EP2354448A2 - Selbstbohranker mit Bohrankerdichtung - Google Patents

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EP2354448A2
EP2354448A2 EP11152558A EP11152558A EP2354448A2 EP 2354448 A2 EP2354448 A2 EP 2354448A2 EP 11152558 A EP11152558 A EP 11152558A EP 11152558 A EP11152558 A EP 11152558A EP 2354448 A2 EP2354448 A2 EP 2354448A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anchor
anchor rod
bohrankerdichtung
injection channel
seal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11152558A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2354448A3 (de
Inventor
Jörg Küchler
Anton Grenko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuechler Technik AG
Original Assignee
Kuechler Technik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuechler Technik AG filed Critical Kuechler Technik AG
Publication of EP2354448A2 publication Critical patent/EP2354448A2/de
Publication of EP2354448A3 publication Critical patent/EP2354448A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0046—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts formed by a plurality of elements arranged longitudinally
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0053—Anchoring-bolts in the form of lost drilling rods

Definitions

  • the present invention describes a drill anchor seal which is completely sealable within an extension sleeve in the region of a central web, at least partially lying in an injection channel of a self-drilling anchor between adjacent anchor rod elements, and a self-drilling anchor comprising at least one drill anchor seal fully supported in an extension sleeve.
  • Self-drilling anchors have been known for a long time in special foundation engineering, which are primarily loaded with tension and initiate forces into deeper soil layers.
  • These self-drilling anchors are formed from a multi-part anchor rod, comprising a plurality of anchor rod elements, which have as hollow rod elements extending in the direction of the longitudinal axis injection channel.
  • the anchor rod has an anchor outer thread extending along the circumference.
  • a drill bit is arranged at the in the ground to be lowered first anchor rod element and thus the front end of the anchor rod.
  • the side of the anchor rod is referred to, which is sunk in the ground, while the rear side or luft beginnerem end of the projected hole projecting end of the anchor rod is designated.
  • the anchor rod and the individual anchor rod elements act as a drill pipe, wherein the air-side end of the anchor rod a Drilling device, such as a rotary hammer for rotating and / or rotationally driven drilling the anchor rod is fastened.
  • a Drilling device such as a rotary hammer for rotating and / or rotationally driven drilling the anchor rod is fastened.
  • an injection fluid preferably cement or mortar suspension is injected through the axial injection channel, which escapes in the region of the drill bit from at least one injection nozzle in the resulting well, whereby the well filled and the self-drilling anchor can be fixed in the well.
  • the drill bit is in this process a lost drill bit.
  • a coupling sleeve or extension sleeve which has an internal thread and tapers in the region of a central web.
  • the front ends of the anchor rod elements and the rear ends of the adjacent anchor rod elements are firmly bolted in the coupling sleeve and partially cold deformed uncontrollably in the coupling sleeve.
  • the result is a purely metallic seal, which facilitates forwarding the impact energy.
  • seizure of the thread the end portions of the anchor rod elements must be sufficiently greased within the coupling sleeves.
  • the thread flanks of the end portions of the anchor rod elements must also be made exactly to achieve a necessary tightness between the anchor rod elements.
  • the known extension sleeve was provided with additional sealing washers or O-rings to achieve the required tightness.
  • the front and rear ends of the adjacent anchor rod elements must be reworked and partially chamfered in order to achieve an optimum seal.
  • additional steps are necessary, such as turning or lowering, so that increases the production time of the anchor rod elements and makes the production more expensive.
  • the gaskets or O-rings are not located on a central web between the socket internally threaded from both sides of the extension sleeve, whereby the gaskets or O-rings can even protrude into the injection channel.
  • the sealing washers or O-rings they can be damaged in the extension sleeve, which reduces the sealing effect.
  • the object of the present invention is to provide a self-drilling anchor whose directly adjacent arranged anchor rod elements by means of a Bohrankerdichtung and an extension sleeve are connected such that the injection channel is sealed in the region of the transitions between adjacent anchor rod elements against high injection fluid pressures of up to 600 bar ,
  • Another object of the present invention is to provide a well seal which guarantees tightness within the extension sleeve at high injection fluid pressures of up to 600 bar and does not require any special machining or reworking of the end surfaces of the ends of adjacent anchor rod elements.
  • FIG. 1 shows a Caribbean rocker or Injedgingsbohranker 0 for use in Hoch horrinjetechnischsvon in special civil engineering with a longitudinal axis L, which has a multi-part anchor rod 1 substantially.
  • a drill bit 13 is detachably or non-detachably fastened to a first anchor rod element 10.
  • the drill bit 13 is used here as a lost drill bit 13 and thus as a disposable drill bit 13.
  • the first anchor rod element 10 is detachably connected to a second anchor rod element 11 by means of an extension sleeve 2.
