DE102009056089A1

DE102009056089A1 - Patronen-Spiralmischanker

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Publication number: DE102009056089A1
Application number: DE102009056089A
Authority: DE
Inventors: Werner P. Dipl.-Ing. Berwald; Dithmar Dipl.-Ing. Berwald; Ulrike Geldermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen drehschlagfest ausgeführten Einphasen-Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker, in der Funktion eines Mischersystems, als aktiver Dünnbett-Bewegungsmischer mit Extruderwirkung im Ankerringraum in der ges. Ankerlänge, einem drehschlagfest eingebautem Patronenrohr mit Kühlkanälen zur Kühlwasserversorgung der Bohrkrone, für Kleberpatronen, mit Verspannungskleber im Hohlstabanker konfektioniert, mit einem Drehschieber und werkstoffvergütenden Mischerspiralen oder Mischerraupen als Bewegungs-Dünnbettmischer, zur schnellen chemischen Reaktion der Aushärtung, für den Einsatz im Berg-Tunnel-Tief- und Felsbau.
Sowie eine Ausführung als Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker mit einem Vorkammer-Verfahren, für Verspannungskleber mit einer Dünnbettvermischung im Ankerringraum, zur Unterstützung der sofortigen Gewölbebildung- und Verspannung im Strecken- und Tunnelvortrieb.
Die Belastbarkeit beider Ankersysteme, kann nach den angetroffenen geologischen Bedingungen, mit einer nachträglichen Verstärkung durch einen eingebrachten Zusatzvollstab im ausgepressten Ankerrohr, verdoppelt werden.

Description

Die Erfindung:
Die Erfindung betrifft einen drehschlagfest ausgeführten Einphasen-Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker, mit der weiteren Funktion eines mechanischen Mischersystems auf der ges. Ankerlänge im Ankerringraum, als Bewegungsmischer mit einer Extruderwirkung und einem im Hohlstabanker festgelegten Patronenrohr, zur Kühlwasserversorgung der Bohrkrone, für Patronen mit Verspannungskleber im Hohlstabanker, mit/ohne Drehschieber, ausgebildet mit einer werkstoffvergütenden äußeren Mischerspirale, für den Einsatz im Berg-Tunnel-Tief- und Felsbau, sowie eine Ausführung als Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker mit dem Vorkammer-Verfahren und sekundenschnelles Auspressen der Patronen mit Verspannungskleber zur Dünnbettvermischung im Ankerringraum und zur Unterstützung der sofortigen Gewölbebildung, mit einer Klebermenge.
Die Belastbarkeit beider Ankersysteme, kann nach den angetroffenen geologischen Bedingungen im Strecken- und Tunnelvortrieb, mit der Möglichkeit einer nachträglichen Verstärkung, durch einen eingebrachten Zusatzvollstab im ausgepressten Ankerrohr, mit einer weiteren Klebermenge, verdoppelt werden.
Stand der Ankertechnik:
Selbstbohrende Anker sind mit/ohne einem zusätzlichen Klebermagazin, oder als Injektionsanker zur Stabilisierung von Räumen im Berg- und Tunnelbau, im Tief- und Tagebau, zur Verfestigung und Sicherung von Stützwänden bekannt und in den Schriften DE 10 2006 002 215.7 , DE 2006 006 784.7 , DE 10 2006 011 652 A1 , DE 10 2006 046 762 A1 , DE 10 2006 058 458 A1 , DE 2006 060 638 A1 , DE 10 2007 014 905 A1 , DE 10 2007 015 259 A1 DE 103 36 043 A1 , DE 103 36 040 A1 , DE 103 21 175 B3 , DE 103 01 968 A1 , DE 100 17 763 A1 , DE 100 17 751 A1 , DE 100 17 750 A1 , DE 299 00 432 U1 , US 4.055.051 , DE 31 00 730 A1 , DE 10 2006 002 215.7 und DE 2005 004 364.2 in verschiedenen Ausführungen eingehend beschrieben, die jedoch alle mit einem inneren, axial vorgeschalteten statisch funktionierenden Mischersystem ausgerüstet sind.
Mit diesen hier aufgeführten Schriften von Verbundankern in verschiedenen Ausführungen, wird die Ankerbohrung je nach Gesteinshärte im Nass- oder Trockenbohrverfahren hergestellt. Ein zusätzlicher Spül- oder Absaugkanal, zur Abförderung von Bohrklein aus der Ankerbohrung, ist bei vielen Ausführungen erforderlich.
Nach Herstellung der Ankerbohrung wird bei Patronenankern aus einem zusätzlichen Innenrohr, das als Klebermagazin dient, der Kleber mit dem Härter, der in getrennten Schläuchen eingelagert ist, über innere axial fliegend angeordnete mechanische Verbindungseinrichtungen und einem passiv wirkenden Statikmischer, die alle nach dem Auspressvorgang im Ankerrohr verbleiben, in den Ankerringraum zwischen Anker und Bohrung zur Aushärtung ohne einer Drehbewegung des Ankers, verpresst.
Mit der bisher üblichen einfachen gewindeartigen Verformung der Außenfläche des Ankerrohres, mit einem kalt aufgewalzten Trapez- oder Rundprofil, wird das anfallende Bohrklein nicht mehr zügig, dem Bohrvorschub entsprechend, über den eng bemessenen Ankerringraum abgefördert.
