DE2633434B1

DE2633434B1 - Verlorener verschlusstopfen

Info

Publication number: DE2633434B1
Application number: DE19762633434
Authority: DE
Inventors: Alois Mechenbier; Wilhelm Steinborn
Original assignee: TIP TOP SAAR GES fur IND VULK; Diehl GmbH and Co
Current assignee: TIP TOP SAAR GES fur IND VULK; Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1976-07-24
Filing date: 1976-07-24
Publication date: 1977-12-15
Also published as: GB1532914A; FR2359276A1; US4103498A; DE2633434C2; BE855490A; FR2359276B1

Description

Die Erfindung betrifft einen verlorenen Verschlußstopfen mit sägezahnartigen Arretierungselementen und einem in seiner Längsbohrung angeordneten, axial verschiebbaren Rückschlagventil für Bohrlöcher im Gestein, in der Kohle od. dgl, die mit selbstaushärtendem Kunststoff gefüllt werden.

Durch das DT-GM 17 59 414 ist ein aus z.T. mit Stahldrahtfeder armiertem Gummi oder einem geeigneten Kunststoff bestehender, mit einem Rohr versehener Verschlußstopfen bekannt, der in seiner Längsbohrung ein durch eine Feder gespanntes, axial verschiebbares Rückschlagventil aufweist, das ein Wiederaustreten des Füllmediums verhindert. Als Greifelement und Dichtung zur Wand des Bohrloches hin dient die oben beschriebene Gummi-Manschette, die balgartig verkürz- und radialausweitbar ist. Unter dem Druck des einzupressenden Mediums legt sie sich an die Wand des Bohrloches an.

Ein anderer Bohrlochverschluß weist gemäß einem älteren, nicht vorbekannten Vorschlag (DT-OS 25 08 646) statt der Manschette einen Verspannwulst und ein in diesen einschiebbares Gleitstück auf, welche zueinander mit sägezahnartigen Arretierungselementen versehen sind.

Beiden Verschlußstopfen ist gemeinsam, daß sie zur Wand des Bohrloches hin glattwandig sind, sich also auch nur bedingt und nur bei radialer Ausweitung im Bohrloch zu halten vermögen.

Aufgabe der Erfindung ist es, für Bohrungen in Gestein oder Kohle u. dgl. einen verlorenen, selbstverschließenden Stopfen zu schaffen, der sich in der Bohrung festkrallt und ermöglicht, in diese ein flüssiges oder teigiges Medium, ζ. Β. einen Hartschaum bildenden Kunststoff, einzupressen und der die Bohrung ventilartig abschließt.

Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 gelöst durch einen aus elastisch verformbarem Werkstoff, insbesondere Gummi oder Kunstharz, bestehenden, sich nach vorn verjüngenden und am Außenumfang die Greiferelemente tragenden Verschlußstopfen, der in seiner nach hinten enger werdenden Axialbohrung, die sich im Bereich der hinteren Stirnseite des Verschlußstopfens zu einer trichterförmigen Ausnehmung zum Einführen eines Zuleitungsrohres erweitert, mit einer Abstufung als Ventilsitz für das axial verschiebbare Verschlußglied versehen und der in das Bohrloch einschlagbar ist.

Das vornehmlich kugelförmige Verschlußglied kann aus Stahl, Glas, Gummi, Kunstharz od. dgl. sein. Es kann auch stiftförmig gestaltet und zum Ventilsitz hin mit einer Kegel- oder Kugelspitze versehen sein. In die Axialbohrung des Verschlußstopfens kann ein Metallrohr, in dem das Verschlußglied verschiebbar ist, eingeklebt — z. B. eingepreßt und einvulkanisiert bzw. eingespritzt — sein und zwar so, daß es nach hinten wenigstens bis zum Ventilsitz reicht. Als Wegbegrenzung für das Verschlußglied dient vornehmlich ein die Längsbohrung mit dem Rohr durchziehender Stahlstift, welcher in einer Querbohrung im Verschlußstopfen und Rohr gelagert ist.

