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Die Erfindung betrifft einen Injektionspacker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der Sanierung oder Abdichtung von Mauerwerk oder anderen Bauwerksteilen durch Einpressen flüssiger, insbesondere dünnflüssiger Materialien in Bohrlöcher werden die vorbereiteten Bohrlöcher jeweils zunächst mit einem sogenannten Injektionspacker verschlossen. Bei dem Injektionspacker handelt es sich um einen metallenen Rohrkörper mit einer äußeren, durch axiales Stauchen zusammenpressbaren Gummihülse zum Verspannen des Injektionspackers im Bohrloch und mit einem inneren Injektionskanal mit eingebautem Rückschlagventil. Die Verspannung des Injektionspackers im Bohrloch muss das Bohrloch sicher gegen die eingepresste Flüssigkeit abdichten und den Injektionspacker gegen den Druck der eingepressten Flüssigkeit sicher im Bohrloch fixieren. Durch den eingesetzten Injektionspacker kann dann die Flüssigkeit unter hohem Druck in das Bohrloch eingepresst werden, und der Injektionspacker mit dem Rückschlagventil sperrt das Bohrloch gegen einen Wiederaustritt der eingepressten Flüssigkeit ab und hält diese nach Beendigung des Einpressens unter Druck im Bohrloch bis zu deren Abbinden, Aushärten oder Aufnahme im Mauerwerk oder dergleichen.
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Damit nach dem Einpressen der Behandlungsflüssigkeit durch die Injektionspacker die Bohrlöcher sofort, nämlich noch am selben Tag, verschlossen werden können, sind sogenannte Eintages-Injektionspacker bekannt. Diese ersparen eine zweite Anfahrt zur Baustelle nach dem Aushärten oder Abbinden des eingepressten flüssigen Materials frühestens am nächsten Tag, was bei normalen Injektionspackern erforderlich ist, bei denen ein rückwärtiger Einfüllnippel fest mit dem Injektionsrohrkörper verbunden ist und aus dem Bohrloch herausragt, weshalb vor dem Verschließen der Bohrlöcher der jeweilige Injektionspacker entfernt werden muss. Bei den Eintages-Injektionspackern hat die Injektionshülse ein Außengewinde, und der zum Anschließen eines Verpressgeräts dienende Einfüllnippel ist am rückwärtigen Ende einer Einfüllnippelhülse angeordnet, die auf dem Injektionsrohrkörper aufgeschraubt ist. Dieser dient beim Einsetzen des Injektionspackers in das vorbereitete Bohrloch auch zum Stauchen der Gummihülse zum Verspannen des Injektionspackers im Bohrloch, und nach dem Einpressen der Flüssigkeit kann er wieder vom Injektionsrohr abgeschraubt werden. Das im Bohrloch mittels der gestauchten Gummihülse verspannte Injektionsrohr verbleibt also im Bohrloch und dichtet dieses ab, und das Bohrloch kann dann in seinem äußeren Bereich sofort verschlossen werden.
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Weiter ist ein Eintages-Injektionspacker aus dem Patent
DE 10 2006 032 668 B4 der hiesigen Anmelderin bekannt, der gegenüber dem ersteren bekannten Eintages-Injektionspacker durch einen verbesserten Spannmechanismus zum Stauchen der Gummihülse und zu deren Arretierung verbessert ist, um eine größere Sicherheit der Verspannung und eine Eignung der Konstruktion auch für Injektionspacker für kleine Bohrlöcher mit beispielsweise nur 10 mm zu ermöglichen.
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Ein Problem kann allerdings in Ausnahmefällen bei ungünstigen Verhältnissen auch bei dem letzteren bekannten Eintages-Injektionspacker auftreten.
