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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Injektionsstutzen, vorzugsweise
für einen zur separaten Zufuhr zumindest einer ersten und
einer zweiten Zufuhrkomponente geeigneten Injektionskopf für
Injektionsbohranker, wobei der Injektionsstutzen ein Gehäuse
aufweist, welches einen inneren Hohlraum ausbildet, der zumindest
eine Austrittsöffnung zum Austritt der ersten und der zweiten
Zufuhrkomponente aufweist.
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Ein
Injektionskopf der genannten Art ist im Stand der Technik aus
DE 10 2007 008 966
A1 bekannt. Wie dort beschrieben, eignet sich ein solcher Injektionskopf
insbesondere zum Einbohren und Verpressen von sog. selbstbohrenden
Injektionsbohrankern in einen zu stabilisierenden Untergrund, im
Gebirge oder dergleichen. Derartige, an sich bekannte Injektionsbohranker
können an ihrer Spitze bspw. eine gesonderte Bohrkrone
aufweisen und besitzen einen in ihrer Längsrichtung durchlaufenden
Injektionskanal, der in der Regel am vorderen Ankerende in eine
oder mehrere Austrittsöffnungen mündet. Während
des Einbohren kann durch den Injektionskanal unter Druckbeaufschlagung
vorzugsweise ein Spülmedium, bspw. Luft oder Wasser, dem
Bohrloch zugeführt werden. Um den Injektionsbohranker in
dem Bohrloch zu verpressen, kann dann durch den Spülkopf
und den Injektionskanal eine Verpressmasse in den den Injektionsbohranker
umgebenden Bohrlochspalt eingepresst werden. Der Spülkopf
wird dementsprechend je nach Arbeitsschritt zur Zufuhr von Spülmittel
(bspw. Wasser) oder von Verpressmasse verwendet. Als Verpressmasse
sind insbesondere auch sog. Zwei-Komponenten-Kunstharze geeignet,
deren eine Komponente ein Harz (zum Beispiel Wasserglas) und deren
andere Komponente ein Härter sein kann. Um zu erreichen,
dass beide Komponenten erst im Bohrloch miteinander aushärten, werden
diese dem Injektionskopf separat zugeleitet und treffen erst in
einem mit dem Injektionsanker verbundenen verlorenen Teil aufeinander.
In
DE 10 2007 008
966 A1 handelt es sich bei diesem verlorenen Teil um eine
sog. Spülmutter, welche mit einem leicht drehbaren Außengewinde
in das Innenteil und mit einem im Vergleich dazu schwerer drehbaren
Außengewinde auf die Ankerstange zu schrauben ist. Nach dem
Einbohren und Verpressen des Injektionsbohrankers wird zum Abtrennen
des Spülkopfes die Drehrichtung des Bohrantriebes umgekehrt,
wobei aufgrund der unterschiedlichen Ausschraubkräfte die Spülmutter
als verlorenes Teil aus dem Innenteil austritt und an der Ankerstange
angeschraubt bleibt. Es versteht sich nach obiger Erläuterung,
dass der gebräuchliche Begriff Spülkopf eine Einrichtung
meint, die nicht nur zum Spülen der Bohrung, sondern auch zu
deren Verpressen dient. Für eine nachfolgende Anwendung
kann dem Injektionskopf ein weiterer Injektionsbohranker, auf den
ggf. bereits magaziniert eine weitere Spülmutter am Ende
schon aufgeschraubt ist, zugeführt werden. Die bekannte
Spülmutter bildet im Inneren einen Hohlraum aus und weist
eine erste Eintrittsöffnung zum Anschluss an eine Zufuhrleitung
zur gesonderten Zufuhr einer ersten Komponente sowie zweite Eintrittsöffnungen
zum Anschluss an Zufuhrleitungen zur Zufuhr einer zweiten Komponente
auf, so dass der innere Hohlraum insofern eine Leitungsverbindung
der Zufuhrleitungen bildet. Die Eintrittsöffnungen sind
in Gestalt von Bohrungen hergestellt. Um Leckagen zu verhindern,
sind zu den Bohrungen benachbart Ringnuten mit darin eingesetzten
O-Dichtringen vorgesehen. Im Hinblick darauf, dass die bekannte
Spülmutter auch zur Drehmoment-Übertragung verwendet
wird, muss diese aus einem ausreichend festen Material bestehen. Insbesondere
in Verbindung damit erweist sich die Herstellung dieses Bauteils
im Hinblick auf die verschiedenen Bohrungen, Dichtnuten und Gewindearten
als relativ aufwändig, wobei außerdem eine gewisse
Mindestgröße auch nicht unterschritten werden
kann, da die Ankerstange in die Spülmutter eingeschraubt
werden muss. Auch ist bei der Verwendung der bekannten Spülmutter
nicht auszuschließen, dass es nach dem separaten Einpressen
der Zufuhrkomponenten in die Spülmutter und den Injektionsanker
und anschließendem Abschalten der Komponentenzufuhr bzw. Druckabschaltung
zu einem gewissen Rückfließen der Zufuhrkomponenten aus
der Spülmutter kommt.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Injektionsstutzen der eingangs beschriebenen Art vorteilhaft weiterzubilden,
so dass insbesondere die vorgenannten möglichen Nachteile
möglichst weitgehend vermieden werden.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß zunächst und
im wesentlichen in Verbindung mit den Merkmalen gelöst,
