DE3627627A1 - Injektionspacker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektionspacker für das Einpressen von flüssigen Stoffen, insbesondere Kunststoffen durch ein in einem schadhaften Körper, insbesondere einem Betonkörper oder Mauerwerk, eingebrachtes Bohrloch,

• - mit einem Schaft, in dem ein durchgehender Längskanal ausgebil­ det ist, der einen äußeren Eintrittsbereich mit einem Aus­ trittsbereich verbindet,
• - mit einem im Eintrittsbereich angeordneten Nippel, der ein Rückschlagventil aufweist, das in den Längskanal öffnet, und
• - mit einem im Austrittsbereich angeordneten Austrittsventil, das zum Austrittsbereich hin öffnet.

Derartige Injektionspacker sind für Hochdruckinjektionen mit Injektionsdrucken von 200 bar und darüber, aber auch für Injek­ tionen mit einem Druck von wenigen bar geeignet. Zum Ausfüllen eines Risses in einem Betonkörper wird der Riß zunächst seitlich angebohrt und anschließend in das erhaltene Bohrloch der Injek­ tionspacker eingesetzt. Dabei wird der Injektionspacker in einem ersten Schritt zunächst auf unterschiedliche Weise im Bohrloch so festgelegt, daß er auch durch Injektionsdrucke von 200 bar und darüber nicht aus dem Bohrloch herausgedrückt werden kann. Im zweiten Schritt, nach erfolgter Befestigung des Injektionspackers im Bohrloch, wird dann durch den Innenkanal des Injektionspackers flüssiger Kunststoff gepreßt und der Riß im Betonkörper verfüllt. Der Kunststoff härtet nach einer gewissen Zeit aus, wodurch auch der hydrostatische Druck auf den Injektionspacker wegfällt. Der Injektionspacker ist somit ein Bohrlochverschluß, der so fest im Bohrloch verankert oder verklemmt sein muß, daß er dem Reaktions­ druck der injizierten Kunststoffmasse während des eigentlichen Einpreßvorgangs und danach, bis zum Aushärten des Kunststoffs, widersteht.

Charakteristisch für alle Injektionspacker nach dem Stand der Technik ist die zweischrittige Arbeitsweise: Zunächst wird der Injektionspacker im Bohrloch befestigt, anschließend wird die Injektion durchgeführt. Es ist bekannt, als Injektionspacker ein Kunststoffröhrchen zu verwenden, in dessen luftseitigen Endbe­ reich ein herkömmlicher Schmiernippel eingedreht ist. Das Kunststoffröhrchen wird mit einer Klebmasse belegt und im Bohr­ loch eingeklebt. Diese vorbekannte Lösung hat verschiedene Nach­ teile: Einerseits wird nur selten eine ausreichend feste Ver­ bindung erreicht, insbesondere bei brüchigem Material geht der Klebstoff keine ausreichend sichere Verbindung mit dem Beton­ körper ein. Andererseits muß nach dem Einsetzen der röhrchenför­ migen Injektionspacker zunächst abgewartet werden, bis die Kleb­ masse abgebunden hat, hierdurch geht Zeit verloren. Schließlich muß nach erfolgter Injektion und nach Aushärten des injizierten Kunststoffes der überstehende Nippel abgeschlagen oder abge­ schraubt werden. Dies kann erst nach vollständigem Aushärten der Kunststoffmasse, typischerweise am Folgetage, erfolgen. Bei nor­ malem Arbeitsablauf hat dies den Nachteil, daß die Injektions­ stelle nicht am selben Tag, an dem auch die Injektion durchge­ führt wurde, verputzt werden kann. Damit fallen zusätzlich zwangsläufig An- und Abfahrten an, die benötigte Arbeitszeit ist relativ lang.

Weiterhin sind beispielsweise aus den DE-OS 26 33 434 oder 31 00 804 sowie dem Gebrauchsmuster 83 30 425 Injektionspacker mit einstückigem Schaft bekannt, bei denen der Schaft einen kegelstumpfförmigen Mantel hat und somit als ein Rundkeil ausge­ bildet ist. Das Bohrloch wird nur so groß gebohrt, daß der keil­ förmige Schaft etwas in das Bohrloch hineingesteckt werden kann. Danach wird der Schaft durch Hammerschläge in das Bohrloch einge­ trieben, er verkeilt sich dabei im Bohrloch. Anschließend muß noch ein Ansatzstück, zumeist ein Nippel, in den Eintrittsbereich eingedreht werden, damit eine Spritzpistole angesetzt werden kann. Diese vorbekannten Lösungen haben den Nachteil, daß die den Dichtsitz des Packers bewirkenden Keilkräfte unmittelbar am Ein­ tritt des Bohrloches auftreten. Dort aber besteht die Gefahr, daß Material seitlich abplatzt, was bei einer Verankerung des Packers tief im Bohrloch nicht auftreten kann, denn dort kann das Mate­ rial nicht frei abplatzen. Insgesamt wird am Eintritt des Bohr­ loches häufig kein ausreichender Dicht- und Preßsitz erzielt, der geeignet wäre, den Reaktionskräften der eingespritzten Kunst­ stoffmasse zu widerstehen. Weiterhin muß nach Einschlagen des rundkeilförmigen Schaftes zunächst ein Nippel oder dergleichen in den Eintrittsbereich eingeschraubt werden, bevor die Injektions­ arbeiten begonnen werden können. Dies benötigt Zeit. Schließlich muß vor dem Verputzen zumindest der überstehenden Nippel, teil­ weise aber auch ein überstehendes Packerende, abgeschlagen werden. Letzteres kann erst erfolgen, wenn die Kunststoffmasse ausgehärtet ist.

