| Dokumentenidentifikation |
DE102007008966A1 06.09.2007 |
| Titel |
Injektionskopf |
| Anmelder |
Friedr. Ischebeck GmbH, 58256 Ennepetal, DE |
| Erfinder |
Döpp, Friedrich Armin, 58256 Ennepetal, DE; Kelly, Michael Shaun, Queensland, AU |
| Vertreter |
H.-J. Rieder und Partner, 42329 Wuppertal |
| DE-Anmeldedatum |
21.02.2007 |
| DE-Aktenzeichen |
102007008966 |
| Offenlegungstag |
06.09.2007 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
06.09.2007 |
| IPC-Hauptklasse |
E21D 20/02(2006.01)A, F, I, 20070221, B, H, DE
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| IPC-Nebenklasse |
E02D 5/54(2006.01)A, L, I, 20070221, B, H, DE
E02D 5/74(2006.01)A, L, I, 20070221, B, H, DE
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| Zusammenfassung |
Die Erfindung betrifft einen Injektionskopf (1) für Injektionsbohranker, aufweisend einen Spülkopf (2), welcher ein Außenteil (3) mit zumindest einem ersten und einem zweiten Zufuhranschluss (6, 7) zur separaten Zufuhr von Zufuhrkomponenten und ein im Außenteil (3) dazu relativ um eine Längsachse (4) drehbar aufgenommenes Innenteil (5) aufweist, wobei das Innenteil (5) rückseitig einen Anschluss (10) für einen Bohrantrieb und vorderseitig Anschlussmittel zum Anschluss einer mit äußerem Ankergewinde (21) versehenen Ankerstange (22) aufweist sowie mit den ersten und zweiten Zufuhranschlüssen (6, 7) in Verbindung stehende erste und zweite Zufuhrleitungen (26, 27), die zu einer Leitungsverbindung (39) gerichtet sind, welche in Verbindung mit einer im Bereich der Anschlussmittel liegenden Austrittsöffnung (40) steht. Die Erfindung betrifft außerdem eine Spülmutter (15), vorzugsweise für einen zuvor genannten Injektionskopf (1). Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einbohren eines Bohrinjektionsankers und zur Zufuhr mehrerer Zufuhrkomponenten einer Verpressmasse in den beim Einbohren gebildeten Bohrspalt.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft einen Injektionskopf für Injektionsbohranker.
Derartige Injektionsbohranker sind im Stand der Technik aus DE
34 001 82 A1 bekannt. Es handelt sich um je nach gewünschter Einbohrtiefe
aus ein oder mehreren Ankerstangen zusammengesetzte Bohranker mit einem durchgehenden
mittleren Injektionskanal, der mit vorzugsweise an der Bohrkrone liegenden Austrittsöffnungen
in Verbindung steht. Dadurch kann in den beim Einbohren gebildeten ringförmigen
Bohrspalt vom freien Ankerende her eine im Bohrspalt später aushärtende
Verpressmasse injiziert werden. Aus Anwendungen bspw. im Bergbau, speziell im Kohlebergbau,
ist bekannt, dass die gebohrten Ankerlöcher nicht stabil bleiben, so dass man
gerade auch unter Wasserandrang zwischen Anker und Gestein einen sehr schnellen
Verbund benötigt. Als Verpressmasse sind auch unter solchen Bedingungen sog.
2-Komponenten-Kunstharze geeignet, deren eine Komponente ein Harz (z.B. Wasserglas)
und deren andere Komponente ein Härter ist. Werden beide Komponenten miteinander
vermischt, tritt innerhalb kurzer Zeit die gemeinsame Aushärtung ein. Zur Verarbeitung
ist bekannt, einen Injektionsbohranker zunächst mit einem Bohrgerät einzubohren,
dann das Bohrgerät vom Ankerende abzunehmen und dafür ersatzweise an das
Ankerende ein Mischrohr anzuschließen und dann dem stillstehenden Injektionsbohranker
die beiden Komponenten durch das Mischrohr hindurch zuzuführen. Diese Technik
umfasst im Hinblick auf den notwendigen Austausch des Bohrgeräts gegen das
Mischrohr mehrere getrennte, im Ganzen zeitintensive Arbeitsschritte, wobei auch
die Tatsache, dass die Verpressmasse nur bei nicht angetriebenem, d.h. ruhendem
Injektionsbohranker zugeführt werden kann, als Einschränkung empfunden
wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Injektionskopf vorteilhaft weiterzubilden, so dass insbesondere die vorgenannten
Nachteile möglichst weitgehend vermieden werden.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung zunächst und im Wesentlichen
in Verbindung mit den Merkmalen gelöst, dass der Injektionskopf einen Spülkopf
aufweist, welcher ein Außenteil mit zumindest einem ersten und einem zweiten
Zufuhranschluss zur separaten Zufuhr von Zufuhrkomponenten, vorzugsweise auch zur
separaten Zufuhr von Harz- und Härter-Komponenten eines 2-Komponenten-Kunstharzes,
und ein im Außenteil dazu relativ um ein Längsachse drehbar aufgenommenes
Innenteil aufweist, wobei das Innenteil rückseitig einen Anschluss für
einen Bohrantrieb, vorzugsweise für einen Bohrhammer, und vorderseitig Anschlussmittel
zum Anschluss einer mit äußerem Ankergewinde versehenen Ankerstange aufweist
sowie mit den ersten und zweiten Zufuhranschlüssen in Verbindung stehende erste
und zweite Zufuhrleitungen, die zu einer Leitungsverbindung gerichtet sind, welche
in Verbindung mit einer im Bereich der Anschlussmittel liegenden Austrittsöffnung
steht. Der Injektionskopf kann an dem ruhenden, mit den separaten Zuführanschlüssen
versehenen Außenteil bspw. an einer Lafette gehalten oder mit gewünschtem
Vorschub verfahren werden, während das darin drehbare Innenteil mittels eines
daran anschließbaren üblichen Bohrgeräts, vorzugsweise einem Bohrhammer,
einen drehenden oder dreh-schlagenden Antrieb erfahren kann. Ein derartiger Injektionskopf
ist erfindungsgemäß sowohl beim Einbohren als auch bei der Zufuhr der
Komponenten der Verpressmasse mit dem Injektionsbohranker verbunden, d.h. es muss
nicht nach dem Einbohren der Bohrantrieb erst in einem zusätzlichen Arbeitsschritt
abgenommen und dafür der Injektionskopf mit dem Anker verbunden werden. Indem
das Außenteil zwei separate Zufuhranschlüsse aufweist und das Innenteil
dazu relativ um eine Längsachse drehbar ist, bietet der erfindungsgemäße
Injektionskopf die Möglichkeit, zwei Komponenten einer Verpressmasse, vorzugsweise
eines 2-Komponenten-Kunstharzes, im Bedarfsfall auch bei weiterhin laufendem Bohrantrieb,
d.h. bei drehendem oder dreh-schlagendem Antrieb, durch den Injektionsbohranker
in den Bohrspalt zuzuführen. Darüber hinaus kann der Injektionskopf auch
bereits beim Einbohren des Injektionsbohrankers zur Zufuhr eines Spülmittels
wie bspw. Wasser verwendet werden. Unter dem Begriff Zufuhrkomponenten werden insofern
bei Verwendung eines 2-Komponenten-Kunstharzes nicht nur die beiden Komponenten
Harz und Härter, der Verpressmasse verstanden. Betreffend die Anschlussmittel
zum Anschluss einer Ankerstange ist bevorzugt, dass das Innenteil vorderseitig eine
Ausnehmung aufweist, in der eine Spülmutter auswechselbar befestigbar, vorzugsweise
einschraubbar ist, wobei die Spülmutter eine Gewindebohrung mit Innengewinde
zum Einschrauben einer mit äußerem Ankergewinde versehenen Ankerstange
aufweist sowie erste und zweite Leitungsabschnitte ausbildet, die getrennte und
