| Dokumentenidentifikation |
DE102004023668B4 06.06.2007 |
| Titel |
Befestigungselement, insbesondere für den Einsatz im Berg- und/oder Tunnelbau |
| Anmelder |
Hilti AG, Schaan, LI |
| Erfinder |
Ludwig, Wolfgang, 86836 Klosterlechfeld, DE; Leibhard, Erich, 81476 München, DE |
| Vertreter |
TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 81679 München |
| DE-Anmeldedatum |
13.05.2004 |
| DE-Aktenzeichen |
102004023668 |
| Offenlegungstag |
15.12.2005 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
06.06.2007 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
06.06.2007 |
| IPC-Hauptklasse |
E21D 21/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
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| IPC-Nebenklasse |
E21D 20/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE
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| Beschreibung[de] |
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Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement, insbesondere für
den Einsatz im Berg- und/oder Tunnelbau, der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 genannten Art.
Stand der Technik
Befestigungselemente insbesondere für den Einsatz im Berg- und/oder
Tunnelbau als solche sind bekannt. Sie dienen hauptsächlich nach Art eines
Gebirgsankers zur Stabilisierung der Wandungen von Hohlräumen, wie in Tunneln,
Stollen und dergleichen. Die zur Wandung aufeinander folgenden Gebirgsschichten
werden mit Befestigungselementen aneinander befestigt, wobei in vielen Fällen
davon ausgegangen wird, dass Schichten, die in unmittelbarer Wandungsnähe als
Folge der Erstellung des Hohlraumes in ihren mechanischen Eigenschaften, insbesondere
der Tragfähigkeit, beeinträchtigt sind, an weiter entfernt liegenden,
unbeschädigten Gebirgsschichten befestigt werden.
Aus der DE 100 17 750 A1
ist ein Befestigungselement der genannten Art mit einem Ankerrohr bekannt, das an
einem ersten Ende einen Bohrkopf und an einem, dem ersten Ende gegenüberliegenden
Ende ein Angriffsmittel beispielsweise für ein Bohrgerät aufweist. Eine
in einem Folienbeutel angeordnete auspressbare, ein- oder mehrkomponentige chemische
Masse ist zwischen einem ersten Anschlag und einem, von dem ersten Anschlag beabstandeten
zweiten Anschlag im Ankerrohr vorgesehen. Der erste Anschlag ist im Bereich des
ersten Endes des Ankerrohrs durch ein Mischelement und der zweite Anschlag ist im
Bereich des zweiten Endes des Ankerrohrs von einem Auspresskolben gebildet. Das
Befestigungsmittel wird dem Anwender als eine, aus den einzelnen Elementen zusammengefügte
Einheit zur Verwendung zur Verfügung gestellt. Der Bohrkopf ist für den
Austritt der chemischen Masse von zumindest einem Austrittskanal durchsetzt. Der
Setzvorgang des bekannten Befestigungselementes wird in zwei Schritten vollzogen.
Im ersten Schritt wird das Befefestigungselement beispielsweise mit einem Bohrgerät
in den Untergrund, insbesondere in das Gebirge, gebohrt. Das durch den Bohrkopf
des Befestigungselementes abgebaute und zerkleinerte Gestein, wird durch den Zwischenraum
zwischen der Wandung der Bohrung und dem Aussenumfang des Befestigungselementes
abtransportiert. In einem zweiten Schritt wird am setzungsrichtungsseitig abgewandten
zweiten Ende beispielsweise ein Kolben in Setzrichtung hineingepresst, welcher die
im Befestigungselement befindliche Mörtelmasse durch die Austrittsöffnungen
aus dem Befestigungselement in das Bohrloch presst.
Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass insbesondere bei
einer längeren Lagerzeit des Befestigungselementes bei dem Folienbeutel infolge
von Diffusionsvorgängen in oder durch die Folie sowie an den beispielsweise
durch einen Clip verschlossenen Enden des Folienbeutels Massenverluste auftreten.
