DE2711899C3

DE2711899C3 - Vorrichtung für die Bodeninjektion bei Hochdruck-Bodenvermörtelungen und Pfahlgriindungen

Info

Publication number: DE2711899C3
Application number: DE19772711899
Authority: DE
Inventors: Kazuo Koganei Tokio Aso; Shinkichi Ohoka; Sakae Sano
Original assignee: Toa Grout Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toa Grout Kogyo Co Ltd
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2711899A1; FR2357720A1; NL7702951A; FR2357720B1; DE2711899B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung fü/ die Bodeninjektion bei Hochdruck-Bodenvermörtelungen und Pfahlgrundungen, bestehend aus einem in ein Bohrloch einführoaren. aus lösbar miteinander verbundenen Rohrschüssen bestehenden Rohrstrang, dessen unterster Rohfsehuß ein Injektionsrohr ist, der ein Abdichtrohr aufweist, das mit einem axialen Durchlaß für den flüssigen Mörtel von den darüberliegenden zu den darunterliegenden Rohrschiissen und einer normalerweise mit der Außenwandung des Rohrstrangs bündig abschließenden elastischen Manschette versehen ist, die zum Abdichten des den Rohrstrang umgebenden Ringspalts aufweitbar ist.

Die sogenannte Hochdruck-Bodenveifmörtelung wird in letzter Zeit in zunehmendem Maße bei den verschiedensten Ingenieur- und Bauwerken eingesetzt, wie beispielsweise beim Bau von Gebäuden, Brücken, Tunneln, Urn den Boden, auf bzw. in weichem diese Bauwerke errichtet werden sollen, zu verfestigen oder um wasserundurchlässige Schichten unter der Bodenoberfläche auszubilden.

Zwecks Verfestigung des Bodens in einer entsprechenden Tiefe unter der Bodenoberfläche oder zum Absperren von Grundwasser wird ein Rohrstrang aus miteinander verschraubten Rohrschüssen in den Boden eingebracht, so daß ein am unteren Ende oder nahe dem unteren Ende angeordnetes Injektionsrohr bis auf die gewünschte Bodentiefe hinabreicht und das !flüssige Vermörtelungsmittel unter Druck durch diesen Rohrstrang aus dem Injektionsrohr in den Boden injiziert werden kann und diesen durchdringt. Bei lok-

ßerst schwierig, wenn nicht praktisch unmöglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einer Vorrichtung der eingangs genannten Art das Abdichtrohr derart auszubilden! daß es die vorgenannten mechanischen Anordnungen zur Übertragung einer Druckkraft art das oder die Dichtelemente und auch ohne unbedingt dichte Druckmitteikanäle zur Beaufschlagung der elastischen Manschette auskommt, daß es ohne weiteres schnell in einen Rofir-Strang eingesetzt und auch wieder ausgebaut werden kann und daß mehrere Abdichtrohre in einen Rohrstrang eingesetzt werden können, um den Ringspalt zwischen dem Rohrstrang und der Rohrlochwandung bei sehr tiefen Bohrungen erforderlichenfalls in verschiedenen Höhen sicher abzudichten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung dadurch gelöst, daß das Abdichtrohr aus zwe> in einer Richtung 'j·

sammelt

grund, kann das Vermörtelungsmittel unter Druck die Kiesschicht ohne weiteres durchdringen. Bei kompakten, beispielsweise sandigen oder lehmigen Erdschichten, durchdringt das unter Druck injizierte Vermörtelungsmittel jedoch nicht diese Bodenschichten, sondern drückt sie nach der Seite weg. Falls erforderlich, wird der Rohrstrang allmählich bei der Injektion des Vermörtelungsmittels angehoben oder abgesenkt oder nach durchgeführter Injektion in einer p*wissen Tiefe stufenweise angehoben, um den Boden zu verfestigen bzw. eine wasserdichte Bodenschicht in beträchtlicher Dicke oder Höhe auszubilden.

Beim Injizieren eines Vermörtelungsmittels in den Boden ergibt sich stets das Problem, daß das Vermörtelungsmittel in dem den Rohrstrang umgebenden Ringspalt zwischen dem Rohrstrang und der Bohrlochwandung nach oben steigt und abläuft.

Um den Ringspalt zwischen dem Rohrstrang und der Bohrlochwandung nach oben hin abzudichten, sind verschiedene Vorrichtungen bekannt Eine bekannte Abdichtungsvorrichtung weist eine Anzahl von übereinander gestapelten Dichtringen aus elastischem Material auf, die in einem Rohr angeordnet sind, so daß sie mechanisch nach unten zusammengepreßt und radial gespreizt werden können. Bei einer anderen Vorrichtung ist in einem Abdichlxohr eine elastische Manschette derart am Umfang befestigt, daß sie eine dichte Ringkammer abdeckt. Wenn diese Ringkammer durch ein Druckmedium, wie beispielsweise Druckluft, beaufschlagt wird, so wird die elastische Manschette aufgeweitet und legt sich gegen die Bohrlochwandung. Für diese bekannten Vorrichtungen werden jedoch entweder mechanische Mittel benötigt, um die Dichtringe auseinanderzudrücken, oder aber besondere Kanäle, um das Druckmittel in die Ringkammer einleiten zu können und dadurch die elastische Membran aufzublasen. Diese mechanischen Mittel bzw. die Druckmittelkanäle müssen zwangsläufig von der Erdoberfläche bis zu der Tiefe abweichen, in welcher das Bohrloch nach oben hin abgedichtet werden soll. Diese Dichtstelle kainn einige wenige Meter unter der Oberfläche aber auch wesentlich tiefer liegen. Andererseits haben die seit langer Zeit beispielsweise in Japan eingesetzten einzelnen Rohrschüsse zur Herstellung derartiger Rohrstränge einen Außendurchmesser von 40,5 mm bei einer Wanddicke von nur wenigen Millimetern. Diie Anordnung dieser mechanischen Teile oder Kanäle in derart engen Rohren eines sehr langen Rohrstranges ist äu-

νεΓιιΓοιιυαΓΕίΐ, jcuuCii in ucf cfiigcgciigcsciZ-

ten Richtung um einen gegebenen Winkel gegeneinander zwischen einer ersten oder Normalstellung und einer zweiten oder Betriebsstellung verdrehbaren Hälften besteht und daß jede Hälfte einen um den axialen Durchlaß herum angeordneten Satz von Dauermagneten aufweist, wobei die beiden Magnetsätze in einer derartigen Stellung zueinander angeordnet sind, daß bei einer gegenseitigen Verdrehung der beiden Hä'Jten um den gegebenen Winkel eine den einen Magnetsatz zum anderen hin- oder vom anderen fortbewegende Anziehungs- und/oder Abstoßkraft erzielbar ist, durch welche die elastische Manschette von den Magneten unmittelbar oder von einem durch diese erzeugten Druckmitteldruck aufweitbar ist.

Daraus ergibt sich der Vorteil, daß in oder an den Rohrschüssen über dem Abdichtrohr keine zusätzlichen Einrichtungen, wie Kanäle für Druckmittel oder Gestängeteile, erforderlich sind. Weitere Ausgestaltungen dieser Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.

Wenn der Rohrstrang zugleich als Druckbohrgestänge zum Herstellen des Bohrlochs dient, werden bei Verwendung des Abdichtrohrs gemäß der Erfindung während des Bohrvorganges seine beiden Hälften als Ganzes in einer Richtung in Drehung versetzt.

Mit anderen Worten, die vorgenannte erste oder Normalstellung der beiden Hälften entspricht ihrer Bohrstellung oder Bohrlage.

Da bei dem Abdichtrohr gemäß der Erfindung die Dauermagnete und andere Organe rund um den zentralen Durchlaß des Abdichtrohrs herum angeordnet sind, ist in diesem Abdichtrohr kein Platz für die normalerweise bei diesem Bohrverfahren mit einem doppelwandigen Rohrstrang vorhandenen Durchlaßkanäle für das Vermörtelungsmedium und das Spülwasser. Infolgedessen läßt sich kein herkömmliches Bohroder Injektionsrohr, welches zwei konzentrische Durchlaßkanäle für das Spülwasser und für das Vermörtelungsmittel aufweist, zusammen mit dem Abdichtrohr gemäß der Erfindung verwenden.

ω Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist daher ein Bohr- und Injektionsrohr vorgesehen, mit welchem die Bohrarbeit unter gleichzeitiger Druckwasserspülung und anschließend die. radiale Injektion des Vermörtelungsmediums in die durchbohrten Bodenschichten möglich ist, obwohl ein derartiges Bohr- und Injektionsrohr unter dem Abdichtrohr gemäß der Erfindung sitzt, welches nur einen einzigen axialen Durchlaß für die Flüssigkeitszufuhr aufweist.

