DE102016011292A1

DE102016011292A1 - Profilierte nahtlose Ankersysteme, Herstellung und Setzverfahren.

Info

Publication number: DE102016011292A1
Application number: DE102016011292.1A
Authority: DE
Inventors: Auf Teilnichtnennung Antrag; Elnar Berwald; Dithmar Berwald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-09-17
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bauart, und Vorrichtung zur Herstellung von profilierten, nahtlosen Ankerrohren/Vollstabanker, dass mit Profilrollen und Fräswerkzeugen, oder mit synchron geschalteten Profilwalzen im Formschluß mit der Kantenprofilierung, in der radialen und tangentialen Anordnung, die Meterware in allen erforderlichen Durchmessern aus Feinkornstahl, mit einer Dehnung von 35% hergestellt werden. Diese Gebirgsanker werden in der gleichen Herstellungs-Restwärme, zur Fertigung der nahtlosen Ankerrohre/Vollstabanker, mit einem aufgewalzten, profilierten schraubfähigen, belastbaren Außengewinde versehen und sind für den Einsatz als Injektions-, Patronen und Verpressanker, sowie selbstbohrend insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen mit zu erwartenden, höheren Konvergenzbedingungen und kürzeren Installationszeiten geeignet. Mit diesem Verfahren sind die verlangten Rohr/Vollstabquerschnitte mit stärkeren Querschnitten für hohe Belastungen einfacher, schneller und wirtschaftlicher herzustellen und mit der geforderten höheren Sicherheit, gegen Bruchversagen mit mindestens 35%, schnell und kostengünstig, zur Gewölbebildung im Berg- und Tunnel- sowie im Hoch und Tiefbau, einzusetzen. Mit der über die Ankermutter verspannten Ankertraverse, mit den ausgebildeten Spannsegmenten, werden die Anker zur Aufnahme von Querkräften, mit zusätzlichen Gebirgskrallen ausgebildet, um diese zur Sicherung der Ankerbohrung, in das Gebirge abzuleiten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bauart, die Vorrichtung und das Verfahren zur Herstellung von Ankersystemen als Rohr- oder Vollstabanker mit einer belastbaren und schraubfähigen Profilierung, als Meterware in der Herstellungs-Restwärme in verschiedenen Durchmessern und unterschiedlichen Wandstärken. Bei der praktischen Ausführung werden die Walzen in radialem und tangentialem Formschluß so angeordnet, dass der Abstand zwischen den Walzen maßlich zur Kantenprofilierung so minimiert wird, dass kein Werkstoff in diesem Stoßbereich der tangentialen Berührung der Profilwalzen aufsteigen kann. Damit wird eine kontinuierliche Herstellung, von Ankerrohren und Vollstabankern mit einer mindestens dreifachen Gewinde-Profilierung am Umfang, zur Verbesserung der Haftreibung mit dem 2K-Klebermaterial in den Ankerbohrungen zum Gebirge erreicht und als Meterware wirtschaftlicher herstellbar. Der Werkstoff erfährt mit dieser Verarbeitung im Bereich der Restwärme zur Fertigung, keine Veränderung im Dehnungsverhalten.
Der Grund dafür ist, dass das Verhältnis von Oberfläche zum Volumen des möglichen Grates so ungünstig wird, dass die Reibkraft zwischen entstehendem Grat und den Profilwalzen, das Grataufsteigen bei der Herstellung von Ankerrohren und Vollstabankern unterbindet. Ein derartiger Effekt führt beispielsweise beim Gesenkschmieden dazu, dass der Schmiedegrat zwischen Ober- und Untergesenk mit kleiner werdendem Spalt aufhört zu wachsen und daher sich in diesem Walzverfahren, der aufsteigende Werkstoff in die Profilkammern der angeordneten Walzen, quasi selbst abdichtet.
Die schraubfähige und belastbare Profilierung erfolgt bei der Herstellung von nahtlosen Rohren in der gleichen Herstellungswärme von nahtlosen Ankerrohren/Vollstabankern, die zur Verpressung bzw. mit Injektion festlegbar, vorzugsweise als Rohr – oder Vollstabanker im Berg-, Tunnel und Tiefbau eingesetzt werden.
Zur schnellen und sicheren Verfestigung und Konsolidierung von Boden und Fels, in einer Erweiterung auch als Selbstbohranker bedarfsweise drehend oder drehschlagend eingebracht und verpresst, wird ein Verfahren zur Erhaltung der Dehnung im eingesetzten Werkstoff, gemäß der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit einem der vorgestellten Walz- oder Fräsverfahren, erstmalig für Ankerrohre und Vollstabanker ermöglicht.
Ein mit Kleberpatronen gefüllter Verpress- oder Selbstbohr-Rohranker kann auch soweit vorkonfektioniert werden, dass bereits werkseitig ein Verbundmedium im freien Hohlraum des Rohres, als Kleberpatrone gespeichert wird um den gefüllten und vorkonfektionierten Anker, schnell und mit minimaler Infrastruktur, versetzen zu können.