Beim Auspressvorgang kann der Folienbeutel bereichsweise Abknicken und dabei den
Auspressvorgang behindern. Bei mehrkomponentigen, in Folienbeuteln verpackten Massen
kann durch das Abknicken des Folienbeutels beim Auspressvorgang das Mischungsverhältnis
der Komponenten gestört werden. Dieses Verhalten des Folienbeutels führt
zu einem verminderten Tragverhalten oder sogar zu einem Totalausfall des gesetzten
Befestigungselementes.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Befestigungselement zu schaffen,
das auch nach einer langen Lagerzeit einwandfrei gesetzt werden kann.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Gemäss der Erfindung ist zwischen dem ersten Anschlag und/oder
dem zweiten Anschlag und einem axialen Endbereich des Folienbeutels zumindest ein
Druckbeaufschlagungsmittel zur Druckbeaufschlagung des Folienbeutels im Lagerungszustand
des Befestigungselementes vorgesehen.
Mit dem zumindest einen Druckbeaufschlagungsmittel steht die im Folienbeutel
angeordnete chemische Masse ständig unter Druck. Dabei wird die Folie des Folienbeutels
immer nach aussen geformt, so dass sich keine Hohlräume im Folienbeutel bilden
und ein Einknicken des Folienbeutels während des Auspressvorgangs des Befestigungsmittels
verhindert ist. Das Druckbeaufschlagungsmittel ist beispielsweise zwischen dem ersten
Anschlag und dem, diesem Anschlag zugewandten axialen Endbereich des Folienbeutels
angeordnet. Alternativ ist das Druckbeaufschlagungsmittel beispielsweise zwischen
dem zweiten Anschlag und dem, diesem Anschlag zugewandten axialen Endbereich des
Folienbeutels angeordnet. Des Weiteren können zwei Druckbeaufschlagungsmittel
jeweils zwischen den Anschlägen und den entsprechenden axialen Endbereichen
des Folienbeutels angeordnet sein.
Vorzugsweise ist das zumindest eine Druckbeaufschlagungsmittel ein
Federmittel. Die Federkennlinie und die Länge des Federmittels sind derart
gewählt, dass während der gesamten vorgesehenen Lagerungsdauer des Befestigungsmittel
und dem erforderlichen Nachspannweg eine ausreichende Druckbeaufschlagung des Folienbeutels
und somit der chemischen Masse erfolgt. Vorteilhaft ist das Federmittel
eine Schraubenfeder, die beispielsweise aus einem Federstahl gefertigt ist. Die
Auspressvorrichtung, z. B. ein Auspressstössel kann gegebenenfalls die Schraubenfeder
durchdringen, ohne dass die Federkraft während der Phase des Einführens
der Auspressvorrichtung und effektiven Beginn des Auspressvorgangs ein Abfall der
Druckbeaufschlagung des Folienbeutels erfolgt.
Alternativ zu einem Federmittel kann als Druckbeaufschlagungsmittel
ein unter Druck stehender, beispielsweise mit einem Gas oder einer geeigneten Flüssigkeit
gefüllter Körper zwischen dem ersten Anschlag und/oder dem zweiten Anschlag
und einem axialen Endbereich des Folienbeutels zur Druckbeaufschlagung des Folienbeutels
im Lagerungszustand des Befestigungselementes vorgesehen werden. Der z. B. kugelähnlich
ausgebildete Körper weist vorteilhaft eine zerstörbare Membrane auf, welche
beim Auspressvorgang von der Auspressvorrichtung direkt oder indirekt zerstörbar
ist.
Bevorzugt ist der erste Anschlag von einem Abschnitt eines Bohrkopfs
gebildet. Der Bohrkopf wird an dem ersten Ende des Ankerrohres festgelegt, wobei
ein Abschnitt des Bohrkopfes in das Ankerrohr eindringt. Ist das zumindest eine
Druckbeaufschlagungsmittel zwischen dem Bohrkopfabschnitt und dem, diesem zugewandten
Endbereich des Folienbeutels angeordnet, kann sich das Druckbeaufschlagungsmittel
an dem Bohrkopfabschnitt abstützen. Ist das Druckbeaufschlagungsmittel zwischen
dem zweiten Abschnitt und dem, diesem zugewandten Endbereich des Folienbeutels vorgesehen,
stützt sich der druckbeaufschlagte Folienbeutel an dem Bohrkopfabschnitt ab.
