Spôsob a zariadenie na spevňovanie pôdy vstrekovaním tekutiny do pôdy

Číslo patentu: E 8368

Dátum: 16.04.2007

Autor: Sagrillo Francesco

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Tento vynález sa týka zariadenia na spevnenie pôd pomocou vstrekovania vhodných materiálov v tekutej forme, napríklad malty, pod povrch pôdy.Spôsoby a zariadenia na spevnenie pôdy pomocou vstrekovania tekutých materiálov sú dávno známe.Taliansky patentový spis č. 1 083 340 opisuje zariadenie, ktoré výhodne zahrnuje štruktúru so samostatným pohonom, určenú na umiestnenie na povrchu pôdy, ktorá nesie vŕtacie ústrojenstvo v tvare rotujúcej tyče, zloženej z viacerých úsekov, ktoré sú spolu za sebou zoskrutkované, a zariadenie, ktoré uvádza tyč do rotácie a jej prieniku do pôdy do požadovanej hĺbky. Tyč sa skladá z viacerých úsekov, ktoré sa k tyčí postupne pridávajú pri prenikaní tyče do pôdy. Prvý úsek tyče zahrnuje prostriedok typu frézy, prispôsobený na vyvŕtanie otvoru do pôdy,v ktorom tyč postupne preniká do pôdy. Tyč alebo presnejšie jej úseky zahrnujú najmenej dve koaxiálne trubice, ktoré vytvoria štrbinu okolo stredového prívodu. Stredová trubica aj štrbina sú v prvom úseku tyče priamo spojené s vonkajším prostredím.Tekutina na spevnenie pôdy sa privádza stredovým privodom pod tlakom v rozsahu medzi 150 až 400 kg/cmz, zatiaľ čo štrbinou sa privádza stlačený vzduch pod tlakom v rozsahu 5 až 10Po dosiahnutí požadovanej hĺbky sa tyč za stáleho otáčania vyberie a začne sa vtláčat tekutina a vzduch. Týmto spôsobom sa vytvorí útvar podobný pevnému stĺpcu v podstate kruhoveho, ale nepravidelneho prierezu, keďže vzdialenosť prieniku tekutiny od osi tyče závisí od vlastností pôdy, do ktorej sa zavádza, vlastností, ktoré sú velmi variabilné. U drobivých pôd je vzdialenosť prieniku vždy vyššia ako u pôd, ktoré sú kompaktné.Tyč sa otáča pomocou hydraulickoého motora a vychádza z rotačnej hlavy upevnenej na sedle, ktoré sa vertikálne pohybuje pozdlž vstrekovacej veže. Prostriedok na pohyb sedla je odborníkom v danej oblasti dobre známy, takže sa nebude opisovať.Známymi zariadeniami sa vytvoria steny, okrem iného odolné proti pôsobeniu vody a spevňujúce terén. tieto steny sú vytvorené radom susediacich a čiastočne sa prestupujúcich stlpov. Hlavné obmedzenie tohto spôsobu spočíva v tom, že na vytvorenie súvislej steny treba vytvorit veľký počet stĺpov.JP 02 0270015 A opisuje zariadenie ako je uvedené v predvýznaku nároku 1. Podobné zariadenia sú známe z JP 03 005517 A, JP 09 049225 A a JP 11 050443 A.vynález si kladie za úlohu prekonať vyššie uvedenú nevýhodu poskytnutím jednoduchého,Iacného a spoľahlivého riešenia.Tento ciel sa dosiahne podľa tohto vynálezu zariadením, detinovaným v nároku 1.Výhody a konštrukčné a funkčne vlastnosti zariadenia podľa tohto vynálezu budú jasnejšie z podrobného opisu nižšie, ktorý v súvislosti s priloženými výkresmi zobrazuje jedno výhodné uskutočnenie, ktoré je poskytnuté ako neobmedzujúci príklad.Obr. 1 znázorňuje schematický nárys vstrekovacej jednotky.Obr. 2 schematický znázorňuje hornú časť vertikálnej vrtnej veže s hydraulíckým ústrojenstvom podľa vynálezu.Obr. 3 znázorňuje rez pozdĺž čiary lll-lII z Obr. 2.Obr. 4 znázorňuje prierez koncovou časťou vŕtacej a vstrekovacej tyče a priľahleho úseku tyče.Obr. 5 znázorňuje prierez stĺpom, vytvoreným podľa tohto vynálezu.Na obrázkoch