Um zu vermeiden, daß bei derartigen Schlagpackern die höchsten Preß- und Dichtungsdrucke unmittelbar am Eintritt des Bohrlochs auftreten, sind zweistückige Schlagpacker bekannt, siehe Gebrauchsmuster 83 23 152.5, die aus einem im wesentlichen zylin­ drischen Innenteil und einer Hülse bestehen, deren Wandstärke am Austrittsende größer ist als am Eintrittsende. Hierdurch treten beim Einschlagen die größten Spreizkräfte im Inneren des Bohr­ lochs auf. Die bekannte Lösung hat aber den Nachteil, daß der Injektionspacker zweistückig ist, er ist dadurch in der Herstel­ lung aufwendiger und teurer. Weiterhin ist bei ihm ein Verputzen erst möglich, wenn der Kunststoff ausgehärtet ist und dass über­ stehende Ende des inneren Schaftes abgeschlagen werden kann.

Weiterhin hat man die Schlagpacker dahingehend weiterentwickelt, und dies ist der eingangs genannte Injektionspacker, siehe Ge­ brauchsmuster 85 36 534, daß auch im Austrittsbereich ein Rück­ schlagventil angeordnet wurde, das aus dem Innenkanal zum Aus­ trittsende hin öffnet. Aufgrund dieses zusätzlichen Ventils kann das aus dem Bohrloch überstehende Ende des Injektionspackers abgeschlagen werden, bevor der Kunststoff ausgehärtet ist, da das zusätzliche Ventil die Absperrfunktion übernimmt. Es bleibt aber der Nachteil, daß die Verankerung unmittelbar am Eintritt der Bohrung erfolgt und in vielen Fällen nicht zufriedenstellend erreicht wird. Darüber hinaus muß der Packer mit Hammerschlägen eingetrieben werden, der Nippel am Eintrittsbereich muß nach dem Eintreiben angebracht werden. Diese beiden Vorgänge erfordern Zeit.

Schließlich sind mehrere Injektionspacker bekannt, die typischer­ weise mehrteilig aufgebaut sind und deren Dicht- und Klemmelement aus einem kurzen Gummirohrstück, zumeist Gummischlauchstück, besteht. Dieses rohrförmige Gummistück wird durch geeignete Vor­ richtungen in Axialrichtung zusammengedrückt, wodurch es sich tonnenförmig auswölbt und an der Innenwand des Bohrlochs, tief im Inneren des Bohrlochs, anliegt. Bei dem Injektionspacker nach der DE-PS 28 33 546 wird die Gummihülse über einen abreißbaren Zugstift gespreizt und ausgedehnt. Hierbei wird ein Spezialwerk­ zeug für das Spannen benötigt. Beim Injektionspacker nach der DE- PS 15 34 902 wird die Gummihülse durch Anziehen einer Mutter axial zusammengepreßt, hierbei benötigt der Spannvorgang erheb­ liche Zeit. Es ergibt sich aber gegenüber der vorgeschriebenen Lösung der Vorteil, daß der Injektionspacker durch Anziehen der Mutter nachgespannt werden kann, was bei einem einmalig mit Abreißvorgang ablaufenden Spannen nicht zu erreichen ist. Der Nachteil derartiger, mit einem hülsenförmigen Gummistück arbei­ tenden Injektionspacker liegt aber insbesondere in ihren hohen Kosten, die durch den mehrteiligen Aufbau und dadurch komplizier­ ten Herstellungsvorgang begründet sind. Der Vorteil derartiger Packer liegt darin, daß die Verklemmung tief im Inneren des Bohrlochs erfolgt und der Injektorpacker zumindest etwas schlanker ist als das Bohrloch, also tief in das Bohrloch eingesetzt werden kann.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den vorbekannten Injektionspacker der eingangs genannten Art dahinge­ hend weiterzuentwickeln, daß er von Hand und ohne zusätzliche Eintreibhilfen in ein Bohrloch eingesetzt werden kann, wobei für dieses Einsetzen keine speziellen Eintreibwerkzeuge benötigt werden sollen und das Einsetzen so tief in das Bohrloch erfolgen kann, wie es der Benutzer wünscht, daß die Injektion unmittelbar nach Einsetzen des Injektionspackers in das Bohrloch begonnen werden kann, ohne daß erst ein Eintreiben, Aufbringen von Spreiz­ kräften durch mechanische Hilfsmittel oder dergleichen durchge­ führt werden muß, daß vielmehr der Injektionsdruck der injizier­ ten Flüssigkeit dazu genutzt wird, die Spreizkräfte aufzubringen, und daß er kostengünstig in der Herstellung und Anwendung ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem vorbekannten Injektions­ packer dadurch gelöst, daß der Mantel des Schaftes einen ringför­ migen, nachgiebigen Ausdehnbereich aufweist, der bei einem im Längskanal herrschenden Überdruck sich radial nach außen aus­ dehnt, und daß das Austrittsventil erst bei Erreichen eines Druckes im Innenkanal öffnet, der eine derartige radiale Aus­ dehnung des Ausdehnbereiches hervorruft, daß ein kraftschlüssiger Halt des Injektionspackers im Bohrloch bewirkt wird.

