EP1527235A1 - Düsenstrahlvorrichtung - Google Patents

Düsenstrahlvorrichtung

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EP1527235A1
EP1527235A1 EP03790693A EP03790693A EP1527235A1 EP 1527235 A1 EP1527235 A1 EP 1527235A1 EP 03790693 A EP03790693 A EP 03790693A EP 03790693 A EP03790693 A EP 03790693A EP 1527235 A1 EP1527235 A1 EP 1527235A1
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nozzle
suspension
jet device
mouth
pipe
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Klaus Dietz
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Stump Spezialtiefbau GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/26—Compacting soil locally before forming foundations; Construction of foundation structures by forcing binding substances into gravel fillings

Definitions

  • the invention relates to a nozzle jet device for producing a nozzle jet element in the ground, with a linkage which has a central suspension pipe and an air supply.
  • Such nozzle jet devices are used, for example, in the so-called HDI ner process (high-pressure injection process).
  • a rod actuation device is used, which is connected to a drill rod
  • a disadvantage of these known north directions or ner driving is the energy loss when delivering the suspension due to the fluidically unfavorable course of the pipes carrying the suspension.
  • the object of the present invention is to create a device of the type mentioned at the outset by which the suspension jet is optimized in terms of flow technology in a simple manner when producing a jet nozzle element in the ground.
  • a nozzle carrier is arranged in an end section of the linkage, in which nozzle regions of the suspension tube and the air supply lie at an angle to the linkage.
  • a continuous curve is created between the vertical suspension pipe or the air supply and the angular, preferably horizontally arranged, mouth areas of the nozzle carrier, thereby ensuring that the suspension jet delivers an optimal flow.
  • a valve opening towards the mouth area can be arranged between the suspension pipe and a part of the suspension pipe ending in the mouth area of the nozzle carrier, which valve can be designed, for example, as a spring-loaded, adjustable ball seat valve.
  • the nozzle holder can be designed, for example, as a pear-shaped or double-conical housing in outline.
  • replaceable nozzles can be used in the mouth areas for the suspension according to the soil to be worked, which nozzles can have different sections of constant slope, for example.
  • the rod is designed as a drill rod, wherein this drill rod can have an end-face reamer with a drill bit.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a nozzle holder when used in a hole in a soil
  • Fig. 2 is an enlarged view of another nozzle in the area of section A of FIG. 1, in the middle section.
  • FIG. 1 shows a nozzle jet device 1 for producing a nozzle jet element 2 in the soil 8.
  • An end-side reamer 3 with a drill bit 4 and an adjoining, vertical drill pipe 5 can be used.
  • This vertical drill pipe 5 has a central suspension tube 10 and an air supply 12, which surrounds the suspension tube 10.
  • a separate water channel can be used.
  • a nozzle carrier 20 is arranged between an end section 14 of the vertical drill pipe 5 and the reamer 3.
  • this nozzle carrier 20 are z. B. horizontally to the drill pipe 5 mouth areas 22 and 24 of the suspension tube 10 and the air supply 12.
  • a valve 30 which opens towards the mouth is arranged between the vertical suspension pipe 10 and a horizontal part 26 of the suspension pipe 10 which ends in the mouth region 22 of the nozzle carrier 20.
  • This valve 30 is designed, for example, as a ball seat valve, with a ball 34 as well as a spring 32 and an adjusting element 36.
  • the pressing force of the spring 32 against the ball 34 can be regulated by this ner adjusting element 36, which is supported, for example, in a threaded opening.
  • the nozzle carrier 20 is designed as a pear-shaped housing, and has a part 10 'of the vertical central suspension tube 10, the air supply 12' surrounding this tube 10 'and the horizontal part 26 of the suspension tube 10, the corresponding air supply and the mouth areas 22 and 24 for the suspension or for the air.
  • the nozzle holder 20 can e.g. B. also have a double-conical shape. It can be seen from detail A that replaceable nozzles 40 (or according to FIG. 2) 40 'can be inserted into the mouth region 22 for the suspension. These nozzles are designed in accordance with the soil 8 to be worked, can be exchanged in a simple manner in the nozzle carrier 20 and have different sections with a preferably constant slope.