je znázornená zariadenie 1 so samostatným pohonom, ktoré je opatrené vrtnou vežou 2, na ktorej je klzne uložené sedlo 3, spojene s vežou 2 pomocou zostavy 4 hydraulického valca s piestom. Na sedle 3 je uložená otočná hlava 5, upevnená k sedlu dvomisvorkami 31, ktoré pridržiavajú stredovú prírubu 57 hlavy 5.Hlava 5 je spojená s hydraulickým motorom 6, takisto upevneným na sedle 3, a otáča sa pôsobením hydraulickej tekutiny, privádzanej čerpadlom 7. Hlava 5 zahrnuje vonkajšiu trubicu 56 s vnútornou koaxiálnou trubicou 51, ktorá deñnuje štrbinu 52.Štrbina 52 a trubica 51 sú známym otočným spojením 50 spojené s prívodovou trubicou 510 pre spevňujúcu tekutinu a s prlvodom 520 pre stlačený vzduch. K hlave 5 sa pripájajú úseky 55 vrtnej tyče.K vrtnej tyči sú cez puzdro 54 upevnené dva pri použití horizontálne povrchy 53,označované aj ako krídla, ktoré majú tvar kruhového výseku. Tieto krídla 53 sú otočená čelom k snímaču 8, upevnené-mu svorkami 31. Funkcie snímača 8 budú opisané nižšie.Do hydraulickemu motora 6 sa čerpadlom 7 privádza tekutina pod tlakom cez ventil 71 s tromi polohami, ktorý prepája dve rôzne potrubia 72, 73 na prívod a odvod tekutiny spát do motora6, Ventil 71 je manuálne nastavovaný príslušným pracovníkom do troch pracovných polôh. V prvej polohe, znázornenej na Obr. 2, je motor 6 spojený s čerpadlom 7 cez prvé potrubie 72 a druhým potrubim 73 je spojený s výpustnou trubicou. V druhej polohe je čerpadlo 7 priamo spojené s výpustnou trubicou. V tretej polohe je motor 6 spojený s čerpadlom 7 cez druhé potrubie 73 a s výpustnou trubicu cez prvé potrubie 72.Tekutina teda môže prúdit cez motor 6 v opačných smeroch, čim dochádza aj k príslušnej rotácii vrtnej tyče 55 v opačných smeroch.Z prvého potrubia 72 odbočuje pomocné rameno 74 výpustnej trubice, na ktorej sa za sebou nachádzajú dvojpolohový ventil 75 a prostriedok 76 na úpravu prietoku. Ventil 75 je ovládaný obvyklým spôsobom pomocou impulzu, vysielaného snímačom 8 cez spoločný riadiaci okruh 81,takže ventil sa z uzavretej polohy (znázornenej na obrázku) prepne do polohy otvorenej. Prostriedok 76 zahrnuje škrtiacu klapku a jej obtokové potrubie s kontrolným ventilom (znázornená len schematícky). Uvedený prostriedok 76 je kalibrovaný a ovládaný ručne na úpravu rýchlosti prietoku tekutiny, prúdiacej pomocným ramenom 74 po otvorení ventilu 75.Na Obr. 4 je znázornená spodná časť vrtnej tyče, ktorá nesie centrálne dutú frézu 550,ktorej dutina je spojená s komorou 551 cez ventil 552. Na druhej strane je ventil 552 spojený so stredovou trubicou 553, definovanú v puzdre 554. Stredová trubica 553 je spojená s vonkajším prostredím dvomi dýzami 555, ktoré prechádzajú vonkajšou trubicou 556, pričom medzi puzdrom 554 a vonkajšou trubicou 556 je definovaná štrbina, z ktorej vychádzajú dve dýzy, tiež vedúce do vonkajšieho prostredia. vonkajšia trubica 556 a puzdro 554 sú naskrutkované na dva rôzne koaxiálne priemery spojovacieho prvku 558, ktorýje v strede dutý a axiálne ním prechádza rad potrubí 559, otvárajúcich sa v štrbine medzi puzdrom 554 a vonkajšou trubicou 556. Horný koniec spojovacieho prvku 558 je opatrený závitom, ktorým je naskrutkovaný na koaxiálnu trubicu 50 ďalšieho úseku tyče, zatiaľčo vonkajšia trubica 56 ďalšieho úseku nasadá na príslušné valcove sedlo spojovacieho prvku 558, umíestneného mimo závitového spojenia.