dass die Wand des Gehäuses zumindest eine erste Sollbruchstelle
zur Bildung einer ersten Eintrittsöffnung für
eine erste Zufuhrkomponente unter Druckbeaufschlagung und davon
beabstandet zumindest eine zweite Sollbruchstelle zur Bildung einer zweiten
Eintrittsöffnung für eine zweite Zufuhrkomponente
unter Druckbeaufschlagung aufweist. Der Begriff Sollbruchstelle
wird dabei im Rahmen der Erfindung in einem weiten Sinne verstanden
und schließt hinsichtlich der geometrischen Erstreckung
bedeutungsmäßig sowohl die Möglichkeiten
punktförmiger, linienförmiger oder auch flächiger
Erstreckungen ein. Die Erfindung schließt in ihrem allgemeinen
Gedanken auch ein, dass die Gehäusewand des Injektionsstutzens
quasi zur Vorbereitung von Eintrittsöffnungen an bestimmten
Gehäusestellen zunächst lokale Schwachstellen,
vorzugsweise Wandstärkenreduzierungen und/oder örtliche
begrenzte, bspw. die vorgesehene Eintrittsöffnung berandende
punkt- oder linienförmige Durchbrechungen, aufweist und
dass die Bereitstellung bzw. Freigabe der Eintrittsöffnung
erst als Folge einer gewissen Druckbeaufschlagung resultiert. Auf
diese Weise lassen sich, wie nachfolgend näher erläutert
wird, sowohl herstellungs- als auch gebrauchstechnische Vorteile
erreichen. Zunächst wird im Hinblick darauf, dass die Eintrittsöffnungen vor
einer Druckbeaufschlagung noch ganz oder zumindest im wesentlichen
geschlossen sind, insbesondere auch vor der Verwendung der Injektionsstutzen,
ein Schutz gegen Beschädigung und Verschmutzung erreicht.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die ersten und zweiten Sollbruchstellen
an je einem Wandbereich mit einer im Vergleich zu angrenzenden Wandbereichen
verringerten Wandstärke ausgebildet sind. Insbesondere
dann, wenn dabei die Wandstärke nur bis zu einer (wenn
auch ggf. äußerst geringen) Wandstärke
verringert wird, also keine Durchbrechungen vorgesehen sind, kann
die Herstellung vereinfacht werden. Eine zweckmäßige
Gestaltung wird darin gesehen, dass das Gehäuse des Injektionsstutzens
eine im wesentlichen rotationssymmetrische, vorzugsweise im wesentlichen
zylindrische, Wandung aufweist, an deren einem Längsende
die Austrittsöffnung zum Austritt der Zufuhrkomponenten
in Richtung zu dem Injektionsanker angeordnet ist. An dem der Austrittsöffnung
gegenüberliegenden Längsende kann der Injektionsstutzen
eine Stirnwand aufweisen, an welcher zumindest eine Sollbruchstelle
für eine erste Eintrittsöffnung ausgebildet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
die Sollbruchstelle für die erste Eintrittsöffnung
an einem, vorzugsweise kreisförmig berandeten, Wandbereich
ausgebildet ist, dessen Wandstärke von außen nach
innen, vorzugsweise radialsymmetrisch und insbesondere in Radialrichtung linear,
abnimmt. Nimmt dabei die Wandstärke bis zu dem Mittelpunkt
hin ab, liegt eine punktförmige Sollbruchstelle vor, an
der es als Folge einer Druckbeaufschlagung durch eine durch die
erste Zufuhrleitung zugeführte Zufuhrkomponente zuerst
zum Aufbrechen und dann, druckabhängig, zum weiteren Aufreißen
der Eintrittsöffnung kommen kann. Bezüglich einer
oder mehrerer, sog. zweiter Eintrittsöffnungen für die
zweite Zufuhrkomponente ist bevorzugt, dass dafür an dem
Umfang der zylindrischen Wandung des Injektionsstutzens entsprechend
eine oder mehrere, vorzugsweise zwei einander am Umfang gegenüberliegende
Sollbruchstellen ausgebildet sind.
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In
diesem Zusammenhang ist bevorzugt, dass eine oder mehrere Sollbruchstellen
für je eine zweite Eintrittsöffnung an einem vorzugsweise
kreisförmig berandeten Wandbereich mit im Vergleich zu angrenzenden
Wandbereichen sprunghaft verringerter Wandstärke ausgebildet
ist, dessen Wandstärke in Längsrichtung des Injektionsstutzens
zu dessen die Austrittsöffnung aufweisenden Längsende
hin gerichtet abnimmt, vorzugsweise in dieser Richtung linear abnimmt.
Zur Erzielung eines Wandbereichs mit sprunghaft verringerter Wandstärke
kann in einer Wand mit vergleichsweise großer Wandstärke
eine quasi einen Napf bildende Eintiefung vorgesehen sein. Die bevorzugte
Sollbruchstelle befindet sich dort, wo aufgrund der gewählten
Geometrie die geringste Wandstärke vorliegt. Nachdem diese
Stelle aufgebrochen ist, kann es von dort ausgehend, insbesondere
entlang des Wandstärkenüberganges, in Richtung
zunehmender Wandstärke des dickenverminderten Wandbereiches
je nach Höhe der Druckbeaufschlagung zu einer fortschreitenden
Rissbildung kommen, wobei die Rissform die Randkontur der Eintrittsöffnung
vorgibt. Im Allgemeinen wird der Rissfortschritt dadurch begrenzt,
dass es durch den bereits vorhandenen Riss und eine gewisse Auslenkung
des umrissenen Wandbereiches zu einem Druckrückgang kommt.