Mit diesem belastbaren, schraubfähigen dreiseitigen Profilierverfahren in der gleichen Wärme zur Herstellung von nahtlosen Rohren wird erreicht, dass die maximale Dehnung des Werkstoffes mit mindestens 35% erhalten bleibt, um damit alle Gebirgsbewegungen aufnehmen zu können und die erforderliche Gewölbebildung zur Sicherung im Berg-Tunnel und Tiefbau, signifikant auch mit dem verbesserten belastbaren Gewindeoberfläche von mindesten 330° am Umfang, über die Ankermutter mit der Ankerplatte oder mit einer spannbaren Ankertraverse zu unterstützen.
Stand der bisherigen Ankertechnik
Die auf rohrartigen nahtlosen Konstruktionen basierenden Fels-/Gebirgsanker, weisen für guten Verbund mit Mörteln, Harzen und anderen Medien eine schraubbare Oberflächenprofilierung auf, die bisher in aller Regel nachträglich durch kalt umformendes, mechanisches Gewinderollen erzeugt wurde und je nach Wandstärke, damit nur eine begrenzte Dehnung von maximal 5%–12% erreichten.
Im Berg- aber auch im Tunnelbau und zunehmend auch zu Hang-/Böschungs- und zur Auftriebssicherungen im Tief-/Spezialtiefbau, werden sie als Verpress- oder IBO-Injektionsanker/Vollstab-Patronenanker, oder aber bei gebrächem und druckhaften Gebirge oder rolligen Böden, auch als selbstbohrende Anker verwendet, wenn vorher eingebrachte Ankerbohrungen nicht standfest sind und während des Bohrens oder danach schon kollabieren, bevor ein Anker versetzt werden kann.
Des Weiteren werden mit drei, linear angeordneten Walzen schwach profilierte nahtlose Rohre, als Bewehrungsstahl am Markt zur Verfügung gestellt, die jedoch kleeblattähnlich unrund und daher nicht gewindefähig ausgebildet sind und nur als Beton- oder Spannstähle, auch zum Kühlen und zur Wärmerückgewinnung in großen Bauwerken zur Anwendung kommen können.
Nachteilig ist dabei, dass zwischen den nicht 360° übergreifenden linear angeordneten Walzen zur Gewinde-Kantenprofilierung, starke Rippen in den 120° versetzten Profilsegmenten stehen bleiben, die nicht überwalzt eine Behinderung für die Ankermuttern darstellen, die nur aufgemuttert werden können, da nur mit einem weiteren Bearbeitungsvorgang, diese Rippen zum Teil im Gewindebereich der Ankerrohre oder Ankervollstäbe beseitigt werden müssen.
Mit den hier vorgestellten Verfahren zur Herstellung profilierter Ankerrohre/Vollstabprofile, werden 330° tragfähige und belastbare Gewinde profiliert, mit denen auch schon bei der Herstellung, eine walztechnische Unrundung der kleeblattähnlichen Ankerrohre vermieden wird.
Das Versetzen eines rund gewalzten und gefüllten Selbstbohr-Patronen-Rohrankers kann verfahrenstechnisch aufgrund werkseitig einer im Ankerrohr vorinstallierten Kleberpatrone über den Auspresskolben deutlich schneller erfolgen, was die anteiligen Arbeitszeiten vor Ort, für das Einbringen von Ausbau signifikant reduziert.
Solche Injektionsbohranker (IBO), Verpressanker (VPA) und Selbstbohranker (SBA) aus Stahl- oder auch faserverstärkten Kunststoffrohren sind hinreichend bekannt und kommen weltweit zunehmend zum Einsatz z. B. mit der U.S.46016 14 und der DE 10 2010 043 769 A1 .
Neuere Entwicklungen betreffen z. B. mehr die kombinierte mechanisch-chemische Festlegung nach der DE 10 2007-000 277 A1 und/oder eine schnelle, fußseitige distale, mechanische Festlegung mit der EP2295719A2 , oder die Festlegung durch abschnittsweise Expansion des Schaftes DE 60 2004 012 884 T2 , DE 10206819 A1 , EP 1512805 A1 , EP 1476 613 B1 , DE 10013581A1 , sowie Kunststoffausführungen und weiter die unter den Anmeldungen bekannten Ausführungen E21D 20/02-2006.01, DE 2010 045 9984 – 22.09.2010, DE 10 2006 058 458 A1 – 2008-06.26, DE 10 2007 014 905 A1 , 2008.10.16, DE 10 2010 014 612 A1 , 2011.10.13, 10 2006 006 748 und 10 2006 011 652 .
Nachteile der bisherigen Ankertechnik
Nachteilig an allen bekannten Ankerlösungen ist, dass die zur Ankerproduktion verwendeten nahtlosen dünnwandigen Stahlrohre, durch eine nachträgliche Profilierung in Form von Kaltverformung mit Rollen so verfestigt werden, dass selbst mikrolegierte Stähle nur eine Bruchdehnung von maximal 5% aufweisen, weshalb alle bekannten Systeme, als allein stehender, geotechnisch zu bemessender Ankerausbau ungeeignet sind.
