<Desc/Clms Page number 1>
"InrichtinR en werkwijze voor het maken van een boorgat in de grond'
Deze uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het maken van een boorgat in de grond door gebruik te maken van een buis die aan één uiteinde met een boorkop is uitgerust.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op de werkwijze voor het maken van een dergelijk boorgat in de grond.
Hoewel in het geheel niet beperkt tot het aanbrengen van horizontale boorgaten, is de hiernavolgende beschrij- ving van de inrichting en van de hierbij gebruikte werkwijze, althans in zoverre deze op de hierbijgaande tekening steunt, gericht op het aanbrengen van een horizontaal boorgat.
Buiten het met behulp van kranen uitvoe- ren van doorlopende schachten of sleuven in de grond worden nog verschillende spoelboortechnieken toegepast om horizontaal onder wegen, bestratingen te boren. Deze spoelboortechnieken hebben verzak- kingen voor gevolg omdat de ontstane boorgaten ongeveer 30 % ruimer zijn dan de boortoestellen zelf, en eventuele onverwachte grote spoel- verliezen.
Door het gebruik van vijzen die aan elkaar worden geschroefd, kunnen geen grote afstanden worden bereikt ; ook de bestuurbaarheid van deze buizen met hun kleine diameter is niet voldoende om, wegens de tortie tot een horizontaal boorgat te komen.
Een meer recente techniek doet beroep op de z. g. boormol en/of boorkop. Door gebruik te maken van een boorkop ontstaat een verdringing van zand of klei, waardoorheen wordt ge- boord. Deze techniek wordt steeds meer verboden omdat door het verdringen van de omliggende grondmassa het aangelegde wegdek, of de gronden, naar omhoog wordt gedrukt. Ook de besturing van de boorkop of-mol is niet uitvoerbaar omdat bij de minste hindernis de z. g. mol van zijn doel gaat afwijken. Bij het stoten tegen een hindernis
<Desc/Clms Page number 2>
gaat de mol dwalen. Onder deze omstandigheden is zij dan niet meer bestuurbaar.
De door de Europese aanvrage 0 195 559 ten name van Flów Male Corp. bracht onlangs een aanzienlijke verbetering. Toch blijft het gebruik van veel water een nadeel omdat bij het stoten tegen een hindernis veel spoelwater moet worden gebruikt. Volgens een dergelijk systeem moeten ongeveer om de 3 m de stang aan een stang gekoppeld enlof ontkoppeld, en dit is uiteraard een tijdrovend werk. In de grond draaien de stangen rond waardoor een enorme slijtage ontstaat op deze stangen.
De uitvinding heeft nu tot doel de nadelen van de tot nog toe bekende technieken te verhelpen en een inrichting en werkwijze voor te schrijven waardoor horizontale boorgaten op zeer lange afstand kunnen worden aangebracht, hetgeen uitstekende diensten bewijst bij het aanbrengen van z. g. nutsleidingen.
Om dit volgens de uitvinding mogelijk te maken, bevat de inrichting volgens de uitvinding een trommel waarop hogerbedoelde buis is gewikkeld, middelen om de trommel in de ene of de andere zin te verdraaien, een rechtapparatuur voor het volgens de gewenste hoek afbuigen of rechttrekken van de buis, welke rechtapparatuur de nodige overlangse verplaatsingen van de buis verzekert.
Steeds volgens de uitvinding bevat de inrichting volgens de uitvinding nog een vibreerapparatuur waarmede gepolariseerde trillingen in hogerbedoelde buis kunnen worden verwekt.
In een bij voorkeur toegepaste verwezenlijkingsvorm bestaat hogerbe. doelde rechtapparatuur uit minstens twee onder elkaar samenwerkende stellen van drukorganen die in de ene of in de andere zin ten opzichte van de buis kunnen verplaatst worden.
Voordelig maken hogerbedoelde drukorganen deel uit van een ketting en is in elke ketting een door hydraulische vijzels verplaatsbare duwblok voorzien die een regelbare druk op hogerbedoelde drukorganen overbrengt.
Andere details en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een inrichting voor het maken van een boorgat in de grond en van de hierbij
<Desc/Clms Page number 3>
toegepaste werkwijze. De beschrijving wordt uitsluitend bij wijze van voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet. De verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
Figuur 1 is een schematisch gehouden zijaanzicht van de inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 2 is, op een grotere schaal, een eveneens schematisch gehouden zijaanzicht van het rechtapparatuur gebruikt in een inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 3 vertoont, op een nog grotere schaal, twee onder elkaar en met een boorbuis samenwerkende onderdelen uit het rechtapparatuur volgens de uitvinding.
