-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Gesteinsanker, die zur Verwendung
in der Bergbau- und Tunnelbauindustrie geeignet sind, um eine Abstützung für
Decken und Wände bereitzustellen. Die Erfindung eignet
sich zur Verwendung in Hartgestein sowie in weicheren Gesteinsschichten,
wie beispielsweise denjenigen, die häufig in Kohlebergwerken
zu finden sind, und es versteht sich, daß der Begriff ”Gestein” bzw. ”Fels”,
wie er in der Beschreibung verwendet wird, eine breite Bedeutung
haben soll, die diese beiden Anwendungen abdeckt. Die Erfindung
betrifft weiterhin eine Verankerungseinrichtung an sich.
-
Hintergrund
-
Das
Abstützen von Decken und Wänden ist bei Bergbau-
und Tunnelbauvorgängen von entscheidender Bedeutung. Die
Wände und Decken von Bergwerken und Tunneln bestehen aus
Gesteins- bzw. Felsschichten, die verstärkt werden müssen, um
die Möglichkeit eines Einsturzes zu verhindern. Zum Verstärken
der Gesteinsschichten werden Gesteinsanker weitverbreitet eingesetzt.
-
Bei
herkömmlichen Abstützsystemen für Gesteinsschichten
wird mit einer Bohrstange, die dann entfernt wird, ein Loch in das
Gestein gebohrt, und dann wird ein Gesteinsanker in das gebohrte
Loch eingesetzt und typischerweise unter Verwendung eines auf Harz
oder Zement basierenden Mörtels an seiner Stelle befestigt.
-
Um
dieses Verfahren zu verbessern, wurden selbstbohrende Gesteinsanker
vorgeschlagen, wobei der Bolzen auch als die Bohrstange verwendet wird.
Mit einem selbstbohrenden Gesteinsanker können somit in
einem einzigen Durchgang das Loch gebohrt und der Bolzen eingesetzt
werden.
-
Obwohl
selbstbohrende Gesteinsanker die Möglichkeit bieten, die
Einbauzeiten von Gesteinsanker wesentlich zu verbessern, wurden
sie nicht weitverbreitet verwendet.
-
Des
weiteren lassen sich Gesteinsanker in dem vorgebohrten Loch mitunter
nicht so verankern, wie man es erwarten könnte.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gesteinsanker
mit ersten und zweiten Enden bereitgestellt, der einen sich zwischen
den Enden erstreckenden Schaft, eine Verankerungsvorrichtung, die
sich entlang eines ersten Teils des Schafts benachbart zu dem ersten
Ende erstreckt, wobei die Verankerungsvorrichtung einen Dorn aufweist,
und wenigstens ein den Dorn überlagerndes Expansionselement
aufweist, wobei das wenigstens eine Expansionselement bei einer
vorbestimmten relativen Bewegung zwischen dem Dorn und dem wenigstens
einen Expansionselement in radialer Richtung nach außen
verlagert wird, wobei das wenigstens eine Expansionselement unter
Bildung eines Verankerungsaufbaus mit einem Anschlußstück
verbunden ist, wobei der Verankerungsaufbau mit dem Dorn verkeilt
ist, und der Verankerungsaufbau eine Betätigungseinrichtung
für eine relative Drehung aufweist, die während
der Drehung der Verankerungsvorrichtung aktiv ist. In einer speziellen
Form beinhaltet das Anschlußstück die Betätigungseinrichtung
für eine relative Drehung. In einer speziellen Form weist
das Anschlußstück einen Hauptabschnitt und wenigstens
einen Verbindungsschenkel auf, wobei der Schenkel die Betätigungseinrichtung
für eine relative Drehung trägt.
-
In
einer speziellen Form ist die Betätigungseinrichtung für
eine relative Drehung ein Ansatz, der neben einem Ende des Schenkels
vorgesehen und einstückig mit dem Anschlußstück
ausgebildet ist, wobei der Ansatz so ausgelegt ist, daß er
während des Verankerns der Verankerungsvorrichtung bei
der Drehung in einer ersten Richtung passiv und in einer zweiten
Richtung aktiv ist.
-
In
einer speziellen Form weist das Anschlußstück
zwei Schenkel auf, wobei jeder Schenkel wenigstens einen Ansatz
aufweist.
