EP3488079B1 - Vorrichtung zum erstellen eines hohlraums in einem boden - Google Patents

Vorrichtung zum erstellen eines hohlraums in einem boden Download PDF

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EP3488079B1
EP3488079B1 EP17751257.1A EP17751257A EP3488079B1 EP 3488079 B1 EP3488079 B1 EP 3488079B1 EP 17751257 A EP17751257 A EP 17751257A EP 3488079 B1 EP3488079 B1 EP 3488079B1
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EP
European Patent Office
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nozzles
receiving space
soil
liquid
ground
Prior art date
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EP17751257.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3488079A1 (de
Inventor
Steffen Praetorius
Tobias GERHARDT
Marc Peters
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Herrenknecht AG
Original Assignee
Herrenknecht AG
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Publication date
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Priority to EP20194145.7A priority patent/EP3763914B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
    • E21B10/61—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids characterised by the nozzle structure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/18—Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining

Definitions

  • the invention relates to a device for creating a cavity in a soil from a starting point to a target point along a drilling line for introducing expansion to keep the cavity open with a propulsion head at the outer end of which at least one cutting element in the form of a ring cutter is provided for loosening the soil,
  • the propulsion takes place via a feed device, the propulsion head having a receiving space which has an opening to which a discharge line is connected and in which at least two first nozzles are provided for dispensing a liquid for the removal of the loosened soil from the receiving space are provided so that their discharge openings are aligned in the direction of the opening of the discharge line, and at least two second nozzles are provided, which are arranged such that their discharge openings are directed towards the soil to be loosened.
  • Such a device is from the DE 4 217 293 C2 known.
  • clay pipes are inserted into the ground from a starting pit using a press frame.
  • the propulsion head has a receiving space for the soil loosened by the cutting edge.
  • a rotary nozzle is arranged in this receiving space, which emits liquid in a jet shape, the orientation of the nozzle in the direction of the clay pipes away from the cutting edge being provided.
  • the soil penetrating into the receiving space is caught by the jets of liquid and moved in the direction of the starting pit through the clay pipes.
  • the head with the nozzles gets closer brought up to the cutting edge (cohesive) or arranged away from this side (sandy soil).
  • Such a device is also known from FR 1338375 A .
  • a tunneling machine for shield tunneling in water-bearing soft rock is disclosed here.
  • the front section of the machine has a cup point.
  • a receiving area is provided behind this into which the loosened soil slides.
  • Various nozzles are provided that dispense liquids in order to mix them with the loosened soil.
  • the tunneling machine has a complicated structure and is in need of improvement with regard to the removal of the loosened soil.
  • the object of the invention is therefore to overcome the aforementioned disadvantages.
  • the at least two nozzles of the first nozzles are aligned such that the jets of liquid emitted by the nozzles intersect at a point in the opening, and / or the second nozzles are aligned such that those from the second nozzles intersect cut discharged liquid jets in an area that is outside of the jacking head in the soil to be loosened.
  • a further teaching of the invention provides that at least two third nozzles are provided, which are arranged such that their discharge opening is essentially directed towards an opposite wall of the receiving space. This further improves the crushing and dissolution of the soil. It is advantageous that the at least two nozzles of the third nozzles are aligned such that the jets of liquid emitted by the nozzles intersect in one area. It is also advantageous that the at least two third nozzles are provided in the receiving space at right angles to the direction of advance.
  • Another teaching of the invention provides that the at least two first, the at least two second and the at least two third nozzles are arranged on the wall of the receiving space.
  • Another teaching of the invention provides that the at least two first, the at least two second and / or the at least two third nozzles can be switched separately. This allows the use of liquid to be optimally adapted to the soil conditions.
  • Another teaching of the invention provides that the expansion involves jacking pipes, tunnel segments, pipe segments or pipelines.
  • At least one of the first, second and / or third nozzles is full jet nozzles. This is understood to mean a nozzle that emits a bundled jet that essentially appears as a point jet on an obstacle. The energy is optimally given off at certain points. This is advantageous when larger objects are to be specifically crushed or to be moved.
  • the at least two first nozzles are designed as full jet nozzles. This is advantageous when larger objects are to be comminuted or moved in a targeted manner in the rear area of the receiving space of the propulsion head.
  • At least one of the first, second and / or third nozzles is flat jet nozzles.
