WO2009071520A2 - Displaceable device unit for producing a through-hole in floors and back-fills - Google Patents

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WO2009071520A2
WO2009071520A2 PCT/EP2008/066570 EP2008066570W WO2009071520A2 WO 2009071520 A2 WO2009071520 A2 WO 2009071520A2 EP 2008066570 W EP2008066570 W EP 2008066570W WO 2009071520 A2 WO2009071520 A2 WO 2009071520A2
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WO
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unit
expansion
expansion body
head module
device head
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PCT/EP2008/066570
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WO2009071520A3 (en
Inventor
Wolfgang Berger
Christian Sorge
Hans-Joachim Bayer
Original Assignee
Fitr-Gesellschaft Für Innovation Im Tief- Und Rohrleitungsbau Weimar M.B.H.
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Publication date
Application filed by Fitr-Gesellschaft Für Innovation Im Tief- Und Rohrleitungsbau Weimar M.B.H. filed Critical Fitr-Gesellschaft Für Innovation Im Tief- Und Rohrleitungsbau Weimar M.B.H.
Publication of WO2009071520A2 publication Critical patent/WO2009071520A2/en
Publication of WO2009071520A3 publication Critical patent/WO2009071520A3/en

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • E21B44/005—Below-ground automatic control systems

Definitions

  • Mobile device unit for generating a survey in soils
  • the invention relates to a movable unit unit for generating a survey in soils and fillings according to claim 1.
  • tunneling or penetration length achievable by means of microtunnelling is limited by the fact that frictional forces between an outer surface of a jacking pipe and the surrounding material grow with increasing length. At a fixed pre-loading of the propulsion arrangement with a constant pressing force no propulsion is achieved more from a certain maximum length.
  • the object is achieved with a movable device unit for generating a survey in soils and fillings with the features of claim 1.
  • the subclaims include expedient or advantageous embodiments of the device according to the invention.
  • the movable equipment unit according to the invention comprises an expansion unit comprising at least a first and a second expansion body with pressing surfaces and an expansion body joint preferably arranged between the expansion bodies and means for relative movement of the expansion bodies with a media supply line.
  • the pressing surfaces can be brought into contact with the inner wall of the perforation by alternately activating the respective expansion body.
  • a proper movement in the direction of the fürgangsungsumble can be generated.
  • located in the front region of the device unit is a device head module with a possible device head hinge connection to the expansion unit and means for relative movement between the device head module and the expansion unit for generating pressing and compressive forces on the device head front.
  • the means for the relative movement are formed in a first embodiment in the form of a pneumatically or hydraulically operated cylinder piston assembly.
  • a pneumatically or hydraulically operated cylinder piston assembly Such constructions allow the production of very high compressive and compressive forces and have a small proportion of parts susceptible to wear.
  • the means for generating the relative movement are designed as a thread drive.
  • Threaded drives enable a slip-free and precise thrust movement, which can be executed with a high force transmission, with which the thrust stroke can be precisely adjusted and whose position locks itself.
  • the means for generating the relative movement are formed as a rack and pinion drive with a rack and a gear drive arranged within at least one of the expansion body for moving the expansion body on the rack.
  • the rack and pinion drive provides a slip-free power transmission in conjunction with a precise adjustment for the moving on the rack expansion body.
  • at least one inclinometer is provided for determining the device position. As a result, downhill or ascending intersection sections can be registered in good time or their inclination can be compared with a predefined setpoint value.
  • the device unit is designed so that a fixing and / or correcting a propulsion direction and / or a position deviation by an adjustment of the device head articulation of the device head module is executable.
  • the position of the device head module allows a very precise direction specification for the further course of the discussion.
  • the executed by the device head articulation pivoting creates a cave-like space on the propulsion front, which can be subsequently expanded in the required direction.
  • the device unit is expediently designed so that a setting and / or correction of a driving direction and / or a position deviation can be carried out by placing the expansion body joint.
  • the forward drive direction taken by the device head articulation is further shaped by the position of the expansion body joint, whereby the articulated bending of the expansion body joint leads to a minimization of the achievable radius of curvature of the penetration path.
  • an external power supply unit is provided, wherein the power supply of the device unit, in particular a drive of the device head articulation and / or the expansion body joint, via the media supply line.
  • a self-sufficient signal processing control unit in conjunction with an arranged on the unit sensor, with which an automatic setting of a propulsion direction and / or a position and attitude determination is executable.
  • the device unit can automatically travel through a predetermined intersection path, deviations between see a target and an actual state with respect to position and position register and correct automatically.
  • the control unit is expediently programmable. This makes it possible, in advance, each newly enter a fürgangsungsddle and plan and thus adapt the device unit to the local conditions present in each case.
  • the media supply line is expediently used as an additional securing means, in particular as a security line. This makes it possible to extract the device unit from the fürgangsungsumble in the event of a technical failure on the media supply line.
  • the device unit on a container for receiving a deployable in the resulting Nflußungshohlraum tube structure.
  • This tube structure can be acted upon by a pressurized fluid and thereby realized a fürgangsungshohlraum supporting effect.
  • Such a configuration is very advantageous especially in the case of collapse-endangered cavities. It makes it possible to stabilize the cavity created and to make further follow-up to support the intersection without time pressure.
  • the device unit offers the possibility of carrying out a probe measurement along a predeterminable measuring section within the floor or the landfill and to record the corresponding measured variables in a location-dependent manner.
  • the pressing surfaces have a contact pressure which is dependent on the nature of a surrounding soil material and form an abutment for forward movement of an expansion body and / or the device head module which are in each case in the unexpanded state.
  • This configuration makes the device unit optimally maier manner adapted to the actual existing structure of the soil or the landfill, with a safe propulsion is ensured.
  • the unit unit is designed watertight watertight.
  • safe operation is also possible within groundwater-bearing strata or at or in bank areas, dykes or dams that lie below a given waterline.
  • a means for generating shocks and / or vibrations is arranged within the expansion unit and / or in the device head module.
  • Such an extension serves to loosen or displace the surrounding material and to facilitate the propulsion of the device unit by a shaking process.
  • the means for generating shocks and / or vibrations is formed in one embodiment as a rotating imbalance.
  • the relative movement executed between the expansion bodies and / or the device head module takes place in the form of a jerky forward movement.
  • the material located in front of the device unit is jerkily pushed aside and displaced by the introduced impulse.
  • the relative movement executed between the expansion bodies and / or the device head module is superimposed by an oscillatory vibration movement.
  • This procedure involves shaking the device unit.
  • the material in front of the device head module material is loosened by the shaking, the device head module and the device unit penetrates into the loosened material before and finally pushes it past the side, wherein the material particles by the shaking a lateral impulse is issued, which facilitates its displacement.
  • the oscillatory jogging movement and / or the jerky forward movement is generated in one embodiment of the method by a rotational movement performed in the expansion unit and / or in the device head module with an imbalance.
  • FIG. 2 shows an apparatus unit in an embodiment with an expansion body joint in the form of a hydraulic cylinder piston arrangement
  • FIG. 3 shows a device unit in an embodiment with an expansion body joint in the form of a threaded drive
  • FIG. 4 shows a device unit in an embodiment with a container for receiving a hose formation
  • 5c shows a third advancing step performed by the device unit
  • 5d shows a fourth advancing step carried out by the device unit
  • 5e shows a fifth advancing step carried out by the appliance unit
  • 6a shows a device unit with a rack drive in a first driving step
  • 6b shows a device unit with a rack drive in a second driving step
  • 6c shows a device unit with a rack drive in a third driving step
  • FIG. 7 is an exemplary device unit in a first embodiment in a perspective view
  • FIG. 8 is an exemplary device unit in a further embodiment in a perspective view
  • FIG. 10 shows a longitudinal section through an exemplary device head module.
  • Fig. 1 shows an exemplary device unit in the basic structure.
  • the device unit has a media supply line 1, via which all components are supplied with drive energy or depending on the structure with a pressurized medium.
  • the media supply line is usually formed as a bundle containing electrically conductive cable and hose leads, which are guided by a located outside of the intersection and not shown here power supply unit to the unit.
  • the media supply line also serves as a securing means.
  • means for transmitting are included in the bundle inserted by pulling forces with which it is possible to pull the unit unit out of the cavity of the intersection.
  • a rope inserted in the bundle in particular a steel cable, a hawser or a chain, serves for this purpose.
  • the device unit has in the in Fig. 1, an expansion unit 2 comprises a first expansion body 2a and a second expansion body 2b. Further expansion bodies can be provided as required.
  • An expansion body joint 3 is located between the expansion bodies.
  • the expansion body joint with associated cylinder pistons allows a relative movement of the expansion bodies 2a and 2b relative to each other and thus an effective shortening and lengthening of the expansion body unit as a whole.
  • the expensioning body joint 3 guarantees a pivoting or bending of the expansion bodies relative to one another and thus makes possible a through-passage with a finite radius of curvature that can be realized by the device unit.
  • the expansion bodies each have a pressing surface 4 and a variable cross-section, wherein the pressing surfaces depending on the size of the respective expansion body depending on the propulsion phase, are pressed against an inner wall 5 of the intersection 6 and released from it.
  • the expansion body 2a has a reduced cross section with a pressing surface released from the inner wall of the intersection while the cross section of the expansion body 2b is enlarged so that its pressing surface abuts the inner wall of the intersection.
  • the expansion body 2a is in a momentarily free position, while the expansion body 2b assumes a pressing and clamping position.
  • the front of the device unit is formed by a device head module 7 with a device head front 8.
  • the device head front has an in the direction of advance, ie in the direction of the working face, tapered shape, which facilitates a loosening of the surrounding material.
  • the transition between the expansion body unit and the working face is made by a device head Articulated connection 8a formed. This allows as well as the expansion body joint 3, a relative movement between the device head module and the expansion body unit.
  • the device head module is pivotable via the device head hinge connection with respect to the expansion body unit.
  • the device head hinge connection allows flexible connection between the device head module and the expansion body unit.
  • the expansion body joint may be formed in various ways.
  • Fig. 2 shows an embodiment of the device unit in which the expansion body joint is designed as a hydraulic cylinder piston assembly 9.
  • the cylinder piston assembly is thereby telescopically pushed apart or shortened, wherein the distance between the expansion bodies 2a and 2b changed accordingly.
  • a compressor with a valve assembly in which the cylinder piston assembly 9 is subjected to a transmitted by a hydraulic or pneumatic medium pressure which extends over corresponding feeds the cylinder piston assembly or contracts , It is expedient to lead via the media supply line the smallest possible number of pressure lines to the cylinder piston assembly and to arrange the largest possible number of hydraulic or pneumatic control elements outside the unit in the external power supply unit to make the device unit active within the scope of device as simple as possible.
  • Fig. 3 shows an expansion body joint in the form of a threaded drive 10.
