DE19638464A1 - Einsteckende für einen Bohrantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einsteckende entsprechend dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Derartige Einsteckenden sind grundsätzlich bekannt. Sie dienen als Verbin­ dungsglied zwischen einem Bohrantrieb, z. B. einem Hydraulikbohrhammer, ei­ nerseits und dem zugekehrten Ende einer Ankerstange, insbesondere einer Bohrankerstange, andererseits und übertragen in dieser Eigenschaft sämtli­ che, unter anderem aus dem Bohrbetrieb resultierenden Kräfte und Momente.

Injektionsbohranker werden bekanntlich als Bohrstangen und als Gebirgsanker benutzt. Sie erfüllen während der Erstellung eines Bohrlochs die Funktion einer Bohrstange, durch deren zentrale Längsbohrung ein Spülmedium, z. B. Wasser, Luft oder auch ein aushärtbares Medium, wie z. B. eine Zementsuspen­ sion, strömt. Das Spülmittel dient der Kühlung des Bohrkopfes und dem Aus­ schwemmen der als Folge des Bohrfortschritts bohrlochsohlenseitig gelösten Gebirgspartikel. Ist auf diesem Wege das Bohrloch erstellt, wird über die zentrale Längsbohrung nunmehr ein aushärtbares Medium in das Bohrloch ein­ geführt, welches den die Ankerstange umgebenden Ringraum, im Bereich der Bohrlochsohle beginnend und in Richtung auf die Bohrlochmündung hin fort­ schreitend, ausfüllt und nach Erhärten einen Verbund zwischen der Anker­ stange und den Bohrlochwandungen herstellt. Der Bohranker bleibt in diesem Fall somit als "verlorenes Werkzeug" in dem Bohrloch und wird mittels einer Ankerkopfplatte und einer auf dieser abgestützten Spannmutter luftseitig gegenüber den umliegenden Bohrlochwandungen verspannt.

Die Benutzung eines aushärtbaren Mediums bereits während der Bohrphase, welches sich insbesondere bei kohäsionsarmem Gebirge anbietet, jedoch auch das Einführen eines aushärtbaren Mediums unter gleichzeitiger Drehung des Bohrankers, erfordert den Einsatz eines zwischen dem Einsteckende einer­ seits und der zugekehrten Bohrankerstange andererseits angeordneten Bau­ teils, welches ein Adapterteil bzw. einen Drehinjizierer trägt und über welchen das strömungsfähige, insbesondere aushärtbare Medium in die Bohran­ kerstange eingeführt wird. Aufgrund unterschiedlicher Stahlqualitäten im Bereich dieses Bauteils einerseits und des Einsteckendes sowie des Bohran­ triebs andererseits bereitet diese Konstellation nach Abschluß des Anker­ setzverfahrens Probleme mit Hinblick auf ein Lösen des Verschraubungsein­ griffs zwischen dem genannten Bauteil und dem zugekehrten Bohrankerstan­ genende. Denn die im Rahmen des Bohrbetriebs übertragenen Kräfte und Mo­ mente führen stets zu plastischen Verformungen und damit extrem festsitzen­ den Verschraubungen, die in der Folge nur äußerst mühsam lösbar sind. Dar­ über hinaus ist auch das genannte, das Adapterteil tragende Bauteil erheb­ lichen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Einsteckende der eingangs bezeichne­ ten Art mit Hinblick auf einen erweiterten Verwendungszweck hin auszuge­ stalten. Insbesondere mit Hinblick auf eine Verwendung des Bohrantriebs im Rahmen solcher Ankersetzverfahren, bei denen in einer Bohrphase als Spülme­ dium ein aushärtbares Medium verwendet wird oder bei denen das Einführen des aushärtbaren Mediums in das Bohrloch unter Drehung des Bohrankers er­ folgt. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Einsteckende durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist, daß das Einsteckende unmittelbar als Träger des Adapterteils ausgebildet ist und auch im Rahmen der eingangs dargelegten Aufgabenstellung unmittelbar zur Ankupplung des zugekehrten Endes einer Bohrankerstange benutzt wird. Dies bedeutet, daß ein Lösen des Bohrantriebs nach Abschluß des Ankersetzverfahrens problemlos möglich ist, da im Bereich des Bohrantriebs nicht wie bei dem eingangs dargelegten Stand der Technik unterschiedliche Verschraubungsqualitäten vorhanden sind, die nacheinander gelöst werden müssen. Erfindungsgemäß ist das Lösen des Bohrantriebs somit auf das Lösen der Verbindung, im Regelfall der Verschraubung des Ein­ steckendes mit dem zugekehrten Ende der Bohrankerstange beschränkt. Das Einsteckende ist mit einem Leitungszug ausgerüstet, über welchen mittels des Adapterteils ein strömungsfähiges Medium in die Bohrankerstange über­ führbar ist. Indem das Adapterteil, insbesondere der dieses tragende Ab­ schnitt des Einsteckendes, sich außerhalb der Struktur des Bohrantriebs be­ findet, ist eine wesentliche Voraussetzung geschaffen, um jegliche Wechsel­ wirkungen zwischen dem eigentlichen Bohrantrieb und dem aushärtbaren strö­ mungsfähigen Medium, beispielsweise im Fall defekter Dichtungen, auszu­ schließen. Somit ist keine Beeinträchtigung der Funktion des Bohrantriebs durch die in obigem Sinne erweiterte Nutzung des Einsteckendes zu befürch­ ten.