Ein diesen Erfordernissen entsprechendes, gemäß der Erfindung ausgebildetes Bohr- und Injektionsrohr für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus einer oberen und aus einer unteren Hälfte zusammengesetzt, welche in der einen Richtung als Ganzes Und in der anderen Richtung uni einen vorgegebenen Winkel gegeneinander zwischen einer Bohrlage und einer iwi,ektionslage verdrehbar sind, wobei jede der beiden Hälften wenigstens einen achsparallelen Durchgangskanai in einer derartigen Anordnung aufweist, daß in Bohrlage ein durchgehender Spülwasserkanal herstellbar ist, welcher durch die gegenseitige Winkelverdrehung beider Hälften in Injektionsstellung unterbrechbar ist, und wobei ferner eine der beiden Hälften wenigstens ein in Bohrstellung gegen eine blinde Axialbohrung in der anderen Hälfte abgedichtetes Radialloch aufweist, welches bei der gegenseitigen Winkelverdrehung beider Hälften dagegen mit dieser Axiaibohrung verbindbar ist, so daß ein radial aus dem Injektionsrohr austretender Durchlaßkanal für das Vc-^örtelungsmittel herstellbar ist.

Weitere Ausgestaltungen des Bohr- und Injektionsrohrs der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind insbesondere in den Unteransprüchen 11 bis 13 angegeben.

Die Erfindung wird durch die Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA eine schematische Darstellung der in ein senkrechtes Bohrloch eingebrachten Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 1 B eine der Fig. 1 A entsprechende Darstellung der Vorrichtung, jedoch mit in Betriebslage befindlichem Abdichtrohr,

Fig. 2A einen Axialschnitt längs der Linien ΠΛ- UA in den Fig. 3 und 4A durch das Abdichtrohr in Bohrstellung bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2B einen Axialschnilt längs der Linie HB-IIiJ in Fig. 4B durch ein Hauptteil dieses Abdichtrohres in Abdicht- oder Betriebslage,

Fig. 3 und Fig. 4A Querschnitte längs der Linien IH-III bzw. IV-IV in Fig. 2 A,

Fig. 4B einen Querschnitt längs der Linie IVB- WB in Fig. 2B,

Fig. 5 A einen Axialschnitt längs der Linien VA- VA in den Fig. 6 und 7 A durch ein zweites Ausführungsbeispiel des Abdichtrohres in Bohrstellung,

F i g. 5 B einen Längsschnitt längs der Linie V B-V B in Fig. 7B durch einen Hauptteil dieses Abdichtrohres in Dicht- bzw. Betriebsstellung,

Fig. 6 und 7 A Schnitte längs der Linien VI-VI bzw. VII-VII in Fig. 5 A,

Fig. 7B einen Schnitt längs der Linie VIIB-VIIß in Fig. 5 B,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in den Fig. 5 A und 5B,

Fig. 9 einen Längsschnitt längs der Linie IX-IX in den Fig. 10,11,12 durch ein drittes Ausführungsbeispiel des Abdichtrohres in Bohrstellung,

Fig. 10, 11 und 12 Schnitte längs der Linien X-X, XI-XI bzw. ΧΙΙ-ΧΠ in Fig. 9,

Fig. 13 einen Längsschnitt längs der Linien XIII-ΧΠΙ in den Fig. 14, 15 und 16 durch das Hauptteil eines vierten Ausführungsbeispiels des Abdichtrohres,

Fig. 14, 15 nnd 16 Schnitte längs der Linien VIX-VIX, XV-XV bzw. XVI-XVI in Fig. 13,

Fig. 17 einen Axialschnitt längs der Linien XVII-XVIl in de«Fig. 18 bis 20 durch ein Bohr- und Injektionsrohr gemäß der Erfindung und

Fig. 18, 19 und 20 Schnitte längs der Linien XVlIl-XVIII, XiX-XIX bzw, XX-XX in Fig. 17.

In den Boden wird ein Rohrstrang aus einer Anzahl von Rohrschüssen 2_1S 2₂₎...2_n eingeführt, welche Untereinander verschraiibt oder über einen Nippel oder ein anderes Küpplungsöfgän untereinander verbühden sind. Am untersten Ende des Rohrstfanges ist ein Injektionsrohr 3 mit wenigstens einem ·η der Außenwandung ausgebildeten Radialloch 4 und einem am unteren Ende 5 ausgebildeten Loch lösbar befestigt (Fig. IA und IB)

ti Wenn das Bohrloch in den Boden mittels einer besonderen Bohrvorrichtung wie einem Stangenbohrer niedergebracht wird, kann das untere Ende 5 dieses Injektionsrohrs verschlossen sein. Falls das Injektionsrohr 3 jedoch gleichzeitig zum bohren verwendet wird, ist das untere Ende 5 offen, um Spülwasser nach unten herauspressen zu können, und es trägt außerdem eine umlaufende Bohrkrone.

Um den Ringspalt 6 zwischen dem Rohrstrang und der Wandung des Bohrloches abdichten und verschließen zu können, ist im allgemeinen zwischen dem Rohrschuß 2_n und dem Injektionsrohr bzw. Bohr- und Injektionsrohr 3 erfindungsgemäß ein Abdichtrohr 10 eingeschraubt. Die Weite des Ringspalts 6 beträgt im allgemeinen nur einige Millimeter und ist lediglich aus Gründen der Deutlichkeit in den Fig. IA und IB übermäßig groß dargestellt. Beim Bohren befindet sich das Abdichtrohr 10 in Normal- bzw. Bohrstellung, in welcher sein Abdichtelement die in Fig. 1 A dargestellte Lage einnimmt, in welcher es bündig mit

J5 der Außenwandung des Abdichtrohres 10 abschließt.

Zu Beginn der Bodenvermörtelung wird der

oberste Rohrschuß 2, über der Bodenoberfläche in der einen Richtung um einen vorgegebenen Winkel von beispielsweise 45° verdreht, so daß die obere

-in Hälfte des Abdichtrohres 10 gegenüber der unteren Hälfte um einen entsprechenden Winkel verdreht wird, wobei die Einzelheiten in den Fig. 1 A und 1 B nicht dargestellt sind. Die magnetische Anziehungs- und/oder Abstoßkraft, welche durch die veränderte gegenseitige Lage von zwei Dauermagnetsätzen, weiche jeweils in der oberen und unteren Hälfte angeordnet sind, erzeugt wird, kann direkt oder indirekt das elastische Dichtelement aufweiten, welches dadurch den Ringspalt 6 abdichtet und nach oben hin verschließt, wie dies in Fig. 1B dargestellt ist. Falls erforderlich, können auch zwei oder mehr derartige Abdichtrohre 10 in einem Rohrstrang vorgesehen werden.

Bei dem in den Fig. 2 A, 2B, 3, 4 A und 4B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines Abdichtrohrs wird diese Magnetkraft direkt zum Aufweiten des elastischen Dichtelements ausgenutzt. Dabei besteht das Abdichtrohr 10 aus zwei Teilen, und zwar einer oberen Hälfte 30 und einer unteren Hälfte 60, weiche derart miteinander verbunden sind, daß sie insgesamt ein einziges Rohr bilden, jedoch begrenzt gegeneinander verdrehbar sind. Dabei zeigen die Fig. 2 A, 3 und 4 A die erste oder normale Winkellage oder Bohrstellung der oberen Hälfte 30 gegenüber der unteren Hälfte 60, während die Fig. 2B und 4B die zweite oder Abdichtlage der beiden Hälften darstellen, weiche auch als Vermörtelungs- oder Injektionsstellung bezeichnet werden kann.

Die obere Hälfte 30 des Abclichtrohres 10 hat ein offenes oberes Ende 31 mit etwas reduziertem Außendurchmesser und Außengewinde, um mit dem entsprechend ausgebildeten unteren Ende eines darüberliegenden Rohrschusses verschraubt werden zu können, wobei dieser dar'überliegende Rohrschuß lediglich für die Zufuhr des lediglich aus einem Bestandteil bestehenden flüssigen Mörtels dienen kann oder auch für rlie Zufuhr eines flüssigen Mörtels aus zvvei Bestandteilen, welche jedoch bereits gemischt ι ο sind oder in ihm gemischt werden, so daß der fertig gemischte Mörtel im flüssigen Zustand in den einzigen Durchlaß des darunter angeordneten Abdichtrohres gedruckt werden kann. Die untere Hälfte 60 des Abdichtrohres 10 hat ein offenes unteres Ende 61 mit Innengewinde, so daß es mit dem entsprechend ausgebildeten oberen Ende eines darunterliegenden Rohrschusses, beispielsweise eines Injektionsrohres oder eines Bohr- und Injektionsrohres verschraubt werden kann.