Mit dem dadurch entstehenden Stau an der Bohrkrone wird die Leistungsfähigkeit, mit der nicht gewünschten Reibungswärme, bis zur Zerstörung der Schneiden durch ein Festbrennen, herabgesetzt.
Des weiteren wird mit den zwei kleinen Kühlöffnungen in der Bohrkrone, durch die später der ges. Inhalt der Kleberpatrone nach Herstellung der Ankerbohrung ausgepresst wird, keine wirksame Festlegung des Ankerrohres in der Bohrung erreicht, denn mit dem Einsetzen des über den Statikmischer angestoßenen Aushärteprozesses, kann nur eine Kleberteilmenge in den Ankerringraum gelangen, da in der vorgegebenen Aushärtezeit der Kleberpatrone, die gemischte und sofort aushärtende Kleberteilmenge, den weiteren Nachfluss des nicht sichtbaren Klebergemisches zum Teil verhindert.
Ein zügiger Auspressvorgang wird im Wesentlichen von dem eingebauten passiv wirkenden, träge arbeitenden Statikmischer verhindert und der Anker wird dadurch nicht in der ges. Länge in der Ankerbohrung mit dem Aushärteprozess, zur Gewölbebildung festlegt, da sich ein Teil der ausgepressten Klebermenge ber. im Ankerringraum erhärtend, den Auspressvorgang stört, da dieser ohne Drehbewegung des Ankers erfolgt. Dieser Mangel ist nur mit einer sehr langsamen Patrone zu begegnen, mit der dann folgenden Ausbauzeit von mehreren Stunden für einen Abschlag im Vortrieb.
Bei Injektions-Bohrankern, wird nach Herstellung der Ankerbohrung, der Kleber und Härter getrennt mit einem Adapter, über den Ankerhohlstab in den Ankerringraum eingegeben und damit die chemische Reaktion zur Aushärtung über den eingebauten passiv wirkenden Statikmischer je nach erfolgtem Vermischungsgrad eingeleitet. Mit dieser Ankerausführung wird jedoch durch den Hohlstab bedingt, die doppelte Klebermenge verbraucht und bei Verwendung eines Verspannungsklebers, unwirtschaftlich.
Die Vermischung der Härterkomponenten wird in den bekannten Bauarten nur mit einem passiv wirkenden Statikmischer erreicht, der in der Funktion jedoch zur exorbitanten Erhöhung der Auspresszeit von mehreren Minuten für nur knapp 0,8 l Klebermasse, mit einhergehender, ansteigender Temperatur bis zu ca. 120°C führt.
Mit diesen zeitaufwendigen Vorgängen ist eine, zur Sicherung der Vortriebsarbeit erforderliche schnelle und sofortige Gewölbebildung, trotz aller teuren zusätzlichen Mechanisierungsmaßnahmen im Strecken- und Tunnelvortrieb, nicht zu erreichen.
Des weiteren können die hier in den Schriften vorgestellten Einphasen-Ankersysteme, nur mit dem drehenden Bohrverfahren und daher nur zeitaufwendig eingebaut werden. Ein wirtschaftliches, drehschlagendes Bohrverfahren ist nicht möglich, da alle im Hohlstabanker axial angeordneten Einzelteile in Verbindung mit dem Klebermagazin fliegend und damit nicht schwingungsfest verspannt sind.
Die mit dem drehschlagenden Bohrvorgang eingeleiteten dynamischen Belastungen des Ankers und die damit ausgelösten räumlichen Bewegungen, kann die innere, ineinandergreifende Konstruktion des Patronenmagazins nicht funktionell überstehen und macht den Anker sofort für jede Verwendung unbrauchbar.
Ankersysteme, die in der vorgenannten selbstbohrenden Ausführung nur drehend mit einem passiv wirkenden Statikmischer eingebracht werden, sind daher nur in weichen Gebirgen, d. h. in max. 25% aller angetroffenen Gebirgsformationen einzusetzen und in härteren Gebirgsschichten ist, mit der Gefahr der Bohrkronenüberhitzung, der Anker nicht geeignet.
Ein durchgehender Einsatz dieser Ankersysteme in einem vollmechanisierten Vortrieb ist damit ausgeschlossen, wenn unterschiedliche Gebirgsformationen durchörtert werden müssen.
Ein weiterer Nachteil ist die Abförderung von Bohrklein mit einer eingängigen, gewindeartigen Verformung der Ankerrohre, mit der auch die glatte Innenwand des Ankerrohres so stark verändert wird, dass sich diese Ankerausführung nur für ein Injektionsverfahren, mit dem unwirtschaftlichen doppelten Kleberverbrauch unter Einbeziehung des behindernden passiv funktionierenden Statikmischers eignet.
Wird das Bohrklein nicht schnell genug abgefördert und die Kühlung der Bohrkrone nicht mit einem einhergehenden entsprechenden Wasserdruck versorgt, können sich je nach Gebirgshärte die Ankerschneiden in der Bohrung mit dem Bohrklein festbrennen. Die Schneiden fallen durch die gefährliche Überhitzung heraus und der Anker wird schon unbrauchbar, bevor er in der ges. Länge gesetzt werden kann.
Unter erschwerten geologischen Verhältnissen wird mit den nicht zu überwindenden Schwierigkeiten, aus dem Selbstbohranker mit einem passiv wirkenden Statikmischer, daher ein Zweiphasen-Ankersystem mit einer teuren, nutzlosen unwirtschaftlichen Bohrkrone, wenn dann doch mit einem Diamantbohrer, die Ankerbohrung zusätzlich geschlagen werden muss.