Ebenso ist die Verformung von dünnwandigen, nahtlosen Rohren in der Form mit drei linear angeordneten Walzen zur Herstellung von Ankerrohren ungeeignet, da sich eine Kleeblattverformung mit Rippensegmenten einstellt, wenn kein übergreifender Walzvorgang erfolgt, da sich zwischen den Segmenten hohe Rippen durch das Walzverfahren ergeben, die sich für die Ausbildung eines schraubfähigen Gewindes durch minimale Gewindekammern nachteilig auswirken und zusätzliche Kosten für eine Beseitigung zur Schraubfähigkeit eines Ankerrohres mit der Ankermutter erforderlich machen.
In fast allen, meist nur nationalen normativen Anforderungen werden Bruchdehnungen von mindestens 12% in manchen Ländern und Anwendungen analog zu Betonstahl von 15% und in einigen Bergbauländern wie England, Deutschland usw. auch mindestens 20% Bruchdehnung gefordert, wenn ein solcher Injektionsanker, Voll- oder Hohlstab-Verpressanker bzw. Selbstbohranker in einer Ausbaubemessung z. B. in einer Tunnelstatik, als vollwertiges Ausbausystem einbezogen werden soll.
Weiterhin nachteilig an einigen bekannten Selbstbohr-Ankersystemen ist, dass diese nur für rotatorisch drehendes Bohren geeignet sind und dadurch für Anwendungen in festeren oder härteren Gesteinen, oder in zwar gebrochenen aber doch schwer zu bohrenden Gebirgsarten, nicht oder nicht wirtschaftlich anwendbar sind. Die in dem Ankerrohr gespeicherte Kleberpatrone reicht mit dem Volumen, nicht zur Gewölbebildung durch Füllung von Spalten und Rissen und zur Sicherung des Vortriebes aus. In diesen Einsatzfällen ist nur mit einem Injektionsverfahren und Ankern mit hoher Dehnung, als bisher hergestellt und angeboten wurde, eine sichere Gewölbebildung zu erreichen.
Weiterhin ist an vielen Selbstbohrankern auch nachteilig, dass sie entweder mittels langsam abbindenden zementartigen Mörtels versetzt werden, wozu dann zwingend zusätzliche, temporäre oder externe Festlegungen im Bohrloch gegen Herausgleiten erforderlich zur Anwendung kommen müssen, wie z. B. aufschraubbare Rückhalteelemente, wenn über Kopf vertikal nach oben geankert werden muss.
Eine schnelle Festlegung mit chemischen Verbundmedien, Ein- oder Mehrkomponenten-Harzsystemen erfolgt z. B. im Tunnelbau äußerst selten, weil die schnell reagierenden Harzsysteme wegen des Aufwandes für externe Tanks und Pumpen und anderer Infrastruktur kaum eingesetzt, bzw. nur mit zementgebundenen Systemen verpresst bzw. ausinjiziert werden.
Bei werkseitig vorinstallierten, z. B. patronierten Harzen in den Hohlstabankern, sind die derzeitig erforderlichen Verpressdrücke, mit den zentral angeordneten Statik- oder Treppenmischern mit der minimalen Durchflußgeschwindigkeit sehr hoch und die zur Verklebung erforderlichen Harzmengen sind wegen der minimalen Volumenkapazität im Ankerrohr selbst sehr begrenzt, was konstruktiv zu engsten Ringräumen zwischen Bohrlochwand und Ankerrohraußenfläche zwingt und so neben höherem Verpresswiderstand auch zu längeren Verpresszeiten und ggf. zu mechanischen Zusatzinstallationen, wie Hochdruck-Wasserspeicher etc. z. B. an den Bohreinrichtungen führt.
Ziele und Merkmale der Erfindung
„Profilierte nahtlose Ankersysteme”:
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von profilierten nahtlosen Ankerrohren und Vollstabankern, als Meterware mit einer belastbaren, schraubfähigen dreifachen Profilierung zur Verwendung im Berg-Tunnel und Tiefbau, die in der gleichen Herstellungs-Restwärme für nahtlose Rohre und Vollprofile produziert werden, zu ermöglichen. Die vorhandene Dehnung des Werkstoffes mit mindestens 35% bleibt erhalten, und ein wirtschaftliches Versetzen der Anker für alle Gebirgsbelastungen, mit der spannbaren Ankertraverse, zur Sicherheit der Gebirgsverspannung im Vortrieb, mit der damit einhergehenden Gewölbebildung durch den Mantelmischer, wird wesentlich verbessert.