  • Further n-th anchor rod elements can be connected in the same way with the respective adjacent n-1 th anchor rod element.
  • the self-drilling anchor 0 With the drill bit 13 in the direction of the advancing direction R of the self-drilling anchor 0, the self-drilling anchor 0 can be bored into the ground or the rock in a rotating or rotationally turning manner.
  • a rotary drilling device and an injection device can be connected. While the rotary drilling device drives the self-drilling anchor 0 in the feed direction R, an injection fluid can be introduced into the borehole by means of an injection device.
  • FIG. 1 an already drilled self-drilling anchor 0 is shown, wherein the well is already filled with the injection fluid.
  • the anchor rod elements 10, 11 are designed as hollow rod elements and are penetrated by a parallel to the longitudinal axis L extending injection channel 12, which forms a continuous axial cavity. In order to connect the individual anchor rod elements 10, 11, wherein a possible interruption-free injection channel 12 is ensured, the Anchor rod elements 10, 11 connected by means of extension sleeve 2.
  • the injection fluid for example in the form of a mortar or cement suspension with high pressure of up to 600 bar is pressed through the injection channel 12.
  • the injection fluid is pressed from the connection side 16 through the injection channel 12 of all n anchor rod elements up to an outlet from the injection channel 12.
  • the injection fluid can escape from at least one radial bore arranged in the drill bit 13, which opens into at least one injection nozzle 131.
  • injection fluid can be continuously introduced into the wellbore produced by the drill bit during the drilling operation to achieve a mowing action and to fill the resulting wellbore. If an extension of the Dowbohrankers 0 is required, this can be accomplished by the extension with up to n anchor rod elements between which extension sleeves 2 are arranged accordingly.
  • the individual anchor rod elements 10, 11 are each provided with an anchor outer thread 15. By suitable design of an internal thread of the drill bit 13, this can be easily attached to the anchor outer thread 15 of the first anchor rod member 10.
  • the extension sleeve 2 used for the extension of the anchor rod 1 has a socket internal thread 20 with which the extension sleeve 2 can be fixed on the anchor outer threads 15 of adjacent anchor rod elements such that the injection channel 12 can be formed continuously, wherein a drill anchor seal 3 of the extension sleeve 2 completely surrounded between the end faces of adjacent anchor rod elements is arranged.
  • the extension sleeve 2 is used in accordance between n-tem and n-1-tem anchor rod element.
  • the inventive drill anchor seal 3 is completely disposed within the extension sleeve 2, at least partially lying in the injection channel 12 between adjacent anchor rod elements 10, 11.
  • the drill anchor seal 3 has a shoulder portion 30 and at least one neck portion 31 and is completely penetrated by a channel 32 which traverses both portions 30, 31.
  • the outer diameter of the at least one neck portion 31 is made smaller than the diameter of the injection channel 12 of both adjacent anchor rod elements 10, 11, wherein the smallest possible taper of the channel 32 in comparison to the diameter of the injection channel 12 is advantageous, so that the injection fluid as unhindered by the Channel 32 of the drill anchor seal 3 can flow.
  • the walls of the at least one neck portion 31 may be cylindrical or conically shaped as shown in the figures.
  • the shoulder portion 30 has a front-side abutment surface 300 whose normal points in the direction of the drill bit 13, to which the end face of the first anchor rod element 10 can be screwed in a contact-lying manner.
  • the neck portion 31 is preferably approximately parallel to the wall of the first anchor rod member 10 projecting into the injection channel 12, as in the FIGS. 4a and 4b shown, wherein injection fluid in the feed direction R pressed becomes. But it is also an arrangement according to FIG. 3 possible, wherein the neck portion 31 partially protrudes into the injection channel 12 of the second anchor rod element 11. Experiments have shown that both types of alignment of the drill anchor seal 3 seal sufficiently.
  • a thread-free center web 21 remains through this thread-free center web 21 ensures that the anchor rod elements 10, 11 after screwing into the extension sleeve. 2 during rotation of the self-drilling anchor 0 during the turning process not rotatable and thus are linearly displaceable.
  • the shoulder portion 30 of the Bohrankerdichtung 3 comes to lie in the region of the central web 21 within the extension sleeve 2 and closes flush with the central web 21. Due to the tight fit of the end face of the second anchor rod element 11 on the rear abutment surface 301 of the shoulder portion 30, leakage of the injection fluid at high pressures can be avoided. By choosing a deformable material for the Bohrankerdichtung 3, the shoulder portion 30 during the screwing of the anchor rod elements 10, 11 slightly deformable in the direction of the central web 21, whereby a further sealing effect results.
  • the walls of the drill anchor seal 3 of the shoulder portion 30 and / or of the neck portion 31 can be designed correspondingly streamlined.