-
In
einer speziellen Form springt jeder Ansatz in der zweiten Richtung
von dem Schenkel vor.
-
In
einer speziellen Form ist der Gesteinsanker ein selbstbohrender
Gesteinsanker, wobei das erste Ende einen Bohrer aufweist, um während
des Bohrens in der ersten Richtung das Gestein bzw. den Fels zu
durchdringen.
-
In
einer Form ist der Dorn auf einem Außengewinde an dem Schaft
befestigt und wirkt mit diesem und mit wenigstens einem den Dorn überlagernden
Expansionselement zusammen, wobei das wenigstens eine Expansionselement
bei einer vorbestimmten relativen Bewegung zwischen dem Dorn und
dem wenigstens einen Expansionselement in radialer Richtung nach
außen verlagert wird, wobei das Anschlußstück
so angeordnet ist, daß es locker zwischen einem Bohrer
und ei nem Ende des Schaftendes gehalten wird, wobei der Bohrer oder
der Dorn und das Anschlußstück einen relativen
Rotationsanschlag umfassen.
-
In
einer Form wird der relative Rotationsanschlag bereitgestellt, um
die Drehung des Verankerungsaufbaus um die Achse des Bohrerschafts
herum zu stoppen, wodurch verhindert wird, daß sich der Dorn
während des Bohrens in der ersten Richtung axial in einer
Richtung entlang des Bolzenschafts bewegt.
-
In
einer speziellen Form umfaßt die relative Rotationsanschlageinrichtung
eine vertiefte bzw. ausgesparte Fläche auf einer Schulterfläche
des Bohrers oder des Dorns und einen an dem Anschlußstück
vorgesehenen Vorsprung, wobei der Vorsprung zumindest während
des Bohrens in der ausgesparten Fläche aufgenommen ist.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verankerungsvorrichtung
für einen Gesteinsanker bereitgestellt, um den Bolzen zu
halten, wenn er sich in einem gebohrten Loch befindet, welches einen
Dorn und wenigstens ein den Dorn überlagerndes Expansionselement
aufweist, wobei das wenigstens eine Expansionselement bei einer vorbestimmten
relativen Bewegung zwischen dem Dorn und dem wenigstens einen Expansionselement in
radialer Richtung nach außen verlagert wird, wobei das
wenigstens eine Expansionselement mit einem Anschlußstück
verbunden ist, um einen Verankerungsaufbau zu bilden, welcher mit
dem Dorn verkeilt ist, und der Verankerungsaufbau eine Betätigungseinrichtung
für eine relative Drehung aufweist. In einer speziellen
Form weist das Anschlußstück die Betätigungseinrichtung
für eine relative Drehung auf.
-
In
einer Form weist das Anschlußstück einen Hauptabschnitt
und wenigstens einen Verbindungsschenkel auf, wobei der Schenkel
die Betätigungseinrichtung für eine relative Drehung
trägt.
-
In
einer speziellen Form ist die Betätigungseinrichtung für
eine relative Drehung ein Ansatz, der benachbart zu einem Ende des
Schenkels vorgesehen und einstückig mit dem Anschlußstück
ausgebildet ist, wobei der Ansatz so ausgelegt ist, daß er während
des Verankerns der Verankerungsvorrichtung bei einer Drehung in
der ersten Richtung passiv und in der zweiten Richtung aktiv ist.
In einer speziellen Form weist das Anschlußstück
zwei Schenkel auf, von denen jeder wenigstens einen Ansatz aufweist.
In einer speziellen Form springt jeder Ansatz in der zweiten Richtung
von dem Schenkel vor. In einer speziellen Form weist der Dorn ein
Innengewinde und wenigstens ein den Dorn überlagerndes
Expansionselement auf, wobei das wenigstens eine Expansionselement
bei einer vorbestimmten relativen Bewegung zwischen dem Dorn und
dem wenigstens einen Expansionselement in radialer Richtung nach außen
verlagert wird, wobei das Anschlußstück eine relative
Rotationsanschlageinrichtung aufweist. In einer speziellen Form
weist die relative Rotationsanschlageinrichtung einen an dem Anschlußstück
vorgesehenen Vorsprung auf. In einer speziellen Form ist die Verankerungsvorrichtung
für eine Verbindung mit einem selbstbohrenden Gesteinsanker
ausgelegt.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Im
folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
in geeigneter Weise unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben. Die Ausführlichkeit der Zeichnungen und der
zugehörigen Beschreibung soll nicht so aufgefaßt werden,
daß sie die Allgemeinheit der vorangegangenen ausführlichen
Beschreibung der Erfindung ersetzt.
