DE19961553C1

DE19961553C1 - Packer to bring injected medium under pressure into cracks or cavities in stone or concrete; has hollow screw forming tube part for medium pressed against seal fitted against shoulder in borehole wall

Info

Publication number: DE19961553C1
Application number: DE19961553A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Hettich; Stefan Hettich; Stefan Nagel
Original assignee: Ludwig Hettich and Co
Current assignee: Ludwig Hettich and Co
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: EP1240398B9; ATE304101T1; EP1240398A1; AU3364301A; WO2001046539A1; EP1240398B1; DE50011133D1

Abstract

The packer has a tube part for inserting the injected medium is formed as a hollow screw (20) anchored in the concrete. The packer is inserted into at least one bore in concrete at the crack or cavity to be filled and is sealed with at least one deformable seal (31), which is pressed against a shoulder of the wall of the borehole by the hollow screw. The screw is preferably screwed directly into the concrete. An Independent claim is included for a method for bringing injected medium under pressure into cracks or cavities in stone or concrete.

Description

Die Erfindung betrifft einen Packer und ein Verfahren zum Einbringen von Injektionsmedien in Risse oder Hohlräume in Beton, Stein oder ähnlichen Baustoffen mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 bzw. 8.The invention relates to a packer and a method for introducing injection media in cracks or cavities in concrete, stone or similar building materials with the characteristics of 8.

Zur Sanierung von gerissenen Betonbauteilen oder zur Verfüllung von Hohlräumen in den Betonbauteilen ist es bekannt, flüssige Injektionsmedien in das Bauteil einzupressen. Dabei werden an der Schnittstelle Bauteil/Zuführleitung für das Injektionsmedium sogenannte Pac ker verwendet, die zum Verbinden der Zuführleitungen mit den Rissen oder Hohlräumen in den zu sanierenden Betonbauteilen dienen. For the renovation of cracked concrete components or for filling voids in the It is known for concrete components to press liquid injection media into the component. there so-called Pac. are at the component / feed line interface for the injection medium ker used to connect the feed lines with the cracks or cavities in serve the concrete components to be renovated.

Ein üblicher bekannter Packer ist in Fig. 1 beschrieben und nachfolgend anhand dieser einen Axialschnitt darstellenden Fig. 1 erläutert. Ein Rohr 1 hat einen glatten Abschnitt 2 und ei nen Gewindeabschnitt 3. Auf dem glatten Abschnitt 2 ist ein Paket aus drei metallenen Schei ben 4 und zwei dazwischen angeordneten Dichtbuchsen 5 aus Gummi aufgeschoben. Der glatte Abschnitt 2 ist mit seinem freien Ende um die umlaufende Innenkante der untersten Scheibe 4 zu einem Kragen 6 umgebördelt, der das Paket aus den Scheiben 4 und Dichtbuch sen 5 gegen Verlagerung in einer axialen Richtung hält. In der axialen Gegenrichtung ist das Paket 4, 5 durch eine metallene Hülse 7 gehalten, die auf das Rohr 1 aufgeschoben und mit tels einer auf den Gewindeabschnitt 3 aufgeschraubten Mutter 8 gegen das Paket 4, 5 ver spannbar ist.A conventional packer known is described in Fig. 1 and hereinafter, this is an axial section performing FIG. 1 explained with reference. A pipe 1 has a smooth section 2 and a threaded section 3 . On the smooth section 2 , a package of three metal discs ben 4 and two sealing bushes 5 arranged between them is pushed on rubber. The smooth section 2 is flanged with its free end around the circumferential inner edge of the lowermost disk 4 to form a collar 6 which holds the packet of disks 4 and sealing bush 5 against displacement in an axial direction. In the axial opposite direction, the package 4 , 5 is held by a metal sleeve 7 , which is slid onto the tube 1 and can be clamped ver by means of a nut 8 screwed onto the threaded section 3 against the package 4 , 5 .