  • the rear abutment surface 301 for example, as in FIG. 4b shown rounded so that the injection fluid is directed into the channel 32.
  • a shoulder portion 30 which opens into two neck portions 31, 31 '. While the shoulder portion 30 outside the end faces of the first and second anchor rod member 10, 11 is disposed completely within the extension sleeve 2 and flush with the central web 21, a neck portion 31 protrudes into the first anchor rod member 10 and the further neck portion 31 'in the second anchor rod member 11.
  • the end face of the second anchor rod element 11 is flat on the rear abutment surface 301 and the end face of the first anchor rod element 10 flat on the front abutment surface 300 of the shoulder portion 30.
  • the outer diameter of the shoulder portion 30 corresponds to the inner diameter of the central web 21 and by screwing the anchor rod elements 10, 11, the Bohrankerdichtung 3 is deformed in the region of the shoulder portion 30, whereby a further sealing effect results.
  • the drill anchor seals 3 all have at least one neck section 31 which can be arranged protruding into the injection channel 12 of the self-drilling anchorage 0.
  • the injection channel 12 is continued via the butt joint between adjacent anchor rod elements 10, 11.
  • the end faces of the anchor rod elements 10, 11 do not touch each other in the screwed position or possibly touch only minimal with conically executed walls, so that the injection fluid from the end faces spaced at the butt joint is passed sealed by the Bohrankerdichtitch 3 completely crossing channel 32.
  • Bohrankerdichtung 3 all embodiments for example, made of light metal or flexible soft metal alloys or suitable deformable plastic material can be produced.
  • Aluminum which is sufficiently soft and corrosion-resistant, has proven itself. Due to the elasticity, a desired deformation when screwing the anchor rod elements 10, 11 can be achieved, resulting in an additional sealing effect.
  • the material the elasticity and the corrosion resistance of the materials must be taken into account in order to achieve maximum tightness of the drill anchor seal 3 at injection fluid pressures of a few hundred bars.
  • the Bohrankerdichtung 3 can be introduced in the extension of the anchor rod 1 in the injection channel 12 or even embarked on the positive and / or non-positive connection in the injection channel 12 before the faces of the anchor rod elements press the Bohrankerdichtung 3 both sides screwed between the anchor rod elements within the extension sleeve 2.
  • the drill anchor seals 3 By using the drill anchor seals 3 according to the invention, it is not necessary to machine the end faces of the anchor rod elements 10, 11.
  • the front-side abutment surfaces 300 and the rear abutment surfaces 301 can be designed simply flat, so that the easy-to-produce planar end faces of the anchor rod elements 10, 11 can lie flat on one another.

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Abstract

Es wird ein Selbstbohranker (0) mit einer Ankerstange, umfassend eine Mehrzahl von Ankerstangenelementen (10, 11), die ein Injektionskanal (12) vollständig quert und welche mittels einer Verlängerungsmuffe (2) verlängerbar sind, offenbart. Von der Verlängerungsmuffe (2) vollständig umschlossen, wird eine Bohrankerdichtung (3) einen Schulterabschnitt und mindestens einen Halsabschnitt aufweisend lagefixiert, zwischen den benachbarten Ankerstangenelementen (10, 11) verwendet, wodurch der Injektionskanal (12) über die Stossfuge zwischen den Ankerstangenelementen (10, 11) gedichtet fortgesetzt und unterbrechungsfrei gehalten ist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Bohrankerdichtung, welche vollständig innerhalb einer Verlängerungsmuffe im Bereich eines Mittelstegs, mindestens teilweise in einem Injektionskanal eines Selbstbohrankers zwischen benachbarten Ankerstangenelementen liegend dichtend anordbar ist, sowie einen Selbstbohranker umfassend mindestens eine vollständig in einer Verlängerungsmuffe gelagerte Bohrankerdichtung.
    • Stand der Technik
  • Im Spezialtiefbau sind Selbstbohranker seit längerem bekannt, die vor allem auf Zug belastet werden und Kräfte in tief liegende Bodenschichten einleiten.
  • Diese Selbstbohranker werden aus einer mehrteiligen Ankerstange gebildet, umfassend eine Mehrzahl von Ankerstangenelementen, welche als Hohlstabelemente einen in Richtung Längsachse verlaufenden Injektionskanal aufweisen. Die Ankerstange weist ein Ankeraussengewinde entlang des Umfangs verlaufend auf. An dem in den Boden zu versenkenden ersten Ankerstangenelement und damit dem vorderseitigen Ende der Ankerstange ist eine Bohrkrone angeordnet. Mit vorderseitigem Ende wird im Verlaufe dieser Anmeldung die Seite der Ankerstange bezeichnet, welche im Boden versenkt wird, während mit rückseitigem bzw. luftseitigem Ende das aus dem erzeugten Bohrloch herausragende Ende der Ankerstange bezeichnet wird.