In weiteren Verfahren, wird die Profilierung der nahtlosen Ankerrohre/Vollstabanker in der Herstellungs-Restwärme mit Rollen und Profilwalzen aufgebracht, mit denen ebenso das belastbare schraubfähige dreifache Ankergewinde hergestellt wird, ohne dass der eingesetzte Werkstoff seine Dehnfähigkeit von mindestens 35% verliert und keine Kerbfähigkeit entsteht. Ein schraubbares Dreifach-Segment-Gewinde, kann mit dem hier vorgestellten vier Verfahren hergestellt werden:

a.) Herstellung eines schraubfähigen und belastbaren 360° Gewindes mit Rollenwalzen, die in einem Werkzeugkäfig verlagert so angeordnet werden, dass mit der nahtlosen Rohr- oder Vollstabfertigung schon im Warmbereich das Gewinde aufgewalzt und dabei die 35% Dehnung des Werkstoffes nicht verändert wird, da mit diesem Herstellungsverfahren keine Kaltverfestigung des Werkstoffes für Ankerrohre und Vollstabanker erfolgt.
b.) Herstellung eines schraubfähigen und belastbaren 360° Gewindes mit Fräswalzen, die in einem Werkzeugkäfig verlagert so angeordnet werden, dass mit der nahtlosen Rohrfertigung/Vollstabanker schon im Warmbereich das Gewinde gefräst und dabei die 35% Dehnung des Werkstoffes nicht verändert wird, da mit diesem Herstellungsverfahren keine Kaltverfestigung und Kerbwirkung des Gewindes der Ankerrohre/Vollstäbe erfolgt.
c.) Herstellung eines schraubfähigen und belastbaren 360° Gewindes mit linear angeordneten 2 Paar Profilwalzen, die um 180° versetzt und hintereinander so angeordnet werden, das mit der nahtlosen Rohrfertigung/Vollstabanker schon im Warmbereich das Gewindeprofil, übergreifend in 4 Sektionen mit ca. 330° aufgewalzt wird und dabei die 35% Dehnung des Werkstoffes nicht verändert, da mit diesem Herstellungsverfahren keine Kaltverfestigung des Werkstoffes erfolgt.
d.) Herstellung eines 4 × 80° Gewindes das mit 4 linear angeordneten Profilwalzen, mit der nahtlosen Rohr- und Vollstabfertigung im Rest-Warmbereich das Gewinde in 4 × 80° Sektoren mit ca 320° aufgewalzt wird und dabei die 35% Dehnung des Werkstoffes nicht verändert, da keine Kaltverfestigung des Ankerrohres erfolgt. Zwischen den Gewindesegmenten bleiben mit der Aufwalzung des Gewindes die zwischen den Profilwalzen entstehenden Sicherheitsrippen bis zur halben Höhe der Gewinderippen stehen, mit denen die Ankermutter, beim Aufmuttern last- und drehsicher festgelegt wird.

Die mit den Sicherheitsrippen gebildeten Strömungskanäle zwischen den Gewindesektionen, unterstützen das Setzen des Ankerrohres/Vollstabankers zur schnelleren Füllung des Ankerringraumes in der Ankerbohrung mit einem 2K Kleber, dass damit zur höheren Setzgeschwindigkeit des Ankersystems führt.
Die Gewölbebildung wird mit der erhöhten Setzgeschwindigkeit zur Füllung des Ankerringraumes und zur Sicherung der Gewölbebildung im Strecken- oder Tunnelvortrieb, exorbitant beschleunigt. Mit diesem Verfahren kann die Abbindezeit im 2K-Klebermedium, bedingt durch eine sehr intensive Mischung des 2K-Klebermediums, mit dem Mantelmischer und den Strömungskanälen, wesentlich kürzer eingestellt werden.
Das Walzverfahren zur Gewindeprofilierung von Ankerrohren/Vollstabanker, kann auch mit drei um 120° versetzt angeordneten Walzen im Profilbereich von ca. 110° erfolgen, wobei dann zwischen den Profilierungssegmenten des Gewindes, ebenfalls die Sicherheitsrippen mit den Strömungskanälen, zwischen den drei Profilwalzen entstehen.
Die Anwendungserweiterung dieser Ankerrohre/Vollstabanker, als zweiphasige Verpressanker und auch als einphasige selbstbohrende Anker andererseits, insbesondere für den Einsatz in anspruchsvollen Anwendungen mit zu erwartenden, höheren Konvergenzbedingungen und kürzeren Installationszeiten zur Verfügung zu stellen, bleibt mit dieser mit ca. 40 m/Min. gefertigten Meterware erhalten, da mit der dehnungs-, belastbaren und schraubfähigen ausgeprägten tragfähigen Gewindeprofilierung, ein besserer Verbund mit dem Gebirge, über die eingepressten 2K-Klebersysteme, mit den wahlweise ausgebildeten Strömungskanälen zwischen den Gewindesegmenten und mit einem unterstützenden Mantelmischer, zur schnelleren Vermischung der injizierten 2K-Klebersysteme, erreicht wird.
Alle vorgenannten Nachteile entfallen. Eine einfachere, schnellere und kostengünstigere Herstellung und eine höhere 35% Dehnungssicherheit gegen Bruchversagen durch Überdehnung, werden mit dieser Meterware Ankerrohr/Vollstabprofilen, den Zusatzteilen einer spannbaren Ankertraverse und der dazu ausgebildeten Ankermutter bereitgestellt. Die Schwerlastblockierung der Ankermutter wird mit den aufgewalzten Sicherheitsrippen, des gewindefähig belastbaren profilierten Ankerrohres/Ankervollstabes, mit einer unterstützenden Setzgeschwindigkeit durch einen Mantelmischer, zur Gewölbebildung erreicht.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, Verfahren zur Herstellung eines solchen Rohr- und Vollstabankersystems mit den entsprechenden Werkzeugen bereit zu stellen, um die Weiterverarbeitung zu Ankersystemen aus der Meterware und den weiteren technischen Detailvorteilen, zu ermöglichen.