Auf die weiteren Unterscheidungsmerkmale der verschiedenen Ankersetzverfahren, die ausreichend bekannt sind, wie der Vollstabanker mit dem Patronensetzverfahren und dem schädlichen Fingerhandschuheffekt, der Vollstabanker mit Füllmörtel und der IBO-Hohlstab-Injektions-Bohranker, die alle mit einem passiv wirkenden Statikmischer ausgerüstet sind, wird hier nicht weiter eingegangen.
Beschreibung und Funktion der Erfindung:
1.) Der Einphasen drehschlagfeste Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker.
Die Erfindung betrifft einen Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker, als aktiv wirkender Bewegungsmischer im Ankerringraum zur Dünnbettvermischung, mit einem drehschlagfest verlagerten Patronenrohr zur Kühlwasserversorgung der Bohrkrone und Aufnahme der Kleberpatrone, in einem Ankerhohlstab zur kompletten Vorkonfektionierung, mit nur einer Klebermenge.
Die Bohrkrone kann statt mit Kanälen, mit einem Drehschieber ausgerüstet werden. Mit den vorgesehenen Öffnungen oder Spalten im Drehschieber, wird die laufende Versorgung der Bohrkrone mit Kühlwasser oder einem Wasser-Luftgemisch Wa-Lu während des Bohrvorganges, getrennt von dem Patronenmagazin, sichergestellt.
Mit dem Ansetzen des drehschlagfesten Selbstbohr-Patronen-Spiralmischankers, wird zunächst nur mit dem Aufgeben der Druckwasserkühlung, zwischen Bohrkrone und der von einer Brechsicherung geschützten und schwingungsfrei eingespannten Kleberpatrone mit dem Patronenrohr, die peripher angeordnete Kühlmittelzuführung erreicht und damit ein ungewolltes Austreten der Klebermasse während des drehschlagenden Bohrvorganges aus der Kleberpatrone verhindert.
Mit der gewindeartigen hohen Steigung, der ein- oder mehrfach gängigen äußerlich aufgebrachten Mischerspirale, oder Mischerraupen, wird weiterhin der schnelle und unterstützende, sofortige maximal mögliche Abtransport von Bohrklein aus den Spankammern der Bohrkrone, zum Ankermundloch gesichert.
Das während des drehschlagenden Bohrvorganges, grobstückig anfallende Bohrklein, wird deshalb in einer dafür ausgebildeten Spankammer der Bohrkrone, für den Weitertransport über dem eng dimensionierten Ankerringraum der Ankerbohrung, von einem integriertem, stufenförmig angeordnetem Mahlwerk, transportgerecht weiter zerkleinert.
Ein Festbrennen der Bohrkrone und damit die gefährliche Überhitzung mit dem Ausschmelzen der Bohrschneiden, das zum Totalversagen des Ankers führt, wird damit verhindert.
Die Kühlung der Bohrkrone mit Wasser, oder Wasser-Luftgemisch, wird mit dem im Ankerrohr drehschlagfest verlagerten Patronenrohr erreicht, das mit einer sektionalen Kleberverbindung so eingebaut ist, dass die peripher angeordneten Wasserkanäle im Ankerrohr oder auf dem Patronenrohr, als stabilisierende Kleberfläche, zur schlagfesten Verbindung mit dem Ankerhohlstab eingesetzt werden.
Bei erreichen des Bohrlochtiefsten, wird durch die Änderung der Drehrichtung, mit dem Drehschieber über Reibungsnocken, ein großer Auspressquerschnitt freigeben und mit dem einsetzenden Auspressdruck von der Bohrlafette, spricht die Brechsicherung an.
Der gesamte magazinierte Kleber wird aus dem Patronenrohr, in einigen Sekunden ausgepresst und gleichzeitig mit der Mischerspirale, als aktiver Bewegungsmischer in der ges. Bohrlochlänge, zur intensiven molekularen Dünnbettvermischung und zur schnelleren Aushärtung, mischend verteilt.
Mit der schweißtechnisch aufgebrachten ein- oder mehrgängigen aktiv wirkenden Mischerspirale oder den Mischerraupen, wird bei der Fertigung des Ankerrohres, der Ankerhohlstab mit der, bei der Herstellung zusätzlich eingebrachten Wärme vergütet und die ausgepresste Kleberpatrone mit dem Verspannungskleber, innerhalb der vorgegebenen Reaktionszeit im Ringraum zwischen Ankerrohr und Ankerbohrung, sofort aktiv molekular im Dünnbett vermischt, sowie mit der Drehbewegung im ges. Ankerringraum verteilt und erreicht dadurch die gewollte sekundenschnelle, stabilisierende und unterstützende Gewölbebildung, zur Sicherung des Vortriebes.
Zur Verbesserung der Kleberhaftung zwischen Ankerrohr und Gebirge in der Ankerbohrung, wirken die Mischerspiralen bei Umkehrung der Drehrichtung gleichzeitig zur Füllung aller vorhandenen Gesteinsspalten mit dem Verspannungskleber als Extruder und damit zur höheren Vernetzung mit dem Gebirge in der Ankerbohrung sowie zur sofortigen Gewölbebildung, durch die molekular angestoßene schnellere Dünnbettaushärtung des Patronenklebers.
