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Publication number: DEB0028108MA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 27. Oktober 1953 Bekaiiaiitgemacht am 6. September1956Registration date: October 27, 1953 Posted on September 6, 1953

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Zur Gewinnung großer Grundwassermengen ist es bekannt, von einem Schacht aus eine größere Anzahl horizontaler Bohrungen radial nach allen Seiten in die wasserführenden Schichten vorzutreiben. Die Bohrungen werden mittels vollwandiiger Rohre ausgeführt, in die Filterrohre eingeführt werden, worauf die Bohrrohre wieder entfernt werden.To extract large amounts of groundwater, it is known to use a larger shaft from a shaft Number of horizontal bores to be driven radially on all sides into the water-bearing layers. The holes are made by means of full-walled Pipes executed, are inserted into the filter pipes, whereupon the drill pipes are removed again will.

Es ist auch bekannt, hierfür geschlitzte Rohre zu verwenden, die als Filterrohre im Untergrund verbleiben. Diese Filterrohre erhalten für den Vortrieb einen Bohrkopf, der mittels einer hydraulischen Presse vorgetrieben wird und. mit Ausnehmungen versehen ist, durch die unter Ausnutzung des hydrostatischen Druckes der über dem Filterrohr befindlichen Wassersäule feines Material, wie Sand, Feinkies usw., aus dem Untergrund durch ein an den Bohrkopf angeschlossenes Spülrohr fortlaufend während des Bohrvorganges in den Schacht gespült wird. Das Filterrohr ist hierbei fest mit dem Bohrkopf verbunden, der gegen das Filterrohr abgedichtet ist. Das Spülrohr ist von dem Filterrohr umschlossen und gegen dieses abgedichtet.It is also known to use slotted pipes for this purpose, which act as filter pipes in the underground remain. These filter pipes receive a drill head for the advance, which by means of a hydraulic Press is advanced and. is provided with recesses, through which under utilization the hydrostatic pressure of the water column located above the filter tube fine Material such as sand, fine gravel, etc., from the subsoil through a connected to the drill head The flushing pipe is continuously flushed into the shaft during the drilling process. The filter tube is firmly connected to the drill head, which is sealed against the filter tube. The flush pipe is enclosed by the filter tube and sealed against it.

Bei diesem bekannten Verfahren liegt das Filterrohr unmittelbar in dem Untergrund. Es werden daher beim Einströmen des Wassers durch die Öffnungen des Filterrohres Sand, und Feinkiese mitgerissen, wodurch das geförderte Wasser in unerwünschter Weise verunreinigt wird.In this known method, the filter tube lies directly in the ground. It will therefore, when the water flows in through the openings of the filter tube, sand and fine gravel entrained, whereby the pumped water is contaminated in an undesirable manner.

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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer derartigen waagerechten Wasserfassungsanlage zwischen Filterrohr und Untergrund einen Kiesfilter herzustellen, um eine größere Wassermenge sandfrei fördern zu können. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Spülvorgang absatzweise durchgeführt und während der Unterbrechungen der Spülung hinter dem Bohrkopf ein freier Raum geschaffen wird, in denThe object of the invention is, in such a horizontal water catchment system Establish a gravel filter between the filter tube and the subsurface to remove a larger amount of water to be able to convey sand-free. This object is achieved according to the invention in that the flushing process carried out intermittently and a free space is created in the behind the drill head during the interruptions in the flushing