-
Die
Zeichnungen zeigen:
-
1 eine
schematische perspektivische Ansicht eines selbstbohrenden Gesteinsankers,
-
2A eine
Explosionsansicht eines ersten Endes des selbstbohrenden Gesteinsankers
von 1,
-
2B eine
weitere Explosionsansicht des ersten Endes des selbstbohrenden Gesteinsankers von 1,
-
3 eine
Seitenansicht des ersten Endes des selbstbohrenden Gesteinsankers
von 1,
-
4 eine
Schnittansicht des ersten Endes des selbstbohrenden Gesteinsankers
von 1, wenn er in Fels- bzw. Gesteinsschichten eingesetzt ist,
-
5A eine
Draufsicht von oben auf ein Anschlußstück des
selbstbohrenden Gesteinsankers von 1 teilweise
in eingeklapptem Zustand und teilweise in ausgedehntem Zustand,
-
5B eine
Seitenansicht eines Anschlußstücks des selbstbohrenden
Gesteinsankers von 1 teilweise in eingeklapptem
Zustand und teilweise in ausgedehntem Zustand,
-
6A eine
Draufsicht von unten auf einen Bohrer des selbstbohrenden Gesteinsankers
von 1,
-
6B eine
Seitenansicht eines Bohrers des selbstbohrenden Gesteinsankers von
Figur 1,
-
7 eine
Seitenansicht des Bohrers der 6A und 6B im
Eingriff mit dem Anschlußstück der 5A und 5B.
-
Ausführliche Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 veranschaulicht
einen selbstbohrenden Gesteinsanker 10 mit einem ersten
(Bohrer-)Ende 11 und einem zweiten (Muttern-)Ende 12 und
einem Schaft 13, der sich zwischen den einander gegenüberliegenden
Enden 11, 12 erstreckt. Der Schaft 13,
der typischerweise aus Stahl hergestellt ist, ist entlang eines
großen (zweiten) Teils seiner Länge massiv und
weist einen inneren Durchgang 14 (siehe 4)
entlang eines distalen (ersten) Teils des Bolzens benachbart zu
dem bohrenden Ende auf. Der innere Durchgang ist an zwei Stellen,
durch einen seitlichen Anschluß 60 und durch einen
Endanschluß Öl, mit der Außenseite des
Schafts verbunden.
-
Im
Gebrauch ist der selbstbohrende Gesteinsanker 10 mit einer
Bohr- und Verankerungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden und
dient als Bohrstange, um ein Loch 100 (siehe 4)
in Gesteinsschichten 500 zu bohren. Danach wird der Gesteinsanker 10 an
Ort und Stelle befestigt bzw. gesichert, wie nachfolgend ausführlicher
beschrieben wird, um eine Abstützung für die Gesteinsschichten 500 bereitzustellen.
-
Das
Bohrerende 11 weist einen Bohrer 15 mit einer
Bohrerspitze 16 an einem Ende desselben und eine Verankerungsvorrichtung 23 auf,
die im Gebrauch so angeordnet ist, daß sie den Bolzen in
einem gebohrten Loch hält. Die Verankerungsvorrichtung 23 erstreckt
sich entlang des ersten Teils des Bolzens und wird verwendet, um
den Bolzen 10 in dem gebohrten Loch zu halten und so den
Gesteinsanker vorübergehend an seinem Platz zu halten,
bevor Mörtel in das Loch 100 eingebracht wird,
um den Bolzen dauerhaft an seinem Platz zu befestigen und/oder um
den Bolzen vorzuspannen, um die Gesteinsschichten 500 unter
Druck zu setzen.
-
Die
Einzelheiten des Bohrerendes 11 sind am besten in den 2A bis 6B zu
erkennen.
