用于基底無損穿透的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于基底無損穿透的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過使用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械來進(jìn)行鉆探和挖掘是為了獲得穿過基底，通常是底土，的通 道而傳統(tǒng)采用的技術(shù)，其用于不同應(yīng)用(尋找水和化石燃料，地質(zhì)研究等)和不同目標(biāo)(收集 或沉積材料，簡單打開朝向表層的通路）。通常使用許多機(jī)械性質(zhì)的技術(shù)，其包括例如準(zhǔn)靜 態(tài)推力、旋轉(zhuǎn)、沖擊、振動(dòng)及其組合。
[0003] 盡管這些傳統(tǒng)系統(tǒng)多年來已經(jīng)獲得良好的效益水平，但它們?nèi)允芟抻谝恍┤毕荨?br>[0004] -個(gè)缺陷在于它們至少部分改變或者甚至毀壞基底并且可能需要高能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于基底的無損穿透的系統(tǒng)，其可以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺 陷而同時(shí)加工上簡單且經(jīng)濟(jì)。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種系統(tǒng)，其可以減少穿透穿過基底期間周邊摩擦并 且適于與傳統(tǒng)鉆探和挖掘裝備組合使用以便提高其效率。
[0007] 本發(fā)明的另外的目的是提供一種系統(tǒng)，其可以實(shí)行穿過大范圍基底的無損穿透， 無論所述基底是非連貫（incoherent)或連貫的（coherent)，包括土壤，并且可以是醫(yī)學(xué)應(yīng) 用的有機(jī)組織。
[0008] 本發(fā)明的還有另一個(gè)目的是提供一種系統(tǒng)，其適用于在穿透過程中形成中空管狀 結(jié)構(gòu)，由此建造穿過被系統(tǒng)穿透的基底的管或管道。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，這些和其他目的通過用于基底無損穿透的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)具 有所附獨(dú)立權(quán)利要求中展示的特征，即其中所述系統(tǒng)包含挖掘組件，依次包括：
[0010] -支承體，具有界定封閉路徑的周邊邊緣;和
[0011] -分布設(shè)備，至少部分突出橫向越過所述周邊邊緣，在所述支承體上以導(dǎo)向方式可 移動(dòng)，并且用于朝向所述周邊邊緣的外側(cè)橫向分布一定數(shù)量的可硬化或可固化材料，以使 得能夠放置界定圍繞所述挖掘組件的管狀結(jié)構(gòu)的所述可硬化或可固化材料的多個(gè)軸向疊 加環(huán)形層;和
[0012] -發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，用于在所述支承體上移動(dòng)所述分布設(shè)備。
[0013] 由于上述特點(diǎn)，系統(tǒng)能夠一方面保證基底穿透而基本上沒有由于分布設(shè)備的運(yùn)動(dòng) 的明顯的摩擦以及所產(chǎn)生的所述可硬化或可固化材料的環(huán)形層的增加；另一方面，系統(tǒng)能 夠?qū)е滤隹梢苿?dòng)的分布設(shè)備產(chǎn)生的所述管狀結(jié)構(gòu)擴(kuò)展，形成朝向外部開口的管。
[0014] 特別地，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的表現(xiàn)基本上與植物根系相似，其可以隨著它們 的生長而穿透土壤，在它們的頂端變長并且發(fā)育，而它們結(jié)構(gòu)的其余部分是固定的并結(jié)合 在土壤中。換句話說，無損穿透系統(tǒng)通過供給由分布設(shè)備周邊分布的材料發(fā)展管狀結(jié)構(gòu)，從 而使其自身適于基底環(huán)境。特別地，新材料層由分布設(shè)備靠近支承體的周邊沉積，從而導(dǎo)致 管狀結(jié)構(gòu)在基本上軸向方向上擴(kuò)展。
