DE2903137B2

DE2903137B2 - Rohrförmiger verlorener Bohrlochverschluß

Info

Publication number: DE2903137B2
Application number: DE2903137A
Authority: DE
Inventors: Otto-Ernst 4600 Dortmund Glaesmann; Walter Dipl.-Ing. 4350 Recklinghausen Marsch; Dipl.-Chem. Dr. Frank 4300 Essen Meyer
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1979-01-27
Filing date: 1979-01-27
Publication date: 1981-06-04
Also published as: AU4822879A; FR2447456B1; AU522458B2; ATA394379A; GB2041036A; JPS55101700A; AT366777B; ES481306A1; GB2041036B; DE2903137A1; CH638589A5; FR2447456A1; BE876664A; US4362440A; DE2903137C3

Description

Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen verlorenen Bohrlochverschluß, insbesondere für zur Gebirgsverfestigung geeignete Medien, wie beispielsweise Kunstharz, der im wesentlichen aus einem eine Rückflußsicherung, ein Halteelement und ein Dichtelement aufweisenden Rohrstück besteht, wobei zum Verspannen von Dicht- und Halteelement ein als Schraubnippel ausgebildetes Spannelement und als Rückflußsicherung unterhalb einer mittigen öffnung ein federgesteuertes Kugelventil innerhalb eines Ventilgehäuses vorgesehen sind.

Nach der DE-PS 25 50 555 ist bereits ein rohrförmiger verlorener Bohrlochverschiuß-Stopfen für Kunstharz-Injektionen mit Drosselstrecke und aufweitbarem, auf einem Rohrstück befestigten elastischen Schlauchabschnitt bekannt, wobei der nur als Dichtelement wirkende Schlauchabschnitt aus einem elastischen Material hergestellt, an seinen Enden mit Gleitscheiben bestückt und auf dem Rohrstück geführt ist. Weiterhin sind auf einem mit einem Gewinde versehenen Teil des Rohrstückes ein aus einem Spreizkonus mit Innengewinde und Spreizschalen gebildetes Halteelement sowie eine als Lager, insbesondere Widerlager, dienende Bundscheibe aufgeschraubt. Zum Verspannen von Dichtelement und Halteelement ist ein als Schraubnippel ausgebildetes Spannelement vorgesehen, das auf dem mit einem Gewinde versehenen andeten Teil des Rohrstücks aufgeschraubt ist.

Der Nachteil dieses rohrförmigen verlorenen Bohrlochverschlußstopfens ist im wesentlichsten darin zu sehen, daß er nur im Bereich des Bohrlochmundes einsetzbar ist, daß keine ausreichende Rückflußsicherung und darüber hinaus die Funktion des Mischens außerhalb des Bohrlochverschiußctopfens vorgesehen sind.

In Weiterbildung des nach der DE-PS 25 50 555 bekannten Bohrlochverschlußstopfens ist dieser an seiner Spitze mit einer Rückflußsicherung versehen, die

ίο aus einem in einem Gehäuse angeordneten, federgesteuerten Kugelventil und einer in Verlängerung des Rohrstücks mittig im Ventilgehäuse angeordneten öffnung besteht.
Trotz der Verwendung einer Rückflußsicherung weist auch dieser verbesserte Bohrlochverschlußstopfen den Nachtei! auf, daß er nicht an jeder gewünschten Stelle des Bohrlochs eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist die Rückflußsicherung mit Problemen behaftet, die insbesondere darin zu sehen sind, daß durch Stauchdruck der Feder, verursacht durch das Injektionsmedium, der Durchfluß von Injektionsmedien nicht gewährleistet ist

Nach der DE-AS 25 08 646 ist ein aufweitbarer verlorener Bohrlochverschlußstopfen mit Rückschlagventil für Injektionsbohrlöcher bekannt bei welchem am vorderen Ende eines flexiblen dünnwandigen, eine Injektionssonde aufnehmenden Rohrstückes ein flexibler konischer Verspannwulst angebracht ist, in dem ein mit in Rückflußrichtung sperrbarer Durchflußöffnung und mit einer kleineren Auslaß- als Einlaßöffnung ausgerüstetes, nicht flexibles konisches Gleitstück geführt ist und Verspannwulst und Gleitstück mit nur in Rückflußrichtung gegeneinander wirksamen Arretierelementen versehen sind. Der in dieser Auslegeschrift beschriebene verlorene Bohrlochverschlußstopfen weist den wesentlichen Nachteil auf, daß es in der Kammer am vorderen Ende ständig zu vorzeitigen Aushärtungen der Kunstharzinjektionen gekommen ist, die ein sachgemäßes Funktionieren derartiger Bohrlochverschlußstopfen nicht gewährleisten konnte. Insbesondere bei schnell aushärtenden Kunstharzen hat es sich als sehr nachteilig und problematisch erwiesen, daß ein vorzeitiges Mischen der Komponenten stattfindet.
Nach der DE-AS 26 33 434 ist ein weiterer verlorener Verschlußstopfen mit sägezahnartigen Arretierungselementen und einem in seiner Längsbohrung angeordneten, axial verschiebbaren Rückschlagventil für Bohrlöcher im Gestein, in der Kohle oder dergleichen bekannt, die mit selbstaushärtendem Kunststoff gefüllt werden,

so wobei ein aus elastisch verformbarem Werkstoff, insbesondere Gummi oder Kunstharz, bestehender, sich nach vorn verjüngender und am Außenumfang die Greiferelemente tragender Verschlußstopfen in einer nach hinten enger werdenden Axialbohrung angeordnet