Der am Ende nicht eingerissene Teil des wandstärkenverringerten
Wandbereichs übernimmt insofern eine Haltefunktion und
bei einem elastisch verformbaren Material gleichsam auch die Funktion
eines Biegegelenks, an welchem der umrissene Wandabschnitt wie ein
Klappenventil angelenkt ist. Bei ausreichend elastischen Eigenschaften
ergibt sich vorteilhaft, dass sich die Klappenventile bei einer
Druckabschaltung, also insbesondere bei Beendigung der Zuführung
der Zufuhrkomponenten am Ende des Anker-Verpressvorganges, selbstständig
rückfedernd in ihre Ausgangslage zurückbewegen,
wodurch die Eintrittsöffnungen im Wesentlichen wieder verschlossen
werden. Auf diese Weise wird (wie bei Herzklappen) ein Rückfließen verhindert,
insbesondere nachdem der Injektionskopf von dem Injektionsstutzen
abgelöst wurde. Im Rahmen der Erfindung ist sowohl innerhalb
der wandstärkenverringerten Wandbereiche, als auch im Verhältnis
zu den angrenzenden dickeren Wandbereichen, eine Variation der Wandstärke
in weiten Werte- bzw. Verhältnisbereichen möglich.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass an dem wandstärkenverringerten
Wandbereich, an dem die Sollbruchstelle für die zweite
Eintrittsöffnung ausgebildet ist, die maximale Wandstärke
ein Mehrfa ches, vorzugsweise das Zwei- bis Vierfache, der dort auftretenden
minimalen Wandstärke beträgt und dass die maximale
Wandstärke dieses wandstärkenverringerten Wandbereiches
geringer als die Wandstärke des den besagten Napf umgebenden
Wandbereiches ist, vorzugsweise im Verhältnis dazu etwa
die Hälfte oder etwa ein Drittel beträgt. Im Rahmen
der Erfindung ist auch bevorzugt, dass der Injektionsstutzen aus
Kunststoff, insbesondere aus Polyamid, hergestellt ist. In diesem
Zusammenhang ist auch bevorzugt, dass der Injektionsstutzen als
Kunststoffspritzteil gestaltet bzw. im Kunststoffspritzverfahren
hergestellt ist.
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Eine
zweckmäßige Weiterbildung wird darin gesehen,
dass die zylindrische Wandung des Injektionsstutzens in seinem hinteren
Längenbereich im Bereich der wandstärkenverringerten
Wandbereiche, die den zweiten Eintrittsöffnungen zugeordnet
sind, außenseitig eine geschlossen umlaufende Ringnut aufweist.
Durch diese kann der Zustrom der Zufuhrkomponente zu den am Umfang
verteilt liegenden Eintrittsöffnungen vergleichmäßigt
werden. Insbesondere bei einer Herstellung als Kunststoffspritzteil besteht
in einfacher Weise die Möglichkeit, dass die zylindrische
Wandung des Injektionsstutzens in einem vorderen Längenbereich
zwischen den Sollbruchstellen für die zweiten Eintrittsöffnungen
und der Austrittsöffnung außenseitig ein oder
mehrere, in Längsrichtung beabstandete und sich in Umfangsrichtung
erstreckende, einstückig angeformte Ringvorsprünge
aufweist. Dieser vordere Längenbereich kann zum Einstecken
des Injektionsstutzens in den Injektionskanal (insbesondere in eine
Kanalaufweitung) des Injektionsankers dienen. Die Begriffe vordere
und hintere bzw. vor- und rückseitig beziehen sich auf
die Vorschubrichtung eines Ankers beim Einbohren. Bei geeignet aufeinander
abgestimmten Durchmessern erfahren die Rippen beim Einstecken eine
gewisse Verformung und stemmen sich einem späteren Herausziehen
des Injektionsstutzens aus dem Anker entgegen, so dass sich eine
gewünschte hohe axiale Haltekraft verwirklichen lässt.
Alternativ oder kombinativ besteht die Möglichkeit, dass
die zylindrische Wandung des Injektionsstutzens auf beiden Seiten
der schon genannten Umfangsnut je eine am Umfang geschlossen umlaufende,
erhabene und einstückig angeformte Ringwulst aufweist.
Bei entsprechender Abstimmung der Durchmesser erfahren die beiden
Ringwulste beim Einstecken des Injektionsstutzens in eine dafür
vorgesehene Ausnehmung im Injektionskopf bzw. in dessen drehbarem
Innenteil eine gewisse Verformung, so dass die Ringwulste als Dichtungen
wirken.
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Gemäß den
vorangehenden Ausführungen wird die bekannte Spülmutter,
in der die beiden Harz-Komponenten erstmalig zusammentreffen, durch
den erfindungsgemäßen Injektionsstutzen ersetzt,
welcher vergleichsweise kostengünstiger herstellbar ist.