  • Die Ankerstange und die einzelnen Ankerstangeelemente wirken als Bohrgestänge, wobei am luftseitigen Ende der Ankerstange eine Bohrvorrichtung, beispielsweise ein Bohrhammer zum drehend und/oder drehschlagenden Einbohren der Ankerstange befestigbar ist. Während des Einbohrens und Versetzens der Ankerstange wird durch den axialen Injektionskanal ein Injektionsfluid, bevorzugt Zement-oder Mörtelsuspension injiziert, welche im Bereich der Bohrkrone aus mindestens einer Injektionsdüse in das entstandene Bohrloch entweicht, womit das Bohrloch gefüllt und der Selbstbohranker im Bohrloch fixierbar ist. Die Bohrkrone stellt bei diesem Verfahren eine verlorene Bohrkrone dar. Durch die Verwendung eines solchen Selbstbohrankers erfolgte eine gewünschte Fixierung des Selbstbohrankers in wenigen Arbeitsgängen und in kürzester Zeit.
  • Beim Einbringen der Ankerstange wird diese durch Verbindung von Ankerstangenelementen verlängert, um die gewünschten Bohrtiefen zu erreichen. Aus dem Stand der Technik sind Verbindungselemente bekannt, die eine Ankerstange mit fluiddichtem Injektionskanal aufweisen.
  • Aus der DE3910627 ist eine Kupplungsmuffe oder Verlängerungsmuffe bekannt, welche ein Innengewinde aufweist und im Bereich eines Mittelstegs konisch zuläuft. Die vorderseitigen Enden der Ankerstangenelemente und die rückseitigen Enden der benachbarten Ankerstangenelemente sind in der Kupplungsmuffe fest verschraubt und teilweise in der Kupplungsmuffe unkontrollierbar kaltverformt. Es entsteht eine rein metallische Dichtung, welche eine Weiterleitung der Schlagenergie erleichtert. Um aber das sogenannte Fressen des Gewindes zu verhindern, müssen die Endbereiche der Ankerstangenelemente innerhalb der Kupplungsmuffen ausreichend gefettet sein. Ausserdem müssen die Gewindeflanken der Endabschnitte der Ankerstangenelemente ebenfalls exakt gefertigt sein, um eine notwendige Dichtigkeit zwischen den Ankerstangenelementen zu erreichen.
  • Da das vorderseitige Ende des einen Ankerstangenelementes und das rückseitige Ende des benachbarten Ankerstangenelementes direkt innerhalb der Kupplungsmuffe metallisch aufeinanderstossen, ist bei den hohen verwendeten Drücken des Injektionsfluids von bis zu 400 bar und sogar 600 bar, keine unterbrechungsfreie Verbindung der benachbarten Ankerstangenelemente gewährleistet bzw. kann die notwendige Dichtigkeit des Injektionskanals entlang der gesamten Ankerstange im Bereich der Stossfugen zwischen benachbarten Ankerstangenelementen nicht garantiert werden. Da die Injektion einen fräsenden Effekt innerhalb des Bohrloches hat, ist ein reproduzierbarer hoher und konstanter Injektionsfluiddruck erforderlich. Bei einem Druckabfall ist entsprechend die Bohrleistung nicht herabgesetzt.
  • In Weiterentwicklungen wurde die bekannte Verlängerungsmuffe mit zusätzlichen Dichtungsscheiben oder O-Ringen versehen, um die geforderte Dichtigkeit zu erreichen. Neben dem erschwerten Einsetzen der Dichtungsscheiben oder O-Ringe in die Verlängerungsmuffe, müssen die vorderseitigen und rückseitigen Enden der benachbarten Ankerstangenelemente nachbearbeitet und teilweise angefast werden, um eine optimale Dichtung zu erreichen. Um geeignete Enden der Ankerstangenelemente zu erhalten sind darum zusätzliche Arbeitsschritte nötig, beispielsweise Drehen oder Senken, sodass sich die Herstellungszeit der Ankerstangenelemente erhöht und die Herstellung verteuert.