Im Gegensatz zu den vorbekannten Injektionspackern wird also bei diesem Injektionspacker der ohnehin vorhandene hohe Injektions­ druck der Injektionsflüssigkeit dazu genutzt, zunächst (wie an sich bekannt) den Innenraum des Längskanals zu füllen, dabei aber (und hierin besteht die Neuheit) einen Druck im Innenkanal aus­ zubauen, der den Ausdehnbereich ringsum nach außen auswölbt, so daß die für den Rückhalt des Schaftes im Bohrloch notwendigen Spreizkräfte auftreten. Sobald im Innenkanal ein gewisser, für den beschriebenen Halt notwendiger Druck erreicht ist, öffnet das Austrittsventil, die danach in den Innenkanal eingepreßte Kunststoffmasse strömt aus dem Austrittsende und füllt den Riß im Betonkörper oder dergleichen. Da das Austrittsventil erst bei einer gewissen Druckschwelle, beispielsweise bei sechs bar, öffnet, wird im Innenkanal stets ein höherer Druck aufrecht­ erhalten, als er jenseits des Austrittsendes, also im Riß des Betonkörpers, herrscht. Dadurch bleibt der Ausdehnbereich expan­ diert, die Spreizkraft bleibt erhalten. Bei Ende des Injektions­ vorganges herrscht im Innenkanal der volle Injektionsdruck, jen­ seits seines Austrittsendes und damit im Riß herrscht ein etwas geringerer Druck, die Druckdifferenz entspricht der Druck­ schwelle, bei dem das Austrittsventil öffnet.

Die Vorteile dieses Injektionspackers liegen in seiner einfachen Herstellung, beispielsweise kann der Schaft einstückig ausgebil­ det sein, in seiner einfachen Einsetzbarkeit, seiner bequemen Anwendung und der durch ihn erreichten Verkürzung der Gesamtar­ beitszeit. Der Schaft läßt sich beispielsweise aus einem aus­ reichend elastomer eingestellten Kunststoff, einem Gummi oder dergleichen einfach und kostengünstig in einem Herstellvorgang fertigen, die beiden Ventile (Nippel und Austrittsventil) werden unmittelbar beim Herstellungsvorgang oder kurz danach angebracht. Der Nippel muß nicht erst am Einsatzort, wie beim Packer nach der eingangs genannten Art, eingeschraubt werden.

Der erfindungsgemäße Injektionspacker kann per Hand in ein Bohr­ loch eingesetzt werden, er wird zweckmäßig so ausgeführt, daß er bereits auf Grund seiner Außenabmessungen einen gewissen Reib­ schluß im Bohrloch bewirkt. Wird, was für die Funktion nicht notwendig ist, ein Eintreibwerkzeug benutzt, so können auch höhere Reibschlußkräfte vor dem Füllen des Innenkanals erzielt werden. Günstig ist hierbei, daß der Ausdehnbereich zwangsläufig aus einem nachgiebigen, beispielsweise gummielastischen Material besteht, das sich für die Aufbringung von Reibkräften zur Bohr­ lochwandung hin eignet.

Der erfindungsgemäße Packer kann relativ klein, beispielsweise für Bohrungen von acht oder zehn Millimeter Durchmesser, ausge­ bildet werden. Hierdurch vereinfacht sich der Aufwand für das Einbringen der Bohrung. Derartig kleine Packer lassen sich nach dem Stand der Technik praktisch nicht herstellen und werden derzeit nicht angeboten. Wird der Packer jedoch mit größerem Außendurchmesser gefertigt, so daß beispielsweise Bohrungen von dreizehn Millimeter Durchmesser oder etwas mehr für das Bohrloch durchgeführt werden müssen, so hat dies den Vorteil, daß der Injektionspacker so tief in ein Bohrloch eingesetzt werden kann, daß auch sein Nippel sich vollständig im Bohrloch befindet. Dann wird der Vorteil erreicht, daß kein Teil des Injektionspackers aus dem Bohrloch vorsteht, das Bohrloch kann unmittelbar nach Durchführen der Injektionsarbeiten, lange bevor der Kunststoff ausgehärtet ist, verspachtelt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Nippel aus einem nicht rostenden Material hergestellt ist, um zu vermeiden, daß nach Karbonisieren des Betons der Nippel rostet und dadurch Abplatzungen vor dem Nippel auftreten.