  • the at least one of the second and / or the at least one of the third nozzle is designed as a flat jet nozzle. This is understood to mean a nozzle which emits a jet which fans out at least in one direction, whereby a broader cutting effect takes place on the object being sprayed. The point energy of the jet is reduced, which reduces the depth of penetration into the soil, but at the same time causes a larger-scale comminution.
  • the receiving space is designed to be conical. Alternatively, other shapes can also be provided.
  • the cone is particularly suitable when the loosened soil can be removed by gravity.
  • the receiving space has a section in its wall in which the nozzles are arranged. This makes it possible to provide several nozzles in one area that are aligned differently.
  • Another teaching of the invention provides that the first nozzle is arranged in such a way that the discharged liquid jet is discharged parallel to the surface of the receiving space. As a result, the cleaning and transport effect is improved with respect to the wall of the loosened soil.
  • the device is a device for creating a cavity vertically.
  • the figures show a device 10 with a jacking head 11, at the outer end of which a cutting element 12 is provided for loosening the soil.
  • the jacking head 11 On the opposite side, the jacking head 11 has a connection 13 for an extension 14, which are jacking pipes, tunnel segments, Can act pipe segments or pipelines.
  • the propulsion head 11 has a receiving space 15 which is conical. Alternatively, other shapes such as cylindrical or partially conical are possible.
  • the receiving space 15 is connected to the cutting element 12.
  • the receiving space 15 At its lower end in the conical center, the receiving space 15 has an opening 16 to which a discharge line 17 is connected.
  • a pump 18 can be provided in the discharge line 17 in order to convey the soil and liquid released from the mixture.
  • a recess 20 is provided which extends circularly over the entire cone extends horizontally.
  • individual depressions can be provided here at different points on the cone.
  • a plurality of first nozzles 21 are provided in the recess 20, which are arranged such that the liquid jet 31 emitted by the nozzle 21 runs essentially parallel to the conical inner surface 19.
  • the nozzles are aligned such that these jets meet at a point 22 in the opening 16.
  • a plurality of second nozzles 23 are provided in the recess 20, which are arranged such that the liquid jet 33 emitted by them is directed towards the cutting element 12.
  • the nozzles 23 are provided in such a way that the jets 33 meet in an area 24 which is located outside of the propulsion head 11 in the ground. These rays 33 cause a kind of break-in in the area 24 in the soil, into which the soil loosened and displaced by the cutting element 12 can move into it. This facilitates the loosening and removal of the soil by the propulsion head 11, in particular in the case of cohesive soils.
  • third nozzles 25 are arranged in the recess 20, which are directed essentially at the opposite inner surface 19 of the receiving space 15. They are advantageously provided essentially at right angles so that their rays 35 meet in an area 26. This area is preferably at the level of the transition area 27 between the cutting element 12 and the receiving space 15.
  • the nozzles 21, 23, 25 are connected to a supply line 28 in which a pump 29 is provided.
  • the liquid to be dispensed via the nozzles 21, 23, 25 is supplied via the supply line 28.
  • Fig. 1a shows a plan view of the device 10 according to the invention.
  • the propulsion head 11 with the cutting unit 12 and the receiving space 15 can be seen.
  • the opening 16 is provided in the center of the receiving space 15.
  • the recess is also shown 20 with the second nozzles 23.
  • Figure 1b shows an alternative view to Fig. 1a with the respective liquid jets 31, 33, 35 emitted by the nozzles 21, 23, 25.
  • the first nozzle 21 emits a liquid jet 31 as a full jet or point jet.
  • the second nozzle 23 emits a surface jet 33.
  • the third nozzle also emits a liquid jet 35, which here is also preferably a surface jet.
  • the cut surfaces BB, CC and DD are shown.
  • the cut surface BB is in the Figures 3a to 3c shown.
  • the cut surface CC is in the Figures 4a to 4c shown and the section plane DD is in the Figures 2a to 2c shown.
  • the cut surface CC is selected such that it shows a section through two nozzles of the second nozzles 23.
  • the cutting plane BB is selected so that it shows a section through two nozzles of the third nozzles 25.
  • the cutting plane BB is selected such that it shows a section through two first nozzles 21.
  • the Figures 2a , 3a and 4a each show the section through the propulsion head 11 according to the invention without the representation of the respective liquid jets 31, 33, 35
  • Figures 2b , 3b , 4b each show the section through the propulsion head 11 according to the invention with the respective liquid jet 31, 33, 35 of the respective cut nozzles.