De inrichting door deze figuren voorgesteld bevat een verplaatsbare en verwisselbare trommel l waarvan de horizontale as 2 in steunen 3 rust die zelf deel uitmaken van een frame 4 dat gedimensioneerd werd om langs de baan te kunnen worden vervoerd en ter plaatse te worden gemonteerd. Deze montage ter plaatse van de inrichting kan worden uitgevoerd op funderingen of blokken.
Op de as 2 van de trommel 1 is een tandwiel 6 bevestigd zodat de aandrijving in de ene of de andere zin van de trommel I, over de ketting 7 vanaf de motor 8 kan plaatsvinden.
Concentrisch met de as 2 van de trommel is een cilindrisch gevormde plaat-9 aangebracht die een kern vormt en waarop de boorbuis 10 wordt gewikkeld.
De boorbuis kan tot 4000 m lang zijn zodat deze dan in meerdere lagen op de kern of cilindrische plaat moet worden gewikkeld. Op gebruikelijke wijze en door beroep te doen op middelen die niet tot de uitvinding behoren, moet de trommel I langsheen zijn hartlijn kunnen worden verplaatst om te verzekeren dat de van de trommel afgewikkelde boorbuis altijd correct in het verlengde van de reeds in de grond geboorde buis voorkomt.
De boorbuis 10 kan een enkelvoudige buis zijn maar kan ook bestaan uit twee concentrische buizen. De uitdruk- kIng "buis" wijst dus op een van deze twee uitvoeringsvormen. De buis
<Desc/Clms Page number 4>
kan uit staal of uit plastic bestaan en is aan zijn vrij uiteinde van een bestuurbare "mol" of boorkop 11 voorzien.
De hierna bij wijze van voorbeeld beschreven boorinrichting en werkwijze zijn gericht op een horizontale boring. In de inleiding is reeds gewezen op het feit dat zowel horizontale als verticale boringen en/of gerichte boringen in aanmerking komen.
De instelling van de boorbuis 10 met boorkop 11 onder de noodzakelijke boorhoek geschiedt door de inschakeling van een rechtapparatuur 12. Deze rechtapparatuur 12 wordt natuurlijk ook gebruikt bij het terug op de trommel I oprollen van de buis 1.
De rechtapparatuur 12 heeft ook als functie het in de grond, onder de gewenste hoek, in de grond boren, of hieruit trekken, van de boorbuis.
De rechtapparatuur 12 bestaat uit twee stellen van onder elkaar en met de boorbuis 10 samenwerkende drukorganen 13,13'die onder de vorm van kettingen zonder eind over wielen 14, 14'en'15, 15'worden geleid.
De wielen 14, 14'worden motorisch aangedreven terwijl de wielen 15, 15'als keerwielen dienst doen en de wielen 16 en 16'door niet voorgestelde hydraulische cilinders bewogen worden en als kettingspanners fungeren. Duwblokken 17 en 17'worden door hydraulische cilinders 18 in de richting van de buis t O verplaatst en oefenen de nodige druk op de drukorganen 13, 13'uit. De duwblokken 13,13'vertonen in doorsnede volgens een vlak dat zich normaal ten opzichte van de buis 10 uitstrekt telkens een boogvormige holte 19 waarvan de kromtestraal met deze van de buis 10 overeenstemt zodat een stevige klemming van de te rechten en te verplaatsen buis wordt verzekerd.
De ganse rechtapparatuur behoort tot een gestel dat zuiver theoretisch door de rechthoek 20 wordt voorgesteld. Het gestel van de zopas beschreven apparatuur heeft bij voorbeeld een scharnierpunt in 21. Duwrollen 22 en 23 die volgens de pijlen 24 en 25, bij voorbeeld, hydraulisch kunnen worden verplaatst, kunnen ingeschakeld worden om de buis 10 een regelbare kromtestraal op te leggen.
De richting waarin de duwrollen 22 en 23 werken, kan uiteraard
<Desc/Clms Page number 5>
omgekeerd worden.
Voor de uit de rechtapparatuur tredende buis in de grond wordt geboord of na hieruit te zijn getrokken, gaat deze buis door een vibreerapparaat 26 bij middel van dewelke gepolariseerde trillingen in de buis worden geïnduceerd. De gepolariseerde trillingen liggen in de orde van grootte van ongeveer 5. 000 tot ongeveer 15. 000 per minuut waarmede de beste resultaten bereikt worden.
Door toepassing van ultrasonore trillingen kan de pijp zonder gebruikmaking van vloeistof in de grond worden geboord of hieruit worden getrokken.