Auf dem freien Ende des Gewindeabschnittes 3 ist mittels einer Mutter 9 ein Nippel 10 zum Injizieren eines Injektionsmediums aufgeschraubt.A nipple 10 for injecting an injection medium is screwed onto the free end of the threaded section 3 by means of a nut 9 .

Der Packer 1 bis 10 wird in der gezeigten Konfiguration bei noch nicht verspannten Dicht buchsen 5 in eine Bohrung 12 in einem Betonbauteil 11 eingesetzt. Dann wird die Mutter 8 auf dem Gewindeabschnitt 3 angezogen, so daß die Dichtbuchsen 5 gegen die Wandung der Bohrung 12 mit einer Preßkraft gedrückt werden, die dazu ausreicht, den Packer 1 bis 10 in der Bohrung 12 aufgrund der erzeugten Wandreibung gegen die Druckkraft festzuhalten, wel che über das Injektionsmedium in Richtung axial auswärts auf den Packer ausgeübt wird, um so ein Herausdrücken des Packers aus der Bohrung 12 im Betrieb zu vermeiden.The packer 1 to 10 is used in the configuration shown with the sealing bushes 5 not yet braced in a bore 12 in a concrete component 11 . Then the nut 8 is tightened on the threaded section 3 , so that the sealing bushes 5 are pressed against the wall of the bore 12 with a pressing force which is sufficient to hold the packer 1 to 10 in the bore 12 due to the generated wall friction against the compressive force, wel che on the injection medium in the direction axially outward on the packer, so as to avoid pushing the packer out of the bore 12 during operation.

Folglich wird die Haltekraft für den Packer ausschließlich über auf die beschriebene Weise erzeugte Reibkräfte zwischen den Dichtbuchsen 5 und der Bohrungswandung 12 erzielt. Die derzeit verwendeten Injektionsdrücke liegen in der Größenordnung bis zu 300 bar. Die allein durch Reibung erzeugten Haltekräfte in der Bohrung hängen unter anderem von der Größe des Reibkoeffizienten zwischen der Bohrungswandung und dem Material der Dichtungsbuch sen ab. Sie können im Betrieb schwanken. Bei den erwähnten hohen Injektionsdrücken kann nicht immer ausgeschlossen werden, daß der Packer aus der Bohrung herausgesprengt wird, was ein Sicherheitsrisiko für das Personal darstellt und außerdem zu Schäden in der Umge bung und am Packer selbst führen kann.Consequently, the holding force for the packer is achieved exclusively via the frictional forces generated in the manner described between the sealing bushes 5 and the bore wall 12 . The injection pressures currently used are in the order of up to 300 bar. The holding forces generated in the bore solely by friction depend, among other things, on the size of the coefficient of friction between the bore wall and the material of the sealing bush. They can fluctuate in operation. At the high injection pressures mentioned, it cannot always be ruled out that the packer will be blown out of the bore, which represents a safety risk for the personnel and can also lead to damage to the environment and to the packer itself.