  • the Figures 2c , 3c , 4c show the respective section through the propulsion head 11 according to the invention with the liquid jets 31, 33, 35 of all nozzles.
  • Fig. 5 shows the device 10 according to the invention when creating a cavity in the ground 30.
  • the cavity (not shown) is opened from a section 32, alternatively also from a starting shaft or the like.
  • the route 32 is provided with an extension 34 (here a tunnel extension).
  • a schematically illustrated press frame 36 with hydraulic cylinder 37 and a feed plate 38 is provided in the section 32.
  • the cavity is opened through an opening 39 in the extension 34.
  • pipe sections 14 are provided, at the front end of which the propulsion head 11 is arranged.
  • the opening 39 is sealed between the extension 34 and the corresponding pipe section 14 via a seal 40.
  • the opening itself takes place according to the known pre-pressing process.
  • the loose rock can only be released from the nozzle 21 and conveyed away by the cutting edge 12 in connection with a liquid jet 31. If the cohesiveness of the soil increases, the second row of nozzles 23 to improve the process of loosening the soil and / or the third row of nozzles 25 can be switched on in order to simplify the crushing of the soil and the loosening of the soil.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erstellen eines Hohlraums in einem Boden von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt entlang einer Bohrlinie zum Einbringen von Ausbau zum Offenhalten des Hohlraums mit einem Vortriebskopf an dessen äußeren Ende wenigstens ein Schneidelement in Form einer Ringschneide zum Lösen des Bodens vorgesehen ist, wobei der Vortrieb über eine Vorschubeinrichtung erfolgt, wobei der Vortriebskopf einen Aufnahmeraum aufweist, der eine Öffnung aufweist, an die eine Abförderleitung angeschlossen ist, und in dem wenigstens zwei erste Düsen zum Abgeben einer Flüssigkeit zum Abtransport des gelösten Bodens aus dem Aufnahmeraum vorgesehen sind, die so vorgesehen sind, dass ihre Abgabeöffnungen in Richtung der Öffnung der Abförderleitung ausgerichtet sind, und wobei wenigstens zwei zweite Düsen vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass ihre Abgabeöffnungen auf den zu lösenden Boden gerichtet sind.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 4 217 293 C2 bekannt. Hier werden Steinzeugrohre über einen Pressenrahmen aus einer Startgrube in den Boden eingebracht. Vor den Steinzeugrohren ist ein Vortriebskopf angeordnet, der an seinem äußeren Ende ein Schneidwerkzeug zum Lösen des Bodens aufweist. Der Vortriebskopf weist einen Aufnahmeraum für den über die Schneide gelösten Boden auf. In diesem Aufnahmeraum ist eine Rotationsdüse angeordnet, die Flüssigkeit strahlenförmig abgibt, wobei die Orientierung der Düsen in Richtung der Steinzeugrohre weg von der Schneide vorgesehen ist. Der in den Aufnahmeraum eindringende Boden wird von den Flüssigkeitsstrahlen erfasst und in Richtung der Startgrube durch die Steinzeugrohre bewegt. Je nach Bindigkeit des zu lösenden Bodens wird der Kopf mit den Düsen näher an die Schneide herangebracht (bindig) oder von dieser Seite weg angeordnet (Sandboden).
  • Nachteilig, insbesondere bei sehr bindigen Böden, ist hier, dass der hier gezeigte Vortriebskopf verstopfen kann bzw. der Boden pfropfenartig von der Schneide gelöst wird, ohne dass dieser den Strahlbereich als solches überhaupt erreicht, sodass es hier nicht zu einer Auflösung des Pfropfens und damit zur Verstopfung kommen kann.
  • Weiterhin bekannt ist eine solche Vorrichtung aus FR 1338375 A . Hier ist eine Vortriebsmaschine für einen Schildvortrieb im wasserführenden Lockergestein offenbart. Der vordere Abschnitt der Maschine weist eine Ringschneide auf. Hinter dieser ist ein Aufnahmebereich vorgesehen, in den der gelöste Boden hineinrutscht. Es sind verschiedene Düsen vorgesehen, die Flüssigkeiten abgeben, um diese mit dem gelösten Boden zu vermischen. Die Vortriebsmaschine weist einen komplizierten Aufbau auf und ist hinsichtlich der Abförderung des gelösten Bodens verbesserungswürdig.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher, die vorgenannten Nachteile zu überwinden.