Door toepassing van ultrasonore trillingen wordt het gebruik van water, bentoniet of perslucht in sterke mate gereduceerd. De hoeveelheid grond of kern door de bestuurbare boorkop verplaatst, kan mechanisch, pneumatisch of hydraulisch door de buis 10 worden afgevoerd en ter hoogte van de trommel 1 worden opgevangen, doch is niet direct noodzakelijk in de boringfase.
De besturing van de boorkop zelf geschiedt vanaf de trommel I van de inrichting door gebruik te maken van electrische of hydraulische leidingen of van optische vezels die in de buis zijn aangebracht. Eén enkele buis of eindloze stang maakt het zelfs mogelijk met drukpulsen te sturen. Hiermede kan continu de hoek, waaronder zich de boorkop verplaatst, gecontroleerd en bijgewerkt worden.
Deze hoek waaronder de buis 1 de trommel verlaat en in de grond dringt, bedraagt bij voorkeur nagenoeg 150.
Uit de hierboven gegeven beschrijving van een inrichting voor het maken van een boorgat in de grond volgens de uitvinding blijkt dat de ganse boorinrichting ter plaatse kan worden gebracht en de op een trommel als een geheel kan worden vervangen wanneer slijtage optreedt. Door de toepassing van ultrasonore trillingen komt slijtage opmerkelijk minder snel voor hetgeen uiteraard de inrichting en de werkwijze volgens de uitvinding bijzonder aantrekkelijk maakt.
De uitvinding is niet beperkt tot de hier-
<Desc/Clms Page number 6>
boven beschreven uitvoeringsvorm en vele wijzigingen kunnen hieraan worden aangebracht zonder buiten het raam van de octrooiaanvrage te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
"Device and method for making a borehole in the ground"
This invention relates to an apparatus for making a borehole in the ground using a pipe equipped with a drill bit at one end.
The invention also relates to the method for making such a borehole in the ground.
Although not limited at all to the provision of horizontal boreholes, the following description of the device and of the method used herein, at least insofar as it is based on the accompanying drawing, is directed to the provision of a horizontal borehole.
In addition to constructing continuous shafts or trenches in the ground with the help of cranes, various solenoid drilling techniques are also used to drill pavements horizontally under roads. These flush drilling techniques result in subsidence because the resulting boreholes are approximately 30% wider than the drills themselves, and any unexpected large flush losses.
Large distances cannot be reached by using screws that are screwed together; the controllability of these pipes with their small diameter is also not sufficient to achieve a horizontal borehole because of the tortie.
A more recent technique appeals to the z. G. drill and / or drill bit. By using a drill bit, sand or clay is displaced through which drilling is carried out. This technique is increasingly banned because the displacement of the surrounding ground mass pushes up the constructed road surface, or grounds. The control of the drill chuck or mole is also not feasible, because the z. G. mole will deviate from its target. When bumping into an obstacle
<Desc / Clms Page number 2>
the mole is going to wander. Under these circumstances it is no longer controllable.
European Patent Application 0 195 559 in the name of Flów Male Corp. recently brought a significant improvement. However, the use of a lot of water remains a disadvantage because a lot of rinse water must be used when hitting an obstacle. According to such a system, the rod must be coupled and / or decoupled to a rod approximately every 3 m, and this is of course a time-consuming task. In the ground, the rods rotate, causing enormous wear on these rods.
The invention now has for its object to obviate the drawbacks of the hitherto known techniques and to prescribe an apparatus and method by which horizontal boreholes can be made at a very long distance, which proves excellent services in the application of so-called. utility lines.
In order to make this possible according to the invention, the device according to the invention comprises a drum on which the above-mentioned tube is wound, means for rotating the drum in one or the other sense, a straight equipment for deflecting or straightening the desired angle at the desired angle. tube, which straightening equipment ensures the necessary longitudinal displacements of the tube.
In accordance with the invention, the device according to the invention still comprises a vibrating equipment with which polarized vibrations can be generated in the above-mentioned tube.
In a preferred embodiment, there is higher. intended straight equipment consisting of at least two cooperating sets of pressure members which can be moved in one or the other sense relative to the tube.
Advantageously, the above-mentioned pressure members are part of a chain and a push block, which is displaceable by hydraulic jacks, is provided in each chain and transfers adjustable pressure to the above-mentioned pressure members.
Other details and advantages of the invention will become apparent from the following description of an apparatus for making a borehole in the ground and of the hereby
<Desc / Clms Page number 3>
applied method. The description is given by way of example only and does not limit the invention. The reference numbers refer to the attached figures.