Das Einsteckende ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 unabhängig von dem zur Führung des strömungsfähigen Mediums bestimmten Leitungszug mit einem weiteren Leitungszug zur Führung eines Kühlmediums ausgerüstet. Das Kühlmedium wird an geeigneter Stelle in die Struktur des Einsteckendes ein­ geführt und verläßt diese an einer anderen Stelle. Beispielsweise kann das Kühlmedium in an sich bekannter Weise über den Bohrantrieb, insbesondere über bohrantriebseigene Mittel, in den genannten Leitungszug eingeführt werden.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf die weitere Ausbildung des zur Führung des Kühlmediums bestimmten Leitungszuges gerichtet.

Durch einen ringartigen Anschlagkörper entsprechend den Merkmalen des An­ spruchs 5 ist eine sichere Übertragung der aus dem Bohrbetrieb resultieren­ den Reaktionskräfte auf das Einsteckende gegeben. Der Anschlagkörper kann auf den zur Anbindung der Ankerstange bestimmten Kupplungsabschnitt aufge­ schraubt sein. Dieser Verschraubungsabschnitt ist relativ zu dem das Adap­ terteil tragenden Abschnitt derart ausgebildet, daß nach Entfernen des ge­ nannten Anschlagkörpers das Adapterteil von dem Einsteckende gezogen werden kann. Wesentlich ist in jedem Fall, daß das Adapterteil gegenüber sämtli­ chen, aus dem Bohrbetrieb resultierenden Kräften und Momenten weitestgehend entkoppelt und damit beanspruchungsarm angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen schematisch wiedergegebene Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Einsteckendes in teilweisem Längsschnitt;

Fig. 2 eine Ansicht eines zum Zusammenwirken mit dem Einsteckende bestimm­ ten Adapterteils in teilweisem Längsschnitt;

Fig. 3 eine Stirnansicht des Einsteckendes entsprechend einer Ebene III-III der Fig. 1.

Mit 1 ist die Achse des erfindungsgemäßen Einsteckendes bezeichnet, dessen eines, hier linksseitiges Ende als antriebsseitiger Kupplungsabschnitt 2 und dessen anderes rechtsseitiges Ende als abtriebsseitiger Kupplungsab­ schnitt 3 bestimmt und ausgestaltet sind.

So ist der Kupplungsabschnitt 2 zum Ankuppeln eines üblichen Hydraulikbohr­ hammers mit einer umfangsseitigen, zum Einstecken in ein entsprechendes Ge­ genprofil bestimmten Verzahnung 4 ausgerüstet, über welche für den Fall ei­ nes Drehbohrbetriebes die erforderliche Drehbewegung um die Achse 1 in das Einsteckende eingeleitet wird. Gleichzeitig wird über diesen Kupplungsab­ schnitt 2, und zwar über dessen Stirnseite 5, bei Schlagbohrbetrieb die Schlagenergie in das Einsteckende eingeleitet. Das Einsteckende dient somit der Übertragung sämtlicher, durch den Bohrantrieb zu generierender, für den Bohrvorschub erforderlichen Kräfte und Momente auf die Bohrstange. Diese Kräfte und Momente werden nach Maßgabe der erforderlichen Bohrdrehzahl, der Schlagfrequenz, des Bohrvorschubs, usw. über den Kupplungsabschnitt 2 in das Einsteckende eingeleitet.

Der Kupplungsabschnitt 3 ist zum Ankuppeln einer zeichnerisch nicht darge­ stellten Bohrstange, beispielsweise eines Injektionsbohrankers mit einem Außengewinde, hier vorzugsweise einem Rundgewinde, Bohrstangengewinde oder dergleichen ausgerüstet.