  • Gelöst wird dieses dadurch, die wenigstens zwei Düsen der ersten Düsen so ausgerichtet sind, dass sich die von den Düsen abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen in einem Punkt in der Öffnung schneiden, und/oder wobei die zweiten Düsen so ausgerichtet sind, dass sich die von den zweiten Düsen abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen in einem Bereich schneiden, der sich außerhalb des Vortriebskopfes im zu lösenden Boden befindet.
  • Hierdurch ist vorteilhaft, dass der Boden bereits beim Lösen zerkleinert und mit der Flüssigkeit vermischt wird, wodurch eine bessere Abförderung gewährleistet wird und Verstopfungen vermieden werden. Weiterhin ist vorteilhaft, insbesondere für größere Durchmesser > 600mm, dass der Bohrkopf oder auch die Bohrrohre nicht gedreht werden müssen. Dadurch kann die notwendige Verfahrenstechnik wie Pressenrahmen etc. einfacher ausfallen. Dadurch, dass wenigstens zwei Düsen vorgesehen sind, die in Richtung der Öffnung, der Wandung und/oder dem Boden ausgerichtet sind, werden die Zerkleinerung und die Abförderung des gelösten Bodens verbessert. Dadurch, dass sich die von den Düsen abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen in einem Punkt schneiden. werden die Zerkleinerung und die Abförderung des gelösten Bodens verbessert. Weiterhin wird die Energie der Flüssigkeitsstrahlen in einem Punkt fokussiert.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei dritte Düse vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass ihre Abgabeöffnung im Wesentlichen auf eine gegenüberliegende Wandung des Aufnahmeraums gerichtet ist. Hierdurch wird die Zerkleinerung und Auflösung des Bodens weiter verbessert. Dabei ist vorteilhaft, dass die wenigstens zwei Düsen der dritten Düsen so ausgerichtet sind, dass sich die von den Düsen abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen in einem Bereich schneiden. Weiterhin ist dabei vorteilhaft, dass die wenigstens zwei dritten Düsen im Aufnahmeraum rechtwinklig zur Vortriebsrichtung vorgesehen sind.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens zwei ersten, die wenigstens zwei zweiten und die wenigstens zwei dritten Düsen an der Wandung des Aufnahmeraums angeordnet sind.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens zwei ersten, die wenigstens zwei zweiten und/oder die wenigstens zwei dritten Düsen separat schaltbar sind. Hierdurch kann der Einsatz von Flüssigkeit optimal an die Bodengegebenheiten angepasst werden.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Ausbau um Vortriebsrohre, Tunnelsegmente, Rohrsegmente oder Rohrleitungen handelt.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei wenigstens einer der ersten, zweiten und/oder dritten Düsen um Vollstrahldüsen handelt. Hierunter wird eine Düse verstanden die einen gebündelten Strahl abgibt, der im Wesentlichen als Punktstrahl auf ein Hindernis auftritt. Hierbei wird die Energie optimal punktuell abgegeben. Dieses ist vorteilhaft, wenn größere Objekte gezielt zerkleinert werden sollen oder fortbewegt werden sollen.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens zwei ersten Düsen als Vollstrahldüse ausgeführt sind. Dieses ist vorteilhaft, wenn größere Objekte gezielt im hinteren Bereich des Aufnahmeraums des Vortriebskopfes zerkleinert werden sollen oder fortbewegt werden sollen.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei wenigstens einer der ersten, zweiten und/oder dritten Düsen um Flachstrahldüsen handelt. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens eine der zweiten und/oder die wenigstens eine der dritten Düse als Flachstrahldüse ausgeführt ist. Hierunter wird eine Düse verstanden, die eine Strahl abgibt, der sich wenigstens in eine Richtung auffächert, wodurch eine breitere Schneidwirkung am bedüsten Objekt erfolgt. Die Punktenergie des Strahls wird geringer, wodurch sich die Eindringtiefe in den Boden reduziert, gleichzeitig aber eine größerflächige Zerkleinerung bewirkt wird.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmeraum konusförmig ausgeführt ist. Alternativ können auch andere Formen vorgesehen werden. Der Konus eignet sich insbesondere, wenn der gelöste Boden über die Schwerkraft abgefördert werden kann.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmeraum in seiner Wandung einen Abschnitt aufweist, in dem die Düsen angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich in einem Bereich mehrere Düsen vorzusehen, die unterschiedlich ausgerichtet sind.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die erste Düse so angeordnet ist, dass der abgegebene Flüssigkeitsstrahl parallel zur Oberfläche des Aufnahmeraums abgegeben wird. Hierdurch wird die Reinigungs- und Transportwirkung gegenüber der Wandung von dem gelösten Boden verbessert.
  • Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei der Vorrichtung um eine Vorrichtung zum vertikalen Erstellen eines Hohlraums handelt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Fig. 1a eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
    • Fig. 1b eine alternative Darstellung mit dargestellten Flüssigkeitsstrahlen analog Fig. 1a,
    • Fig. 2a eine Schnittansicht zu Fig. 1a im Schnitt D,
    • Fig. 2b eine weitere Darstellung zu Fig. 2a mit dargestellten Flüssigkeitsstrahlen aus den ersten Düsen,
    • Fig. 2c eine weitere Ansicht zu Fig. 2a mit sämtlichen Flüssigkeitsstrahlen,
    • Fig. 3a eine Schnittansicht des Schnitts B gemäß Fig. 1a,
    • Fig. 3b eine ergänzende Darstellung zu Fig. 3a mit Flüssigkeitsstrahlen der zweiten Düsen,
    • Fig. 3c eine weitere Darstellung zu Fig. 3a mit sämtlichen Flüssigkeitsstrahlen,
    • Fig. 4a eine Schnittansicht gemäß Schnitt C aus Fig. 1a,
    • Fig. 4b eine weitere Ansicht zu Fig. 4a mit Flüssigkeitsstrahlen der dritten Düsen,
    • Fig. 4c eine weitere Ansicht zu Fig. 4a mit sämtlichen Flüssigkeitsstrahlen, und
    • Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Vortriebsystems mit erfindungsgemäßer Vorrichtung.
  • Die Figuren zeigen eine Vorrichtung 10 mit einem Vortriebskopf 11, an dessen äußeren Ende ein Schneidelement 12 zum Lösen des Bodens vorgesehen ist auf der gegenüberliegenden Seite weist der Vortriebskopf 11 einen Anschluss 13 für einen Ausbau 14 auf, bei denen es sich um Vortriebsrohre, Tunnelsegmente, Rohrsegmente oder Rohrleitungen handeln kann. Der Vortriebskopf 11 weist einen Aufnahmeraum 15 auf, der konisch ausgeführt ist. Alternativ sind andere Formen wie beispielsweise zylindrisch oder teilkonisch möglich. Am oberen Ende ist der Aufnahmeraum 15 mit dem Schneidelement 12 verbunden. An seinem unteren Ende im konischen Zentrum weist der Aufnahmeraum 15 eine Öffnung 16 auf, an der eine Abförderleitung 17 angeschlossen ist. In der Abförderleitung 17 kann eine Pumpe 18 vorgesehen sein, um die Mischung ausgelösten Boden und Flüssigkeit ab zu fördern.
  • In der hierbei abschnittsweise konisch ausgeführten Innenfläche 19 des Aufnahmeraums 15 ist eine Vertiefung 20 vorgesehen, die sich kreisförmig über den gesamten Konus horizontal erstreckt. Alternativ können hier einzelner Vertiefungen an verschiedenen Stellen des Konus vorgesehen sein. In der Vertiefung 20 sind mehrere erste Düsen 21 vorgesehen, die so angeordnet sind, dass der von der Düse 21 abgegebene Flüssigkeitsstrahl 31 im Wesentlichen parallel zur konischen Innenfläche 19 verläuft. Vorteil der Weise sind die Düsen dabei so ausgerichtet, dass sich diese Strahlen in einem Punkt 22 in der Öffnung 16 treffen. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist es möglich, den gelösten Boden, der sich in diesem Bereich des Aufnahmeraums 15 befindet, zu zerkleinern, sofern dieses noch nicht geschehen ist und gleichzeitig entlang der Innenfläche 19 hin zur Öffnung 16 zu bewegen.