Figure 1 is a schematic side view of the device according to the invention.
Figure 2 is, on a larger scale, a schematic side view of the legal equipment used in a device according to the invention.
Figure 3 shows, on an even larger scale, two parts of the legal apparatus according to the invention co-operating with one another and with a drill pipe.
The device represented by these figures comprises a movable and exchangeable drum 1, the horizontal axis 2 of which rests in supports 3 which themselves form part of a frame 4 which has been dimensioned for transport along the track and to be assembled on site. This installation at the location of the device can be carried out on foundations or blocks.
A gear wheel 6 is mounted on the shaft 2 of the drum 1, so that the drive in one sense or the other of the drum I, can take place over the chain 7 from the motor 8.
A cylindrical shaped plate-9 which forms a core and on which the drill pipe 10 is wound is arranged concentrically with the axis 2 of the drum.
The drill pipe can be up to 4000 m long so that it must then be wound in several layers on the core or cylindrical plate. In a conventional manner and by resorting to means which are not within the scope of the invention, the drum I must be able to move along its axis to ensure that the drill pipe unwound from the drum is always correctly aligned with the pipe already drilled in the ground prevents.
The drill pipe 10 can be a single pipe or it can also consist of two concentric pipes. Thus, the term "tube" refers to either of these two embodiments. The tube
<Desc / Clms Page number 4>
may consist of steel or plastic and is provided at its free end with a controllable "mole" or drill head 11.
The drilling apparatus and method described below by way of example are directed to a horizontal bore. In the introduction it has already been pointed out that both horizontal and vertical bores and / or directional bores are eligible.
The adjustment of the drill pipe 10 with drill chuck 11 at the necessary drilling angle is done by switching on a straightening device 12. This straightening equipment 12 is of course also used when rolling up the pipe 1 back on the drum I.
The straight equipment 12 also has the function of drilling, or pulling out, the drill pipe into the ground at the desired angle.
The straight equipment 12 consists of two sets of pushers 13, 13, which work together underneath and with the drill pipe 10, which are guided over wheels 14, 14 and 15, 15 in the form of chains.
The wheels 14, 14 'are motor driven, while the wheels 15, 15' act as return wheels and the wheels 16 and 16 'are moved by hydraulic cylinders not proposed and act as chain tensioners. Push blocks 17 and 17 'are moved by hydraulic cylinders 18 towards the tube t0 and exert the necessary pressure on the pressure members 13, 13'. The push blocks 13, 13 show in cross-section along a plane which normally extends with respect to the tube 10 each time an arcuate cavity 19, the radius of curvature of which corresponds to that of the tube 10, so that a firm clamping of the tube to be straightened and displaced insured.
The entire legal apparatus belongs to a frame that is purely theoretically represented by the rectangle 20. The frame of the equipment just described has, for example, a pivot point in 21. Push rollers 22 and 23 which can be moved hydraulically according to arrows 24 and 25, for example, can be engaged to impose a tube 10 with a controllable radius of curvature.
The direction in which the push rollers 22 and 23 operate is of course possible
<Desc / Clms Page number 5>
be reversed.
Before the pipe exiting the straight equipment is drilled into the ground or after being pulled out of it, this pipe is passed through a vibrator 26 by means of which polarized vibrations are induced in the pipe. The polarized vibrations are on the order of about 5,000 to about 15,000 per minute, which gives the best results.
By using ultrasonic vibrations, the pipe can be drilled or pulled out of the ground without the use of liquid.
By using ultrasonic vibrations, the use of water, bentonite or compressed air is greatly reduced. The amount of soil or core displaced by the steerable drill bit can be discharged mechanically, pneumatically or hydraulically through the tube 10 and collected at the level of the drum 1, but is not directly necessary in the drilling phase.
The drill bit itself is controlled from the drum I of the device by using electric or hydraulic lines or optical fibers arranged in the tube. A single tube or endless rod even makes it possible to send with pressure pulses. This allows the angle at which the drill head moves to be continuously monitored and adjusted.
This angle at which the tube 1 leaves the drum and penetrates into the ground is preferably approximately 150.
From the description given above of an apparatus for making a borehole in the ground according to the invention, it can be seen that the entire drilling apparatus can be brought on site and the one on a drum can be replaced as a whole when wear occurs. Due to the use of ultrasonic vibrations, wear occurs remarkably less quickly, which of course makes the device and the method according to the invention particularly attractive.
The invention is not limited to the above
<Desc / Clms Page number 6>
The above-described embodiment and many modifications can be made to it without departing from the scope of the patent application.