ίο mittels einer Gegenspülung Feinkiese eingeführt werden, die durch einen kolbenartigen Stößel in den Untergrund gedrückt werden. Auf diese Weise entsteht hinter dem Bohrkopf ein Kiesfilter, der die Filterrohre dicht umschließt und deren unmittelbares Anliegen an dem Untergrund verhindert. Dieser Kiesfilter wird also bereits beim Vortrieb des Bohrkopfes vor dem Einbringen der Filterrohre erzeugt, so daß ein nachträgliches Herstellen des Kiesfilters nach dem Einbau der Filterrohre wie bei anderen bekannten Verfahren nicht erforderlich ist.ίο Fine gravel introduced by means of a counter-rinse which are pressed into the ground by a piston-like plunger. In this way A gravel filter is created behind the drill head, which tightly encloses the filter pipes and their immediate vicinity Prevents concerns on the subsurface. This gravel filter is so already when the drill head is advanced before the introduction of the Filter tubes generated, so that a subsequent production of the gravel filter after the installation of the Filter tubes as in other known methods is not required.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mittels einer Einrichtung durchgeführt werden, die aus einem Kolbenstößel besteht, der auf dem den Bohrkopf tragenden Druckrohr verschiebbar geführt und mit einer hydraulischen Antriebseinrichtung versehen ist. Beim Vortrieb des Bohrkopfes legt sich dieser Kolbenstößel gegen einen im Bohrkopf angeordneten, einen Abschlußsdiieber für dasDruckrohr enthaltenden Ringkolben und verschließt .an dem Druckrohr angebrachte Austrittsöffnungen.The method according to the invention can be carried out by means of a device consisting of consists of a piston tappet which is slidably guided on the pressure tube carrying the drill head and is provided with a hydraulic drive device. When advancing the drill head lays this piston tappet against a arranged in the drill head, a final valve for the pressure tube containing annular piston and closes .an the pressure pipe attached outlet openings.

Dieser Kolbenstößel ist von einem Zylinder umschlossen, der teleskopartig ineinandergeschobene" Filterrohre unter Zwischenschaltung von Abscherringen trägt und auf einer kolbenartigen Verstärkung des Druckrohres gelagert ist.This piston tappet is enclosed by a cylinder which is telescoped into one another " Filter tubes with the interposition of shear rings and on a piston-like reinforcement of the pressure pipe is stored.

Der zur Bildung des Filters dienende Feinkies Avird vorzugsweise mittels einer Schleuse in das Gegenspülwasser eingeführt, das diesen Feinkies mit hohem Druck in den Hohlraum hinter dem Bohrkopf einschwemmt. Diese Schleuse ist zweckmäßig als Drehschleuse , ausgebildet und mit mehreren Kammern versehen, in die der Kies eingefüllt wird, so daß bei jedem Arbeitsgang stets die gleiche Menge Kies eingeschwemmt wird. Während des Einspülens des Kiesfilters wird der Bohrkopf, z. B. durch Schieber, gegen das Spülrohr abgeschlossen, das mit durch den Kolben der Vortriebseinrichtung verdeckten Öffnungen versehen ist, durch die bei zurückgezogenem Kolben das Kieswassergemisch austreten kann. Diese Öffnungen sind nur während dieser Gegenspülung geöffnet, während sie bei dem Spülyorgang durch den in seiner Vorderstellung befindlichen Kolben verschlossen sind.The fine gravel Av is used to form the filter, preferably by means of a sluice into the Counter-rinse water introduced that this fine gravel with high pressure in the cavity behind the Drill head washed in. This lock is expediently designed as a rotary lock and with several chambers are provided in which the gravel is poured, so that with every work step the same amount of gravel is washed in. While the gravel filter is being flushed in, the Drill head, e.g. B. by slide closed against the flushing pipe, which is with by the piston of Propulsion device covered openings is provided through which when the piston is withdrawn the gravel water mixture can escape. These openings are only open during this counterwash, while they are closed with the flushing mechanism by the piston in its front position are.

Die Steuerung der Spülung und Gegendruckspülung kann mittels eines im Schacht angebrachten Zweiwegehahnes od. dgl. bewirkt werden. Ferner wird zweckmäßig eine Düsenvorrichtung vorgesehen, die wahlweise für den in bekannter Weise durch Preßluft unterstützten Spülvorgang sowie für den Gegenspülvorgang zum Einschwemmen des Kiesfilters verwendbar ist.The control of the flushing and counter-pressure flushing can be done by means of an in the shaft Two-way cock or the like. Be effected. Furthermore, a nozzle device is expediently provided, the optional for the flushing process supported in a known manner by compressed air as well can be used for the counter-rinsing process for flooding in the gravel filter.