  • Ausserdem liegen die Dichtungsscheiben oder O-Ringe nicht auf einem Mittelsteg zwischen den von beiden Seiten der Verlängerungsmuffe eingeschnittenen Muffeninnengewinden, wodurch die Dichtungsscheiben oder O-Ringe sogar in den Injektionskanal hineinragen können. Bei der Montage der Dichtungsscheiben oder O-Ringe können diese in der Verlängerungsmuffe beschädigt werden, wodurch die Dichtwirkung verringert wird.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt einen Selbstbohranker bereit zu stellen, dessen direkt benachbart angeordnete Ankerstangenelemente mittels einer Bohrankerdichtung und einer Verlängerungsmuffe derart verbindbar sind, dass der Injektionskanal auch im Bereich der Übergänge zwischen benachbarten Ankerstangenelemente gegen hohe Injektionsfluiddrücke von bis zu 600 bar gedichtet ist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Bohrankerdichtung, welche die Dichtigkeit innerhalb der Verlängerungsmuffe bei hohen Injektionsfluiddrücken von bis zu 600 bar garantiert und ohne besondere Bearbeitung oder Nachbearbeitung der Stirnflächen der Enden benachbarter Ankerstangenelemente auskommt.
  • Diese Aufgabe und zusätzlich die Gewährleistung eines einfachen und reproduzierbaren Einbaus der Bohrankerdichtung erfüllt eine Bohrankerdichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben.
    • Figur 1
    zeigt einen Teilschnitt durch Gestein, in welches ein Selbstbohranker senkrecht eingebohrt ist.
    Figur 2
    zeigt eine Ansicht eines Selbstbohrankers, umfassend eine Ankerstange bestehend aus einem ersten und einem zweiten Ankerstangenelement, während
    Figur 3
    einen Schnitt durch einen Selbstbohranker gemäss Figur 2 mit einer erfindungsgemässen Bohrankerdichtung zeigt.
    Figur 4a, b
    zeigen jeweils eine detaillierte Schnittdarstellung einer Bohrankerdichtung mit jeweils einem Halsabschnitt.
    Figur 5
    zeigt einen Schnitt durch einen Selbstbohranker, umfassend eine Bohrankerdichtung mit zwei gegenüberliegenden Halsabschnitten und
    Figur 5a
    zeigt die Bohrankerdichtung gemäss Figur 5 in einer detaillierten Schnittansicht.
    Beschreibung
  • Figur 1 zeigt einen Selbstbohranker oder Injektionsbohranker 0 für die Verwendung in Hochdruckinjektionsverfahren im Spezialtiefbau mit einer Längsachse L, welcher im Wesentlichen eine mehrteilige Ankerstange 1 aufweist. An einem ersten Ende bzw. am vorderseitigen Ende 17 des Selbstbohrankers 0 ist eine Bohrkrone 13 an einem ersten Ankerstangenelement 10 lösbar oder unlösbar befestigt. Die Bohrkrone 13 wird hier als verlorene Bohrkrone 13 und damit als Einwegbohrkrone 13 benutzt. Das erste Ankerstangenelement 10 ist mit einem zweiten Ankerstangenelement 11 mittels einer Verlängerungsmuffe 2 lösbar verbunden. Weitere n-te Ankerstangenelemente können in gleicher Weise mit dem jeweils benachbarten n-1 ten Ankerstangenelement verbunden werden.
  • Mit der Bohrkrone 13 voran in Richtung der Vorschubrichtung R des Selbstbohrankers 0 ist der Selbstbohranker 0 in den Erdboden oder das Gestein drehend oder drehschlagend einbohrbar. An einer Anschlussseite 16 ist eine Drehbohrvorrichtung und eine Injektionsvorrichtung anschliessbar. Während die Drehbohrvorrichtung den Selbstbohranker 0 in Vorschubrichtung R vorantreibt, kann mittels Injektionsvorrichtung ein Injektionsfluid in das Bohrloch eingebracht werden. In Figur 1 ist ein bereits eingebohrter Selbstbohranker 0 dargestellt, wobei das Bohrloch bereits mit dem Injektionsfluid verfüllt ist.
  • Die Ankerstangenelemente 10, 11 sind als Hohlstabelemente ausgeführt und werden von einem parallel zur Längsachse L verlaufenden Injektionskanal 12 durchsetzt, welcher einen durchgehenden axialen Hohlraum bildet. Um die einzelnen Ankerstangenelemente 10, 11 zu verbinden, wobei ein möglichst unterbrechungsfreier Injektionskanal 12 gewährleistet ist, werden die Ankerstangenelemente 10, 11 mittels Verlängerungsmuffe 2 verbunden.
  • Während des Einbohrens des Selbstbohrankers 0 wird das Injektionsfluid, beispielsweise in Form einer Mörtel- oder Zementsuspension mit hohem Druck von bis zu 600 bar durch den Injektionskanal 12 gepresst. Dabei wird das Injektionsfluid von der Anschlussseite 16 durch den Injektionskanal 12 aller n Ankerstangenelemente bis zu einem Auslass aus dem Injektionskanal 12 gepresst. Nach Durchgang durch den Auslass kann das Injektionsfluid aus mindestens einer, in der Bohrkrone 13 angeordneten Radialbohrung, welche in mindestens eine Injektionsdüse 131 mündet, entweichen. Damit kann in das durch die Bohrkrone während des Bohrvorgangs erzeugte Bohrloch Injektionsfluid kontinuierlich eingebracht werden, um eine fräsende Wirkung zu erzielen und das resultierende Bohrloch zu verfüllen. Wenn eine Verlängerung des Selbstbohrankers 0 erforderlich ist, kann dies durch die Verlängerung mit bis zu n Ankerstangenelementen bewerkstelligt werden, zwischen welchen entsprechend Verlängerungsmuffen 2 angeordnet werden.