-
Während
eines Bohrvorgangs bewirkt die Bohrvorrichtung typischerweise eine
Rechtsdrehung des Bohrerschafts. Um sicherzustellen, daß der
Bohrer 15 sich während des Bohrvorgangs nicht
von dem Schaft löst bzw. von diesem getrennt wird, ist
die gewindeartige Kupplung zwischen dem Bohrer 15 und dem
Schaft 13 ein Rechtsgewinde, um zu bewirken, daß die
gewindeartige Kupplung zwischen dem Bohrer und dem Schaft während
eines Bohrvorgangs festgezogen wird.
-
Der
Bohrer 15 weist einen Bohrerhauptteil 17, der
an seinem äußeren Ende die Bohrerspitze 16 beinhaltet,
und einen Bohrerschaft 18 auf, der eine Befestigungseinrichtung,
wie ein Außengewinde 22, an seiner äußeren
Oberfläche aufweist. Ein Durchgang 19 erstreckt
sich von der distalen Spitze des Schafts 18 bis zum distalen
Ende des Bohrerhauptteils 17. Dieser Durchgang 19 ist
so angeordnet, daß er in Fluidverbindung mit dem Endanschluß 61 des inneren
Durchgangs 14 des Schafts steht, wenn der Bohrer 15 an
dem Schaftende 20 befestigt ist (in 4 am be sten
zu erkennen). Das Schaftende 20 weist ein Innengewinde 21 (siehe 4)
auf, welches zu dem Außengewinde 22 an dem Bohrerschaft 18 komplementär
ist. Der Bohrer 15 als solcher kann einfach an das Schaftende 20 des
Schafts 13 angeschraubt werden.
-
Der
Bohrer 15 ist mit einer Schulterfläche 80 versehen,
die mit dem Bohrerschaft 18 in Verbindung steht. Die Schulterfläche 80 erstreckt
sich im wesentlichen senkrecht zum Bohrerschaft. Die Schulterfläche
weist in Richtung zu dem Schaft 13, wenn der Bohrer montiert
wurde. Die Schulterfläche weist wenigstens eine vertiefte
bzw. ausgesparte Oberfläche 81 auf, die wenigstens
eine hochstehende Wand 82 bildet. Die ausgesparte Oberfläche 81 ist
unter einem spitzen Winkel α relativ zu der Schulterfläche
geneigt. Der Betrag des Winkels ist größer als
ein Steigungswinkel des auf dem Bohrerschaft ausgebildeten Außengewindes.
Der Betrag des Winkels α ist um wenigstens 20% größer
als der Steigungswinkel eines auf dem Bolzenschaft 13 ausgebildeten
Außengewindes 38. Anders ausgedrückt,
die ausgesparte Oberfläche ist im Gegensatz zu dem Rechtsgewinde 22 in 6B in ähnlicher
Weise geneigt wie ein Linksgewinde. Die hochstehende Wand 82 soll
Teil eines relativen Rotationsanschlags sein, der unten ausführlicher
diskutiert wird.
-
Die
Verankerungsvorrichtung 23 ist unterhalb des Bohrers 15 angeordnet
und weist ein Paar von Expansionselementen 24 auf, die
so ausgestaltet sind, daß sie dazu gebracht werden, sich
von einer eingeklappten Position weg nach außen in einen ausgedehnten
Zustand zu bewegen (nicht gezeigt), wie es in den Zeichnungen gezeigt
ist, wobei die Expansionselemente 24 mit der Wand 101 des
gebohrten Lochs 100 in Eingriff treten.
-
Die
Expansionselemente 24 sind durch ein Anschlußstück
oder eine Bügelspange 25 miteinander verbunden.
Dieses Anschlußstück ist typischerweise aus Stahl
hergestellt und weist einen im wesentlichen kreisförmigen
Hauptabschnitt 26 und Verbindungsschenkel 27 auf.
Die Verbindungsschenkel 27 sind mit einem proximalen Ende 28 der
Expansionselemente 24 vernietet (oder auf andere Weise
daran befestigt). Die Expansionselemente sind unter Bildung eines
Verankerungsaufbaus mit dem Anschlußstück verbunden.
Indem das Anschlußstück 25 aus Stahl
hergestellt wird, ist es biegbar, wodurch ein Biegescharnier bereitgestellt
wird, welches ein Verschwenken der Expansionselemente gestattet, um
zu ermöglichen, daß sie sich leicht zwischen ihrer eingeklappten
und ihrer ausgedehnten Position bewegen können.
