EP1527235B1 - Düsenstrahlvorrichtung - Google Patents

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EP1527235B1
EP1527235B1 EP03790693A EP03790693A EP1527235B1 EP 1527235 B1 EP1527235 B1 EP 1527235B1 EP 03790693 A EP03790693 A EP 03790693A EP 03790693 A EP03790693 A EP 03790693A EP 1527235 B1 EP1527235 B1 EP 1527235B1
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suspension
pipe
jet
mouth
grouting apparatus
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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 earth region, with a linkage, which has a centric suspension tube and an air feed according to the preamble of claim 1.
  • the suspension tube has a plurality of deflections, resulting in a total of a fluidically unfavorable course of the dispensed medium.
  • nozzle jet devices such as those used in the so-called HDI process (high-pressure injection method) application.
  • a threaded actuator is used, which is connected to a drill string (DE 197 31 223 C2). At the lower end of this drill pipe outlet nozzles, from each of which a jet of jet is discharged.
  • the present invention has for its object to provide a device of the type mentioned by which is optimized in terms of aerodynamics in a simple manner in the manufacture of a nozzle jet element in the earth region of the suspension jet.
  • This object is achieved in that at a steady curve between the vertical centric suspension tube and the air supply on the one hand and the mouth areas for the suspension and air of the nozzle carrier on the other hand in the transition region between the vertical part of the suspension tube and in the mouth region for the suspension of Nozzle carrier ending angled part of the suspension tube is arranged to the mouth opening valve.
  • a continuous curve is advantageously created between the vertical suspension tube or the air feed and the angularly, preferably horizontally arranged, mouth regions of the nozzle carrier, whereby a flow-technically optimal delivery of the suspension jet is ensured.
  • valve may be formed as a spring-loaded, adjustable ball seat valve.
  • the nozzle carrier may according to another feature of the invention as a pear-shaped in outline for a part of the vertical centric suspension tube, the air supply surrounding the tube, the angled parts of the suspension tube, the air supply and the mouth areas for the suspension or the air be educated.
  • the linkage may be formed as a drill pipe.
  • a nozzle jet device 1 for producing a nozzle jet element 2 in the soil 8 is shown. It can find a frontal reamer 3 with drill bit 4 and an adjoining, vertical drill pipe 5 application.
  • This vertical drill string 5 has a centric suspension tube 10 and an air feed 12, which surrounds the suspension tube 10.
  • a separate water channel can be used.
  • a nozzle carrier 20 is disposed between an end portion 14 of the vertical drill pipe 5 and the reamer 3.
  • this nozzle carrier 20 are z.
  • Fig. 1 it is also recognizable that between the vertical suspension tube 10 and a terminating in the mouth region 22 of the nozzle carrier 20 horizontal part 26 of the suspension tube 10 to the mouth opening valve 30 is arranged.
  • This valve 30 is formed for example as a ball seat valve, with a ball 34 and a spring 32 and an adjusting element 36.
  • this adjusting element 36 which, for example, stored in a threaded opening, the pressing force of the spring 32 against the ball 34 can be regulated.
  • the nozzle carrier 20 is formed as a pear-shaped housing in outline, and has a portion 10 'of the vertical centric suspension tube 10, the tube 10' surrounding air supply 12 'and the horizontal portion 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 carrier 20 may, for. B. also have a biconical shape.
  • interchangeable nozzles 40 (or according to FIG. 2) 40 'can be inserted into the mouth region 22 for the suspension.
  • These nozzles are designed according to the soil to be processed 8, can be easily replaced in the nozzle carrier 20 and have different sections with preferably constant slope.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Düsenstrahlvorrichtung zum Herstellen eines Düsenstrahlelements im Erdbereich, mit einem Gestänge, welches ein zentrisches Suspensionsrohr und eine Luftzuführung aufweist nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Als Stand der Technik ist bereits eine derartige Düsenstrahlvorrichtung bekannt (US-A-5,228,809), dessen Suspensionsrohr mehrere Umlenkungen aufweist, woraus insgesamt ein strömungstechnisch ungünstiger Verlauf des abzugebenden Mediums resultiert.
  • Zum allgemeinen Stand der Technik zählen Düsenstrahlvorrichtungen, wie sie beispielsweise beim sogenannten HDI-Verfahren (Hochdruckinjektionsverfahren) Anwendung finden. Beispielsweise wird eine Gewindebetätigungsvorrichtung 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 diesem bekannten Verfahren bzw. der Vorrichtung wiederum 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 Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche auf einfache Weise beim Herstellen eines Düsenstrahlelements im Erdbereich der Suspensionsstrahl strömungstechnisch optimiert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem stetigen Kurvenverlauf zwischen dem vertikalen zentrischen Suspensionsrohr und der Luftzuführung einerseits und den Mündungsbereichen für die Suspension und Luft des Düsenträgers andererseits in dem Übergangsbereich zwischen dem vertikalen Teil des Suspensionsrohres und einem in den Mündungsbereich für die Suspension des Düsenträgers endenden abgewinkelten Teil des Suspensionsrohres ein zum Mündungsbereich sich öffnendes Ventil angeordnet ist. Hierdurch wird vorteilhafterweise ein stetiger Kurvenverlauf zwischen dem vertikalen Suspensionsrohr bzw. der Luftzuführung und den winkelig, vorzugsweise waagerecht angeordneten Mündungsbereichen des Düsenträgers geschaffen, wodurch eine strömungstechnisch optimale Abgabe des Suspensionsstrahls gewährleistet ist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Ventil als federbeaufschlagtes, einstellbares Kugelsitzventil ausgebildet sein.
  • Der Düsenträger kann nach einem anderen Merkmal der Erfindung als ein im Umriss birnenförmiges bzw. doppelkonisches Gehäuse für einen Teil des vertikalen zentrischen Suspensionsrohres, die das Rohr umgebende Luftzuführung, den abgewinkelten Teilen des Suspensionsrohres, die Luftzuführung sowie die Mündungsbereiche für die Suspension bzw. die Luft ausgebildet sein.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen, wobei insbesondere das Gestänge als Bohrgestänge ausgebildet sein kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen 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 Verstellelement 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 vorzugsweise 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 erfindungsgemäßen Düsenstrahlvorrichtung zum Herstellen eines Düsenstrahlelements im Erdreich 8 erzielt wird.