Der dem Folienbeutel zugewandte Bereich des Bohrkopfabschnitts weist in einer solchen
Anordnung vorteilhaft eine Aufnahme für den entsprechenden Endbereich des Folienbeutels
auf, so dass derselbe flächig in der Aufnahme anliegen kann.
Alternativ ist der erste Anschlag von einem Mischerelement gebildet,
in welchem die aus dem Folienbeutel ausgepressten, einzelnen Komponenten zu der
fertigen chemischen Masse vermischt werden. Der Mischerabschnitt wird zwischen dem
Bohrkopf und dem, diesem zugewandten Endbereich des Folienbeutels angeordnet. Ein
allfällig beim Mischerelement angeordnetes Druckbeaufschlagungsmittel kann
sich an dem Mischerelement abstützen. Sofern das Druckbeaufschlagungsmittel
beim zweiten Anschlag vorgesehen ist, kann sich der druckbeaufschlagte Folienbeutel
an dem Mischerelement abstützen. Der dem Folienbeutel zugewandte Bereich des
Mischerelementes weist in einer solchen Anordnung vorteilhaft eine Aufnahme für
den entsprechenden Endbereich des Folienbeutels auf, so dass derselbe flächig
in der Aufnahme anliegen kann.
Vorteilhafterweise ist der zweite Anschlag von einem Zentrierelement
gebildet. Das Zentrierelement richtet beispielsweise den Folienbeutel oder ein im
Ankerrohr angeordnetes Aufnahmemittel, wie ein Innenrohr, für den Folienbeutel
aus und hält dieses während der Lagerung des Befestigungsmittels und des
Setzvorgangs des Befestigungsmittels in der gewünschten Ausrichtung im Ankerrohr.
Mit dem Aufnahmemittel für den Folienbeutel wird ein Ringspalt zwischen der
Aussenwandung des Aufnahmemittels und der Innenwandung des Ankerrohres geschaffen,
der ein Absaugen des beim Bohrvorgang anfallenden Bohrkleins oder ein Zuführen
von Flüssigkeit zu dem Bohrkopf innerhalb des Ankerrohres ermöglicht.
Das Zentrierelement wird an dem zweiten Ende des Ankerrohres festgelegt, wobei ein
Abschnitt des Zentrierelementes in das Ankerrohr eindringt. Ist das zumindest eine
Druckbeaufschlagungsmittel zwischen dem Abschnitt des Zentrierelementes und dem,
diesem zugewandten Endbereich des Folienbeutels angeordnet, kann sich das Druckbeaufschlagungsmittel
an dem Zentrierelement abstützen. Ist das Druckbeaufschlagungsmittel zwischen
dem ersten Anschlag und dem, diesem zugewandten Endbereich des Folienbeutels vorgesehen,
stützt sich der druckbeaufschlagte Folienbeutel an dem Zentrierelement ab.
Der dem Folienbeutel zugewandte Bereich des Zentrierelementes weist in einer solchen
Anordnung vorteilhaft eine Aufnahme für den entsprechenden Endbereich des Folienbeutels
auf, so dass derselbe flächig in der Aufnahme anliegen kann.
Vorzugsweise ist das zumindest eine Druckbeaufschlagungsmittel zwischen
dem zweiten Anschlag und dem, diesem zugewandten Endbereich des Folienbeutels angeordnet.
Beim Auspressvorgang wird der Folienbeutel in dieser Anordnung immer von der Druckseite
her gefaltet, so dass ein unerwünschtes Einknicken des Folienbeutels zuverlässig
vermieden wird. Vorteilhaft ist der, dem zweiten Anschlag zugewandte Endbereich
des Folienbeutels von einem zusätzlichen Auspresskolben zumindest bereichsweise
umfasst, an dem sich das Druckbeaufschlagungsmittel abstützt.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche
ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen
der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen:
1 Einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemässen Befestigungselementes; und
2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemässen Befestigungselementes.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Das in der 1 gezeigte Befestigungselement
1 weist ein Ankerrohr 2 mit einem ersten Ende 3 und einem
zweiten Ende 4 auf, in dem eine auspressbare, in einem Folienbeutel
5 angeordnete einkomponentige chemische Masse vorgesehen ist. An dem ersten
Ende 3 des Ankerrohres 2 ist ein Bohrkopf 6 festgelegt,
der einen ersten Anschlag 7 für den Folienbeutel 5 bildet.