  • the threaded drive comprises an arrangement of two threaded spindles 10a and 10b in this example, which are connected to one another via a pivot point 10c.
  • the threaded spindles pass through the expansion bodies 2a and 2b and are connected to these by means of an internal thread provided in the expansion bodies. They are rotated by a motor into a rotational movement with a positive or negative sense of rotation, wherein the distance between the expansion bodies increases or decreases.
  • the thread drive allows a very large power transmission in the direction the face in conjunction with a precise adjustment of the feed and a self-locking position.
  • Fig. 4 shows an exemplary embodiment of the device unit with a container 12 and housed therein a hose formation 13.
  • the container 12 is located in this embodiment in the rear part of the expansion unit, z. B. on the expansion body 2a.
  • the tube structure is initially completely hidden in the container 12 in a folded state. During the propulsion caused by the device unit, the tube structure unfolds, with its wall resting on the inner wall 5 of the perforation 6.
  • the interior of the hose structure is filled via a preferably entrained with the media supply line 1 supply line with a pressure-building medium, such as water or compressed air, wherein the wall of the hose structure is pressed against the inner wall of the intersection and thus protects the cavity created against collapse.
  • a pressure-building medium such as water or compressed air
  • the wall of the hose structure is formed as a double wall.
  • a liquid and after a certain time curing medium can be pressed into the space of the double wall, wherein the tube structure solidifies to a tube remaining within the scope.
  • the built-up in the hose structure pressure also additionally supports the propulsion of the unit and generates an abutment supporting the unit unit.
  • FIGS. 5a to 5e show the principle of the feed movement on which the device unit is based in order to generate the intersection.
  • the perforation is generated solely by the movement of the expansion bodies 2a and 2b.
  • the expansion body joint 3 may be formed in one of the previously shown embodiments.
  • the expansion body 2a is in the free position without contact between its pressing surfaces and the inner wall of the intersection while the expansion body 2b is in a pressing and clamping position with its pressing surfaces pressed against the inner wall of the intersection ,
  • the expansion body hinge 3 is contracted to a shortest possible length, the distance between the expansion bodies 2a and 2b being minimal.
  • the expansion body 2a is then brought from the free position to the pressing and clamping position. This is done by expanding the cross-section, with its pressing surfaces pressed against the inner wall of the intersection. At the same time, the cross section of the expansion body 2b decreases. This now enters the free position, wherein the pressing surfaces have no contact with the inner wall of the intersection more.
  • the length of the expansion body joint 3 is increased.
  • the expansion body 2a located in the pressing and clamping position now acts as an abutment for the force exerted by the expansion body joint pressure force on the front of the device head module working face of the intersection. Under the influence of this pressure force, the material lying directly in front of the device unit deviates to the side, whereby the device head module is driven forward and the previous intersection is extended by a further piece.
  • the expansion body 2a is subsequently returned to the free position, while the expansion body 2b assumes the pressing and clamping position. Then, as shown in Fig. 5e, the now free expansion body 2a is drawn by shortening the expansion body joint 3 in the intersection. The final state reached in FIG. 5e is returned to the connection at it in the position shown in FIG. 5a transferred state, wherein the cycle described is repeated.
  • the distance between the device head module 7 and the expansion body 2b remains unchanged. For a change of direction, however, the device head module can be pivoted about the already mentioned device head articulation 8a. Similarly, a pivoting of the expansion joint 3 is possible.
  • both the expansion body joint 3 and the device head articulation 8a are pivoted in the respective desired direction.
  • the respectively located in the pressing and clamping position expansion body is released a little, with a game between the pressing surface and the inner wall of the intersection arises.
  • the material to be penetrated is pushed aside on the corresponding flank of the device head module 7, the desired lateral deviation of the new advancing direction from the original advancing direction being realized.
  • the device head articulation 8a may also be used as a means for propelling the intersection.
  • a combination with an expansion joint 3 in the form of a rack and pinion is arranged from the device head module 7 to the expansion body 2a at the rear end of the appliance unit.
  • On this rack of the expansion body 2b is mounted. This performs under the action of an internally applied gear drive on the rack a movement that can be carried out depending on the step both in the direction of propulsion, and against the advancing direction.
  • FIGS. 6a to 6e The process steps that take place are shown by way of example in FIGS. 6a to 6e.
  • Fig. 6a shows the state of the device unit in the first step. This corresponds to the already shown in Fig. 5a step.
  • the Ex- The expansion body 2 a is in the free position, while the expansion body 2 b assumes the pressing and clamping position.
  • the expansion body 2b remains in the pressing and clamping position.
  • the toothed rack 3a of the expansion body joint 3 is now pushed by the driving action of the gear drive located in the expansion body 2b through the expansion body 2b in the pressing and clamping position in the advancing direction.
  • a pressure force is built up in the direction of the propulsion and of the device head module on the front face of the device head module of the intersection.
  • the device head module is driven by the receding of the material located in the driving area, wherein at the same time the free expansion body 2a is retightened and moved up to the expansion body 2b.
  • Fig. 7 shows in a perspective view an exemplary embodiment of the device unit.
  • the rätekopfmodul on its pointing in the direction of advancement end a surface profile in the form of grooves 12a. These grooves form channels which facilitate the penetration of the tip of the device head module into the material to be penetrated and enhance the displacement of the material from the drive channel.
  • the pressing surfaces 4 of the expansion bodies 2a and 2b are in the form of a plurality of cushions 13a distributed around the lateral surfaces of the expansion bodies. Their expansion direction is limited by limiting discs 14 in the direction of the device's longitudinal and thus directed towards the inner wall of the intersection.
  • the cushions are made of a robust material that is sufficiently resistant to friction.
  • composite materials are used, for example, tire-like mixtures of a textile with laminated rubber or rubber-like plastic, which can be acted upon by a sufficiently large internal pressure.
  • the surfaces of the pressing surfaces 4 and in particular of the pads 13a may be provided with formations which provide a better grip and an improved grip on the inner wall of the penetration.
  • Fig. 8 shows a related example.
  • the pressing surfaces on an array of thorns 15 which are shaped so that they press during the feed phases of the unit unit in the surrounding material and form an abutment there.
  • other means and surface designs to improve the stiction can be used instead of the spikes shown here. This includes tire-like profiles.
  • Fig. 9 shows an exemplary cross section through one of the expansion body.
  • the expansion body has a fixed, provided with a series of attachment points 16 shell body 17. This is completely covered with a sheath membrane 18, wherein the sheath membrane is firmly connected to the attachment points at the sheath body.
  • a series of fluid channels 19 In the interior of the jacket body 17 extend a series of fluid channels 19, each over Fluid openings 20 are each connected to one enclosed by the shell membrane 18 and the shell body 17 pumping volume 21 so that a fluid is introduced via the fluid channels 19 in the pumping volume 21 and pressurized there, so that the shell membrane can be inflated.
  • a pressure-transmitting medium is either air or a comparable, preferably inert or at least difficult to burn or not fire-promoting, gas or a liquid, for example water at.
  • Gaseous fluids have the advantage that damage to the through-hole can be kept within narrow limits in the event of a leak occurring within the jacket membrane, while the risk of flooding of the penetration and flooding or softening of the surrounding material is present when using a liquid fluid.
  • liquid fluids are incompressible and therefore allow much easier to build pressure build-up within the pumping volumes without the need for greater mass transfer from the external power supply unit. This is a great advantage, especially for longer intersection distances.
  • the device head module 10 shows a section through an exemplary device head module 7.
  • the device head module has a robust, preferably made of a metallic material, sufficiently hard device head capsule 22.
  • the device head module shown here contains within the device head capsule means for generating jolting pivotal movements sideways to the direction of advance and abutting movements in the direction of propulsion. For this purpose, devices are provided for generating rotating imbalances.
  • the device for generating jolting pivoting movements is exemplarily formed by a drive 23 with an eccentric disk 24 seated on a shaft.
  • the imbalance occurring during the rotation then leads to a sideways shaking movement of the device head.
  • the achievable frequency of the shaking motion can be adjusted via the speed of the drive 23.
  • Shocking movements are generated in the present example with a second drive 25 and eccentric discs 26 arranged on both sides. Again, the frequency of the shock movements on the speed of the drive 26 can be regulated. Both devices mentioned for generating the shaking and pushing movements are connected via sufficiently solid sockets 27 with the device head capsule 22.

Abstract

The invention relates to a displaceable device unit for producing a through-hole in floors and back-fills, comprising an expansion unit (2) consisting of at least one first and one second expansion body (2a, 2b) with pressure surfaces (4), an expansion body joint (3) that is arranged between the expansion bodies, and means for obtaining a relative movement of the expansion body by a means supply line (1). Both pressure surfaces can be brought into contact with an inner wall (5) of the through-hole (6) by activating, in an alternating manner, the respective expansion body and a proper movement can be produced in the direction of a through-hole path by pulling and pushing the expansion body that is not arranged in a pressure or force fit. A head module (7) is arranged in the front region of the device unit, said module being connected to an expansion unit by a head-joint connection (8a). Means enabling a relative movement to be carried out between the head module and the expansion unit for producing pressure and compression forces on the front of the device head are provided.

Description

Bewegbare Geräteeinheit zum Erzeugen einer Durchörterung in Böden und Mobile device unit for generating a survey in soils and
Auffüllungenreplenishments
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine bewegbare Geräteeinheit zum Erzeugen einer Durchörterung in Böden und Auffüllungen nach dem Anspruch 1.The invention relates to a movable unit unit for generating a survey in soils and fillings according to claim 1.
Zur aufgrabungsfreien Durchörterung von Böden und Auffüllungen kommen in Abhängigkeit von Bodenklasse, Bodenart, Auffüllungsmaterial und erforderlicher Dimensionierung sowie der Länge der Durchörterung unterschiedliche Verfahren zur Anwendung. Diese Verfahren lassen sich im wesentlichen nach ihrer Steuerungsfähigkeit, nach der Art der Boden- bzw. Aufschüttungsbehandlung, der zum Einsatz kommenden Vortriebstechnik und nach der Art der zur Herstellung der Durchörterung notwendigen Arbeitsschritte unterscheiden. Es sind gesteuerte bzw. ungesteuerte Vortriebsverfahren bekannt, die entweder das Boden- bzw. Aufschüttungsmaterial aus dem Bereich der Durchörterung verdrängen oder herausbefördern. Als Vortriebstechnik kommen beispielsweise ein Fräs-, Bohr- oder ein Spülverfahren zur Anwendung. Je nach Verfahrenstyp sind dazu Pilotbohrungen mit einer anschließenden Aufweitbohrung sowie diverse Einzieh- und Einschubvorgänge für Vortriebsvorrichtungen erforderlich.For the excavation-free exploration of soils and fillings, different methods are used, depending on the soil class, soil type, fill material and required dimensioning and the length of the drilling. These methods can be distinguished essentially according to their controllability, the type of soil or embankment treatment, the tunneling technique used and the nature of the work steps necessary for producing the intersection. Controlled propulsion methods are known which either displace or remove the soil material from the area of penetration. As a propulsion technology, for example, a milling, drilling or rinsing process are used. Depending on the type of process, pilot bores with a subsequent expansion bore as well as various retraction and insertion processes for propulsion devices are required.