Insbesondere kann es sich dabei um ein einbaufertiges Polyamid-Spritzgussteil
mit bereits einstückig integrierten Dichtungen und Klappenventilen
handeln. Zur Anwendung ist eine Anordnung des Injektionsstutzens
am Ende des Injektionsankers, also vor einem darin ggf. vorgesehenen
Statikmischer bevorzugt. Gegenüber der herkömmlichen Spülmutter
ist von Vorteil, dass nicht die Ankerstange in die Spülmutter
eingeschraubt, sondern der Injektionsstutzen in die Ankerstange
eingesteckt werden kann. Durch die insofern mögliche Miniaturisierung des
Injektionsstutzens wird gegenüber der aufwendig zu bearbeitenden
bekannten Spülmutter ein großer Kostenvorteil
erreicht. In dem eingesteckten Zustand des Injektionsstutzens bewirken
die in dessen vorderem Längenbereich möglichen
Umfangsrippen wie erläutert eine Vergrößerung
der axialen Haltekraft, die sich dadurch vorzugsweise größer
als die axiale Haltekraft zwischen Spülkopf-Innenteil und
Injektionsstutzen wählen lässt, so dass der Injektionsstutzen
beim Ausschrauben des Injektionsankers aus dem Spülkopf
funktionssicher automatisch axial mit aus dem Spülkopf
herausgezogen wird und als verlorenes Bauteil als zugleich dichtender
Abschluss an dem Anker verbleiben kann. Der durch die Erfindung mögliche
Kostenvorteil kommt besonders aufgrund der bevorzugten Verwendung
als verlorenes Teil und der insofern benötigten Stückzahlen
zum Tragen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten
Figuren, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Injektionsstutzens und eine
bevorzugte Anwendung zeigen, näher beschrieben. Darin zeigt:
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1 in
einem Längsschnitt den erfindungsgemäßen
Injektionsstutzen gemäß einer ersten bevorzugten
Ausführungsform, in Verbindung mit einem für die
Verwendung bevorzugten Injektionskopf, nach dem Verpressen eines
Bohrinjektionsankers;
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2 die
in 1 gezeigte Anordnung, jedoch nach dem Abtrennen
des Injektionsstutzens mit dem Injektionsanker;
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3 eine
Schnittansicht entlang Schnittlinie III-III in 2;
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4 einen
Längsschnitt entlang Schnittlinie IV-IV gemäß 2;
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5 eine
perspektivische Ansicht der in 2 dargestellten
Anordnung;
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6 den
in 1 gezeigten Injektionsstutzen, eingesetzt in den
Injektionsanker, bei mittels Aufbrüchen verkürzter
Darstellung;
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7 den
Injektionsstutzen in einer Ausschnittsvergrößerung
von Detail VII in 1, bei geöffneten Eintrittsöffnungen;
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8 die
in 7 gezeigte Anordnung, jedoch mit einem neuen Injektionsstutzen
mit noch geschlossenen Eintrittsöffnungen;
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9 das
in 1 gezeigte Ende des verpressten Injektionsankers
nach dem Ablösen des Injektionskopfes von dem Injektionsstutzen;
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10 perspektivisch
den in 1 gezeigten Injektionsstutzen, jedoch demgegenüber
in Vergrößerung und
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11 zu
dem in 1 gezeigten Injektionsstutzen einen Längsschnitt,
ebenfalls demgegenüber in Vergrößerung.
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Mit
Bezug auf die 1 bis 10 wird
der erfindungsgemäße Injektionskopf 1 gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit damit
zusammenwirkenden Komponenten beschrieben. Der Injektionskopf weist
einen Spülkopf 2 auf, welcher ein Außengehäuse 3 und
ein darin relativ zu einer Längsachse A drehbar aufgenommenes
Innenteil 4 umfasst. Zu dem Außengehäuse 3 gehört
ein erster Spülring 5, an dem außen ein
erster Zufuhranschluss 6 zur Zufuhr einer ersten, vorzugsweise
flüssigen Zufuhrkomponente angebracht ist, und ein zweiter
Spülring 7, der von dem ersten Spülring 5 in Längsrichtung
L (d. h. in Richtung der Längsachse A) axial beabstandet
gehalten ist und an dem außen ein zweiter Zufuhranschluss 8 zur
separaten Zufuhr einer weiteren, vorzugsweise flüssigen
Zufuhrkomponente angebracht ist. Das Innenteil 4 besitzt
rückseitig einen Anschluss 9 mit einer Aufnahmeöffnung 10 zur
drehformschlüssigen Aufnahme eines Anschlussendes 11 von
einem nur in seinem vorderen Abschnitt gestrichelt angedeuteten
Bohrantrieb 12. Vorderseitig besitzt das Innenteil als
Anschlussmittel zum Anschluss einer mit äußerem
Ankergewinde 13 versehenen Ankerstange 14 (vgl.
auch 6) eine mit zu dem Ankergewinde passendem Innengewinde 16 versehene
Gewindebohrung 17 (vgl. auch 2 und 4).
Die Gewindebohrung 17 mit dem Innengewinde 16 stellt
insofern ein Anschlussmittel zum Anschluss einer mit entsprechendem äußeren
Ankergewinde 13 versehenen Ankerstange 14 dar.
Es wird angemerkt, dass in den Figuren jeweils nur die hinterste
Ankerstange 14 eines Bohrinjektionsankers 15 dargestellt
ist, dass dieser aber in an sich bekannter Weise bei Bedarf auch
mehrere, bspw. durch Gewinde-Kupplungsmuttern verbundene Anker stangen und
insbesondere an der Spitze eine Bohrkrone aufweisen kann. Wie insbesondere
die 1, 7 und 8 zeigen,
weist das drehbare Innenteil 4 in seinem Inneren eine mit
dem ersten Zufuhranschluss 6 in Verbindung stehende erste
Zufuhrleitung 18 und vier umfangsmäßig
um je eine Vierteldrehung beabstandete und mit dem zweiten Zufuhranschluss 8 in Verbindung
stehende zweite Zufuhrleitungen 19 auf. Die erste Zufuhrleitung
wird aus einer mittig in Längsrichtung L verlaufenden Bohrung 20 und
zwei von deren hinteren Ende radial bis zur Oberfläche
verlaufenden Radialbohrungen 21 gebildet. Die ersten und zweiten
Zufuhrleitungen 18, 19 sind in Richtung zu einer
ihnen gemeinsamen Leitungsverbindung 22 im inneren Hohlraum 23 eines
Injektionsstutzens 24 gerichtet. Dieser ist (vgl. 7 und 8)
mit seinem hinteren Längenbereich 25 in eine in
axialer Verlängerung der Gewindebohrung 17 angeordnete,
demgegenüber querschnittsverringerte und im wesentlichen
zylindrische Ausnehmung 26 eingesteckt und im Bereich seines
vorderen Längenbereiches 27 kraftschlüssig
in eine Kanalaufweitung 28 des Injektionskanals 29 der
in die Gewindebohrung 17 eingeschraubten Ankerstange 14 eingesteckt.