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Dieses Problem hängt damit zusammen, dass wegen der verwendeten hohen Injektionsdrücke eine sehr starke Verspannung der Gummihülse im Bohrloch notwendig ist. Es herrscht also ein sehr hoher axialer Spanndruck zwischen dem rückwärtigen Ende der Gummihülse und der damit zusammenwirkenden Druckscheibe sowie zwischen dem rückwärtigen Ende der Druckscheibe und dem vorderen Ende der Einfüllnippelhülse (unmittelbar oder über den in der
DE 10 2006 032 668 B4 vorgeschlagenen Zwischenring). Das Abschrauben der Einfüllnippelhülse von dem im Bohrloch verspannten Injektionsrohr nach dem Einpressen des flüssigen Materials ohne Verminderung der festen Verspannung der Injektionshülse im Bohrloch erfordert daher, dass die aufgrund des hohen axialen Spanndrucks entsprechend große Reibung zwischen dem vorderen Ende der Einfüllnippelhülse und dem rückwärtigen Ende der Druckscheibe in jedem Fall kleiner ist als die normalerweise noch viel höhere Reibung zwischen dem vorderen Ende der Druckscheibe und dem rückwärtigen Ende der gestauchten Gummihülse. Trotzdem kann es bei ungünstigsten Verhältnissen ausnahmsweise vorkommen, dass beim Abschrauben der Einfüllnippelhülse die Druckscheibe mitgedreht wird, insbesondere bei Verwendung eines Zwischenrings, da dieser wegen der sehr starken axialen Verspannung etwas verformt wird, und möglicherweise Schrammen oder Grate vorhanden sind, die einen erhöhten Reibschluss verursachen. Sollte sich aber die Druckscheibe beim Abschrauben der Einfüllnippelhülse mitdrehen, wird die Verspannung der Injektionshülse im Bohrloch verringert, und im ungünstigsten Fall kann sich der Injektionspacker lösen. Das kann fatale Folgen haben, wenn an einer Baustelle sich auch nur ein einziger von einer Vielzahl verwendeter Injektionspackern löst und dann der Druck des eingepressten Materials durch dieses Bohrloch entweichen kann. Diesem Problem kann zwar dadurch abgeholfen werden, dass die Druckscheibe am äußeren Umfang durch einen kleinen Rohransatz etwas nach vorne verlängert wird, und das rückwärtige Ende der Gummihülse entsprechend abgestuft ausgebildet wird, so dass das rückwärtige Ende der Gummihülse in die durch den Rohransatz umschlossene Kammer am vorderen Ende der Druckscheibe eintritt. Dadurch entsteht eine sehr starke und stark reibungserhöhende Verklemmung der Gummihülse mit der Druckscheibe. Der Nachteil liegt allerdings darin, dass dann für die Gummihülse Gummiformteile verwendet werden müssen, in welche die Abstufung eingeformt ist, und keine Verwendung von Gummihülsen in Gestalt einfacher Schlauchabschnitte möglich ist, und dass auch der Aufwand für die Druckscheibe sich durch zusätzliche Bearbeitung erhöht.
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Ein weiteres Problem tritt auf, wenn beim Bohren von Bohrlöchern in weichem Untergrund, zum Beispiel im Mauerwerk oder marodem Beton, die Bohrlöcher oft sehr groß ausfallen. Dadurch entsteht dann ein großer Spalt zwischen der Bohrlochwandung und den Druckscheiben an den beiden axialen Enden der Gummihülse des Injektionspackers. Ist dieser Spalt sehr groß, kann es vorkommen, dass beim Verspannen des Injektionspackers im Bohrloch die Gummihülse an ihren Enden zu einem großen Teil über die Druckscheiben quillt und herausgedrückt wird. Die Gummihülse eines solchen Injektionspackers ist dann nicht zureichend verspannt, was dazu führt, dass die Gummihülse im Bohrloch schlecht abdichtet oder der Injektionspacker nicht fest genug im Bohrloch verspannt ist, um dem Druck des injizierten Materials standzuhalten, und der Injektionspacker dann aus dem Bohrloch herausgedrückt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Eintages-Injektionspacker zu schaffen, bei dem mit absoluter Sicherheit ein unerwünschtes Herausdrehen der Druckscheibe beim Abschrauben der Einfüllnippelhülse verhindert wird, und vorzugsweise auch eine Verwendung in groß ausfallenden Bohrlöchern in weichem Untergrund bei absolut sicherer Verspannung ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den im Anspruch 1 angegebenen Eintages-Injektionspacker gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wird als Gummihülse ein Schlauchabschnitt eingesetzt, und die Druckscheibe ist mindestens in ihrem vorderen, mit der rückwärtigen Endfläche der Gummihülse zusammenwirkenden Endbereich an ihrem Umfang nicht kreisrund, sondern als Mehrkant ausgebildet, beispielsweise als Sechskant, und die Mehrkant-Umfangsfläche bildet mit der an der Endfläche der Gummihülse anliegenden Endfläche der Druckscheibe relativ scharfe Kanten.