Das Verfahren gemäß der Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, die den Längsschnitt einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Einrichtung zeigt.The method according to the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, which shows the longitudinal section of a device suitable for carrying out this method.

Der in einer kegelförmigen Spitze auslaufende zylindrische Bohrkopf 1 ist je nach der Art des Untergrundeis, z.B. hei lockerem Gestein, aus "außen mit Blech armiertem Eisenbeton hergestellt und an seiner Spitze mit schrägen Öffnungen 2 versehen, die mit dem Inneren eines den Bohrkopf 1 tragenden Druckrohres. 5 in, Verbindung stehen. In eimer zylindrischen Kammer des Bohrkopfes 1 ist ein Ringkolben 3 verschiebbar gelagert, gegen den sich eine Druckfeder 4 legt. Der Ringkolben 3 ist mit schräg verlaufenden Führungsschlitzen 6 versehen, in denen die Steuerorgane für zwei in radialen Führungen bewegliche Schieberplatten 7 gelagert sind.The tapering in a conical tip cylindrical drill head 1 is depending on the type of Underground ice, e.g. in loose rock, from "outside made of reinforced concrete reinforced with sheet metal and provided with inclined openings 2 at its tip, with the interior of a pressure pipe carrying the drill head 1. 5 in, connect. In a bucket cylindrical chamber of the drill head 1, an annular piston 3 is slidably mounted against which a compression spring 4 sets. The annular piston 3 is provided with inclined guide slots 6, in which the control members for two slide plates 7 movable in radial guides are mounted are.

Auf dem Druckrohr 5 ist ein Kolbenstößel 8 verschiebbar geführt, dessen vorderes kegelförmiges Ende sich gegen den Ringkolben 3 legt. In der dargestellten vorderen Endlage verschließt der Kolbenstößel 8 mehrere in dem Druckrohr 5 angebrachte schräge Öffnungen 9. Der Kolbenstößel 8 setzt sich in einem Rohr 10 fort, das an seinem Ende einen Kolben 11 trägt. Der Kolbenstößel 8 ist in einem Zylinder 12 geführt, der an seinem hinteren Ende die durch Abscherringe 13 in ihrer Lage gehaltenen Enden mehrerer teleskopartig ineinandergeschobener Filterrohre 14 trägt. Das vordere Ende des Zylinders 12 gleitet in einer ringförmigen Eindrehung-i5 des Kolbenstößels 8. Der Zylinder 12 ist etwa in der Mitte mit einer radialen Trennwand 16 versehen, die mit dem Kolbenstößel 8 einen Druckraum 17 und mit dessen Kolben 11 einen Druckraum 18 einschließt. In der Trennwand 16 ist ein Rundschieber 19 angeordnet, gegen den der Kolbenstößel 8 bei seiner hinteren Endlage stößt. In der Trennwand 16 mündet eine Rohrleitung 20, durch die Preßwasser zugeführt wird. Diese Leitung steht über nicht dargestellte Kanäle mit dem Rundschieber 19 in Verbindung.A piston tappet 8 is slidably guided on the pressure tube 5, the front of which is conical The end lies against the annular piston 3. The piston tappet closes in the front end position shown 8 several inclined openings 9 made in the pressure tube 5. The piston tappet 8 sets continues in a tube 10 which carries a piston 11 at its end. The piston tappet 8 is in guided by a cylinder 12, which is held in place by shear rings 13 at its rear end Ends of several telescopically nested filter tubes 14 carries. The front end of the cylinder 12 slides in an annular recess-i5 of the piston tappet 8. The cylinder 12 is approximately in the middle with a radial partition 16 provided, with the piston tappet 8 a pressure chamber 17 and with its piston 11 a Pressure chamber 18 includes. In the partition 16 a round slide 19 is arranged against which the piston tappet 8 strikes in its rear end position. In the partition 16 opens a pipe 20 through which press water is supplied. This line is in communication with the round slide 19 via channels (not shown).