  • Die einzelnen Ankerstangenelemente 10, 11 sind jeweils mit einem Ankeraussengewinde 15 versehen. Durch geeignete Ausgestaltung eines Innengewindes der Bohrkrone 13, kann diese einfach auf dem Ankeraussengewinde 15 des ersten Ankerstangenelementes 10 befestigt werden.
  • Die zur Verlängerung der Ankerstange 1 verwendete Verlängerungsmuffe 2 weist ein Muffeninnengewinde 20 auf, mit welchem die Verlängerungsmuffe 2 auf den Ankeraussengewinden 15 benachbarter Ankerstangenelemente derart fixierbar ist, dass der Injektionskanal 12 durchgehend ausbildbar ist, wobei eine Bohrankerdichtung 3 von der Verlängerungsmuffe 2 vollständig umgeben zwischen den Stirnflächen benachbarter Ankerstangenelemente angeordnet ist. Bei der Verwendung von n Ankerstangenelementen wird die Verlängerungsmuffe 2 entsprechend zwischen n-tem und n-1-tem Ankerstangenelement eingesetzt.
  • Die erfindungsgemässe Bohrankerdichtung 3 ist vollständig innerhalb der Verlängerungsmuffe 2, mindestens teilweise im Injektionskanal 12 zwischen benachbarten Ankerstangenelementen 10, 11 liegend angeordnet.
  • Die Bohrankerdichtung 3 weist einen Schulterabschnitt 30 und mindestens einen Halsabschnitt 31 auf und ist von einem Kanal 32, welcher beide Abschnitte 30, 31 quert, vollständig durchsetzt. Der Aussendurchmesser des mindestens einen Halsabschnittes 31 ist kleiner ausgeführt, als der Durchmesser des Injektionskanals 12 beider benachbarter Ankerstangenelemente 10, 11, wobei eine möglichst geringe Verjüngung des Kanals 32 im Vergleich zum Durchmesser des Injektionskanals 12 von Vorteil ist, sodass das Injektionsfluid möglichst ungehindert durch den Kanal 32 der Bohrankerdichtung 3 strömen kann. Die Wände des mindestens einen Halsabschnittes 31 können zylindrisch oder wie in den Figuren dargestellt konisch geformt ausgebildet sein.
  • Der Schulterabschnitt 30 weist eine vorderseitige Anschlagfläche 300, dessen Normale in Richtung Bohrkrone 13 weist, auf, bis zu welcher die Stirnfläche des ersten Ankerstangenelementes 10 berührend aufliegend einschraubbar ist. Auf einer rückseitigen Anschlagfläche 301, entgegen der Vorschubrichtung R weisend, kann entsprechend die Stirnfläche des zweiten Ankerstangenelementes 11 auf der Bohrankerdichtung 3 aufliegen. Der Halsabschnitt 31 ist bevorzugt etwa parallel zur Wand des ersten Ankerstangenelementes 10 in den Injektionskanal 12 hineinragend anordbar, wie in den Figuren 4a und 4b gezeigt, wobei Injektionsfluid in Vorschubrichtung R eingepresst wird. Es ist aber auch eine Anordnung gemäss Figur 3 möglich, wobei der Halsabschnitt 31 in den Injektionskanal 12 des zweiten Ankerstangenelementes 11 teilweise hineinragt. Versuche haben gezeigt, dass beide Ausrichtungsformen der Bohrankerdichtung 3 ausreichend dichten.
  • Da das Muffeninnengewinde 20 durch ein Gewindeschneiden von beiden Seiten der Verlängerungsmuffe 2 erfolgt und die Muffeninnengewinde 20 versetzt zueinander geschnitten werden, verbleibt ein gewindefreier Mittelsteg 21. Durch diesen gewindefreien Mittelsteg 21 ist gewährleistet, dass die Ankerstangenelemente 10, 11 nach dem Einschrauben in die Verlängerungsmuffe 2 bei Rotation des Selbstbohrankers 0 während des Drehvorganges nicht weiter verdrehbar und damit linear verschiebbar sind.
