DE3627627A1 - Injektionspacker - Google Patents
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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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863627627 DE3627627A1 (de) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | Injektionspacker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863627627 DE3627627A1 (de) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | Injektionspacker |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3627627A1 true DE3627627A1 (de) | 1988-02-18 |
Family
ID=6307404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863627627 Withdrawn DE3627627A1 (de) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | Injektionspacker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3627627A1 (de) |
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DE102017220239A1 (de) * | 2017-11-14 | 2019-05-16 | Roland Wolf | Injektionspacker |
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1986
- 1986-08-14 DE DE19863627627 patent/DE3627627A1/de not_active Withdrawn
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