  • Des Weiteren sind in der Vertiefung 20 mehrere zweite Düsen 23 vorgesehen, die so angeordnet sind, dass der von diesen abgegebene Flüssigkeitsstrahl 33 hin zum Schneidelement 12 gerichtet ist. Vorteilhafterweise sind die Düsen 23 dabei so vorgesehen, dass sich die Strahlen 33 in einem Bereich 24 treffen, der außerhalb des Vortriebskopfes 11 im Boden befindet. Durch diese Strahlen 33 wird im Bereich 24 im Boden eine Art Einbruch bewirkt, in denen sich dann der durch das Schneidelement 12 gelöste und verdrängte Boden hineinbewegen kann. Hierdurch wird das Lösen und Abtransportieren des Bodens durch den Vortriebskopf 11, insbesondere bei bindigen Böden, erleichtert.
  • Des Weiteren sind in der Vertiefung 20 dritte Düsen 25 angeordnet, die im Wesentlichen auf die gegenüberliegende Innenfläche 19 des Aufnahmeraums 15 gerichtet sind. Vorteilhafterweise sind sie dabei im Wesentlichen rechtwinklig vorgesehen, sodass sich deren Strahlen 35 in einem Bereich 26 treffen. Dieser Bereich liegt vorzugsweise auf der Höhe des Übergangsbereichs 27 zwischen Schneidelement 12 und Aufnahmeraum 15. Durch das vorsehen der dritten Düsen wird im Bereich 26 der eintretende Boden zerkleinert und gelöst durch die Flüssigkeitsstrahlen 35.
  • Die Düsen 21, 23, 25 sind mit einer Zuführleitung 28 verbunden, in der eine Pumpe 29 vorgesehen ist. Über die Zuführleitung 28 wird die über die Düsen 21, 23, 25 abzugebende Flüssigkeit zugeführt.
  • Fig. 1a zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung 10. Zu sehen ist dabei der Vortriebskopf 11, mit der Schneideinheit 12 und dem Aufnahmeraum 15. Mittig im Aufnahmeraum 15 ist die Öffnung 16 vorgesehen. Des Weiteren gezeigt ist die Vertiefung 20 mit den zweiten Düsen 23. Fig. 1b zeigt eine alternative Ansicht zu Fig. 1a mit den jeweiligen von den Düsen 21, 23, 25 abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen 31, 33 35. Hierbei gibt die erste Düse 21 einen Flüssigkeitsstrahl 31 als Vollstrahl bzw. Punktstrahl ab. Die zweite Düse 23 gibt einen Flächenstrahl 33 ab. Die dritte Düse gibt ebenfalls einen Flüssigkeitsstrahl 35 ab, bei dem es sich hier ebenfalls bevorzugt um einen Flächenstrahl handelt. Weiterhin in den Figuren Fig. 1a und Fig. 1b dargestellt sind die Schnittflächen B-B, C-C und D-D. Die Schnittfläche B-B ist in den Figuren 3a bis 3c dargestellt. Die Schnittfläche C-C ist in den Figuren 4a bis 4c dargestellt und die Schnittebene D-D ist in den Figuren 2a bis 2c dargestellt.
  • Die Schnittfläche C-C ist dabei so gewählt, dass sie einen Schnitt durch zwei Düsen der zweiten Düsen 23 zeigt. Die Schnittebene B-B ist dabei so gewählt, dass sie einen Schnitt durch zwei Düsen der dritten Düsen 25 zeigt. Die Schnittebene B-B ist dabei so gewählt, dass sie einen Schnitt durch zwei erste Düsen 21 zeigt. Die Figuren 2a, 3a und 4a zeigen dabei jeweils den Schnitt durch den erfindungsgemäßen Vortriebskopf 11 ohne die Darstellung der jeweiligen Flüssigkeitsstrahlen 31, 33, 35. Die Figuren 2b, 3b, 4b zeigen dabei jeweils den Schnitt durch den erfindungsgemäßen Vortriebskopf 11 mit dem jeweiligen Flüssigkeitsstrahl 31, 33, 35 der jeweiligen geschnittenen Düsen. Die Figuren 2c, 3c, 4c zeigen den jeweiligen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Vortriebskopf 11 mit den Flüssigkeitsstrahlen 31, 33, 35 aller Düsen.
  • Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 beim Erstellen eines Hohlraums im Boden 30. Dabei wird aus einer Strecke 32, alternativ auch aus einem Startschacht oder dergleichen, der Hohlraum (nicht dargestellt) aufgefahren. Die Strecke 32 ist mit einem Ausbau 34 (hier ein Tunnelausbau) versehen. In der Strecke 32 ist ein schematisch dargestellter Pressenrahmen 36 mit Hydraulikzylinder 37 und einer Vorschubplatte 38 vorgesehen.