Mit dem Einsatz einer Expansions-Klebermischung als Verspannungskleber, wird der Anker in der Bohrung zusätzlich durch die chemisch ausgelöste Volumen-Verdrängung im Gebirge verspannt und damit eine frühzeitige Sicherung im Vortrieb für die Bergleute, in den angeschnittenen Gesteinsschichten, erreicht.
Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit dieser Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker Ausführung, als aktiver Bewegungs-Dünnbettmischer, ist es auch möglich, dass der Verspannungskleber als Granulatgemisch mit anteiligem Härter, ohne Patronenschläuche in den Hohlstabanker eingefüllt wird.
Das Klebergranulat ist dann chemisch so eingestellt, dass es sich nur bei einem bestimmten, aufbauenden Auspressdruck verflüssigt und in der vorgegebenen Zeit, nach dem Anstoßen der chemischen Reaktion und nach dem Auspressen in den Ankerringraum, als Verspannungskleber zur Gewölbebildung, sich dann unterstützend in der Aushärtephase minimal so ausdehnt, dass auch keine Minderung der Gebirgsfestigkeit entsteht.
Ein weiterer wirtschaftlicher Teil dieser Erfindung ist, dass nur der Verspannungskleber, ein Gemenge von Gesteinsmehl mit Kunstharz, als Gemisch ohne Schlauch in den Hohlstabanker und nur der oder die Härter, in dünnen Schläuchen oder Granulaten in den Ankerhohlstab als Verspannungskleber eingebracht werden, die sich dann unter Druck verflüssigen.
Der Auspresskolben ist in der Auspressfunktion des Patronen-Spiralmischankers so eingebunden, dass in der Endstellung der Rückfluss von dem ausgepressten Verspannungskleber, mit der einsetzenden Extruderwirkung des Spiralmischankers als aktiver Bewegungsmischer, in den Ankerhohlstab blockiert wird und auch kein Druckwasser aus dem Ankerrohr, in den Ankerringraum gelangen kann.
Der Werkstoff des Kanal- und Patronenrohres kann aus Stahl, Aluminium oder auch aus einem Hart PVC, ohne elektrische Aufladung, bestehen.
Der hier beschriebene drehschlagfeste Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker, als aktiver Bewegungs-Dünnbettmischer, kann nach den angetroffenen geologischen Verhältnissen, mit einem eingebrachten profilierten Vollstab in dem ausgepressten Ankerrohr, nachträglich mit einer zweiten Klebermenge in jeder Phase des Strecken- oder Tunnelvortriebs, zu einem Schwerlastanker für eine erkannte doppelte geologische Belastung, aufgerüstet werden.
2.) Der Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker:
Eine vorteilhafte Weiterbildung des drehschlagfesten Einphasen-Selbstbohr-Patronen-Spiralmischankers, ist die Ausführung des Zweiphasen-Patronen-Spiralmischankers, mit der äußerlich aufgebrachten Mischerspirale als aktiver Bewegungs-Dünnbettmischer, eine wirtschaftliche Alternative.
Dieses Ankersystem wird eingesetzt, wenn in einem härteren Gebirge, ein Selbstbohranker versagt und die Ankerbohrung daher mit einem Diamantbohrkopf zusätzlich eingebracht werden muss.
Dafür wird die Ankerspitze meißelförmig, zum Ausräumen und zur Beseitigung von vorhandenem Bohrklein, mit mindestens einer groß dimensionierten scharfkantigen Auspressöffnung als Mantelmischer parallel zur Meißelschneide, die gleichzeitig zur Zerstörung und zum Auffangen der ausgepressten Patronenschläuche in einer Tasche dient, ausgebildet.
Ebenso wird mit einer Brechsicherung für den Ankertransport, die Kleberpatrone mit dem Verspannungskleber in der Ankerspitze gesichert und der Kolben gleichzeitig mit einem Anschlag versehen, damit bei Eintritt der Extruderwirkung des Spiralmischankers, als aktiver Bewegungs-Dünnbettmischer durch die gegenläufige Drehrichtung nach dem Auspressvorgang als Bewegungsmischer in die Vorkammer, keine Klebermasse in den Ankerhohlraum zurückfließen kann.
Der mit einem Kolben ausgepresste Verspannungskleber mit den chemischen Härterkomponenten, fließt fast ungemischt in eine mit dem zurückgezogenen Anker gebildete Vorkammer in der Ankerbohrung und wird dann mit dem drehend eingeschobenen Anker, als aktiver Bewegungs-Dünnbettmischer im Ankerringraum, mit der Mischerspirale gleichzeitig in der ges. Ankerlänge vermischend verteilt und unterstützt damit die sekundenschnelle, chemische Aushärtung.
Alle mechanischen Anschlussbedingungen für den Einsatz in einem Lafettenmagazin, einer Bohrmaschine mit Druckwasser, sind kompatibel mit dem Einphasen-Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker ausgelegt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen selbstbohrenden Ein- bzw. des Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker, mit der Funktion eines mechanischen Ganzstab-Spiral- und aktiven Bewegungsmischers, die alle nur mit einer Klebermenge gesetzt werden, sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand der Ausführungsbeispiele dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1, die Ansicht eines Selbstbohr-Patronen-Spiralmischankers, in einer Ankerbohrung mit der durch Tellerfedern vorgespannten, statisch bestimmten Ankertraverse mit einer Ankerverstärkung.
2, den Schnitt und Draufsicht einer Bohrkrone zum Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker mit einer Schneide, der Spankammer und das Mahlwerk zur Zerkleinerung von Bohrklein, mit dem Drehschieber, Patronenrohr und Kleberpatrone.