Bei der Lagerhaltung und beim praktischen Einsatz des erfin­ dungsgemäßen Injektionspackers stellt sich der Vorteil heraus, daß er komplett einsatzfähig ab seiner Herstellung ist, also nicht darauf geachtet werden muß, daß man Schäfte und Nippel vorrätig hat, verkauft und zum Einsatzort mitführt. Am Einsatzort selbst ist der Vorgang des Einsetzens des Injektionspackers deut­ lich verkürzt, Spannarbeiten, wie beispielsweise das Eintreiben durch einen Hammer, fallen nicht an. Zusätzliche Hilfsmittel für das Eintreiben werden nicht benötigt. Vielmehr wird für das Verspannen lediglich die Apparatur benötigt, die ohnehin zum Injizieren des Kunststoffs vorhanden sein muß, nämlich eine hand- oder motorbetriebene Injektionspresse mit einer Pistole oder dergleichen, die ein Mundstück aufweist, das auf den Nippel aufgesetzt werden kann.

In bevorzugter Arbeitsweise wird nach Bohren eines Bohrlochs in einen Betonkörper ein Injektionspacker auf das Mundstück einer Spritzpistole gesteckt und durch Druck auf diese in das Bohrloch so tief eingeschoben, daß auch das Mundstück der Spritzpistole im Bohrloch verschwindet. Der Packer kann auch stattdessen zunächst per Hand ein gutes Stück in das Bohrloch eingedrückt werden, anschließend das Mundstück auf den Nippel geklinkt werden und das restliche Einschieben über die Spritzpistole erfolgen. Ist der Injektionspacker ausreichend tief in das Bohrloch eingeschoben, wird über die Spritzpistole Druck aufgebracht, die oben beschrie­ bene Spreizwirkung tritt auf, anschließend läuft der Füllvorgang des Risses im Betonkörper ab.

Nach dem Spritzvorgang kann unmittelbar verspachtelt oder verputzt werden, die Wartezeit bis zum Aushärten des Kunst­ stoffes muß nicht beachtet werden.

Im Gegensatz zum Zweiventilpacker der eingangs genannten Art muß bei dem erfindungsgemäßen Injektionspacker jedoch darauf geachtet werden, daß beide Ventile zumindest so lange funktionieren müssen, bis der Kunststoff ausgehärtet ist. Durch die beiden Ventile an beiden Enden des Schaftes wird sichergestellt, daß im Inneren des Schaftes ein hoher, für die Spreizung ausreichender Druck aufrechterhalten wird. Entfernt man zu früh den Nippel am Eintrittsbereich, baut sich der Binnendruck im Schaft ab und man riskiert, daß der Reaktionsdruck der eingespritzten Kunststoff­ masse im Riß den Schaft nach außen drückt. Demgegenüber kann bei dem Zweiventilpacker der eingangs genannten Art der Nippel sofort nach Beendigung des Injektionsvorganges abgeschlagen werden, da er für die Abdichtung dann keine Funktion mehr hat. Beim Abschla­ gen muß nur darauf geachtet werden, daß der Dichtsitz des im Bohrloch verbleibenden Schaftteils aufrechterhalten bleibt. Beim seitlichen Abschlagen bricht der Schaft des vorbekannten Schlag­ packers der eingangs genannten Art meist fünf bis zehn Millimeter unterhalb des Beginns des Bohrloches im Bohrloch ab. Die höchsten Spreizkräfte treten aber gerade an der Oberfläche auf. Durch den Abschlagvorgang kann der Dichtsatz des Packerrestes beein­ trächtigt werden. Auch dies ist ein Nachteil des Injektions­ packers der eingangs genannten Art.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Ausdehnbe­ reich des Schaftes vom Eintrittsbereich des Schaftes räumlich zu trennen, vorzugsweise den Innenkanal in einer Stufe oder Kegel­ fläche vom Innendurchmesser im Nippelbereich zum größeren Innen­ durchmesser im Ausdehnbereich zu erweitern. Hierdurch wird ver­ mieden, daß die funktionsnotwendige Ausbeulung des Ausdehnbe­ reiches sich auf den Eintrittsbereich und die dortige Verankerung des Nippels mechanisch auswirkt. Der volle Injektionsdruck von 200 bar und darüber fällt beim Injizieren nur zwischen dem Aus­ dehnbereich und dem Eintrittsbereich des Injektionspackers an, zwischen dem Ausdehnbereich und dem Austrittsbereich des Injek­ tionspackers besteht maximal ein Differenzdruck von wenigen bar. Die eigentlichen Druckbelastungsprobleme treten daher zwischen Eintrittsbereich und Ausdehnbereich auf. Die Druckbelastung kann besser aufgenommen und abgefangen werden, wenn eine mechanische Auswirkung der Ausdehnbewegung auf den Nippelbereich verhindert wird.