Mit 6 ist eine sich in Richtung der Achse 1 erstreckende zentrale Bohrung bezeichnet, die zur Führung eines Kühlmediums bestimmt ist und mit einer radial orientierten Eingangsbohrung 7 und einer unter einem Winkel zu der Achse 1 orientierten Ausgangsbohrung 8 in durchgängiger Verbindung steht. Zur Herstellung des durch die Bohrungen 6 bis 8 definierten Leitungszuges kann derart vorgegangen werden, daß die Bohrung 6 beginnend in der Stirn­ seite 5 des Einsteckendes bis an den Ansatzpunkt der Ausgangsbohrung 8 er­ stellt wird, woraufhin die Bohrungen 7, 8 hergestellt werden und wobei an­ schließend die Bohrung 6 im Bereich des Kupplungsabschnitts 2, insbesondere der Stirnseite 1, verschlossen wird.

Die Länge des durch die Bohrungen 6 bis 8 definierten Leitungszuges ist in Abhängigkeit von der notwendigen Kühlleistung ausgelegt.

Im montierten Zustand des Einsteckendes steht dieses mit einem Bohrantrieb, z. B. einem Hydraulikbohrhammer in Verbindung, wobei sich die Eingangsboh­ rung 7 innerhalb der Struktur dieses Bohrantriebs befindet und in geeigne­ ter Weise mit einem Kühlmedium beschickt wird. Das Kühlmedium durchströmt die Bohrung 6, nimmt hierbei Wärme auf und verläßt diese über die Ausgangs­ bohrung 8, welche sich in jedem Fall außerhalb der Struktur des Bohran­ triebs befindet. Mittels eines zeichnerisch nicht dargestellten, die Mün­ dung der Austrittsbohrung 8 umgebenden Gehäuses kann das Kühlmedium gegebe­ nenfalls aufgefangen und einer weiteren Verwertung, eventuell Wiederverwen­ dung nach Kühlung, zugeführt werden.

Der Abschnitt 9 des Einsteckendes ist zum Aufsetzen des in Fig. 2 gezeigten Adapterteils 10 bestimmt. Es ist dieser Abschnitt mit einer radialen, im Querschnitt oval ausgebildeten Bohrung 11 versehen, die in durchgängiger Verbindung mit einer, sich in Richtung der Achse 1 erstreckenden Bohrung 12 steht, die im übrigen in die Stirnseite 13 einmündet. Die Bohrung 12 er­ streckt sich im übrigen axial lediglich bis in den Bereich der Bohrung 11 hinein. Der durch die Bohrungen 11, 12 definierte Leitungszug dient der wahlweisen Führung eines Spülmediums, wie z. B. Wasser oder Luft, eines aus­ härtbaren Mediums, wie z. B. einer Zementsuspension, eines Kunstharzgemi­ sches oder auch einer nahezu beliebigen Mischung dieser Medien. Das Spülme­ dium dient in an sich bekannter Weise während des Bohrvorschubs sowohl der Kühlung der Bohrstange als auch dem Ausschwemmen von als Folge des Bohr­ fortschritts im Bereich einer Bohrkrone gelösten Gebirgspartikeln. Das aus­ härtbare Medium dient im Falle beispielsweise der Verwendung eines Injekti­ onsbohrankers der Einführung dieses Mediums in das Bohrloch über die zen­ trale Längsbohrung der Anker- bzw. Bohrstange und nach Aushärtung deren Festlegung innerhalb des Bohrlochs. Nach Maßgabe des gewählten Ankersetz­ verfahrens kann gegebenenfalls auch ein aushärtbares Medium, wie z. B. eine Zementsuspension, gleichzeitig als Spülmedium und als aushärtbares Medium benutzt werden, so daß in einem einheitlichen Arbeitsvorgang das Bohrloch erstellt und dieses gleichzeitig mit einem aushärtbaren Medium - unter Dre­ hung des Bohrankers - wenigstens teilweise verfüllt wird.

Mit 14 ist ein auf den abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt 3 aufschraubba­ rer Ringkörper bezeichnet, der eine Anschlagfunktion für den auf diesen Kupplungsabschnitt 3 aufzuschraubenden Bohr- bzw. Ankerstangenabschnitt oder dergleichen erfüllt und darüber hinaus der Aufnahme von aus dem Bohr­ betriebe resultierenden Reaktionskräften dient.

Das Adapterteil 10 besteht aus einem feststehenden Gehäuseteil 15, welches rotationssymmetrisch bezüglich der Achse 1 des Einsteckendes ausgebildet ist und dessen Abschnitt 9 unter Belassung eines Ringraumes 16 umgibt. Der Ringraum 16 steht über eine radial orientierte durchgängige Bohrung 17 mit einem Rohranschluß 18 in Verbindung, der mit dem Gehäuseteil 15 bei spiels­ weise verschweißt sein kann, und dessen freies Ende mit einem Gewindeab­ schnitt 19 oder einem sonstigen Kupplungsabschnitt versehen ist.

Der Rohranschluß 18 ist im übrigen über ein seitlich angesetztes Knoten­ blech 20 an dem Gehäuseteil 15 abgestützt.

