DE102011001271A1 - Annular retainer for securing anchor rod on mortar cartridge in borehole, has outwardly and/or inwardly projecting resilient retaining elements to hold anchor rod in bore hole - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen ringförmigen Halter für eine Ankerstange, ein Verfahren zur Fixierung einer Ankerstange oder einer Mörtelpatrone mit dem Halter in einem Bohrloch mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 10 oder 12 und eine Anordnung mit einer Ankerstange mit den Merkmalen des Oberbegriff des Anspruchs 13.The invention relates to an annular holder for an anchor rod, a method for fixing an anchor rod or a mortar cartridge with the holder in a borehole with the features of the preambles of claims 10 or 12 and an arrangement with an anchor rod having the features of the preamble of claim 13.
Es ist bekannt, eine Ankerstange chemisch in einem Bohrloch in Beton, Mauerwerk oder einem anderen Ankergrund zu befestigen. Die Ankerstange ist üblicherweise ein Gewindestab oder ein Dywidag-Gewindestab, der Gewinderippen aufweist. Die Erfindung ist nicht auf die genannten Ankerstäbe beschränkt.It is known to attach an anchor rod chemically in a borehole in concrete, masonry or other anchorage. The anchor rod is usually a threaded rod or a Dywidag threaded rod having threaded ribs. The invention is not limited to said anchor rods.
„Chemische Befestigung oder Verankerung” bedeutet eine Befestigung des Ankerstabs in einem Bohrloch mit einer aushärtenden Masse, die üblicherweise als Mörtel bezeichnet wird. Üblich sind Ein- oder Mehrkomponentenkunstharze, die auf diesem Anwendungsgebiet oft als Kunstharzmörtel bezeichnet werden, möglich sind auch hydraulisch abbindende Massen einschließlich Zementmörtel."Chemical attachment or anchoring" means attachment of the anchor rod in a wellbore with a hardening mass, commonly referred to as mortar. Common are single or multi-component resins, which are often referred to in this field of application as synthetic resin mortar, are also possible hydraulically setting compounds including cement mortar.
Unter einem „Bohrloch” im Sinne der Erfindung ist allgemein ein Loch unabhängig von seiner Herstellung zu verstehen. Es ist vorzugsweise zylindrisch oder zylinderähnlich.A "borehole" within the meaning of the invention is generally to be understood as a hole independent of its production. It is preferably cylindrical or cylinder-like.
Bei einer Überkopfbefestigung stellt sich das Problem, die Ankerstange im Bohrloch zu halten bis die aushärtende Masse soweit ausgehärtet ist, dass sie die Ankerstange gegen ihre Gewichtskraft im Bohrloch hält.Overhead mounting poses the problem of holding the anchor rod in the borehole until the hardened mass has cured enough to hold the anchor rod against its weight in the borehole.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen ringförmigen Halter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor, der auch als Clip bezeichnet werden kann. Der Halter weist nach außen und/oder nach innen abstehende, federnde Halteelemente auf. Die Halteelemente federn in radialer Richtung, so dass sie federnd und dadurch mit einer Vorspannung an einer Bohrlochwand und/oder einer Ankerstange anliegen, wenn der Halter auf die Ankerstange aufgesetzt und die Ankerstange mit dem Halter in ein Bohrloch eingebracht ist. Radial federn kann sowohl ein ausschließlich radiales Federn als auch ein kombiniertes radiales und axiales Federn bedeuten, beispielsweise eine Schwenkbewegung der Halteelemente um tangentiale Achsen. Auf diese Weise hält der Halter die Ankerstange gegen ihre Gewichtskraft ohne aushärtende Masse in einem Überkopf-Bohrloch, d. h. senkrecht nach oben gerichteten Bohrloch. Auch wenn die Erfindung grundsätzlich für Überkopf-Bohrlöcher vorgesehen ist, schließt sie eine Anwendung auf andere, bspw. horizontale oder nach unten gerichtete Bohrlöcher nicht aus.To solve this problem, the invention proposes an annular holder with the features of claim 1, which can also be referred to as a clip. The holder has outwardly and / or inwardly projecting, resilient retaining elements. The retaining elements spring in the radial direction, so that they rest resiliently and thereby with a bias on a borehole wall and / or an anchor rod when the holder is placed on the anchor rod and the anchor rod is inserted with the holder in a borehole. Radial springs can mean both an exclusively radial springs and a combined radial and axial springs, such as a pivoting movement of the holding elements to tangential axes. In this way, the holder holds the anchor rod against its weight without a hardening mass in an overhead well, i. H. vertical uphole. Although the invention is generally intended for overhead wells, it does not preclude application to other, for example, horizontal or downhole wells.