Alle bekannten Verfahren weisen dabei unterschiedliche Nachteile auf, die deren Anwendungsgebiete stark einschränken oder auch das Herstellen einer Durchörterung unter bestimmten Bedingungen unwirtschaftlich gestalten.All known methods have different disadvantages, which severely restrict their fields of application or even make the preparation of a discussion under certain conditions uneconomical.
In der Druckschrift DE 102006020339 wird beispielsweise eine Horizontalbohrtechnik in Form eines Microtunneling offenbart. Mit diesem Verfahren lassen sich Durchörterungsstrecken realisieren, deren Durchörterungs- längsachsen allerdings einen Krümmungsradius aufweisen, der für viele Zwecke zu groß bemessen ist. Dies hängt damit zusammen, dass die dort verwendete Art der Vortriebsmittel, insbesondere der Bohrlanzen und Vortriebsrohre, und die damit verbundene Art der Kraftübertragung wegen einer latenten Gefahr von Abknickungen von Bauteilen zum Übertragen von Press- kräften keine kleinen Krümmungsradien der Durchörterungslängsachsen zu- lässt. Daher kann mit dem dort genannten Verfahren ein grabenloses Verlegen von Leitungen oder sonstigen schlauchförmigen Hohlräumen nur auf im wesentlichen geradlinigen oder nur schwach gekrümmten Verlegestrecken erfolgen.In the document DE 102006020339, for example, a horizontal drilling technique in the form of a microtunnelling is disclosed. With this method, it is possible to realize intersection distances whose longitudinal intersection axes, however, have a radius of curvature that is too large for many purposes. This is due to the fact that the type of propulsion means used there, in particular the drilling lances and jacking pipes, and the associated type of power transmission due to a latent risk of kinking of components for transmitting compression forces do not allow small radii of curvature of the longitudinal intersecting axes. Therefore, with the method mentioned there, trenchless laying of lines or other tubular cavities can only take place on essentially straight-line or only slightly curved laying paths.
Kleinere Krümmungsradien, d . h. stärker gekrümmte Verlegestrecken führen bei einem bestimmten Verhältnis zwischen der Länge einer verwendeten Bohrlanze und einer vorgegebenen Vortriebskraft zu einer beträchtlich erhöhten Ausknickgefahr.Smaller radii of curvature, d. H. more curved laying lines result in a certain ratio between the length of a used drilling lance and a given driving force to a considerably increased Ausknickgefahr.
Außerdem ist die mittels Microtunneling erreichbare Vortriebs- bzw. Durch- örterungslänge dadurch begrenzt, dass Reibungskräfte zwischen einer Mantelfläche eines Vortriebsrohres und dem umgebenden Material mit zunehmender Länge wachsen. Bei einer fest vorgegebenen Beaufschlagung der Vortriebsanordnung mit einer konstanten Presskraft wird dadurch ab einer gewissen Maximallänge keinerlei Vortrieb mehr erreicht.In addition, the tunneling or penetration length achievable by means of microtunnelling is limited by the fact that frictional forces between an outer surface of a jacking pipe and the surrounding material grow with increasing length. At a fixed pre-loading of the propulsion arrangement with a constant pressing force no propulsion is achieved more from a certain maximum length.
Aus den Patentschriften DE 19708001 und DE 3425483 sind Inspektionsvorrichtungen bekannt, bei denen mittels relativ zueinander beweglicher Expansionskörper ein raupenartiges Fortbewegen von Geräten in zylinderförmigen Hohlräumen möglich ist. Derartige Mechanismen sind jedoch ausschließlich auf fertig verlegte Rohrleitungssysteme beschränkt, die außerdem nicht einsturzgefährdet sein dürfen. Zudem fehlen für eine derartige Technologie geeignete Vortriebs- oder Bohrköpfe.From the patents DE 19708001 and DE 3425483 inspection devices are known in which by means of relatively movable expansion body, a caterpillar moving away devices in cylindrical cavities is possible. However, such mechanisms are limited exclusively to finished laid piping systems, which must also not be collapse risk. In addition, for such a technology suitable driving or drilling heads are missing.
Es besteht somit die Aufgabe, eine kostengünstige und effizient arbeitende Vorrichtung zum Herstellen einer Durchörterung anzugeben.It is therefore an object to provide a low-cost and efficient device for producing a penetration.
Die Aufgabe wird mit einer bewegbaren Geräteeinheit zum Erzeugen einer Durchörterung in Böden und Auffüllungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche beinhalten zweckmäßige bzw. vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung . Die erfindungsgemäße bewegliche Geräteeinheit umfasst eine Expansionseinheit aus mindestens einem ersten und einem zweiten Expansionskörper mit Pressflächen und einem vorzugsweise zwischen den Expansionskörpern angeordneten Expansionskörpergelenk und Mittel für eine Relativbewegung der Expansionskörper mit einer Medienversorgungsleitung. Dabei können die Pressflächen mit der Innenwandung der Durchörterung durch ein alternierendes Aktivieren des jeweiligen Expansionskörpers in Kontakt gebracht werden. Durch ein Heranziehen und Abstoßen des jeweils nicht in einem Press- und Klemmsitz befindlichen Expansionskörpers ist eine Eigenbewegung in Richtung der Durchörterungsstrecke erzeugbar. Dabei befindet sich im vorderen Bereich der Geräteeinheit ein Gerätekopfmodul mit einer möglichen Gerätekopf-Gelenkverbindung zur Expansionseinheit und Mitteln für eine Relativbewegung zwischen dem Gerätekopfmodul und der Expansionseinheit zum Erzeugen von Press- und Druckkräften an der Gerätekopffront.The object is achieved with a movable device unit for generating a survey in soils and fillings with the features of claim 1. The subclaims include expedient or advantageous embodiments of the device according to the invention. The movable equipment unit according to the invention comprises an expansion unit comprising at least a first and a second expansion body with pressing surfaces and an expansion body joint preferably arranged between the expansion bodies and means for relative movement of the expansion bodies with a media supply line. In this case, the pressing surfaces can be brought into contact with the inner wall of the perforation by alternately activating the respective expansion body. By pulling on and pushing off the respective expansion body, which is not in a press fit and a clamping fit, a proper movement in the direction of the Durchgangsungsstrecke can be generated. In this case, located in the front region of the device unit is a device head module with a possible device head hinge connection to the expansion unit and means for relative movement between the device head module and the expansion unit for generating pressing and compressive forces on the device head front.
Die Mittel für die Relativbewegung sind bei einer ersten Ausführungsform in Form einer pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Zylinderkolbenanordnung ausgebildet. Derartige Konstruktionen erlauben das Erzeugen sehr hoher Press- und Druckkräfte und weisen einen geringen Anteil verschleißanfälliger Teile auf.The means for the relative movement are formed in a first embodiment in the form of a pneumatically or hydraulically operated cylinder piston assembly. Such constructions allow the production of very high compressive and compressive forces and have a small proportion of parts susceptible to wear.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Mittel zum Erzeugen der Relativbewegung als ein Gewindeantrieb ausgebildet. Gewindeantriebe ermöglichen eine mit einer hohen Kraftübersetzung ausführbare, schlupffreie und präzise Schubbewegung, bei der sich der Schubweg genau einstellen lässt und deren Stellung sich selbst arretiert.In a further embodiment, the means for generating the relative movement are designed as a thread drive. Threaded drives enable a slip-free and precise thrust movement, which can be executed with a high force transmission, with which the thrust stroke can be precisely adjusted and whose position locks itself.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Mittel zum Erzeugen der Relativbewegung als ein Zahnstangentrieb mit einer Zahnstange und einem innerhalb mindestens eines der Expansionskörper angeordneten Zahnradantrieb zum Bewegen des Expansionskörpers auf der Zahnstange ausgebildet. Der Zahnstangentrieb bietet eine schlupffreie Kraftübertragung in Verbindung mit einer präzisen Stellmöglichkeit für den auf der Zahnstange bewegten Expansionskörper. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens ein Neigungsmesser zum Ermitteln der Gerätelage vorgesehen. Damit können abschüssige bzw. ansteigende Durchörterungsabschnitte rechtzeitig registriert oder deren Neigung mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen werden.In a further embodiment, the means for generating the relative movement are formed as a rack and pinion drive with a rack and a gear drive arranged within at least one of the expansion body for moving the expansion body on the rack. The rack and pinion drive provides a slip-free power transmission in conjunction with a precise adjustment for the moving on the rack expansion body. In an advantageous embodiment, at least one inclinometer is provided for determining the device position. As a result, downhill or ascending intersection sections can be registered in good time or their inclination can be compared with a predefined setpoint value.
Zweckmäßigerweise ist die Geräteeinheit so ausgeführt, dass ein Festlegen und/oder Korrigieren einer Vortriebsrichtung und/oder einer Lageabweichung durch ein Stellen der Gerätekopf-Gelenkverbindung des Gerätekopfmoduls ausführbar ist. Die Stellung des Gerätekopfmoduls ermöglicht dabei eine sehr präzise Richtungsvorgabe zum weiteren Verlauf der Durchörterung. Die von der Gerätekopf-Gelenkverbindung ausgeführte Schwenkbewegung schafft dabei einen höhlenartigen Raum an der Vortriebsfront, der nachfolgend in der geforderten Richtung erweitert werden kann.Conveniently, the device unit is designed so that a fixing and / or correcting a propulsion direction and / or a position deviation by an adjustment of the device head articulation of the device head module is executable. The position of the device head module allows a very precise direction specification for the further course of the discussion. The executed by the device head articulation pivoting creates a cave-like space on the propulsion front, which can be subsequently expanded in the required direction.
Weiterhin ist die Geräteeinheit zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass ein festlegen und/oder Korrigieren einer Vortriebsrichtung und/oder einer Lageabweichung durch ein Stellen des Expansionskörpergelenks ausführbar ist. Die von der Gerätekopf-Gelenkverbindung beginnend eingeschlagene Vortriebsrichtung wird durch die Stellung des Expansionskörpergelenks weiter ausgeformt, wobei die gelenkige Abwinklung des Expansionskörpergelenks zu einer Minimierung des erreichbaren Krümmungsradius' der Durchörte- rungsstrecke führt.Furthermore, the device unit is expediently designed so that a setting and / or correction of a driving direction and / or a position deviation can be carried out by placing the expansion body joint. The forward drive direction taken by the device head articulation is further shaped by the position of the expansion body joint, whereby the articulated bending of the expansion body joint leads to a minimization of the achievable radius of curvature of the penetration path.