gegeneinander abdichtbare Eintrittsöffnungen aufweisen, die im eingesetzten
Zustand der Spülmutter mit den ersten und zweiten Zufuhranschlüssen in
Verbindung stehen und die zu der innerhalb der Spülmutter ausgebildeten Leitungsverbindung
führen, welche mit einer Austrittsöffnung an der Gewindebohrung, vorzugsweise
mit einer an der Stirnseite der Gewindebohrung mittig angeordneten Austrittsöffnung
in Verbindung steht. Eine solche Spülmutter bietet einerseits den Vorteil,
dass bei der Zufuhr von Mehrkomponenten-Verpressmasse die einzelnen Komponenten,
bspw. Harz und Härter, noch nicht im Innenteil des Spülkopfes, sondern
erst in der nach Gebrauch von dem Spülkopf abnehmbaren Spülmutter miteinander
in Verbindung kommen können. Nach ihrem Gebrauch kann die Spülmutter als
verlorenes Teil von dem Spülkopf abgenommen und gegen eine
neue Spülmutter ausgetauscht werden, so dass die Gefahr vermieden wird, dass
es bei einem späteren Einsatz zu Verstopfungen aufgrund von im Bereich der
Leitungsverbindung miteinander ausgehärteter Komponenten kommt. Wenn für
jeden weiteren Injektionsbohranker eine neue Spülmutter an den Spülkopf
angeschlossen wird, ist gewährleistet, dass sich zwischen den Zufuhranschlüssen
und der Austrittsöffnung keine störenden Reaktionsprodukte der beiden
Komponenten befinden. Darüber hinaus kann die Spülmutter als Adapter zum
Einsatz von Ankerstangen mit unterschiedlichem Durchmesser und/oder Gewinde dienen,
indem sie in verschiedenen Ausführungen mit entsprechend angepasster Gewindebohrung
zur Verfügung steht. Zweckmäßig kann die Ausnehmung des Spülkopf-Innenteils
für die Spülmutter Innengewinde und die Spülmutter zum Einschrauben
passendes Außengewinde aufweisen. Speziell ist bevorzugt, dass die Spülmutter
ein Außengewinde zum Einschrauben in das Innenteil aufweist, welches einen
geringeren Schraubwiderstand als ihr Innengewinde zum Einschrauben einer Ankerstange
aufweist. Beispielsweise eignet sich als Außengewinde der Spülmutter ein
Rundgewinde, wie bspw. R-Bohrstangengewinde nach ISO 10208, in Verbindung mit einem
Trapezgewinde als Innengewinde der Spülmutter. Wenn der Schraubwiderstand der
Gewinde wie beschrieben zueinander abgestuft ist, ergibt sich vorteilhaft, dass
sich nach der Zufuhr der Komponenten der Verpressmasse der Spülkopf durch Richtungsumkehr
(verglichen mit dem Einbohren) des Bohrantriebs unter gewünschtem Verbleib
der Spülmutter als verlorenes Teil am Ankerende von der Spülmutter abkuppeln
lässt. Für den darauf folgenden nächsten Bohrvorgang kann in das
Innenteil des Spülkopfes, in dessen Leitungen keine Verbindung und dadurch
Reaktion der Verpressmasse-Komponenten möglich ist, eine neue Spülmutter
eingesetzt werden. Es ist dann gewährleistet, dass auch die Leitungsabschnitte
im Bereich der Leitungsverbindung, an welcher die verschiedenen Komponenten der
Verpressmasse zusammengeführt werden, für jede neue Anwendung des Injektionskopfes
ohne unerwünschte Hindernisse frei durchströmbar sind. Eine zweckmäßige
Ausführung wird darin gesehen, dass an der Außenoberfläche der Spülmutter
die Eintrittsöffnungen seitlich abdichtende Dichtungen, vorzugsweise in Nuten
der Spülmutteroberfläche eingesetzte O-Ringe, vorgesehen sind. Die Dichtungen
gehören insofern zur Spülmutter, so dass jede neue Spülmutter auch
mit neuen Dichtungen am Injektionskopf eingesetzt wird, wodurch ein betriebssicheres
Arbeiten gewährleistet ist. Indem die die jeweiligen umschließenden Wandbereiche
der Spülmutter jeweils gegen die angrenzende Wandung des Innenteils abgedichtet
sind, können die Zufuhrkomponenten auch im Bereich der Ausnehmungswandung des
Innenteils nicht miteinander in Verbindung kommen, so dass sich eine Spülmutter
nach Gebrauch problemlos entfernen und gegen eine neue Spülmutter ersetzen
lässt. Bevorzugt ist, dass in die Spülmutter eine Ankerstange einschraubbar
ist, in deren mittig in Längsrichtung verlaufenden Zufuhrkanal ein Statikmischeinsatz
eingeführt ist. Eine solche Ankerstange kann ebenso wie die Spülmutter
als nach ihrem Einsatz verlorene Komponente des Injektionskopfes aufgefasst werden.
Der Statikmischeinsatz kann eine Mehrzahl von in Längsrichtung hintereinander
angeordneten Schikanen, vorzugsweise in Gestalt von Spiralwindungsabschnitten, aufweisen,
durch welche die verschiedenen gemeinsam durch das Ende des Zufuhrkanals im Anker
zugeführten Zufuhrkomponenten, bspw. Harz und Härter, beim gemeinsamen
Hindurchpressen durch den Zufuhrkanal intensiv miteinander vermischt werden. Der
Statikmischeinsatz ist in den Zufuhrkanal eingeführt und darin festgehalten,
so dass er den Bewegungen des Ankers folgt und er durch die Verpressmasse nicht
herausgedrückt wird. Die Schikanen stellen sich den durch den Zufuhrkanal gepressten
Komponenten als Strömungshindernisse entgegen, wodurch es zu der gewünschten
Vermischung kommt. Eine insofern zweckmäßige Ausführung des Statikmischeinsatzes
kann darin liegen, dass die Spiralwindungsabschnitte zueinander drehversetzt angeordnet
sind und/oder abwechselnd entgegengesetzte Steigung aufweisen und/oder mehrgängig
ausgeführt sind. Sind bspw. zwei Spiralwindungsgänge ausgebildet, wird
ein Drehwinkelversatz von 180° zwischen benachbarten Abschnitten als im Hinblick
auf die Mischwirkung vorteilhaft bewertet. Letztendlich kann der gewünschte
Grad der Verbindung bzw. Durchdringung der separat zugeführten Zufuhrkomponenten
auch durch die Anzahl der Schikanen beeinflusst werden.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Spülmutter, vorzugsweise
für den vorangehend beschriebenen Injektionskopf, aufweisend eine Gewindebohrung
mit Innengewinde, vorzugsweise Trapezgewinde, zum Einschrauben einer mit äußerem
Ankergewinde versehenen Ankerstange, erste und zweite Leitungsabschnitte zur Verbindung
mit separaten Zufuhranschlüssen von Zufuhrkomponenten, wobei die Leitungsabschnitte
getrennte und gegeneinander abdichtbare Eintrittsöffnungen aufweisen und zu
einer innerhalb der Spülmutter ausgebildeten Leitungsverbindung führen,
die mit einer mittigen Austrittsöffnung an der Gewindebohrung in Verbindung
steht, und aufweisend Außengewinde, insbesondere R-Bohrstangengewinde nach
ISO 10208, zum Einschrauben der Spülmutter in ein Spülkopfinnenteil, wobei
das Außengewinde einen geringeren Schraubwiderstand als das Innengewinde aufweist.
Zu insofern möglichen Weiterbildungen, sich ergebenden Wirkungen und Vorteilen
wird auf die vorangehende Beschreibung Bezug genommen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Einbohren eines
Bohrinjektionsankers und zur Zufuhr mehrerer, insbesondere miteinander aushärtender,
Zufuhrkomponenten einer Verpressmasse in den beim Einbohren gebildeten Bohrspalt.