An den ersten Zufuhranschluss 6 kann eine Zuleitung für
eine gewünschte erste Zufuhrkomponente angeschlossen und
diese durch die Ringnut 31 im ersten Spülring 5, die
erste Zufuhrleitung 18 und ein am Leitungsende angeordnetes
Federrückschlagventil 30, das bei ausreichendem
Zufuhrdruck öffnet, dem Injektionsstutzen 24 zugeführt
werden. An den zweiten Zufuhranschluss 8 kann eine Zuleitung
für eine weitere gewünschte Zufuhrkomponente angeschlossen
und diese, von der ersten Zufuhrkomponente separat, durch die Ringnut 33 im
zweiten Spülring 7, durch die zweiten Zufuhrleitungen 19 und
durch die bei ausreichend großem Zufuhrdruck öffnenden
Federrückschlagventile 32 dem Injektionsstutzen 24 zugeführt werden.
Wie 8 zeigt, weist das Gehäuse 34 des Injektionsstutzens 24 eine
vorbereitete erste Sollbruchstelle 35 zur Bildung einer
ersten Eintrittsöffnung 36 (vgl. 7)
für die erste Zufuhrkomponente und davon beabstandet zwei
zweite Sollbruchstellen 37 zur Bildung je einer zweiten
Eintrittsöffnung 38 (vgl. 7) auf.
Die genannten Sollbruchstellen sind jeweils an einem Wandbereich 39, 40 mit
im Vergleich zu benachbarten Wandbereichen verringerter Wandstärke
ausgebildet und befinden sich dort im Bereich der jeweils geringsten
Wandstärke. Der Begriff Sollbruchstelle ist dabei in weitem
Sinne zu verstehen und schließt geometrisch die Möglichkeit
einer punkt-, linien- oder flächenmäßigen
Erstreckung ein. Wird, wie in 8 dargestellt,
ein neuer Injektionsstutzen eingesetzt, sind dessen Sollbruchstellen zunächst
noch nicht gebrochen, d. h. die zugeordneten Eintrittsöffnungen 36, 38 sind
noch geschlossen. Die Sollbruchstellen 35, 37 sind
hinsichtlich ihrer Formgebung und Dimensionierung (insbesondere hinsichtlich
der gewählten minimalen Wandstärke) jeweils so
auf die beim Betrieb des Injektionskopfes üblicherweise
einstellbaren Zufuhrdrücke der Zufuhrkomponenten abgestimmt,
dass sie bei geeigneter Druckbeaufschlagung, wie in 7 dargestellt,
aufbrechen, so dass die jeweilige Eintrittsöffnung 36, 38 geöffnet
wird und die dort jeweils noch gesonderte Zufuhrkomponente in den
inneren Hohlraum 23 einströmt. Erst in diesem
Hohlraum 23, d. h. an der Leitungsverbindung 22,
kommt es zum Kontakt der beiden gesondert zugeführten Komponenten
(bspw. Harz und Härter). Wie besonders 11 verdeutlicht,
weist der innere Hohlraum 23 eine Austrittsöffnung 41 zum
gemeinsamen Austritt der ersten und der zweiten Zufuhrkomponenten
in Richtung zu dem Bohrinjektionsanker 15 auf.
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1 zeigt,
wie oben angesprochen, den Injektionskopf 1 nach dem Einbohren
eines (nur teilweise dargestellten) Bohrinjektionsankers 15 in
eine Wand 44 (bspw. eines Gebirges) und nach dem Verpressen
des Bohrinjektionsankers 15 in dem gebildeten Bohrloch 45 mittels
einer Verpressmasse 46, welche durch Vermischung der beiden
durch die Zufuhranschlüsse 6, 8 zugeführten
Zufuhrkomponenten gebildet wurde und dann im Bohrloch ausgehärtet
ist. Durch die kurze Zeit nach der Vermischung ausgehärtete
Verpressmasse 46 wird zufolge des Ankergewindes 13 und
der Unebenheiten in der Wandung des Bohrloches ein wirksamer axialer
Scherverbund gebildet. Dabei ist in 1 zur besseren Darstellung von
Einzelheiten die Verpressmasse 46 nur im Bohrloch 45,
d. h. nicht in dem Spülkopf und dem Bohrinjektionsanker
wiedergegeben. In 1 ist der Bohrinjektionsanker 15 bis
zu einer gewünschten Tiefe in die Wand eingebohrt, bei
welcher eine Stützplatte 47 (sog. Kragenplatte)
von einer Kugelbundmutter 48, welche mittels Innengewinde
bis zum axialen Anschlag gegen das drehbare Innenteil 4 angeschraubt ist,
gegen eine vor der Wand 44 vorgesehene Verzugsmatte 49 angedrückt
wird.
