schwenken oder zu drehen, um einen speziellen Aushubpunkt zu erreichen.
Fig. 15 und 16 veranschaulichen Einzelheiten der Düsen, welche bei den Verlängerungen 116 und 112 benutzt werden können. Unter Bezugnahme auf Fig. 15 kann man sehen, daß die Druckstoßdüse 118 einen männlichen mit Gewinde versehenen Teil 152 hat, der wie gewünscht in Verbindungsstück 114 oder 134 aufzunehmen ist. Die Öffnung 154 durch die Düse läuft vorzugsweise konisch in Richtung zu ihrer Öffnung hin zu, kann aber auch gerade sein. Wenn zum Beispiel der in der Mitte liegende Durchlaß 1,27 cm (1/2 Zoll) ist, dann kann der minimale Durchmesser von Öffnung 154 ungefähr 0,64 cm (1/2 Zoll) sein und sich dann wieder auf 0,79 cm (5/16 Zoll) erweitern. Diese Technik beschleunigt die Luft auf Überschallgeschwindigkeit. Eine Betrachtung von Fig. 16 zeigt, daß die Scherdüse 120 einen ausgezackten Oberflächenteil 156 hat, welcher sich von einer Seite der Düse aus erstreckt, was ein Ausheben von der Seitenwand der jeweils auszuhebenden Bohrung erleichtert. Sie hat auch eine Öffnung, welche zu ihrer Öffnung hin konisch zuläuft oder gerade sein kann.
In Funktion wird die Weich-Aushubvorrichtung da positioniert, wo das Bohrloch 12 gegraben werden soll. Der Stab 14 kann in das Gehäuse 20 eingesetzt werden, wenn das Gehäuse benutzt werden soll, so daß das untere Ende des Gehäuses und die Stabdüse ungefähr aneinander angrenzend sind. Die Ventile 32 und 34 können geöffnet werden, um Medium (Luft oder Wasser) unter hohem Druck den Durchlässen 38 und 40 zuzuführen. Das Medium, welches aus dem Durchlaß 38 austritt, durchdringt den Boden und lockert den Boden an der Stelle, die dem Strom des Mediums ausgesetzt ist. Der Strom des Mediums durch den äußeren Durchlaß 40 wird andererseits durch die Düse bezogen auf sich selbst umgekehrt und treibt den ausgehobenen Boden nach oben den Stab entlang, um das Material vom Aushubstandort zu entfernen.
Wenn entweder Verlängerung 116 oder 122 verwendet wird, dann strömt das Medium nur durch den inneren Durchlaß 38, und die Vorteile der Strömung, das Material auszuheben, werden nicht genutzt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 17 und 18 kann man sehen, daß eine Aushubvorrichtung 210, welche eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, einen röhrenförmigen Stab 218 hat, welcher an einem ersten Ende 220 mit einer (nicht gezeigten) Quelle von unter hohem Druck stehender Luft oder Wasser über einen Schlauch 222 verbunden ist. Die Hochdruck-Luftquelle kann ein Luftverdichter, der von einem Diesel- oder Benzinmotor angetrieben wird oder irgendeine andere geeignete Luftquelle sein. Eine Luftquelle, die in der Lage ist, Luftdruck in dem Bereich von 6,33 - 7,03 kg/cm² (90 - 100 psi) bei 4,96 m³/min (175 cfm) zu liefern, wäre angemessen. Als geeignete Wasserzuführung für ein Ausheben dieses Typs hat sich eine solche herausgestellt, die 18,93 1/min (5 Gallonen pro Minute (gpm)) bei 84,39 - 105,49 kg/cm² (1200 bis 1500 psi) liefert.
Der Stab 218 hat ein inneres Rohr 224 und ein konzentrisches äußeres Rohr 226, wie man am besten in Fig. 18 sieht. Ein Durchlaß 228 ist durch das Innere des inneren Rohres 224 ausgebildet, während ein ringförmiger Durchlaß 230 zwischen den Rohren 224 und 226 gebildet wird. Die Hochdruckluft wird dem Durchlaß 228 über ein Aushub-Steuerventil 232 an dem Stab zugeführt. In ähnlicher Weise wird Hochdruckluft dem ringförmigen Durchlaß 230 über ein Absaug-Steuerventil 234 zugeführt.
Jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 18 kann man sehen, daß an dem zweiten Ende 236 des Stabes 218 eine aus einem Stück bestehende auswechselbare Spitze 238 montiert ist, welche auf das mit Gewinde versehene Ende 240 des äußeren Rohres 226 aufgeschraubt ist. Die Spitze 238 hat eine Durchgangsbohrung 242 entlang ihrer Mittelachse. Das innere Rohr 224 wird in einem Teil der Bohrung 242 aufgenommen. Ein Rundring 244 wird in einer Rundringnut 246 aufgenommen, welche einen Teil der Bohrung 242 bildet, um gegen die Außenseite des inneren Rohres 224 abzudichten. Die durch den Rundring gebildete Abdichtung isoliert den Durchlaß 230 gegenüber dem Durchlaß 228. Eine Strahldüse 248, welche eine divergierende Bohrung 250 hat, wird durch Einschrauben in der Bohrung 242 aufgenommen und stellt eine Verbindung mit dem Durchlaß 228 über das innere Rohr 224 her. Eine zylindrische Verlängerung 251, welche eine Scherkante 253 hat, ist ebenfalls Bestandteil von Spitze 238. Die Verlängerung 251 könnte als Alternative eine einzige scherende Auszackung haben, wie beispielsweise Düse 120.
Die Spitze 238 ist auch mit einem Evakuiermantel 252 versehen, welcher sich entlang eines Teils der Außenseite des äußeren Rohres 226 erstreckt. Eine oder mehrere Evakuieröffnungen 254 gehen durch die Wand des äußeren Rohres in der Nähe des mit Gewinde versehenen Endes 240 hindurch. Der Evakuiermantel wirkt so, daß der Luftstrom von dem ringförmigen Durchlaß zurück entlang der Außenseite des äußeren Rohres 226 in eine Richtung gelenkt wird, die generell entgegengesetzt der Luftabgabe aus der Strahldüse 248 ist.
Jetzt wieder unter Bezugnahme auf Fig. 17 kann man sehen, daß der Stab 218 in ein Gehäuse 256 eingesetzt ist. Der Stab wird durch die Oberseite 258 des Gehäuses durch eine Öffnung 260 eingesetzt, welche eine Schutzklappe 262 hat. Die Klappe 262 liegt gegen die Außenseite des Rohres 226, um ein Durchtreten von Luft oder abgesaugtem Material durch die Öffnung 260 zu verhindern. Ein Krümmer 264 bildet einen Bestandteil von Gehäuse 256 in der Nähe der Oberseite 258, welcher das abgesaugte Material von dem Gehäuse weg zwecks eines Auffangens oder Beseitigens lenkt.
Bei einer Konstruktion wurde das Gehäuse 256 aus PVC-Kunststoff oder Faserglas mit einem Durchmesser von 6,35 - 8,89 cm (2 1/2 bis 3 1/2 Zoll) hergestellt. Das Gehäuse wurde aus drei Teilen hergestellt, einem geraden Abschnitt 266, einen T-Stück 268 und einem Krümmer 270.