5^ri ist, die sich im Bereich der hinteren Stirnseite des Verschlußstopfens zu einer trichterförmigen Ausnehmung zum Einführen eines Zuleitungsrohres erweitert und mit einer Abstufung als Ventilsitz für das axialverschiebbare Verschlußglied versehen ist. Der Verschlußstopfen ist in das Bohrloch einschlagbar. Das in diesem Bohrlochverschlußstopfen angeordnete kugelförmige Verschlußglied ist auf einem Gummisitz gelagert und gewährleistet eine Rückflußsicherung nur in einem ansteigenden Bohrloch mit einer Steigung von wenigstens lOGon. Der besondere Nachteil an diese ι Bohrlochverschlußstopfen ist darin zu sehen, daß das Verschlußglied bei abfallenden Bohrlöchern keine Durchfluß- bzw. Rückflußsicherung bietet.

Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen rohrförmigen verlorenen Bohrlochvers^hluB, insbesondere für Kunstharz-Injektionen, zu schaffen, der es ermöglicht, an jeder gewünschten Stelle eines Bohrlochs angeordnet zu werden, der eine funktionsfähige Rückfluß- und Durchflußsicherung aufweist, der ein Mischen innerhalb dcJ Rohrstücks erlaubt und der darüber hinaus bei Bedarf als Spreizanker verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch, gelöst, daß das in seinem vorderen Durchflußbereich mit einem Mischelement bekannter Bauweise besetzte Rohrstück ein zum Bohrlochtiefsten konisch verjüngtes Ventilgehäuse mit zusätzlichen seitlichen Öffnungen aufweist, und über Verbindungsmuffen und zwischen den Rohrabschnitten innerhalb der Verbindungsmuffen einsetzbaren Dichtungen variabler Verspannkraft in Form von Scheiben und/oder O-Ringen beliebig verlängerbar ausgebildet ist.

Im Rahmen der Erfindung erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß das als Schlauchabschnitt ausgebildete, das Rohrstück umgebende Dichtelement aus Gummi mit einer Shorehärte von 40 bis 80 hergesteltt und an seinen Enden in Metallhülsen gelagert ist.

Darüber hinaus ist es als vorteilhaft anzusehen, daß in Verbindung mit einer auf einem Rohrabschnitt a¹ 3erhalb des Bohrlochs aufgeschraubten, eine Anken Ue sichernden Bundmutter die Verwendung ais Spreizanker vorgesehen ist. jo

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung, die im Prinzip ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bohrlochverschiusses teilweise geschnitten wiedergibt, näher beschrieben.

Der Bohrlochverschiuß besteht aus einem ein Außengewinde aufweisenden Rohrstück !, weiches an seiner Spitze eine aufschraubbare Rückflußsicherung 2 aufweist. Die Rückflußsicherung 2 ist in einem in Richtung auf das Bohrlochtiefste konisch zulaufenden. an seiner Spitze abgeplatteten Gehäuse M uniergebracht, welches mittig mit einer öffnung 12 und zusätzlich mit seitlichen öffnungen 13 versehen ist. Innerhalb des Gehäuses 11 ist ein federgesteuertes Kugelventil angeordnet, das aus einer Kugel 9 und einer Feder 10 besteht. Unter dem Druck der Feder 10 dichtet die Kugel 9 den durch das Rohrstück 1 führenden Kanal, über welchen beispielsweise Injektionen vorgenommen werden, ab. Während der Injektion öffnet der Druck des Injektionsmediums das Ventil und das Medium strömt durch die öffnungen 12, 13 in das Bohrloch 18. Bei Unterbrechung einer Injektion wird die Kugel 9 durch den innerhalb des Bohrlochs 18 wirkenden Gegendruck des Injektionsmediums wieder auf ihren ursprünglichen Sitz gepreßt. Bei zu starkem Spannen der Feder lO wird der Durchfluß verminder: bzw. gesperrt. Bei einer -.--, solchen Sperrung des Durchflusses wird das Medium durch die zusätzlichen Öffnungen 13 gedruckt.

Unter der Rückflußsicherung 2 ist ein auf das Gewinde des Rohrstücks 1 aufschraubbarer Spreizkonus 26 vorgesehen, der von mehreren nicht näher oo beschriebenen Spreizscialen bekannter Bauart des Haiteelementes 3 umgeben ist. Die Spreizschalen weisen einen Bundteil 24 auf, der von einem Halteband 25 umgeben ist.