  • Durch eine Öffnung 39 im Ausbau 34 hindurch erfolgt das Auffahren des Hohlraums. Dafür sind Rohrschüsse 14 vorgesehen, an deren vorderen Ende der Vortriebskopf 11 angeordnet ist. Die Öffnung 39 wird zwischen Ausbau 34 und entsprechendem Rohrschuss 14 über eine Dichtung 40 abgedichtet. Das Auffahren selber erfolgt nach dem bekannten Vorpressverfahren.
  • Je nach Beschaffenheit des Bodens kann das Lockergestein lediglich durch die Schneide 12 in Verbindung mit einem Flüssigkeitsstrahl 31 aus der Düse 21 gelöst und abgefördert werden. Steigt die Bindigkeit des Bodens an, kann ergänzend die zweite Düsenreihe 23 zur Verbesserung des Löseprozesses des Bodens und/oder die dritte Düsenreihe 25 zu schalten, um hier dann das Zerkleinern des Bodens und das Lösen des Bodens zu vereinfachen.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Erstellen eines Hohlraums in einem Boden von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt entlang einer Bohrlinie zum Einbringen von Ausbau zum Offenhalten des Hohlraums mit einem Vortriebskopf (10) an dessen äußeren Ende wenigstens ein Schneidelement (12) in Form einer Ringschneide zum Lösen des Bodens vorgesehen ist, wobei der Vortrieb über eine Vorschubeinrichtung erfolgt, wobei der Vortriebskopf (10) einen Aufnahmeraum (15) aufweist, der eine Öffnung (16) aufweist, an die eine Abförderleitung (17) angeschlossen ist, und in dem wenigstens zwei erste Düsen (21) zum Abgeben einer Flüssigkeit zum Abtransport des gelösten Bodens aus dem Aufnahmeraum (15) vorgesehen sind, die so vorgesehen sind, dass ihre Abgabeöffnungen in Richtung der Öffnung (16) der Abförderleitung (17) ausgerichtet sind, und wobei wenigstens zwei zweite Düsen (23) vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass ihre Abgabeöffnungen auf den zu lösenden Boden (30) gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Düsen der ersten Düsen (21) so ausgerichtet sind, dass sich die von den Düsen (21, 23) abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen in einem Punkt (22) in der Öffnung (16) schneiden, und/oder wobei die zweiten Düsen (23) so ausgerichtet sind, dass sich die von den zweiten Düsen (23) abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen in einem Bereich (24) schneiden, der sich außerhalb des Vortriebskopfes (10) im zu lösenden Boden befindet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei dritte Düsen (25) vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass ihre Abgabeöffnungen auf eine gegenüberliegende Wandung (19) des Aufnahmeraums (15) gerichtet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Düsen der dritten Düsen (25) so ausgerichtet sind, dass sich die von den Düsen (25) abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen in einem Bereich (26) schneiden.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei dritten Düsen (25) im Aufnahmeraum (15) rechtwinklig zur Vortriebsrichtung vorgesehen sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei ersten, die wenigstens zwei zweiten und die wenigstens zwei dritten Düsen (21, 23, 25) an der Wandung (19) des Aufnahmeraums angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei ersten, die wenigstens zwei zweiten und/oder die wenigstens zwei dritten Düsen (21, 23, 25) separat schaltbar sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ausbau (14) um Vortriebsrohre, Tunnelsegmente, Rohrsegmente oder Rohrleitungen handelt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei wenigstens einer der ersten, zweiten und/oder dritten Düsen (21, 23, 25) um Vollstrahldüsen handelt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei ersten Düsen (21) als Vollstrahldüsen ausgeführt sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei wenigstens einer der ersten, zweiten und/oder dritten Düsen (21, 23, 25) um Flachstrahldüsen handelt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine der zweiten und/oder die wenigstens eine der dritten Düsen (23, 25) als Flachstrahldüse ausgeführt sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (15) konusförmig ausgeführt ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (15) in seiner Wandung (19) einen Abschnitt (20) aufweist, in dem die Düsen (21, 23, 25) angeordnet sind.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Düsen (21) so angeordnet sind, dass der abgegebene Flüssigkeitsstrahl (31) parallel zur Oberfläche (19) des Aufnahmeraums (15) abgegeben wird.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Vorrichtung um eine Vorrichtung zum vertikalen Erstellen eines Hohlraums handelt.
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