3a, 3b Querschnitt durch einen geschlossenen und geöffneten Drehschieber, des Selbstbohr-Patronen-Spiralmischankers.
4a, 4b den Querschnitt durch den Ankerhohlstab, mit dem Patronenrohr und den in Längsrichtung angeordneten Kühlwasserkanälen und Kleberippen.
5, die Ansicht und Schnitt eines Zweiphasen-Patronen-Spiralmischankers, in einer Ankerbohrung mit einer Vorkammer.
6, Vorder- und Seitenansicht sowie Schnitt eines Ankerkopfes des Zweiphasen-Patronen-Spiralmischankers, mit der Auspressöffnung, Patronenschneide und Auffangtasche, der Mischerspirale und Schnitt durch den Ankerfuß mit dem Auspresskolben.
7, die Teilansicht des Ankerhohlstabes, mit dem gewindeartig um 180° versetzt angeordneten Mischerraupen.
8, die Teilansicht des Ankerholstabes, mit den um 180° versetzt angeordneten Mischerraupen.
Beschreibung:
Mit der 1 wird der Einphasen-drehschlagfeste Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker 1, in einer Ankerbohrung 2 dargestellt mit einer ersten Klebermenge 78. Der Ankerkopf 3 ist mit der Bohrkrone 4, der Spankammer 5 und mit einem Stufenmahlwerk 6, zur weiteren transportfähigen Zerkleinerung des anfallenden Materials in den Ringraum 7 ausgebildet. Unterhalb der Bohrkrone 4 befindet sich der im Ankerholstab 8 eingebaute Drehschieber 9.
Der Ankerholstab 8 ist in der beispielhaften Ausführung einer eingängigen äußeren Mischerspirale 10 versehen, mit der der Ankerholstab 8, die Funktion als Mischerstab 11, zur Verteilung als aktiver Bewegungsmischer 80 der ausgepressten Kleberpatrone 12, die Dünnbettmischung 81, in der ges. Ankerlänge 13 übernimmt.
Die Kleberpatrone 12 ist zwischen dem Ankerkopf 3 und Ankerfuß 14 so eingespannt, dass eine Eigenbewegung während des drehschlagenden Bohrvorganges verhindert wird.
Der Ankerfuß 14 mit dem Gewinde 15, nimmt eine sechskantige, statisch bestimmte Ankertraverse 16 auf, mit der alle statischen- oder auch dynamischen Querbewegungen, zur Ableitung in das Gefüge der Gebirgsschichten 17, aufgenommen werden.
Der Einphasen-drehschlagfeste-Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker 1, wird z. B. für die Aufhängung von Lasten, mit Tellerfedern 18 über die Ankermutter 19 vorgespannt.
Diese Darstellung zeigt weiter die Verstärkung des Ankerhohlstabes 8 mit einem Zusatzstab 20 in der GEWI-Ausführung mit der zweiten Klebermenge 79.
Die 2 zeigt den Ankerkopf 3 mit der aufgeschweißten Bohrkrone 4, mit dem Stufenmahlwerk 6, der Spankammer 5 und der einteiligen Ankerschneide 21, mit dem Drehschieber 9 und den Reibungsnocken 22. Die Kleberpatrone 12 wird mit der Abstützsicherung 23, die durch den Drehschieber 9 greift, zwischen Ankerkopf 3 und Ankerfuß 14, in dem Patronenrohr 24 mit den Kühlwasserkanälen 25 und Kleberrippen 26, drehschlagfest eingespannt.
Die anfallenden Bohrspäne werden mit der Spankammer 5, dem Stufenmahlwerk 6 zugeleitet und für den Transport durch den Ankerringraum 7 mit der Mischerspirale 10, weiter zerkleinert.
Die 3a zeigt den Drehschieber 9, mit den Auspressöffnungen 28, die mit den Reibungsnocken 22 während des Bohrvorganges geschlossen gehalten werden, wenn mit der Drehrichtung 27 die Ankerbohrung 2 geschlagen wird. Dabei wird die erforderliche Kühlung der Bohrkrone 4 mit dem Wasser-Luftgemisch „Wa-Lu” über die Kühlwasserkanäle 25 sichergestellt. Das Kühlwasser 29 wird über die vorgesehenen Spülspalten 30 der Bohrkrone 4 zugeleitet. Mit der 3b wird der geöffnete Drehschieber 9 dargestellt. Durch eine gegenläufigen Drehrichtung 31, wird mit dem Mischerstab 11, als aktiver Bewegungsmischer 80, die gewünschte Extruderwirkung, zur besseren Dünnbettvermischung 81 und Verpressung des Verspannungsklebers 12 mit der Mischerspirale 10 erreicht.
4a zeigt den Querschnitt durch den Einphasen-drehschlagfesten Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker 1, mit dem Ankerhohlstab 8 und dem Patronenrohr 24. Die Kühlwasserkanäle 25 sind im Rohrmantel 32 eingelassen. Das Patronenrohr 24, ist mit dem Außendurchmesser 33, dem Innendurchmesser 34 des Ankerhohlstabes 8 so angepasst, dass mit einem Kontaktkleber 35, ein maximaler Reibungsschluss in der ges. Ankerlänge 13, zwischen den Haftrippen 36 und dem Innendurchmesser 34 des Ankerhohlstabes 8, für einen drehschlagfestem Einsatz gewährleistet wird.