[0015] 此外，系統(tǒng)的所述特征也意味著管狀結(jié)構(gòu)的局部擴(kuò)展使得它更容易克服穿透顆粒 或粘性基底的阻力的優(yōu)點(diǎn)。換句話說，當(dāng)系統(tǒng)穿透基底時(shí)，管狀結(jié)構(gòu)僅有的移動(dòng)中部分實(shí)質(zhì) 上是位于頂端的部分，其中新的環(huán)形層擴(kuò)展(并且其中仍存在動(dòng)態(tài)摩擦力），而管狀結(jié)構(gòu)的 其余部分基本上保持靜止。
[0016] 應(yīng)當(dāng)理解的是所附的權(quán)利要求是本發(fā)明下列詳細(xì)說明中所提供的技術(shù)教導(dǎo)的整 體部分。特別地，所附的從屬權(quán)利要求界定本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方案，其包括一些可選的 技術(shù)特征。
【附圖說明】
[0017] 本發(fā)明另外的特征和優(yōu)點(diǎn)將從下文詳細(xì)描述而更清楚，其以非限制性實(shí)例的方式 特別參照所附附圖提供，其中：
[0018] -圖1至3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)的用于基底無損穿透的系統(tǒng)的俯視透 視圖、俯視平面圖和縱向剖面圖；
[0019] -圖4和5是在操作鉆探步驟期間前述附圖中所示系統(tǒng)的不同位置的透視圖；
[0020] -圖6是前述附圖中顯示的系統(tǒng)的另外部件的透視圖；
[0021] -圖7是根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施方案設(shè)計(jì)的用于基底無損穿透的系統(tǒng)的側(cè)面立 視圖；
[0022] -圖8至10是由圖7和8中所示的系統(tǒng)進(jìn)行的鉆探步驟期間可以建造的管狀結(jié)構(gòu)的 不同變體的側(cè)面立視圖；
[0023] -圖11和12是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)的用于基底無損穿透的系統(tǒng)的仰 視透視圖；和
[0024] 圖13和14是前述圖中所示的系統(tǒng)進(jìn)行的鉆探步驟期間可以建造的管狀結(jié)構(gòu)的變 體的縱向視圖。
[0025] 如應(yīng)當(dāng)理解的，除非另外說明本文進(jìn)行參照的附圖不成比例，否則其目的在于說 明本發(fā)明的原理。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 具體參照?qǐng)D1至6,附圖標(biāo)記10整體上指代根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案設(shè)計(jì)的用于 基底無損穿透的系統(tǒng)。
[0027] 如上文所述，系統(tǒng)10可以實(shí)行穿過大范圍基底的無損穿透，無論所述基底是非連 貫或連貫的，不僅包括土壤(無論顆粒的、粘土質(zhì)的、黏液質(zhì)的或緊實(shí)的），還包括有機(jī)組織， 例如用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的。
[0028]系統(tǒng)10包括挖掘組件11，其依次包括：
[0029]-支承體12，具有界定封閉路徑的周邊邊緣16;和
[0030]-分布設(shè)備18,至少部分相對(duì)于周邊邊緣16橫向突出，在支承體12上以導(dǎo)向方式可 移動(dòng)，用于朝向周邊邊緣16的外側(cè)橫向分布一定數(shù)量的可硬化或可固化材料，以使得能夠 放置整體上界定圍繞挖掘組件11的管狀結(jié)構(gòu)T的可硬化或可固化材料的多個(gè)軸向疊加環(huán)形 層s(具體參見圖4和5);和
[0031]-發(fā)動(dòng)機(jī)裝置20，用于在支承體12上移動(dòng)分布設(shè)備。
