„Hochdruckinj ektionsdüse"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckinjektionsdüse mit einem Düsenkörper und einem Düsenraum, der im Düsenkörper ausgebildet und eingangsseitig an einen Zufuhrkanal angeschlossen ist.
Bei bekannten derartigen Hochdruckinjektionsdüsen, die vorwiegend zur Abstrahlung eines Hochdruckfluids zwecks Schaffung bzw. Verstärkung von Fundamenten od.dgl. oder zur Erstellung von Bohrlöchern eingesetzt werden, ergeben sich nach Austritt des Hochdruckfluidstroms aus dem Düsenkörper der Hochdruckinjektionsdüse schon in einem vergleichsweise kurzen Abstand zum Düsenkörper erhebliche unerwünschte Ausweitungen des Hochdruckfluidstroms. Hierdurch wird die spezifische Energie, die der Hochdruckfluidstrom je Flächeneinheit bei der Erfüllung seiner Aufgaben ausüben kann, erheblich redu- ziert. Diese unerwünschten Ausweitungen des Hochdruck- fluidstroms unmittelbar stromab des Düsenkörpers stehen offensichtlich in einem engen Zusammenhang mit innerhalb des Hochdruckfluidstroms in dessen Umfangsrichtung wirkenden Strömungskomponenten. Diese Strömungskomponenten wiederum ge- hen mit großer Wahrscheinlichkeit darauf zurück, daß als
Druckwelle für den Hochdruckfluidstrom pulsartig bzw. diskontinuierlich arbeitende Pumpen, z.B. Dreikolbenpumpen od.dgl.,
zum Einsatz kommen, die zunächst eine intervallartige Hochdruckfluidströmung erzeugen, die dann im weiteren Strömungsverlauf eine Vergleichmäßigung erfährt. Bei dieser Vergleichmäßigung entstehen aufgrund innerhalb des Hochdruck- fluidstroms stattfindender Vorgänge in Umfangsrichtung des
Hochdruckfluidstroms gerichtete Strömungskomponenten, die die im Prinzip nicht erwünschte Ausweitung des Hochdruck- fluidströmungskegels nach dessen Verlassen des Düsenkörpers verursachen. Hierbei muß berücksichtigt werden, daß in der Hochdruckinjektionstechnik mit Drücken gearbeitet wird, die bis zu 800 bar betragen können und im Durchschnitt bei ca. 400 bar liegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs ge- schilderte Hochdruckinjektionsdüse derart weiterzubilden, daß mittels derartiger Hochdruckinjektionsdüsen mit einem erhöhten Wirkungsgrad gearbeitet werden kann, wobei darüber hinaus auch stark abrasive Fluide einsetzbar sein sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erfindungsgemäße Hochdruckinjektionsdüse ein Sperrelement aufweist, mittels dem in Umfangsrichtung eines die Hochdruckinjektionsdüse durchströmenden Fluidstroms verlaufende Strömungskomponenten unterbrech- bzw. beseitigbar sind. Bei der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse werden die, wie eingangs beschrieben, entstandenen, in Umfangsrichtung des Fluidstroms verlaufenden Strömungskomponenten unterdrückt mit der Folge, daß die Abweichungen des Hochdruckfluidstromkegels nach dessen Verlassen des Düsenkörpers im Vergleich zum Stand der Technik erheblich reduziert sind. Hierdurch kann der
Hochdruckfluidstrom eine erheblich höhere spezifische Energie dort entfalten, wo diese Energieentfaltung erforderlich ist,
beispielsweise bei der Zerstörung, Zerschneidung oder Auflok- kerung einer Bohrlochsohle oder beim Eindringen in ein zu schaffendes oder zu verfestigendes Fundament. Vorteilhaft ist das Sperrelement im Düsenraum der Hochdruckinjektionsdüse an- geordnet.
Zweckmäßigerweise ist der Düsenraum der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse rotationssymmetrisch ausgebildet.
Das Sperrelement läßt sich in technisch-konstruktiv wenig aufwendiger Weise als Sperrwand ausbilden, wobei zu dem Sperrelement selbstverständlich auch mehrere Sperrwände gehören können.
Um einen höchstmöglichen Wirkungsgrad zu entfalten und um die erwünschten Strömungskomponenten des Hochdruckfluidstroms möglichst wenig nachteilig zu beeinflussen ist es vorteilhaft, wenn jede Sperrwand parallel zur Strömungsrichtung des den Düsenraum durchströmenden Fluidstroms angeordnet ist.