-
Der
Hauptabschnitt 26 ist vorzugsweise im wesentlichen kreisförmig
und weist ein zentrales Loch 84 auf, um den Bohrerschaft 18 aufzunehmen. Der
Hauptabschnitt 26 ist an der zu dem Bohrer 15 hin
weisenden Oberfläche mit wenigstens einem Vorsprung oder
einer hochstehenden Zunge bzw. Lasche 83 versehen. Die
Lasche 83 ist vorzugsweise an einer im mittleren Bereich
liegenden Stelle, d. h. an einer Position zwischen dem Loch 84 und
einem Umfang des Hauptab schnitts, aus dem Hauptabschnitt herausgestanzt.
Die Lasche 83 hat im allgemeinen eine V-Form, wie am besten
in 5B zu erkennen ist, sie kann jedoch jede beliebige
geeignete Form haben, wie z. B. eine U-Form oder ein Halbkreis.
Die Lasche hat eine maximale Höhe, die kleiner ist als
die größte Tiefe der vertieften bzw. ausgesparten
Oberfläche 81. Die Lasche weist eine führende
Kante 85 auf, d. h. sie ist führend, wenn das
Anschlußstück linksherum gedreht wird. Die führende Kante 85 ist
im wesentlichen senkrecht zu einer Ebene des Hauptabschnitts 26.
Die Lasche soll in der ausgesparten Oberfläche 81 aufgenommen
werden und kann während des Bohrens an der hochstehenden
Wand 82 anschlagen. Somit soll die Lasche Teil des relativen
Rotationsanschlags sein, wie er unten ausführlicher diskutiert
wird.
-
Da
die Verankerungsvorrichtung am Schaftende 20 hängenbleiben
kann, trägt jeder Schenkel 27 eine Betätigungseinrichtung
für eine relative Drehung oder einen führenden
Ansatz 42A, 42B, d. h. er ist ”führend”,
wenn das Anschlußstück 25 linksherum oder
in der zweiten Drehrichtung gedreht wird. Somit springt jeder Ansatz 42A, 42B in
der zweiten Drehrichtung von dem Schenkel vor. Der Ansatz 42A, 42B ist
benachbart zu einem Ende des Schenkels vorgesehen, welches distal
zu dem Hauptabschnitt 26 liegt, und ist einstückig
mit dem Anschlußstück ausgebildet. In den 5A und 5B ist
der Ansatz 42A in einer eingeklappten Position gezeigt,
während der Ansatz 42B zu Veranschaulichungszwecken
in einer ausgedehnten Position gezeigt ist. Somit ist der Ansatz
so ausgelegt, daß er während des Bohrens (Rechtsdrehung)
passiv ist, daß er jedoch während des Verankerns
(Linksdrehung) aktiv oder nach außen gebogen ist. Die Geometrien
der Ansätze sind optional, beispielsweise kann der Ansatz
ziehharmonikaförmig sein.
-
Die
Verankerungsvorrichtung 23 beinhaltet weiterhin einen Dorn 29,
der einander gegenüberliegende, geneigte Oberflächen 30 und 31 aufweist.
In der dargestellten Form weist der Dorn 29 einen Kopfabschnitt 32 und
zwei herabhängende Schenkel 33 und 34 auf,
wobei einander gegenüberliegende Flächen des Kopfabschnitts 32 und
einander gegenüberliegende Kantenflächen der Schenkel 33 und 34 jeweils
die geneigten Oberflächen 30 bzw. 31 bilden. Der
Kopfabschnitt 32 kann zwei einander gegenüberliegende
Nuten aufweisen, um Teile der Schenkel des Anschlußstücks
aufzunehmen.
-
Der
Dorn ist so angeordnet, daß die geneigten Oberflächen 30 und 31 im
allgemeinen flach bzw. eben und so ausgestaltet sind, daß sie
in einer solchen Weise an inneren Oberflächen 35 der
Expansionselemente 24 anschlagen, daß eine relative
Bewegung des Dorns in Richtung auf das Mutternende 12 des
Schafts bewirkt, daß die Expansionselemente sich von ihrer
eingeklappten Position in ihre ausgedehnte Position bewegen.