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Dadurch wird bewirkt, dass die Gummihülse mit ihrem an der Druckscheibe anliegenden Ende aufgrund des hohen axialen Stauchdrucks etwas über die vordere Endfläche der Druckscheibe entlang der Kanten des Mehrkant-Umfangs überquillt, denn jede Kante des Mehrkants bildet mit der runden Bohrlochwandfläche einen gewissen Spalt. Die relativ scharfen Kanten der Druckscheibe fördern das Einpressen in die Endfläche der Gummihülse und das Herstellen einer hochfesten Formschlussverbindung. Der überquellende Gummi an den Kanten des Mehrkants oder Sechskants verkeilt dabei die Druckscheibe mit der im Bohrloch fest verspannten Gummihülse derart, dass ein ungewolltes Mitdrehen der Druckscheibe beim Abschrauben der Einfüllnippelhülse selbst dann völlig unmöglich ist, wenn durch irgendwelche ungünstige Umstände wie beispielsweise irgendeinen Grat eine erhöhte Reibung zwischen dem vorderen Ende der Einfüllnippelhülse und dem rückwärtigen Ende der Druckscheibe oder einer dazwischen angeordneten Zwischenscheibe vorhanden sein sollte.
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Vorzugsweise wird als Gummihülse ein Abschnitt eines Schlauchs mit im Gummi eingebetteter Karkasse, also einem Verstärkungsgewebe, verwendet. Dabei bewirkt die Karkasse in der Gummihülse, dass auch bei ausgeschlagenem Bohrloch in weichem Untergrund ein unkontrolliertes Überquellen der Gummihülse über das vordere Ende der Druckscheibe ausgeschlossen ist, und dass insbesondere die Gummihülse sich in einer kontrollierten zieharmonikaartigen Wellenform staucht und diese Stauchung problemlos zu einer sehr starken radialen Aufweitung führen kann, so dass auch bei einem wegen des weichen Untergrunds übergroß geratenen Bohrloch ein absolut fester Sitz des Injektionspackers erreicht wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in denen zeigt:
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1 eine Seitenansicht des in einem längs geschnittenen Bohrloch verspannten Eintages-Injektionspackers nach der Erfindung, und
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2 eine Frontansicht des im Bohrloch verspannten Injektionspackers nach 1 nach Abschrauben der Einfüllnippelhülse.
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Die Zeichnungen zeigen den erfindungsgemäßen Eintages-Injektionspacker in einem Bohrloch verspannt in schematisierter Darstellung.
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Die im folgenden verwendeten Begriffe ”vorn” und ”hinten” beziehen sich jeweils auf die durch einen Pfeil in 1 dargestellte Injektionsrichtung.
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Der in den Zeichnungen dargestellte Eintages-Injektionspacker besteht aus einem metallenen Rohrkörper, der ein Druckrohr
1 bildet (in
2 in Frontansicht sichtbar, in
1 durch die Gummihülse verdeckt und unsichtbar), das mindestens in seinem hinteren Bereich ein Außengewinde
2 hat (in
1 unsichtbar und nur gestrichelt angedeutet). In seinem vorderen Endbereich enthält das Druckrohr
1 eine Kugelrückschlagventilkammer (nicht sichtbar), in der in bekannter Weise axial hintereinander eine vordere harte Ventilkugel und eine hintere weiche Ventilkugel angeordnet sind, wie beispielsweise in der
DE 10 2006 032 668 B4 dargestellt ist.
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An seinem vorderen Ende ist das Druckrohr 1 mit einer vorderen Anschlagscheibe 3 verbunden, und auf dem rückwärtigen Ende des Druckrohrs 1 ist eine hintere Druckscheibe 4 axial verschiebbar aufgesetzt. Zwischen der vorderen Anschlagscheibe 3 und der hinteren Druckscheibe 4 sitzt eine Gummihülse 5 auf dem Druckrohr 1. Diese Gummihülse 5 ist durch einen Abschnitt eines Gummischlauchs mit Karkasse, also mit einem in den Gummi eingebetteten Bewehrungsgewebe, gebildet.
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Wie in 1 aus den gestrichelt dargestellten unsichtbaren Kanten ersichtlich ist, hat die hintere Druckscheibe 4 eine sich in ihrem rückwärtigen Bereich konisch erweiternde Bohrung 6. In dieser so gebildeten, sich konisch nach rückwärts erweiternden Kammer in der Druckscheibe 4 sitzt ein Sicherungselement 7 in Gestalt vorzugsweise eines geschlitzten Metallrings. Das Sicherungselement 7 ist elastisch aufweitbar und wirkt mit den Gewindegängen des Außengewindes 2 des Druckrohrs 1 zusammen.
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Auf das rückwärtige Ende des Druckrohrs 1 ist eine Einfüllnippelhülse 8 aufgeschraubt, die an ihrem hinteren Ende mit einem Einfüllnippel 9 zum Ansetzen eines Verpressgeräts sowie mit einem Außensechskant 10 zum Aufschrauben der Einfüllmitelhülse auf das Druckrohr ausgebildet ist. Zwischen dem vorderen Ende der Einfüllnippelhülse 8 und dem rückwärtigen Ende der Druckscheibe 4 ist ein Zwischenring 11 eingelegt.