Zur vorteilhaften Weiterbildung eines solchen Verfahrens schlägt die Erfindung
vor, dass ein Injektionskopf, welcher gesonderte Zufuhranschlüsse für
die Zufuhrkomponenten aufweist, mit dem Bohrinjektionsanker und mit einem Bohrantrieb
verbunden wird, dass der Bohrinjektionsanker bis zu einer gewünschten Tiefe,
vorzugsweise unter Zufuhr von Spülmittel durch einen Zufuhranschluss, in den
Boden eingebohrt wird, dass in der gewünschten Tiefe die Zufuhr von Spülmittel
abgeschaltet und die Zufuhrkomponenten, vorzugsweise Harz und Härter der Verpressmasse,
vorzugsweise bei zumindest zeitlich anteilig laufendem Bohrantrieb, durch die Zufuhranschlüsse
des Injektionskopfes zugeführt und durch den Bohrinjektionsanker in den Bohrspalt
eingepresst werden. Erfindungsgemäß kann sowohl das Einbohren und die
Zufuhr der Verpressmasse ohne Unterbrechung durch Montagearbeiten, d.h. ohne Zeitverlust
in einem insofern durchgehenden Verfahren erfolgen, wodurch das Verfahren auch vereinfacht
wird. Der Injektionskopf kann in mehreren Funktionen sowohl zunächst zur Zufuhr
eines Spülmittels beim Einbohren, wie auch zur späteren Zufuhr der Komponenten
einer Verpressmasse eingesetzt werden.
Auch kann bei Bedarf auch noch die Zufuhr der Verpressmasse bei laufendem
bzw. drehendem Bohrantrieb erfolgen, wodurch sich die Verteilung der Verpressmasse
im Bohrspalt günstig beeinflussen lässt. Das vorherige Einbohren des Bohrinjektionsankers
selbst kann je nach Bedarf bspw. drehend oder drehschlagend unter Verwendung eines
herkömmlichen Bohrantriebs (bspw. eines Bohrhammers) erfolgen. Zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bevorzugt, dass ein Injektionskopf
verwendet wird, der einzelne oder mehrere der vorangehend dazu beschriebenen Merkmale
aufweist. Speziell ist bevorzugt, dass der die hintere, zum Anschluss dienende Ankerstange
umfassende Bohrinjektionsanker bis zu der gewünschten Tiefe unter Zufuhr von
Spülmittel, wie bspw. Wasser, durch den ersten Zufuhranschluss des Injektionskopfes
in den Boden eingebohrt wird, dass in der gewünschten Tiefe die Zufuhr von
Spülmittel abgeschaltet und in den Bohrspalt durch den vorzugsweise ersten
Zufuhranschluss Harz, bspw. Wasserglas, und durch den vorzugsweise zweiten Zufuhranschluss
Härter, bspw. Isocyanat, eingepresst wird. Daran anschließend besteht
die Möglichkeit, zunächst die Zufuhr von Härter abzustellen und die
Zufuhr von Harz mittels geeigneter Ventile so umzustellen, dass die ersten und zweiten
Zufuhrleitungen des Injektionskopfes mit Harz und vorzugsweise bei Schichtende anschließend
mit einem Spülmittel, wie Öl, durchgespült werden. Die Zufuhrleitungen
des Injektionskopfes, speziell im Innen- und Außenteil des Spülkopfes,
können so vor dem nächsten Einsatz des Injektionskopfes gereinigt werden.
In Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Injektionskopf
kann die Spülmutter zu Beginn des Verfahrens auf eine mit Ankergewinde versehene
Ankerstange des Bohrinjektionsankers aufgeschraubt und vorzugsweise eine Kalottenplatte
auf das der Ankerstange zuweisende Ende der Spülmutter aufgeschoben werden,
worauf die Spülmutter in das Spülkopfinnenteil fest eingeschraubt wird.
Dabei kann ein insofern manuell gesteuerter, alternativ aber auch ein zwangsläufig
gesteuerter, vollmechanisierter bzw. automatisierter Ankereinbau erfolgen. Zur Automatisierung
besteht die Möglichkeit, dass dem Spülkopf eine Mehrzahl von vormontierten
Einheiten vorzugsweise gleicher Länge, aufweisend je eine Spülmutter mit
darin eingeschraubtem Bohrinjektionsanker und vorzugsweise eine auf die Spülmutter
aufgeschobene Kalottenplatte, magaziniert zugeführt werden. Der in die Spülmutter
eingeschraubte Bohrinjektionsanker kann je nach Bedarf eine gewünschte Anzahl
von mittels Kupplungen verbundener Ankerstangen sowie eine geeignete Bohrkrone aufweisen.
Wenn durch die Wahl bzw. Gestaltung der Gewinde der Schraubwiderstand zwischen Spülmutter
und Spülkopf niedriger als der Schraubwiderstand zwischen Spülmutter und
Ankerende ist, lässt sich der Spülkopf durch Umkehr der Drehrichtung automatisch
von der Spülmutter lösen, die als verlorenes Teil am Ankerende verbleibt.
In Verbindung mit der magazinierten Zufuhr der besagten Einheiten lassen sich beim
Einbringen einer größeren Ankeranzahl kurze Taktzeiten erreichen. Wird
der Bohrinjektionsanker so tief eingebohrt, dass sich die Kalottenplatte gegen die
das Bohrloch umgebende Wandung stützt, wird der Bohrlochmund durch die aufgepresste
Kalottenplatte zumindest teilweise verschlossen, so dass bei der anschließenden
Zufuhr einer Füllmasse, wie Harz und Härter, in den Bohrlochspalt aus
dem Bohrlochmund nur (wenn überhaupt) geringe Mengen davon austreten können.
Die Zufuhrkomponenten der Verpressmasse können durch den Injektionskopf in
für die jeweilige Anwendung geeigneter Menge zugeführt werden, so dass
der beim Einbohren gebildete, den Bohrinjektionsanker im Boden umgebende Hohlraum
im gewünschten Umfang, vorzugsweise vollständig, ausgefüllt wird.
Da die Verpressmasse, bspw. 2-Komponenten-Kunstharze, zufolge ihrer Zufuhr durch
den Injektionskopf aus einem großen Vorrat stets in praktisch unbegrenzter
Menge zur Verfügung steht, können zusätzlich zu dem Bohrloch auch
umgebende Risse und Klüfte im Boden, selbst in großem Volumen, unter Druck
mit verfüllt werden. Das Eindringen des dünnflüssigen Klebers in
die Spalten des Gesteins verbessert die Tragfähigkeit (Scherfestigkeit, Druckfestigkeit)
zusätzlich zur reinen Ankerwirkung. Indem die Auswahl bzw. Kombination der
Zufuhrkomponenten und die zuvor genannten Verfahrensparameter an jeden einzelnen
Anwendungsfall anpassbar sind, lässt sich selbst unter schwierigen Bedingungen,
bspw. unter Wasserandrang, zwischen Anker und Gestein ein schneller Verbund erreichen,
wobei die Verbundwirkung je nach Anwendungsbedingungen bspw. nach einem Zeitraum
von nur 1 bis 60 Minuten zur Verfügung steht. Insbesondere besteht die Möglichkeit,
die Reaktionszeit des 2-Komponenten-Kunstharzes durch die Menge an Härter,
bzw. durch das Mengenverhältnis von Härter zu Kunstharz einzustellen,
was insbesondere durch Drehzahlsteuerung bzw. -regelung der jeweiligen Förderpumpen
der Zufuhrkomponenten erfolgen kann. Dabei können als Harz bspw. Wasserglas
und als Härter bspw. Isocyanat, alternativ aber auch andere Zufuhrkomponenten
zur Anwendung kommen. Vorzugsweise kann das Mischungsverhältnis von Harz zu
Härter etwa 2:1 betragen. Je nach Anforderung sind aber auch abweichende Verhältnisse
möglich, und es besteht auch die Möglichkeit, die verschiedenen Zufuhrkomponenten
in einem von Anwendung zu Anwendung unterschiedlichen Mengenverhältnis zuzuführen.
Eine Weiterbildung des Verfahrens ist auch dahingehend möglich, dass das Einbohren
des Bohrinjektionsankers durch eine Verzugsmatte hindurch und so tief erfolgt, bis
die Kalottenplatte die Verzugsmatte gegen die das Bohrloch umgebende Wandung presst.