In Funktion wird die Weich-Aushubvorrichtung da positioniert, wo das Bohrloch 12 zu graben ist. Der Stab 218 wird durch die Öffnung 260 in das Gehäuse 256 so eingesetzt, daß das untere Ende 272 des Gehäuses und die Spitze 238 ungefähr aneinander angrenzend liegen. Die Ventile 232 und 234 werden dann geöffnet, um Hochdruckluft den Durchlässen 228 und 230 zuzuführen. Die Luft, die durch den Durchlaß 228 strömt, wird durch die Strahldüse 248 gegen die Bodenfläche 16 gerichtet. Vorzugsweise hat der Luftstrom überschallgeschwindigkeit, wenn er die Strahidüse 248 verläßt, um die Aushubeigenschaften der Vorrichtung zu verbessern. Der Überschall-Luftstrom durchdringt und lockert den Boden an der Stelle, die dem Luftstrom ausgesetzt ist. Der Hochdruck- Luftstrom, der durch den ringförmigen Durchlaß 230 fließt, gelangt seinerseits durch die Evakuieröffnungen 254 und entlang des ringförmigen Abschnitts 274 zwischen der Außenseite des Rohres 26 und der Innenseite des Evakuiermantels 52 in der dargestellten Richtung. Dieser Strom erzeugt in Kombination mit dem Strom durch Düse 248 einen Zustand, welcher den Düsenstrom der Aushubvorrichtung umgibt, der verursacht, daß das ausgehobene Material in das Gehäuse 256 um den Stab herum und nach oben zur Oberseite 258 des Gehäuses hin gedrückt wird. Das ausgehobene Material wird mit dem Hochgeschwindigkeits-Luftstrom mitgerissen, welcher aus dem Evakuiermantel austritt (wenn die Luft aus dem Mantel austritt, dann wird dies ein Strom mit niedrigem Druck und hoher Geschwindigkeit), was die Bewegung des Materials das Gehäuse nach oben und aus dem Krümmer 265 heraus zwecks Rückgewinnung ober Beseitigung unterstützt.
Es dürfte verständlich sein, daß die Kombination des Medienstroms der Aushubvorrichtung und des Medienstroms der Saugvorrichtung ein Bohrloch von einem Durchmesser aushebt, welcher in etwa gleich dem des Gehäuses 256 ist. Dies kann dadurch gewährleistet werden, daß man die Weich-Aushubvorrichtung 210 als Einheit nach oben und nach unten bewegt oder indem man den Stabteil um die Innenseite von Gehäuse 256 herum bewegt, wenn die Aushub- und Evakuierprozesse im Fortschreiten sind. Wenn das Material evakuiert wird, können Gehäuse und Stab nach unten in dem Bohrloch bewegt werden, bis die endgültige gewünschte Tiefe 280 des Bohrloches erreicht ist. Die ausgehobene Bohrung kann auch horizontal sein als Bohrung unter einem Bürgersteig oder einer schmalen Fahrbahn. Eine Stufe 65 (siehe Fig. 23) kann an dem Gehäuse verwendet werden, um mitzuhelfen, das Gehäuse in die Bohrung zu drücken. Natürlich kann der gerade Abschnitt 266 des Gehäuses 256 und der Stab 218 in einer Länge hergestellt werden, die ausreicht, um irgendeine vernünftige Bohrlochtiefe herzustellen. Wenn das Bohrloch fertiggestellt ist, dann können Stab und Gehäuse entfernt werden, wobei das offene Bohrloch bleibt. Als Alternative kann der gerade Abschnitt 266 des Gehäuses in dem Bohrloch zurückgelassen werden, um eine Auskleidung zu bilden, wobei der Stab einfach zurückgezogen und das T-Stück von der Oberseite des Gehäuses zwecks einer erneuten Verwendung entfernt wird.
Fig. 19 veranschaulicht eine Düse 282, die bei einem Luftmesser des bisherigen Standes der Technik für das Ausheben von Erde verwendet wird.