Die obere Hälfte 30 besteht aus einem Rumpfstück 32 mit dem oberen offenen Ende 31 und einem daran axial anschließenden langgestreckten Rohrstück 33 mit kleinerem Außendurchmesser, welches einen zentralen Durchlaß 34 aufweist, welcher sich senkrecht über die gesamte Länge der beiden Stücke 32 und 33 vom offenen oberen Ende 31 des Rumpfstücks bis zum unteren Ende des Rohrstücks 33 erstreckt. Die untere Hälfte 60 besteht aus einer zylindrischen Rohrhülse 62, welche auf das langgestreckte Rohr- Jo stück 33 der oberen Hälfte 30 aufgepaßt ist. Infolgedessen geht der senkrecht verlaufende Durchlaß 34 der oberen Hälfte 30 in das offene untere Ende 61 der unteren Hälfte über, und es ergibt sich ein einziger Durchlaß für das Spülwasser während der Bohrarbeit J5 bzw. für den flüssigen Mörtel während der Vermörtelung in das in diesen Figuren nicht dargestellte Bohründ Injektionsrohr.

Um die Winkelbewegung der oberen Hälfte 30 gegenüber der unteren Hälfte 60 zu steuern, ist eine ent- -to sprechende Kupplung vorgesehen, welche besonders deutlich aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die zylindrische Rohrhülse 62 der unteren Hälfte 60 ist mit zwei radial nach innen weisenden, diametralen Vorsprüngen 63 mit jeweils kreissektorförmigem Querschnitt versehen. Das den zentralen Durchlaß 34 aufweisende Rohrstück 33 der oberen Hälfte 30, welches von dieser Rohrhülse 62 umgeben wird, weist zwei diametrale, radial nach außen weisende Vorsprünge 35 wiederum jeweils mit kreissektorförmigem Querschnitt so auf.

In Ruhe- oder Bohrlage liegen die beiden Vorsprungpare 35 und 63 derart, daß die eine Flanke eines jeden Vorsprunges 35 an der einen Flanke eines jeden Vorsprunges 63 anliegt. Wenn der oberste Rohrschuß 2, (Fig. 1A und 1 B) bei dieser Winkellage der oberen Hälfte 30 mit recht hoher Drehzahl und hohem Drehmoment in einer Richtung verdreht wird, wird die obere Hälfte 30 und infolgedessen ihr Rohrstück 33 mit den radial nach außen weisenden Vorsprüngen 35 gleichzeitig in der gleichen Richtung verdreht, d.h. in Fig. 3 im Uhrzeigersinn. Da die vorderen Flanken der Vorsprünge 35 hierbei an den rückwärtigen Flanken der Vorsprünge 63 der Rohrhülse 62 anliegen, wird infolgedessen auch die gesamte untere Hälfte im Uhrzeigersinn in Fig. 3 verdreht, so daß das Bohr- und Injektionsrohr 3 (Fig. IA und IB) mit der am unteren Ende angeordneten Bohrkrone verdreht wird Und sich in den Boden hineinfrißt. Während dieser Drehung des geramten Rohrstranges wird Wasser unter Druck von oben her durch die Rohrschüsse 2, bis I_n und durch den zentralen Durchlaß 34 des Abdichtrohres 10 zum offenen Ende des Bohr- und Injektionsrohres 3, welches damit gekuppelt ist, für den vorbeschriebenen Zweck hindurch und aus dem untersten Ende des Bohr- und Injektionsrohres herausgepreßt.

Zwischen den in Fig. 3 rückwärtigen Flanken der Vorsprünge 35 des Rohrstücks 33 der oberen Hälfte 30 und den in Fig. 3 angeordneten vorderen Flanken der einwärts weisenden Vorsprünge 63 der Rohrhülse 62 der unteren Hälfte 60 ist jeweils ein Zwischenraum 51 ausgebildet, so daß bei einer langsamen und recht schwachen Winkelverdrehung der oberen Hälfte in entgegengesetzter Richtung, d. h. entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 3, die untere Hälfte 60 zunächs. nicht entsprechend verdreht wird, sondern, da das unterste Ende des Rohrstranges im Boden festsitzt, festgehalten wird. Diese gegenseitige Winkelbewegung zwischen der oberen Hälfte 30 und der unteren Hälfte 60 wird durch den Winkel oder die Umfangsbreite des Zwischenraumes 51 begrenzt, welcher bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus noch zu erläuternden Gründen 45 ° beträgt. Der Abschluß der Verdrehung um 45° und das dadurch erfolgende Anschlagen der entsprechenden Flanken der Vorsprünge 35 und 63 kann an der Bodenoberfläche festgestellt werden.

Wie besonders deutlich in Fi g. 4 A zu sehen ist, sind um das Rohrstück 33 herum vier Dauermagnete 40 angeordnet. Die vier Magnete überspannen jeweils einen Kreisbogen von 45°, so daß jeweils zwischen ihnen ein Winkel von wiederum 45° freibleibt. Die vier Magnete 40 sind derart in das Rohrstück 33 eingebettet, daß ihre Außenflächen praktisch mit der äußeren Mantelfläche dieses Rohrstücks 33 bündig abschließen.

Als Dichtelement ist eine elastische Manschette 70 vorgesehen, welche mit ihrer Ober- und Unterkante an der zylindrischen Rohrhülse 62 befestigt ist, so daß sie die Magnete 40 umgibt und ihre Außenseite praktisch mit der des Abdichtrohres 10 bündig abschließt. Die Manschette 70 besteht aus einem elastomeren Werkstoff mit hoher Elastizität und mechanischer Festigkeit bzw. Abriebfesiigkeit. Zwischen dieser elastischen Manschette 70 und dem Rohrstück 33 ist eine Trennhülse 65 angeordnet, weiche mit der Rohrhülse 62 über mehrere Schrauben 66 verbunden ist, während zwischen der Dichthülse 70 und dieser Trennhülse 65 in der gleichen Winkelphase wie die bereits genannten Magnete 40 vier weitere Dauermagnete 80 angeordnet sind, welche allerdings in der in den Fig. 2 A und 4 A dargestellten normalen Winkellage, d. h. der Bohrlage des Abdichtrohres, diesen innenliegenden Magneten 40 gegenüber um 45° versetzt liegen. Die äußeren Magnete 80 stützen sich an oberen und unteren Umf angsrippen 68 der Trennhülse 65 ab, so daß sie radial nach außen bewegbar sind. Wie Fig. 2 A deutlich zeigt, können weitere obere und untere Umf angsrippen 68' vorgesehen sein, um die obere und untere Kante der Dichthülse 70 zwischen diesen Rippen 68' und den anliegenden Schultern der Rohrhülse 62 festzuhalten und jeweils umlaufende Hohlräume 69 auszubilden, welche durch die Rippen 68, 68', die Trennhülse 65 und die Dichthülse 70 begrenzt werden.

Wenn nun die obere Hälfte 30 des Ahdichtrohres 10 entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 3 um 45° verdreht wird, =o werden auch die innenliegenden Magnete 40 gegenüber den äußeren Magneten 80 um einen entsprechenden Winkel von 45° verdreht, so daß jedem Innenmagnet ein Außenmagnet gegenüberliegt und eine magnetische Abstoßkraft erzeugt wird. Diese Winkellage ist in den Fig. 2B und 4 B dargestellt. Durch diese magnetische Abstoßkraft werden die außenliegenden Magnete 80 radial nach außen gegen die Manschette 70 gedruckt, so daß diese aufgesveitet wird, sich gegen die Wandung des Bohrloches legt und dadurch den Ringspalt 6 abdichtet und verschließt. Die sich über den Umfang der Trennhülse 65 erstreckenden Hohlräume 69 dienen dazu, ein mehr oder weniger erwünschtes starkes Aufweiten und Zurückziehen der Manschette 70 zu dämpfen.

Um zu verhindern, daß irgendwelche Flüssigkeit in die Kontaktflächen zwischen der oberen Hälfte 30 und der unteren Hälfte 60 des Abdichtrohres eindringen kann, und um °ine weiche Verdrehung und Winkelbewegung derselben gegeneinander zu gewährleisten, sind mehrere O-Ringe 52, Zwischenscheiben 53, Bundringe 54 u. dgl. an den betreffenden Stellen vorgesehen. Die verschiedenen Bauteile des Abdichtrohres, vor allem die in unmittelbarer Nähe der Magnete 40 und 80, sind zweckmäßig aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, Kunstharz od. dgl. mit hoher mechanischer Festigkeit hergestellt.

in den Fig. 5 A, 5 B, 6, 7 A, 7 B und 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Dichtrohres gemäß der Erfindung dargestellt, bei welchem die magnetische Abstoßkraft ausgenutzt wird, um die Manschette nicht direkt, sondern indirekt aufzuweiten, indem für diese Aufweitung ein flüssiges Medium beaufschlagt wird.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel besteht das Abdichtrohr aus einer oberen Hälfte 130 und einer unteren Hälfte 160, welche wiederum derart zusammengesetzt sind, daß sie als Ganzes ein einziges Rohr bilden, jedoch gegeneinander verdrehbar sind, wie dies bereits bei dem ersten Ausfühnmgsbeispiel erläutert wurde. Dabei zeigen die Fig. 5 A, 6 und 7 A die normale oder Bohrstellung, während die Fig. 5 B und 7 B die zweite oder Abdichtstellung der oberen Hälfte 130 gegenüber der unteren Hälfte 160 zeigen. Fig. 8 entspricht beiden Stellungen, da die dort gezeigten Teile stets in der gleichen Lage gehalten werden.