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Gemäß einem
erfindungsgemäßen Verfahren, welches insbesondere
im Hinblick auf die in 1 gezeigte Anwendung bevorzugt
wird, wird als zweckmäßig angesehen, dass zur
Vorbereitung eines Bohrvorganges zunächst dem in den 2 bis 5 gezeigten
Spülkopf die in 6 dargestellte, vormontierte
Einheit aus zumindest einer Ankerstange 14 und einem Injektionsstutzen 24 zugeführt
und daran angeschlossen wird. Zur Herstellung dieser Einheit wurde
zunächst ein erster, an sich bekannter sog. Statikmischer 50,
der eine Vielzahl von in Längsrichtung L hintereinander
angeordneten gewendelten sog. Schikanen 51 aufweist, mit
einem umgebenden, insbesondere separaten, Hüllelement 52,
bei dem es sich bspw. um ein Rohr oder um einen Schlauch handeln
kann, in den Injektionskanal 29 eingeschoben und darin
mit dem Hüllelement 51 auf geeignete Weise axial
festgelegt, so dass er gegenüber dem Strömungsdruck
der Zufuhrkomponenten in dem Injektionskanal 29 ein durchströmbares,
axial fest stehendes Hindernis bildet, bei dessen Durchströmung
die verschiedenen Zufuhrkomponenten eine intensive Durchmischung
erfahren. In dem gewählten Ausführungsbeispiel
wurde anschließend der in 11 einzeln
dargestellte Injektionsstutzen 24 mit seinem vorderen Längenbereich 27,
an dessen Stirnseite sich die Austrittsöffnung 41 befindet,
in eine an den Statikmischer 50 angrenzende Kanalaufweitung 28 der
Ankerstange 14 eingesteckt. Dabei bildet der Längenbereich 27 mit
der zylindrisch bearbeiteten Kanalaufweitung 28 aufgrund
der aufeinander abgestimmten Durchmesser eine erste Steck-Press-Verbindung 53, die
sich nur unter Aufbringung einer relativ hohen, sog. ersten Axialkraft
wieder trennen lässt. Die in dem Beispiel rotationssymmetrische
und im wesentlichen zylindrische Außenseite des Injektionsstutzens 24 bildet
am Übergang von dem hinteren Längenbereich 25 zu
dem vorderen Längenbereich 27 durch eine sprunghafte
Querschnittsverringerung eine Axialanschlagfläche 54 aus,
welche mit der Stirnfläche 55 der Ankerstange 14 einen
Axialanschlag bildet. Der innere Hohlraum 23 ist im wesentlichen
zylindrisch ausgebildet. Darin ist ein zweiter Statikmischer 56 eingesetzt
und gegen einen mit einer Ringstufe 73 des Hohlraums 23 gebildeten,
rückseitigen Axialanschlag eingeschoben. Dabei sind die Begriffe
rückseitig und vorderseitig (bzw. hinten und vorne) wieder
auf die Vorschubrichtung der Ankerstange beim Einbohren bezogen.
Auf diese Weise ist der zweite Statikmischer 56 in Längsrichtung
L, bis auf ein in dem Beispiel zulässiges geringes Bewegungsspiel,
festgelegt, ohne dass an seinem Umfang eine Verbindung mit dem Injektionsstutzen 24 notwendig
wäre (gleichwohl wäre eine solche Verbindung zusätzlich
möglich). Während die Ringstufe 73 den
rückwärtigen Axialanschlag bildet, wird eine Verschiebung
nach vorne durch den axial festgelegten Statikmischer 50 verhindert.
Für einen automatisierten Bohr- und Verpressbetrieb kann
die in 6 gezeigte Einheit in größerer
Stückzahl vormontiert und vorzugsweise der in den 2 bis 5 gezeigten Anordnung
insbesondere magaziniert zugeführt werden. Zum Anschluss
an den Injektionskopf 1 wird die mit dem Injektionsstutzen 24 vormontierte
Ankerstange 14 mittels ihres Ankergewindes 13 in
die Gewindebohrung 17 des drehbaren Innenteils 4 eingeschraubt,
bis dieses (wie in 8 angedeutet) am Ende des Innengewindes 16 bzw.
an einem Axialanschlag (dieser kann am hinteren Ende des Injektionsstutzens 24 liegen)
nicht weiter möglich ist. Dabei wird der Injektionsstutzen 24 mit
dessen hinterem Längenbereich 25 in die im wesentlichen
zylindrische Ausnehmung 26 (vgl. 2) in Längsrichtung
eingeschoben. Die Formgebung bzw. Bemessung ist so gewählt,
dass dabei die hintere Stirnfläche 58 (vgl. 11)
des Injektionsstutzens 24, an welcher sich die erste Sollbruchstelle 35 für
die erste Eintrittsöffnung 36 befindet, in axiale
Anlage zu einer in das Innenteil 4 eingesteckten Pressbuchse 62 sowie
das in deren Mittenkanal axial fixierte Federrückschlagventil 30 tritt.
Auf diese Weise wird auch eine vor- und rückseitige axiale
Festlegung des Injektionsstutzens 24 mit erreicht. In dieser,
in den 7, 8 vergrößert gezeigten
Position ist zudem auch eine in Längsrichtung L geeignete
Positionierung der zweiten Eintrittsöffnungen 38 (bzw.
der zweiten Sollbruchstellen 37) relativ zu dem Austrittsende
der zweiten Zufuhrleitungen 19 bzw. der darin axial gehaltenen
Federrückschlagventile 32 gewährleistet.