Vorteil der Erfindung ist eine einfache Befestigung einer Ankerstange in einem Überkopf-Bohrloch: Es wird einfach der ringförmige Halter auf die Ankerstange aufgesetzt und die Ankerstange mit dem aufgesetzten Halter in das Bohrloch eingebracht, wo der Halter die Ankerstange ohne weiteres hält. Eine aushärtende Masse zur chemischen Verankerung kann anschließend in das Bohrloch eingebracht werden. Allerdings ist es ebenso möglich, die aushärtende Masse vor der Ankerstange in das Bohrloch einzubringen. Das „Aufsetzen” des Halters auf die Ankerstange ist gleichbedeutend mit einem „Einbringen” der Ankerstange in den ringförmigen Halter.Advantage of the invention is a simple attachment of an anchor rod in an overhead borehole: It is simply placed the annular holder on the anchor rod and the anchor rod inserted with the attached holder in the borehole, where the holder holds the anchor rod readily. A hardening mass for chemical anchoring can then be introduced into the borehole. However, it is also possible to introduce the hardening mass into the borehole in front of the anchor rod. The "placing" of the holder on the anchor rod is equivalent to a "putting" the anchor rod in the annular holder.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Halteelemente Widerhaken bilden. Das bedeutet, sie setzen einem Herausbewegen der Ankerstange aus dem Bohrloch einen größeren Widerstand entgegen als einem Einbringen der Ankerstange in das Bohrloch. Erreicht wird das durch Form, Anordnung und Ausgestaltung der Halteelemente. Typischerweise sind sie schräg entgegen einer vorgesehenen Einbringrichtung in das Bohrloch nach außen und/oder schräg entgegen einer vorgesehenen Aufsetzrichtung des Halters auf die Ankerstange und nach innen gerichtet.A preferred embodiment of the invention provides that the holding elements form barbs. That is, they provide a greater resistance to a moving out of the anchor rod from the wellbore than an insertion of the anchor rod into the wellbore. This is achieved by the shape, arrangement and design of the retaining elements. Typically, they are obliquely directed against an intended introduction direction into the borehole to the outside and / or obliquely against an intended Aufsetzrichtung of the holder on the anchor rod and inwards.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Halteelemente so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie die Ankerstange im Bohrloch zentrieren. Das lasst sich bei übereinstimmend ausgebildeten Halteelementen durch eine gleichmäßige Verteilung der Halteelemente über einen Umfang des ringförmigen Halters erreichen.An embodiment of the invention provides that the holding elements are designed and arranged so that they center the anchor rod in the borehole. This can be achieved with a matching trained holding elements by a uniform distribution of the holding elements over a circumference of the annular holder.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine große Durchlassfläche des Halters vor. Mit Durchlassfläche ist die Summe der Flächen gemeint, die der Halter in einem Ringspalt in einem Bohrloch um die Ankerstange herum nicht versperrt, sondern frei lässt. Die Durchlassfläche des Halters ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung mindestens so groß wie die von den Halteelementen des Halters versperrte Fläche, vorzugsweise ist die Durchlassfläche ein mehrfaches größer als die von den Halteelementen versperrte Fläche. Dadurch ist ein Fließen der aushärtenden Masse im Ringspalt zwischen dem Bohrloch und der Ankerstange in Längsrichtung des Bohrlochs und der Ankerstange am Halter vorbei gewährleistet. Das ist wichtig, wenn beispielsweise die aushärtende Masse vor der Ankerstange in das Bohrloch eingebracht wird und die Ankerstange die aushärtende Masse beim Einbringen in das Bohrloch vom Bohrlochgrund zur Bohrlochmündung verdrängt, wobei die aushärtende Masse im Ringspalt zwischen dem Bohrloch und der Ankerstange vom Bohrlochgrund zur Bohrlochmündung fließt.A preferred embodiment of the invention provides a large passage area of the holder. By pass-through area is meant the sum of the areas that the holder does not obstruct in an annular gap in a borehole around the anchor rod, but leaves it free. In one embodiment of the invention, the passage area of the holder is at least as large as the area blocked by the holding elements of the holder, preferably the passage area is several times larger than the area blocked by the holding elements. As a result, a flow of the hardening mass in the annular gap between the borehole and the anchor rod in the longitudinal direction of the borehole and the anchor rod on the holder is ensured over. This is important if, for example, the hardening mass is introduced into the borehole in front of the anchor rod and the anchor rod displaces the hardening mass from the borehole bottom to the borehole mouth when introduced into the borehole, the hardening mass in the annular gap between the borehole and the anchor rod from the borehole bottom to the borehole mouth flows.