Die obere Hälfte 130 hat wieder ein Rumpfstück 132 mit oberem offenem Ende 131 und ein daran nach unten axial anschließendes Rohrstück 133 mit einem sich über dessen ganze Länge erstreckenden zentralen Durchlaß 134. Die untere Hälfte 160 hat die Form einer zylindrischen Rohrhülse 162, welche das Rohrstück 133 umschließt und eine gegenseitige Winkelbewegung in der einen Richtung erlaubt, in der anderen Richtung jedoch nur eine gemeinsame Verdrehung beider Hälften zuläßt, und welche am unteren Ende 161 offen ist, in welches der zentrale Durchlaß 134 einmündet.

Auch bei diesem Ausfühnmgsbeispiel sind in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel Mitnahme- oder Kupplungsorgane an den beiden Hälften vorgesehen, weiche besonders deutlich in Fig. 6 dargestellt sind und jeweils aus zwei radial nach innen weisenden Vorsprüngen 163 mit kreissektorförmigem Querschnitt bestehen, welche bei diesem Ausführungsbeispiel an der Rohrhülse 162 mittels Schrauben 163' befestigt sind, während am Rohrstück 133 radial nach außen weisende Vorsprünge 135 mit kreissektorförmigem Querschnitt ausgebildet sind, welche aus der in Fig. 6 dargestellten Lage um 45 ° entgegen dem Uhrzeigersinn wie beim ersten Ausführungsbeispiel durch die beiden Zwischenräume 151 hindurchverdrehbar sind.

Wie die Fig. 5 A und 7 A zeigen, sind vier Dauermagnete 140 jeweils in Form eines kurzen Stabes um jeweils 90° versetzt am Rohrstück 133 der oberen Hälfte 130 angeordnet. Vorzugsweise werden diese Stabmagnete 140 aus Gründen eines bequemen Zusammenbaues in einem zylindrischen Ring 136 eingebettet. Dieser Ring 136 wird von der Rohrhiilsc 162 der unteren Hälfte 160 umgeben und umgibt seinerseits das Rohrstück 133 der oberen Hälfte 130. Dabei ist dieser Ring 136 mit dem Rohrstück 133 miiic's einer Anzahl Schrauben 137 fest verbunden, so daß der Ring 136 mit den Stabmagneten 140 zusammen mit der oberen Hälfte 130 im Winkel verdrehbar ist. diese Winkelbewegung um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn jedoch die untere Hälfte 160 mit ihrer Rohrhülse 162 infolge der vorbeschriebenen Kupplung nicht gleichzeitig entgegen dem Uhrzeigersinn verdrehen kann.

Die Rohrhülse 162 der unteren Hälfte 160 weist vier zu ihrer Achse parallele Ausnehmungen 164 auf. um vier Magnete 180 darin festzuhalten, welche, wie Fig. 8 zeigt, ebenfalls um 90° versetzt liegen und in ihrer Ausnehmung 164 axial bewegbar sind. Die Stabmagnete 180 haben einen Kopf 165 mit einem Dichtring 166 und wirken bei einer Längsbewegung in ihrer Ausnehmung 164 als Druckkolben.

Wie Fig. 5 A zeigt, trägt die obere Hälfte 160 unter dem Magnetbereich eine elastische Manschette 170 als Dichtelement. Die elastische Manschette 170 wird an ihrer Ober- und Unterkante mittels zweier Spannringe 167 an der Rohrhülse 162 festgehalten, so daß eine dichte Ringkammer 163 entsteht. Die Ringkammer 168 ist mit jeder der vier zylinderartigen Ausnehmungen 164 durch jeweils einen Kanal 169 verbunden, so daß das Ganze einen flüssigkeitsdichten Hohlraum bildet, welcher mit einem geeigneter flüs-

sigen Medium wie beispielsweise Öl gefüllt ist. Normalerweise werden die vier Magnete 180 durch die Flüssigkeit in ihre oberste Lage in ihrer Zylinderhöhlung gedrückt, wobei die elastische Manschette 170 die in Fig. 5 A voll ausgezeichnete Lage einnimmt.

5tf in welcher ihre Außenseite mit der Außenwandung des Abdichtrohres bündig abschließt. Wenn die Magnete 180 dagegen durch die Magnetkraft in der noch nachstehend zu erläuternden Weise nach unten gedrückt werden, wird die elastische Manschette 170 aufgeweitet und nimmt die strichpunktierte Lage in Fig. 5 A ein. Zur Füllung des abgedichteten Hohlraums mit der Druckflüssigkeit ist eine radiale Einfüllöffnung vorgesehen, welche in einen der Kanäle 169 einmündet und nach Abschluß des Füllvorganges mit einem Schraubstopfen 171 verschlossen wird.

Um den zwangsläufig in den dicht verschlossenen Ausnehmungen 164 entstehenden Gegendruck bei einer Abwärtsbewegung der Stabmagnete 180 auszugleichen, ist über diesem Magnetbereich des Abdichtrohres eine zweite elastische Manschette 175 vorgesehen, welche an der Ober- und Unterkante durch zwei Spannringe 176 am Rumpfstück 132 der oberen Hälfte 130 befestigt ist und in diesem einen

dichten Ringraum 177 ausbildet. Dieser Ringraum 177 ist mit den vier Ausnehmungen 164 jeweils durch Kanäle 178 verbunden. In diesen Ringraum 177 und die Kanäle 178 wird irgendein geeignetes Medium wie Öl oder Luft eingefüllt, so daß in der Normallage der vertikal bewegbaren Stabmagnete 180 die zweite elastische Manschette 175 die der Normallage der Manschette 170 entsprechende voll ausgezeichnete Lage in Fig. 5 A einnimmt, während sie bei einer Abwärtsbewegung der Stabmagnete 180, d. h. wenn in den Ausnehmungen 164 ein Gegendruck erzeugt wird, nach innen durchgebogen wird.

Wenn die nach außen weisenden Vorsprünge 135 der in Fig. 6 dargestellten Kupplung um 45° gegenüber den nach innen weisenden Vorsprüngen 163 in der bereit!, beschriebenen Weise verdreht werden, so wird dabei die obere Hälfte 130 mit ihrem Rohrstück 133. dem darauf befestigten Ring 136 und den in diesem eingebetteten vier Stabmagneten 140 gegenüber der Rohrhü'.se 162 der unteren Hälfte 160 um einen entsprechenden Winkel, d. h. aus der Lage gemäß Fig. 7 A in die Lage gemäß Fig. 7 B verdreht, «n welcher die oberen Magnete 140 jeweils einem der unteren Magnete 180 gegenüberliegen, so daß die vertikal bewegbaren Magnete 180 infolge der magnetischen Abstoßkraft nach unten gedruckt werden, wie dies Fig. 5 B zeigt. Durch die Abwärtsbewegung der Stabn.agnete 180 als Druckkolben in ihren Ausnehmungen 164 wird durch die Druckflüssigkeit die Manschette 170 aufgeweitet, so daß der Ringspalt um das Abdichtrohr herum im Bohrloch abdichtet und nach oben hin verschlossen wird.

Bei dem in den Fig. 9. K). 11 und 12 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel eines Abdichtrohres gemäß der Erfindung werden zum Unterschied zu dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, bei welchem lediglich die Abstoßkraft der Magnete ausgenutzt wird, sowohl die magnetische Abstoßkraft als auch die magnetische Anziehungskraft ausgenutzt, um eine Druckflüssigkeit unter Druck zu setzen und dadurch die elastische Manschette, d. h. das Dichtelement, aufzuweiten.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel weist, wie Fig. 9 zeigt, die obere Hälfte 230 des Abdichtrohres ein Rumpfstuck 232 mit offenem oberem Ende 231 und ein daran anschließendes axial nach unten weisendes Rohrstück 233 mit geringem Durchmesser auf. durch welches in der gesamten Länge ein zentraler Durchlaß 234 hindurchgeht. Die untere Hälfte 260 weist ebenfalls eine zylindrische Rohrhülse 262 auf. welche das Rohrstück 233 mit kleinerem Außendurchmesscr umgibt und eine Winkelbewegung um 45" in der einen Richtung gegenüber der oberen Hälfte erlaubt, in der entgegengesetzten Richtung jedoch eine gleichzeitige Drehbewegung beider Hälften ergibt und am unteren Ende eine Öffnung 261 aufweist, in welche der zentrale Durchlaß 234 einmundet.

Die in Fig. K) dargestellte Kupplungsanordnung zwischen beiden Hälften besteht wiederum aus zwei radial nach innen weisenden kreissektörförmigen Vorsprüngen 263 der Rolirhülse 262 der Unteren Hälfte und zwei radial nach außen weisenden kreis* sektorförmigen Vorsprüngen 235 am Rohrstück 233 der oberen Hälfte, wobei wiederum zwei Zwischenräume 251 ausgebildet sind, durch welche eine gegenseitige Verdrehung der beiden Hälften aus der dargestellten Lage entgegen dem Uhrzeigersinn um 45° möglich ist.