Zweckmäßigerweise ist eine externe Energieversorgungseinheit vorgesehen, wobei die Energieversorgung der Geräteeinheit, insbesondere eines Antriebes der Gerätekopf-Gelenkverbindung und/oder des Expansionskörpergelenks, über die Medienversorgungsleitung erfolgt.Appropriately, an external power supply unit is provided, wherein the power supply of the device unit, in particular a drive of the device head articulation and / or the expansion body joint, via the media supply line.
Von großem Vorteil ist eine autarke signalverarbeitende Steuereinheit in Verbindung mit einer an der Geräteeinheit angeordneten Sensorik, mit der ein selbsttätiges Festlegen einer Vortriebsrichtung und/oder eine Positions- und Lagebestimmung ausführbar ist. Die Geräteeinheit kann dadurch selbsttätig eine vorgegebene Durchörterungsstrecke durchlaufen, Abweichungen zwi- sehen einem Soll- und einem Ist-Zustand hinsichtlich Position und Lage registrieren und entsprechend selbsttätig korrigieren.Of great advantage is a self-sufficient signal processing control unit in conjunction with an arranged on the unit sensor, with which an automatic setting of a propulsion direction and / or a position and attitude determination is executable. As a result, the device unit can automatically travel through a predetermined intersection path, deviations between see a target and an actual state with respect to position and position register and correct automatically.
Die Steuereinheit ist zweckmäßigerweise programmierbar. Damit ist es möglich, vorab eine Durchörterungsstrecke jeweils neu einzugeben und zu planen und damit die Geräteeinheit an die jeweils vorliegenden örtlichen Gegebenheiten anzupassen.The control unit is expediently programmable. This makes it possible, in advance, each newly enter a Durchgangsungsstrecke and plan and thus adapt the device unit to the local conditions present in each case.
Die Medienversorgungsleitung dient zweckmäßigerweise als zusätzliches Sicherungsmittel, insbesondere als Sicherungsleine. Dadurch ist es möglich, die Geräteeinheit im Falle einer technischen Störung an der Medienversorgungsleitung aus der Durchörterungsstrecke herauszuziehen.The media supply line is expediently used as an additional securing means, in particular as a security line. This makes it possible to extract the device unit from the Durchgangsungsstrecke in the event of a technical failure on the media supply line.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Geräteeinheit ein Behältnis zur Aufnahme eines im entstandenen Durchörterungshohlraum entfaltbaren Schlauchgebildes auf. Dieses Schlauchgebilde ist durch ein unter Druck stehendes Fluid beaufschlagbar und realisiert dadurch eine den Durchörterungshohlraum abstützende Wirkung. Eine derartige Ausgestaltung ist besonders bei einsturzgefährdeten Hohlräumen sehr vorteilhaft. Sie ermöglicht es, den geschaffenen Hohlraum zu stabilisieren und ohne Zeitdruck weitere Folgemaßnahmen zum Abstützen der Durchörterung vorzunehmen.In a particularly advantageous embodiment, the device unit on a container for receiving a deployable in the resulting Durchflußungshohlraum tube structure. This tube structure can be acted upon by a pressurized fluid and thereby realized a Durchgangsungshohlraum supporting effect. Such a configuration is very advantageous especially in the case of collapse-endangered cavities. It makes it possible to stabilize the cavity created and to make further follow-up to support the intersection without time pressure.
Zweckmäßigerweise sind in die Geräteeinheit Mittel zum Erfassen und/oder Messen bodenmechanischer und/oder geoelektrischer Parameter integrierbar. In diesem Fall bietet die Geräteeinheit die Möglichkeit, eine Sondenmessung entlang einer vorgebbaren Messstrecke innerhalb des Bodens bzw. der Aufschüttung auszuführen und die entsprechenden Messgrößen ortsabhängig zu erfassen.Appropriately, means for detecting and / or measuring soil mechanical and / or geoelectric parameters can be integrated into the device unit. In this case, the device unit offers the possibility of carrying out a probe measurement along a predeterminable measuring section within the floor or the landfill and to record the corresponding measured variables in a location-dependent manner.
Die Pressflächen weisen bei einer vorteilhaften Ausführungsform einen von der Beschaffenheit eines umgebenden Bodenmaterials abhängigen Anpressdruck auf und bilden ein Widerlager für eine Vorwärtsbewegung eines jeweils im nicht expandierten Zustand befindlichen Expansionskörpers und/oder des Gerätekopfmoduls. Durch diese Ausgestaltung wird die Geräteeinheit in opti- maier Weise auf die konkret vorhandene Struktur des Bodens bzw. der Aufschüttung angepasst, wobei ein sicherer Vortrieb gewährleistet ist.In an advantageous embodiment, the pressing surfaces have a contact pressure which is dependent on the nature of a surrounding soil material and form an abutment for forward movement of an expansion body and / or the device head module which are in each case in the unexpanded state. This configuration makes the device unit optimally maier manner adapted to the actual existing structure of the soil or the landfill, with a safe propulsion is ensured.
Zweckmäßigerweise ist die Geräteeinheit druckwasserdicht ausgeführt. Damit ist eine sichere Funktion auch innerhalb von Grundwasser führenden Schichten oder an bzw. in Uferbereichen, Deichen oder Dämmen möglich, die unterhalb einer gegebenen Wasserlinie liegen.Conveniently, the unit unit is designed watertight watertight. Thus, safe operation is also possible within groundwater-bearing strata or at or in bank areas, dykes or dams that lie below a given waterline.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist innerhalb der Expansionseinheit und/oder im Gerätekopfmodul ein Mittel zum Erzeugen von Stößen und/oder Schwingungen angeordnet. Eine solche Erweiterung dient dazu, das umgebende Material aufzulockern bzw. zu verdrängen und den Vortrieb der Geräteeinheit durch einen Einrüttelvorgang zu vereinfachen.In an advantageous embodiment, a means for generating shocks and / or vibrations is arranged within the expansion unit and / or in the device head module. Such an extension serves to loosen or displace the surrounding material and to facilitate the propulsion of the device unit by a shaking process.
Das Mittel zum Erzeugen von Stößen und/oder Schwingungen ist bei einer Ausführungsform als eine rotierende Unwucht ausgebildet.The means for generating shocks and / or vibrations is formed in one embodiment as a rotating imbalance.
Bei einem Verfahren zum Betreiben der Geräteeinheit mit den genannten Merkmalen erfolgt die zwischen den Expansionskörpern und/oder dem Gerätekopfmodul ausgeführte Relativbewegung in Form einer stoßartigen Vorwärtsbewegung . Dadurch wird das vor der Geräteeinheit befindliche Material durch den eingebrachten Impuls ruckartig zur Seite geschoben und verdrängt.In a method for operating the device unit having the mentioned features, the relative movement executed between the expansion bodies and / or the device head module takes place in the form of a jerky forward movement. As a result, the material located in front of the device unit is jerkily pushed aside and displaced by the introduced impulse.
Bei einem weiteren Verfahren zum Betreiben der Geräteeinheit ist die zwischen den Expansionskörpern und/oder dem Gerätekopfmodul ausgeführte Relativbewegung durch eine oszillatorische Rüttelbewegung überlagert. Bei dieser Vorgehensweise erfolgt ein Einrütteln der Geräteeinheit. Das vor der dem Gerätekopfmodul befindliche Material wird durch die Rüttelbewegung aufgelockert, das Gerätekopfmodul und damit die Geräteeinheit dringt in das aufgelockerte Material vor und schiebt es schließlich seitlich vorbei, wobei den Materialteilchen durch die Rüttelbewegung ein seitlicher Impuls erteilt wird, der dessen Verdrängung erleichtert. Die oszillatorische Rüttelbewegung und/oder die stoßartige Vorwärtsbewegung wird bei einer Ausführungsform des Verfahrens durch eine in der Expansionseinheit und/oder im Gerätekopfmodul mit einer Unwucht ausgeführten Drehbewegung erzeugt.In a further method for operating the device unit, the relative movement executed between the expansion bodies and / or the device head module is superimposed by an oscillatory vibration movement. This procedure involves shaking the device unit. The material in front of the device head module material is loosened by the shaking, the device head module and the device unit penetrates into the loosened material before and finally pushes it past the side, wherein the material particles by the shaking a lateral impulse is issued, which facilitates its displacement. The oscillatory jogging movement and / or the jerky forward movement is generated in one embodiment of the method by a rotational movement performed in the expansion unit and / or in the device head module with an imbalance.