Ein derartiger Packer ist aus der DE 94 14 703 U1 bekannt. Dieser Packer ist für eine ver senkte Anordnung im Bohrloch vorgesehen. Hierzu wird der obere Bereich des Bohrlochs aufgeweitet, so daß der Packer mit seinem Anschlußnippel und einer zum Verspannen die nenden Sechskantmutter versenkt eingebracht werden kann. Dabei liegt eine unter der Sechs kantmutter vorgesehene Haltescheibe an einem Absatz zwischen dem aufgeweiteten und dem verengten Bohrlochbereich auf. Mit einer solchen Anordnung wird zwar vermieden, daß nach dem Injizieren überstehende Teile des Packers abgeschlagen werden müssen. Der Packer wird aber gegen die axial auswärts gerichtete Kraft beim Injizieren nur durch Reibkräfte gehalten, die zwischen der Bohrlochwandung und zwei Dichtbuchsen durch das Verspannen mittels der Sechskantmutter erzeugt werden.Such a packer is known from DE 94 14 703 U1. This packer is for a ver lowered arrangement provided in the borehole. To do this, the top of the borehole expanded, so that the packer with its connection nipple and one to clamp the ning hexagon nut can be sunk. One is below the six Lock washer provided on a shoulder between the expanded and the constricted borehole area. With such an arrangement it is avoided that after parts of the packer that protrude from the injection must be knocked off. The packer will but held against the axially outward force when injecting only by frictional forces, the between the borehole wall and two sealing bushes by clamping by means of Hexagon nut are generated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Packer und ein Verfahren zum Einbringen von Injektionsmedien unter Druck in Risse oder Hohlräume in Beton, Stein oder ähnlichen Baustoffen so auszubilden, daß er im Bohrloch sicher verankerbar ist, wobei eine gute, zu verlässige Addichtung zwischen dem Packer und dem Bohrloch beim Einbringen von Injekti onsmedien gewährleistet sein soll. Diese Aufgabe ist durch Anspruch 1 bzw. 8 gelöst.The invention has for its object a packer and a method for introducing of injection media under pressure in cracks or cavities in concrete, stone or the like Design building materials so that it can be securely anchored in the borehole, being a good one, too reliable seal between the packer and the borehole when injecting onsmedien should be guaranteed. This object is solved by claims 1 and 8, respectively.

Bei einem Packer und einem Verfahren nach der Erfindung wird das Rohrteil durch form schlüssiges Verankern in dem Bohrloch gesichert. Die Verpressung der Dichtbuchse im Bohrloch braucht deshalb lediglich noch zur Erzeugung einer ausreichenden Dichtwirkung bemessen zu sein. Deshalb kann der Packer und insbesondere die Dichtbuchse bei der Erfin dung erheblich kompakter ausgeführt werden und die Bohrung im Betonbauteil kann kleiner bemessen werden.In a packer and a method according to the invention, the tubular part is formed by secured anchoring in the borehole. The compression of the sealing bush in the Borehole therefore only needs to produce a sufficient sealing effect to be measured. Therefore the packer and in particular the sealing bush at the Erfin tion can be made considerably more compact and the hole in the concrete component can be smaller be measured.

Aufgrund der formschlüssigen Verankerung zwischen der Hohlschraube und der Bohrung, insbesondere durch direktes Einschrauben der als Betonschraube ausgebildeten Hohlschraube in den Beton, ist selbst bei sehr hohen Injektionsdrücken ein sicherer Halt des Packers in der Bohrung gewährleistet, was ein Herausdrücken bzw. Heraussprengen des Packers aus der Bohrlochwandung unmöglich macht. Dadurch ist die Sicherheit entscheidend erhöht. Außer dem ist eine eigens bei dem bekannten Packer vorzusehende Spannhülse mit Mutter entbehrlich, so daß der Packer gemäß der Erfindung weniger Bauteile hat, was die Konstruktion ver einfacht.Due to the positive anchoring between the banjo bolt and the hole, in particular by directly screwing in the hollow screw designed as a concrete screw in the concrete, even at very high injection pressures, the packer is securely held in the Drilled hole ensures that the packer is pushed out or blown out Borehole wall makes impossible. This significantly increases security. Except there is no need for an adapter sleeve with a nut that is to be provided in the known packer, so that the packer according to the invention has fewer components, which ver the construction simple.

Es ist bevorzugt, wenn die als Hohlschraube ausgebildete Schraube in ihrem Gewindeab schnitt ebenso ausgebildet wird wie eine bekannte Betonschraube, um ein direktes, d. h. dü belloses Einschrauben in Beton sicherzustellen. Eine solche direkt in Beton einschraubbare Schraube ist im europäischen Patent EP 0 623 759 der Anmelderin unter Schutz gestellt.It is preferred if the screw designed as a hollow screw has a thread cut is designed in the same way as a known concrete screw to create a direct, i.e. H. dü ensure screwless screwing into concrete. This can be screwed directly into concrete Screw is protected by the applicant in European patent EP 0 623 759.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.Further advantageous details of the invention are protected in the subclaims posed.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on schematic drawings with further details explained in more detail. Show it:

Fig. 2a einen vormontierten Packer gemäß der Erfindung in Seitenansicht; FIG. 2a shows a pre-assembled packer according to the invention in side view;

Fig. 2b den vormontierten Packer gemäß Fig. 2a, jedoch vollständig geschnitten; . Fig. 2b shows the pre-assembled packer according to Fig 2a, but completely cut;

Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein vorgebohrtes, zur Aufnahme des Packers nach Fig. 1 bemessenes Bohrloch in einem zu sanierenden Bauteil aus Beton und Fig. 3 is an axial section through a pre-drilled for receiving the packer of FIG. 1 sized hole in a component made of concrete and to be rehabilitated

Fig. 4 eine Schnittdarstellung mit einem in das Bohrloch nach Fig. 3 eingesetzten Pac ker gemäß Fig. 1. Fig. 4 is a sectional view with an inserted into the well of FIG. 3 Pac ker of FIG. 1.

Der Packer gemäß der Erfindung weist eine Betonschraube 20 mit einem Kopf 21 und einem mit direkt in Beton schneidenden Gewindeteil 22 sowie einer glattwandigen Führungshülse 23 kleineren Durchmessers auf. Der als Sechskant ausgebildete Kopf 21 enthält ein Gewin deloch, in welches ein Nippel 25 mit Gewindezapfen 24 eingeschraubt ist. Das Gewindeloch befindet sich am äußeren Ende einer Durchgangsbohrung 26 durch die Betonschraube 20. Diese Durchgangsbohrung 26 setzt sich auch durch die Führungshülse 23 hindurch bis zum Injektionsende bei 27 fort. The packer according to the invention has a concrete screw 20 with a head 21 and a threaded part 22 which cuts directly into concrete and a smooth-walled guide sleeve 23 of smaller diameter. The head 21 designed as a hexagon contains a thread deloch into which a nipple 25 is screwed with a threaded pin 24 . The threaded hole is located at the outer end of a through hole 26 through the concrete screw 20 . This through hole 26 also continues through the guide sleeve 23 through to the end of injection at 27.

Die Führungshülse 23 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein von der Betonschraube 20 gesondertes Teil, welches in das untere Ende der Durchgangsbohrung 26 der Betonschrau be 20 eingepreßt ist. Zwischen dem Ende 28 der Betonschraube 20 und einem umgebördelten Kragen 29 der Führungshülse 23 ist ein Paket aus zwei Metallscheiben 30 und einer Dicht buchse 31 aus gummielastischem Material gehalten, das durch das Eindrücken der Führungs hülse 23 in die Durchgangsbohrung 26 in der Betonschraube 20 leicht vorgespannt ist.The guide sleeve 23 is in the embodiment shown a part of the concrete screw 20 , which be pressed into the lower end of the through hole 26 of the concrete screw 20 . Between the end 28 of the concrete screw 20 and a flanged collar 29 of the guide sleeve 23 , a package made of two metal disks 30 and a sealing bush 31 made of elastic material is held, which is slightly prestressed by pressing the guide sleeve 23 into the through hole 26 in the concrete screw 20 is.

