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Aufgabe der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen selbstbohrenden Gebirgsanker mit einem
hohlzylindrischen Aufnahmekörper, der an einem Ende einen
Bohrkopf aufweist, und mit einem im Aufnahmekörper angeordneten
Innenrohr mit einer zum Bohrkopf beabstandeten Austrittsöffnung
zur Aufnahme einer auspressbaren, aushärtbaren Masse, wobei
im Innenrohr zwischen der aushärtbaren Masse und dem Bohrkopf
ein im Innenrohr verschiebbar gelagertes Mischelement vorgesehen
ist und der Bohrkopf eine dem Mischelement zugewandte Aufnahme für
ein freies Ende des Mischelementes sowie eine Durchtrittsöffnung
für die aushärtbare Masse aufweist.
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Gebirgsanker
sind Befestigungselemente und dienen zur Stabilisierung der Wandungen
von Hohlräumen wie Tunnel, Stollen und dergleichen, und
zwar derart, dass zur Wandung benachbarte Gebirgsbereiche aneinander
befestigt werden. In vielen Fällen wird davon ausgegangen,
dass Bereiche, die in unmittelbarer Wandungsnähe als Folge
der Erstellung des Hohlraumes in ihren mechanischen Eigenschaften,
insbesondere in ihrer Tragfähigkeit beeinträchtigt
sind, an weiter entfernt liegenden, unbeschädigten Gebirgsbereichen
befestigt werden. Unter dem Begriff der Wandung von Hohlräumen
wird in diesem Zusammenhang neben dem Deckenabschnitt und den Seitenwänden
des Hohlraums auch dessen Bodenbereich verstanden.
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Aus
der
DE 103 01 968
A1 ist ein gattungsgemässer selbstbohrender Gebirgsanker
bekannt, der werkseitig mit der zu verpressenden Mörtelmasse
ausgestattet ist. Der Gebirgsanker wird in den Untergrund gebohrt.
Im Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und dem Aufnahmekörper
sowie dem Freiraum zwischen der Austrittsöffnung des Innenrohres und
dem Bohrkopf kann im Trockenbohrverfahren vom Bohrkopf zerkleinertes
Gestein, so genanntes Bohrklein und Bohrmehl abgesaugt oder im Nassbohrverfahren
Spülwasser dem Bohrkopf zugeführt werden. Zur
Gewährleistung eines ausreichend grossen Zwischenraums
sind Abstandhalter am Innenrohr vorgesehen. Die Abstandhalter sind
separate Elemente oder werden bei der Fertigung des Innenrohres
am Innenrohr ausgebildet. Nach dem Erreichen der gewünschten
Setztiefe wird die im Innenrohr angeordnete, z. B. in einem Folienbeutel
verpackte Mörtelmasse mittels Druck ausgepresst, wobei
das in Setzrichtung vor der auszupressenden Mörtelmasse
liegende Mischelement in eine Aufnahme des Bohrkopfs vorgeschoben
wird. Die auszubringende Mörtelmasse, z. B. eine Mehrkomponenten-Mörtelmasse,
wird bei einer weiteren Druckbeaufschlagung im Mischelement gemischt
und durch die Durchtrittsöffnung im Bohrkopf in den den
Gebirgsanker umgebenden Raum eingebracht. Infolge des vorgeschobenen
Mischelementes dringt beim Auspressvorgang keine auszuhärtende
Masse in den Zwischenraum zwischen dem Aufnahmekörper und dem
Innenrohr ein. Somit beschränkt sich der Bedarf an teurer
auszuhärtender Masse auf den auszufüllenden Raum
zwischen dem Aussenkörper und der Bohrlochwandung. Nach
dem Aushärten der Masse ist der Gebirgsanker chemisch im
Untergrund verankert.
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Je
nach Art des zu sichernden Untergrundes müssen zur Stabilisierung
von Wandungen von Hohlräumen eine Vielzahl von Gebirgsankern
gesetzt werden, so dass weiterhin ein Bedürfnis besteht,
bei derartigen Gebirgsankern die Kosten für die Herstellung
zu senken.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen selbstbohrenden Gebirgsanker zu schaffen,
der gegenüber den bekannten Gebirgsankern wirtschaftlicher
herstellbar ist und dabei ein Auspressen der auszupressenden Masse
in den den Aufnahmekörper umgebenden Raum nahezu ohne Verlust
an der auszuhärtenden Masse gewährleistet.
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Die
Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
dargelegt.
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Gemäss
der Erfindung weist die Aufnahme des Bohrkopfs einen Zentrierabschnitt
und das Mischelement weist an dem, dem Bohrkopf zugewandten freien
Ende einen mit dem Zentnerabschnitt der Aufnahme des Bohrkopfs zusammenführbaren Gegenzentrierabschnitt
auf.
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Das
freie, dem Bohrkopf zugewandte Ende des Mischelementes findet beim
Vorschub infolge des Auspressvorgangs selbstständig beziehungsweise
automatisch die Aufnahme im Bohrkopf. Dieses Finden erfolgt ohne
ein separates Abstandselement oder ein im Aufnahmerohr zusätzlich
angeordnetes Führungselement, wie beispielsweise eine Rampe.