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Description

Düsenstrahlvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Düsenstrahlvorrichtung zum Herstellen eines Dü- senstrahlelements im Erdreich, mit einem Gestänge, welches ein zentrisches Suspensionsrohr und eine Luftzuführung aufweist.
Derartige Düsenstrahlvorrichtungen finden beispielsweise beim sogenannten HDI- Nerfahren (Hochdruckinjektions verfahren) Anwendung. Beispielsweise wird eine Ge- stängebetätigungs Vorrichtung eingesetzt, welche mit einem Bohrgestänge verbunden ist
(DE 197 31 223 C2). Am unteren Ende dieses Bohrgestänges sind Austrittsdüsen, aus welchen jeweils ein Düsstrahl abgegeben wird.
Nachteilig ist bei diesen bekannten Norrichtungen bzw. Nerfahren der Energieverlust bei der Abgabe der Suspension infolge des strömungstechnisch ungünstigen Verlaufs der die Suspension führenden Rohre.
Entsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Norrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche auf einfache Weise beim Her- stellen eines Düsenstrahlelements im Erdreich der Suspensionsstrahl strömungstechnisch optimiert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem Endabschnitt des Gestänges ein Düsenträger angeordnet ist, in welchem winklig zum Gestänge Mün- dungsbereiche des Suspensionsrohres und der Luftzuführung liegen. Hierbei wird ein stetiger Kurvenverlauf zwischen dem vertikalen Suspensionsrohr bzw. der Luftzuführung und den winklig, vorzugsweise waagerecht angeordneten Mündungsbereichen des Düsenträgers geschaffen, wodurch eine strömungstechnisch optimale Abgabe des Suspensionsstrahls gewährleistet ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen dem Suspensionsrohr und einem in den Mündungsbereich des Düsenträgers endenden Teil des Suspensionsrohres ein zum Mündungsbereich sich öffnendes Ventil angeordnet sein, welches beispielsweise als federbeaufschlagtes, einstellbares Kugelsitzventil ausgebildet sein kann.
Der Düsenträger kann beispielsweise als im Umriss birnenförmiges bzw. doppelkonisches Gehäuse gestaltet sein. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass in den Mündungsbereichen für die Suspension auswechselbare Düsen entsprechend des zu bearbeitenden Erdreichs einsetzbar sind, welche beispielsweise unterschiedliche Abschnitte von konstanter Steigung aufweisen können.
Erfindungsgemäß besteht darüber hinaus die Möglichkeit, dass das Gestänge als Bohrgestänge ausgebildet ist, wobei dieses Bohrgestänge einen stirnseitigen Räumer mit Bohrkrone aufweisen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- rangsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Düsenträger bei einem Einsatz in einer Bohrung eines Erdreichs,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer anderen Düse im Bereich des Ausschnittes A nach Fig. 1, im Mittelschnitt.
In Fig. 1 ist eine Düsenstrahlvorrichtung 1 zum Herstellen eines Düsenstrahlelements 2 im Erdreich 8 dargestellt. Es kann ein stirnseitiger Räumer 3 mit Bohrkrone 4 und ein daran anschließendes, vertikales Bohrgestänge 5 Anwendung finden. Dieses vertikale Bohrgestänge 5 weist ein zentrisches Suspensionsrohr 10 und eine Luftzuführung 12 auf, welche das Suspensionsrohr 10 umgibt. Zusätzlich kann ein separater Wasserkanal eingesetzt werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, eine Bohrung vorab im Erdreich 8 einzubringen und von dem Einsatz des Räumers 3 und der Bohrkrone 4 abzusehen.
Wie ersichtlich, ist zwischen einem Endabschnitt 14 des vertikalen Bohrgestänges 5 und dem Räumer 3 ein Düsenträger 20 angeordnet. In diesem Düsenträger 20 liegen z. B. waagrecht zum Bohrgestänge 5 Mündungsbereiche 22 bzw. 24 des Suspensionsrohres 10 bzw. der Luftzuführung 12. Wie ersichtlich, ist ein stetiger Kurvenverlauf zwischen dem vertikalen zentrischen Suspensionsrohr 10 bzw. der Luftzuführung 12 und der waagrecht angeordneten Mündungsbereiche 22 bzw. 24 des Düsenträgers 20 gegeben.