Im Magnetbereich dieses dritten Ausführungsbeispiels (Fig. 9) ist eine Anordnung von ringförmigen Magneten vorgesehen, welche zusammen mit dem Rohrstück 233 der oberen Hälfte 230 im Winkel verdrehbar sind und gegenüber dem Rohrstück 233 außerdem parallel zu dessen Achse in einem kreisringförmigen Hohlraum 252 bewegbar sind, welcher durch die Außenwandung des Rohmückes 233 und die Innenwandung der Rohrhülse 262 begrenzt wird.

ίο Diese Magnetanordnung besteht aus einem Tragring 236 mit einem außenliegenden O-Ring 237 und einem inneren O-Ring 237', einem oberen Magnetring 240 U und einem unteren Magnetring 240L, die jeweils am oberen bzw. unteren Ende des Tragrings 236 beispielsweise durch Verklebung befestigt sind. Um die Winkel- und Vertikalbewegung der Magnetanordnungzu ermöglichen, sind in diesem Tragring 236 vier Steilschrauben 238 jeweils derart radial eingeschraubt, daß ihre Spitzen in eine senkrechte Nut 239

-° in der Außenwandung des Rohrstücks 233 hineinragen, wie dies Fig. 11 zeigt. Die beiden Magnetringe 240L/und 240L bestehen jeweils aus mehreren Dauermagneten in Form von Ringsektoren, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel acht derartige Dauermagnete vorgesehen und derart angeordnet sind, daß sie abwechselnd unterschiedliche Polarität haben.

In dem kreisnngförmigen Hohlraum 252 sind weiterhin ein zweiter oberer Magnetring 280 U und ein zweiter unterer Magnetring 280L derart angeordnet, daß sie der Oberseite des oberen Magnetringes 240 (J bzw. der Unterseite des unteren Magnetringes 240L gegenüberliegen, wobei sie an der Rohrhülse 262 befestigt sind. Diese infolgedessen feststehenden Ma-

J> gnetringe 280U und 280L können an der Rohrhülse 262 der unteren Hälfte 260 des Abdichtrohres beispielsweise mittels eines Klebemittels befestigt sein. Dadurch ist das Rohrstück 233 der oberen Hälfte, welches von diesen feststehenden Magnetringen umfaßt wird, gegenüber diesen Magnetringen 280 U und 280L verdrehbar. Wie Fig. 12 zeigt, ist außerdem an der Rohrhülse 262 ein Ring 264 mit vier Schrauben 265 befestigt, welcher an der Oberseite den unteren Magnetring 280 L trägt. Auch die beiden Magnetringe 280 U und 280L sind aus acht sektorförmigen Magneten zusammengesetzt, welche eine abwechselnd unterschiedliche Polarität aufweisen. Dabei ist die magnetische Polarität des Magnetringes 280 U gegenüber dem winkelmäßig und vertikal bewegbaren Magnetring 240 t/derart ausgebildet, daß beide Ringe in der normalen Winkellage der oberen Hälfte 230 mit ihrem Rührstück 233 gegenüber der unteren Hälfte 260 mit der Rohrhülse 262entsprechend Fig. Id einander anziehen, so daß die den Magnetring 240 U aufweisende

η bewegliche Magnetanordnung in dem Hohlraum 252 nach oben gezogen wird.

Wenn dagegen die obere Hälfte 230 mit ihrem Rohrstück 233 um 45" entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. K) gegenüber der unteren Hälfte 260 mit der

6ö Röhrhülse 262 verdreht wird, ergibt sieh aus der gegenseitigen magnetischen Polarität des Ringes 240 U gegenüber dem des Ringes 280 U eine Abstoßkraft, so daß die Magnetanordnung mit dem Magnetring 240L/ nach unten fortgedrüokt wird.

Die Beziehung der magnetischen Pole der Sektoren im unteren bewegbaren Magnetring 240L gegenüber denen des unteren feststehenden Magnetringes 280L ergibt eine Anziehung zwischen beiden in dieser zwei-

ten Winkellage, d. h. in der Betriebslage des Abdichtrohres, so daß die den unteren Magnetring 240L aufweisende bewegbare Magnetanordnung, welche um ein gewisses Stück nach unten gedrückt wurde, vom feststehenden unteren Magnetring 280L angezogen wird. Durch diese doppelten Abstoß- und Anziehungskräfte wird der effektive Hub der bewegbaren Magnetanordnung als Kolben recht lang, so daß das Dichtorgan dieses Abdichtrohres besonders wirksam aufgeweitet bzw. wieder in Ruhelage zurückgeführt werden kann.

In gleicher Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel ist als Dichtelement unter diesem Magnetbereich eine elastische Manschette 270 angeordnet, welche mit ihrer Ober- und Unterkante durch zwei Spannringe 267 an der Rohrhülse 262 befestigt ist, so daß eine dicht verschlossene Ringkammer 268 entsteht. Diese Ringkammer 268 ist mit dem die bewegbare Magnetanordnung aufweisenden Hohlraum 252 über axiale Kanäle 269 und radiale Kanäle 269' ver- -° bunden, so daß ein insgesamt flüssigkeitsdichter Hohlraum entsteht. Wie Fig. 12 zeigt, sind die axialen Kanäle 269 als Längsnuten im Rohrstück 233 der oberen Hälfte ausgebildet und werden durch die außenliegende Rohrhülse 262, welche ihnen gegenüber ^ verdrehbar ist, nach außen hin abgeschlossen.

Um den im Hohlraum 252 erzeugten Gegendruck beim Niederdrücken der bewegbaren Magnetanordnung auszugleichen, ist über dem Magnetbereich eine zweite elastische Manschette 275 angeordnet, deren «> Ober- und Unterkante durch zwei Spannringe 276 am Rumpfstück 232 der oberen Hälfte 230 befestigt ist, so daliv ein abgedichteter Ringraum 277 entsteht. Dieser Ringraum 277 ist mit dem Hohlraum 252 durch axiale Kanäle 278 verbunden. Da dieses Ausgleichsy- » stern dem des anhand der Fig. 5 A bis 8 erläuterten zweiten Ausführungsbeispiels entspricht, erübrigt sich eine weitere Erläuterung desselben.

Vorzugsweise wird eine Sperranordnung vorgesehen, welche aus einer durch eine Feder 292 beaufschlagten Kugel 293 besteht, welche in eine Vertiefung im Rumpfstück 232 einrastet, wenn die obere Hälfte 230 genau um 45° verdreht wird, um diese zweite Winkellage eindeutig festzulegen.

Ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abdichtrohres ist in den Fig. 13. 14. 15 und 16 dargestellt, wobei dieses Abdiehtrohr mit Ausnahme des Magnetbereiches dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht, so daß diese gemeinsamen Teile in den Figuren nicht dargestellt sind und sich ta eine Erläuterung derselben auch erübrigt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel läßt sich die obere Hälfte 330 des Abdichtrohrs gegenüber der unteren Hälfte 360 um 60" verdrehen, wenn auch dieser Winkel bzw. die hierfür vorgesehene Anzahl der Magnete bei diesem Ausfuhrungsbeispiel nicht wie bei den vorbeschriehenen Ausführungsbeispielen von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Zwischen der Außenseite eines Rohrstücks 333 mit gegenüber einem Rumpfstuek 332 der oberen Hälfte 330 kleinerem Außendurchmesser und der Innenwandung einer Rohrhülse 362 der unteren Hälfte 360 ist eine Ringkammer 352 ausgebildet, weiche wie beim vorbeschriebenen Ausfuhrungsbeispiel als Zylinder für einen senkrecht bewegbaren Magrietkolben dient.

In dieser Ringkammer 352 ist ein Ringkolben 336 mit einem Kopfteil angeordnet, Welcher einen innen^ liegenden und einen außenliegenden O-Ring 337' bzw. 337 aufweist. Das andere Teil dieses Ringkolbens 336 hat gegenüber dem Kopfteil einen kleineren Außendurchmesser und umfaßt das Rohrstück 333 gleitend. Dieser Ringkolben 336 wird durch eine in der Ringkammer 352 angeordnete Schraubenfeder 338 normalerweise nach oben gedrückt und trägt einen Keil 339, der in eine senkrechte Keilnut 339' (Fig. 15 und 16) im Rohrstück 333 der oberen Hälfte 330 greift, so daß der Ringkolben 336 mit dieser zusammen im Winkel verdrehbar und dennoch vertikal gegenüber der oberen Hälfte 330 bewegbar ist. Wie Fig. 14 zeigt, sind in dem Kolben 336 drei Dauermagnete 340 eingesetzt oder eingebettet, welche jeweils einen Winkel von 120° zwischen sich bilden. In der Ringkammer 352 ist ein weiterer Ring 391 angeordnet, welcher an der Rohrhülse 362 der untertn Hälfte mittels einer Stellschraube 392 befestigt ist und drei Dauermagnete 380 mit kreissektorförmigem Querschnitt trägt, welche in der normalen Lage der beiden Hälften des Abdichtrohres zueinander zwischen den drei Magneten 340 des Kolbens 336 liegen, wie dies aus den Fig. 14 und 15 deutlich zu sehen ist. Dabei überlappen die außenliegenden, feststehenden Magnete 380 im oberen Bereich die winkelmäßig und vertikal beweglichen Magnete 340 in der Normallage etwas, wie dies Fig. 13 zeigt. Diese teilweise Überlappung der beiden Magnetgruppen in vertikaler Richtung vermag jedoch infolge der versetzten Anordnung beider Gruppen zueinander keine wirksame Magnetkraft in Normallage der beiden Hälften des Abdichtrohres zu erzeugen.

