WO2004020742A1 - Nozzle jet device - Google Patents

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Klaus Dietz
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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    • 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.

Abstract

The invention relates to a nozzle jet device (1) for the production of a nozzle jet element for use underground (8), comprising a housing (5) with a central suspension tube and an air supply (12). A nozzle support (20) is arranged in an end section (14) of the stem (5), in which opening regions (22) and (24) of the suspension tube (10) and the air supply lie at an angle to the stem (5).

Description

Düsenstrahlvorrichtung Jet device
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.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.
Derartige Düsenstrahlvorrichtungen finden beispielsweise beim sogenannten HDI- Nerfahren (Hochdruckinjektions verfahren) Anwendung. Beispielsweise wird eine Ge- stängebetätigungs Vorrichtung eingesetzt, welche mit einem Bohrgestänge verbunden istSuch nozzle jet devices are used, for example, in the so-called HDI ner process (high-pressure injection process). For example, a rod actuation device is used, which is connected to a drill rod
(DE 197 31 223 C2). Am unteren Ende dieses Bohrgestänges sind Austrittsdüsen, aus welchen jeweils ein Düsstrahl abgegeben wird.(DE 197 31 223 C2). At the lower end of this drill pipe are outlet nozzles, from each of which a nozzle jet is emitted.
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.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.
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.Accordingly, 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.
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.This object is achieved according to the invention in that 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. In this case, 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. In a further embodiment of the invention, 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.
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.The nozzle holder can be designed, for example, as a pear-shaped or double-conical housing in outline. In addition, there is the possibility that 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.
Erfindungsgemäß besteht darüber hinaus die Möglichkeit, dass das Gestänge als Bohrgestänge ausgebildet ist, wobei dieses Bohrgestänge einen stirnseitigen Räumer mit Bohrkrone aufweisen kann.According to the invention, there is also the possibility that the rod is designed as a drill rod, wherein this drill rod can have an end-face reamer with a drill bit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- rangsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention is described below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Düsenträger bei einem Einsatz in einer Bohrung eines Erdreichs,1 shows a schematic section through a nozzle holder when used in a hole in a soil,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer anderen Düse im Bereich des Ausschnittes A nach Fig. 1, im Mittelschnitt.Fig. 2 is an enlarged view of another nozzle in the area of section A of FIG. 1, in the middle section.
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.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. In addition, a separate water channel can be used. Alternatively, it is also possible to drill a hole in the ground 8 beforehand and to refrain from using the reamer 3 and the drill bit 4.
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.As can be seen, a nozzle carrier 20 is arranged between an end section 14 of the vertical drill pipe 5 and the reamer 3. In 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. As can be seen, there is a steady curve between the vertical central suspension tube 10 and the air supply 12 and the horizontally arranged mouth areas 22 and 24 of the nozzle carrier 20th given.
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.It can also be seen from FIG. 1 that 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.
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.If suspension is now pressed through the pipe 10 in the direction of arrow I, the ball 34 lifts from its seat against the action of the spring 32, as a result of which the suspension is released via the horizontal pipe part 26 and the mouth region 22 to the outer wall of the bore 2, whereby the entire nozzle carrier 20 rotates about its central axis. 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.
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.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.
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 zumDue to the continuous curve of the tubes 10 and 10 'and 26 and the specially designed orifice area 22 and the nozzles 40 and 40' results in a fluidically optimized delivery of the suspension, which in a simple way a significantly increased effectiveness of the inventive jet device for
Herstellen eines Düsenstrahlelements im Erdreich 8 erzielt wird. Manufacturing a jet element in the soil 8 is achieved.

Claims

Patentansprüche claims
1. Düsenstrahlvorrichtung (1) zum Herstellen eines Düsenstrahlelements im Erdreich, mit einen Gestänge (5), welches ein zentrisches Suspensionsrohr (10) und eine Luftzuführung (12) aufweist,1. jet device (1) for producing a jet element in the ground, with a linkage (5) which has a central suspension pipe (10) and an air supply (12),
dadurch gekennzeichnet,characterized,
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.that a nozzle carrier (20) is arranged in an end section (14) of the linkage (5), in which nozzle areas (22, 24) of the suspension tube (10) and the air supply (12) lie at an angle to the linkage (5).
2. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen stetigen2. Jet spray device according to claim 1, characterized by a continuous
Kurven verlauf zwischen dem vertikalen zentrischen Suspensionsrohr (10) bzw. der Luftzuführung (12) und den Mündungsbereichen (22, 24) des Düsenträgers (20).Curves run between the vertical central suspension tube (10) or the air supply (12) and the mouth areas (22, 24) of the nozzle carrier (20).
3. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Suspensionsrohr (10) und einem in den Mündungsbereich (22) des3. nozzle jet device according to claim 1 and 2, characterized in that between the suspension tube (10) and one in the mouth region (22) of the
Düsenträgers (20) endenden Teil (26) des Suspensionsrohres (10) ein zum Mündungsbereich (22) sich öffnendes Ventil (30) angeordnet ist.Part (26) of the suspension tube (10) ending in the nozzle carrier (20) is arranged a valve (30) opening towards the mouth region (22).
4. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als federbeaufschlagtes, einstellbares Kugelsitzventil (30) ausgebildet ist.4. A nozzle jet device according to claim 3, characterized in that the valve is designed as a spring-loaded, adjustable ball seat valve (30).
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.5. A nozzle jet device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the nozzle carrier (20) as a pear-shaped or double-conical housing for a part (10 ') of the vertical central suspension tube (10) which the tube (10 ) surrounding air supply (12) and Parts (26) of the suspension tube, the air duct and the mouth areas (22, 24) for the suspension or the air.
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.6. A nozzle jet device according to one or more of the preceding claims, characterized in that replaceable nozzles (40, 40 ') corresponding to the soil (8) to be worked can be used in the mouth region (22) for the suspension.
7. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dü- sen (40, 40') unterschiedliche Abschnitte vorzugsweise konstanter Steigung aufweisen.7. Nozzle jet device according to claim 6, characterized in that the nozzles (40, 40 ') have different sections, preferably of constant slope.
8. Düsenstrahlvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestänge (5) als Bohrgestänge ausgebildet ist.8. A nozzle jet device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rod (5) is designed as a drill rod.
9. Düsenstrahlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgestänge einen stirnseitigen Räumer (30) mit Bohrkrone (4) aufweist.9. A nozzle jet device according to claim 8, characterized in that the drill pipe has an end-side reamer (30) with drill bit (4).
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. 10. A nozzle jet device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the mouth regions (22, 24) are arranged at right angles to the vertical central suspension pipe (10) or to the air supply (12).
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