Die Aufgaben sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte und ergänzende Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Gemäß der Erfindung, werden nach der schraubfähigen walztechnischen Herstellung in den geforderten Rohr- und Vollstabquerschnitten, in einem Verfahren entsprechende Profilwalzen in einem Käfig oder linear so angeordnet, dass mit der Herstellungsgeschwindigkeit des stärkeren Ankerrohres und in der ausreichenden ersten Herstellungs-Restwärme der Ankersysteme, das belastbare und schraubfähige Rohrgewinde ohne/mit Sicherheitsrippen radial oder linear aufgewalzt wird und der eingesetzte Werkstoff seine Dehnfähigkeit von mindestens 35% nicht verliert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 die Seitenansicht eines Werkzeugkäfigs, mit den drei umlaufend, angetriebenen Gewindewalzen, mit denen im Bereich der ersten Wärme, die schraubfähige Profilierung mit 360° der Ankerrohre, oder Vollstabprofile, als Meterware hergestellt wird.
2 den Schnitt durch den Werkzeugkäfig mit dem Ankerrohr und dem aufgewalzten beispielhaften 360° Gewinde.
3 das Walzverfahren mit jeweils 2 linear, angeordneten Walzenpaaren, die um 180° versetzt und synchron geschaltet, profilübergreifend angeordnet, die Längsprofilierung der Meterware Ankerrohr in der ersten Herstellungswärme, mit einem 360° Gewinde, ohne Zwischenrippen ermöglicht.
4 in der Seitenansicht, das mit den linear und um 180° hintereinander angeordneten und synchron geschalteten 4 Profilwalzen hergestellte 360° Gewindeprofil, der Meterware Ankerrohr oder Vollprofil, nach der 3.
5 die Seitenansicht eines Werkzeugkäfigs, mit den drei umlaufend angetriebenen Fräswerkzeugen, zur Herstellung des 360° Ankerrohr- oder Vollstabgewindes.
6 das Walzverfahren mit vier, linear um 90° nebeneinander versetzt angeordneten Profilwalzen, zur Herstellung des Ankerrohr- oder Vollstabgewindes mit der Ausbildung in 4 Gewindesegmenten mit ca. 80° und den angewalzten Sicherheitsrippen in den Strömungskanälen.
7.a.) das Walzverfahren mit drei, linear um 120° nebeneinander versetzt angeordneten Walzen mit der Kantenprofilierung, zur Herstellung des Ankergewindes mit der Ausbildung in 3 Gewindesegmenten mit ca. 110° und den angewalzten Sicherheitsrippen in den Strömungskanälen.
7.b) zeigt den Querschnitt einer Ankerbohrung mit dem versetzten Gebirgsanker.
8 den Längsschnitt durch die Ankermutter mit der Gewindeverjüngung zur Aufmutterung und Festlegung auf Ankerprofile, mit den Sicherheitsrippen und der Darstellung als Sicherheitsmutter mit der Verformung der letzten Gewindegänge zur Lastfestlegung.
9 den Längsschnitt durch eine verspannte Ankertraverse mit der Ankermutter und dem Ankerrohr, zur Absetzung aller Querkräfte in das Gebirge.
10 die Draufsicht auf eine Ankertraverse, mit den Spann- und Krallsegmenten, zur direkten Ableitung aller Querkräfte in das Gebirge.
11, den Querschnitt einer Walzenanordnung zur Herstellung eines Vollstabprofiles mit drei Walzen mit der Kantenprofilierung.
12, zeigt den Querschnitt einer Ankerbohrung mit dem versetzten Gebirgsanker, aus einem Vollprofil.
Beschreibung.
1 zeigt den Werkzeugkäfig 1 mit den verlagerten Profilrollen 2, und dem beispielhaften belastbaren Gewindeprofil 3, mit den Gewinderippen- 6 und Kammerprofil 7 das auf das einlaufende Ankerrohr/Vollstabprofil 4, mit der Fertigungsgeschwindigkeit 5 und so eingewalzt wird, dass die 35% Bruchdehnung erhalten bleibt.
2 zeigt den Schnitt und Ansicht durch den Werkzeugkäfig 1 mit den Profilrollen 2 und dem Ankerrohr 4, mit dem aufgewalzten, beispielhaften belastbaren Gewindeprofil 3 mit den Gewinderippen- 6 und dem Kammerprofil 7. Das Ankerrohr Vollstabprofil 4 wird in Richtung 5, mit den Profilrollen 2, in der gleichen Herstellungswärme so profiliert, dass die 35% Bruchdehnung erhalten bleibt.