Am zweiten Ende 4 des Ankerrohres 2 ist ein Zentrierelement
8 eingepresst, das einen zweiten Anschlag 9 für den Folienbeutel
5 bildet. An dem Bohrkopf 6 ist eine Aufnahme 10 zur
flächigen Anlage des, dem ersten Anschlag 7 zugewandten, axialen Endbereichs
11 des Folienbeutels 5 vorgesehen. Um das Auspressen der chemischen
Masse zu erleichtern, ist an dem, dem zweiten Anschlag 9 zugewandten, axialen
Endbereich 12 des Folienbeutels 5 ein Auspresskolben
13 vorgesehen.
Zwischen dem Auspresskolben 13 und dem Zentrierelement
8 ist als Druckbeaufschlagungsmittel 14 eine Schraubenfeder
15 zur Druckbeaufschlagung des Folienbeutels 5 im Lagerungszustand
sowie beim Setzvorgang des Befestigungselementes vorgesehen. Die Federkennlinie
und die Länge der Schraubenfeder 15 ist derart gewählt, dass
beispielsweise bei einem Durchmesser des Folienbeutels 5 von 20 mm und
einem Nachfahrweg von 80 mm oder mehr die von der Schraubenfeder 15 erzeugte
Drucklast auf den Folienbeutel 5 im Bereich von 5 kg bis 10 kg liegt.
Das in 2 dargestellte Befestigungselement
21 entspricht im Wesentlichen des in 1 gezeigten
Befestigungselement 1, weshalb die oben genannten Ausführungen sinngemäss
auch für diese Ausführung der Erfindung gelten. Im Gegensatz zu dem Befestigungselement
1 weist das Befestigungselement 21 im Ankerrohr 22 eine
auspressbare, in einem Folienbeutel 25 angeordnete mehrkomponentige chemische
Masse auf, wobei die Komponenten der chemischen Masse beim Auspressvorgang vor dem
Austritt aus dem Bohrkopf 26 in einem Mischerelement 36 zur fertigen
Masse gemischt werden. Der erste Anschlag 27 für den, dem Mischerelement
36 zugewandten, axialen Endbereich 31 des Folienbeutels
25 wird von einer Aufnahme 30 am Mischerelement 36 gebildet.
Das als Schraubenfeder 15 ausgebildete Druckbeaufschlagungsmittel
14 ist zwischen dem Auspresskolben 13 beziehungsweise zwischen
dem axialen Endbereich 12 des Folienbeutels 25 und dem Zentrierelement
8 angeordnet.
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| Anspruch[de] |
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Befestigungselement, insbesondere für den Einsatz im Berg- und/oder
Tunnelbau, mit einem Ankerrohr (2; 22), das ein erstes Ende (3)
und ein zweites Ende (4) aufweist, und einer auspressbaren, in einem Folienbeutel
(5; 25) angeordneten ein- oder mehrkomponentigen chemischen Masse,
wobei der Folienbeutel (5; 25) zwischen einem ersten Anschlag
(7; 27) und einem, zum ersten Anschlag (7;
27) beabstandeten zweiten Anschlag (9) im Ankerrohr (2;
22) angeordnet ist, und wobei die chemische Masse durch einen Auspresskolben
(13) auspressbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem
ersten Anschlag (7; 27) und/oder dem zweiten Anschlag (9)
und einem axialen Endbereich (11, 12; 31) des Folienbeutels
(5; 25) zumindest ein Druckbeaufschlagungsmittel (14)
zur Druckbeaufschlagung des Folienbeutels (5; 25) im Lagerungszustand
des Befestigungselementes (1; 21) vorgesehen ist.
Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
zumindest eine Druckbeaufschlagungsmittel (14) ein Federmittel, optional
eine Schraubenfeder (15) ist.
Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Anschlag (7) von einem Abschnitt eines Bohrkopfs (6)
gebildet ist.
Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Anschlag (27) von einem Mischerelement (36) gebildet
ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Anschlag (9) von einem Zentrierelement (8) gebildet
ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass das zumindest eine Druckbeaufschlagungsmittel (14) zwischen dem zweiten
Anschlag (9) und dem, diesem zugewandten Endbereich (12) des Folienbeutels
(5; 25) angeordnet ist.
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