-
Um
diese relative Bewegung zu ermöglichen, ist der Dorn mit
dem Bolzenschaft verbunden, was in der dargestellten Anordnung durch
eine gewindeartige Kupplung mit einem in einer inneren Bohrung 37 in
dem Kopfabschnitt 32 des Dorns 29 ausgebildeten
Innengewinde 36 und einem an dem Bolzenschaft 13 ausgebildeten
Außengewinde 38 erfolgt.
-
Die
gewindeartige Kupplung zwischen dem Dorn 29 und dem Bolzenschaft 13 ist
ein Linksgewinde, so daß, wenn der Gesteinsanker einen
Bohrvorgang (unter Rechtsdrehung des Schafts) durchläuft, jegliche
relative Bewegung zwischen dem Dorn und dem Schaft bewirken würde,
daß sich der Dorn in Richtung auf das Bohrerende bewegt,
wodurch sichergestellt wird, daß die Expansionselemente
nicht in ihren ausgedehnten Zustand bewegt werden. Gleichzeitig
umgeht der selbstbohrende Gesteinsanker das Problem, daß der
Dorn so fest gegen das Anschlußstück und den Bohrer
angezogen wird, daß der Dorn nicht gelöst bzw.
gelockert werden kann. In einer alternativen Form könnte
der Dorn mit einem Vorsprung oder einer Aussparung versehen sein,
der bzw. die direkt mit einer Aussparung oder einem Vorsprung an
dem Bohrer zusammenwirkt, um einen alternativen ersten Rotationsanschlag
bereitzustellen.
-
Die
Verankerungsvorrichtung 23 kann weiterhin ein nicht gezeigtes
ringförmiges Band aufweisen, welches um ein distales Ende
der Expansionselemente 24 herum angeordnet werden kann.
Das ringförmige Band ist typischerweise aus einem Polymer-
oder Gummimaterial hergestellt und dafür vorgesehen, die
Expansionselemente 24 nur während des Transports
und bei Beginn des Bohrens zusammenzuhalten.
-
Die
Ansätze 42A, 42B des Anschlußstücks sind
so angeordnet, daß sie zwei Zustände einnehmen.
In dem ersten Zustand, wie er in 3 dargestellt
ist, sind die Ansätze 42A, 42B zum Dorn 29 hin geklappt.
Dieser Zustand ist gegeben, wenn die Ansätze eine Rechtsdrehung
durchlaufen, wie es während des Bohrvorgangs der Fall wäre.
In dem zweiten Zustand, wie er am besten rechts in 5A zu
erkennen ist, biegen sich die Ansätze vom Umfang des Anschlußstücks 25 weg
nach außen. Dies ist gegeben, wenn der Bolzen in die entgegengesetzte
Richtung gedreht und durch Ansätze bei dieser Drehung dazu
gebracht wird, über die Wandfläche 101 des
gebohrten Lochs hinweg zu verlaufen. In diesem zweiten (oder ausgedehnten)
Zustand neigen die Ansätze eher dazu, mit der Wandfläche
des gebohrten Lochs in Eingriff zu treten. Sobald sie greifen, beginnt
sich die Verankerungsvorrichtung relativ zu dem Schaft gleitend
zu verschieben, wodurch ein gewisses Maß an relativer Bewegung
erzeugt wird. Diese Bewegung wiederum bewirkt, daß der
Dorn sich den Schaft hinunterzuwinden beginnt, was dazu führt, daß die
Expansionselemente nach außen hin verlagert werden.
-
Somit
kann das Anschlußstück 25 mehrere Funktionen
ausüben. Die erste Funktion besteht darin, die Expansionselemente
in einem festen Abstand in axialer Richtung vom Ende des Schafts
zu halten. Die zweite Funktion besteht darin, den Dorn und die Expansionselemente
drehbar miteinander zu verbinden. Die dritte Funktion besteht darin,
ein Loch bereitzustellen, so daß der Bohrer in den Schaft
hineingeschraubt werden kann. Die vierte Funktion besteht darin,
einen Teil der Rotationsanschlageinrichtung so auszubilden, daß sie
ein Festziehen des Dorns an dem Bohrer stoppt. Die fünfte
Funktion besteht darin, Ansätze bereitzustellen, die während
des Verankerns mit der Bohrungswand in Eingriff treten, wodurch eine
Drehung der Verankerungsvorrichtung relativ zu dem Schaft ermöglicht
wird.