Fig. 20 ist eine Teilansicht einer Weich-Aushubvorrichtung 290, welche eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet. Bei der Aushubvorrichtung 290 endet das innere Rohr 224 in einer konvergenten-divergenten Strahldüse 292. Die Düse 292 wird durch einen ringförmigen Stopfen 294, welcher durch Schweißnaht 296 zwischen die Rohre geschweißt ist, innerhalb des äußeren Rohres 226 zentriert und befestigt. Eine zylindrische ausgezackte Spitze 298 ist mit Schweißnaht 300 an die Außenseite des Rohres 226 geschweißt und umgibt die Öffnung der Strahldüse 292. Ein zylindrischer Evakuiermantel 302 ist in ähnlicher Weise an das äußere Rohr 226 über den Evakuieröffnungen 254 angeschweißt. Der Rest der Weich-Aushubvorrichtung 290 ist im wesentlichen identisch mit dem von Weich-Aushubvorrichtung 210, und die Vorrichtung arbeitet in derselben Art und Weise. Bei einer Konstruktion dieser Ausführungsforrn beträgt der Ringradius zwischen der Außenseite des äußeren Rohres 226 und der Innenseite von Mantel 302 0,15 mm (0,06 Zoll), und es werden vier (4) Öffnungen 54 mit einem Durchmesser von jeweils 0,64 cm (0,250 Zoll) verwendet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 21 wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und bildet die Weich- Aushubvorrichtung 310. Bei Aushubvorrichtung 310 ist eine gerade Strahldüse 312 an das innere Rohr mit Schweißnaht 314 und an das äußere Rohr mit Schweißnaht 316 angeschweißt. Eine wechselbare Scherspitze 318 ist wie gezeigt auf die Düse 312 geschraubt. Die Strahldüse 312 hat eine dadurch verlaufende gerade Bohrung 320, die mit dem Durchlaß 228 verbunden ist. Ein zylindrischer Evakuiermantel 302 ist an die Außenseite des äußeren Rohres 226 mit Hilfe einer Schweißnaht 304 geschweißt. Bei einer Konstruktion dieser Ausführungsform betrug der Ringradius zwischen der Außenseite des äußeren Rohres 226 und der Innenseite von Mantel 302 0,31 cm (0,12 Zoll), und es wurden vier (4) Öffnungen mit einem Durchmesser von jeweils 0,64 cm (0,250 Zoll) verwendet. Bohrung 320 hatte ebenfalls einen Durchmesser von 0,64 cm (0,250 Zoll).
Unter Bezugnahme auf Fig. 22 und 23 wird eine Weich-Aushubvorrichtung 330, die eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, veranschaulicht. Die Weich-Aushubvorrichtung 330 ist der Weich-Aushubvorrichtung 310 in der Gestaltung höchst ähnlich, und identische Bestandteile werden durch dieselben Bezugszahlen bezeichnet. Jedoch hat die Weich-Aushubvorrichtung 330 eine wechselbare Scherspitze 332, welche eine Venturidüse 334 und eine Injektordüse 336 hat. Injektordüse 336 ist über ein Rohr 338, Rohr 340 und Dosierventil 341 mit einer Zuführung eines Injektionsmaterials, wie beispielsweise Wasser oder eines kornförmigen Materials, verbunden. Wenn die Aushubvorrichtung arbeitet, dann schafft die Abgabe von Hochdruckluft aus der geraden Bohrung 320 eine Strömung in dem Bereich 344 des Innern der Spitze 332, der den Luftstrom umgibt, um das ausgehobene Material von der Bohrstelle zu entfernen. Diese Strömung zieht Injektionsmaterial aus der Zuleitung 342 für ein Mitreißen in den Luftstrom, wenn der Luftstrom durch die Venturidüse 334 hindurchgeht, um auf das auszuhebende Material zu prallen. Durch Mitreißen von Wasser oder von körnigem Material kann das Aushubvermögen der Aushubvorrichtung gesteigert werden. Wenn gewünscht, können Evakuiermantel und Injektordüse zu einer wechselbaren Spitzenbauemheit ähnlich der Spitze 238 kombiniert werden.