Das hintere Ende des Zylinders 12 ist auf einer Verstärkung 21 des Druckrohres 5 gelagert, die eine Buchse 22 umschließt. Diese bildet mit dem Teil 24 des Bohrrohres 5 eine Ringdüse 23, die dessen Innenraum mit einer Kammer 25 verbindet. In dieser mündet die Preßluftleitung 26, durch die vom Schacht aus Preßluft zugeführt wird. Die Luftkammer 25 ist durch eine Dichtung, z. B. eine Gummimanschette 27, einseitig gegen die Ringdüse 23 abgedichtet, die mit einem LuftverteilungsringThe rear end of the cylinder 12 is on a Reinforcement 21 of the pressure pipe 5 is mounted, which surrounds a bush 22. This forms with the Part 24 of the drill pipe 5 has an annular nozzle 23 which connects its interior with a chamber 25. In this opens the compressed air line 26, through which compressed air is supplied from the shaft. the Air chamber 25 is sealed by a seal, e.g. B. a rubber sleeve 27, on one side against the ring nozzle 23 sealed with an air distribution ring

28 ausgerüstet ist, um eine gleichmäßige Luftverteilung zu erreichen. Die Ringdüse 23 kann durch die Schraubverbindung 30 entsprechend dem Druck der vorhandenen Preßluft eingestellt werden.28 is equipped to achieve an even distribution of air. The ring nozzle 23 can through the Screw connection 30 can be adjusted according to the pressure of the compressed air available.

In dem Kolben 21 ist eine Mitnehmervorrichtung, z. B. eine unter Federdruck stehende KlinkeIn the piston 21 is a driver device, for. B. a spring-loaded latch

29 angeordnet, die den Zylinder 12 mit dem Druckrohr 5 kuppelt, wenn dieses nach vorn bewegt wird, wodurch die Filterrohre 14 mittels der Abscherringe 13 bei der Vorwärtsbewegung des Druckrohres 5 mit nach yorn gezogen werden, während29 arranged, which connects the cylinder 12 to the pressure tube 5 couples when this is moved forward, whereby the filter tubes 14 by means of the shear rings 13 can be pulled during the forward movement of the pressure pipe 5 with after yorn, while

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die Klinke 29 bei der Rückwärtsbewegung des Druckrohres 5 von dem Zylinder 12 entkuppelt wird.the pawl 29 is decoupled from the cylinder 12 during the backward movement of the pressure tube 5 will.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Der Bohrkopf 1 wird durch das Druckrohr 5 ζ. Β. mittels in einem Schacht angeordneter hydraulischer Pressen in den Untergrund vorgetrieben Hierbei wird gleichzeitig durch das Rohr 16 Preßluft über die Luftkammer 25 und die Ringdüse 23 .10 in den hinteren Teil des Druckrohres 5 eingeführt, wodurch infolge der entstehenden Ejektorwirkung in 'dem vorderen Teil des Druckrohres ein Unterdruck entsteht. Dieser unterstützt den durch den hydrostatischen Wasserdruck im .Untergrund bewirkten Spülvorgang, so daß feines Material durch die Spülöffnungen 2 abgesaugt wird. Beim Vortrieb des Bohrkopfes 1 befindet sich der Kolbenstößel 8 in der dargestellten Lage, so daß die Schieber 7 im Bohrkopf geöffnet sind. Soll jetzt das Feinkiesfilter hinter dem Bohrkopf ι eingeschwemmt werden, so wird mittels eines am Bedienungsstand im Schacht angebrachten Zweiwegehahns Preßwasser durch die Rohrleitung 20 in den Druckraum 18 eingeführt, wodurch der Kolbenstößel 8 bis zu seiner Anlage an der Trennwand 16 zurückgezogen wird. Hierbei stößt der Kolbenstößel 8 gegen den Rundschieber 19, wodurch das Preßwasser aus dem Druckraum 18 nach außen geleitet wird. Gleichzeitig werden die Öffnungen 9 am vorderen Ende des Druckrohres 5 freigegeben.'The operation of this device is as follows: The drill head 1 is through the pressure pipe 5 ζ. Β. propelled into the ground by means of hydraulic presses arranged in a shaft In this case, compressed air is simultaneously passed through the pipe 16 via the air chamber 25 and the annular nozzle 23 .10 introduced into the rear part of the pressure pipe 5, whereby due to the resulting ejector effect in 'the front part of the pressure pipe a negative pressure is created. This supports the hydrostatic water pressure in the .Untergrund caused rinsing process, so that fine material through the flushing openings 2 is suctioned off. When the drill head 1 is advanced, the piston tappet is located 8 in the position shown, so that the slides 7 are open in the drill head. Should now the fine gravel filter behind the drill head ι be washed in, it is attached to the control station in the shaft by means of a Two-way valve pressurized water introduced through the pipeline 20 into the pressure chamber 18, whereby the piston tappet 8 is withdrawn until it rests against the partition 16. Here the piston tappet 8 pushes against the round slide 19, whereby the press water from the pressure chamber 18 is directed to the outside. At the same time, the openings 9 at the front end of the pressure pipe 5 released. '