Rei einer Verdrehung der oberen Hälfte 330 des Abdichtrohres gegenüber dessen unterer Hälfte 360 um(il)° liegen die drei Magnete 340 der oberen Hälfte den drei Magneten 380 der unteren Hälfte genau gegenüber. Da die unteren Stationären Magnete 380 am oberen Ende die gleiche Polarität aufweisen wie die bewegbaren Magnete 340 am unteren Ende und da. wie bereits erwähnt, beide Magnetgruppen einander etwas überlappen, wirken, sobald die Magnete einander gegenüberliegen, zunächst die Abstoßkraft und dann die einsetzende Anziehungskraft der unteren Magnetpole der stationären Magnete 380 auf die unteren Magnetpole der bewegbaren Magnete 340. so daß letztere und damit der Kolben 336 in der Ringkammer 352 entgegen dem Druck der Schraubenfeder 338 nach unten gezogen werden. Durch diese Abwärtsbewegung des Kolbens 336 wird die in der Ringkammer 352 befindliche Flüssigkeit unter Druck gesetzt, so daß die Manschette aufgeweitet wird.

Wenn auch das vorbeschriebene Abdichtrohr gemäß der Erfindung fur alle der eingangs erläuterten Verfahren zur Hochdruck-Bodenvermörtelung verwendbar ist. so läßt sich, wie eingangs bereits erwähnt, mit diesem Abdichtrohr jedoch kein Bohr- und Injektumsrohr kombinieren, welches bei dem modernsten Verfahren am unteren Ende eines doppclwandigen Rohrstranges angeordnet ist. da das erfindungsgemaße Abdiehtrohr nur einen einzigen Durehlaßkanal aufweist.

Das aus diesem GrUride vorgesehene neuartige Bohr- und Injektionsrohr ist in den Fig, 17, 18_f 19 und 20 dargestellt und besteht, wie Fig. 17 zeigt, aus eitler Unteren Hälfte 430 Und einer oberen Hälfte 460, weiche derart ineinandergreifen, daß die eine Hälfte gegenüber der anderen in einer Richtung winkelmäßig verdrehbar ist, daß in der anderen Richtung beide

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Hälften jedoch nur zusammen verdrehbar sind, wie dies bereits im Zusammenhang mit dem Abdichtrahr erläutert wurde.

Im Gegensatz zu der Ausbildung des Abdichtrohres umfaßt jedoch nicht die untere Hälfte die obere, sondern die obere Hälfte 460 die untere Hälfte 430. Diese untere Hälfte 430 hat ein offenes Ende 431 mit Innengewinde, in welches eine nicht dargestellte Bohrkrone eingeschraubt werden kann. Die untere Hälfte 430 besteht aus einem Rumpfstück 432 und einem von diesem axial nach oben weisenden zylindrischen Ansatz 433 mit kleinerem Durchmesser. Die obere Hälfte 460 mit einem oberen offenen Ende 461 mit Außengewinde, auf welches irgendein anderer Rohrschuß aufgeschraubt werden kann, d. h. im allgemeinen also das Abdichtrohr, besteht aus einer Rohrhülse 462, welche den nach oben weisenden Ansatz 433 der unteren Hälfte umfaßt.

Dieser Ansatz 433 mit kleinerem Außendurchmesser weist eine Axialbohrung 434 auf, welche jedoch nicht in ganzer Lange hindurchgeht, sondern am unteren Ende verschlossen ist und am oberen Ende in die Gewindeöffnung 461 der oberen Hälfte einmündet. Von dieser Axialbohrung 434 geht wenigstens ein Radialloch 437 aus, um das Vermörtelungsmittel in nachstehend noch zu erläuternder Weise radial in den Boden zu injizieren. Nach dem oberen Ende trägt dieser Rohransatz 433 einen Flansch 435 mit vier achsparallel verlaufenden, gleichmäßig verteilten, d. h. jeweils einen Winkel von 90° zwischen sich einschließenden Bohrungen 436 (Fig. 18), weiche einen Teil des nach unten zu leitenden Spülwasserkanals während des Bohrvorganges !. ilden.

Die Rohrhülse 462 der oberen Hälfte 460 hat vier achsparallel verlaufende Durchga- gskanäle 463 in gleicher Anordnung wie die Durchgangsbohrungen 436 des Flansches 435 (Fig. 19). In der Normallage beider Hälften oder der Bohrlage liegen die Bohrungen 436 genau über den Kanälen 463, so daß das Spülwasser nach unten durchgeleitet werden kann.

Außerdem sind, wie die Fig. 17 und 19 zeigen, in der Rohrhülse 462 jeweils vier Radialbohrungen 464 in drei Reihen übereinander, und zwar eine Reihe im obersten Bereich, eine Reihe im mittleren Bereich und eine Reihe im unteren Bereich, ausgebildet, welche in jeder Reihe rechtwinklig zueinander verlaufen, wie dies Fig. 19 zeigt. Der zylindrische Ansatz 433 der unteren Hälfte hat in seiner Wandung zwölf entsprechende Bohrungen 437, welche mit den Radialbohrungen 464 übereinstimmen, wenn das Bohr- und Injektionsrohr sich in der zweiten Winkellage oder der Injektionslage befindet, so daß auf diese Weise Injektionskanäle für das Vermörtelungsmittel entstehen. In Bohrlage stimmen die Bohrungen 437 und 464 nicht überein, sondern sind um 90° gegeneinander verdreht, wie dies Fig. 17 und 19 /eigen.

In gleicher Weise wie bei dem vorbeschriebenen Abdichtrohr ist auch für dieses Bohr und Injektionsrohr eine Kupplung vorgesehen, welche gewährleistet, daß beide Hälften im Uhrzeigersinn zusammen verdrehbar, entgegen dem Uhrzeigersinn jedoch um 45" gegeneinander verdrehbar sind. Im Gegensatz zürn Abdichtrohf ist diese Kupplung allerdings bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Unterteil des Bohr^ und Injektionsrohres ausgebildet.

Wie aus den Fig. 20 und 17 zu sehen ist, besteht das Rümpfstück 432 der Unteren Hälfte vorzugsweise aus Gründen der einfachen Herstellung aus einem Ansatz 433' des nach oben weisenden Ansatzes 433 mit kleinerem Außendurchmesser und dem diesen Ansatz 433' umgebenden Restteil. Zur Befestigung dieses Ansatzes 433' am restlichen Teil des Rumpf-Stückes 433 ist ein Keil 432' vorgesehen. Das Rumpfstück 432, weist im oberen Bereich zwei nach außen weisende kreissektorformige Vorsprünge 441 und zwei Ausschnitte 451 jeweils mit kreissektorförmigem Querschnitt auf, so daß nach unten weisende Ansätze

Ό 471 der Rohrhülse 462 jeweils mit kreissektorförmigem Querschnitt in diesen Ausischnitten in gleicher Weise wie bei der Kupplung des Abdichtrohres um 45° verdrehbar sind. Um diesen Kupplungsbereich, in welchem die winkelm'ißig verdrehbaren Sektoren 471 der Rohrhülse 462 und die nach oben weisenden Ansätze oder Sektoren 441 des Rumpfteils 432 der unteren Hälfte mit den jeweiligen Flanken einander berühren, flüssigkeitsdicht abzuschließen, ist ein Abdeckorgan 481 vorgesehen, zwischen welchem und der Außenseite der Rohrhülse 462 am oberen Ende ein O-Ring482 und am unteren Ende ein O-Ring 482' angeordnet ist.