Sobald das eingepresste Harz eine Klebkraft von vorzugsweise 10 bis 20 kN entwickelt
hat und die Verzugsmatte verspannt bleibt, kann der Spülkopf mittels des Bohrgeräts
von der Spülmutter abgedreht werden. Die Gefahr, dass die Spülmutter dabei
vom Injektionsbohranker abdreht, ist nicht gegeben, wenn der Schraubwiderstand (d.h.
das zum Abschrauben benötigte Drehmoment) zwischen Spülmutter und Spülkopf
geringer als zwischen Spülmutter und Bohrinjektionsanker ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass
in die erste und/oder in die zweite Zufuhrleitung Rückschlagventile eingesetzt
sind, deren Durchlassrichtung zu dem Aufnahmeraum für die Spülmutter hin
gerichtet ist.
Diese verhindern, dass es nach dem Verpressen eines Bohrinjektionsankers
unter Zufuhr von Zufuhrkomponenten und dem Entfernen der an dem Anker verbleibenden
Spülmutter aus der Aufnahme im Spülkopf zu einem ungewollten Nachfließen
von Zufuhrkomponenten aus den Zufuhrleitungen in die besagte Ausnehmung kommt. Durch
die Rückschlagventile wird somit verhindert, dass die Aufnahme für die
Spülmutter im Injektionskopf verschmutzt und dass es dort zu einer Reaktion
und ggf. Aushärtung der Komponenten kommen kann. Indem eine Verschmutzung verhindert
wird, kann auf eine Reinigung verzichtet werden und ein automatisierter Betrieb
des Injektionskopfes, insbesondere unter magazinierter Zufuhr von mit Spülmutter
versehenen Injektionsankern, wird ermöglicht. Die Rückschlagventile können
so beschaffen sein, dass bei Zufuhr der Zufuhrkomponenten deren Förderdruck
ausreichend ist, um die Rückschlagventile in deren Durchlassrichtung zu öffnen,
während bei einer Beendigung der Zufuhr der damit verbundene Druckabfall nach
kurzer Zeit bewirkt, dass die Rückschlagventile selbständig schließen.
Zu diesem Zweck wird besonders bevorzugt, dass die Rückschlagventile außerhalb
der Spülmutter in möglichst geringem Abstand von der Spülmutter in
die Zufuhrleitungen eingesetzt sind, wobei ein oder mehrere Rückschlagventile
vorzugsweise in Ausmündungsbereiche der Zufuhrleitungen zu der Spülmutter
eingesetzt sind und weiter vorzugsweise dabei an eine in den Spülkopf eingesetzte
Spülmutter angrenzen. Indem die Rückschlagventile in den Zulaufleitungen
der Zufuhrkomponenten möglichst nahe am Ausgang zu der Spülmutter angeordnet
sind, d.h. die Rückschlagventile möglichst dicht benachbart zu der Spülmutter
eingebaut sind, werden in den vor der Spülmutter liegenden Abschnitten der
Zufuhrleitungen Rücklaufvolumina, welche in Durchlassrichtung hinter den Rückschlagventilen
liegen, möglichst weitgehend vermieden. Auf diese Weise wird nicht nur ein
Nachströmen von Zufuhrkomponenten aus Richtung der Zufuhranschlüsse, sondern
auch weitgehend ein Nachlaufen aus in Ventildurchlassrichtung hinter den Rückschlagventilen
liegenden Leitungsabschnitten verhindert. Um zu erreichen, dass die Rückschlagventile
nach dem Abschalten der Komponentenzufuhr selbständig schließen ist bevorzugt,
dass die Rückschlagventile einen mittels Federkraft in Sperrrichtung zu einer
Ventilschließstellung hin beaufschlagten, vorzugsweise kugelförmigen,
Ventilkörper aufweisen, der von einer die Zufuhrleitung in Durchlassrichtung
zu der Leitungsverbindung hin durchströmenden Zufuhrkomponente entgegen der
Federkraft in eine Ventiloffenstellung verlagerbar ist. Des weiteren kann eine montagefreundliche
Ausführung darin liegen, dass die Rückschlagventile zum axialen Einpressen
in die Zufuhrleitungen patronenartig ausgebildet und vorzugsweise mittels einer
Spreizhülse in der Zufuhrleitung in Axialrichtung festlegbar sind. Ein derartiges
Rückschlagventil kann komplett ohne weitere Bearbeitung in eine Bohrung am
Ende einer Zufuhrleitung eingepresst werden. Bevorzugt ist außerdem, dass eine
Pressbuchse vorgesehen ist, welche in einen axialen Fortsatz der Ausnehmung des
Innenteils einpressbar ist und welche mittels einer Bohrung einen in Zufuhrrichtung
vor der Spülmutter angeordneten Abschnitt der ersten Zufuhrleitung bildet,
wobei in die Bohrung der Pressbuchse ein Rückschlagventil, vorzugsweise ausgehend
von der der Spülmutter zugewandten Seite, eingesetzt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten
Figuren, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, näher beschrieben.
Darin zeigt:
1: in einem Längsschnitt den erfindungsgemäßen
Injektionskopf in einer bevorzugten Ausführungsform, nach dem Einbohren eines
Bohrinjektionsankers mittels einem (zeichnerisch nicht mit dargestellten)
Bohrgerät,
2: schematisch als Blockbild an den Injektionskopf
zur Zufuhr verschiedener Medien anschließbare Zufuhreinrichtungen, gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform,
3: die in 1 gezeigte Anordnung
während der separaten Zufuhr von Harz und Härter eines 2-Komponenten-Kunstharzes
über je einen Zufuhranschluss,
4: die gleiche Anordnung, bei der späteren Zufuhr
von Harz durch beide Zufuhranschlüsse,
5: in Schnittansicht die nach dem Ablösen des
Spülkopfes an dem verfüllten Bohrloch verbleibende Anordnung aus Bohrinjektionsanker,
Spülmutter und Kalottenplatte,
6: nach dem Ablösen von der Spülmutter den
Spülkopf während der Zufuhr eines Reinigungsöls durch beide Zufuhranschlüsse,
7: einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße
Spülmutter in einer bevorzugten Ausführungsform,
8: eine Seitenansicht in Blickrichtung VIII gemäß
7,
9a-9c: als Einzelteil
den in den 1 und 3–5
dargestellten Statikmischeinsatz,
10: in einem Längsschnitt den erfindungsgemäßen
Injektionskopf in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform während der
separaten Zufuhr der beiden Komponenten eines Zwei-Komponenten-Kunstharzes,
11: die in 10 gezeigte
Ausführungsform, jedoch nach dem Ablösen der Spülmutter von dem Spülkopf,
12: den in 11 angegebenen
Ausschnitt XII in Vergrößerung,
13: in einer Ausschnittsvergrößerung der
in den 10 bis 12 gezeigten
Ausführungsform perspektivisch die Lage von Rückschlagventilen und
14: perspektivisch eine Außenansicht des in den
10 bis 13 gezeigten Spülkopfes.
1 zeigt den erfindungsgemäßen Injektionskopf
1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, aufweisend einen
Spülkopf 2 mit einem Außenteil 3 und einem darin dazu
relativ um eine Längsachse 4 drehbar aufgenommenen Innenteil
5. An dem hülsenartigen Außenteil 3 sind in die am in
Blickrichtung oberen Umfang liegenden Durchgangsbohrungen 8 Rohrstutzen
eines ersten Zufuhranschlusses 6 und eines zweiten Zufuhranschlusses
7 dichtend eingesetzt und auf zeichnerisch nicht näher dargestellte
Weise befestigt (bspw. verschraubt oder verschweißt). Zwischen den Zufuhranschlüssen
6 und 7 ist an die hülsenartige Wandung des Außenteils
3, welche das im Querschnitt runde Innenteil umschließt, ein (nur
im Ansatz gezeigter) Haltearm 9 befestigt (bspw. angeschraubt), an welchem
der Injektionskopf 1 zum Beispiel an eine Lafette gehalten und verfahren
werden kann. Das Innenteil weist rückseitig einen Anschluss 10 für
einen herkömmlichen, daher zeichnerisch nicht mit dargestellten Bohrantrieb,
wie bspw. einen Bohrhammer, auf. Bei dem Anschluss 10 handelt es sich um
eine Sackbohrung, die im hinteren, überwiegenden Längenabschnitt ein Innengewinde
zum Einschrauben des Antriebsendes eines Bohrhammers aufweist. Zur Abdichtung des
Antriebsendes ist in den Anschluss 10 ein Dichtring 11 eingesetzt.