[0032]由于上述特點(diǎn)，系統(tǒng)10適于通過借由分層的加和生產(chǎn)(additive production)技 術(shù)產(chǎn)生管狀結(jié)構(gòu)T。更具體地，如下文所進(jìn)一步描述的，由發(fā)動(dòng)機(jī)裝置20控制的分布設(shè)備18 相對(duì)于支承體12的運(yùn)動(dòng)允許分布設(shè)備18以基本上連續(xù)的方式鄰近周邊邊緣16分布可硬化 或可固化的物質(zhì)(通常通過出口通路，例如孔、管、管道等）。
[0033]換句話說，分布設(shè)備18供給的所述數(shù)量的材料擴(kuò)展(grow)并且分層，其中環(huán)形層s 基本上包括一個(gè)在另一個(gè)之上纏繞的多個(gè)軸向疊加線圈。以這種方式，有待沉積的新材料 開始分層，圍繞周邊邊緣16并且將其自身布置在已經(jīng)沉積的材料下面。
[0034]而且，已經(jīng)沉積的材料往往保持周邊固定，與系統(tǒng)所穿透的基底接觸。這一行為允 許系統(tǒng)10穿透基底并且顯著降低摩擦效應(yīng)，尤其是被制得的鉆孔的內(nèi)側(cè)壁和系統(tǒng)10所生成 的管狀結(jié)構(gòu)T的外側(cè)壁之間的摩擦效應(yīng)。
[0035] 此外，在挖掘期間生成的管狀結(jié)構(gòu)T可用于多種功能，包括材料或工具諸如水、氧 氣或其他氣體、食物、藥物等的分布。因此，系統(tǒng)10不僅可用于土壤鉆探或挖掘作業(yè)，同時(shí)也 可用于勘探、援助和醫(yī)療應(yīng)用。
[0036] 更詳細(xì)地，應(yīng)該注意的是這樣的系統(tǒng)可用于監(jiān)測(cè)和維護(hù)管路(諸如油，氣或水管 路)而不必停止或中斷所述管道內(nèi)的流體流。此外，對(duì)于醫(yī)學(xué)應(yīng)用，手術(shù)情況是可以想到的， 其中外科醫(yī)生想要在特別困難和危險(xiǎn)的手術(shù)過程中建造無創(chuàng)通路，例如在神經(jīng)外科手術(shù)中 建造不必橫穿特定腦區(qū)的路徑，或在內(nèi)鏡檢查中防止組織經(jīng)受可能導(dǎo)致病人痛苦的壓力 (例如牽引）?？偟膩碚f，同樣可以想到的是在挖掘組件11上安裝傳感器(特別是在支承體12 的遠(yuǎn)端或尖端上）。
[0037] 分布設(shè)備為了制得管狀結(jié)構(gòu)T可由分布設(shè)備18分布的材料可以不同的方式使用并 且包括各種類型的物質(zhì)。例如，這樣的材料可以能夠硬化或固化的線、粉末、糊狀、凝膠或液 體的形式分布，優(yōu)選在短時(shí)間內(nèi)。當(dāng)然，更高的硬化或固化速度加快管狀結(jié)構(gòu)T的整體形成 過程。可用的材料可包括不同物質(zhì)，其中有聚合物質(zhì)(例如熱塑性或熱固性的物質(zhì)）、水泥基 物質(zhì)、紡織纖維(例如棉纖維）、金屬材料等。
[0038] 優(yōu)選地，分布設(shè)備18可分布的材料是線的形式的，其提供了簡化使用中將物質(zhì)(通 常存儲(chǔ)在倉庫或罐中）向分布設(shè)備18的分布的優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)深度穿透是所需的以及需要 建造特別長的管狀結(jié)構(gòu)T時(shí)。
[0039] 通過舉例的方式，可以線的形式使用的可能的物質(zhì)包括通常用于熔融沉積成型 (FDM)的這些物質(zhì)，例如聚合的線(尤其是熱塑性的，諸如ABS、PLA等），布質(zhì)線或紡織材料 (尤其是棉花），金屬絲(被分布設(shè)備18分布之前可能經(jīng)過加熱)等。
[0040] 在說明性的實(shí)施方案中，支承體12包括具有周邊邊緣16的側(cè)壁14。具體地，周邊邊 緣16位于側(cè)壁14的遠(yuǎn)端或尖端14a(即操作地面朝基底的末端，有待經(jīng)受無損穿透）。
[0041 ]優(yōu)選地，側(cè)壁14具有軸向腔14b (例如貫穿腔），分布設(shè)備18是從外側(cè)穿過所述軸向 腔14b可到達(dá)的。由于這一特征，當(dāng)系統(tǒng)10處于操作中時(shí)，軸向腔14b可以