Weiter wird hälftig dargestellt, wie nach dem Auspressen der Kleberpatrone 12, mit der ersten Klebermenge 78 in den Ankerringraum 7, in dem dann zur Verfügung stehenden offenen Patronenrohr 24, ein gerippter Zusatzvollstab 20 mit einer weiteren Kleberpatrone 37, der zweiten Klebermenge 79, nach den angetroffenen geologischen Verhältnissen, im Vortrieb nachträglich eingebracht werden kann.
4b zeigt den Querschnitt durch den Einphasen-drehschlagfesten Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker 38, mit dem Ankerhohlstab 40, mit innenliegenden Kühlkanälen 41 und Haftrippen 42. Das Patronenrohr 39, ist mit dem Außendurchmesser 43 dem Innendurchmesser 44 des Ankerhohlstabes 40 so angepasst, dass mit einem Kontaktkleber 35, ein maximaler Reibungsschluss in der ges. Ankerlänge 13, zwischen den Haftrippen 42 und dem Außendurchmesser 43 des Patronenrohres 39, für einen drehschlagfesten Einsatz gewährleistet wird.
Weiter wird hälftig dargestellt, wie nach dem Auspressen der Kleberpatrone 12 in den Ankerringraum 7, in dem dann zur Verfügung stehenden offenen Patronenrohr 39, ein gerippter Zusatzvollstab 20 mit einer weiteren Kleberpatrone 37, der zweiten Klebermenge 79, nach den angetroffenen geologischen Verhältnissen, im Vortrieb nachträglich eingebracht werden kann.
Mit der 5 wird der Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker 45, in einer Ankerbohrung 46 in der oberen Hälfte mit der Vorkammer 47 dargestellt. Nach dem Einbringen der Ankerbohrung 46 wird der Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker 45, soweit eingeschoben, dass eine Vorkammer 47 zur Aufnahme der ges. ausgepressten Kleberpatrone 12 mit der ersten Klebermenge 78 zur ersten Vormischung des Patronenklebers 48 entsteht. In dieser noch nicht voll durchmischten Klebermasse 48, wird dann unter der Drehbewegung der Lafette, der Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker 45 als aktiver Bewegungsmischer 80 zur Dünnbettvermischung 81 eingeschoben.
Mit der Mischerspirale 10 wird nun eine sekundenschnelle und effektive Dünnbettdurchmischung 81 mit dem sofortigen Anstoß zur Aushärtung und unterstützenden Gewölbebildung eingeleitet. Die Klebermasse 48 wird entsprechend der Lafettendrehung bis zum Ankerfuß im Ankerringraum 7 verteilt.
Vor der Aushärtung kann nun, wenn mit der Ankerbohrung Klüfte bzw. Spalten 49 angeschnitten wurden, mit Umkehrung der Drehrichtung, ein Extrudereffekt mit der Mischerspirale 10 erzeugt werden, um alle Klüfte bzw. Spalten 49 mit dem Verspannungskleber der Kleberpatrone 12 zu füllen. Dazu ist es vorgesehen, das die Ankerbohrung 46 am Ankerfuß 50 mit einem Packer 52 abgedichtet wird.
Der Ankerfuß 50 mit dem Gewinde 51, nimmt eine sechskantige, statisch bestimmte Ankertraverse 16 auf, mit der alle statischen- und dynamischen Querbewegungen, zur Ableitung in das Gefüge der Gebirgsschichten 17, außerhalb der Ankerbohrung 2, aufgenommen werden. Der Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker 45, wird z. B. für die Aufhängung von Lasten, mit Tellerfedern 18 über die Ankermutter 19 vorgespannt.
Weiter wird dargestellt, wie nach dem Auspressen der Kleberpatrone 12 in den Ankerringraum 7, in dem dann zur Verfügung stehenden offenen Ankerholstab 53, ein gerippter Zusatzvollstab 20 mit einer weiteren Kleberpatrone 37, der zweiten Klebermenge 79, nach den angetroffenen geologischen Verhältnissen, zur doppelten Ankerverstärkung 54 im Vortrieb, nachträglich eingebracht werden kann.
Die 6 zeigt einen beispielhaften Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker 45, im Schnitt, Ansicht und Draufsicht. So wird die Ankerspitze 55, durch das Ausschneiden von Segmenten 56 aus dem Ankerhohlstab 53 so ausgebildet, dass passend zum Durchmesser des Ankerhohlstabes 53, nur eine stumpfe Ankerschneide 57 zur Ausräumung der evtl. zugefallenen Ankerbohrungen 46 entsteht.
Diese Ankerspitze 55 wird ein- oder auch zweiseitig, zur Ausformung einer scharfkantigen Auspressöffnung im Mantelmischer 58, die zur Zerstörung der ausgepressten Patronen- und Härterschläuche 59 dient, ausgebildet. In der Auffangtasche 60 werden die ausgepressten Patronen und Härterschläuche 59 in der Ankerspitze 55 aufgenommen.
Für den Transport der Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker 45, wird eine Brechsicherung 61 eingelegt, die mit dem steigenden Auspressdruck zersplittert und damit die Auspressöffnungen im Mantelmischer 58 freigibt.
Der Ankerfuß 50 nimmt den Auspresskolben 62 auf, der mit einem verlängerten Steueranschlag 63 den Auspressvorgang in der Ankerspitze 55 beendet und den Rückfluss der ausgepressten Klebermasse 48 in der Endstellung 64 verhindert, wenn der Ankerhohlstab 53 als aktiver Bewegungsmischer 80 in die Klebermasse 48, der ersten Klebermenge 78, in die gefüllte Vorkammer 47, von der Lafette eingeschoben wird und zur Dünnbettmischung 81 im Ankerringraum 7 verteilt.