Beim Füllen des Innenkanals paßt sich der Ausdehnbereich weitestgehend der Form und den Festigkeitsverhältnissen am Innen­ mantel des Bohrloches an. Auch wenn das Bohrloch grob unrund gebohrt ist, wird eine ausreichende Abdichtung erzielt, da sich der Ausdehnbereich der grob unrunden Form des Bohrlochs (in seiner Tiefe) anpaßt. Ist andererseits oder zusätzlich das Beton­ material in Nachbarschaft des Ausdehnbereiches bröcklig oder anderweitig in seiner Festigkeit beeinträchtigt, so dehnt sich der Ausdehnbereich weiter in dieses Material hinein aus, wodurch ein ausreichend sicherer Halt erzielt wird. Der Vorteil liegt dabei stets darin, daß der Anpreßdruck des Ausdehnbereiches an die Bohrlochwandung weitgehend unabhängig von den geometrischen Verhältnissen ist und praktisch ausschließlich vom Überdruck im Innenkanal bestimmt wird. Zudem wird der Anpreßdruck um so höher, je größer der im zu verfüllenden Riß herrschende Druck wird, denn der Innendruck im Innenkanal ist stets um die für die Öffnung des Austrittsventils notwendige Druckschwelle höher als der Druck im verfüllten Riß. Je höher der Druck im Riß wird, um so besser wird also die Verankerung des Injektionspackers in seinem Bohrloch. Dies ist für die praktische Anwendung sehr günstig. Es muß bei der Konstruktion des Mantels jedoch darauf geachtet werden, daß der Ausdehnbereich auch bei den höchsten Injektionsdrücken nicht platzen kann. Vorzugsweise wird der Mantel daher so ausgelegt, daß der Injektionspacker außerhalb eines Bohrloches bei blockiertem Austrittsventil mit dem vollen Injektionsdruck gefüllt werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Injektionspacker,

Fig. 2 einen Axialschnitt ähnlich Fig. 1, jedoch durch einen Injektionspacker ohne Nippel,

Fig. 3 einen Axialschnitt ähnlich Fig. 1 durch einen in ein Bohrloch in einem Betonkörper eingesetzten Injektions­ packer,

Fig. 4 ein Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine frontseitige Hälfte eines Injektionspackers und

Fig. 6 einen Axialschnitt durch einen Schaft eines Injektions­ packers, der mehrteilig hergestellt ist.

Der Injektionspacker für das Einpressen von flüssigen, aushärt­ baren Kunststoffen oder anderen Flüssigkeiten hat einen Schaft 20, in dem ein durchgehender Längskanal 22 ausgebildet ist, der einen äußeren Eintrittsbereich 24 mit einem Austrittsbereich 26 verbindet. Im Eintrittsbereich 24 ist ein Nippel 28 mit Rück­ schlagventil eingeschraubt, wie er als Schmiernippel im Kraft­ fahrzeugbereich Verwendung findet. Im Austrittsbereich 26 ist ein Austrittsventil 30 angeordnet. Beide Ventile 28, 30 öffnen in Flußrichtung des Kunststoffmaterials, also in Fig. 1 von links nach rechts.

Der Schaft 20 ist aus einem nachgiebigen Kunststoff, beispiels­ weise einem Polyäthylen oder Polyamid gefertigt. Der Elastizi­ tätsmodul des verwendeten Kunststoffs und die Wandstärken des Schaftes 20 in seinen einzelnen Bereichen sind sorgfältig auf­ einander abgestimmt, wie im folgenden näher erläutert wird: Der Eintrittsbereich 24 des Schaftes 20 ist relativ lang ausgebildet und hat eine große Wandstärke. In diesem Bereich sind Elastizi­ tätsmodul des Kunststoffes und Wandstärke so aufeinander abge­ stimmt, daß ein weitgehend starrer Körper erhalten wird, der sich auch bei den höchsten Injektionsdrucken praktisch nicht verformt. Wie die Fig. 1 zeigt, ist der eigentliche Eintrittsbereich recht lang ausgebildet, es ist länger als ein Drittel der Gesamtlänge des Schaftes 20 und erreicht nahezu die halbe Schaftlänge. Der Eintrittsbereich 24 hat in bekannter Weise eingangsseitig eine Aufnahmebohrung 32, die dem Gewindestück 34 des Nippels 28 ange­ paßt ist. Anschließend verjüngt sich der Innenkanal 22 stufen­ artig auf den Innendurchmesser, den auch das Durchgangsloch des Nippels 28 aufweist. Dieser anschließende Bereich des Eintritts­ bereichs 24 dient dazu, alle mechanischen Belastungen, die insbe­ sondere durch den hydrostatischen Druck in den anschließenden Teilbereichen des Injektionspackers bedingt sind, vom Nippel 28, insbesondere seiner Aufnahmebohrung 32 fernzuhalten. Hierdurch wird erreicht, daß - wie beim Injektionspacker der eingangs ge­ nannten Art - im eigentlichen Nippelbereich der maximale Injek­ tionsdruck gegenüber dem außenseitigen Normaldruck anfallen kann, ohne daß dieser Bereich des Schaftes 20 sich merklich deformiert oder gar undicht wird.