  • Der Schulterabschnitt 30 der Bohrankerdichtung 3 kommt im Bereich des Mittelsteges 21 innerhalb der Verlängerungsmuffe 2 zu liegen und schliesst mit dem Mittelsteg 21 bündig ab. Aufgrund des festen Sitzes der Stirnfläche des zweiten Ankerstangenelementes 11 auf der rückseitigen Anschlagfläche 301 des Schulterabschnittes 30 kann ein Austreten des Injektionsfluids bei hohen Drücken vermieden werden. Durch die Wahl eines verformbaren Materials für die Bohrankerdichtung 3, ist der Schulterabschnitt 30 bei der Verschraubung der Ankerstangenelemente 10, 11 leicht in Richtung Mittelsteg 21 verformbar, wodurch ein weiterer Dichteffekt resultiert.
  • Um dem Injektionsfluid zusätzlich einen möglichst geringen Widerstand beim Übergang vom Injektionskanal 12 zum Kanal 32 entgegenzusetzen können die Wände der Bohrankerdichtung 3 des Schulterabschnittes 30 und/oder des Halsabschnittes 31 entsprechend stromlinienförmig gestaltet sein. Dazu kann die rückseitige Anschlagfläche 301 beispielsweise wie in Figur 4b gezeigt, abgerundet gestaltet sein, sodass das Injektionsfluid in den Kanal 32 gelenkt wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Bohrankerdichtung 3 ist ein Schulterabschnitt 30 vorgesehen, welcher in zwei Halsabschnitte 31, 31' mündet. Während der Schulterabschnitt 30 ausserhalb der Stirnseiten des ersten und zweiten Ankerstangenelementes 10, 11 vollständig innerhalb der Verlängerungsmuffe 2 liegend und bündig mit dem Mittelsteg 21 abschliessend angeordnet ist, ragt ein Halsabschnitt 31 in das erste Ankerstangenelement 10 und der weitere Halsabschnitt 31' in das zweite Ankerstangenelement 11. Auch hier liegt die Stirnfläche des zweiten Ankerstangenelementes 11 plan auf der rückseitigen Anschlagfläche 301 und die Stirnfläche des ersten Ankerstangenelementes 10 plan auf der vorderseitigen Anschlagfläche 300 des Schulterabschnittes 30 auf. Der Aussendurchmesser des Schulterabschnitts 30 entspricht dem Innendruchmesser des Mittelstegs 21 und durch das Verschrauben der Ankerstangenelemente 10, 11 wird die Bohrankerdichtung 3 im Bereich des Schulterabschnittes 30 verformt, wodurch ein weiterer Dichteffekt resultiert.
  • Die erfindungsgemässen Bohrankerdichtungen 3 weisen alle mindestens einen in den Injektionskanal 12 des Selbstbohrankers 0 hineinragend anordbaren Halsabschnitt 31 auf. Im Bereich des Mittelstegs 21 innerhalb der Verlängerungsmuffe 2 wird der Injektionskanal 12 über die Stossfuge zwischen benachbarten Ankerstangenelementen 10, 11 fortgesetzt. Die Stirnflächen der Ankerstangenelemente 10, 11 berühren sich in der eingeschraubten Position nicht bzw. berühren sich unter Umständen nur bei konisch ausgeführten Wänden minimal, sodass durch den die Bohrankerdichtungen 3 vollständig querenden Kanal 32 das Injektionsfluid von den Stirnflächen beabstandet an der Stossfuge gedichtet vorbeigeführt wird.
  • Versuche haben gezeigt, dass die Bohrankerdichtung 3 sämtlicher Ausführungsformen beispielsweise aus Leichtmetall oder biegsamen weichen Metalllegierungen oder aus geeigneten verformbaren Kunststoffmaterial herstellbar ist. Bewährt hat sich Aluminium, welches ausreichend weich und korrosionsbeständig ist. Durch die Elastizität ist eine gewünschte Verformung beim Verschrauben der Ankerstangenelemente 10, 11 erreichbar, wodurch ein zusätzlicher Dichteffekt resultiert. Bei der Materialwahl ist die Elastizität und die Korrosionsbeständigkeit der Materialien zu beachten, um eine maximale Dichtheit der Bohrankerdichtung 3 bei Injektionsfluiddrücken von einigen hundert bar zu erreichen.
  • Die Bohrankerdichtung 3 kann bei der Verlängerung der Ankerstange 1 in den Injektionskanal 12 eingeführt oder sogar zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung im Injektionskanal 12 eingeschlagen werden, bevor die Stirnflächen der Ankerstangenelemente die Bohrankerdichtung 3 beidseitig verpresst zwischen den Ankerstangenelementen innerhalb der Verlängerungsmuffe 2 eingeschraubt halten.