Mit der 7 wird die Ausführung eines Ankerhohlstabes 65 mit einer unterbrochenen, um 180° versetzt angeordneten Mischereinrichtung 66 dargestellt.
Die Mischerraupen 67, als aktive Bewegungsmischer 80, werden gewindeartig auf beiden Seiten 68 des Ankerholstabes 65 so angeordnet, dass diese in einer Vorrichtung beidseitig gleichzeitig aufgetragen werden können. Mit der zugeführten zusätzlichen Prozesswärme wird der Ankerhohlstab 65 vergütet.
Die beispielhafte Ausführung einer weiteren aktiven Mischeinrichtung 69 wird mit der 8 mit dem Ankerhohlstab 70 dargestellt. Hierbei wird die Mischerraupe 71 auf beiden Seiten 72 des Ankerhohlstabes 70, als aktiver Bewegungsmischer 80 gleichzeitig aufgetragen. Mit der zugeführten zusätzlichen Prozesswärme wird der Ankerhohlstab 70 vergütet.
Bezugszeichenliste

1: Einphasen, Drehschlagfester Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker
2: Ankerbohrung, zu 1
3: Ankerkopf, zu 1
4: Bohrkrone, zu 3
5: Spankammer, zu 4
6: Stufenmahlwerk, zu 4
7: Ankerringraum, zu 2
8: Ankerhohlstab, zu 1
9: Drehschieber, zu 3
10: Mischerspirale, zu 8
11: Mischerstab/Bewegungsmischer, zu 8
12: Kleberpatrone mit Verspannungskleber, zu 8
13: Ankerlänge, zu 1
14: Ankerfuß, zu 8
15: Gewinde, zu 8
16: Ankertraverse, sechskantig, zu 1
17: Gebirgsschichten, zu 1
18: Tellerfedern, zu 16
19: Ankermutter, zu 14
20: Zusatzvollstab, zu 1
21: Ankerschneide, zu 3
22: Reibungsnocken, zu 9
23: Abstützsicherung, zu 4 und 12
24: Patronenrohr, zu 8, 25, 26
25: Kühlwasserkanäle, zu 24
26: Kleberippen, zu 24
27: Drehrichtung links, zu 1
28: Auspressöffnungen, zu 9
29: Kühlwasser-Luft-Gemisch Wa-Lu, zu 24, 25, 30
30: Spülspalten, zu 9
31: Drehrichtung, gegenläufig, zu 1
32: Rohrmantel, zu 24
33: Außendurchmesser, zu 24
34: Innendurchmesser, zu 8
35: Kontaktkleber, zu 8, 24, 33, 34
36: Haftrippen, zu 34
37: Kleberpatrone, zusätzlich, zu 20
38: Einphasen-Drehschlagfester-Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker
39: Patronenrohr, zu 38
40: Ankerhohlstab, zu 39
41: Wasserkanäle, zu 40
42: Kleberippen, zu 40
43: Außendurchmesser, zu 39
44: Innendurchmesser, zu 40
45: Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker
46: Ankerbohrung, zu 45
47: Vorkammer, zu 46
48: Klebermasse, nicht durchmischt, zu 47
49: Gebirge mit Klüften und Spalten
50: Ankerfuß, zu 45
51: Gewinde, zu 50
52: Packer, zu 46
53: Ankerhohlstab, zu 45
54: Ankerverstärkung, zu 45
55: Ankerspitze, zu 45
56: Segmente, zu 55
57: Ausräumschneide, zu 55
58: Mantelmischer-Auspressöffnung, zu 55
59: Patronen- und Härterschlauch, zu 45, 53
60: Auffangtasche, zu 55
61: Brechsicherung, zu 55
62: Auspresskolben, zu 53, 59
63: Steueranschlag, zu 62
64: Endstellung, Kolben, zu 55, 62
65: Ankerhohlstab, zu 45
66: Mischereinrichtung, zu 65
67: Mischerraupen, zu 66
68: Seiten, z. Ankerhohlstab, zu 65
69: Mischereinrichtung, zu 70
70: Ankerhohlstab, zu 45
71: Mischerraupe, zu 70
72: Seiten, Ankerholstab, zu 45
73: Schwerlastanker, zu 1, 38, 45
74: Rohrinnenfläche, zu 8, 40, 53, 65, 70
75: Schweißkleber, zu 8, 39
76: Kühlwasser, zu 1, 38
77: Auspressdruck, zu 1, 38, 45
78: Erste Klebermenge, zu 1, 38, 45
79: Zweite Klebermenge, zu 1, 38, 45
80: Bewegungsmischer, aktiv, zu 8, 10, 11, 13, 38, 45, 53, 65, 66, 67, 69, 70, 71
81: Dünnbettmischung, zu 78, 80

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006002215 [0003, 0003]
DE 2006006784 [0003]
DE 102006011652 A1 [0003]
DE 102006046762 A1 [0003]
DE 102006058458 A1 [0003]
DE 2006060638 A1 [0003]
DE 102007014905 A1 [0003]
DE 102007015259 A1 [0003]
DE 10336043 A1 [0003]
DE 10336040 A1 [0003]
DE 10321175 B3 [0003]
DE 10301968 A1 [0003]
DE 10017763 A1 [0003]
DE 10017751 A1 [0003]
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DE 29900432 U1 [0003]
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DE 3100730 A1 [0003]
DE 2005004364 [0003]

Claims