Um die in der Hochdruckinjektionstechnik unerwünschten, in Umfangsrichtung des Hochdruckfluidstroms verlaufenden Strö- mungskomponenten desselben möglichst vollständig zu unterdrücken, sollte sich jede Sperrwand in Radialrichtung des Dü- senraums von dessen Mittelachse bis zur den Düsenraum begrenzenden Düsenkörperwand erstrecken.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform folgen mehrere Sperrwände in Umfangsrichtung des Düsenraums zueinander beab- standet aufeinander, wobei in Weiterbildung dieser Ausführungsform diese Sperrwände zueinander gleich beabstandet sind.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Hochdruckinjektionsdüse erwiesen, bei der im Dusenraum vier Sperrwande ausgebildet sind, die das Sperrelement bilden, wobei jeweils zwei Sperrwande eine
Sperrebene bilden und die beiden Sperrebenen einander in der Mittelachse des Dusenraums kreuzen. Mit einer derartigen Ausfuhrungsform lassen sich die unerwünschten Abweichungen des Durchmessers des Hochdruckstromungsfluidkegels nach dessen Verlassen des Dusenkorpers auf 25 % der entsprechenden Abweichungen bei Einsatz von aus dem Stand der Technik bekannten Hochdruckmjektionsdusen begrenzen, wodurch sich eine uber- proportionale Erhöhung der am Einsatzort zur Verfugung stehenden Druckenergie des Hochdruckfluidstroms ergibt.
Zweckmaßigerweise ist jeder Sperrwand der erfindungsgemaßen Hocnαruckmjektionsduse eine radial äußere Aufnahmenut zugeordnet, die in der den Dusenraum begrenzenden Dusenkorperwand ausgebildet ist und die radiale Außenkante der ihr zugeordne- ten Sperrwand aufnimmt.
Um eine innige Verbindung zwischen dem zunächst separat hergestellten Sperrelement und dem Dusenkorper zu schaffen ist es des weiteren vorteilhaft, wenn jede Aufnahmenut in der den Dusenraum begrenzenden Dusenkorperwand einen dreieckigen
Querschnitt aufweist und die ihr zugeordnete radiale Außenkante der Sperrwand entsprechend schräg bzw. spitz zulaufend ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der erfindungsgemaßen Hochdruckinjektionsdüse weist die axial innere Begrenzungswand jeder Aufnahmenut einen Winkel zur Aufnahme
eines schräg bzw. spitz zulaufend ausgebildeten axial inneren Außenkantenabschnitts der zugeordneten Sperrwand auf.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß es grundsätzlich selbstverständlich auch möglich ist, den Düsenkörper und das Sperrelement einstückig herzustellen bzw. auszugestalten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse weist der Düsenraum einen stromauf seiner Austrittfläche angeordneten Eintrittabschnitt auf, in dem das Sperrelement angeordnet ist. Hierdurch können stromauf der Austrittfläche des Düsenkörpers jedwede in Umfangsrichtung des Hochdruckfluidstroms gerichtete Strömungskomponenten unterdrückt werden. Der Hochdruckfluidstrom tritt praktisch mit dem gewünschten Strömungskegel aus dem Düsenkörper der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse aus.
Wenn der Strömungsquerschnitt des das Sperrelement aufnehmenden Eintrittsabschnitts des Düsenraums in Strömungsrichtung des Hochdruckfluids abnimmt, kann Rotationsströmungen innerhalb des Hochdruckfluidstroms dort wirksam entgegengewirkt werden, wo aufgrund der einsetzenden Querschnittsverjüngung des Düsenraums die Gefahr derartiger Rotationsströmungen besonders groß ist.
Um in jedem Fall beim Durchfluß des Hochdruckfluidstroms durch den Düsenraum der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse optimale Druckverhältnisse im Hochdruckfluidstrom sicherzustellen, ist bei einer weiteren vorteilhaften Weiter- bildung der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse gewährleistet, daß der freie Strömungsquerschnitt im Düsenraum
überall zumindest so groß wie der Abstrahlkanalquerschnitt ist.
Um den bei Hochdruckinjektionsarbeiten verwendeten stark ab- rasiven Hochdruckfluiden, die beispielsweise Zement od.dgl. enthalten können, zu genügen, d.h. um eine möglichst lange Standzeit der erfindungsgemaßen Hochdruckinjektionsdüse zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn das Sperrelement, welches stark von den abrasiven Anteilen des Hochdruck- fluidstroms beaufschlagt wird, aus einem Hartmetall hergestellt ist.