Stösst das freie Ende des Mischelementes an einem dem Mischelement
zugewandten Rand des Bohrkopfs an, wird das Mischelement durch die
Ausgestaltung des freien Endes des Mischelementes beim weiteren
Auspressvorgang in die Aufnahme im Bohrkopf abgelenkt. Sobald das
freie Ende des Mischelementes in dem Zentrierabschnitt der Aufnahme
im Bohrkopf anliegt kann die gemischte, auszuhärtende Masse
durch die Durchtrittsöffnung des Bohrkopfs den den Aufnahmekörper
umgebenden Raum ausfüllen.
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Das
Mischelement ist vorteilhaft aus einem Kunststoff gefertigt und
weist insbesondere im Bereich des Gegenzentrierabschnitt des freien
Endes des Mischelementes ein elastisches Verformungsverhalten auf.
Vorteilhaft ist das freie Ende des Mischelementes im Bereich des
Gegenzentrierabschnitts mit parallel zur Längsachse des
Innenrohres verlaufenden Schlitzen versehen, welche ebenfalls ein
vorteilhaftes elastisches Verformungsverhalten des Gegenzentrierabschnitts
beim Zusammenführen mit dem Zentnerabschnitt der Aufnahme
des Bohrkopfs gewährleisten.
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Während
dem Bohrvorgang kann das Innenrohr mit der auszubringenden Masse
im Aufnahmekörper taumeln, so dass ein ausreichender Zwischenraum
zwischen dem Innenrohr und dem Aufnahmekörper zur Absaugung
von Bohrklein bzw. Bohrmehl oder zum Zuführen von Spülwasser
zum Bohrkopf gewährleistet ist.
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Die
Fertigungskosten lassen sich bei dem erfindungsgemässen
Gebirgsanker gegenüber den bekannten Gebirgsankern senken,
was bei einem derartigen Massenprodukt einen wesentlichen Vorteil darstellt.
Trotzdem ist eine einwandfreie Anwendung des selbstbohrenden Gebirgsankers
gewährleistet.
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Vorzugsweise
ist der Zentnerabschnitt der Aufnahme des Bohrkopfs trichterförmig
ausgebildet und verjüngt sich zum freien Ende des Bohrkopfs.
Infolge dieser Ausgestaltung wird das Zusammenführen insbesondere
eines Mischelementes mit einem konischen, sich in Richtung des Bohrkopfs
verjüngenden freien Ende vereinfacht.
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Bevorzugt
ist ein die Aufnahme des Bohrkopfs umgebender Wandabschnitt des
Zentrierabschnitts konkav ausgebildet, wodurch beim Verschieben
des Mischelementes ein vorteilhaftes Ablenken des freien Endes des
Mischelementes in die Aufnahme des Bohrkopfs gewährleistet
ist. In diesem Zusammenhang ist der Begriff konkav auf die Ausgestaltung
des entsprechenden Wandabschnitts bezogen. In einer vorteilhaften
Ausführung bilden die die Aufnahme des Bohrkopfs umgebenden Wandabschnitte
eine teilsphärische Aufnahme aus.
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Vorzugsweise
ist der den Endbereich des freien Endes des Mischelementes umgebende Wandabschnitt
des Gegenzentrierabschnitts konvex ausgebildet, womit beim Verschieben
des Mischelementes ein vorteilhaftes Ablenken des freien Endes des
Mischelementes in die Aufnahme des Bohrkopfs gewährleistet
ist. In diesem Zusammenhang ist der Begriff konvex auf die Ausgestaltung
des entsprechenden Wandabschnitts bezogen. In einer vorteilhaften
Ausführung bilden die den Endbereich des freien Endes des
Mischelementes umgebenden Wandabschnitte eine ballige beziehungsweise
kugelige Ausgestaltung des freien Endes des Mischelementes aus.
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Bevorzugt
ist der Durchmesser des Zentrierabschnitts der Aufnahme des Bohrkopfs
grösser als der Durchmesser des Gegenzentrierabschnitts
des freien Endes des Mischelementes, womit das freie Ende des Mischelementes
in der Aufnahme des Bohrkopfs aufgenommen werden kann.
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Vorzugsweise
ist der Gegenzentrierabschnitt von mehreren Zentrierelementen am
freien Ende des Mischelementes gebildet, welche eine Ablenkung des
freien Endes des Mischelementes in die Aufnahme des Bohrkopfs gewährleisten.
Besonders bevorzugt sind die Zentrierelemente bezogen auf die Längsachse
des Innenkörpers rotationssymmetrisch, z. B. nach einer
zwei- oder mehrzähligen Drehachse, angeordnet, womit das
freie Ende des Mischelementes in jeder Lage des Innenrohres in die
Aufnahme des Bohrkopfs abgelenkt wird.