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht einen axial kurzen Halter vor. Zweck dieser Ausgestaltung der Erfindung ist, dass der Halter nur eine möglichst kurze Fläche der Ankerstange abdeckt, damit möglichst eine gesamte Oberfläche der Ankerstange, soweit sich diese im Bohrloch befindet, für die chemische Verankerung genutzt wird. Anders ausgedrückt wird hierdurch ein Maximum der Verankerungstiefe für das Tragverhalten genutzt. „Axial kurz” bedeutet eine axiale Höhe des ringförmigen Halters ohne die Halteelemente von einem Millimeter oder weniger bis wenigen Millimetern. Im Verhältnis zum Außendurchmesser bedeutet „axial kurz” weniger als der Außendurchmesser, vorzugsweise weniger als die Hälfte und insbesondere weniger als ein Viertel des Außendurchmessers.An embodiment of the invention provides an axially short holder. Purpose of this embodiment The invention is that the holder covers only the shortest possible surface of the anchor rod, so that as possible an entire surface of the anchor rod, as far as it is in the borehole, is used for chemical anchoring. In other words, a maximum of the anchoring depth is used for the bearing behavior. "Axial short" means an axial height of the annular holder without the holding elements of one millimeter or less to a few millimeters. In relation to the outer diameter "axially short" means less than the outer diameter, preferably less than half and in particular less than a quarter of the outer diameter.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht einen an einer Umfangsstelle offenen Halter vor. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer Durchmesseranpassung des Halters an unterschiedliche Ankerstangen, der Halter ist beispielsweise auf Ankerstangen der Größen M8 bis M12 oder M16 bis M24 aufsetzbar. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Halter beispielsweise nach Art eines Kabelbinders schließbar ist.An embodiment of the invention provides a holder open at a circumferential location. This results in the possibility of a diameter adjustment of the holder to different anchor rods, the holder can be placed for example on anchor rods of sizes M8 to M12 or M16 to M24. A further embodiment provides that the holder can be closed, for example, in the manner of a cable tie.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen aus Federdraht gebogenen Halter vor. Der Halter kann beispielsweise ringförmig, auch wellringförmig oder wendelförmig gebogen sein.Another embodiment of the invention provides a spring wire bent holder. The holder may be bent, for example, annular, wavoidal or helical.
Zur Befestigung einer Ankerstange in einem Bohrloch sieht das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vor, den ringförmigen Halter, wie er vorstehend erläutert worden ist, auf die Ankerstange aufzusetzen bzw. umgekehrt die Ankerstange in den Halter einzubringen, und die Ankerstange mit dem Halter in das Bohrloch einzubringen. Die nach außen und/oder nach innen federnden Halteelemente liegen mit Vorspannung an einer Bohrlochwand und/oder an der Ankerstange an und halten die Ankerstange im Bohrloch. Weist der ringförmige Halter nur nach außen abstehende Halteelemente auf, liegt der ringförmige Halter selbst an der Ankerstange an und hält diese. Umgekehrt kann der ringförmige Halter auch an der Bohrlochwand anliegen, wenn er nur nach innen abstehende Halteelemente aufweist.For fastening an anchor rod in a borehole, the method according to the invention provides with the features of claim 10, the annular holder, as has been explained above, put on the anchor rod or vice versa to introduce the anchor rod in the holder, and the anchor rod with the holder into the borehole. The outwardly and / or inwardly resilient retaining elements are biased against a borehole wall and / or anchor rod and hold the anchor rod in the borehole. If the annular holder has only outwardly projecting holding elements, the annular holder itself bears against the anchor rod and holds it. Conversely, the annular holder can also rest against the borehole wall if it has only inwardly projecting holding elements.