3 zeigt das Walzverfahren zur Herstellung eines nahtlosen Ankerrohres oder Vollstabprofiles 4, im Warmbereich der nahtlosen Rohrherstellung mit den Walzenpaaren 9/10 und 11/12, die synchron geschaltet und profilübergreifend 13, um 90° linear versetzt, die Gewinderippen 6, mit dem belastbaren Kammerprofil 7 und den Profilabmessungen 14, sowie der Steigung 15, das kontinuierlich mit der Fertigungsgeschwindigkeit 5, auf das Ankerrohr oder Vollstabprofil 4 aufgewalzt wird.
4 zeigt das Ankerrohr 4 mit dem in der Herstellungswärme aufgewalzten beispielhaften Gewindeprofil 3, mit dem belastbaren Kammerprofil 7 und den Gewinderippen 6 mit der Steigung 15 und der Gewindeteilung 16.
5 zeigt den Werkzeugkäfig 17 mit den verlagerten radial angeordneten Fräswerkzeugen 18, mit denen auf das einlaufende Ankerrohr oder Vollstabprofil 4, mit der Fertigungsgeschwindigkeit 5, die Profilierung des nahtlosen Ankerrohres oder Vollstabprofils 4, wird umlaufend spanabhebend ohne Kerbwirkung eingefräst und in der gleichen Walzgeschwindigkeit 5, als Meterware 19 kontinuierlich gefertigt.
6 zeigt den Querschnitt eines beispielhaften Ankerrohres 20 mit der linearen und sektionalen Anordnung der vier Profilwalzen 22, 23, 24 und 25, die synchron geschaltet in den Segmenten 26 um 90° versetzt, mit der Kantenprofilierung 27 die Sicherheitsrippe 28, zur Selbstfestlegung der Ankermutter 29 so ausbilden, dass mit der Aufmutterung der Ankermutter 29, die erforderliche Festlegung erfolgen kann. Die Sicherheitsrippen 28 werden mit den Kanten 27 der Profilwalzen 21, 22, 23 u. 24 so bemessen, dass diese nur maximal 50% der Gewindehöhe 30, zur Lastfestlegung der Ankermutter 29 erreichen.
7a zeigt den Querschnitt eines beispielhaften Ankerrohres 31 mit der linearen Anordnung der drei Profilwalzen 32, 33 und 34, die synchron geschaltet in den Gewindesegmenten 35 um 120° versetzt, in einer Profilbreite 36 von ca. 110° mit der Kantenprofilierung 37, die Sicherheitsrippe 38 zur Selbstfestlegung der Ankermutter 29 ist so ausgebildet, dass mit der Aufmutterung der Ankermutter 29, die erforderliche Festlegung erfolgen kann. Die Sicherheitsrippen 38 werden mit der Kantenprofilierung 37 und den Profilwalzen 32, 33 und 34 so bemessen, dass diese nur maximal 50% der Gewindehöhe 30, zur Lastfestlegung der Ankermutter 29 erreichen.
7b zeigt das versetzte Ankerrohr 53 mit dem Ankerringraum 54, den Strömungskanälen 25 und Sicherheitsrippen 38 in der Ankerbohrung 55.
8 zeigt den Längsschnitt durch eine Ankermutter 29 mit der ballig angeschmiedeten Auflage 39 zur vorspannbaren Ankertraverse 40, mit dem konisch angeschnittenen Gewindeansatz 41, zur Erleichterung der Aufmutterung mit den Sicherheitsrippen der Ankerrohre 4, 20 und 31. In der Ausführung als Ankermutter für ein Lastgewinde mit 360°. Ohne Sicherheitsrippen, 28, 38 wird die Ankermutter 29 als Sicherheitsmutter 42 mit der Verformung 43 der letzten Gewindegänge, zur Lastfestlegung ausgebildet.
9 zeigt den Längsschnitt durch eine Ankerbohrung 44 mit dem versetzten Ankerrohr 4, 20 oder 31, der spannbaren Ankertraverse 40 mit der festgelegten Ankermutter 29. Alle entstehenden Querkräfte z. B. ausgelöst bei Aufhängungen von EHB-Bahnen durch Pendelbewegungen, werden mit den Spannsegmenten 45 und den dazu angeordneten Krallen 46, der spannbaren Ankertraverse 40, direkt in das Gebirge 47 abgeleitet, ohne das die Ankerbohrung 44 durch Pendelbewegungen verursacht, ausschlagen kann.
10 zeigt die spannbare Ankertraverse 40 in der Draufsicht, mit dem Ankerrohr 4, 20 oder 31 und der Ankermutter 29. Mit den an den Spannsegmenten 45 der Ankertraverse 40 angesetzten Krallen 46, werden z. Beispiel die durch Pendelbewegungen entstehenden Querkräfte, in das Gebirge 47 abgeleitet, ohne dass die Ankerbohrung 44 ausgeschlagen wird.