Der so vormontierte Packer wird zur Vorbereitung einer Injektion in eine vorher in das Be tonbauteil eingebrachte Bohrung 32 an einer Riss- oder hohlraumverdächtigen Stelle einge schraubt, und zwar so tief, bis der Kragen 29 der Führungshülse 23 an einem Absatz 33 der Bohrung 32 anläuft. Da die Führungshülse 23 in der Durchgangsbohrung 26 der Beton schraube unter der von der Betonschraube beim Einschrauben ausgeübten Axialkraft gleitet, wird in der letzten Phase des Einschraubvorganges das Paket aus den beiden Scheiben 30 und der Dichtbuchse 31 geringfügig zusammengedrückt, so daß unter geringfügiger Verkürzung der Länge dieses Paketes die Dichtbuchse zur Erzeugung einer ausreichenden Abdichtung an die Bohrungswandung angepresst wird. Die Haltekraft zwischen dem Packer und dem Bauteil wird also anders als beim Stand der Technik (Fig. 1) nicht durch die Reibkraft zwischen Dichtbuchse 31 und Bohrungswandung 32, sondern durch das formschlüssige Zusammenwir ken des Außengewindes des Gewindeteils 22 der Betonschraube 20 mit dem dadurch erzeug ten Innengewinde in der Wand der Bohrung 32 aufgebracht.The packer preassembled in this way is screwed in to prepare for an injection into a borehole 32 previously inserted into the clay component at a crack or cavity, so deep until the collar 29 of the guide sleeve 23 runs against a shoulder 33 of the borehole 32 . Since the guide sleeve 23 in the through hole 26 of the concrete screw slides under the axial force exerted by the concrete screw when screwing in, the package of the two disks 30 and the sealing bush 31 is compressed slightly in the last phase of the screwing-in process, so that the length is slightly shortened this package, the sealing bush is pressed against the wall of the bore to produce a sufficient seal. The holding force between the packer and the component is thus, unlike in the prior art ( FIG. 1) not by the frictional force between the sealing bush 31 and the bore wall 32 , but by the positive interaction between the external thread of the threaded part 22 of the concrete screw 20 and the thereby generated th internal thread applied in the wall of the bore 32 .

Der Packer nach der Erfindung hat weniger Teile und kann kleiner bemessen sein als der in Fig. 1 gezeigte Packer nach dem Stand der Technik, was insgesamt zu einer erheblich kürze ren und kompakteren Konstruktion sowie zu einem kleineren Bohrlochdurchmesser führt. Dennoch kann der Packer aufgrund der formschlüssigen Verbindung mit dem Bohrloch weit höhere Haltekräfte formschlüssig, d. h. mit um ein Vielfaches erhöhter Sicherheit, übertragen.The packer according to the invention has fewer parts and can be dimensioned smaller than the packer shown in FIG. 1 according to the prior art, which overall leads to a considerably shorter and more compact construction and to a smaller borehole diameter. Nevertheless, due to the positive connection with the borehole, the packer can transmit far higher holding forces in a positive-locking manner, that is to say with increased safety by a multiple.

Ein Packer gemäß der Erfindung läßt sich in der beschriebenen Weise einfach montieren und durch Herausschrauben auch wieder demontieren und mehrfach verwenden. Dabei stellt es kein Problem dar, wenn beim Herausschrauben der Betonschraube 20 aus dem Bohrloch 32 die Führungshülse 23 samt Dichtbuchse in der Bohrung verbleibt. Zur Wiederverwendung ist dann lediglich eine neue Führungshülse 23 mit aufgeschobenem Paket aus Dichtbuchse 31 und Scheiben 30 in die Durchgangsbohrung 26 der Betonschraube 20 einzudrücken.A packer according to the invention can be easily assembled in the manner described and also disassembled by unscrewing and used repeatedly. It is not a problem when the guide sleeve 23 remains with the unscrewing of the concrete screw 20 from the borehole 32 together with the sealing sleeve in the bore. For reuse, a new guide sleeve 23 with a pushed-on package of sealing bush 31 and washers 30 must then be pressed into the through bore 26 of the concrete screw 20 .