-
Wie
in 1 gezeigt, weist der Gesteinsanker 10 eine
Hülse 62 entlang eines Hauptteils des Schafts 13 auf.
Die Hülse 62 erstreckt sich von einer Position
benachbart zu der Verankerungsvorrichtung 23 bis hin zum
Mutternende 12 und einer hierzu benachbarten Position.
Der Zweck der Hülse ist es, zumindest einen Teil eines
Zirkulationspfades bereitzustellen, um zu gestatten, daß Fluid
von dem Mutternende 12 zu dem Bohrerende 11 geführt
wird. Dieser Zirkulationspfad wird durch einen Durchgang, der zwischen
dem Bolzenschaft 13 und der Hülse 62 ausgebildet
ist, sowie den inneren Durchgang 14 bereitgestellt. Der
innere Durchgang 14 steht mit einem Durchgang in Verbindung,
der zwischen dem Schaft 13 und der Hülse 62 durch
den seitlichen Anschluß 60 gebildet ist.
-
Der
Zirkulationspfad weist auch einen äußeren Durchgang 64 auf,
der zwischen der Hülse 62 und der Wand 101 des
gebohrten Loches 100 gebildet ist. Dieser äußere
Durchgang wird dadurch gebildet, daß sich die Bohrerspitze 16 in
radialer Richtung um eine Strecke erstreckt, die größer
ist als der Radius der Hülse 62.
-
Die
Hülse 62 ist an ihrem distalen Ende 65 durch
einen Kranz bzw. eine Manschette 66 abgedichtet. Dieser
Kranz 66 kann ein Innengewinde zum Aufschrauben auf das
Außengewinde 38, das an dem oberen Teil des Schafts 13 ausgebildet
ist, aufweisen.
-
Das
proximale Ende
67 der Hülse
62 ist auch durch
Ineingrifftreten mit einer Antriebskupplung
43 abgedichtet,
wie sie im Einzelnen in der
australischen Patentanmeldung
Nr. 200620778 der Anmelderin beschrieben ist, die hiermit
in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.
-
Eine
Trägerplatte und eine Kugeldichtung 72 können
an dem Schaft 13 angeordnet und von der Antriebsmutter 43 erfaßt
werden. Die Trägerplatte ist so angeordnet, daß sie
gegen die äußere Fläche der Gesteinsschichten 500 zu
liegen kommt.
-
Vor
dem Gebrauch wird die Verankerungsvorrichtung 23 in geeigneter
Weise auf den Schaft 13 aufgeschraubt, bis das Schaftende 20 an
der unteren Seite des Hauptabschnitts 26 des Anschlusstücks 25 anschlägt.
Dann wird der Bohrer 15 in das Innengewinde 21 des
Schaftendes eingeschraubt, bis ein Schaftende 86 des Bohrers
mit einem Boden 87 des Innengewindes 21 in Eingriff
kommt.
-
Im
Betrieb wird der Bolzen 10 über die Antriebsmutter 43 an
einer Bohrvorrichtung befestigt, die den Gesteinsanker in der ersten
Richtung dreht. Bohrfluid wird um den Zirkulationsdurchgang, der durch
den Durchgang zwischen dem Schaft und der Hülse 62,
den inneren Durchgang 60 und den äußeren
Durchgang 64 gebildet wird, herum gepumpt, um die Gestein
schneidende Oberfläche des Gesteinsankers zu spülen.
Das Fluid wird durch einen Anschluß in der gespülten
Antriebsmutter 43 entweder eingebracht oder abgezogen.
-
Nach
Abschluß der Bohrphase dreht die Bohrvorrichtung den Bolzen
dann in die entgegengesetzte Richtung. Die Antriebsmutter 43 dreht
sich mit dem Schaft 13, da eine Bewegung relativ zueinander durch
einen Drehmomentstift verhindert wird. Dies bewirkt, daß die
Ansätze 42A, 42B sich nach außen aufweiten,
was bewirkt, daß das Anschlußstück mit der
Wandfläche 101 in Eingriff tritt, wodurch die
Expansionselemente 24 und der Dorn 29 sich relativ
zu dem Bolzenschaft gleitend zu verschieben beginnen. Diese relative
Bewegung, die zwischen der Verankerungsvorrichtung und dem Schaft
induziert wird, bewirkt, daß der Dorn sich das Gewinde
entlang nach unten windet, wodurch die Expansions- bzw. Ausdehnungselemente
dazu gebracht werden, sich in radialer Richtung nach außen
zu verlagern, um mit der Gesteinsoberfläche des gebohrten
Loches in Eingriff zu treten.