An dem Eintrittsbereich 24 schließt sich ein erster Übergangsbe­ reich 36 an, innerhalb dessen sich der Längskanal 22 trichter­ förmig aufweitet und demzufolge die Wandstärke des Schaftes 20 kontinuierlich abnimmt. Im anschließenden Ausdehnbereich 38 hat der Schaft 20 dann eine deutlich geringere Wandstärke als im Eintrittsbereich 24, im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist die Wandstärke auf ein Siebtel reduziert, sie kann aber noch geringer sein. Die Wandstärke des Schaftes 20 im Ausdehnbereich 38 ist so bemessen, daß bei einem gewissen Innendruck im Längskanal 22 der Ausdehnbereich 38 sich ringwulstartig nach außen ausdehnen kann, wie dies in den Fig. 3 und 4 an einem praktischen Beispiel erläutert ist. Andererseits muß die Materialstärke im Ausdehnbe­ reich 38 aber so bemessen sein, daß der Mantel auch bei den höchsten Injektionsdrucken nicht platzen oder reißen kann.

An den Ausdehnbereich 38 schließt sich ein zweiter Übergangsbe­ reich 40 an, der ebenfalls kegelförmig ist, aber deutlich kürzer als der erste Übergangsbereich 36 ausgebildet ist. Den Rest des Schaftes 20 nimmt der Austrittsbereich 26 an, in den das Aus­ trittsventil 30 eingesetzt ist. Zwischen der im Ausdehnbereich 38 beabsichtigten Abdichtung und dem formschlüssigen Halt des Schaftes 20 in einem Bohrloch 42 und dem Austrittsbereich 26 treten nur noch Druckdifferenzen auf, die deutlich geringer sind als der Injektionsdruck und wertmäßig vom Öffnungsdruck des Aus­ trittsventils 30 bestimmt sind. Dieses ist so eingestellt, insbe­ sondere ist seine Schließfeder 44 so bemessen, daß es bei einem Druck öffnet, bei dem der Ausdehnbereich 38 bereits eine ringwulstartige Auswölbung eingenommen hat, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.

Entscheidend für die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Injektionspackers ist also eine sorgfältige Abstimmung bei der Wahl des Materials für den einstückigen Schaft 20, der Material­ stärke im Ausdehnbereich 30 und des Öffnungsdruckes des Aus­ trittsventils 30.

Wie alle Figuren zeigen, ist der Injektionspacker, insbesondere sein Schaft 20, im wesentlichen außen zylindrisch. Seine Außenab­ messungen sind so gewählt, daß er mit gelindem Druck, wie er per Hand ohne Schwierigkeiten aufgebracht werden kann, vollständig in ein Bohrloch 42 eingeschoben werden kann, so daß auch sein Nippel 28 sich im Bohrloch befindet, wie dies die Fig. 3 zeigt. Typi­ scherweise hat der Schaft 20 beispielsweise einen Außendurch­ messer von dreizehn Millimeter, der zugleich dem Durchmesser des für die Ausführung des Bohrloches 42 verwendeten Bohrers gleicht. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 springen am Außenmantel des Ausdehnbereiches 38 noch zwei ringförmige, sägezahnförmige Rippen 46 wenige Millimeter gegenüber dem sonst zylindrischen Außen­ mantel vor, ihre Steilkante liegt zum Eintrittsbereich 24. Diese Rippen sollen einen gewissen Halt des Schaftes 20 im Bohrloch 42 bewirken, wie er beispielsweise bei normalen Kunststoffdübeln in einem Bohrloch erzielt wird. Da die Rippen 46 sich im Bereich der dünnsten Wandstärke des Schaftes 20 befinden, werden sie beim Einschieben des Injektionspackers in ein Bohrloch 42 auch radial nach innen federn, beim späteren Füllen des Längskanals 22 mit Injektionsflüssigkeit werden sie dann wieder nach außen gepreßt und ermöglichen eine bessere Verankerung.