An seinem Außenmantel kann das Rohr mit wenigstens zwei sich trompetenförmig nach außen über die Greiferelemente hinaus erstreckenden Federblechen versehen sein. Schließlich kann der Verschlußstopfen am vorderen, in das Bohrloch einzuführenden Ende eine in der Wandstärke reduzierte, unter Druck sich nach außen an die Bohrlochwand anlegende Dichtlippe versehen sein.

Während der mechanische Halt des Verschlußstopfens in der Bohrung durch die Greiferelemente erfolgt, dient der äußeren Abdichtung die genannte Dichtlippe. Nach dem Einspritzen des Füllmediums in das Bohrloch und nach dem Herausziehen des Füllrohres drückt der auf das Verschlußglied wirkende Rückstau bzw. Gegendruck des Füllmediums auf diese und bewirkt, daß die Bohrung abgeschlossen wird.

Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Verschlußstopfen nach der Erfindung in einem Längsschnitt,

Fig.2 eine Draufsicht des Verschlußstopfens nach Fig.1,

F i g. 3 eine Variante zur Ausführung nach F i g. 1 in einem ausschnittsweisen Längsschnitt und

Fig.4 einen in das Bohrloch eingebrachten Verschlußstopfen nach den F i g. 1 und 2 im Schnitt.

Nach den F i g. 1 und 2 weist der Verschlußstopfen 1, welcher aus einem zähelastisch verformbaren Werkstoff, z. B. aus Gummi oder gummiartigem Kunstharz besteht und sich nach vorn bzw. oben verjüngt, außen rippen- bzw. rillenförmige, im Längsschnitt etwa sägezahnförmig gestaltete Greiferelemente 2 auf. Durch den Verschlußstopfen 1 erstreckt sich eine Längsbohrung 3, die in einem hinteren bzw. unteren Teil 3' enger ist Zwischen den Abschnitten 3 und 3' der Längsbohrung befindet sich eine Abstufung als Ventilsitz 4. An ihrem hinteren bzw. unteren Ende weist die Axialbohrung 3' eine trichter- oder gemäß Fig.3 trompetenförmige Erweiterung 5 auf, welche das Einführen eines Zuleitungsrohres 13 (F i g. 4) erleichtern soll. Der erweiterte Teil 3 der Längsbohrung ist mit einem Rohr 6 ausgekleidet, das mindestens bis zum Ventilsitz 4 reicht und mit dem Verschlußstopfen 1 fest verbunden und z. B. in diesen eingepreßt, eingeklebt, einvulkanisiert oder eingespritzt ist. In diesem zylindrischen Rohr 6 ist ein Verschlußglied 7 mit radialem Spiel axial verschiebbar angeordnet. Das Verschlußglied 7 besteht gemäß F i g. 1 und 2 aus einer Kugel, weiche aus Hartgummi, Glas, Keramik, Stahl oder Kunstharz gefertigt ist Wie Fig.3 zeigt, kann ein solches Verschlußglied 8 aber auch stiftförmig gestaltet und zum Ventilsitz 4 hin mit einer Kegel- oder Kugelspitze 8' versehen sein.

Das Verschlußglied 7, 8 wird von vorn in den Verschlußstopfen 1 eingeführt, worauf noch eine Sperre 9 eingebracht wird, die die Längsbohrung 3 quer durchzieht Diese Sperre 9 besteht aus wenigstens einem Stahlstift, der in eine Querbohrung 10 des Verschlußstopfens 1 eindrück- bzw. einschlagbar ist und der den axialen Verschiebeweg des Verschlußgliedes 7, 8 begrenzt.

An dem Rohr 6 sind noch zwei oder mehr Federbleche 11 befestigt, welche, trompetenförmig nach hinten, außen gebogen sind und gleichfalls als Klemmbzw. Greiferelemente innerhalb des Bohrloches 14 (F i g. 4) dienen.