Wie in den Figuren gezeigt, befindet sich an der zylindrischen Wandung 59 des
Injektionsstutzens 24 auf axialer Position der wandstärkenverringerten
Wandbereiche 40 eine außenseitig umlaufende Ringnut 60,
welche axial mit den Zufuhrleitungen 19 fluchtet. Der hintere
Längenbereich 25 des Injektionsstutzens 24 bildet
mit der Ausnehmung 26 im Innenteil 4 eine zweite Steck-Press-Verbindung 61,
wobei die von dieser Verbindung 61 übertragbare
sog. zweite Axialkraft geringer als die von der ersten Steck-Press-Verbindung 53 übertragbare
erste Axialkraft ist. Wird der Injektionskopf 24 bzw. sein
drehbares Innenteil 4 später wieder von der Ankerstange 14 abgeschraubt (vorzugsweise
durch Drehrichtungsumkehr am Bohrantrieb), wird aufgrund der unterschiedlich
großen, von den beiden Steck-Press-Verbindungen 53, 61 übertragbaren
Axialkräfte der Injektionsstutzen 24 automatisch
mit aus dem Innenteil 4 herausgezogen und kann als verlorenes
Teil am Ende des Injektionsbohrankers verbleiben. Um ausgehend von
dem in 8 gezeigten Einbauzustand, bei welchem die ersten
und zweiten Sollbruchstellen 35, 37 noch nicht gebrochen,
d. h. die ersten und zweiten Eintrittsöffnungen 36, 38 noch
geschlossen sind, in den in 7 gezeigten
(1 entsprechenden) Zustand zu gelangen, wird durch
die Zufuhranschlüsse 6, 8 die jeweilige
einzelne Zufuhrkomponente unter Druck zugeführt, wodurch
die Federrückschlagventile 30, 32 öffnen,
die jeweiligen Zufuhrkomponenten gegen die wandstärkenverringerten
Wandbereiche 39, 40 drücken und die Sollbruchstellen 35, 37 schließlich brechen,
so dass die Eintrittsöffnungen 36, 38 freigegeben
werden. In dem gewählten Beispiel handelt es sich bei dem
Injek tionsstutzen 24 um ein aus dem Kunststoff Polyamid
im Spritzgussverfahren einstückig hergestelltes Bauteil.
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Eine
weitere Besonderheit des als Ausführungsbeispiel gezeigten
Injektionskopfes besteht darin, dass daran eine lösbare
Koppelungs-Sicherung für das drehmomentübertragende
Anschlussende 11 des Bohrantriebes 12 verwirklicht
ist. Dies dadurch, dass, wie insbesondere die 3 und 4 verdeutlichen,
zwei Sicherungselemente 64, bei denen es sich in dem Beispiel
um Spannstifte 65 handelt, vorhanden sind, und dass das
Innenteil 4 in einem an der Aufnahmeöffnung 10 senkrecht
zur Längsrichtung L verlaufenden Querschnitt Q zwei parallel
beabstandete Durchgangsbohrungen 66, welche als Montageöffnungen 68 für
die Spannstifte dienen, aufweist, die in ihrem Durchmesser an eine
lösbare Klemmbefestigung der Spannstifte angepasst sind. Geeignete
Spannstifte können im Handel bezogen werden und sind hinsichtlich
ihrer allgemeinen Funktionsweise bekannt. Der seitliche Zwischenabstand
a der Durchgangsbohrungen 66 ist kleiner als der Durchmesser
D des benachbarten Längenabschnittes 67 der Aufnahmeöffnung 10 gewählt.
Dies bedeutet, dass im Befestigungs- bzw. Klemmzustand der Spannstifte 65 der
Querschnitt der Aufnahmeöffnung 10 im Vergleich
zu dem Zustand ohne Spannstifte 65 verringert ist. In dem
Ausführungsbeispiel wurde ein Bohrantrieb 12 gewählt,
dessen Anschlussende 11 hinter seinem Anschlussabschnitt 69 beabstandet
einen am Umfang ringförmig verlaufenden Vorsprung 70 aufweist,
dessen Durchmesser im wesentlichem dem Durchmesser D entspricht.
Der Vorsprung 70 erhält durch die lösbaren
Sicherungselemente 64 die Bedeutung eines formschlüssig
wirkenden Sicherungsvorsprunges, der in einer Längsprojektionsrichtung
(entlang der Längsrichtung L) die Sicherungselemente 64 im
eingesetzten Zustand radial überschneidet und dadurch bei
angeschlossenem Bohrantriebs-Anschlussende 11 eine in Längsrichtung
L formschlüssige lösbare Trennsicherung bildet.
In dem gezeigten Beispiel ist der bis zu dem vorderen freien Längsende
reichende Anschlussabschnitt 69 des Bohrantriebs-Anschlussendes 11 zur
Drehmomentüber tragung mit einem Außengewinde 71 versehen,
welches zu einem in einem Längenabschnitt der Aufnahmeöffnung 10 vorgesehenen
Innengewinde 72 passt. Mittels der vorgenannten Merkmale
wird erreicht, dass sich das Innenteil 4, wenn die Drehrichtung
des Bohrantriebes 12 zum Abtrennen von dem Bohrinjektionsanker 15 umgekehrt
wird, nicht von dem Bohrantriebs-Anschlussende 11 abdrehen kann,
so dass eine ständige Drehmomentübertragung und
dadurch ein sicherer Betrieb gewährleistet ist. Ein Ablösen
des Bohrantriebes 12 von dem Spülkopf 2 wird
erst dadurch ermöglicht, dass die Spannstifte 65 beide
durch eine – einem Fachmann allgemein geläufige – Bedienung
aus den Bohrungen 66 entfernt werden. Die Spannstifte 65 sind
so ausgewählt, dass sie den beim Betrieb auftretenden Fliehkräften
und der bohr-schlagenden Beanspruchung standhalten.