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In 2 ist der im Bohrloch verspannte Eintages-Injektionspacker bei wieder abgeschraubter Einfüllnippelhülse 9 dargestellt, wobei auch der Zwischenring 11 weggelassen ist (obwohl dieser normalerweise im Bohrloch verbleibt, da er dort nicht stört), so dass man in 2 das rückwärtige Ende des Druckrohrs 1, die von hinten gesehene Druckscheibe 4 und das Sicherungselement 7 deutlich sieht, das innerhalb der sich rückwärts konisch erweiternden Bohrung 6 der Druckscheibe 4 auf dem Außengewinde des Druckrohrs 1 in einen Gewindegang desselben eingreifend sitzt.
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Wie man in der Seitenansicht nach 1 und insbesondere in der Draufsicht nach 2 erkennt, hat die Druckscheibe 4 an ihrem Außenumfang über ihre ganze axiale Länge eine Sechskantform (es könnte auch eine andere Vielkantform sein), und die Umfangskanten der Druckscheibe an ihrer mit der Gummihülse 5 zusammenwirkenden Endfläche sind relativ scharfkantig.
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Zum Setzen des Eintages-Injektionspackers wird dieser in das vorbereitete Bohrloch eingeschoben, und sodann wird die Einfüllnippelhülse mittels eines am Außensechskant 10 angesetzten Schlüssels gedreht und auf das Außengewinde 2 des Druckrohrs 1 aufgeschraubt. Dabei wird die lose auf das Druckrohr 1 aufgesetzte Druckscheibe 4 durch das sich vorwärts bewegende vordere Ende der Einfüllnippelhülse 8 vorgeschoben, und die Gummihülse 5 zwischen der stationär bleibenden vorderen Anschlagscheibe 3 und der Druckscheibe 4 wird dabei zunehmend axial gestaucht, wodurch sie radial aufgeweitet wird und unter starkem Pressdruck an der Bohrungswand anliegt. Dadurch wird der Injektionspacker im Bohrloch fest verspannt. Während des Vorschiebens der Druckscheibe 4 durch das Aufschrauben der Einfüllnippelhülse 8 wird das radial aufspreizbare Sicherungselement 7 zusammen mit der Druckscheibe vorgeschoben, indem es von Gewindegang zu Gewindegang weiterspringt. In der sich konisch rückwärts erweiternden Bohrung 6 der Druckscheibe 4 hat das Sicherungselement 7 den notwendigen radialen Spielraum, um sich jeweils so aufspreizen zu können, dass es über den jeweiligen Gewindegang ratschen kann. Wird dann nach Beendigung des Einpressens von flüssigem Material, das durch das im Druckrohr eingebaute (in der Zeichnung nicht sichtbare) Kugelrückschlagventil gegen ein Zurückströmen gesichert wird, die Einfüllnippelhülse abgeschraubt, sucht die Druckscheibe 4 natürlich unter dem Druck der stark verspannten Gummihülse 5 dieser Lösebewegung zu folgen. Dabei wird aber nach einer nur minimal kurzen axialen Rückwärtsbewegung der Druckscheibe 4 das Sicherungselement 7 in dem vorderen engen Bereich der sich konisch rückwärts erweiternden Bohrung 6 zwischen dieser konischen Bohrungswand und dem jeweiligen Gewindegang eingeklemmt, in dem sich das Sicherungselement gerade befindet. Es kann sich radial nicht mehr dehnen und arretiert so die Druckscheibe 4 in ihrer axialen Position, so dass die Gummihülse sich nicht entspannen kann und der Injektionspacker im Bohrloch fest verankert bleibt.
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Wie man sowohl aus 1 als auch aus 2 sieht, quillt beim Verspannen des Injektionspackers im Bohrloch durch den hohen axialen Pressdruck die axial zusammengestauchte Gummihülse 5 im Bereich der hinteren Druckscheibe 4 entlang der Außensechskantkanten etwas über, da die Kanten des Außensechskants mit der kreisrunden Bohrlochwand jeweils einen Spalt bilden, in den Gummihülsenmaterial hineingedrückt werden kann und die Druckscheibe sich mit ihren relativ scharfen Kanten in den Gummi eindrückt. Dieses verdrängte Gummihülsenmaterial bildet nun zwischen der Bohrlochwand und den Außensechskantflächen der Druckscheibe 4 eine straffe formschlüssige Verkeilung und macht es unmöglich, dass die Druckscheibe sich beim Herunterschrauben der Einfüllnippelhülse in Löserichtung mitdrehen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3426088 A1 [0004]
- DE 102006032668 B4 [0005, 0007, 0020]