Der Halter wird vorzugsweise an oder nahe dem Ende auf der Ankerstange angeordnet, mit dem die Ankerstange voran in das Bohrloch eingebracht wird.The retainer is preferably located at or near the end of the anchor rod, with which the anchor rod is advanced into the wellbore.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sieht vor, eine Mörtelpatrone mit dem vorstehend beschriebenen Halter in einem Bohrloch zu befestigen. Eine Mörtelpatrone ist ein zerstörbares Behältnis, das eine aushärtende Masse enthält, das zu einer chemischen Verankerung in ein Bohrloch eingebracht und durch eine anschließend eingebrachte Ankerstange zerstört wird, so dass die aushärtende Masse austritt. Die Mörtelpatrone kann mehrere Komponenten der aushärtenden Masse getrennt enthalten. Sie werden beim Zerstören der Mörtelpatrone beispielsweise durch Drehantrieb und/oder eine axial hin- und hergehende Bewegung der Ankerstange vermischt und gleichmäßig im Ringspalt zwischen dem Bohrloch und der Ankerstange verteilt. Die Mörtelpatrone wird mit dem erfindungsgemäßen Halter in gleicher Weise befestigt, wie es vorstehend anhand der Ankerstange beschrieben worden ist. Das hat den Vorteil, dass die Mörtelpatrone in einem Überkopf-Bohrloch gehalten ist und man beide Hände frei hat, um die Ankerstange zu setzen. Da Mörtelpatronen vielfach verhältnismäßig grobe Zuschlagstoffe in der aushärtenden Masse enthalten, hält die aushärtende Masse einer Mörtelpatrone oftmals die Ankerstange im Bohrloch, so dass die Ankerstange ohne erfindungsgemäßen Halter in das Bohrloch eingebracht werden kann. Es ist allerdings auch möglich, die Mörtelpatrone (bis zu ihrer Zerstörung) und die Ankerstange mit jeweils einem Halter im Bohrloch zu befestigen.The inventive method with the features of claim 12 provides to attach a mortar cartridge with the holder described above in a borehole. A mortar cartridge is a destructible container that contains a hardening mass that is chemically anchored into a wellbore and destroyed by a subsequently inserted anchor rod so that the hardening mass exits. The mortar cartridge may contain several components of the hardening mass separately. They are mixed when destroying the mortar cartridge, for example by rotary drive and / or an axial reciprocating movement of the anchor rod and evenly distributed in the annular gap between the borehole and the anchor rod. The mortar cartridge is fastened with the holder according to the invention in the same way as has been described above with reference to the anchor rod. This has the advantage that the mortar cartridge is held in an overhead well and you have both hands free to set the anchor rod. Since mortar cartridges often contain relatively coarse aggregates in the hardening mass, the hardening mass of a mortar cartridge often holds the anchor rod in the borehole, so that the anchor rod can be introduced into the borehole without holder according to the invention. However, it is also possible to attach the mortar cartridge (until its destruction) and the anchor rod, each with a holder in the borehole.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 hat eine Anordnung zum Gegenstand, wie sie mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann. Es ist eine Ankerstange mit dem oben beschriebenen ringförmigen Halter, der auf der Ankerstange angeordnet ist, in einem Bohrloch gehalten.The arrangement according to the invention with the features of claim 13 has an arrangement as it can be prepared by the method described above. There is an anchor rod with the above-described annular holder, which is arranged on the anchor rod, held in a borehole.
Der Halter ist vorzugsweise an einem vorderen Ende der Ankerstange angeordnet, also an dem Ende, das sich im Bohrloch befindet.The holder is preferably arranged at a front end of the anchor rod, that is at the end which is located in the borehole.
Der Halter in den Ansprüchen 10–14 kann gemäß der Ansprüche 1–9 ausgebildet sein.The holder in claims 10-14 may be formed according to claims 1-9.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments illustrated in the drawings. Show it:
Der in
Der Halter
Die Ankerstange
In axialer Richtung ist der Ring
Durch ihre Schrägstellung schräg nach außen bilden die Halteelemente
Die Halteelemente
Die in
Der in
Der Halter
Im Übrigen stimmt der in
Eine weitere Verwendung des Halters
Um die Ankerstange
Der Halter
Von einer oder mehreren Windungen
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halters
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Halterholder
- 22
- Ringring
- 33
- Kanteedge
- 44
- Halteelementretaining element
- 55
- Ankerstangeanchor rod
- 66
- Verschlussshutter
- 77
- Gewinderippethread ridge
- 88th
- Mörtelpatronemortar cartridge
- 99
- Windungconvolution
- 1010
- EndeThe End
- 1111
- EndeThe End
- 1212
- Bügelhanger
- 1313
- Wellewave
Claims (14)
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