Fig. 24 und 25 offenbaren eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch eine Weich-Aushubvorrichtung 400 gebildet wird. Unter Druck stehendes Wasser wird von einer Kombination aus Wasserwagenpumpe und Motor 402 über einen Schlauch 404 an einen Verteiler 406 geliefert. Eine Anzahl von Wasserleitungen, in diesem Fall vier, führen von dem Verteiler 406 herab und in das äußere Rohr 410. Das äußere Rohr 410 hat ein Ablenkungsknie 412, das an der Oberseite davon montiert ist und einen Handgriff 414, welcher es ermöglicht, daß man das äußere Rohr 410 leicht bezogen auf die Wasserleitungen 408 drehen kann. In der Nähe des unteren Endes 416 des äußeren Rohres sind vier Vakuum-Wasserumleitungsrohre 418 montiert, welches im wesentlichen U-förmige Rohre sind, die an den Enden 420 jeder Wasserleitung 408 so orientiert werden können, daß der Wasserstrom in der umgekehrten Richtung das innere Rohr 422 hinauf umgelenkt wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 25 kann man sehen, daß die Weich-Aushubvorrichtung 400 so gestaltet ist, daß das äußere Rohr in eine erste Stellung, wie in Fig. 25 zu sehen, bezogen auf die Wasserleitungen 408 so gedreht werden kann, daß die Rohre 418 nicht über den Enden 420 der Wasserleitungen 418 liegen. Folglich wird das Material 424 durch den Hochgeschwindigkeits-Wasserstrom aus den Leitungen ausgehoben, wie auf der rechten Seite von Fig. 24 gezeigt. Nachdem ein gewisses Ausheben abgeschlossen ist, kann das Rohr 410 mit dem Handgriff 414 bezogen auf die Wasserleitungen 408 geschwenkt werden, um die Wasserleitungen 408 an der Öffnung 426 der Rohre 418 zu positionieren, was bewirkt, daß der Strom durch das innere Rohr 422 nach oben fließt und ein relatives Vakuum erzeugt, um das ausgehobene Material im inneren Rohr zwecks Abgabe aus dem Ablenkknie 412 nach oben zu saugen.
Fig. 26 veranschaulicht eine Weich-Aushubvorrichtung 430, welche benutzt wird, um ausgehobenes Material für eine Entsorgung zurückzugewinnen. Die Weich-Aushubvorrichtung hat einen Zuführungsschlauch 432 zu einer Quelle mit Hochdruckflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, eine Hydraulikleitung 434, welche sich von dem Schlauchende bis zur Außenseite eines zylindrischen Elementes 436 erstreckt, sich um den unteren Rand des Elementes herum und bis zur Mittellinie des Elementes erstreckt, um in einer Strahldüse 438 zu enden. An dem zylindrischen Element 436 ist ein Rohr 440 angebracht, welches sich nach oben bis zu einem Knie 442 und einem anderen Rohr 444 erstreckt.
Das Strömen von Hochdruckflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, durch die Hydraulikleitung 434 bewirkt eine Abgabe bei Strahldüse 438, welche nach oben durch das Innere des Rohres 440 gerichtet ist. Diese Strömung schafft ein relatives Vakuum 446, welches das ausgehobene Material in ausreichender Weise nach oben hebt, so daß es durch den Strom, der aus Strahldüse 438 herauskommt, mitgerissen und weitergetrieben wird. Das ausgehobene Material strömt entlang von Rohr 440, Knie 442 und Rohr 444 für eine Entsorgung an einem gewünschten Ort. Bei einer Aushubvorrichtung, die entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung gebaut wurde, wurde Wasser mit 11,36 l/min (3 gpm) unter einem Druck von 98,46 kg/cm² (1400 psi) zugeführt. Die Leitung 434 war aus Stahl von 0,64 cm (1/4 Zoll) und endete in einer Strahldüse, welche einen Durchlaß- oder Öffnungsdurchmesser von 0,16 cm (0,062 Zoll) hatte. Das zylindrische Element 436 hatte einen Außendurchmesser von 6,35 cm (2 1/2 Zoll). Das Rohr 440 hatte einen Innendurchmesser von 2,54 cm (1 Zoll) und war 152,4 cm (5 Fuß) lang.