Štrbina 52 medzi vonkajšou trubicou 56 a vnútornou trubicou 51 ďalšieho úseku tyče je teda spojená so štrbinou medzi puzdrom 554 a vonkajšou trubicou 556, zatiaľčo vnútorná trubica 51 je v spojeni so stredovou trubicou puzdra 554.Vyššie opísaná konfigurácia vnútornej trubice 51 a vonkajšej trubice 56 a spojovacieho prvku 558 sa opakuje vo všetkých úsekoch vrtnej tyče 55 a spodnej časti hlavy 5.Pracovný postup vyššie uvedeného zariadenia je nasledovný. Po uložení zariadenia na požadované miesto sa prvý úsek tyče vsunie do pôdy. Prvý úsek tyče má priemer 105 mm a dĺžku v3 rozsahu od 800 do 1 500 mm, zatiaľ čo nasledujúce úseky majú rovnaký priemer a dĺžka je v rozsahu od 1 000 do 3 000 mm.Tyč sa otáča podľa vopred nastaveného smeru rotácie 60 otáčok za minútu za súčasného prívodu tekutiny, zvyčajne vody, rýchlosťou prietoku 90 litrov/min. a tlaku 30 barov. Súčasne sa privádza 3 000 l/min. vzduchu pod tlakom 8 barov. Vtomto stave sa ventil 71 nachádza v prvej prevádzkovej polohe, ktorá je znázornená na Obr. 2.Po dosiahnutí požadovanej hĺbky spojením požadovaného počtu úsekov tyče sa tyč za rotácie vyberie z pôdy. vyberanie sa uskutočňuje za súčasného vstrekovanie vzduchu a spevňovacej tekutiny. V priebehu vyberania môže byt rýchlosť rotácie tyče 55 až 120 otáčok za minútu, rýchlosť prúdu vzduchu môže byť až 25 000 I/min. pri tlaku 25 barov a prietok spevňovacej tekutiny môže byt v rozmedzl 10 až 1 000 I/min. pri tlaku v rozsahu 50 až 600 barov.Konsolidačná tekutina môže pozostávať zo zmesi vody a cementu alebo zmesi vody,cementu a bentonitu s prípadnými dalšími prísadami v pripade oboch zmesí. Alternatívne môže spevñovaciu tekutinu tvoriť vhodna epoxidová, fenolová alebo akrylová živica, voliteľne zriadená.V opísanom príklade je rýchlosť rotácie 12 otáčok/min., vzduch sa privádza pri prietoku 8 000 l/min. a pri tlaku 12 barov, spevňovacia tekutina sa privádza pri prietoku 350 I/min. a tlaku 400 barov. Spevñovaciu tekutinu tvori zmes vody a cementu v pomere 1 1.Výsledkom tohto postupu je vstrekovanie približne 300 litrov zmesi na meter vzniknutého stlpca, ktorý má stredný priemer v rozsahu približne 800 až 1 000 mm.V prípade, že sa má vytvorit stĺpec s nie nepravidelným kruhovým, ale s eliptickým prierezom, uvedie sa do činnosti snímač 8, ktorý po celú dobu, v ktorej je otočený ku kridlam 53,spôsobuje prepnutie ventilu 75 do otvorenej polohy.Vtomto prípade sa časť kvapaliny, ktorá tečie pod tlakom v prvom prívode 72, priamo odvedie do pomocného ramena 74, čím sa zníži rýchlosť prívodu tekutiny do motora 6. Rýchlosť otáčania tyče 55 sa tiež úmerne zníži, zatiaľčo časové obdobie, v ktorom je pôda vystavená prúdu spevňovacej tekutiny, sa predlži, čo plati aj o vzdialenosti, do ktorej je tekutina zatláčaná do pôdy.V dôsledku toho sa v uhlovom sektore stĺpca, ktorý zodpovedá zníženej rýchlosti rotácie, sa prúd kvapaliny dostáva do ovela väčšej vzdialenosti než v sektore predchádzajúcom a vzniká stĺpec s eliptickým prierezom, v ktorom menší priemer zodpovedá pôvodnému priemeru kruhového stĺpca a hlavný priemerje približne dvojnásobný. Spomalenie otáčania tyče 55, a tým aj vzdialenosť, do ktorej sa prúd spevňovacej kvapaliny dostáva, sa môže upraviť ručne kalibráciou prostriedku 76.Je zrejmé. že v prípade vytvorenia múru zo stĺpcov susediacich vedľa seba a vhodne orientovaných, sa počet týchto stĺpcov zmenší