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Bevorzugt
ist ein Anschlag für das Mischelement in der Aufnahme des
Bohrkopfs vorgesehen, der den Vorschub des Mischelementes beschränkt. Der
Anschlag ist beispielsweise als umlaufende Kante ausgebildet, die
vorteilhaft in der Aufnahme des Bohrkopfs in Richtung des freien
Endes des Bohrkopfs benachbart zu dem Zentrierabschnitt angeordnet
ist. Mit dem Anschlag im Bohrkopf wird der Vorschub des Mischelementes
beim Auspressvorgang begrenzt, so dass sich der Endbereich des freien
Endes des Mischelementes beim Vorschub nicht derart verformt, dass
der Durchfluss der gemischten, auszubringenden Masse eingeschränkt
ist.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 Ein
erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen
Gebirgsankers im Längsschnitt;
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2 eine
Detailansicht des vorderen Endes eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemässen Gebirgsankers; und
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3 eine
Ansicht auf das freie Ende des in 2 gezeigten
Mischelementes.
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Grundsätzlich
sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Der
in der 1 dargestellte selbstbohrende Gebirgsanker 11 weist
einen hohlzylindrischen Aufnahmekörper 12 auf,
der an einem ersten, in Setzrichtung S liegenden Ende 13 einen Bohrkopf 16 und am
gegenüberliegenden Ende 14 ein Drehmitnahmemittel 15 z.
B. in Form eines mit einer Drehbohrmaschine kuppelbaren Mehrkants
aufweist. Der Bohrkopf 16 weist eine Durchtrittsöffnung 17 sowie
eine Aufnahme 18 mit einem Zentrierabschnitt 20 auf,
der trichterförmig ausgebildet ist und sich zum freien Ende
des Bohrkopfs 16 verjüngt.
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Im
Aufnahmekörper 12 ist ein Innenrohr 21 angeordnet,
in dem eine in einem Folienbeutel verpackte, auspressbare und aushärtbare
Masse 26 angeordnet ist. Das Innenrohr 21 weist
eine zum Bohrkopf beabstandete Austrittsöffnung 22 auf.
Im Innenrohr 21 ist zwischen der aushärtbaren
Masse 26 und dem Bohrkopf 16 ein im Innenrohr 21 verschiebbar gelagertes
Mischelement 31 vorgesehen, das an einem Endbereich am
freien Ende 32 des Mischelementes 31 einen mit
dem Zentnerabschnitt 20 der Aufnahme 18 des Bohrkopfs 16 zusammenführbaren Gegenzentrierabschnitt 33 aufweist.
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Der
dem Mischelement 31 zugewandte Wandabschnitt des Zentnerabschnitts 20 der
Aufnahme 18 des Bohrkopfs 16 ist konkav ausgebildet.
Weiter ist ein Anschlag 19 für das Mischelement 31 in
der Aufnahme 18 des Bohrkopfs 16 vorgesehen. Der
den Endbereich des freien Endes 32 des Mischelementes 31 umgebende
Wandabschnitt ist konvex ausgebildet. Der Durchmesser D1 des Zentnerabschnitts 20 der
Aufnahme 18 des Bohrkopfs 16 ist grösser
als der Durchmesser d1 des Gegenzentrierabschnitts 33 des
Endbereichs des freien Endes 32 des Mischelementes 31.
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Nach
Erreichen der gewünschten Bohrtiefe wird die auspressbare
Masse 26 mittels Druck ausgebracht, wobei zuerst das Mischelement 31 in
Richtung des Bohrkopfs 16 geschoben wird, bis das freie Ende 32 des
Mischelementes 31 in der Aufnahme 18 des Bohrkopfs 16 zu
liegen kommt. Bei einer weiteren Druckbeaufschlagung der auszupressenden Masse 26 tritt
diese durch die Durchtrittsöffnung 17 im Bohrkopf 16 aus
dem Gebirgsanker 11 aus.
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Der
in den 2 und 3 teilweise dargestellte selbstbohrende
Gebirgsanker 41 ist bis auf die Ausgestaltung des Zentrierabschnitts 50 der
Aufnahme 48 des Bohrkopfs 46 und des Gegenzentrierabschnitts 63 des
freien Endes 62 des Mischelementes 61 gleich wie
der Gebirgsanker 11 ausgebildet, weshalb identische Teile
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Die
den Zentnerabschnitt 50 umgebenden Wandabschnitte sind
konkav ausgebildet und weisen einen Durchmesser D2 auf. Am freien
Ende 62 des Mischelementes 61 sind mehrere Zentnerelemente 64 vorgesehen,
die bezogen auf die Längsachse 23 des Innenrohrs 21 rotationssymmetrisch
angeordnet sind. Die freien Enden der Zentnerelemente 64 sind einander
zugewandt, wobei die den Gegenzentrierabschnitt 63 umgebenden
Wandabschnitte, die den radialen Aussenflächen der Zentnerelemente 64 entsprechen,
eine konvexe beziehungsweise ballige Ausgestaltung des Endbereichs
des freien Endes 62 des Mischelementes 61 bilden.
Der Durchmesser d2 des Gegenzentrierabschnitts 63 ist kleiner
als der Durchmesser D2 des Zentrierabschnitts 50.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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