-
Wenn
die Expansionselemente mit der Wandfläche in Eingriff sind,
wird der Bolzen unter Spannung gesetzt, indem weiterhin ein Drehmoment in
der zweiten Richtung auf die Antriebsmutter 43 aufgebracht
wird. An einem bestimmten Punkt werden die Expansionselemente 24 so
stark gegen die Oberfläche der Gesteinswand gedrückt,
daß der Dorn den Schaft nicht weiter nach unten bewegen kann.
Hierdurch wird dann in effizienter Weise der Bolzen fixiert und
verhindert, daß er sich weiter dreht. Dadurch baut sich
das Drehmoment an der Antriebsmutter 43 auf, bis es einen
Punkt erreicht, an dem ein Drehmomentstift abgeschert wird, wodurch
die Antriebsmutter sich relativ zu dem Schaft bewegen kann. Diese
relative Bewegung führt dann dazu, daß die Mutter
sich den Schaft entlang nach oben schraubt.
-
Sobald
die Antriebsmutter sich entlang des Bolzenschafts bewegen kann,
bewegt sie sich in eine Eingriffsposition mit der äußeren
Oberfläche der Gesteinsschichten 500 (entweder
direkt oder durch die Trägerplatte), was dann ermöglicht,
daß der Bolzen unter Spannung gebracht wird, wenn die effektive Länge
des Bolzens zwischen der Antriebsmutter und der Verankerungsvorrichtung
verkürzt wird. Sobald der Bolzen unter ausreichender Spannung
steht, kann die Bohrvorrichtung entfernt werden, und möglicherweise
kann ein abschließender Schritt des Befestigens des Bolzens
an seiner Stelle durch Einbringen des Mörtels durch einen
Anschluß in der Antriebsmutter 43 durchgeführt
werden.
-
Es
versteht sich, daß die beanspruchte Verankerungsvorrichtung 23 für
einen Gesteinsanker verwendet werden kann, der nicht selbstbohrend
ist, d. h. der ein vorgebohrtes Loch benötigt, ehe er dort eingesetzt
werden kann.
-
In
den nachfolgenden Ansprüchen und in der vorstehenden Beschreibung
der Betätigungsvorrichtung für eine relative Drehung
werden, wo es der Kontext aufgrund expliziter Ausdrucksweise oder
einer Notwendigkeit nicht anders erfordert, die Begriffe ”aufweisen” oder
Variationen wie ”aufweist”, ”umfaßt” oder ”beinhaltend” im
Sinne des Umfassens verwendet, d. h. um das Vorliegen der aufgeführten
Merkmale zu spezifizieren, nicht jedoch um das Vorliegen oder die
Hinzufügung weiterer Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung auszuschließen.
-
Variationen
und/oder Modifikationen können an den zuvor beschriebenen
Teilen vorgenommen werden, ohne vom Gedanken oder dem Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Gesteinsanker (10)
mit ersten (11) und zweiten Enden (12), einem
sich zwischen den Enden erstreckenden Schaft (13) und einer
Verankerungsvorrichtung (23), die sich entlang eines ersten
Teils des Schafts benachbart zu dem ersten Ende erstreckt. Die Verankerungsvorrichtung
weist einen Dorn (29) und wenigstens ein den Dorn überlagerndes
Expansionselement (24) auf. Das Expansionselement wird
bei einer vorbestimmten relativen Bewegung zwischen dem Dorn und
dem Expansionselement in radialer Richtung nach außen verlagert.
Das Expansionselement ist unter Bildung eines Verankerungsaufbaus
mit einem Anschlußstück (25) verbunden.
Der Verankerungsaufbau ist mit dem Dorn verkeilt. Der Verankerungsaufbau
weist eine Betätigungseinrichtung (42A, 42B) für
eine relative Drehung auf, die während des Drehens der
Verankerungsvorrichtung aktiv ist. Die Erfindung betrifft weiterhin
eine Verankerungsvorrichtung (23) als solche.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-