Es hat sich herausgestellt, daß als Hartmetall insbesondere eine Wolframkarbid-Kobalt-Legierung vorteilhaft einsetzbar ist.
Als geeignete Werkstoffe für die Ausgestaltung des Sperrelements der erfindungsgemaßen Hochdruckinjektionsdüse haben sich auch Diamant und Bindemittel und Keramik und Bindemittel herausgestellt, wobei selbstverständlich bei der Werkstoffauswahl die an das Sperrelement gestellten mechanischen Anforderungen berücksichtigt werden.
Auch eine Herstellung aus Aluminiumoxid ist bei bestimmten Anforderungsprofilen möglich. Eine mit vergleichsweise geringem technisch-konstruktiven Aufwand realisierbare Art zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse ergibt sich, wenn der Düsenkörper und das Sperrelement zunächst separat hergestellt werden und danach das Sperrelement fest mit dem Düsenkorper verbunden wird.
Die Befestigung des Sperrelements am Dusenkorper kann in vorteilhafter Weise mit der gewünschten Festigkeit bzw. Qualität hergestellt werden, wenn das Sperrelement und der Dusenkorper durch einen oder mehrere Versmterungen miteinander verbunden werden.
Bei einer Hochdruckinjektionsvorrichtung, die zumindest eine vorzugsweise wie vorstehend geschildert ausgebildete Hochdruckinjektionsdüse aufweist, durch deren ausgangsseitige Offnungsflache ein Hochdruckfluidstrahl abstrahlbar st, ist ein Dusenaufnahmeteil, in dem die zumindest eine Hochdruckinjektionsdüse ausgebildet bzw. aufgenommen ist, und eine Hochdruckfluidzuleitung vorgesehen, durch die hindurch Hochdruck- fluid von einer Hochdruckfluidquelle zum Dusenaufnahmeteil bzw. zu der zumindest einen Hochdruckinjektionsdüse forderbar ist. Beim Betriebseinsatz derartiger Hochdruckinjektionsvorrichtungen werden häufig Hocnαruckfluide abgestrahlt, die aufgrund von bei der Forderung innerhalb der Hochdruck- fluidstromung auftretenden Turbulenzen zu einem erheblichen mechanischen Abrieb an besonders beanspruchten Bereichen der Hochdruckinjektionsvorrichtung fuhren. Dies hat zur Folge, daß je nach Abrasivitat des abgestrahlten Hochdruckfluids und Druckniveau des abgestrahlten Hochdruckfluidstroms die Standzeiten derartiger Hochdruckinjektionsvorrichtungen erheblich reduziert sein können. Um die Standzeiten einer derartigen Hochdruckinjektionsvorrichtung erheblich zu erhohen, werden bei der Forderung des Hochdruckfluids von der Hochdruck- fluidquelle zur Hochdruckinjektionsdüse durch die Abrasivitat des Hochdruckfluids beanspruchte Bereiche der Hochdruckinjek- tionsvorrichtung durch Hartmetallschutzelemente abgedeckt.
Durch diese Hartmetallschutzelemente ist es möglich, daß auch bei hochabrasiven eingesetzten Hochdruckfluiden und bei gro-
ßen Drücken des abgestrahlten Hochdruckfluidstrahls und sich daraus ergebenden erheblichen mechanischen Belastungen die Hochdruckinjektionsvorrichtung im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Hochdruckinjektionsvorrichtungen erheblich länger genutzt werden kann, da die auftretenden mechanischen Kräfte an besonders gefährdeten Bereichen der Hochdruckinjektionsvorrichtung allenfalls langfristig zu spürbarem Abrieb führen.
Wenn die eingangsseitige Öffnungsfläche jeder Hochdruckinjektionsdüse von einem Hartmetalleinsatz umgeben ist, der mit dem die Hochdruckinjektionsdüse ausbildenden bzw. aufnehmenden Dusenaufnahmeteil verbunden ist, ist es möglich, diesen besonders gefährdeten Bereich der Hochdruckinjektionsvorrich- tung auch bei hochabrasiven eingesetzten Hochdruckfluiden und bei großen Drücken des abgestrahlten Hochdruckfluidstrahls über einen vergleichsweise langen Nutzungszeitraum dauerhaft standfest zu gestalten.