Die stirnseitigen Enden des Gehäuseteils 15 werden jeweils durch Laufschei­ ben 21, 22 gebildet, die mit dem Gehäuseteil 15 verschraubt sind und die aus einem möglichst reibungsarmen Kunststoff, wie z. B. Polyamid, bestehen können.

Über in entsprechende ringartige Ausnehmungen des Gehäuseteils 15 beider­ seits des Ringraumes 16 eingesetzte Dichtringe 23, die in schleifender Be­ rührung mit dem Abschnitt 9 beiderseits des Ringraumes 16 stehen, ist eine seitliche Abdichtung des Ringraumes 16 im Bereich der sich im Betrieb des Einsteckendes relativ zueinander bewegten Teile gegeben.

Die Dichtringe 23 sowie die Laufscheiben 21, 22 sind symmetrisch beider­ seits einer radialen Mittelebene 24 des Adapterteils 10 angeordnet, welches im übrigen derart auf den Abschnitt 9 aufgesetzt ist, daß sich die Bohrung 11 etwa im Bereich der Mittelebene 24 befindet.

Die Laufscheiben 21 dienen der Bereitstellung einer Dämpfungswirkung gegen­ über den aus dem Schlagbohrbetrieb in axialer Richtung nach Maßgabe der Schlagfrequenz auftretenden Beanspruchung.

Das erfindungsgemäße Einsteckende bildet somit das Bindeglied zwischen ei­ nem Bohrantrieb einerseits und einer anzutreibenden Bohrstange, Injektions­ bohranker oder dergleichen andererseits. Es bildet gleichzeitig das Bauele­ ment, über welches beispielsweise im Falle eines Injektionsbohrankers ein fließfähiges Medium in diesen eingeführt wird, wobei es sich nach Maßgabe des Bohrverfahrens oder auch des Ankersetzverfahrens um ein beliebiges Spülmedium oder auch ein aushärtbares Medium handeln kann. Das Einsteckende ist durch räumlich voneinander getrennte Leitungszüge einerseits für ein Kühlmedium und andererseits für das beim Erstellen eines Bohrlochs bzw. beim Setzen eines Gebirgsankers erforderliche fließfähige Medium ausgerü­ stet. Insbesondere werden aufgrund dieser räumlichen Trennung jegliche Wechselwirkungen zwischen dem Bohrantrieb einerseits und dem letztgenannten fließfähigen Medium, bei dem es sich beispielsweise um eine Mörtelsus­ pension handeln kann, unterbunden.

Claims (5)

1. Einsteckende zur Verwendung als Verbindungsstück zwischen einem Bohran­ trieb und dem zugekehrten Ende einer Bohrankerstange, einer Bohrstange oder dergleichen, mit einem antriebsseitigen, zum Ankuppeln des Bohran­ triebs bestimmten Kupplungsabschnitt (2) und einem abtriebsseitigen, zum Ankuppeln der Bohrankerstange bestimmten Kupplungsabschnitt (3), gekennzeichnet durch

• - einen, zum Aufschieben eines gegenüber dem Einsteckende ortsfesten Adapterteils (10) bestimmten Abschnitt (9) mit
• - einer von der Stirnseite (13) des Kupplungsabschnitts (3) ausgehenden, sich bis in den Abschnitt (9) in Richtung der Achse (1) des Ein­ steckendes erstreckende Bohrung (12), von der wenigstens eine radiale Bohrung (11) abgezweigt ist,
• - wobei das Adapterteil (10) zur Einführung eines strömungsfähigen Medi­ ums über die Bohrungen (11, 12) in die Bohrankerstange bestimmt und angeordnet ist.

2. Einsteckende nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß - räumlich getrennt von den Bohrungen (11, 12) - und zwar dem Kupp­ lungsabschnitt (2) benachbart, ein das Einsteckende durchziehender Leitungszug zur Führung eines Kühlmediums angeordnet ist.

3. Einsteckende nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Leitungszug durch eine sich in Richtung der Achse (1) des Ein­ steckendes erstreckende Bohrung (6) gebildet ist, der zumindest eine Eingangsbohrung (7) und zumindest eine Ausgangsbohrung (8) zugeordnet sind.

4. Einsteckende nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß sich die Eingangsbohrung (7) und die Ausgangsbohrung (8) radial bezüglich der Achse (1) erstrecken.

5. Einsteckende nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Kupplungsabschnitt (3) als Außengewindeabschnitt ausgebildet ist und
• - daß der Kupplungsabschnitt (3) mit einem ringartigen, zum Zusammenwir­ ken mit dem zugekehrten Ende der aufgeschraubten Bohrankerstange be­ stimmten Anschlagkörper (14) versehen ist.