Ein drehschlagfest ausgeführter Einphasen-Selbstbohr- (1) und ein Zweiphasen Patronen-Spiralmischanker (45), als Hohlstabanker mit/ohne Bohrkrone (4), Spankammer (5), Stufenmahlwerk (6) und Drehschieber (9), jedoch mit einer äußerlich aufgebrachten oder aufgewalzten Mischerspirale (10), als aktiver Bewegungsmischer (80) zur Dünnbettmischung (81) mit/ohne einem festgelegten Patronenrohr (24) mit den Kühlkanälen (25) und Kleberippen (26) zur Kühlung der Bohrkrone (4) und zur Einlagerung der Kleberpatrone mit Verspannungskleber (12), sind für die Mischung der ausgepressten Kleberpatrone (12) im Ankerringraum (7) und zur Aushärtung mit einer chemisch gesteuerten Volumenzunahme, zur zusätzlichen Ankerverspannung für den Einsatz im Berg- und Tunnel-Tief- und Felsbau, so ausgebildet, dass mit der äußerlich aufgebrachten Mischerspirale (10), als aktiver Bewegungsmischer (80) eine Dünnbettmischung (81) in der ges. Ankerlänge (13) vorgenommen wird. Mit dem nicht schrumpfenden, sondern aktiven Verspannungskleber (12), wird eine sofortige unterstützende Gewölbebildung, zur Sicherung des Vortriebes erreicht. Diese Ankersysteme (1 und 45) können nach geologischen Erfordernissen, nachträglich mit dem zusätzlichen Einbau eines Zusatzvollstabes (20) im ausgepressten Patronenrohr (24), zu einem Schwerlastanker (73) für die doppelte Ankerbelastung verstärkt werden.
Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (4) mit mindestens einer Spankammer (5) und mit einem Stufenmahlwerk (6) ausgebildet ist.
Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker, nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Bohrkrone (4) und Ankerhohlstab (8), ein Drehschieber (9) mit mindestens einer Auspressöffnung (28) angeordnet ist, die über Reibungsnocken (22) je nach Drehrichtung (27, 31), geschlossen oder geöffnet wird.
Selbstbohr- und Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass mit der aufgebrachten Mischerspirale/Mischraupen (10, 67, 71), als aktiver Bewegungsmischer (80) die ausgepresste Kleberpatrone (12), im Ankerringraum (7) bis zum Ankerfuß (14) bewegend, als Dünnbettmischung (81) fließend durchmischt und bei Umkehrung der Drehrichtung, eine Extruderwirkung zur Verpressung des Verspannungsklebers (12) im Ankerringraum/Gebirge (7, 49) bewirkt, die dadurch den Verspannungskleber (12) in alle Klüfte und Spalten (49) verfüllt und zur chemischen Aushärtung anregt.
Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Patronenrohr (24), in Längsrichtung außen mit Kühl- (25) und Kleberippen (26) oder der Ankerhohlstab (40) innen, in Längsrichtung mit Kühl- (41) und Kleberrippen (42) ausgebildet ist.
Selbstbohr- und Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerhohlstab (8, 40, 53, 65, 70) mit ein- oder mehrfachgängigen, gewindeartigen Mischerspiralen (10) oder Mischerraupe (67, 71), als Bewegungsmischer (80) zur Dünnbettmischung (81) partiell oder umfänglich versehen wird, mit denen der Ankerhohlstab (8, 40, 53, 65, 70) durch die damit erzeugte Prozesswärme zusätzlich vergütet wird.
Selbstbohr- und Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der eingesetzte Verspannungskleber (12) als Klebermischung nach dem Mischvorgang nicht schrumpft, sondern so eingestellt ist, dass mit der chemisch eingeleiteten Expansion durch den Aushärteprozess, der Spiralmischanker (1, 38, 45) zusätzlich im Gebirge verspannt wird.
Selbstbohr-Patronen-Spiralmischanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass mit der angeordneten formschlüssigen Brechsicherung (61), die Kleberpatrone (12), der ersten Klebermenge (78), drehschlag- und schwingungsfest, im ges. Ankerhohlstab (8) eingespannt wird und der Auspresskolben (62) mit einem Steueranschlag (63) versehen ist, damit in der Endstellung (64) nach dem Auspressvorgang im Patronenrohr (24, 39) mit einer Kleberpatrone (37) der zweiten Klebermenge (79) eine Ankerverstärkung (54), zur Bildung eines Schwerlastankers (73) eingebracht werden kann.
Verfahren mit dem Selbstbohr- und Zweiphasen-Patronen-Spiralmischanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass durch Bildung einer Vorkammer (47), in der das Patronenvolumen der ersten Klebermenge (78) Verspannungskleber (12) zur Vormischung ausgepresst wird und dann zur Dünnbettvermischung (81) und sofortigen chemischen Reaktion im Ankerringraum (7) verteilt und mit der gegenläufigen Drehrichtung der Mischerspirale oder Mischerraupe (10, 67, 71), ein Extrudereffekt zur Vermischung und Verpressung der Kleberkomponenten in den Gebirgsspalten (49), auf der ges. Länge des Ankerringraumes (7), mit einer sofortigen Gewölbebildung- und Verspannung erreicht wird.