Sofern der Hartmetalleinsatz gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung lösbar mit dem Dusenaufnahmeteil verbunden ist, kann dann der abgenutzte Hartmetalleinsatz durch vergleichsweise wenig aufwendige Maßnahmen durch einen neuen Hartmetallein- satz ersetzt werden, woraufhin dann die erfindungsgemäße
Hochdruckinjektionsvorrichtung wieder voll einsatzfähig ist.
Zweckmäßigerweise kann ein eingangsseitiger Abschnitt jeder Hochdruckinjektionsdüse mittels des Hartmetalleinsatzes ge- haltert sein.
Wenn der Hartmetalleinsatz mehrteilig ausgebildet ist, ist es je nach Belastungsprofil möglich, unterschiedliche Teile des Hartmetalleinsatzes selektiv zu ersetzen. Darüber hinaus kann durch die mehrteilige Ausgestaltung des Hartmetalleinsatzes auch die Montage desselben am Dusenaufnahmeteil erheblich vereinfacht werden.
Zweckmäßigerweise weist der Hartmetalleinsatz einen Zylinderabschnitt auf, der an einer Innenwandung des Düsenaufnahme- teils angeordnet ist und je Hochdruckinjektionsdüse eine Öffnung aufweist.
Des weiteren ist es möglich, daß auch dieser Zylinderabschnitt des Hartmetalleinsatzes seinerseits aus zumindest zwei Segmenten zusammensetzbar ist, was zu selektiver Austauschbarkeit und weiteren Vereinfachungen bei der Montage fuhren kann.
Darüber hinaus weist der Hartmetalleinsatz gemäß einer vor- teilhaften Ausfuhrungsform einen Plattenabschnitt auf, der an der Innenseite einer Stirnwand des Düsenaufnahmeteils angeordnet ist und mittels dem der Zylinderabschnitt des Hartmetalleinsatzes an dieser Stirnwand des Düsenaufnahmeteils geschlossen ist, wobei auch dieser Plattenabschnitt vorzugswei- se aus zumindest zwei Segmenten zusammengesetzt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung ist erreichbar, wenn Kupplungsstellen der Hochdruckfluidzufuhrleitung eine Rohrmuffe, die aus Hartmetall ausgebildet ist, und einen in die Rohrmuffe einsetzbaren Rohrzapfen aufweisen, dessen Außenwandung mittels einer Hartmetallhülse abgedeckt ist. Durch diese Aus-
gestaltung der Kupplungsstellen können gerade an derartigen Kupplungsstellen aufgrund von Strömungsturbulenzen ud.dgl. auftretende Belastungen weitestgehend kompensiert werden, wodurch die betrieblichen Nutzungs- bzw. Standzeiten der erfin- dungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung weiter erhöht werden können.
Hierbei hat sich eine Ausgestaltung des Rohrzapfens als vorteilhaft erwiesen, bei der sich die Hartmetallhülse auf der Außenwandung des Rohrzapfens von einem Einsteckkonus desselben bis zu einem ebenfalls auf der Außenwandung des Rohrzapfens sitzenden Distanzring erstreckt.
Bei einer solchen Ausgestaltung können vorteilhaft die einan- der zugewandten Stirnenden der Hartmetallhülse und des Distanzrings miteinander verlötet und das hartmetallhülsenferne Stirnende des Distanzrings mit dem Rohrzapfen verschweißt werden.
Als Hartmetall kann vorteilhaft eine Wolframkarbid-Kobalt- Legierung vorgesehen sein.
Um auch an hinsichtlich der Abrasivitat besonders belasteten Dichtstellen der Hochdruckinjektionsvorrichtung die Standzei- ten der dort eingesetzten Bauteile zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn ein oberhalb bzw. stromauf des Düsenaufnahmeteils angeordnetes Dichtteil ein Anschlußgewindeglied aufweist, das aus Hartmetall, vorzugsweise aus einer Wolframkar- bid-Kolbalt-Legierung, ausgebildet ist.
Das Anschlußgewindeglied kann hierbei ein Außengewinde oder ein Innengewinde aufweisen.