Claims

1. Packer zum Einbringen von Injektionsmedien unter Druck in Risse oder Hohlräume in Beton, Stein oder ähnlichen Baustoffen durch ein Rohrteil, welches in einer minde stens einen Absatz (33) aufweisenden Bohrung (32) im Beton an den Riss oder Hohl raum angesetzt und durch mindestens eine verformbare Dichtung (31) abgedichtet ist, die gegen die Bohrungswandung verpresst ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrteil als im Beton verankerbare Hohlschraube (20) ausgebildet ist und daß die Dichtung (31) von der Hohlschraube (20) gegen den Absatz (33) gepresst ist. 1. Packer for introducing injection media under pressure into cracks or cavities in concrete, stone or similar building materials through a pipe part which is attached to the crack or cavity in a concrete at least one step ( 33 ) having a bore ( 32 ) in the concrete or cavity at least one deformable seal ( 31 ) is sealed, which is pressed against the bore wall, characterized in that the tubular part is designed as a hollow screw ( 20 ) which can be anchored in the concrete, and in that the seal ( 31 ) from the hollow screw ( 20 ) against the shoulder ( 33 ) is pressed.

2. Packer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschraube (20) als direkt in den Beton einschraubbare Betonschraube ausgebildet ist.2. Packer according to claim 1, characterized in that the hollow screw ( 20 ) is designed as a concrete screw which can be screwed directly into the concrete.

3. Packer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschrau be (20) am Kopf (21) mit einem Nippel (25) für Injektionsmedium versehen ist.3. Packer according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow screw be ( 20 ) on the head ( 21 ) is provided with a nipple ( 25 ) for injection medium.

4. Packer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschraube (20) am Injektionsende einen glatten Führungsabschnitt (23) zur Zen trierung und Führung der als Dichtbuchse (31) ausgebildeten Dichtung aufweist.4. Packer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow screw ( 20 ) at the injection end has a smooth guide section ( 23 ) for Zen tration and guidance of the seal designed as a sealing bush ( 31 ).

5. Packer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt als gesonderte, in eine Durchgangsbohrung (26) der Hohlschraube (20) eindrückbare Führungshülse (23) ausgebildet ist.5. Packer according to claim 4, characterized in that the guide section is designed as a separate, in a through hole ( 26 ) of the hollow screw ( 20 ) which can be pressed in guide sleeve ( 23 ).

6. Packer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsbuchse (31) zwischen der Hohlschraube und einem umgebördelten Kragen (29) der Führungs hülse (23) zum Erzeugen eines gewünschten Dichtdruckes gegenüber der Bohrloch wandung verpressbar ist.6. Packer according to claim 5, characterized in that the sealing bush ( 31 ) between the banjo bolt and a flanged collar ( 29 ) of the guide sleeve ( 23 ) for generating a desired sealing pressure against the borehole wall can be pressed.

7. Packer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (32) mehrfach abgestuft ist.7. Packer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bore ( 32 ) is stepped several times.

8. Verfahren zum Einbringen von Injektionsmedien in Risse oder Hohlräume in Beton, Stein oder ähnlichen Baustoff durch ein Rohrteil, welches in einer mit mindestens ei nem Absatz (33) hergestellten und damit abgestuften Bohrung (32) im Beton an den Hohlraum oder Riss angesetzt und durch mindestens eine verformbare Dichtung (31) in der Bohrung abgedichtet wird, die gegen die Bohrungswandung gepresst wird, da durch gekennzeichnet,
daß das Rohrteil als im Beton mechanisch verankerbare Hohlschraube (20) bereitge stellt wird und
daß die Dichtung (31) durch Einschrauben der Hohlschraube (20) in die Bohrung (32) gegen den Absatz (33) zum Erzeugen eines gewünschten Dichtdruckes gegenüber der Bohrlochwandung gepresst wird.8. A method for introducing injection media into cracks or cavities in concrete, stone or similar building material by means of a pipe part which is attached to the cavity or crack in a bore ( 32 ) which is produced and thus graduated in at least one paragraph ( 33 ) in the concrete and is sealed by at least one deformable seal ( 31 ) in the bore, which is pressed against the bore wall, as characterized by
that the tubular part is provided as a mechanically anchored hollow screw ( 20 ) and
that the seal ( 31 ) is pressed by screwing the hollow screw ( 20 ) into the bore ( 32 ) against the shoulder ( 33 ) to produce a desired sealing pressure against the borehole wall.