Infolge des Rückganges des Kolbenstößels 8 wird der Ringkolben 3 im Bohrkopf 1 durch die Feder 4 zurückgeschoben, wodurch der Schieber 7 geschlossen wird, so daß der Spülvorgang unterbrochen wird. Gleichzeitig wird in das Druckrohr 5 voo dem Schacht aus Gegenspülwasser eingeführt, in das z. B. mittels einer Drehschleuse Feinkies eingeführt wird. Das Kieswassergemisch tritt durch die Öffnungen 9 in den durch Rückführung des Kolbenstößels 8 frei gewordenen Raum hinter dem Bohrkopf 1 ein. Während der Gegendruckspülung ist die Preßluftzufuhr abgestellt. Das in dem Druckrohr 5 nach vorn strömende Gegendruckwasser kann über die Ringdüse 23 nicht in die Luftkammer 25 eintreten, da es hieran durch die Dichtung 27 gehindert wird.As a result of the decrease in the piston tappet 8, the annular piston 3 is in the drill head 1 by the Spring 4 pushed back, whereby the slide 7 is closed, so that the flushing process is interrupted will. At the same time the shaft of counterwash water is introduced into the pressure pipe 5, in the z. B. fine gravel is introduced by means of a rotary sluice. The gravel water mixture occurs through the openings 9 into the space behind which has become free due to the return of the piston tappet 8 the drill head 1. The compressed air supply is switched off during counterpressure purging. This in the pressure pipe 5 forward flowing back pressure water can not through the ring nozzle 23 in the Enter the air chamber 25, since it is prevented from doing so by the seal 27.

Ist die gesamte in das Gegendruckwasser eingeschleuste Feinkiesmenge in den Raum hinter dem Bohrkopf 1 eingeschwemmt, so wird mittels des Rundschiebers 19 sowie über von diesem gesteuerte, unter Federdruck stehende Ventile das Druckwasser aus der Rohrleitung 20 in den Druckraum 17 eingeführt, wodurch der Kolbenstößel 8 nach vorn getrieben wird und dabei die eingeschwemmten Feinkiese gleichmäßig nach außen drückt. Dieses Zusammenpressen des eingeschwemmten Feinkieses wird durch die kegelförmige Ausbildung des vorderen Endes des Kolbenstößels 8 unterstützt. Is all smuggled into the back pressure water Fine gravel flooded into the space behind the drill head 1, it is by means of the Round slide 19 as well as the pressurized water via spring-pressure valves controlled by this introduced from the pipeline 20 into the pressure chamber 17, whereby the piston tappet 8 after is driven forward and pushes the flooded fine gravel evenly outwards. This compression of the fine gravel washed in is due to the conical design the front end of the piston tappet 8 supported.

Gleichzeitig mit dem Vortrieb des Kolbenstößels 8 wird die Zufuhr der Preßluft wieder eingeschaltet, so daß diese durch die Ringdüse 23 in das Druckrohr 5 eintritt. Die Spülung setzt ein, sobald der Kolbenstößel 8 den Bohrkopf erreicht und den Ringkolben 3 wieder zurückgedrückt hat, wodurch der Schieber 7 geöffnet wird.Simultaneously with the advance of the piston tappet 8, the supply of compressed air is switched on again, so that it enters the pressure pipe 5 through the annular nozzle 23. The flush starts as soon as the piston tappet 8 has reached the drill head and has pushed the annular piston 3 back again, whereby the slide 7 is opened.