Von dem Antriebsende des Bohrgeräts kann mittels der Einschraubverbindung,
alternativ oder kombinativ aber auch durch dem Fachmann an sich geläufige und
daher zeichnerisch nicht mit dargestellte Drehformschluss-Hilfsmittels, wie bspw.
eine Passfeder-Nut-Verbindung, ein Drehmoment auf das Innenteil 5 übertragen
und dieses dadurch relativ zu dem Außenteil 3 drehangetrieben werden.
Die in 1 gezeigte relative axiale Lage von Innenteil
5 zu Außenteil 3 kann z.B. durch die axiale Lage des Bohrgeräts
bzw. seines Antriebsendes vorgegeben werden, vorzugsweise auch im Hinblick auf einen
dreh-schlagenden Antrieb. Vorderseitig weist das Innenteil 5 des Spülkopfes
2 zum mittelbaren Anschluss an einen Bohrinjektionsanker 12 eine
rotationssymmetrische Ausnehmung 13 auf (vgl. 6)
in deren vorderen Wandbereich ein Innengewinde 14 vom Typ eines Rundgewindes
nach ISO 10208 eingebracht ist. Dieses dient zum Einschrauben einer Spülmutter
15, welche an ihren vorderen Ringbund 16 angrenzend ein passendes
Außengewinde 17 aufweist. Dies ermöglicht es, die Spülmutter
15 unter nur geringem Einschraubwiderstand in die Ausnehmung
13 einzuschrauben, bis der Ringbund 16 in Anschlag zu der Stirnseite
18 des Innenteils 5 tritt. Die Spülmutter 15 weist
ihrerseits eine Gewindebohrung 19 (vgl. 7)
mit einem Innengewinde 20 zum Einschrauben einer mit äußerem
Ankergewinde 21 versehenen Ankerstange 22 des Bohrinjektionsankers
auf. Die Gewindebohrung 19 ist als Sackbohrung mit Stirnboden
23 ausgeführt, gegen den die Ankerstange 22 beim Einschrauben
in Anschlag tritt. An den Stirnboden 23 angrenzend liegt eine Umfangsnut
24, in welche zur Abdichtung ein O-Ring 25 eingesetzt ist. Das
Innenteil 5 weist eine erste Zufuhrleitung 26 auf, die von einer
Axialbohrung 28, welche sich ausgehend von einer Stirnöffnung
30 im Bereich eines axial in die Ausnehmung 13 vorstehenden Vorsprungs
31 entlang der Rotationsmittelachse erstreckt, und zwei (oder mehr) davon
am hinteren Ende ausgehenden, bis zu am Umfang gegenüberliegenden Öffnungen
32 in der Mantelwand des Innenteils 5 führenden Radialbohrungen
29 gebildet wird. Durch die Öffnungen 32 steht die erste
Zufuhrleitung 26 mit einem im Außenteil 3 in Umfangsrichtung
verlaufenden Ringspalt 33 und darüber mit dem ersten Zufuhranschluss
6 in Verbindung. Darüber hinaus weist das Innenteil 5 zwei
zweite Zufuhrleitungen 27 auf. Diese stehen durch je eine Eintrittsöffnung
34 mit einem Ringspalt 35 und darüber mit dem zweiten Zufuhranschluss
7 in Verbindung. Die zweiten Zufuhrleitungen 27 erstrecken sich
unter einem schrägen Neigungswinkel zum vorderen Ende nach radial innen gerichtet,
so dass sich ihre geometrischen Längsachsen auf der Rotationsmittelachse des
Innenteils 5 unter einem spitzen Winkel schneiden. Am vorderen, radial
inneren Ende münden die zweiten Zufuhrleitungen 27 in am Bohrungsumfang
der Ausnehmung 13 liegenden Austrittsöffnungen 38. Die Spülmutter
15 weist einen ersten axialen Leitungsabschnitt 36 und zwei radiale,
zweite Leitungsabschnitte 37 auf, die sich von jeweiligen Öffnungen
in der Spülmutteroberfläche zu einer innerhalb der Spülmutter liegenden,
mit dem ersten Leitungsabschnitt gemeinsamen Leitungsverbindung 39 erstrecken.
In Einbaulage der Spülmutter 15 bildet der erste Leitungsabschnitt
36 eine Verlängerung bzw. einen Bestandteil der ersten Zufuhrleitung
26 und die zweiten Leitungsabschnitte 37 Verlängerungen bzw.
Bestandteile der zweiten Zufuhrleitungen 27. Die Leitungsverbindung
39 steht über einen axialen Leitungsabschnitt 41 mit einer
am Stirnboden der Gewindebohrung 19 liegenden Austrittsöffnung
40 in Verbindung. Die jeweiligen Verbindungsstellen an den Eintrittsöffnungen
42, 43 der Spülmutter 15 sind durch O-Ringe
44 abgedichtet, die in Ringnuten in der Spülmutter eingesetzt sind.
Zur Abdichtung der Ringspalte 33, 35 sind auf jeweils beiden Seiten
Dichtringe 45 vorgesehen. Diese können mittels Schmiernippeln
46 mit Fett geschmiert werden, wobei das Fett auch die Kammern zwischen
den Dichtringen füllt und dichtet. Aus der vorangehenden Beschreibung des Aufbaues
wird deutlich, dass sich zwei unterschiedliche, dem Injektionskopf 1 durch
die beiden Zufuhranschlüsse 6, 7 zugeführte Zufuhrkomponenten,
bspw. ein Kunstharz und ein Härter, erst nach Austritt aus dem Innenteil
5 des Kopfteils innerhalb der Spülmutter 15 an der Leitungsverbindung
39 vermischen können. Von dort werden die Zufuhrkomponenten gemeinsam
durch die Austrittsöffnung 40 dem dazu fluchtenden Zufuhrkanal
47 einer in die Spülmutter eingeschraubten Ankerstange 22
zugeführt. In den Zuführkanal 47 ist in dem gewählten Ausführungsbeispiel
ein Statikmischeinsatz 48 eingeführt, dessen in Längsrichtung
aneinandergrenzenden Schikanen 49 Strömungshindernisse zur Verbesserung
der Durchmischung von Zufuhrkomponenten bilden.
1 zeigt den erfindungsgemäßen Injektionskopf
1 während bzw. am Ende des Einbohrens eines Injektionsbohrankers,
dessen hinteres Ende an der Ankerstange 22 im Abbruch mit dargestellt ist,
in einen Boden 50, während ein zum Bohrantrieb dienendes, einem Fachmann
an sich geläufiges Bohrgerät an den Anschluss 10 im Innenteil
5 angeschlossen, zeichnerisch aber nicht mit dargestellt ist. Das Einbohren
erfolgt so tief, bis eine mit ihrer Kalottenöffnung gegen eine schräge
Außenfläche des Ringbunds 16 der Spülmutter 15
abgestützte Kalottenplatte 51 sich gegen die den Bohrspalt
52 umgebende Wandung abstützt. Wenn das Einbohren durch eine Verzugsmatte
erfolgen soll, wird so tief gebohrt, bis die Kalottenplatte 51 die Verzugsmatte
gegen den Boden 50 presst. In 1 ist durch
eine Pfeillinie 53 angedeutet, dass dem Injektionskopf 1 durch
den ersten Zufuhranschluss 6 während des Einbohrens des Bohrinjektionsankers
ein Spülmittel, in dem gewählten Beispiel Wasser, zugeführt wird.