Die erfindungsgemäße Geräteeinheit soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung dienen die angefügten Figuren 1 bis 10. Es werden für gleiche oder gleichwirkende Teile die selben Bezugszeichen verwendet.The device unit according to the invention will be explained in more detail using exemplary embodiments. For clarity, the attached figures serve 1 to 10. The same reference numerals are used for the same or equivalent parts.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau einer beispielhaften Geräteeinheit,1 shows a basic structure of an exemplary device unit,
Fig. 2 eine Geräteeinheit in einer Ausführungsform mit einem Expansionskörpergelenk in Form einer hydraulischen Zylinderkolbenanordnung,2 shows an apparatus unit in an embodiment with an expansion body joint in the form of a hydraulic cylinder piston arrangement,
Fig. 3 eine Geräteeinheit in einer Ausführungsform mit einem Expansionskörpergelenk in Form eines Gewindeantriebes,3 shows a device unit in an embodiment with an expansion body joint in the form of a threaded drive,
Fig. 4 eine Geräteeinheit in einer Ausführungsform mit einem Behältnis zur Aufnahme eines Schlauchgebildes,4 shows a device unit in an embodiment with a container for receiving a hose formation,
Fig. 5a einen ersten von der Geräteeinheit ausgeführten Vortriebsschritt,5a shows a first advancing step carried out by the appliance unit,
Fig. 5b einen zweiten von der Geräteeinheit ausgeführten Vortriebsschritt,5b shows a second advancing step carried out by the device unit,
Fig. 5c einen dritten von der Geräteeinheit ausgeführten Vortriebsschritt,5c shows a third advancing step performed by the device unit,
Fig. 5d einen vierten von der Geräteeinheit ausgeführten Vortriebsschritt,5d shows a fourth advancing step carried out by the device unit,
Fig. 5e einen fünften von der Geräteeinheit ausgeführten Vortriebsschritt, Fig. 6a eine Geräteeinheit mit einem Zahnstangenvortrieb in einem ersten Vortriebsschritt,5e shows a fifth advancing step carried out by the appliance unit, 6a shows a device unit with a rack drive in a first driving step,
Fig. 6b eine Geräteeinheit mit einem Zahnstangenvortrieb in einem zweiten Vortriebsschritt,6b shows a device unit with a rack drive in a second driving step,
Fig. 6c eine Geräteeinheit mit einem Zahnstangenvortrieb in einem dritten Vortriebsschritt,6c shows a device unit with a rack drive in a third driving step,
Fig. 6d eine Geräteeinheit mit einem Zahnstangenvortrieb in einem vierten Vortriebsschritt,6d a device unit with a rack drive in a fourth driving step,
Fig. 6e eine Geräteeinheit mit einem Zahnstangenvortrieb in einem fünften Vortriebsschritt,6e a device unit with a rack drive in a fifth driving step,
Fig. 7 eine beispielhafte Geräteeinheit in einer ersten Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung,7 is an exemplary device unit in a first embodiment in a perspective view,
Fig. 8 eine beispielhafte Geräteeinheit in einer weiteren Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung,8 is an exemplary device unit in a further embodiment in a perspective view,
Fig. 9 einen Expansionskörper im Querschnitt,9 shows an expansion body in cross section,
Fig. 10 einen Längsschnitt durch ein beispielhaftes Gerätekopfmodul .10 shows a longitudinal section through an exemplary device head module.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Geräteeinheit im prinzipiellen Aufbau. Die Geräteeinheit weist eine Medienversorgungsleitung 1 auf, über die alle Komponenten mit Antriebsenergie bzw. je nach Aufbau mit einem unter Druck stehenden Mediums versorgt werden. Die Medienversorgungsleitung ist dabei in der Regel als ein Bündel ausgebildet, das elektrisch leitende Kabel und Schlauchzuleitungen enthält, die von einer außerhalb der Durchörterung gelegenen und hier nicht dargestellten Energieversorgungseinheit zu der Geräteeinheit geführt sind . Die Medienversorgungsleitung dient gleichzeitig als Sicherungsmittel . Zu diesem Zweck sind in das Bündel Mittel zum Übertragen von Zugkräften eingefügt, mit denen des möglich ist, die Geräteeinheit aus dem Hohlraum der Durchörterung heraus zu ziehen. In der Regel dient dazu ein in das Bündel eingefügtes Seil, insbesondere ein Stahlseil, eine Trosse oder eine Kette.Fig. 1 shows an exemplary device unit in the basic structure. The device unit has a media supply line 1, via which all components are supplied with drive energy or depending on the structure with a pressurized medium. The media supply line is usually formed as a bundle containing electrically conductive cable and hose leads, which are guided by a located outside of the intersection and not shown here power supply unit to the unit. The media supply line also serves as a securing means. For this purpose, means for transmitting are included in the bundle inserted by pulling forces with which it is possible to pull the unit unit out of the cavity of the intersection. As a rule, a rope inserted in the bundle, in particular a steel cable, a hawser or a chain, serves for this purpose.
Die Geräteeinheit weist in dem in Fig . 1 gezeigten Beispiel eine Expansionseinheit 2 aus einem ersten Expansionskörper 2a und einem zweiten Expansionskörper 2b auf. Weitere Expansionskörper können je nach Erfordernis vorgesehen sein. Zwischen den Expansionskörpern befindet sich ein Expansionskörpergelenk 3. Das Expansionskörpergelenk mit zugehörigen Zylinderkolben ermöglicht eine Relativbewegung der Expansionskörper 2a und 2b zueinander und damit eine effektive Verkürzung und Verlängerung der Expansionskörpereinheit insgesamt. Zugleich gewährleistet das Expensionskörper- gelenk 3 ein Schwenken bzw. Abknicken der Expansionskörper zueinander und ermöglicht damit eine von der Geräteeinheit realisierbare Durchörte- rungsstrecke mit einem endlichen Krümmungsradius.The device unit has in the in Fig. 1, an expansion unit 2 comprises a first expansion body 2a and a second expansion body 2b. Further expansion bodies can be provided as required. An expansion body joint 3 is located between the expansion bodies. The expansion body joint with associated cylinder pistons allows a relative movement of the expansion bodies 2a and 2b relative to each other and thus an effective shortening and lengthening of the expansion body unit as a whole. At the same time, the expensioning body joint 3 guarantees a pivoting or bending of the expansion bodies relative to one another and thus makes possible a through-passage with a finite radius of curvature that can be realized by the device unit.
Die Expansionskörper weisen je eine Pressfläche 4 und einen veränderbaren Querschnitt auf, wobei die Pressflächen je nachdem, welche Größe der jeweilige Expansionskörper in Abhängigkeit von der Vortriebsphase aufweist, an eine Innenwandung 5 der Durchörterung 6 angepresst bzw. von dieser gelöst sind . Bei dem Beispiel aus Fig . 1 weist beispielsweise der Expansionskörper 2a einen verringerten Querschnitt mit einer von der Innenwandung der Durchörterung gelösten Pressfläche auf, während der Querschnitt des Expansionskörpers 2b so vergrößert ist, dass dessen Pressfläche an der Innenwandung der Durchörterung anliegt. Der Expansionskörper 2a befindet sich dabei in einer momentan freien Stellung, während der Expansionskörper 2b eine Press- und Klemmstellung einnimmt.The expansion bodies each have a pressing surface 4 and a variable cross-section, wherein the pressing surfaces depending on the size of the respective expansion body depending on the propulsion phase, are pressed against an inner wall 5 of the intersection 6 and released from it. In the example of FIG. 1, for example, the expansion body 2a has a reduced cross section with a pressing surface released from the inner wall of the intersection while the cross section of the expansion body 2b is enlarged so that its pressing surface abuts the inner wall of the intersection. The expansion body 2a is in a momentarily free position, while the expansion body 2b assumes a pressing and clamping position.
Die Vorderseite der Geräteeinheit wird von einem Gerätekopfmodul 7 mit einer Gerätekopffront 8 gebildet. Die Gerätekopffront weist eine in Vortriebsrichtung, d. h. in Richtung der Ortsbrust, zugespitzte Form auf, die ein Auflockern des umgebenden Materials erleichtert. Der Übergang zwischen der Expansionskörpereinheit und der Ortsbrust wird durch eine Gerätekopf- Gelenkverbindung 8a gebildet. Diese ermöglicht ebenso wie das Expansionskörpergelenk 3 eine Relativbewegung zwischen dem Gerätekopfmodul und der Expansionskörpereinheit. Das Gerätekopfmodul ist über die Gerätekopf- Gelenkverbindung gegenüber der Expansionskörpereinheit schwenkbar. Außerdem ermöglicht die Gerätekopf-Gelenkverbindung einen flexible Verbindung zwischen dem Gerätekopfmodul und der Expansionskörpereinheit.The front of the device unit is formed by a device head module 7 with a device head front 8. The device head front has an in the direction of advance, ie in the direction of the working face, tapered shape, which facilitates a loosening of the surrounding material. The transition between the expansion body unit and the working face is made by a device head Articulated connection 8a formed. This allows as well as the expansion body joint 3, a relative movement between the device head module and the expansion body unit. The device head module is pivotable via the device head hinge connection with respect to the expansion body unit. In addition, the device head hinge connection allows flexible connection between the device head module and the expansion body unit.
Das Expansionskörpergelenk kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Geräteeinheit, bei der das Expansionskörpergelenk als eine hydraulische Zylinderkolbenanordnung 9 ausgeführt ist. Die Zylinderkolbenanordnung wird dabei teleskopartig auseinandergeschoben bzw. verkürzt, wobei sich der Abstand zwischen den Expansionskörpern 2a und 2b entsprechend verändert. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich entweder in der externen, außerhalb der Durchörterung angeordneten Energieversorgungseinheit ein Kompressor mit einer Ventilanordnung, bei der die Zylinderkolbenanordnung 9 mit einem durch ein hydraulisches oder pneumatisches Medium übertragenen Druck beaufschlagt wird, die ü ber entsprechende Zuführungen die Zylinderkolbenanordnung streckt bzw. zusammenzieht. Es ist zweckmäßig, über die Medienversorgungsleitung eine möglichst geringe Anzahl von Druckleitungen an die Zylinderkolbenanordnung zu führen und eine möglichst große Zahl hydraulischer bzw. pneumatischer Stellelemente außerhalb der Geräteeinheit in der externen Energieversorgungseinheit anzuordnen, um die innerhalb der Durchörterung aktive Geräteeinheit gerätetechnisch möglichst einfach zu gestalten.The expansion body joint may be formed in various ways. Fig. 2 shows an embodiment of the device unit in which the expansion body joint is designed as a hydraulic cylinder piston assembly 9. The cylinder piston assembly is thereby telescopically pushed apart or shortened, wherein the distance between the expansion bodies 2a and 2b changed accordingly. In this embodiment, located either in the external, out-of-circuit power supply unit, a compressor with a valve assembly, in which the cylinder piston assembly 9 is subjected to a transmitted by a hydraulic or pneumatic medium pressure which extends over corresponding feeds the cylinder piston assembly or contracts , It is expedient to lead via the media supply line the smallest possible number of pressure lines to the cylinder piston assembly and to arrange the largest possible number of hydraulic or pneumatic control elements outside the unit in the external power supply unit to make the device unit active within the scope of device as simple as possible.
Fig . 3 zeigt ein Expansionskörpergelenk in Form eines Gewindeantriebes 10. Der Gewindeantrieb umfasst eine Anordnung aus bei diesem Beispiel zwei Gewindespindeln 10a und 10b, die über einen Gelenkpunkt 10c miteinander verbunden sind . Die Gewindespindeln laufen durch die Expansionskörper 2a und 2b hindurch und sind mit diesen über je ein in den Expansionskörpern vorgesehenen Innengewinde verbunden. Sie werden von einem Motor in eine Drehbewegung mit einem positiven bzw. negativen Drehsinn versetzt, wobei sich der Abstand zwischen den Expansionskörpern vergrößert bzw. verringert. Der Gewindeantrieb ermöglicht eine sehr große Kraftübertragung in Richtung der Ortsbrust in Verbindung mit einer präzisen Einstellung des Vorschubs und einer selbstarretierenden Stellung .Fig. 3 shows an expansion body joint in the form of a threaded drive 10. The threaded drive comprises an arrangement of two threaded spindles 10a and 10b in this example, which are connected to one another via a pivot point 10c. The threaded spindles pass through the expansion bodies 2a and 2b and are connected to these by means of an internal thread provided in the expansion bodies. They are rotated by a motor into a rotational movement with a positive or negative sense of rotation, wherein the distance between the expansion bodies increases or decreases. The thread drive allows a very large power transmission in the direction the face in conjunction with a precise adjustment of the feed and a self-locking position.
Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Geräteeinheit mit einem Behältnis 12 und einem darin untergebrachten Schlauchgebilde 13. Das Behältnis 12 befindet sich bei dieser Ausführungsform im rückwärtigen Teil der Expansionskörpereinheit, z. B. am Expansionkörper 2a . Das Schlauchgebilde ist zu Beginn vollständig im Behältnis 12 in einem zusammengefalteten Zustand verborgen. Während des durch die Geräteeinheit bewirkten Vortriebs entfaltet sich das Schlauchgebilde, wobei dessen Wandung auf der Innenwand 5 der Durchörterung 6 anliegt. Der Innenraum des Schlauchgebildes wird über eine vorzugsweise mit der Medienversorgungsleitung 1 mitgeführten Zuführungsleitung mit einem druckaufbauenden Medium, beispielsweise Wasser oder Druckluft befüllt, wobei die Wandung des Schlauchgebildes gegen die Innenwand der Durchörterung gepresst wird und damit den geschaffenen Hohlraum gegen ein Einstürzen absichert.Fig. 4 shows an exemplary embodiment of the device unit with a container 12 and housed therein a hose formation 13. The container 12 is located in this embodiment in the rear part of the expansion unit, z. B. on the expansion body 2a. The tube structure is initially completely hidden in the container 12 in a folded state. During the propulsion caused by the device unit, the tube structure unfolds, with its wall resting on the inner wall 5 of the perforation 6. The interior of the hose structure is filled via a preferably entrained with the media supply line 1 supply line with a pressure-building medium, such as water or compressed air, wherein the wall of the hose structure is pressed against the inner wall of the intersection and thus protects the cavity created against collapse.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Wandung des Schlauchgebildes als eine Doppelwand ausgebildet. In diesem Fall kann in den Raum der Doppelwand ein flüssiges und nach einer gewissen Zeit aushärtendes Medium eingepresst werden, wobei sich das Schlauchgebilde zu einer innerhalb der Durchörterung verbleibenden Röhre verfestigt.In an expedient embodiment, the wall of the hose structure is formed as a double wall. In this case, a liquid and after a certain time curing medium can be pressed into the space of the double wall, wherein the tube structure solidifies to a tube remaining within the scope.
Der in dem Schlauchgebilde aufgebaute Druck unterstützt außerdem zusätzlich den Vortrieb der Geräteeinheit und erzeugt ein die Geräteeinheit abstützendes Widerlager.The built-up in the hose structure pressure also additionally supports the propulsion of the unit and generates an abutment supporting the unit unit.
Die Figuren 5a bis 5e zeigen das der Geräteeinheit zugrundeliegende Prinzip der Vorschubbewegung zum Erzeugen der Durchörterung . Bei der in den Figuren 5a bis 5e gezeigten Vorschubbewegung wird die Durchörterung allein durch die Bewegung der Expansionskörper 2a und 2b erzeugt. Das Expansionskörpergelenk 3 kann in einer der vorhergehend gezeigten Ausführungsformen ausgebildet sein. Bei dem in Fig. 5a gezeigten Zustand befindet sich der Expansionskörper 2a in der freien Stellung ohne einen Kontakt zwischen dessen Pressflächen und der Innenwand der Durchörterung, während der Expansionskörper 2b eine Press- und Klemmstellung einnimmt, wobei dessen Pressflächen gegen die Innenwand der Durchörterung gepresst sind . Das Expansionskörpergelenk 3 ist auf eine kürzestmögliche Länge zusammengezogen, wobei der Abstand zwischen den Expansionskörpern 2a und 2b minimal ist.FIGS. 5a to 5e show the principle of the feed movement on which the device unit is based in order to generate the intersection. In the advancing movement shown in FIGS. 5a to 5e, the perforation is generated solely by the movement of the expansion bodies 2a and 2b. The expansion body joint 3 may be formed in one of the previously shown embodiments. In the state shown in Fig. 5a, the expansion body 2a is in the free position without contact between its pressing surfaces and the inner wall of the intersection while the expansion body 2b is in a pressing and clamping position with its pressing surfaces pressed against the inner wall of the intersection , The expansion body hinge 3 is contracted to a shortest possible length, the distance between the expansion bodies 2a and 2b being minimal.
Wie in Fig . 5b gezeigt, wird anschließend der Expansionskörper 2a von der freien Stellung in die Press- und Klemmstellung gebracht. Dies geschieht durch ein Erweitern des Querschnittes, wobei dessen Pressflächen gegen die Innenwandung der Durchörterung gedrückt werden. Gleichzeitig verringert sich der Querschnitt des Expansionskörpers 2b. Dieser gelangt nun in die freie Stellung, wobei dessen Pressflächen keinen Kontakt mit der Innenwand der Durchörterung mehr aufweisen.As shown in FIG. 5b, the expansion body 2a is then brought from the free position to the pressing and clamping position. This is done by expanding the cross-section, with its pressing surfaces pressed against the inner wall of the intersection. At the same time, the cross section of the expansion body 2b decreases. This now enters the free position, wherein the pressing surfaces have no contact with the inner wall of the intersection more.
Anschließend wird wie in Fig. 5c gezeigt die Länge des Expansionskörpergelenks 3 vergrößert. Der in der Press- und Klemmstellung befindliche Expansionskörper 2a wirkt nun als ein Widerlager für die durch das Expansionskörpergelenk ausgeübte Druckkraft auf die vor dem Gerätekopfmodul liegende Ortsbrust der Durchörterung. Unter dem Einfluß dieser Druckkraft weicht das unmittelbar vor der Geräteeinheit liegende Material zur Seite, wobei das Gerätekopfmodul nach vorn getrieben und die bisherige Durchörterung um ein weiteres Stück verlängert wird.Subsequently, as shown in Fig. 5c, the length of the expansion body joint 3 is increased. The expansion body 2a located in the pressing and clamping position now acts as an abutment for the force exerted by the expansion body joint pressure force on the front of the device head module working face of the intersection. Under the influence of this pressure force, the material lying directly in front of the device unit deviates to the side, whereby the device head module is driven forward and the previous intersection is extended by a further piece.
Wie in Fig . 5d gezeigt, wird im Anschluss daran der Expansionskörper 2a wieder in die freie Stellung gebracht, während der Expansionskörper 2b die Press- und Klemmstellung einnimmt. Sodann wird, wie Fig. 5e zeigt, der nun freie Expansionskörper 2a durch ein Verkürzen des Expansionskörpergelenks 3 in die Durchörterung nachgezogen. Der in Fig. 5e erreichte Endzustand wird am Anschluss daran wieder in den in Fig . 5a gezeigten Zustand überführt, wobei der beschriebene Arbeitszyklus wiederholt wird . Bei dem in den Figuren 5a bis 5e beschriebenen Arbeitsablauf bleibt der Abstand zwischen dem Gerätekopfmodul 7 und dem Expansionskörper 2b unverändert. Für eine Richtungsänderung kann das Gerätekopfmodul allerdings um die bereits erwähnte Gerätekopf-Gelenkverbindung 8a geschwenkt werden. Ebenso ist ein Abschwenken des Expansionsgelenks 3 möglich. Für das Durchlaufen einer Kurve mit einem endlichen Krümmungsradius werden sowohl das Expansionskörpergelenk 3 als auch die Gerätekopf-Gelenkverbindung 8a in die jeweils angestrebte Richtung geschwenkt. Dabei wird der jeweils in der Press- und Klemmstellung befindliche Expansionskörper ein wenig freigegeben, wobei ein Spiel zwischen dessen Pressfläche und der Innenwand der Durchörterung entsteht. Unter dem Einfluß der Schwenkbewegung des Expansionskörpergelenks 3 und der Gerätekopf-Gelenkverbindung 8a wird das zu durchörternde Material an der entsprechenden Flanke des Geräte- kopfmoduls 7 beiseite geschoben, wobei die gewünschte seitliche Abweichung der neuen Vortriebsrichtung von der ursprünglichen Vortriebsrichtung realisiert wird .As shown in FIG. 5d, the expansion body 2a is subsequently returned to the free position, while the expansion body 2b assumes the pressing and clamping position. Then, as shown in Fig. 5e, the now free expansion body 2a is drawn by shortening the expansion body joint 3 in the intersection. The final state reached in FIG. 5e is returned to the connection at it in the position shown in FIG. 5a transferred state, wherein the cycle described is repeated. In the workflow described in FIGS. 5a to 5e, the distance between the device head module 7 and the expansion body 2b remains unchanged. For a change of direction, however, the device head module can be pivoted about the already mentioned device head articulation 8a. Similarly, a pivoting of the expansion joint 3 is possible. For passing through a curve with a finite radius of curvature, both the expansion body joint 3 and the device head articulation 8a are pivoted in the respective desired direction. In this case, the respectively located in the pressing and clamping position expansion body is released a little, with a game between the pressing surface and the inner wall of the intersection arises. Under the influence of the pivoting movement of the expansion body joint 3 and the device head articulation 8a, the material to be penetrated is pushed aside on the corresponding flank of the device head module 7, the desired lateral deviation of the new advancing direction from the original advancing direction being realized.
Die Gerätekopf-Gelenkverbindung 8a kann ebenso als Mittel zum Vortrieb der Durchörterung genutzt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Kombination mit einem Expansionsgelenk 3 in Form eines Zahnstangentriebs. Dabei ist eine durchgehende, von einem zwischen den Expansionskörpern gelegenen Gelenk unterteilte Zahnstange 3a von dem Gerätekopfmodul 7 bis zu dem Expansionskörper 2a am hinteren Ende der Geräteeinheit angeordnet. Auf dieser Zahnstange ist der Expansionskörper 2b gelagert. Dieser vollführt unter der Wirkung eines inwendig angelegten Zahnradantriebs auf der Zahnstange eine Bewegung, die in Abhängigkeit vom Arbeitsschritt sowohl in Richtung des Vortriebs, als auch entgegen der Vortriebsrichtung erfolgen kann.The device head articulation 8a may also be used as a means for propelling the intersection. Particularly advantageous is a combination with an expansion joint 3 in the form of a rack and pinion. In this case, a continuous toothed rack 3a divided by a joint located between the expansion bodies is arranged from the device head module 7 to the expansion body 2a at the rear end of the appliance unit. On this rack of the expansion body 2b is mounted. This performs under the action of an internally applied gear drive on the rack a movement that can be carried out depending on the step both in the direction of propulsion, and against the advancing direction.
Die dabei ablaufenden Arbeitsschritte sind in den Figuren 6a bis 6e beispielhaft dargestellt.The process steps that take place are shown by way of example in FIGS. 6a to 6e.
Fig. 6a zeigt den Zustand der Geräteeinheit bei dem ersten Arbeitsschritt. Dieser entspricht dem bereits in Fig. 5a dargestellten Arbeitsschritt. Der Ex- pansionskörper 2a befindet sich in der freien Stellung, während der Expansionskörper 2b die Press- und Klemmstellung einnimmt.Fig. 6a shows the state of the device unit in the first step. This corresponds to the already shown in Fig. 5a step. The Ex- The expansion body 2 a is in the free position, while the expansion body 2 b assumes the pressing and clamping position.