približne na polovicu, čím dôjde k značnej úspore času a materiálu.Zvýšenim počtu krídel 53 na tri krídla s rovnomernými odstupmi a proporćným zmenšenim obvodovej vzdialenosti, sa získa stĺpec s približne trojuholníkovým prierezom. Pridaním ďalšiehokrídla 53 sa môže dosiahnut približne štvorcový prierez a pod.Hoci sa tu opísaný a znázornený príklad konštrukcie týka zariadenia na používanie vzduchu a tekutiny s dvojitou tyčou a koaxiálnymí dýzami na vstrekovanie vzduchu a spevňovacej tekutiny,odborníkom v danej oblasti bude zrejmé, že opísaný princíp predloženého vynálezu sa môže aplikovať aj na odlišné systémy. Napríklad sa vynález môže použit pre spevňujúce systémy tzv. jednej tekutiny, to znamená s tyčami určenými na vstreknutie iba jednej spevňovacej tekutiny, ale bez prívodu vzduchu, a aj v pripade iných kombinácií s dvoma tekutinami a v systémoch s tromi tekutinami za použitia tyčí s koaxiálnymí dýzami na vstrekovanie vzduchu a vody s oddelenou dýzou na vstrekovanie spevňovacej tekutiny.1. Zariadenie na výrobu stĺpcov spevňovacieho materiálu s prierezom odlišným od kruhového prierezu v pôde, ktoré zahrnuje- vertikálne posúvatelnú hlavu (5), spojenú s najmenej jedným hydraulickým motorom (6) na jej rotáciu,- najmenej jeden úsek (55) tyče vystupujúci z hlavy a obsahujúci najmenej jednu v podstate radiálnu dýzu na vstrekovanie spevñovacej tekutiny pod tlakom,- prostriedky na riadenie rýchlosti rotácie prenikajúcich tyčí medzi najnižšou rýchlosťou a najvyššou rýchlosťou, vyznačujúce sa tým, že prostriedky na zmenu rýchlosti prenikajúcich tyčí zahrnujú prostriedky(74, 75, 76) na zmenu rýchlosti pritoku do hydraulického motora (6), pričom tieto prostriedky na zmenu rýchlosti pritoky zahrnujúpomocné rameno (74) výpustnej trubice, ktoré odbočuje z prvého potrubia (72) hydraulického motora (6), pomocné rameno (74) výpustnej trubice, ktoré je prerušene ventilom (75), riadeným na dosiahnutiedvoch polôh, otvorenej a zatvorenej, prostriedky na riadenie ventiiu, ktoré zahrnujú najmenej jeden horizontálny povrch (53) s obmedzeným obvodovým rozsahom, upevneným k rotačnej hlave (5), kde sa povrch (53) otáča s hlavou (5) pred snímačom (8), ktorý v polohe privrátenej k povrchu ( 53) vysiela signál, ktorý vyvolá otvorenie ventilu (75).2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že uvedené pomocné rameno (74)je prerušené prostriedkom (76) na úpravu prietoku, ktorý je uložený v sérii s ventilom (75).3. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že prostriedky na zmenu rýchlosti rotácie prenikajúcich tyčí pôsobia priamo na zariadenie na riadenie rotačnej funkcie.4. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že prostriedky na zmenu rýchlosti rotácie prenikajúcich tyčí pôsobia na pomocné rameno (74) výpustnej trubice vo forme protitlaku.5. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že prostriedky na zmenu rýchlosti rotácie prenikajúcich tyčí zahrnujú prostriedky na riadenie čerpadla (7).

MPK / Značky

MPK: E02D 19/18, E02D 5/46, E02D 3/12

Značky: zariadenie, pôdy, spevňovanie, tekutiny, spôsob, vstrekovaním

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-e8368-sposob-a-zariadenie-na-spevnovanie-pody-vstrekovanim-tekutiny-do-pody.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob a zariadenie na spevňovanie pôdy vstrekovaním tekutiny do pôdy</a>

Podobne patenty