Die bewegbaren Ansätze 471 der Rohrhülse 462 weisen jeweils zwei der vier achsparallele Kanäle 463 auf, während die anderen beiden Kanäle 463 nur bis zur Oberkante der feststehenden Vorsprünge 441 hindurchgehen, wie iües gestrichelt in rig. 20 angedeutet ist. Das Rumpfstück 432 der unteren Hälfte des Bohr- und Injektionsrohres hat vier achsparallele Kanäle 483, welche in das offene untere Ende 431 des Rohres einmünden. Zwei dieser Kanäle 483 fluchten mit den in den Ansätzen 471 der Rohrhülse 462 ausgebildeten Kanälen 463 in normaler oder Bohrlage der oberen Hälfte 460 gegenüber der unte-

3^ ren Hälfte 430, wie dies in den Fig. 17 bis 20 dargestellt ist, während die beiden anderen Kanäle 483 durch die feststehenden Vorsprünge 441 hindurchgehen und infolgedessen selbst in Bohrlage nicht mit den Kanälen 463 fluchten. Wie bereits erwähnt, liegen die vier oberen Kanäle 436 im nach oben weisenden Ansatz 433 der unteren Hälfte mit den vier senkrechten Kanälen 463 in der Rohrhülse 462 der oberen Hälfte jeweils in einer Linie, wenn beide Hälften sich in der dargestellten Bohrlage befinden, so daß sie einen Teil

des Spülwasserdurchlasses bilden. Infolgedessen geht der Wasserdurchlaß nur durch zwei der Kanäle 483. Um die beiden Kanalgruppen 463 und 483, welche nicht miteinander fluchten, jedoch ebenfalls miteinander zu verbinden, sind in der Oberseite der Vor-Sprünge 441 und der Unterseite der Ansätze 471

kreisbogenförmige Rillen 484 bzw. 484' ausgebildet.

Beim Bohrvorgang wird das in der dargestellten

Bohrstellung befindliche Bohr- und Injektionsrohr als Ganzes mit recht hoher Drehzahl und großem Drehmoment im Uhrzeigersinn (Fig. 18, 19 und 20) über den obersten Rohrschuß des Rohrstranges verdreht, so daß die am unteren Ende 431 befindliche Bohrkrone das Bohrloch herstellt. Während des Bohrvorganges wird nach und nach jeweils ein neuer Rohr-

schuß oben auf den Rohrstrang aufgesetzt, bis das Bohr- und Injektionsrohr die gewünschte Tiefe erreicht hat. Während des Bohrvorganges wird Spülwasser Von oben her durch die einzelnen Rohrschüsse und den einzigen senkrechten Durchlaß des Ab-

dichtrohres, welches im allgemeinen unmittelbar über dem Bohr- und Injektionsrohr angeordnet ist, in dessen oberes Ende 461 gepreßt. In dieser Lage des Bohr- und Injektionsrohres ergibt sich ein Durchlaß für das

Druckwasser durch die Kanäle 436 des Flansches 435 des zylindrischen Ansatzes 433 des Unterteiles, die langen Kanäle 463 der Rohrhülse 462 und die Kanäle 483 des Rumpfstückes 432, so daß das Druckwasser vom darüberliegenden Abdichtrohr durch diese Wasserkanäle des Bohr- und Injektionsrohres und durch dessen unteres Ende 431 nach unten in das Bohrloch gepreßt wird. Da die Löcher 437 des Ansatzes 433 nicht mit den Radialbohrungen 464 der Rohrhülse 462 fluchten, kaiin in die Blindbohrung 434 eindringendes Wasser nicht durch diese für das Vermörtelungsmittel vorgesehenen Kanäle radial nach außen austreten.

Wenn nach Abschluß des Bohrvorganges der oberste Rohrschuß langsam und mit geringer Kraftanwendung entgegen dem Uhrzeigersinn um einen vorgegebenen Winkel von beispielsweise 45° verdreht wird, so wird das über dem Bohr- und Injektionsrohr angeordnete Abdichtrohr in seine Betriebslage verdreht und sein Dichtelement durch die magnetischen Anziehungs- und/oder Abstoßkräfte direkt oder über ein Druckmittel aufgeweitet, so daß der Ringspait zwischen dem Rohrstrang und der Bohrlochwandung abgedichtet wird. Bei weiterer Verdrehung des obersten Rohrschusses wird alsdann die obere Hälfte 460 des Bohr- und Injektionsrohres aus der in den Fig. 17 bis 20 dargestellten Lage in die zweite oder Injektionslage verdreht, in welcher der Durchlaß 461, 434, 437 und 464 für das Vermörtelungsmittel geöffnet wird, so daß dieses radial nach außen injiziert werden kann, während gleichzeitig die Wasserkanäle 461, 436, 463 und 483 unterbrochen werden.

Die vorbeschriebene Winkelbewegung der oberen gegenüber der unteren Hälfte im Abdichtrohr und ebenfalls im Bohr- und Injektionsrohr ist möglich, da die Bohrkrone am untersten Ende 431 des Rohrstranges fest in den Boden eingreift. Um diesen festen Griff der Bohrkrone im Boden während der Winkelverdrehung aus der Bohrlage in die Abdicht- bzw. Injektionslage zu verstärken, wird vorzugsweise während

ίο dieser Winkel Verdrehung der gesamte Rohrstrang fest nach unten gedrückt.

Falls die Bodenbeschaffenheit einen derartigen festen Eingriff der Bohrkrone am unteren Ende des Bohr- und Injektionsrohres schwierig oder unmöglich macht, lassen sich zusätzlich Hilfsmittel vorsehen. So können beispielsweise im Kupplungsbereich geeignete Organe, wie beispielsweise Federn od. dgl. vorgesehen werden, welche normalerweise die mit der Rohrhülse 462 der oberen Hälfte zusammen bewegbaren Ansätee 471 gegenüber den nach außen weisenden Vorsprüngen 441 der unter,.'. Hälfte in die Injektionsiage drücken. Bei einer Verc'rehung des obersten Rohrschusses und damit des gesamten Rohrstranges mit hoher Drehzahl und hohem Drehmoment wird die obere Hälfte 460 des Bohr- und Injektionsrohres entgegen dem Druck dieser Federn entsprechend dem Uhrzeigersinn verdreht, so daß die bewegbaren Ansätze 471 in die Bohrlage gebracht werden, in welcher die Spülwasserkanäle freigegeben werden.

Derartige Hilfsmittel lassen sich naturgemäß auch bei dem vorbeschriebenen Abdichtrohr einsetzen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für die Bodeninjektion bei Hochdruck-Bodenvermörtelungeii und Pfahlgründungen, bestehend aus einem in ein Bohrloch einführbaren, aus lösbar miteinander verbundenen Rohrschüssen bestehenden Rohrstrang, dessen unterster Rohrschuß ein Injektionsrohr ist und der ein Abdichtrohr aufweist, das mit einem axialen Durchlaß für den flüssigen Mörtel von den darüberliegenden zu den darunterliegenden Rohrschüssen und einer normalerweise mit der Außenwandung des Rohrstrangs bündig abschließenden elastischen Manschette versehen ist, die zum Abdichten des den Rohrstrang umgebenden Ringspalts aufweitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtrohr aus zwei in einer Richtung zusammen verdrehbaren, jedoch in der entgegengesetzten Richtung um einen gegebenen Winkel gegeneinander zwischen einer ersten oder Normalstellung und einer zweiten oder Betriebsstellung verdrehbaren Hälften (30, 60; 130, 180; 230, 260; 330, 360) besteht und daß jede Hälfte einen um den axialen Durchlaß (34; 134; 234; 334) herum angeordneten Satz von Dauermagneten (40; 140; 240; 340) bzw. (80; 180; 280; 380) aufweist, wobei die beiden Magnetsätze in einer derartigen Stellung zueinander angeordnet sind, daß bei einer gegenseitigen Verdrehung der beiden Hälften um den vorgegebenen Winkel eine den einen Magnetsatz zum anderen hin- oder vom anderen fortbewegenue An-xehungs- und/oder Abstoßkraft erzieibar isv, durch welche die elastische Manschette (70) von den vlagneten unmittelbar oder von einem durch diese erzeugten Druckmitteldruck aufweitbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hälfte (30; 130; 230; 330) des Abdichtrohrs aus einem Rumpfstück (32; 132; 232; 332) und einem daran axial anschließenden, den axial verlaufenden Durchlaß (34; 134; 234; 334) durch das Abdichtrohr bildenden Rohrstück (33; 133; 233; 333) mit kleinerem Außendurchmesser und die andere Hälfte (60; 160; 260; 360) aus einer das Rohrstück umgebenden Rohrhülse (62; 162; 262; 362) besteht und daß in dem Bereich, in welchem Rohrhülse und Rumpfstück mit ihren Schultern aneinander anstoßen, die Rohrhülse zwei diametrale, einwärts weisende kreissektorförmige Vorsprünge (63; 163; 263) und das Rumpfstück zwei diametrale, kreissektorförmige, nach außen weisende Vorsprunge (35; 135; 235) in einer derartigen Breite aufweist, daß die Vorsprünge der Rohrhülse mit ihrer einen Flanke an einer Flanke der Vorsprünge des Rumpfstückes anliegen und beide Hälften in der einen Richtung zusammen verdrehbar sind, während bei einer Verdrehung der oberen Hälfte in der entgegengesetzten Richtung ihre Vorsprünge erst nach einer Verdrehung um den vorgegebenen Winkel mit ihrer anderen Fianke an der anderen Flanke der Vorsprünge der unteren Hälfte zur Anlage bringbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (33) der einen Hälfte (30) des Abdichtrohres (10) in seiner Wandung eingebettet eine Anzahl von gleichmä-