Dieses gelangt durch das Innenteil 5, die Spülmutter 15,
den im Bohrinjektionsanker 12 durchlaufenden Zufuhrkanal 47 und
durch Öffnungen in der (in 1 nicht mit dargestellten)
Bohrkrone am Bohrlochtiefsten in den Bohrspalt 52. Die Zufuhr von Wasser
erfolgt durch den hinteren, d.h. dem Bohrantrieb näheren Zufuhranschluss
6 und kann während des Einbohren bspw. unter einem erhöhten Druck
von etwa 15 bis 20 Bar erfolgen. Die Zufuhr von Spülmittel (Wasser) erfolgt
aus einem im Blockbild von 2 schematisch dargestellten
Spülmittel-Vorratsbehälter 54, von wo das Spülmittel durch
eine von einem Motor 55 angetriebene Pumpe 56 durch ein Absperr-Rückschlagventil
57 durch eine Leitung 58, 68 zu dem ersten Zufuhranschluss
6 gelangt. Beim Einbohren des Bohrinjektionsankers 12 ist das
Absperr-Rückschlagventil 57 geöffnet, während die übrigen
Absperr-Rückschlagventile 59 bis 61 geschlossen sind. Bei
Erreichen der gewünschten Bohrtiefe (1) wird das
Absperr-Rückschlagventil 57 geschlossen.
3 zeigt die mit Bezug auf 1
beschriebene Anordnung bei einem folgenden Verfahrensschritt, bei welchem dem Injektionskopf
1 durch den ersten Zufuhranschluss 6 ein Harz, in dem gewählten
Beispiel Wasserglas, und durch den zweiten Zufuhranschluss 7 ein dazu passender
Härter zugeführt werden. Die Zufuhr von Harz durch den Injektionskopf
1 in den Bohrinjektionsanker 12 ist durch eine Pfeillinie
62 und die Zufuhr von Härter durch eine Pfeillinie 63 schematisch
angedeutet. Während dieser Zufuhr kann der zeichnerisch nicht mit dargestellte
Bohrantrieb am Injektionskopf angeschlossen und eingeschaltet bleiben. Es wird deutlich,
dass ein Kontakt zwischen dem Harz und dem Härter (Pfeillinien 62,
63) erst innerhalb der Spülmutter zustande kommt, von wo die beiden
Zufuhrkomponenten gemeinsam durch den Zufuhrkanal 47 und die Bohrkrone
in den Bohrspalt 52 eingepresst werden. Das danach innerhalb einer kurzen
gewünschten Zeitspanne aushärtende Reaktionsprodukt,
bei dem es sich in dem gewählten Beispiel um ein 2-Komponenten-Kunstharz handelt,
ist in 3 mit dem Bezugszeichen 64 bezeichnet.
In dem in 3 dargestellten Zustand wurde der Bohrspalt
52 bereits vom Bohrlochtiefsten bis zu der einen Mündungsverschluss
bildenden Kalottenplatte 51 mit Kunstharz 64 ausgefüllt.
Das injizierte Harz wird dem Injektionskopf 1 aus dem in 2
schematisch dargestellten Harz-Vorratsbehälter 65 mittels einer von
dem Motor 66 angetriebenen Pumpe 67 durch das dazu geöffnete
Absperr-Rückschlagventil 59 und durch den in den 2
und 3 jeweils gezeigten Zufuhranschluss 6
zugeführt. Die zweite Zufuhrkomponente, d.h. der Härter, wird dem Injektionskopf
1 aus einem Härter-Vorratsbehälter 69 mittels einer
von dem Motor 66 mit angetriebenen, in dem gewählten Beispiel schwächeren
Pumpe 70 durch das zu diesem Zweck geöffnete Absperr-Rückschlagventil
61 und den in den 2 und 3
jeweils gezeigten zweiten Zufuhranschluss 7 zugeführt. Bei dem in
3 gezeigten Injizieren von Harz und Härter sind
die Absperr-Rückschlagventile 57 und 60 beide geschlossen.
4 zeigt einen weiteren, an den von 3
anschließenden Verfahrensschritt. Dazu wurde das Absperr-Rückschlagventil
61 geschlossen, um die Zufuhr von Härter abzuschalten, dafür
jedoch das Absperr-Rückschlagventil 60 geöffnet, so dass dem
Injektionskopf 1 nun über beide Zufuhröffnungen 6,
7 Harz zugeführt wird. Entsprechend bleiben das Absperr-Rückschlagventil
59 geöffnet und das Ventil 57 geschlossen. In 4
ist der während dieses Spülvorganges resultierende Strömungsweg des
Harzes durch die Pfeillinien 63 schematisch dargestellt. Für den Spülvorgang
mit Harz kann der Spülkopf 2, auch abhängig von der gewünschten
Spüldauer, entweder noch an dem Bohrinjektionsanker 12 angeschlossen
bleiben, so dass das Harz noch mit in den Bohrspalt eingepresst wird, oder zuvor
davon abgenommen worden sein.
5 zeigt gemeinsam mit 6
einen dem von 4 folgenden Verfahrensschritt. Das Innenteil
5 des Spülkopfes 2 wurde dazu mittels einer Drehrichtungsumkehr
des nach wie vor angeschlossenen, in 6 nicht mit dargestellten
Bohrantriebs mit seinem Innengewinde 14 von dem Außengewinde
17 der Spülmutter 15 abgeschraubt. Da das entsprechende Rundgewinde
einen geringeren Schraubwiderstand als das Trapezgewinde des Bohrinjektionsankers
12 verlangt, bleibt die Spülmutter 15 beim Abkuppeln des
Spülkopfes 2 auf dem Bohrinjektionsanker 12 aufgeschraubt.
Die Spülmutter 15 kann insofern als verlorenes Teil behandelt werden,
während der Spülkopf 2 bzw. Injektionskopf 1 in Verbindung
mit einer neuen Spülmutter erneut einsetzbar ist. Der Spülkopf
2 wird in dem in 6 gezeigten abgetrennten
Zustand nach einer gewissen Anzahl von Bohrungen, bspw. bei Schichtende, zur Pflege
mit einem Öl durchspült. Dieses wird dem Injektionskopf 1 aus
einem Öl-Vorratsbehälter 71 mittels der Pumpen 67,
70 durch die dafür geöffneten Absperr-Rückschlagventile
59, 61 und die beiden Zufuhranschlüsse 6,
7 zugeführt. Der weitere Strömungsweg ist in 6
schematisch mit den Pfeillinien 72 angedeutet. Das Absperr-Rückschlagventil
60 kann ebenfalls geöffnet werden, während das Absperr-Rückschlagventil
57 geschlossen bleibt. Für einen erneuten Einsatz kann dem Injektionskopf
1 eine weitere vorbereitete Einheit aus Bohrinjektionsanker 12
mit daran endseitig aufgeschraubter Spülmutter 15 und Kalottenplatte
zugeführt werden. Insbesondere wenn diese Einheiten eine jeweils gleichbleibende
Länge aufweisen, kann die Zufuhr für einen mechanisierten Ankerbetrieb
magaziniert erfolgen.
9a zeigt den schon in 1
dargestellten Statikmischeinsatz 48 in einer seitlichen, durch Aufbruchlinien
verkürzt dargestellten Längsansicht als Einzelteil. Das insgesamt einstückige
Kunststoffteil weist in dem Beispiel achtundvierzig sog. Schikanen 49,
die in Längsrichtung hintereinander liegen, auf. Jede Schikane 49
ist aus zwei im gleichen Längsabschnitt um 180° zueinander winkelverdrehten
Spiralwindungsabschnitten 73 gebildet, die sich ihrerseits über jeweils
eine halbe Spiralwindung erstrecken. In Längsrichtung benachbarte Schikanen
49 weisen jeweils entgegengesetzte Steigungen auf und sind zueinander um
eine Vierteldrehung um die Längsachse winkelversetzt. In dem gewählten
Beispiel weist der Statikmischer einen Durchmesser von 12 mm und eine Gesamtlänge
von etwa 400 mm auf, es versteht sich aber, dass insoweit auch abweichende Abmessungen
möglich sind. An dem in Blickrichtung von 9a rechten
Längsende wird der Statikmischeinsatz von einem sich im Querschnitt schneidenartig
verjüngenden Profil 74 abgeschlossen. Dieses weist bei Verwendung
entgegen der Strömungsrichtung, wodurch der Strömungswiderstand verringert
werden kann.