Des weiteren ist es möglich, daß es sich bei dem Anschlußgewindeglied um eine stehende Büchse oder um eine rotierende Hülse handelt.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausfuhrungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse im Längsschnitt; Figur 2 eine Ausfuhrungsform eines Sperrelementes der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse, welches in deren Düsenraum einzusetzen ist, in Seitenansicht;
Figur 3 wesentliche Elemente einer Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung in Schnittdarstellung; Figur 4 bis
Figur 8 wesentliche Elemente einer weiteren Ausführungs- form der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung; und Figur 9 eine Dichtstelle einer Ausfuhrungsform der er- findungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung.
In den Figuren 1 und 2 sind die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Bestandteile einer erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse dargestellt.
Eine derartige Hochdruckinjektionsdüse kommt beispielsweise bei der Erstellung von Bohrlöchern mittels Fluiddruck und bei
Injizierungen von nicht in ausreichendem Ausmaß standfesten Fundamenten od.dgl. mit einem der Stabilisierung der Fundamente od.dgl. dienenden Fluid zum Einsatz. Bei der Stabilisierung von Fundamenten od.dgl. kommen häufig in hohem Maße abrasive Fluide, die beispielsweise Zement od.dgl. enthalten, zum Einsatz. Mittels derartiger Fluide wird dann in dem umgebenden geologischen Milieu ein vorhandenes Fundament verstärkt oder aber erst ein tragfähiges Fundament geschaffen.
Die in den Figuren 1 und 2 hinsichtlich ihrer für die vorliegende Erfindung wesentlichen Bestandteile dargestellte erfindungsgemäße Hochdruckinjektionsdüse hat einen in Figur 1 dargestellten Düsenkörper 1 und ein in Figur 2 dargestelltes Sperrelement 2. Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse wird das Sperrelement 2 in den Düsenkörper 1 in noch zu beschreibender Weise eingesetzt und danach fest mit diesem verbunden. Alternativ ist es auch möglich, den Düsenkörper 1 und das Sperrelement 2 von vornherein einstückig herzustellen bzw. auszugestalten.
Der in Figur 1 dargestellte Düsenkörper 1 bildet in sich einen zu einer Mittelachse 3 der Hochdruckinjektionsdüse rotationssymmetrischen Düsenraum 4 aus. Dieser Düsenraum 4 ist an seiner Eingangsseite an einen in Axialrichtung des Düsenkörpers 1 verlaufenden Zufuhrkanal und ausgangsseitig an einen Abstrahlkanal 5 angeschlossen, wobei der Düsenraum 4 durch den Zufuhrkanal hindurch mit einem Hochdruckfluidstrom versorgt wird. Dieser Hochdruckfluidstrom wird durch eine Druck- quelle erzeugt, die in den Figuren nicht dargestellt ist und bei der es sich beispielsweise um eine Dreikolbenpumpe oder eine in ähnlicher Weise arbeitende Druckquelle handeln kann.
Der Druck innerhalb des Hochdruckfluidstroms kann hierbei bis zu 800 bar betragen, wobei von durchschnittlichen Drucken von 400 bar auszugehen ist.
Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel des Dusenkorpers 1 weist der Dusenraum 4 einen sich an den Abstrahlkanal 5 anschließenden Austrittsabschnitt 6 auf, in dem sich der Dusenraum 4 trichterförmig erweitert, wobei die Erweiterung des Aus- trittsabschnitts 6 mit einem vergleichsweise großen Erweite- rungswmkel erfolgt.
Auf den Austrittsabschnitt 6 folgt ein Mittelabschnitt 7 des Dusenraums 4, der sich ebenfalls in Richtung auf die Eintrittflache 8 des Dusenraums 4 trichterförmig erweitert, wo- bei die Erweiterung mit einem im Vergleich zum Austrittsab- schnitt 6 geringeren Erweiterungswinkel erfolgt. Der Mittelabschnitt 7 des Dusenraums 4 geht ohne Änderung des Erwei- terungswmkels in einen Eintrittabschnitt 9 des Dusenraums 4 über, der in der Eintrittflache 8 des Dusenraums 4 endet.
Im Bereich des Eintrittabschnitts 9 des Dusenraums 4 sind in der Dusenkorperwand 10 im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel vier Aufnahmenuten ausgebildet, von denen in Figur 1 aus darstellungstechnischen Gründen lediglich die drei Aufnahmenuten 11, 12, 13 sichtbar sind. Die Aufnahmenuten 11, 12, 13 erstrecken sich in Axialrichtung des Dusenkorpers 1 über den gesamten Eintrittabschnitt 9 des Dusenraums 4.