Fig. 27 veranschaulicht eine Weich-Aushubvorrichtung 450, welche viele Elemente mit der Aushubvorrichtung 440 gemeinsam hat, die durch dieselben Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Jedoch erfordert die Weich-Aushubvorrichtung 450 kein Drehen des äußeren Rohres 410, um zwischen der Aushub- und der Evakuieroperation zu wählen. Die Weich-Aushubvorrichtung 450 nutzt beispielsweise nur zwei Vakuurn-Wasserumleitungsrohre, welche vor die Enden 420 von zwei Wasserleitungen 408 orientiert sind. Die anderen beiden Wasserleitungen werden kontinuierlich für des Ausheben benutzt. In Übereinstimmung mit einer Weich-Aushubvorrichtungskonstruktion entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung wird Wasser durch jede Wasserleitung mit 11,36 l/min (3 gpm) bei 88,46 kg/cm² (1400 psi) zugeführt. Die Wasserleitungen sind aus Stahl hergestellt. Das Ende 420 jeder Wasserleitung bildet eine Strahldüse, welche einen Öffnungsdurchmesser von 0,16 cm (0,062 Zoll) hat. Das innere Rohr 422 hat einen Durchmesser von 2,85 cm (1,125 Zoll) und ist 152,4 cm (5 Fuß) lang. Das äußere Rohr 410 kann einen Außendurchmesser von 6,03 cm (2 3/8 Zoll) haben.
Fig. 28 veranschaulicht eine Weich-Aushubvorrichtung 460, die noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet. Viele Elemente der Weich-Aushubvorrichtung 460 sind dieselben, wie sie bei Weich-Aushubvorrichtung 450 verwendet werden und werden durch dieselben Bezugszahlen gekennzeichnet. Weich-Aushubvorrichtung 460 hat ein Kugelventil 462 in dem Verteiler 406, um den Wasser- oder Luftstrom zu steuern. Ein aufgeweiteter Mantel 464 ist am unteren Ende des äußeren Rohres 410 befestigt. Das ausgehobene Material wird nach oben durch das Rohr 422 bis zu einem Knie 466, zu Rohr 468 und dann zum Erfassungspunkt getrieben. Die Enden 420 jeder Wasserleitung können Düsen haben, welche eine Öffnung haben. Die Öffnungen können zum Beispiel einen Durchmesser zwischen 0,076 cm (0,030 Zoll) und 0,152 cm (0,060 Zoll) haben.
Fig. 29 veranschaulicht ein System 470 zum Betreiben der Weich- Aushubvorrichtung 400, 430, 450 oder 460. Ein Motor 472 treibt eine Dreifachkolbenpumpe für 18,93 - 37,86 l/min (5 - 10 gpm), um Wasser aus einer Quelle von Frischwasser oder gefiltertem Wasser 476 zu saugen und das Wasser unter einen Druck von 84,39 - 105,49 kg/cm² (1200 - 1500 psi) bei 18,93 - 37,86 l/min (5 - 10 gpm) zwecks Abgabe durch Schlauch 404 unter Druck zu setzen. Der Abraum oder das ausgehobene Material wird in einen Behälter 478 gedrückt, welcher ein Wehr 480 hat. Der Abraumstrom wird in Teil 482 des Behälters auf einer Seite des Wehrs da gelenkt, wo sich der Abraum am Boden des Behälters ansammelt. Wenn ausreichend Wasser in den Behälter abgegeben ist, um die Oberkante des Wehrs zu erreichen, dann beginnt das Wasser, in den zweiten Teil 484 zu fließen, wo es über eine Rückführungsleitung 486 zurückgewonnen werden kann, welche zu dem Einlaß einer Kreiselpumpe 488 führt, die ebenfalls durch den Motor 472 angetrieben wird. Die Pumpe 488 kann zum Beispiel eine Pumpe für 18,93 l/min (5 gpm) bei 2,46 kg/cm² (35 psi) sein. Der Auslaß aus der Kreiselpumpe 488 wird einem Zyklonfilter 489 zugeführt, beispielsweise einem durch Encyclon Inc. hergestellten Filter 5 Mikrometer, um den Abraum noch weiter von dem Wasserstrom zu trennen. Der Abraum fällt in den Sammeltank 490, während das futrierte Wasser zur Quelle 476 zwecks Wiederverwendung zurückgeführt wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Ausgraben von Material mit einem Hochdruckfluid aus einer Hochdruck-Fluidquelle mit einem Teil (36, 224, 408), das einen darin gebildeten ersten Durchlaß (38, 228) aufweist, wobei der erste Durchlaß (38, 228) ein