ßig über den Umfang verteilten Dauermagneten (40) trägt und diese von einer entsprechenden Anzahl von ihnen gegenüber versetzt angeordneten, radial nach außen bewegbar gelagerten Dauermagneten (80) umgeben sind, welche ihrerseits von der elastischen Manschette (70) umschlossen sind, wodurch bei einer Verdrehung der oberen Hälfte (30) gegenüber der unteren Hälfte (60) um den vorgegebenen Winkel die äußeren !magnete (80) in die gleiche Radiallage wie die inneren Magnete (40) bringbar und dadurch unter gleichzeitiger Aufweitung der Manschette (70) nach außen abstoßbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (70) wenigstens einen ein übermäßig starkes Aufweiten und Zurückziehen dämpfenden weiteren kreisringförmigen Hohlraum (69) überdeckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Satz Magnete (180 oder 280 oder 380) in einem achsparallelen Hohlraum im Abdichtrohr verschieblich angeordnet ist und dieser Hohlraum über wenigstens einen Kanal (169; 269) mit einer unter ihm in der Rohrhülse (162; 262) ausgebildeten und von der Manschette (170; 270) verschlossenen Ringkammer (168; 268) verb* nden ist, wobei der die Magnete enthaltende Hohlraum, der bzw. die Verbindungskanäle und die Ringkammer mit einer die Magnete normalerweise in ihre oberste Lage im Hohlraum drückenden Flüssigkeit gefüllt sind, so daß bei einer Verdrehung der oberen gegenüber der unteren Hälfte des Abdichtrohrs um den vorgegebenen Winkel infolge der durch den anderen Magnetsatz auf diese bewegbaren Magnete ausgeübten Abstoß- und/oder Anziehungskraft die bewegbaren Magnete unter gleichzeitiger Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit und einer dadurch verursachten Aufweitung der Manschette als Druckkolben senkrecht nach unten schiebbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich des bei der Abwärtsbewegung der senkrecht verschiebbaren Magnete in ihrem Hohlraum über ihnen entstehenden Gegendruckes über ihrem senkrecht verlaufenden Hohlraum im Rumpfstück ein weiterer zusammen mit wenigstens einem Verbindungskanal (178; 278) mit Flüssigkeit gefüllter und mit einer zweiten elastischen Manschette (175; 275) abgedeckter Ringraum (177; 277) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Rohrstück (133) eine Reihe von gleichmäßig über seinen Umfang verteilten Stabmagneten (140) befestigt ist und daß die Rohrhülse (162) in den feststehenden Magneten (140) gegenüber versetzt angeordneten parallel zu ihrer Achse verlaufenden Ausnehmungen (164) eine entsprechende Reihe von axial verschiebbaren, unter den feststehenden Magneten liegenden Stabmagneten (180) trägt, so daß bei einer Verdrehung der oberen gegenüber der unteren Hälfte um den vorgegebenen Winkel die Stabmagnete der beiden Reihen jeweils genau übereinander bringbar sind und die axial verschiebbaren Stabmagnete nach unten abstoßbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der achsparallele Hohlraum (252) durch die Außenwand des Rohr-

Stücks (233) und die Innenwand der Rohrhülse (262) begrenzt ist und darin am oberen und am unteren Ende jeweils ein an der Rohrhülse befestigter Magnetring (28Oi/, 280L) und zwischen diesen jeweils ein an der Oberseite bzw. der Unterseite eines Tragrings (236) befestigter Magnetring (240 t/, 240L) angeordnet ist, wobei der Tragring über wenigstens eine in eine senkrechte Nut (239) an der Außenseite des Rohrstücks eingreifende Scellschraube (238) mit diesem Rohrstück drehfest, jedoch auf und nieder verschiebbar verbunden ist, und daß die einzelnen Magnetringe aus derart mit abwechselnder Polarität angeordneten, sektorförmigen Einzelmagneten zusammengesetzt sind, daß in Normallage zwischen den ^lä beiden oberen Magnetringen eine Anziehungskraft und zwischen den beiden unteren Magnetringej· eine Abstoßkraft erzeugbar ist, während bei einer Verdrehung des Rohrstücks gegenüber der Rohrhülse um den vorgegebenen Winkel entgegengesetzt wirkende Kräfte erzeugbar sind, wodurch der Tragring mit seinen beiden M?.<jnetringen aus seiner oberen Normallage nach unten schiebbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der achsparallele Hohlraum als Ringkammer (352) zwischen der Außenwand des Rohrstücks (333) und der Innenwand der Rohrhülse (362) ausgebildet ist und daß an der Innenseite der Rohrhülse (362) am unteren Ende der Ringkammer (352) ein Ring (391) mit kreisbogenförmig gebogenen Magneten (380) befestigt ist, daß an der Außenseite des Rohrstücks (333) ein Ringkolben (336) mit einer entsprechenden Anzahl von kreisbogenförmig gekrümm- J5 ten, den feststehenden Magneten (380) gegenüber versetzt angeordneten Magneten (340) und mit dem Rohrstück durch eine Keil/Nut-Verbindung undrehbar, dem Rohrstück gegenüber jedoch längsverschieblich angeordnet ist, weicher an seinem oberen Ende ein Kopfteil trägt und durch eine Schraubenfeder (338) in seine oberste Lage beaufschlagt ist, in welcher die an der Rohrhülse befestigten, feststehenden Magnete (380) im oberen Bereich durch den unteren Bereich der längsverschieblichen Magnete (340) überlappt werden, so daß bei einer Verdrehung des Rohrstücks (333) gegenüber der Rohrhülse (362) um den vorgegebenen Winkel die unteren Enden der längsverschieblichen Magnete (340) zu den oberen Enden mit gleicher Polarität der feststehenden Magnete (380) hin drehbar sind und die iängsverschieblichen Magnete zunächst durch die dabei entstehende Abstoßkraft entgegen der Kraft der Schraubenfeder nach unten drückbar und dann infolge der einsetzenden Anziehung durch die unteren Enden der feststehenden Magnete mit entgegengesetzter Polarität kräftig nach unten ziehbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Injek» tionsrohr als Bohr- und Injektionsrohr ausgebildet und aus einer oberen und einer unteren Hälfte (430 bzw. 460) zusammengesetzt ist, welche in der einen Richtung als Ganzes und in der anderen Richtung um einen vorgegebenen Winkel gegeneinander zwischen einer Bohrlage und einer Injektionslage verdrehbar sind, und daß jede der beiden Hälften wenigstens einen achsparallelen Durchgangskanal in einer derartigen Anordnung aufweist, daß in Bohrlage ein durchgehender Spülwasserkanal (461, 436, 463, 483) herstellbar ist, welcher durch die gegenseitige Winkelverdrehung beider Hälften in Injektionsstellung unterbrechbar ist, und daß eine der beiden Hälften wenigstens ein in Bohrstellung gegen eine blinde Axialbohrung (434) in der anderen Hälfte (460) abgedichtetes Radialloch (437) aufweist, welches bei der gegenseitigen Winkelverdrehung beider Hälften dagegen mit dieser Axialbohruag verbindbar ist, so daß ein radial aus dem Injektionsrohr austretender Durchlaßkanal (461, 434, 437, 464) für das Vermörtelungsmittel herstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Hälfte (460) des Bohr- und Injektionsrohres aus einer Rohrhülse (462) und die untere Hälfte (430) aus einem RumpfsTück (432) und einem daran axial anschließenden, von der Rohrhülst umschlossenen zylindrischen Ansatz (433) mit kleinerem Durchmesser bestehen, daß im Bereich, in welchem Rohrhülse und Rumpfstück aneinander anstoßen, am Rumpfstück zwei diametrale, radial nach außen reisende Vorsprünge (441) mit kreissektorförmigem Querschnitt ausgebildet sind und die Rohrhülse zwei diametrale, axial nach unten weisende Ansätze (471) mit kreissektorförmigem Querschnitt in einer derartigen Anordnung aufweist, daß die Ansätze jeweils mit ihrer einen Seitenflanke der Vorsprünge anliegen, wodurch eine gemeinsame Verdrehung beider Hälften in der einen Richtung und eine Verdrehung der oberen Hälfte gegenüber der unteren Hälfte um den vorgegebenen Winkel bis zur gegenseitigen Anlage der entsprechenden Seitenflanken der Ansätze und der Vorsprünge erzielbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite der Vor-SDriinge (441) und an der Unterseite der axialen Ansätze (471) kreisbogenförmige Rillen (484 bzw. 484') zur Verbindung der beiden in Bohrstellung nicht miteinander fluchtenden achsparallelen Kanäle ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine die eine Hälfte des Bohr- und Injekiionsrohrs gegenüber der anderen Hälfte in die Injektionsstellung drükkende Feder vorgesehen ist.