Die Aufnahmenuten 11, 12, 13 haben im dargestellten Ausfuh- rungsbeispiel einen dreieckigen Querschnitt. An ihren in Axialrichtung des Dusenkorpers 1 gesehen inneren Enden ist jede Aufnahmenut 11, 12, 13 und auch die weitere, in Figur 1
nicht dargestellte Aufnahmenut, mit einem Winkel 14, 15, 16 ausgebildet.
In den die beschriebenen Aufnahmenuten und Winkel aufweisen- den Eintrittabschnitt 9 des Dusenraums 4 wird das im folgenden im einzelnen beschriebene, in Figur 2 dargestellte Sperrelement 2 eingesetzt.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel des Sperrelements 2 handelt es sich um ein Sperrkreuz, welches aus vier Sperrwanden besteht, von denen in Figur 2 lediglich die Sperrwande 17, 18, 19 sichtbar sind. Jede Sperrwand 17, 18, 19 erstreckt sich von der Mittelachse 3 der Hochdruckinjektionsdüse bis zu der ihr zugeordneten Aufnahmenut im Ein- trittabschnitt 9 des Dusenraums 4.
Aus darstellungstechnischen Gründen ist ersichtlich, daß die in Figur 2 oberhalb der Mittelachse 3 angeordnete Sperrwand 17 mit ihrer Außenkante 20 in der in Figur 1 oberen Aufnahme- nut 11 sitzt; entsprechend sitzt die obere Sperrwand 17 mit einem Außenkantenabschnitt 21 ihrer in Axialrichtung des Dusenkorpers 1 gesehen axial inneren Außenkante in dem Winkel 14 der oberen Aufnahmenut 11.
Entsprechend sitzt die in Figur 2 dargestellte mittlere
Sperrwand 18 m t ihrer Außenkante 22 und mit ihrem axial inneren Außenkantenabschnitt 23 in der in Figur 1 nicht dargestellten Aufnahmenut bzw. deren Winkel.
Analog sitzt die in Figur 2 untere Sperrwand 19 mit ihrer Außenkante 24 bzw. mit ihrem axial inneren Außenkantenabschnitt
25 in der in Figur 1 unteren Aufnahmenut 13 bzw. deren an deren axial inneren Ende angeordneten Winkel 16.
Die in Figur 2 aus darstellungstechnischen Gründen nicht sichtbare vierte Sperrwand sitzt mit ihrer Außenkante bzw. ihrem axial inneren Außenkantenabschnitt in der bei der Darstellung in Figur 1 mittleren Aufnahmenut 12 bzw. deren Winkel 15.
Jede Sperrwand 17, 18, 19 des Sperrelements 2 verlauft parallel zur Stromungsrichtung des Hochdruckfluids bzw. zur Mittelachse 3 der Hochdruckinjektionsdüse. Hierdurch werden bei der dargestellten Ausfuhrungsform innerhalb des Dusenraums 4 des Dusenkorpers 1 vier voneinander getrennte Durchstromungs- abteile geschaffen, aus denen einmal in eines der vier Stromungsabteile eingetretenes Hochdruckfluid innerhalb des Dusenraums 4 nicht mehr austreten kann.
Durch die Sperrwande 17, 18, 19 werden Stromungskomponenten innerhalb des Hochdruckfluidstroms, die in Umfangsrichtung des Hochdruckfluidstroms bzw. des Dusenkorpers 1 gerichtet sind, weitestgehend unterdruckt bzw. beseitigt, bevor der Hochdruckfluidstrom an der Austrittflache des Austrittabschnitts 6 des Dusenraums 4 den Dusenkorper 1 verlaßt.
Das in Figur 2 quasi in Form eines Sperrkreuzes ausgebildete Sperrelement 2 mit den vier sich von der Mittelachse 3 der Hochdruckinjektionsdüse bis zur Dusenkorperwand 10 erstrek- kenden Sperrwanden fuhrt dazu, daß die Abweichung des den Du- senkorper 1 der erfindungsgemaßen Hochdruckinjektionsdüse durchlaufenden Druckfluidstroms im Abstand von 1 Meter zur Austrittfache des Dusenkorpers 1 lediglich 50 mm betragt, wo-
bei bei einer zum Stand der Technik gehörenden Hochdruckinjektionsdüse ohne Sperrelement die entsprechende Abweichung des Hochdruckfluidstroms ca. 200 mm beträgt. Hierdurch ergibt sich, daß im Falle der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse der Hochdruckfluidstrom einen weitaus höheren Arbeitsdruck je Flächeneinheit an derjenigen Stelle entwickelt, an der die Kraftentfaltung erforderlich ist, z.B. beim Eindringen in ein zu verfestigendes Fundament oder an einer Bohrlochsohle.