erstes Ende hat, das mit der Hochdruck-Fluidquelle verbunden ist, und ein zweites Ende, mit einer Düse (16, 64, 68, 248, 292, 312), die an dem Teil (36, 224, 408) am zweiten Ende des ersten Durchlasses (38, 228) befestigt ist, um Fluid, das mit einer hohen Geschwindigkeit aus dem ersten Durchlaß (38, 228) strömt, gegen das auszugrabende Material zu leiten, und mit Mitteln zum Wegbefördern des ausgegrabenen Materials von der Grabestelle, wobei das Fördermittel ferner einen darin gebildeten zweiten Durchlaß (40, 230) aufweist, wobei der zweite Durchlaß (40) ein erstes Ende und ein zweites Ende hat, das einen vorgegebenen Abstand zu dem zweiten Ende des ersten Durchlasses (38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende des zweiten Durchlasses (40, 230) an die Hochdruck-Fluidquelle angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß Führungsmittel an dem Teil befestigt sind, um Fluid, das mit einer hohen Geschwindigkeit aus dem zweiten Ende des zweiten Durchlasses (40, 230) strömt, in eine Richtung zum Wegfördern des ausgegrabenen Materials von der Grabestelle zur Ablagerung zu leiten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Düse (248) an dem Teil zur leichten Abnahme und Austausch angeschraubt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Düse eine durchgehende Bohrung (154, 250) hat, die an den ersten Durchlaß angeschlossen ist, wobei die Bohrung (154, 250) nach innen verjüngt und dann nach außen erweitert ist, um das Hochdruckfluid in der strömungsrichtung des Hochdruckfluids auf Überschallgeschwindigkeiten zu beschleunigen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Scherspitze (70, 156, 253, 298, 318, 332), die an dem Teil befestigt ist und die Öffnung der Düse umgibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Gehäuse (22, 256, 410), das um das Teil und die Düse herum angeordnet ist, wobei sich die Vorrichtung zum Ausgraben eines Bohrlochs mit einem vorgegebenen Durchmesser, das Gehäuse (22, 256, 410) und das Teil in das Bohrloch (2) bewegen, wenn es ausgegraben wird, wobei das Gehäuse (22, 256, 410) ein Futter für das Bohrloch bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei an dem Gehäuse eine Fuß stütze (65) angebracht ist, um das Hineindrücken des Teils in das auszugrabende Material zu erleichtern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (36, 226) ein Innenrohr mit einem zentralen Durchlaß (38, 228) und ein Außenrohr hat, das konzentrisch zu dem Innenrohr ist, um einen ringförmigen Durchlaß (40, 230) dazwischen als zweiten Durchlaß zu bilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Düsenanordnung einstückig ist und eine Scherspitze (253), eine Grabeschürze (252) und eine an die Düsenanordnung angeschraubte Strahldüse (248) aufweist, wobei das zweite Ende des Außenrohrs (226) mit Gewinde versehen ist, wobei die Düsenanordnung auf das Gewindeende des Außenrohrs geschraubt ist, und wobei ein O-Ring (244) zwischen der Düsenanordnung und der Außenfläche des Innenrohrs angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Düsenanordnung eine verjüngte Einlaßdüse (292) aufweist, die einen Teil des zweiten Endes des Innenrohrs bildet, und Mittel (294) zum Isolieren der Durchlässe im Innen- und Außenrohr.