11 zeigt den Querschnitt eines beispielhaften Vollstabankers 31 mit der linearen Anordnung der drei Profilwalzen 32, 33 und 34, die synchron geschaltet in den Gewindesegmenten 35, um 120° versetzt, in einer Profilbreite 36 von ca. 110° mit der Kantenprofilierung 37, die Sicherheitsrippe 38 zur Selbstfestlegung der Ankermutter 29 ist so ausgebildet, dass mit der Aufmutterung der Ankermutter 29, die erforderliche Festlegung erfolgen kann. Die Sicherheitsrippen 38 werden mit der Kantenprofilierung 37 und den Profilwalzen 32, 33 und 34 so bemessen, dass diese nur maximal 50% der Gewindehöhe 30, zur Lastfestlegung der Ankermutter 29 erreichen.
12 zeigt den versetzten Vollstabanker 31 mit dem Ankerringraum 54, den Strömungskanälen 25 und Sicherheitsrippen 38, in der Ankerbohrung 55.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeugkäfig, zu 2
2: Profilrollen, zu 1
3: Gewindeprofil, zu 2, 4
4: Ankerrohr, nahtlos, Vollstab, zu 20
5: Fertigungsgeschwindigkeit, zu 1 u. 4
6: Gewinderippen, zu 4
7: Kammerprofil, zu 4 und 6
8: Sehle, zu 4 und 5
9/10: Walzenpaar, zu 4, 5 und 6
11/12: Walzenpaar zu 4, 5 und 6
13: Profilübergreifend, zu 4
14: Profilabmessung, zu 4
15: Steigung, zu 4
16: Gewindeteilung, zu 6 und 7
17: Werkzeugkäfig
18: Fräswerkzeug, zu 17
19: Meterware, zu 4, 20 und 31
20: Ankerrohr, Vollstab, schraubfähig, mit Sicherheitsrippen, zu 28
21, 22, 23, 24: Profilwalzen, zu 20
25: Strömungskanäle, zu 20 und 31
26: Gewindesegment, zu 20
27: Kantenprofilierung, zu 20, 21, 22, 23 und 24
28: Sicherheitsrippen, zu 20
29: Ankermutter, zu 4, 20 und 31
30: Gewindehöhe, zu 4, 20 und 32
31: Ankerrohr, Vollstab, zu 4
32, 33, 34: Profilwalzen, zu 31
35: Gewindesegment, zu 31
36: Profilbreite, 110°, zu 31
37: Kantenprofilierung, zu 31
38: Sicherheitsrippen, zu 31
39: Auflage Ankermutter, ballig zu 29
40: Ankertraverse, zu 4, 20 und 31
41: Gewindeansatz, konisch, zu 29
42: Sicherheitsmutter, zu 29
43: Verformung der Gewindegänge, zu 29
44: Ankerbohrung, zu 4, 20 und 31
45: Spannsegmente, zu 40
46: Gebirgskrallen, zu 40
47: Gebirge, zu 4, 20 und 31
48: Feinkornstahl, zu 4, 20, 31
49: Patronenanker, zu 4, 20, 31
50: Injektionsanker, zu 4, 20, 31
51: Aussparungen, zu 40
52: Pendelbewegungen, 40
53: Patronen- oder Inkjektionsrohr, zu 31
54: Ankerringraum, zu 44
55: Ankerbohrung, zu 31

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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DE 102006011652 [0014]

Claims

Herstellung eines durchgehend profilierten nahtlosen Ankerrohres/Vollstabanker, als Gebirgsanker aus duktilem Stahl mit mindestens 35% Bruchdehnung, dadurch gekennzeichnet, dass, mit radial angeordneten mechanischen Rollen (2), den Profilwalzen (21, 22, 23, 24, 32, 33, 34) und spanabhebenden Fräswerkzeugen (18), in Werkzeugkäfigen (1, 17) verlagert, ein 360° Gewinde – in der gleichen Endwärme zur nahtlosen Fertigung der Ankerrohre (4, 31, 53) hergestellt wird. Der Abstand zwischen den Profilwalzen (21, 22, 23, 24, 32, 33, 34) wird radial und tangential im Formschluß maßlich so minimiert, dass kein Werkstoff in diesen Stoßbereich der Kantenprofilierung (27, 37) mit der tangentialen Berührung der Profilwalzen (21, 22, 23, 24, 32, 33, 34) aufsteigen kann. Mit der nahtlosen Rohrprofilierung mit der Endwärme des Rohr-Herstellungsprozeßes, wird dadurch keine Eigenschaft des Werkstoffes, durch die spanabhebende oder angevormte, belastbare Profilierung (2) verändert bei der die maximale Bruchdehnung erhalten bleibt.
Herstellung eines durchgehend profilierten nahtlosen Ankerrohres/Vollstabanker nach Anspruch 1, als Gebirgsanker aus duktilem Stahl mit mindestens 35% Bruchdehnung, dadurch gekennzeichnet, dass mit radial angeordneten mechanischen, Profilrollen (2) in Werkzeugkäfigen (1, 17) verlagert, zur schraubfähig eingewalzten 360° Profilierung der Rohroberfläche (4) in der gleichen Restwärme der nahtlosen Rohrherstellung mit einem Gewindeprofil (3), keine Eigenschaften des Werkstoffes, durch die Bearbeitung mit den Profilrollen (2) verändert wird und die maximale Bruchdehnung erhalten bleibt.