Der Injektionspacker nach Fig. 2, von dem lediglich der Schaft 20 und das Austrittsventil 30 gezeigt sind, weist gegenüber dem Injektionspacker nach Fig. 1 eine vereinfachte Herstellung auf, da sich der Längskanal 22 nicht im Inneren aufweitet. Es wird auf den zweiten Übergangsbereich 40 verzichtet, auch im Austrittsbe­ reich 26 hat der Schaft 20 noch dieselbe Wanddicke wie im Aus­ dehnbereich 38. Es wird ein im Durchmesser relativ großes Aus­ trittsventil 30 verwendet, das mit dem Schaft schraubverbunden, vorzugsweise aber auch zusätzlich noch verklebt oder anderweitig verbunden ist. Da aber im Austrittsbereich 26 nur Differenzdrucke von beispielsweise zehn oder zwanzig bar auftreten, ist die Verankerung des Austrittsventils 30 im Austrittsbereich 26 des Schaftes 20 wesentlich weniger kritisch als die Verankerung des Nippels 28 im Schaft 20.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Injektionspackers wird nun anhand der Fig. 3 und 4 erläutert: Der Injektionspacker gemäß Fig. 1 wird, komplett wie er in Fig. 1 dargestellt ist, in das Bohrloch 42 eingeschoben. Dieses kreuzt, wie die Fig. 3 zeigt, einen Riß 48 im Betonkörper 50. Zum Einsetzen wird der Nippel 28 des Injektionspackers zweckmäßigerweise auf den Kopf 52 einer Injektionspistole 54 gesteckt und durch diese in die in Fig. 3 gezeigte Position innerhalb des Bohrlochs 42 geschoben. Sobald der Injektionspacker innerhalb des Bohrlochs 42 die gewünschte Position, insbesondere Tiefe, erreicht hat, kann mit der Injek­ tion der Injektionsflüssigkeit begonnen werden. Diese strömt durch den Kopf 52 und durch den Nippel 28, der vorzugsweise einen möglichst geringen Öffnungsdruck hat, in den Längskanal 22 und füllt diesen aus, da das Austrittsventil 30 zunächst geschlossen ist. Mit fortschreitendem Einpressen von Injektionsmasse in den Längskanal 22 baut sich dort ein Innendruck auf. Er bewirkt ein ringwulstiges Ausbeulen des Ausdehnbereiches 38, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Dieses Ausbeulen tritt bei geringen Innen­ drucken noch nicht auf, wird aber mit steigendem Innendruck zunehmend deutlicher und erreicht einen für die Verspannung des Schaftes 20 im Bohrloch ausreichenden Wert bei einem gewissen Innendruck, beispielsweise zehn bar. Bei diesem Innendruck inner­ halb des Längskanals 22 öffnet das Austrittsventil 30. Weitere Kunststoffmasse, die von der Injektionspistole 54 in den Längs­ kanal 22 hineingepreßt wird, fließt nun aus dem Austrittsventil 30 aus, wobei im Längskanal 22 ein Druck, der dem Öffnungsdruck des Austrittsventils 30 entspricht, aufrechterhalten wird. Die Kunststoffmasse füllt den Riß 48, es baut sich vor dem Austritts­ ventil 30 ein hydrostatischer Druck auf. Da das Austrittsventil 30 nur auf Druckdifferenzen anspricht, steigt auch der Innendruck im Längskanal 22.

Bei Abschluß der Injektion ist der Innendruck im Längskanal 22 der maximale Injektionsdruck. Vor dem Austrittsventil 30 herrscht beispielsweise im Riß 48 ein Druck, der um den Öffnungsdruck des Austrittsventils 30 geringer ist als der eigentliche Injektionsdruck. Bei einem Injektionsdruck von 220 bar beispielsweise und einem Öffnungdruck von zwanzig bar für das Austrittsventil 30 herrscht bei Abschluß der Injektion ein Druck von 200 bar im Riß 48.

Sofort anschließend kann der vor dem Nippel 28 liegende Ein­ trittsbereich des Bohrloches 42 verspachtelt werden. Der Nippel 28 ist vorzugsweise aus einem nicht rostenden Material herge­ stellt, so daß die verputzte Injektionsstelle auch bei Feuchtig­ keitszutritt später nicht wieder in Erscheinung tritt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Ausbeulung des Aus­ dehnbereiches 38 mit einer gewissen Übertreibung gezeichnet. Gezeigt werden soll, daß sich der Ausdehnbereich 38 den tat­ sächlichen örtlichen Gegebenheiten im Bohrloch 42 individuell und lokal anpassen kann. So ist, wie Fig. 3 zeigt, der Ausdehnbe­ reich 38 im oberen Bereich der Figur deutlich weiter ausgewölbt als im unteren Bereich, Fig. 4 zeigt auch, wie unrund der Aus­ dehnbereich 38 gegenüber dem Austrittsbereich 26 und dem Aus­ trittsventil 30 verlaufen kann.

Entscheidend für die Sicherheit allgemein ist es, daß sich der Ausdehnbereich 38 auch im freien Zustand, also ohne den Gegen­ druck der Wandung des Bohrlochs 42, nich soweit ausdehnen kann, daß er bei den maximalen Injektionsdrücken platzt. Dieses Ver­ halten ist zwar für den praktischen Einsatz des Injektionspacker nicht unbedingt erforderlich, erhöht aber insgesamt die Sicherheit.