Da insbesondere bei der Verfestigung von Fundamenten od.dgl. hoch abrasive Hochdruckfluide mittels der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsdüse eingesetzt werden, ist das in Figur 2 dargestellte Sperrelement aus einem Hartmetall, z.B. aus ei- ner Wolframkarbid-Kobalt-Legierung od.dgl., hergestellt.
Eine in den Figuren 3 bis 9 gezeigte erfindungsgemäße Hochdruckinjektionsvorrichtung hat ein Dusenaufnahmeteil 26, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel zur Aufnahme von zumindest einer Hochdruckinjektionsdüse 27 dient.
Die Hochdruckinjektionsdüse 27 hat einen Abstrahlkanal 28, durch den hindurch aus einem Düsenraum 29 der Hochdruckinjektionsdüse 27 Hochdruckfluid abstrahlbar ist, welches in einem Hochdruckfluidstrahl aus einer ausgangsseitigen Öffnungsfläche 28 der Hochdruckinjektionsdüse 27 austritt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hochdruckinjektionsdüse 27 mittels eines Halteelements 31 im Düsenaufnahme- teil 26 gehaltert.
In einem eine eingangsseitige Öffnungsfläche 30 der Hochdruk- kinjektionsdüse 27 umgebenden Flächenbereich weist das Dusenaufnahmeteil 26 eine Ausnehmung 32 auf, in der ein Hartmetalleinsatz 33 vorgesehen ist. Der Hartmetalleinsatz 33 ist vor- zugsweise lösbar am Dusenaufnahmeteil 26 angebracht. Dies kann durch jedwede geeignete Verbindungstechniken realisiert sein.
Der Hartmetalleinsatz 33 ist in der in Figur 3 gezeigten Aus- führungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung mehrteilig ausgebildet. Er weist zunächst einen Zylinderabschnitt 39 auf, der nahe der freien Stirnwand des Düsenaufnahmeteils 26 an dessen Innenwandung angeordnet ist; für jede Hochdruckinjektionsdüse 27 des jeweiligen Düsenauf- nahmeteils 26 weist der Zylinderabschnitt 39 eine Öffnung 40 auf. Der Zylinderabschnitt 39 des Hartmetalleinsatzes 33 kann aus mehreren Segmenten zusammengesetzt werden, wodurch die Montage des Zylinderabschnitts 39 erleichtert wird.
Des weiteren hat der Hartmetalleinsatz 33 einen Plattenabschnitt 41, der separat zum Zylinderabschnitt 39 ausgebildet ist und der an der Innenseite einer Stirnwand 42 des Düsenaufnahmeteils 26 sitzt. Mittels dieses Plattenabschnitts 41 wird der Zylinderabschnitt 39 des Hartmetalleinsatzes 33 an dieser Stirnwand 42 des Düsenaufnahmeteils 26 geschlossen.
Auch der Plattenabschnitt 41 des Hartmetalleinsatzes 33 kann aus mehreren Segmenten zusammengesetzt werden.
Bei Eintritt der Hochdruckfluidströmung durch die eingangs- seitige Öffnungsfläche 30 der Hochdruckinjektionsdüse 27 auftretende Turbulenzen des Hochdruckfluids führen dazu, daß im wesentlichen lediglich der Hartmetalleinsatz 33 mit Abrieb
verursachenden mechanischen Kräften beaufschlagt wird. Da der Hartmetalleinsatz 33 im Vergleich zum übrigen Dusenaufnahmeteil 26 weitaus abriebfester ausgebildet ist, werden die Standzeiten der in erfindungsgemäßer Weise ausgebildeten Hochdruckinjektionsvorrichtungen erheblich erhöht. Darüber hinaus ist es möglich, nach Auftreten von entsprechendem Abrieb nach einer langen Betriebsdauer der Hochdruckinjektionsvorrichtung den Hartmetalleinsatz 33 durch einen neuen Hartmetalleinsatz 33 zu ersetzen, so daß die Hochdruckinjektions- Vorrichtung ansonsten unverändert weiterverwendet werden kann.