Aus Fig. 1 ist darüber hinaus erkennbar, dass zwischen dem vertikalen Suspensionsrohr 10 und einem im Mündungsbereich 22 des Düsenträgers 20 endenden waagrechten Teil 26 des Suspensionsrohres 10 ein zur Mündung sich öffnendes Ventil 30 angeordnet ist. Dieses Ventil 30 ist beispielsweise als Kugelsitzventil ausgebildet, mit einer Kugel 34 sowie einer Feder 32 und einem Verstellelement 36. Durch dieses Nerstellelement 36, welches beispielsweise in einer Gewindeöffnung lagert, kann die Andrückkraft der Feder 32 gegen die Kugel 34 reguliert werden.
Wird nun Suspension durch das Rohr 10 in Pfeilrichtung I gedrückt, so hebt sich die Kugel 34 von ihrem Sitz gegen Wirkung der Feder 32, wodurch die Suspension über das waagrechte Rohrteil 26 und den Mündungsbereich 22 an die Außenwand der Bohrung 2 abgegeben wird, wobei sich der gesamte Düsenträger 20 um seine zentrische Achse dreht. Der Düsenträger 20 ist als im Umriss birnenförmiges Gehäuse ausgebildet, und weist einen Teil 10' des vertikalen zentrischen Suspensionsrohres 10, die dieses Rohr 10' umgebende Luftzuführung 12' sowie dem waagrechten Teil 26 des Suspensionsrohres 10, die entsprechende Luftzuführung und die Mündungsbereiche 22 bzw. 24 für die Suspension bzw. für die Luft auf.
Der Düsenträger 20 kann z. B. auch eine doppelkonische Form aufweisen. Aus der Einzelheit A ist erkennbar, dass in den Mündungsbereich 22 für die Suspension auswechselbare Düsen 40 (bzw. nach Fig. 2) 40' einsetzbar sind. Diese Düsen sind entsprechend des zu bearbeitenden Erdreiches 8 gestaltet, können auf einfache Weise in dem Düsenträger 20 ausgewechselt werden und unterschiedliche Abschnitte mit vor- zugsweise konstanter Steigung aufweisen.
Durch den stetigen Kurvenverlauf der Rohre 10 bzw. 10' sowie 26 und den speziell gestalteten Mündungsbereich 22 und der Düsen 40 bzw. 40' ergibt sich eine strömungstechnisch optimierte Abgabe der Suspension, wodurch auf einfache Weise eine wesentlich erhöhte Effektivität der erfindungs gemäßen Düsenstrahlvorrichtung zum
Herstellen eines Düsenstrahlelements im Erdreich 8 erzielt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Düsenstrahlvorrichtung (1) zum Herstellen eines Düsenstrahlelements im Erdreich, mit einen Gestänge (5), welches ein zentrisches Suspensionsrohr (10) und eine Luftzuführung (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Endabschnitt (14) des Gestänges (5) ein Düsenträger (20) angeordnet ist, in welchem winklig zum Gestänge (5) Mündungsbereiche (22, 24) des Suspen- sionsrohres (10) und der Luftzuführung (12) liegen.
2. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen stetigen
Kurven verlauf zwischen dem vertikalen zentrischen Suspensionsrohr (10) bzw. der Luftzuführung (12) und den Mündungsbereichen (22, 24) des Düsenträgers (20).
3. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Suspensionsrohr (10) und einem in den Mündungsbereich (22) des
Düsenträgers (20) endenden Teil (26) des Suspensionsrohres (10) ein zum Mündungsbereich (22) sich öffnendes Ventil (30) angeordnet ist.
4. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als federbeaufschlagtes, einstellbares Kugelsitzventil (30) ausgebildet ist.
5. Düsenstrahlvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (20) als um Umriss birnenförmiges bzw. doppelkonisches Gehäuse für einen Teil (10') des vertikalen zentrischen Sus- pensionsrohres (10), die das Rohr (10) umgebende Luftzuführung (12) und den Teilen (26) des Suspensionsrohres, die Luftführung sowie die Mündungsbereiche (22, 24) für die Suspension bzw. die Luft ist.
6. Düsenstrahlvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Mündungsbereich (22) für die Suspension auswechselbare Düsen (40, 40') entsprechend des zu bearbeitenden Erdreichs (8) einsetzbar sind.
7. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dü- sen (40, 40') unterschiedliche Abschnitte vorzugsweise konstanter Steigung aufweisen.
8. Düsenstrahlvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestänge (5) als Bohrgestänge ausgebildet ist.
9. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgestänge einen stirnseitigen Räumer (30) mit Bohrkrone (4) aufweist.
10. Düsenstrahlvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsbereiche (22, 24) rechtwinklig zum vertikalen zentrischen Suspensionsrohr (10) bzw. zur Luftzuführung (12) angeordnet sind.
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