Unterhalb des Halteelementes 3 ist mindestens ein Dichtel<*ment 4 auf dem Rohstück 1 angeordnet. Das oder die Dichtelemente 4 stützen sich gegen den Bundteil 24 ab. Ein Dichtelement 4 besteht aus einem Schiauchabschnitt aus elastischem Material, vorzugsweise Gummi, mit einer Shorehärte von 40—SO. Weiterhin ist das Dichtelement 4 an seinen Enden h Metallhülsen 16, 17 gelagert Die Metallhülsen 16, 17 sind von Gleitscheiben 22,23 umgeben. In Abhängigkeit von der Gesteinshärte kann es vorteilhaft sein, die Shorehärte des für die Dichtelemente 4 verwendeten Gummis zu variieren.

Unterhalb des Halteelementes 3 ist auf dem Rohrstück 1 eine Verbindungsmuffe 6 auf das Rohrstück 1 aufgeschraubt und mit diesem fest verbunden. Durch Drehen des in die Verbindungsmuffe 6 geschraubten Rohrabschnitts 7 tritt die Funktion des Halteelementes 3 sowie die des Dichtelementes 4 in Kraft

Über eine Dichtung 14 in Form einer Scheibe oder eines O-Ringes ist an die mit dem Rohrstück 1 fest verbundene Muffe 6 ein weiterer Rohrabschnitt 7 anschließbar. Über eine beliebige Zahl von Verbindungsmuffen 6 und eine entsprechende Anzahl von Rohrabschnitten 7 ist es möglich, den Bohrlochverschluß an jeder beliebigen Stelle eines Bohrloches 18 anzuordnen. Darüber hinaus ist es möglich, durch unterschiedliche Ausbildungen der Dichtelemente 14 das aus Rohrabschnitt;;. 7 bestehende Gestänge von Bohrlochmund aus zu lösen. Eine vorbestimmte Lösung der Rohrabschnitt 7 wird durch eine O-Ringdichtung ermöglicht, wogegen die anderen, schwerer zu lösenden Muffenverbindungen Scheibendichtungen aufweisen.

Die Verwendung einer beliebigen Anzahl von Rohrabschnitten 7 und Verbindungsmuffen 6 ergeben nicht nur die Anordnung des Bohrlochverschlusses an beliebiger Stelle innerhalb eines Bohrlochs 18, sondern erlauben in Verbindung mit einer außerhalb des Bohrlochs 18 auf einem Rohrabschnitt 7 angeordneten Ankerplatte 19 uno einer Bundmutter 20 die Verwendung des Bohriochverschlusse:. als Spreizanker.

Außerhalb des Bohrlochs 18 befindet sich der als Spanneiement ausgebildete Schraubnippel 5. Über den Schraubnippel 5 bzw. die Rohrabschnitte 7 mit den entsprechenden Muffenverbindungen 6 und die auf dem Rohrstück 1 festsitzende Verbindungsmuffe 6 unterhalb des Dichtelementes 4 wird bei Drehung des Schraubnippels 5 die Funktion von Halteelement 3 und Dichielement 4 ausgelöst.

Innerhalb des Rohrstückes 1 unterhalb der Rückflußsicherung 2 sind ein oder mehrere Mischeiemente 8 bekannter Bauart angeordnet. Die Mischelemente 8 sind im Durchmesser auf das Rohrstück 1 abgestimmt und mischen strömungsgeschwindigkeitsabhängig. Der Einsatz eines Nnschelementes 8 oder mehrerer hintereinander angeordneter Mischelemente 8 ist abzustimmen auf die zu verwendenden Injektionsmedien.

Hier?¹.! 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrförmiger verlorener Bohrlochverschluß, insbesondere für zur Gebirgsverfestigung geeignete Medien, wie beispielsweise Kunstharz, der im wesentlichen aus einem eine RückfluBsicherung, ein Halteelement und ein Dichtelement aufweisenden Rohrstück besteht, wobei zum Verspannen von Dicht- und Halteeiement ein als Schraubnippel ausgebildetes Spannelement und als Rückflußsicherung unterhalb einer mittigen öffnung ein federgesteuertes Kugelventil innerhalb eines Ventilgehäuses vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das in seinem vorderen Durchflußbereich mit einem Mischelement (8) bekannter Bauweise besetzte Rohrstück (1) ein zum Bohrloch tiefsten konisch verjüngtes Ventilgehäuse (11) mit zusäulichen seitlichen öffnungen (13) aufweist, und über Verbindungsmuffen (6) und zwischen den Rohrabschnitten (7) innerhalb der Verbindungsmuffen (6) einsetzbarer Dichtungen (14) variabler Verspannkraft in Form von Scheiben und/oder O-Ringen beliebig verlängerbar ausgebildet ist.

2. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Schlauchabschnitt ausgebildete, das Rohrstück (1) umgebende Dichtelement (4) aus Gummi mit einer Shorehärte von 40—80 hergestellt und an seinen Enden in Metallhülsen (16,17) gelagert ist.

3. Bohrlochverschluß nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit einer auf einem Rohrabschnitt (7) außerhalb des Bohrlochs (18) aufgeschraubten, eine Ankerplatte (19) sichernden Bundmutter (20) die Verwendung als Spreizanker vorgesehen ist.