Eine weitere Verschleißverringerung wird bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckinjekti- onsvorrichtung dadurch erzielt, daß im Düsenraum 29 der Hochdruckinjektionsdüse 27 ein vorzugsweise im Schnitt kreuzförmiges Sperrelement 34 vorgesehen ist. Durch die aufgrund der im Schnitt kreuzförmigen Ausgestaltung vier Wände des Sperrelements 34, die in Strömungsrichtung des Hochdruck- fluidstrahls orientiert sind, wird erreicht, daß in Umfangsrichtung des Hochdruckfluidstrahls verlaufende Komponenten des Hochdruckfluidstroms unterbrochen bzw. beseitigt werden, so daß auch von daher die zum mechanischen Abrieb führenden Turbulenzen des Hochdruckfluidstrahls bei dessen Durchtritt durch die Hochdruckinjektionsdüse 27 reduziert werden. Von den vier Wänden des Sperrelements 34 sind in der einzigen Figur aus Darstellungsgründen lediglich die Wände 35, 36 und 37 gezeigt.
Der Hartmetalleinsatz 33 ist vorzugsweise aus einer Wolfram- karbid-Kolbalt-Legierung ausgebildet .
Der vordere Abschnitt der Hochdruckinjektionsdüse 27 kann durch die ihm gegenüberliegenden Randflächen des Hartmetalleinsatzes 33 gelagert sein.
An Hand der Figuren 4 bis 8 ist eine Kupplungsstelle der
Hochdruckfluidzufuhrleitung angegeben. Zu dieser Kupplungsstelle gehört eine in Figur 4 gezeigte Rohrmuffe 43, die insgesamt aus Hartmetall hergestellt ist. In diese in Figur 4 dargestellte Rohrmuffe 43 ist ein Rohrzapfen 44, der in den Figuren 5 und 8 gezeigt ist, einsteckbar, dessen Außenwandung mittels einer in den Figuren 6 und 8 dargestellten Hartmetallhülse 45 abgedeckt ist.
Der Innendurchmesser der Hartmetallhülse 45 entspricht dem Außendurchmesser des Rohrzapfens 44. Die Hartmetallhülse 45 ist auf der Außenwandung des Rohrzapfens 44 in Axialrichtung des Rohrzapfens 44 durch einen Einsteckkonus 46 des Rohrzapfens 44 und einen ebenfalls auf der Außenwandung des Rohrzapfens 44 sitzenden Distanzring 47 gehaltert. Der Einsteckkonus 46 steht in Radialrichtung des Rohrzapfens 44 über die übrige Außenwandung des Rohrzapfens 44 vor.
Der Distanzring 47 ist an seinem hartmetallhülsenfernen Stirnende mit dem Rohrzapfen 44 verschweißt, wohingegen das der Hartmetallhülse 45 zugewandte Stirnende des Distanzrings 47 mit dem entsprechenden Stirnende der Hartmetallhülse 45 verlötet ist.
Durch die wie vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Kupp- lungsstellen der Hochdruckfluidzufuhrleitung der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung kann der mechanische
Abrieb an den ansonsten durch Turbulenzen od.dgl. besonders gefährdeten Kupplungsstellen erheblich reduziert werden.
Des weiteren ist es möglich, an Dichtstellen der Hochdruckinjektionsvorrichtung, die in Strömungsrichtung des Hochdruck- fluids oberhalb bzw. stromauf des Düsenaufnahmeteils 26 angeordnet sind, Dichtteile 48 vorzusehen, bei denen ein Anschlußgewindeglied 49 vorgesehen ist, welches mittels einer Dichtung 51 gegen ein Gegenglied 52 abgedichtet ist.
Das Anschlußgewindeglied 49 kann als stehende Büchse oder als rotierende Hülse ausgebildet sein.
Zur Anbringung an stromab des Anschlußgewindeglieds 49 fol- gende Elemente der Hochdruckinjektionsvorrichtung weist das Anschlußgewindeglied 49 im in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Außengewinde 50 auf. Alternativ kann auch ein in den Figuren nicht dargestelltes Innengewinde vorgesehen sein.
Das Anschlußgewindeglied 49 ist aus einem Hartmetall, vorzugsweise aus einer Wolframkarbid-Kolbalt-Legierung, ausgebildet, so daß Turbulenzen der abrasiven Hochdruckfluide nicht zu einem vorzeitigen Verschleiß des an der betreffenden Dichtstelle vorgesehenen Anschlußgewindeglieds 49 führen können.