  • Durch Verwendung der erfindungsgemässen Bohrankerdichtungen 3 ist eine Bearbeitung der Stirnflächen der Ankerstangenelemente 10, 11 nicht erforderlich. Die vorderseitigen Anschlagflächen 300 und die rückseitigen Anschlagflächen 301 können einfach plan ausgestaltet sein, sodass die einfach herstellbaren planen Stirnflächen der Ankerstangenelemente 10, 11 plan aufeinander liegen können.
    • Bezugszeichenliste
    • 0
    Selbstbohranker/Injektionsbohranker
    1
    Ankerstange
    10
    erstes Ankerstangenelement
    11
    zweites Ankerstangenelement
    12
    Injektionskanal
    13
    Bohrkrone am vorderseitigen Ende der Ankerstange
    131
    Injektionsdüse
    15
    Ankerausssengewinde
    16
    Anschlussseite
    17
    vorderseitiges Ende
    2
    Verlängerungsmuffe
    20
    Muffeninnengewinde
    21
    Mittelsteg
    3
    Bohrankerdichtung
    30
    Schulterabschnitt
    300
    vorderseitige Anschlagfläche
    301
    rückseitige Anschlagfläche
    31,31'
    Halsabschnitt
    32
    Kanal
    L
    Längsachse
    R
    Vorschubrichtung

Claims (12)

  1. Bohrankerdichtung (3), welche vollständig innerhalb einer Verlängerungsmuffe (2) mit einem Mittelsteg (21), mindestens teilweise in einem Injektionskanal (12) eines Selbstbohrankers (0) zwischen benachbarten Ankerstangenelementen (10, 11) liegend dichtend anordbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bohrankerdichtung (3) einen im Bereich des Mittelstegs (21) der Verlängerungsmuffe (2) anordbaren Schulterabschnitt (30) und mindestens einen in den Injektionskanal (12) hineinragend anordbaren Halsabschnitt (31) aufweist,
    wobei die Bohrankerdichtung (3)
    von einem Kanal (32) vollständig durchsetzt ist, mittels der Verlängerungsmuffe (2) lösbar verbunden ist und der Injektionskanal (12) zwischen den Ankerstangenelementen (10, 11) über deren Stossfuge fortsetzend durch den Kanal (32) der Bohrankerdichtung (3) gebildet ist.
  2. Bohrankerdichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des mindestens einen Halsabschnittes (31) zylindrisch oder konisch ausgebildet sind.
  3. Bohrankerdichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Halsabschnitt (31) mindestens teilweise in den Injektionskanal (12) des Selbstbohrankers (0) einführbar und/oder im Injektionskanal (12) formschlüssig fixierbar ist.
  4. Bohrankerdichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche des ersten Ankerstangenelementes (10) auf einer vorderseitigen Anschlagfläche (300) und die Stirnfläche des benachbarten zweiten Ankerstangenelementes (11) auf einer rückseitigen Anschlagfläche (301) am Schulterabschnitt (30) der Bohrankerdichtung (3) dichtend anliegend mittels Verlängerungsmuffe (2) verschraubbar sind.
  5. Bohrankerdichtung (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitige Anschlagfläche (301) am Schulterabschnitt (30) zur Ablenkung von Injektionsfluid in Richtung des Zentrums des Injektionskanals (12) abgerundet oder gekrümmt ausgestaltet ist.
  6. Bohrankerdichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenflächen des Schulterabschnittes (30) bündig mit den Innenflächen des Mittelstegs (21) anordbar sind.
  7. Bohrankerdichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halsabschnitt (31) zum vorderseitigen Ende des Selbstbohrankers (0) und damit in Vorschubrichtung (R) des Selbstbohrankers (0) weisend, ausgerichtet ist.
  8. Bohrankerdichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrankerdichtung (3) aus einem weichen korrosionsbeständigen Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder einer Metalllegierung hergestellt ist.
  9. Bohrankerdichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrankerdichtung (3) aus einem chemisch beständigen biegsamen Kunststoff hergestellt ist.
  10. Bohrankerdichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrankerdichtung (3) einen Schulterabschnitt (30) aufweist, welcher in zwei Halsabschnitte (31, 31') übergeht, wobei ein Halsabschnitt (31) in den Injektionskanal (12) im ersten Ankerstangenelement (10) und der weitere Halsabschnitt (31') in den Injektionskanal (12) des zweiten Ankerstangenelementes (11) ragt.
  11. Bohrankerdichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrankerdichtung (3) einstückig ausgebildet ist.
  12. Selbstbohranker (0) umfassend mindestens eine vollständig in einer Verlängerungsmuffe (2) gelagerte Bohrankerdichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche benachbarte Ankerstangenelemente (10, 11) miteinander verbindet.
EP11152558.0A 2010-01-28 2011-01-28 Selbstbohranker mit Bohrankerdichtung Withdrawn EP2354448A3 (de)

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