Herstellung eines durchgehend profilierten nahtlosen Ankerrohres/Vollstabanker nach einem der Ansprüche 1 und 2, als Gebirgsanker aus duktilem Stahl mit mindestens 35% Bruchdehnung dadurch gekennzeichnet, dass mit 4 linear paarweise angeordneten Profilwalzen (9/10, 11/12), um 180° und hintereinander zum Ankerrohr/Vollstabanker (20) versetzt angeordnet, schraubfähig belastbar profilierend mit der Kantenprofilierung (27) in der Restarme zur Herstellung der Ankerrohre (20), die Profilwalzen (9/10, 11/12) synchron geschaltet sind, die mit mehr als 90° je Walze, das Ankerrohr (4) umgreifen (13) und alle maximalen Eigenschaften des Werkstoffes, durch die Bearbeitung mit den Profilwalzen (9/10, 11/12) erhalten bleiben.
Herstellung eines durchgehend profilierten nahtlosen Ankerrohres/Vollstabanker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, als Gebirgsanker aus duktilem Stahl mit mindestens 35% Bruchdehnung dadurch gekennzeichnet, dass das schraubfähig belastbar aufgewalzte Gewindeprofil (3) in der gleichen Restwärme zur Herstellung von nahtlosen Rohren (4), mit vier um 90° versetzt und nicht übergreifend angeordneten Profilwalzen (21, 22, 23, 24), die Sicherheitsrippen (28) mit den Strömungskanälen (25), ohne Minderung der Werkstoffeigenschaften, mit der Kantenprofilierung (37) hergestellt werden.
Herstellung eines durchgehend profilierten nahtlosen Ankerrohres/Vollstabanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, als Gebirgsanker aus duktilem Stahl mit mindestens 35% Bruchdehnung dadurch gekennzeichnet, dass das schraubfähig belastbar aufgewalzte Gewindeprofil (3) in der Restwärme, zur Herstellung von nahtlosen Rohren (4, 20, 31), mit vier um 90°, oder auch mit drei Profilwalzen um 120° versetzt, mit der Kantenprofilierung (27, 37) und nicht übergreifend, mit maßlich minimiertem Abstand angeordneten Profilwalzen (21, 22, 23, 24, 32, 33, 34), die Sicherheitsrippen (29) in der Höhe von maximal 50% der Gewindekammern (28, 38), mit den Strömungskanälen (25) in einem Walzvorgang hergestellt wird.
Herstellung eines durchgehend profilierten nahtlosen Ankerrohres/Vollstabanker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, als Gebirgsanker aus duktilem Stahl mit mindestens 35% Bruchdehnung dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerrohre/Vollstabanker (4) in der Restwärme der Herstellung zu einem nahtlosen Ankerrohr/Vollstabanker, aus Feinkornstahl (48) schraubfähig, belastbar profiliert werden.
Herstellung eines durchgehend profilierten nahtlosen Ankerrohres/Vollstabanker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, als Gebirgsanker aus duktilem Stahl mit mindestens 35% Bruchdehnung dadurch gekennzeichnet, dass der gesetzte Patronen- (49) oder Injektionsanker (50) mit aufgewalztem, schraubfähig belastbarem Gewindeprofil (3), mit der Ankertraverse (40) für eine tragende Belastung vorgespannt wird.
Herstellung eines durchgehend profilierten nahtlosen Ankerrohres/Vollstabanker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, als Gebirgsanker aus duktilem Stahl mit mindestens 35% Bruchdehnung dadurch gekennzeichnet, dass die spannbare Ankertraverse (40) so ausgebildet wird, dass mit den Aussparungen (51) Spannsegmente (45) entstehen, mit denen eine ansteigende Vorspannung des gesetzten Ankers mit der Ankermutter (29), über die Spannsegmente (51) der Ankertraverse (40) in der Ankerbohrung (44) erreicht wird.
Herstellung eines durchgehend profilierten nahtlosen Ankerrohres/Vollstabanker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, als Gebirgsanker aus duktilem Stahl mit mindestens 35% Bruchdehnung dadurch gekennzeichnet, dass die spannbare Ankertraverse (40) an den Spannsegmenten (45) mit ausgebildeten Gebirgskrallen (46) zur Aufnahme und Ableitung von Querkräften durch Pendelbelastungen (52) ins Gebirge (47), ausgebildet ist.
Herstellung eines durchgehend profilierten nahtlosen Ankerrohres/Vollstabanker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, als Gebirgsanker aus duktilem Stahl mit mindestens 35% Bruchdehnung dadurch gekennzeichnet, dass die Ankermutter (29) zur Festlegung des gesetzten Ankers (49, 50) mit konisch ausgebildeten Gewindegängen (41) zur Aufmutterung mit den aufgewalzten Sicherheitsrippen (28, 38) des Ankerrohres (4, 20, 31), oder mit der um 120° versetzt angeordneten Klemmverformung (43) des Gewindeprofil (3), selbstsichernd ausgebildet ist.