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Düsenanordnung eine Düse (312) hat, die an den zweiten Enden des Innenrohrs und des Außenrohrs befestigt ist, wobei die Düse einen äußeren Abschnitt, eine Scherspitze (318), die abnehmbar an dem äußeren Abschnitt der Strahidüse angebracht ist und eine Grabeschürze (302) hat, die an dem Außenrohr befestigt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung ferner eine Zuführung (342) für ein Material, das das Ausgraben erleichtert, und ein Zuführrohr (340) hat, das sich von der Zuführung bis zur Düsenanordnung erstreckt, wobei die Düsenanordnung eine Injektionsdüse (336) hat, die das Zuführrohr am Hochgeschwindigkeits-Fluidauslaß von der Düse verbindet, um das Material in den Hochgeschwindigkeitsstrom mitzuführen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit einer Scherspitze (253, 298, 318, 332), die an dem Außenrohr angebracht ist, und mit einer Grabeschürze (252, 302), die an dem Außenrohr angebracht ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsmittel, das an dem Teil befestigt ist, um Hochgeschwindigkeitsfluid, das aus dem zweiten Ende des zweiten Durchlasses austritt, in eine Richtung zu leiten, um das ausgegrabene Material von der Grabestelle wegzufördern.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Vorrichtung ein Bohrloch (2) ausgräbt, wobei das Führungsmittel das Hochgeschwindigkeitsfluid, das an dem zweiten Ende des zweiten Durchlasses austritt, in eine Richtung im wesentlichen ent gegengesetzt zur Richtung des Hochgeschwindigkeitsfluids leitet, das aus dem zweiten Ende des ersten Durchlasses austritt, wobei die Aktion des Fluidstroms aus dem zweiten Durchlaß innerhalb der Bohrlochgrenzen das aus dem Bohrloch ausgegrabene Material leitet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, ferner mit einem Gehäuse (22, 256, 410), das einen Abschnitt des Teils umschließt, wobei die Vorrichtung zum Ausgraben eines Bohrlochs mit einem vorgegebenen Durchmessers geeignet ist, und wobei das Gehäuse so groß ist, daß der festgelegte Durchmesser beibehalten wird, wenn sich das Gehäuse mit dem Teil beim Ausgraben des Bohrlochs in das Bohrloch bewegt, wobei Material aus der Grabestelle durch das Hochgeschwindigkeitsfluid entfernt wird, das aus dem zweiten Durchlaß austritt und das Material in dem Gehäuse zur Ablage befördert wird.

17. Verfahren zum Ausräumen von Material mit einem Hochgeschwindigkeitsfluid von einer Hochdruckfluidquelle, mit den Schritten:

Leiten der Abgabe von Hochgeschwindigkeits-Fluid durch einen ersten Durchlaß (38, 228) in einem Teil (36, 224, 408) mit einem ersten Ende und einem Abgabeende gegen eine abzugrabende Stelle; und

Ausstoßen von Hochgeschwindigkeitsfluid aus einem zweiten Durchlaß (40, 230) in dem Teil in eine Richtung, um Material, das im Grabebereich ausgegraben wird, von der Grabestelle zur Abgabe wegzubefördern;

wobei das Hochgeschwindigkeitsfluid in den ersten Durchlaß (38, 228) aus der Hochdruck-Fluidquelle am ersten Ende des Teils (36, 224, 408) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochgeschwindigkeitsfluid ferner in den zweiten Durchlaß (40, 230) aus der Hochdruck-Fluidquelle am ersten Ende des Teils (36, 224, 408) eingeleitet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit dem Verfahren des Erzeugen eines Bohrlochs (2), wobei der Schritt des Leitens des Hochgeschwindigkeitsfluids, das aus dem zweiten Durchlaß (40, 230) ausgestoßen wird, den Schritt des Förderns des ausgegrabenen Materials aus dem Bohrloch (2) zur Ablage um faßt.

19. Verfahren nach Anspruch 17, ferner durch Erzeugen eines Bohrlochs (2) mit einem vorgegebenen Durchmesser, wobei das Verfahren den Schritt des Anbringens eines Gehäuses (22, 256, 410), das einen rohrförmigen Abschnitt von vorgegebenem Durchmesser hat, um das Teil (36, 224, 408) herum, und Bewegen des Gehäuses (22, 256, 410) in dem Bohrloch (2), wenn das Teil (36, 224, 408) das Material ausgräbt, wobei das Gehäuse (22, 256, 410) die Abmessung des Bohrlochs (2) und das Austragen des ausgegrabenen Materials steuert, indem es durch den rohrförmigen Abschnitt aus dem Bohrloch (2) zur Ablage geleitet wird.