Claims (8)

  1. Düsenstrahlvorrichtung (1) zum Herstellen eines Düsenstrahlelements im Erdreich, mit einem Gestänge (5) welches ein zentrisches Suspensionsrohr (10) und eine Luftzuführung (12) aufweist,
    wobei in einem Endabschnitt (14) des Gestänges (5) ein Düsenträger (20) angeordnet ist, in welchem winklig zum Gestänge (5) Mündungsbereiche (22, 24) des Suspensionsrohrs (10) und der Luftzuführung (12) liegen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass, bei einem stetigen Kurvenverlauf zwischen dem vertikalen zentrischen Suspensionsrohr (10) und der Luftzuführung einerseits und den Mündungsbereichen für die Suspension und Luft (22, 24) des Düsenträgers (20) andererseits, in dem Übergangsbereich zwischen dem vertikalen Bereich des Suspensionsrohres (10) und einem in den Mündungsbereich für die Suspension (22) des Düsenträgers (20) endenden abgewinkelten Teil (26) des Suspensionsrohrs (10) ein zum Mündungsbereich (22) sich öffnendes Ventil (30) angeordnet ist.
  2. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als federbeaufschlagtes einstellbares Kugelsitzventil (30) ausgebildet ist.
  3. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (20) als ein im Umriss birnenförmiges bzw. doppelkonisches Gehäuse für einen Teil (10') des vertikalen zentrischen Suspensionsrohres (10), die das Rohr (10) umgebende Luftzuführung (12), den abgewinkelten Teilen (26) des Suspensionsrohres, die Luftzuführung sowie die Mündungsbereiche (22, 24) für die Suspension bzw. die Luft ausgebildet ist.
  4. 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.
  5. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (40, 40') unterschiedliche Abschnitte vorzugsweise konstanter Steigung aufweisen.
  6. Düsenstrahlvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestänge (5) als Bohrgestänge ausgebildet ist.
  7. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgestänge einen stirnseitigen Räumer (30) mit Bohrkrone (4) aufweist.
  8. 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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