Mit dem Vortrieb des Bohrkopfes 1 wird auch der Zylinder 12 nach vorn gedrückt, wodurch über die Abscherringe 13 die Filterrohre nach vorn gezogen werden. Diese werden nach dem Teleskopierverfahren in ihre endgültige '-Stellung gebracht, und zwar mit Hilfe der Mitnehmerklinke 29, die bei der Vorwärtsbewegung des Druckrohres 5 den die Filterrohre 14 unter Zwischenschaltung der Abscherringe 13 tragenden Zylinder 12 mit nach vorn nimmt.With the advance of the drill head 1 is also the cylinder 12 is pushed forward, as a result of which the filter tubes are pulled forward via the shear rings 13 will. These are brought into their final 'position by telescoping, with the help of the driver pawl 29, which in the forward movement of the pressure pipe 5 the the filter tubes 14 with the interposition of the shear rings 13 supporting cylinder 12 with after front takes.

Durch Vorwärtsbewegung des Kolbenstößels 8 wird der Rundschieber 19 so gesteuert, daß das in dem Druckraum 18 befindliche Wasser durch in der Trennwand 16 befindliche Kanäle nach außen in die Bodenformation ausströmen kann.By forward movement of the piston tappet 8, the round slide 19 is controlled so that the in the pressure chamber 18 located water through channels located in the partition 16 to the outside into the Soil formation can flow out.

Die Steuerung des Kolbenstößels 8 kann auch selbsttätig, z. B. in Abhängigkeit der Zeit erfolgen, die zum Emschwemmen des Feinkiesfilters nötig ist.The control of the plunger 8 can also be done automatically, for. B. take place depending on the time, which is necessary to flood the fine gravel filter.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erspart eine Nachentsandung nach dem Einbringen der Filterrohre und ermöglicht eine ungestörte Durchführung der Teleskopierung der Filterrohre.The method according to the invention saves a subsequent desanding after the introduction of the filter tubes and enables the telescoping of the filter tubes to be carried out undisturbed.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Method for producing a gravel filter in horizontal water catchment systems, at which a drill head provided with flushing openings was driven horizontally into the subsoil is, characterized in that during the advance of the drill head periodically by the hydrostatic water pressure im Underground. generated flushing process interrupted "and a free one behind the drill head Space is created in which fine gravel is washed in by means of a counterwash, which are pressed into the ground by a piston-like plunger; whereupon the drilling i ° 5 head is driven back into the subsurface while simultaneously absorbing the flushing.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that on one of the. Drill head (1) carrying pressure tube (5) a piston tappet (8) displaceable is guided, which with a hydraulic drive device (17, 18, 19, 20) is provided and when advancing the drill head (1) against a arranged in this, a closing slide (7) for the pressure pipe

(5) containing the annular piston (3) and closes outlet openings (9) in the pressure pipe (5).

3. Device according to claim 2, characterized in that the piston tappet (8) of a cylinder (12) is enclosed, which the telescopically nested filter tubes with the interposition of shear rings (13) and on a piston-like reinforcement (21) of the pressure pipe (5) is mounted.

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4. Device according to claim 3, characterized in that the piston (21) consists of a Approach of the pressure pipe (5) and an annular nozzle (23) for the introduction of compressed air encloses in the rear part of the pressure pipe (5).

5. Device according to claim 4, characterized in that the annular nozzle (23) against a with the compressed air supply line (26) connected air chamber (25) by a seal

(27) is completed, which allows the passage of the compressed air during the flushing process, but at the counterpressure flushing blocks the entry of the counterpressure water into the air chamber (25).

6. Device according to claim 1, characterized in that that in the shaft a lock, preferably a rotary lock for filling a certain amount of fine gravel is arranged in the back pressure water.

For this purpose ι sheet of drawings