Fig. 5 zeigt einen Teilbereich eines Injektionspackers, hier ist eine andere Lösung praktiziert, um den Dichtsitz des Nippels 28 im Schaft 20 auch bei den höchsten Injektionsdrücken zu gewähr­ leisten. Der Nippel setzt sich innerhalb des Schaftes 20 ein­ stückig (oder auch zweistückig) in einen zylindrischen Bereich 56 und einen Kegelbereich 58 fort, der dem kegelförmigen Verlauf des ersten Übergangsbereiches 36 angepaßt ist. Bei steigendem Druck im Längskanal 22 wirkt ein zunehmender Druck auf die Kreisfläche 60 des Kegelbereiches 58, so daß dieser stärker gegen die Wandung des ersten Übergangsbereiches 36 gepreßt wird und dort der Dicht­ sitz bewirkt wird.

Fig. 6 schließlich zeigt einen aus drei Teilen hergestellten Schaft 20. In einen Schlauchabschnitt 62 ist paßgenau von links ein erstes Kunststoffteil 64 eingepaßt und mit der Innenwand des Schlauchabschnitts 62 verbunden. Von rechts ist ein zweites Kunststoffteil ebenso eingesetzt, es ist aber kürzer als das erste. Zwischen beiden bleibt der Ausdehnbereich 38 frei, der ausschließlich durch den Schlauchabschnitt 62 gebildet wird. Hieran anschließend steigt die Wandstärke der Kunststoffteile 64, 66 zu beiden Seiten hin ausgehend von praktisch Null kontinuier­ lich an, wodurch insgesamt die beiden Übergangsbereiche 36, 40 ausgebildet werden. Die anschließenden Teilbereiche der Kunst­ stoffteile 64, 66 haben die volle Wandstärke und dienen der Aufnahme der Ventile 28, 30.

Claims (8)

1. Injektionspacker für das Einpressen von flüssigen Stoffen, insbesondere Kunststoffen, durch ein in einem schadhaften Körper, insbesondere einem Betonkörper (50) oder Mauerwerk, eingebrachtes Bohrloch (42),

• - mit einem Schaft (20), in dem ein durchgehender Längska­ nal (22) ausgebildet ist, der einen äußeren Eintrittsbe­ reich (24) mit einem Austrittsbereich (26) verbindet,
• - mit einem im Eintrittsbereich (24) angeordneten Nippel (28), der ein Rückschalgventil aufweist, das in den Längskanal (22) öffnet und
• - mit einem Austrittsbereich (26) angeordneten Aus­ trittsventil (30), das zum Austrittsende hin öffnet,

dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Schaftes (20) einen ringförmigen, nachgiebigen Ausdehn­ bereich (38) aufweist, der bei einem im Längskanal (22) herrschenden Überdruck sich radial nach außen ausdehnt, und daß das Austrittsventil (30) erst bei Erreichen eines Druckes im Innenkanal (20) öffnet, der eine derartige radiale Ausdehnung des Ausdehnbereiches (38) hervorruft, daß ein kraftschlüssiger Halt des Injektionspackers im Bohrloch (42) bewirkt wird.

2. Injektionspacker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (20) einstückig aus einem nachgiebigen, weder elastomeren noch harten Kunststoff hergestellt ist.

3. Injektionspacker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eintrittsbereich (24) fünfundzwanzig Prozent bis fünfzig Prozent der Gesamtlänge des Schaftes (20) ausmacht, und daß sich an ihn vorzugsweise ein erster Erweiterungsbereich (36) anschließt, in dem sich der Innen­ durchmesser des Längskanals (22) ausgehend von einem kleinen Innendurchmesser von wenigen Millimetern im Ein­ trittsbereich (24) auf einen Durchmesser ausdehnt, der nur etwas unterhalb des Außendurchmessers des Ausdehnbereiches (38) liegt, insbesondere siebzig bis fünfundneunzig Prozent des Außendurchmessers im Ausdehnbereich (38) beträgt.

5. Injektionspacker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenmantel des Ausdehnbereiches (38) Rippen (46), die vorzugsweise sägezahnförmig sind, ausgebildet sind.

6. Injektionspacker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Schaftes (20) dem Innendurchmesser des Bohrloches (42) so angepaßt ist, daß der gesamte Injektionspacker von Hand und ohne ein Treibwerkzeug in das Bohrloch (42) eingesetzt werden kann.

7. Injektionspacker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungdruck des Austrittsventils (30) zwischen fünf und dreißig bar liegt, und daß der Öffnungdruck des Nippels sehr gering ist, vorzugsweise unter drei bar liegt.

8. Injektionspacker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Ausdehnbereiches (38) und für den Ausdehnbereich (38) verwendete Mate­ rial so aufeinander abgestimmt sind, daß ein außerhalb eines Bohloches (42) mit Injektionsflüssigkeit gefüllter Injektionsspeicher bei einem Druck von 200 bar im Längskanal (22 ) und bei verstopftem Austrittsbereich (26) nicht reißt.