Die 10 bis 14
betreffen den erfindungsgemäßen Injektionskopf 1 gemäß
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform. Darin sind gegenüber den vorangehenden
Figuren gleiche oder entsprechende Elemente zur besseren Übersicht mit gleichen
Bezugszeichen versehen, wodurch insofern auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet
werden kann. 10 zeigt in einem durch die zentrale Längsachse
4 gelegten Längsschnitt zunächst einen Betriebszustand beim Verpressen
eines Bohrinjektionsankers 12, währenddessen durch den ersten und
zweiten Zufuhranschluss 6, 7 getrennt die beiden Komponenten eines
Zwei-Komponenten-Harzes zugeführt werden. Im Vergleich zu der in
3 gezeigten Ausführungsform besitzt die Ausnehmung
13 des Innenteils, welche zum Einschrauben der Spülmutter
15 dient, in ihrem tiefsten Grund einen axialen Fortsatz 75, der
einen vergleichsweise verringerten Durchmesser aufweist. In den
Fortsatz 75 ist eine Pressbuchse 76 eingesetzt und darin mittels
einer Presspassung verliersicher gehalten. Die Pressbuchse besitzt eine Bohrung
77, welche mit der zentralen Längsbohrung im Innenteil 5
fluchtend in Verbindung steht und dadurch einen Abschnitt der ersten Zufuhrleitung
26 bildet. Ausgehend von der der Spülmutter 15 zugewandten
Seite ist in die Pressbuchse 76 ein Rückschlagventil 78 eingesetzt.
Dessen Durchlassrichtung weist in Pfeilrichtung zu der Spülmutter
15. Des weiteren ist in die vier schräg zur Längsachse
4 verlaufenden, am Umfang verteilt liegenden Bohrungen der zweiten Zufuhrleitung
27 ebenfalls jeweils ein Rückschlagventil 79 eingesetzt.
Sämtliche Rückschlagventile 78, 79 sind somit in während
des Bohrbetriebs rotierenden Komponenten des Injektionskopfes aufgenommen. Zugleich
befinden sich sämtliche Rückschlagventile 78, 79 außerhalb
der Spülmutter 15, welche in dem gezeigten Beispiel nach dem Verpressen
des Bohrankers 12 als verlorenes Teil an dessen freiem Ende verbleibt,
d.h. nach dem Verpressen von dem Innenteil 5 des Injektionskopfes
2 abgekuppelt wird (vgl. auch 11). Auch die
Durchlassrichtung der Rückschlagventile 78 ist jeweils durch einen
Pfeil angedeutet. Mit der Pfeillinie 62 für Harz und mit der Pfeillinie
63 für Härter ist die Zufuhr dieser Komponenten durch die Zulaufleitungen
26, 27 und die darin angeordneten Rückschlagventile
78, 79, die sich in 10 in ihrer Ventiloffenstellung
befinden, angedeutet. In die Anschlussbohrung 10 für das Antriebsende
eines Bohrhammers ist in dem gewählten Ausführungsbeispiel ein Nutring
80 eingesetzt. Betreffend die Spülmutter 15 liegt ein Unterschied
gegenüber der in 3 gezeigten Ausführungsform
darin, dass diese nun ausgehend vom Boden der Gewindebohrung 19 in axialer
Verlängerung eine im Durchmesser verringerte Bohrung 81 zur Aufnahme
einer Distanzhülse 82 aufweist. Diese stützt sich mit dem hinteren
Längsende gegen einen Absatz der Spülmutter ab, während das vordere
Längsende in die Gewindebohrung 19 übersteht, so dass eine definierte
Abstützfläche für den Bohrinjektionsanker 12 entsteht.
11 zeigt den Spülkopf 2 gemäß
10 nach dem Verpressen des Bohrinjektionsankers und
nachdem dieser gemeinsam mit der Spülmutter vom Injektionskopf 1 abgelöst
wurde. Es wird deutlich, dass dabei die Pressbuchse 76 zufolge ihrer Presspassung
im Innenteil 5 verbleibt. In dem hier gezeigten Betriebszustand findet
keine Zufuhr von Medien durch die Anschlüsse 6 und 7 mehr
statt, so dass der Druck in den Leitungen 26, 27 im Vergleich
zu 10 verringert und die Rückschlagventile
78, 79 geschlossen sind.
12 zeigt, dass das mittige Rückschlagventil
28 und die jeweils in die vier am Umfang verteilt liegenden Leitungen
27 eingesetzten Rückschlagventile 79 einen mittels einer
Feder 83 in Sperrrichtung zu der dargestellten Ventilschließstellung
hin beaufschlagten, kugelförmigen Ventilkörper 84 aufweisen.
In der in 12 gezeigten Sperrposition liegt der Körper
84 an einer Sitzfläche dichtend an. Andererseits wird der Ventilkörper
84 bei dem in 10 gewählten Betriebszustand
mit Zufuhr von Harzkomponenten in Richtung zu der Feder 83 hin verlagert,
so dass ein Durchlass entsteht. Die Bauform der jeweils patronenartig ausgeführten
Rückschlagventile 78, 79 unterscheidet sich dadurch, dass
das Rückschlagventil 78 entgegen seiner Durchlassrichtung in eine
Bohrung mit einer Abstützschulter und die Rückschlagventile
79 in deren Durchlassrichtung in eine jeweilige Bohrung mit einer Abstützschulter
einsetzbar sind. Die Montage kann vorzugsweise in der Weise erfolgen, dass eine
Ventilpatrone in eine Bohrung zunächst bis zum Anschlag auf die Schulter eingeschoben
wird. Sodann kann mittels eines sog. Treibers (nicht dargestellt) eine Spreizhülse
85 in das Ventil bündig eingepresst werden. Die Rückschlagventile
78, 79 besitzen auf der Außenseite in Umfangsrichtung verlaufende
Rippen 86, die in Verbindung mit der Spreizhülse 85 ein Verkrallen
in der Bohrung bewirken.
Besonders die 12 und 13
verdeutlichen, dass die Rückschlagventile 78, 79 in Ausmündungsbereiche
87 der Zufuhrleitungen 26, 27 zu der Ausnehmung
13 für die Spülmutter eingesetzt sind, so dass bei eingesetzter
Spülmutter (vgl. 10) praktisch von einer angrenzenden
Lage zu sprechen ist. Auf diese Weise werden auch in Durchlassrichtung hinter den
Ventilen Kammern vermieden, aus denen nach dem Ablösen der Spülmutter
eine Zufuhrkomponente nachfließen könnte.
Alle offenbarten Merkmale sind für sich erfindungswesentlich.
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| Anspruch[de] |
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Injektionskopf (1) für Injektionsbohranker, aufweisend
einen Spülkopf (2), welcher ein Außenteil (3) mit zumindest
einem ersten und einem zweiten Zufuhranschluss (6, 7) zur separaten
Zufuhr von Zufuhrkomponenten und ein im Außenteil (3) dazu relativ
um eine Längsachse (4) drehbar aufgenommenes Innenteil (5)
aufweist, wobei das Innenteil (5) rückseitig einen Anschluss (10)
für einen Bohrantrieb, insbesondere für einen Bohrhammer, und vorderseitig
Anschlussmittel zum Anschluss einer mit äußerem Ankergewinde (21)
versehenen Ankerstange (22) aufweist sowie mit den ersten und zweiten Zufuhranschlüssen
(6, 7) in Verbindung stehende erste und zweite Zufuhrleitungen
(26, 27), die zu einer Leitungsverbindung (39) gerichtet
sind, welche in Verbindung mit einer im Bereich der Anschlussmittel liegenden Austrittsöffnung
(40) steht.
Injektionskopf nach Anspruch 1 oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (5) vorderseitig eine Ausnehmung
(13) aufweist, in der eine Spülmutter (15) auswechselbar
befestigbar, insbesondere einschraubbar ist, wobei die Spülmutter (15)
eine Gewindebohrung (19) mit Innengewinde (20) zum Einschrauben
einer mit äußerem Ankergewinde (21) versehenen Ankerstange (22)
aufweist sowie erste und zweite Leitungsabschnitte (36, 37) ausbildet,
die getrennte und gegeneinander abdichtbare Eintrittsöffnungen (42,
43) aufweisen, die im eingesetzten Zustand der Spülmutter (15)
mit den ersten und zweiten Zufuhranschlüssen (6, 7) in Verbindung
stehen und die zu der innerhalb der Spülmutter (15) ausgebildeten
Leitungsverbindung (39) führen, welche mit einer Austrittsöffnung
(40) an der Gewindebohrung (19), insbesondere mit einer an der
Stirnseite der Gewindebohrung (19) mittig angeordneten Austrittsöffnung
(40), in Verbindung steht.
Injektionskopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (13)
des Innenteils (5) Innengewinde (14) und die Spülmutter (15)
zum Einschrauben passendes Außengewinde (17) aufweist.
Injektionskopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülmutter (15)
ein Außengewinde (17) zum Einschrauben in das Innenteil (5)
aufweist, das einen geringeren Schraubwiderstand als ihr Innengewinde (20)
zum Einschrauben einer Ankerstange (22) aufweist, wobei als Außengewinde
(17) insbesondere R-Bohrstangengewinde nach ISO 10208 und/oder als Innengewinde
(20) Trapezgewinde vorgesehen ist.
Injektionskopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche der
Spülmutter (15) die Eintrittsöffnungen (42,
43) seitlich abdichtende Dichtungen, insbesondere in Nuten eingesetzte
O-Ringe (44), vorgesehen sind.
Injektionskopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass in die Spülmutter (15)
eine Ankerstange (22) einschraubbar ist, in deren mittig in Längsrichtung
verlaufenden Zufuhrkanal (47) ein Statikmischeinsatz (48), insbesondere
aus Kunststoff, eingeführt ist.
Injektionskopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Statikmischeinsatz (48)
eine Mehrzahl von in Längsrichtung hintereinander angeordneten Schikanen (49),
insbesondere in Gestalt von Spiralwindungsabschnitten (73) aufweist, welche
insbesondere zueinander drehversetzt angeordnet sind und/oder abwechselnd entgegengesetzte
Steigung aufweisen und/oder mehrgängig, insbesondere zweigängig, ausgeführt
sind.
Spülmutter (15), insbesondere für einen Injektionskopf
(1) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, aufweisend
eine Gewindebohrung (19) mit Innengewinde (20), insbesondere Trapezgewinde,
zum Einschrauben einer mit äußerem Ankergewinde (21) versehenen
Ankerstange (22), erste und zweite Leitungsabschnitte (36,
37) zur Verbindung mit separaten Zufuhranschlüssen (6,
7) für Zufuhrkomponenten, wobei die Leitungsabschnitte (36,
37) getrennte und gegeneinander abdichtbare Eintrittsöffnungen (42,
43) aufweisen und zu einer innerhalb der Spülmutter (15)
ausgebildeten Leitungsverbindung (39) führen, die mit einer Austrittsöffnung
(40) an der Gewindebohrung (19) in Verbindung steht, und aufweisend
Außengewinde (17), insbesondere R-Bohrstangenwinde nach ISO 10208,
zum Einschrauben der Spülmutter (15) in ein Spülkopfinnenteil,
wobei das Außengewinde (17) einen geringeren Schraubwiderstand (20)
als das Innengewinde aufweist.
Verfahren zum Einbohren eines Bohrinjektionsankers und zur Zufuhr mehrerer,
insbesondere miteinander aushärtender, Zufuhrkomponenten einer Verpressmasse
in den beim Einbohren gebildeten Bohrspalt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Injektionskopf
(1), welcher gesonderte Zufuhranschlüsse (6, 7)
für die Zufuhrkomponenten aufweist, mit dem Bohrinjektionsanker (12)
und mit einem Bohrantrieb verbunden wird, dass der Bohrinjektionsanker (12)
bis zu der gewünschten Tiefe, insbesondere unter Zufuhr von Spülmittel
durch einen Zufuhranschluss (6), in den Boden (50) eingebohrt
wird, dass in der gewünschten Tiefe die Zufuhr von Spülmittel abgeschaltet
und die Zufuhrkomponenten, insbesondere Harz und Härter, der Verpressmasse,
insbesondere bei zumindest zeitlich anteilig laufendem Bohrantrieb, durch die Zufuhranschlüsse
(6, 7) des Injektionskopfes (1) zugeführt und durch
den Bohrinjektionsanker (12) in den Bohrspalt (52) eingepresst
werden.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch oder insbesondere danach,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Injektionskopf (1) nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der die Ankerstange (22)
umfassende Bohrinjektionsanker (12) bis zu der gewünschten Tiefe unter
Zufuhr von Spülmittel, wie Wasser, durch den ersten Zufuhranschluss (6)
des Injektionskopfes (1) in den Boden (50) eingebohrt wird, dass
in der gewünschten Tiefe die Zufuhr von Spülmittel abgeschaltet
und in den Bohrspalt (52) durch den insbesondere ersten Zufuhranschluss
(6) Harz und durch den insbesondere zweiten Zufuhranschluss (7)
Härter eingepresst wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einpressen von Harz
und Härter die ersten und zweiten Zufuhrleitungen (26, 27)
des Injektionskopfes (1) mit Harz und insbesondere anschließend mit
einem Reinigungsmittel, wie Öl, durchspült werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülmutter (25)
auf eine mit Ankergewinde (21) versehene Ankerstange (22) des
Bohrinjektionsankers (12) aufgeschraubt und insbesondere eine Kalottenplatte
(51) auf das der Ankerstange (22) zuweisende Ende der Spülmutter
(15) aufgeschoben wird und dass die Spülmutter (15) in das
Spülkopfinnenteil (5) eingeschraubt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spülkopf (2)
eine Mehrzahl von vormontierten Einheiten, umfassend je eine Spülmutter (15)
mit darin eingeschraubtem Bohrinjektionsanker (12) und insbesondere eine
auf die Spülmutter (15) aufgeschobene Kalottenplatte (51),
insbesondere magaziniert, zugeführt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbohren des Bohrinjektionsankers
(12) durch eine Verzugsmatte hindurch so tief erfolgt, bis die Kalottenplatte
(51) die Verzugsmatte gegen die das Bohrloch umgebende Wandung presst.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülkopf (2),
insbesondere durch Umkehr der Drehrichtung des Bohrantriebs im Vergleich zum Einbohren,
von der Spülmutter (15) abgeschraubt wird, wobei die Spülmutter
(15) am Ende des Bohrinjektionsankers (12) verbleibt.
Injektionskopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass in die erste und/oder in
die zweite Zufuhrleitung (26, 27) Rückschlagventile (78,
79) eingesetzt sind.
Injektionskopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagventile
(78, 79) außerhalb der Spülmutter (15) in geringem
Abstand von der Spülmutter (15) in die Zufuhrleitungen (26,
27) eingesetzt sind, wobei ein oder mehrere Rückschlagventile (78,
79) insbesondere in Ausmündungsbereiche (87) der Zufuhrleitungen
(26, 27) zu der Spülmutter (15) eingesetzt sind
und insbesondere an eine in den Spülkopf (2) eingesetzte Spülmutter
(15) angrenzen.
Injektionskopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagventile
(78, 79) einen mittels Federkraft in Sperrrichtung zu einer Ventilsschließstellung
hin beaufschlagten, insbesondere kugelförmigen, Ventilkörper
84 aufweisen, der von einer die Zufuhrleitungen (26,
27) in Durchlassrichtung zu der Leitungsverbindung (39) durchströmenden
Zufuhrkomponente entgegen der Federkraft in eine Ventiloffenstellung verlagerbar
ist.
Injektionskopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagventile
(78, 79) zum axialen Einpressen in die Zufuhrleitungen (26,
27) patronenartig ausgebildet und insbesondere mittels einer Spreizhülse
(85) darin in Axialrichtung festlegbar sind.
Injektionskopf nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche
oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pressbuchse (76)
vorgesehen ist, welche in einen axialen Fortsatz (75) der Ausnehmung (13)
des Innenteils (5) einpressbar ist und welche mittels einer Bohrung (77)
einen Abschnitt der ersten Zufuhrleitung (26) bildet, wobei in die Bohrung
(77) der Pressbuchse (76) ein Rückschlagventil (78),
insbesondere ausgehend von der der Spülmutter (15) zugewandten Seite,
eingesetzt ist.
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