Bei dem in Fig. 6b gezeigten Arbeitsschritt verbleibt der Expansionskörper 2b in der Press- und Klemmstellung. Die Zahnstange 3a des Expansionskörpergelenks 3 wird nun durch die antreibende Wirkung des im Expansionskörper 2b befindlichen Zahnradantriebs durch den in Press- und Klemmstellung befindlichen Expansionskörper 2b hindurch in die Vortriebsrichtung geschoben. Dabei wird in Richtung des Vortriebs und des Gerätekopfmoduls eine Druckkraft auf die vor dem Gerätekopfmodul liegende Ortsbrust der Durchörterung aufgebaut. Das Gerätekopfmodul wird unter dem Zurückweichen des im Vortriebsbereich gelegenen Materials vorgetrieben, wobei gleichzeitig der freie Expansionskörper 2a nachgezogen und an den Expansionskörper 2b heranbewegt wird .In the operation shown in Fig. 6b, the expansion body 2b remains in the pressing and clamping position. The toothed rack 3a of the expansion body joint 3 is now pushed by the driving action of the gear drive located in the expansion body 2b through the expansion body 2b in the pressing and clamping position in the advancing direction. In the process, a pressure force is built up in the direction of the propulsion and of the device head module on the front face of the device head module of the intersection. The device head module is driven by the receding of the material located in the driving area, wherein at the same time the free expansion body 2a is retightened and moved up to the expansion body 2b.
In dem in Fig . 6c gezeigten nachfolgenden Arbeitsschritt wird nun der am Ende der Geräteeinheit gelegene Expansionskörper 2a von der freien in die Press- und Klemmstellung gebracht. Der Expansionskörper 2b geht gleichzeitig von der Press- und Klemmstellung in die freie Stellung über, sodass dieser keinen Kontakt mehr mit der Innenwand der Durchörterung aufweist.In the in Fig. 6c shown subsequent operation is now placed at the end of the unit unit expansion body 2a of the free in the pressing and clamping position. The expansion body 2 b simultaneously moves from the press and clamping position to the free position, so that it no longer has any contact with the inner wall of the intersection.
Wie Fig . 6d zeigt, wird der nun freie Expansionskörper 2b durch dessen inwendigen Zahnradantrieb auf der Zahnstange 3a des Expansionskörpergelenks 3 in Richtung des Gerätekopfmoduls 7 nach vorn bewegt.As Fig. 6d, the now free expansion body 2b is moved forward by its internal gear drive on the rack 3a of the expansion body joint 3 in the direction of the device head module 7.
In dem letzten, in Fig . 6e gezeigten Arbeitsschritt wird nun der hintere Expansionskörper 2a in die freie Stellung gebracht, während der Expansionskörper 2b die Press- und Klemmstellung einnimmt. Diese Endstellung entspricht dem in Fig . 6a gezeigten Zustand, wobei allerdings die Geräteeinheit als ganzes um eine gewisse Wegstrecke verschoben und die Durchörterung um einen neuen Längenabschnitt erweitert worden ist.In the last, in Fig. 6e, the rear expansion body 2a is now brought into the free position, while the expansion body 2b assumes the pressing and clamping position. This end position corresponds to that in FIG. 6a, although the device unit has been moved as a whole by a certain distance and the intersection has been extended by a new length.
Fig. 7 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine beispielhafte Ausführungsform der Geräteeinheit. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Ge- rätekopfmodul auf seinem in Vortriebsrichtung weisenden Ende ein Oberflächenprofil in Form von Rillen 12a auf. Diese Rillen bilden Kanäle, die das Eindringen der Spitze des Gerätekopfmoduls in das zu durchörternde Material erleichtern und das Verdrängen des Material aus dem Vortriebskanal verbessern.Fig. 7 shows in a perspective view an exemplary embodiment of the device unit. In this embodiment, the rätekopfmodul on its pointing in the direction of advancement end a surface profile in the form of grooves 12a. These grooves form channels which facilitate the penetration of the tip of the device head module into the material to be penetrated and enhance the displacement of the material from the drive channel.
Die Pressflächen 4 der Expansionskörper 2a und 2b sind in Form mehrerer, um die Mantelflächen der Expansionskörper herum verteilter Kissen 13a ausgebildet. Deren Ausdehnungsrichtung ist durch Begrenzungsscheiben 14 in Richtung der Gerätelängsache eingeschränkt und damit in Richtung der Innenwand der Durchörterung gelenkt. Die Kissen bestehen aus einem robusten, gegenüber Reibung hinreichend widerstandsfähigen Material . Hierfür kommen insbesondere Verbundmaterialien zum Einsatz, beispielsweise reifenähnliche Gemische aus einem Textil mit auflaminiertem Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff, die mit einem hinreichend großen Innendruck beaufschlagt werden können.The pressing surfaces 4 of the expansion bodies 2a and 2b are in the form of a plurality of cushions 13a distributed around the lateral surfaces of the expansion bodies. Their expansion direction is limited by limiting discs 14 in the direction of the device's longitudinal and thus directed towards the inner wall of the intersection. The cushions are made of a robust material that is sufficiently resistant to friction. For this purpose, in particular composite materials are used, for example, tire-like mixtures of a textile with laminated rubber or rubber-like plastic, which can be acted upon by a sufficiently large internal pressure.
Die Oberflächen der Pressflächen 4 und insbesondere der Kissen 13a können mit Ausformungen versehen sein, die einen besseren Halt und eine verbesserte Griffigkeit an der Innenwandung der Durchörterung bewirken. Fig. 8 zeigt ein diesbezügliches Beispiel . Bei dieser Ausführungsform weisen die Pressflächen eine Anordnung von Dornen 15 auf, die so geformt sind, dass diese sich während der Vorschubphasen der Geräteeinheit in das umgebende Material einstemmen und dort ein Widerlager ausbilden. An Stelle der hier gezeigten Dornen können natürlich auch andere Mittel und Oberflächengestaltungen zur Verbesserung der Haftreibung angewendet werden. In Betracht kommen dabei reifenartige Profile.The surfaces of the pressing surfaces 4 and in particular of the pads 13a may be provided with formations which provide a better grip and an improved grip on the inner wall of the penetration. Fig. 8 shows a related example. In this embodiment, the pressing surfaces on an array of thorns 15 which are shaped so that they press during the feed phases of the unit unit in the surrounding material and form an abutment there. Of course, other means and surface designs to improve the stiction can be used instead of the spikes shown here. This includes tire-like profiles.
Fig. 9 zeigt einen beispielhaften Querschnitt durch einen der Expansionskörper. Der Expansionskörper weist einen festen, mit einer Reihe von Befestigungspunkten 16 versehenen Mantelkörper 17 auf. Dieser ist mit einer Mantelmembran 18 vollständig überdeckt, wobei die Mantelmembran an den Befestigungspunkten fest mit dem Mantelkörper verbunden ist. Im Inneren des Mantelkörpers 17 verlaufen eine Reihe von Fluidkanälen 19, die jeweils über Fluidöffnungen 20 mit jeweils einem durch die Mantelmembran 18 und dem Mantelkörper 17 eingeschlossenen Pumpvolumen 21 so verbunden sind, dass ein Fluid über die Fluidkanäle 19 in das Pumpvolumen 21 eingeleitet und dort mit Druck beaufschlagt wird, sodass die Mantelmembran aufgebläht werden kann.Fig. 9 shows an exemplary cross section through one of the expansion body. The expansion body has a fixed, provided with a series of attachment points 16 shell body 17. This is completely covered with a sheath membrane 18, wherein the sheath membrane is firmly connected to the attachment points at the sheath body. In the interior of the jacket body 17 extend a series of fluid channels 19, each over Fluid openings 20 are each connected to one enclosed by the shell membrane 18 and the shell body 17 pumping volume 21 so that a fluid is introduced via the fluid channels 19 in the pumping volume 21 and pressurized there, so that the shell membrane can be inflated.
Als druckübertragendes Medium bietet sich entweder Luft oder ein vergleichbares, vorzugsweise inertes oder ein zumindest schwer brennbares bzw. nicht brandförderndes, Gas oder eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser an. Gasförmige Fluide bieten den Vorteil, dass sich die Beschädigung der Durchör- terung bei einem auftretenden Leck innerhalb der Mantelmembran in engen Grenzen halten lässt, während bei Verwendung eines flüssigen Fluids die Gefahr der Durchflutung der Durchörterung und des Ausschwemmens oder Aufweichens des umgebenden Materials besteht. Flüssige Fluide sind allerdings inkompressibel und lassen daher einen viel leichter zu realisierenden Druckaufbau innerhalb der Pumpvolumina zu, ohne dass ein größerer Stofftransport von der externen Energieversorgungseinheit notwendig ist. Dies ist besonders bei längeren Durchörterungsstrecken von großem Vorteil .As a pressure-transmitting medium is either air or a comparable, preferably inert or at least difficult to burn or not fire-promoting, gas or a liquid, for example water at. Gaseous fluids have the advantage that damage to the through-hole can be kept within narrow limits in the event of a leak occurring within the jacket membrane, while the risk of flooding of the penetration and flooding or softening of the surrounding material is present when using a liquid fluid. However, liquid fluids are incompressible and therefore allow much easier to build pressure build-up within the pumping volumes without the need for greater mass transfer from the external power supply unit. This is a great advantage, especially for longer intersection distances.
Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch ein beispielhaftes Gerätekopfmodul 7. Das Gerätekopfmodul weist eine robuste, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigte, hinreichend harte Gerätekopfkapsel 22 auf. Das hier gezeigte Gerätekopfmodul enthält innerhalb der Gerätekopfkapsel Mittel zum Erzeugen rüttelnder Schwenkbewegungen seitwärts zur Vortriebsrichtung und stoßender Bewegungen in Richtung des Vortriebs. Hierzu sind Vorrichtungen zum Erzeugen rotierender Unwuchten vorgesehen.10 shows a section through an exemplary device head module 7. The device head module has a robust, preferably made of a metallic material, sufficiently hard device head capsule 22. The device head module shown here contains within the device head capsule means for generating jolting pivotal movements sideways to the direction of advance and abutting movements in the direction of propulsion. For this purpose, devices are provided for generating rotating imbalances.