Nach vorn ist die Wandstärke des Verschlußstopfens 1 schließlich derart verringert, daß ein oberer, zylindrischer Rand eine Dichtlippe 12 bildet, die sich, wie F i g. 4 veranschaulicht, unter radialer Druckeinwirkung von innen unter elastischer Dehnung an die Wand des Bohrloches 14 anlegt und hilft, das Bohrloch 14 abzudichten.

In F i g. 4 ist eine Gesteinswand 15 mit dem Bohrloch 14 dargestellt, in welches der Verschlußstopfen 1 nach F i g. 1 und 2 eingetrieben ist. In die Längsbohrung des Verschlußstopfens 1 ist von der Rückseite her das Zuleitungsrohr 13 eingeschoben, durch das — am Verschlußglied 7 vorbei — das genannte Füllmedium in das Bohrloch 14 eingepreßt wird.

Dabei wird die Kugel 7 bzw. der Stift 8 (Fig.3) zunächst nach vorn gedrückt, wobei der Weg durch die Sperre 9 begrenzt ist. Das Füllmedium tritt zwischen dem Verschlußglied 7 bzw. 8 und dem Rohr 6, das den Verschlußstopfen 1 gegen Verformung schützt, hindurch in das Bohrloch 14 ein und preßt gleichzeitig die Dichtlippe 12 radial gegen die Wand der Bohrung 14.

Nach dem Füllen der Bohrung 14 wird das Rohr 13 aus dem Verschlußstopfen 1 herausgezogen. Der Gegendruck des eingespritzten Mediums, z. B. eines schäumenden, selbstaushärtenden Kunststoffes auf Polyurethanbasis od. dgl, schiebt das Verschlußglied 7,8 im Rohr 6 zurück, bis es dichtend an dem Ventilsitz 4 anliegt und die Längsbohrung 3 verschließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verlorener Verschlußstopfen mit sägezahnartigen Arretierungselementen und einem in seiner Längsbohrung angeordneten, axial verschiebbaren Rückschlagventil für Bohrlöcher im Gestein, in der Kohle od. dgl, die mit selbstaushärtendem Kunststoffgefülltwerden, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus elastisch verformbarem Werkstoff, insbesondere Gummi oder Kunstharz, bestehender, sich nach vorn verjüngender und am Außenumfang die Greiferelemente (2) tragender Verschlußstopfen (1) in seiner nach hinten enger werdenden Axialbohrung (3), die sich im Bereich der hinteren Stirnseite des Verschlußstopfens (1) zu einer trichterförmigen Ausnehmung (5) zum Einführen eines Zuleitungsrohres (13) erweitert, mit einer Abstufung als Ventilsitz (4) für das axial verschiebbare Verschlußglied (7, 8) versehen und der in das Bohrloch (14) einschlagbar ist.

2. Verschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vornehmlich kugelförmige Verschlußglied (7) aus Stahl, Glas, Gummi, Kunstharz od. dgl. ist.

3. Verschlußstopfen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (8) stiftförmig gestaltet und zum Ventilsitz (4) hin mit einer Kegel- oder Kugelspitze (8') versehen ist.

4. Verschlußstopfen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in die Axialbohrung (3) eingeklebtes Metallrohr (6) nach hinten wenigstens bis zum Ventilsitz (4) reicht und in ihm das Verschlußglied (7,8) verschiebbar ist.

5. Verschlußstopfen nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen die Längsbohrung (3) mit dem Rohr (6) durchziehenden Stahlstift (9), welcher in einer Querbohrung (10) im Verschlußstopfen (1) und Rohr (6) gelagert ist.

6. Verschlußstopfen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6) an seinem Außenmantel mit wenigstens zwei sich trompetenförmig nach außen über die Greiferelemente (2) hinaus erstreckenden Federblechen (11) versehen ist

7. Verschlußstopfen nach Anspruch 1 oder einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen, in das Bohrloch (14) einzuführenden Ende eine in der Wandstärke reduzierte, unter Druck sich nach außen an die Bohrlochwand anlegende Dichtlippe (12) vorgesehen ist.