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Weitere
Besonderheiten der exemplarisch gezeigten bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Injektionsstutzens werden
nachfolgend mit Bezug auf die 6 bis 11 näher
erläutert. Insbesondere 10 zeigt
deutlich, dass der Injektionsstutzen als im Wesentlichen rotationssymmetrisches
Hülsenteil ausgebildet ist. In Verbindung mit 11 ist
gezeigt, dass die Sollbruchstelle 35 für die erste
Eintrittsöffnung 36 (vgl. 7) an der
hinteren Stirnwand 58 an einem insofern kreisförmigen
Wandbereich 39 ausgebildet ist, dessen Wandstärke
von außen nach innen radialsymmetrisch linear bis hin zu einem
geringen Bruchteil der randseitigen Wandstärke abnimmt.
An der Sollbruchstelle 35 kann die Wandstärke
insbesondere bis auf eine membran- oder folienartige Reststärke
verringert sein, so dass es schon bei einer vergleichsweise geringen
Druckbeaufschlagung zum Aufreißen kommt. 7 zeigt die
dabei unter Annahme sternförmig von der Sollbruchstelle 35 ausgehender
Risslinien in der Wand 39 die gebildete erste Eintrittsöffnung 36,
durch welche die durch die erste Zufuhrleitung 18 zugeführte erste
Zufuhrkomponente in den Innenraum 23 zugeführt
wird. Obwohl 1 den Zustand nach dem Verpressen
des Injektionsankers zeigt, wird in der Vergrößerung
gemäß 7 zur Veranschauli chung noch
die Offenstellung der Eintrittsöffnungen 36, 38 dargestellt,
die dann federelastisch in eine Verschlussstellung der Wandabschnitte übergeht.
Entsprechend zeigt 9, dass sich die wandstärkenverringerten
Wandbereiche 39, 40 aufgrund der elastischen Eigenschaft
des verwendeten Kunststoffes nach dem Abdrehen des Spülkopfes
wieder selbstständig zurückverformen, so dass
die Eintrittsöffnungen 36, 38 im Wesentlichen
wieder verschlossen werden. Zur übersichtlichen Darstellung
ist aber auch in 9 der Injektionsstutzen 24 und
der Bohrinjektionsanker 15 im Inneren ohne die dort noch
vorhandene Verpressmasse 46 dargestellt. Aus den 10 und 11 geht
auch hervor, dass die beiden am Umfang einander gegenüberliegenden
Sollbruchstellen 37 für je eine zweite Eintrittsöffnung 38 (vgl. 7)
jeweils an einem kreisförmig berandeten Wandbereich 40 mit
im Vergleich zu angrenzenden Wandbereichen sprunghaft verringerter
Wandstärke liegen. Während die Innenwand des Hohlraums 23 zylindrisch
verläuft, ist die Außenseite der Wandbereiche 40 eben
ausgebildet und verläuft dabei in Bezug auf die Längsrichtung
L unter einem spitzen Winkel. Jeder Wandbereich 40 bildet
insofern einen geneigt verlaufenden ebenen Boden einer in der Gehäusewand
axial auf Höhe der Ringnut 60 gebildeten napfartigen
Eintiefung. Durch die beschriebene Formgebung wird die Lage der
Sollbruchstelle 37 am Ort der geringsten Wandstärke
vorgegeben. Es handelt sich um denjenigen Schnittpunkt der kreisförmigen
Randlinie von Wandbereich 40 mit der Schnittebene von 11,
der dem vorderen Längenbereich 27 bzw. der Austrittsöffnung 41 zugewandt
liegt. Die Begriffe vorder- und rückseitig bzw. vorne und
hinten beziehen sich hier wie vorangehend auf die Vorschubrichtung
beim Einbohren des Ankers.
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Nach
dem Aufreißen der Sollbruchstelle 37 kommt es
zufolge einer Druckbeaufschlagung von dort ausgehend zu einem Rissfortschritt
entlang eines Teils der kreisförmigen Randlinie von Wandbereich 40.
Wie 7 dazu zeigt, wird der umrissene Abschnitt des
Wandbereichs 40 durch die Druckbeaufschlagung nach innen
ausgelenkt und bildet gleichsam ein Klappventil mit einer Ventil klappe 76, die
an einem Biegegelenk 77 angelenkt ist. Letzteres wird von
einem Teil des Wandbereichs 40 gebildet, der aufgrund seiner
im Vergleich zu der Sollbruchstelle 37 größeren
Wandstärke nicht von dem Riss erreicht worden ist. Die 10 und 11 zeigen außerdem,
dass die zylindrische Wandung 59 in dem vorderen Längenbereich 27 zwischen
den Sollbruchstellen 37 und der Austrittsöffnung 41 außenseitig eine
Vielzahl von in Längsrichtung L beabstandete Ringvorsprünge
bzw. Rippen 63 aufweist. An der zylindrischen Wandung 59 ist
auf beiden Seiten der Umfangsnut 60 je eine am Umfang ringförmig
umlaufende, erhabene und einstückig angeformte Ringwulst 78 zur
Abdichtung der Ringnut 60 vorgesehen.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich.
In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt
der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007008966
A1 [0002, 0002]