Die Vorrichtung zum Erzeugen rüttelnder Schwenkbewegungen wird beispielhaft durch einen Antrieb 23 mit einer auf einer Welle sitzenden Excenter- scheibe 24 gebildet. Die bei der Rotation auftretende Unwucht führt dann zu einer seitwärts schüttelnden Bewegung des Gerätekopfes. Die dabei erreichbare Frequenz der Schüttelbewegung kann über die Drehzahl des Antriebs 23 eingestellt werden. Stoßende Bewegungen werden bei dem hier vorliegenden Beispiel mit einem zweiten Antrieb 25 und beidseitig angeordneten Excenterscheiben 26 erzeugt. Auch hier lässt sich die Frequenz der Stoßbewegungen über die Drehzahl des Antriebs 26 regulieren. Beide genannten Vorrichtungen zum Erzeugen der Rüttel- und Stoßbewegungen sind über hinreichend feste Fassungen 27 mit der Gerätekopfkapsel 22 verbunden.The device for generating jolting pivoting movements is exemplarily formed by a drive 23 with an eccentric disk 24 seated on a shaft. The imbalance occurring during the rotation then leads to a sideways shaking movement of the device head. The achievable frequency of the shaking motion can be adjusted via the speed of the drive 23. Shocking movements are generated in the present example with a second drive 25 and eccentric discs 26 arranged on both sides. Again, the frequency of the shock movements on the speed of the drive 26 can be regulated. Both devices mentioned for generating the shaking and pushing movements are connected via sufficiently solid sockets 27 with the device head capsule 22.
Die Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im Rahmen fachmännischen Handelns sind weitere Ausführungsformen möglich, ohne den Bereich des erfindungsgemäßen Grundgedankens zu verlassen. Weitere Ausführungsformen ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.The invention has been explained in more detail with reference to embodiments. In the context of expert action, further embodiments are possible without departing from the scope of the basic concept according to the invention. Further embodiments emerge in particular from the subclaims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Medienversorgungsleitung1 media supply line
2 Expansionseinheit2 expansion unit
2a erster Expansionskörper2a first expansion body
2b zweiter Expansionskörper2b second expansion body
3 Expansionskörpergelenk 3a Zahnstange3 expansion body joint 3a rack
4 Pressfläche4 pressing surface
5 Innenwandung der Durchörterung5 inner wall of the intersection
6 Durchörterung6 interrogation
7 Gerätekopfmodul7 device head module
8 Ortsbrust8 face
8a Gerätekopf-Gelenkverbindung8a Device head articulation
9 Zylinderkolbenanordnung9 cylinder piston arrangement
10 Gewindeantrieb10 thread drive
10a erste Gewindespindel10a first threaded spindle
10b zweite Gewindespindel10b second threaded spindle
10c Gelenkpunkt10c pivot point
12 Behältnis12 container
12a Rillen Schlauchgebilde Kissen Begrenzungsscheibe Dorn Befestigungspunkt Mantelkörper Mantelmembran Fluidkanal Fluidöffnung Pumpvolumen Gerätekopfkapsel erster Antrieb erste Exzenterscheibe zweiter Antrieb zweite Exzenterscheiben Halteelement 12a grooves Tubing Cushion Limiting disc Mandrel Attachment point Sheath body Sheath diaphragm Fluid channel Fluid opening Pump volume Head cap first drive first eccentric disc second drive second eccentric disc Retaining element

Claims

Patentansprüche claims
1. Bewegbare Geräteeinheit zum Erzeugen einer Durchörterung in Böden und Auffüllungen, umfassend eine Expansionseinheit (2) aus mindestens einem ersten und einem zweiten Expansionskörper (2a, 2b) mit Pressflächen (4) und einem zwischen den Expansionskörpern angeordneten Expansionskörpergelenk (3) und Mitteln für eine Relativbewegung der Expansionskörper mit einer Medienversorgungsleitung (1), wobei die Pressflächen mit einer Innenwandung (5) der Durchörterung (6) durch ein alternierendes Aktivieren des jeweiligen Expansionskörpers in einen Kontakt bringbar sind und durch ein Heranziehen und Abstoßen des jeweils nicht in einem Press- oder Klemmsitz befindlichen Expansionskörpers eine Eigenbewegung in Richtung einer Durchörterungsstrecke erzeugbar ist, wobei im vorderen Bereich der Geräteeinheit ein Gerätekopfmodul (7) mit einer Gerätekopf-Gelenkverbindung (8a) zur Expansionseinheit und Mitteln für eine Relativbewegung zwischen dem Gerätekopfmodul und der Expansionseinheit zum Erzeugen von Press- und Druckkräften an einer Geräte- kopffront angeordnet ist.Portable unit for generating a floor and fill-in survey, comprising an expansion unit (2) comprising at least first and second expansion bodies (2a, 2b) with pressing surfaces (4) and an expansion body joint (3) disposed between the expansion bodies and means for a relative movement of the expansion body with a media supply line (1), wherein the pressing surfaces with an inner wall (5) of the intersection (6) by an alternating activation of the respective expansion body can be brought into contact and by a pulling and pushing off of each not in a press or clamping seat located expansion body is a self-movement in the direction of a Durchgangsungsstrecke generated, wherein in the front region of the device unit, a device head module (7) with a device head hinge connection (8a) to the expansion unit and means for relative movement between the device head module and the expansion unit for generating pressing and compressive forces is arranged on a device head front.
2. Geräteeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel für die Relativbewegung in Form einer pneumatisch oder hydraulisch betriebenen Zylinderkolbenanordnung (9) ausgebildet sind .2. Device unit according to claim 1, characterized in that the means for the relative movement in the form of a pneumatically or hydraulically operated cylinder piston assembly (9) are formed.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen der Relativbewegung als ein Gewindetrieb (10) ausgebildet sind .3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the means for generating the relative movement as a screw drive (10) are formed.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen der Relativbewegung als ein Zahnstangentrieb mit einer Zahnstange (3a) und einem innerhalb mindestens eines der Ex- pansionskörper (2a, 2b) angeordneten Zahnradantrieb zum Verfahren des Expansionskörpers auf der Zahnstange ausgebildet sind .4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the means for generating the relative movement as a rack and pinion drive with a rack (3a) and within at least one of the Ex Pansionskörper (2a, 2b) arranged gear drive for moving the expansion body on the rack are formed.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Neigungsmesser zum Ermitteln einer Gerätelage vorgesehen ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one inclinometer is provided for determining a device position.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Festlegen und/oder Korrigieren einer Vortriebsrichtung und/oder einer Lageabweichung durch ein Stellen der Gerätekopf-Gelenkverbindung (8a) des Gerätekopfmoduls (7) ausführbar ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a fixing and / or correcting a propulsion direction and / or a position deviation by placing the device head articulation (8a) of the device head module (7) is executable.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Festlegen und/oder Korrigieren einer Vortriebsrichtung und/oder einer Lageabweichung durch ein Stellen des Expansionskörpergelenks (3) ausführbar ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a fixing and / or correcting a driving direction and / or a position deviation by a location of the expansion body joint (3) is executable.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe Energieversorgungseinheit vorgesehen ist, wobei eine Energieversorgung der Geräteeinheit, insbesondere eines Antriebes der Gerätekopf-Gelenkverbindung (8a) und/oder des Expansionskörpergelenks (3), über die Medienversorgungsleitung (1) erfolgt.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that an external power supply unit is provided, wherein a power supply of the device unit, in particular a drive of the device head articulation (8a) and / or the expansion body joint (3), via the media supply line ( 1).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine autarke signalverarbeitende Steuereinheit in Verbindung mit einer an der Geräteeinheit angeordneten Sensorik zum selbsttätigen Festlegen einer Vortriebsrichtung und/oder Positions- und Lagebestimmung.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized by a self-sufficient signal processing control unit in conjunction with a arranged on the unit sensor for automatically setting a propulsion direction and / or position and orientation.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit programmierbar ist. 10. The device according to claim 9, characterized in that the control unit is programmable.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Medienversorgungsleitung (1) als Sicherungsmittel, insbesondere als eine Sicherungsleine, verwendbar ist.11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the media supply line (1) as a securing means, in particular as a security line, is usable.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräteeinheit ein Behältnis (12) zur Aufnahme eines im entstandenen Durchörterungshohlraum entfaltbaren Schlauchgebildes (13) aufweist.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the device unit comprises a container (12) for receiving a deployable in the resulting Durchflußungshohlraum tubular structure (13).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlauchgebilde (13) mittels eines unter Druck stehenden Mediums beaufschlagbar ist und dabei eine den Durchörterungshohlraum abstützende Wirkung realisiert.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the tubular structure (13) can be acted upon by means of a pressurized medium, thereby realizing the Durchflußungshohlraum supporting effect.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass über das mit Druck beaufschlagte Schlauchgebilde (13) eine den Vortrieb der Geräteeinheit unterstützende Wirkung erreichbar ist.14. The device according to one of claims 1 to 13, characterized in that via the pressurized tubular structure (13) a propulsion of the device unit supporting effect can be achieved.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in die Geräteinheit Mittel zum Erfassen und/oder Messen bodenmechanischer und/oder geoelektrischer Parameter integrierbar sind.15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that means for detecting and / or measuring soil mechanical and / or geoelectric parameters can be integrated into the device unit.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressflächen (4) der Expansionskörper (2) einen von der Beschaffenheit eines umgebenden Bodenmaterials abhängigen Anpressdruck aufweisen und ein Widerlager für eine Vorwärtsbewegung eines jeweils im nicht expandierten Zustand befindlichen Expansionskörpers und/oder des Ge- rätekopfmoduls bilden. 16. Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the pressing surfaces (4) of the expansion body (2) have a dependent on the nature of a surrounding soil contact pressure and an abutment for forward movement of each located in the unexpanded state expansion body and / or of the device head module.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräteeinheit druckwasserdicht ist.17. Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the device unit is watertight.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch ein in der Expansionseinheit und/oder im Gerätekopfmodul (7) angeordnetes Mittel zum Erzeugen von Stößen und/oder Schwingungen.18. Device according to one of claims 1 to 17, characterized by a in the expansion unit and / or in the device head module (7) arranged means for generating shocks and / or vibrations.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erzeugen von Stößen und/oder Schwingungen als eine rotierende Unwucht (24, 26) ausgebildet ist.19. Device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the means for generating shocks and / or vibrations as a rotating imbalance (24, 26) is formed.
20. Verfahren zum Betreiben einer Geräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Expansionskörpern und/oder dem Gerätekopfmodul ausgeführte Relativbewegung in Form einer stoßartigen Vorwärtsbewegung erfolgt.20. A method for operating a device unit according to any one of the preceding claims, characterized in that the executed between the expansion bodies and / or the device head module relative movement takes place in the form of a jerky forward movement.
21. Verfahren zum Betreiben einer Geräteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Expansionskörpern und/oder dem Gerätekopfmodul ausgeführte Relativbewegung durch eine oszillatorische Rüttelbewegung überlagert ist.21. A method for operating a device unit according to one of the preceding claims, characterized in that the executed between the expansion bodies and / or the device head module relative movement is superimposed by an oscillatory vibration movement.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillatorische Rüttelbewegung und/oder stoßartige Vorwärtsbewegung durch eine in der Expansionseinheit und/oder im Gerätekopfmodul (7) mit einer Unwucht ausgeführten Drehbewegung erzeugt wird . 22. The method according to claim 21, characterized in that the oscillatory vibration movement and / or jerky forward movement is generated by a in the expansion unit and / or in the device head module (7) executed with an imbalance rotational movement.
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