DE29603013U1

DE29603013U1 - Injektionsdübel

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Publication number: DE29603013U1
Application number: DE29603013U
Authority: DE
Original assignee: HEIMICKE ANDREAS; HEIMICKE THOMAS
Current assignee: HEIMICKE ANDREAS; HEIMICKE THOMAS
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2006-02-22

Description

Die Erfindung betrifft einen Injektionsdübel zum Einsetzen in ein Bohrloch mit einem einen längsaxialen Injektionskanal aufweisenden Schaft, in dessen in Einsetzrichtung vorderen Abschnitt ein zwischen zwei angrenzenden, gegeneinander bewegbaren Spannkörpern angeordnetes Dichtelement vorgesehen ist, wobei die Spannkörper zum Betätigen des Dichtelementes durch eine am hinteren Ende des Schaftes angeordnete Betätigungsvorrichtung bedienbar sind.

Derartige Injektionsdübel sind hinlänglich bekannt und werden zur Sanierung von Betonbauwerken, etwa zur Rißverpressung oder zur Erstellung von Permeationssperren verwendet. Als Spannkörper der Injektionsdübel sind zwei scheibenförmige Elemente vorgesehen. Das in Einsetzrichtung vordere scheibenförmige Element ist fest mit dem Schaft des Injektionsdübels verbunden. Angrenzend an diesen Spannkörper ist ein schlauchförmiges Dichtelement auf den Schaft des Injek-

tionsdübels aufgeschoben. An das in Einsetzrichtung hintere Ende des Dichtelementes grenzt der zweite scheibenförmige Spannkörper, der längsaxial auf dem Schaft beweglich angeordnet ist- Der Durchmesser der Spannkörper ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Dichtelementes, damit sichergestellt ist, daß sich die Spannkörper nicht in das Dichtelement einziehen. In den hinteren Abschnitt des Schaftes ist ein Außengewinde eingebracht, auf welches eine Spannmutter aufschraubbar ist. Zwischen der Spannmutter und dem hinteren Spannkörper ist zusätzlich eine Spannhülse vorgesehen. Durch Drehen der Spannmutter bewegt sich diese in Richtung auf das vordere Schaftende hin, wobei diese die Spannhülse und den vorderseitig an diese grenzenden Spannkörper bewegt. Folglich wird das zwischen den beiden scheibenförmigen Spannkörpern angeordnete Dichtelement gestaucht, was zu einer Ausbauchung im mittleren Abschnitt des Dichtelementes führt.

Das hintere Ende des Schaftes ist mit einem Kupplungsstück verbunden, an das die Ausgangsleitung einer Injektionspumpe angeschlossen ist.

Nachdem zunächst in den Baugrund, in den eine Injektion eingebracht werden soll, ein Bohrloch zum Einsetzen des Injektionsdübels eingepreßt worden ist, wird der Injektionsdübel in das Bohrloch eingesetzt. In Abhängigkeit von der Tiefe der einzubringenden Injektion sind Injektionsdübel mit unterschiedlichen Schaftlängen und Durchmessern vorgesehen. Nach einem Einführen des Injektionsdübels in das Bohrloch wird dieser in der oben beschriebenen Art und Weise durch Drehen der Spannmutter in dem Bohrloch festgesetzt. Das ausgebauchte Dichtelement liegt im Idealfall sodann in seinem mittleren Abschnitt mit seiner Außenseite an der Bohrlochwandung an, um die an den vorderen Ausgang des Injektionskanals grenzende Injektionskammer im Bereich des Bohrlochtiefsten gegenüber äußeren Bohrlochabschnitten abzu-

dichten und um den Injektionsdübel sicher positioniert zu

halten, damit dieser bei den zum Verpressen verwendeten

Drücken von etwa 300 bar nicht aus dem Bohrloch herausgepreßt wird.

Zum Erzielen eines solchen Reibschlusses zwischen der Außenseite des Dichtelementes und der Bohrlochwandung ist es notwendig, daß das Dichtelement mit einem entsprechenden Druck gegen die Bohrlochwandung gepreßt werden muß. Dies läßt sich nur unter Einsatz hoher, zwischen den Spannkörpern wirkender Kräfte erzielen. Damit derartig hohe Kräfte auf das Dichtelement ausgeübt werden können, ist es notwendig, daß die verwendeten Materialien eine entsprechende Festigkeit, insbesondere die Gewindegänge eine hohe Scher- und Biegefestigkeit aufweisen.

Aufgrund von Unregelmäßigkeiten in der Topografie der Bohrlochwandung besteht die Gefahr, daß sich das Dichtelement entlang seines Umfanges ungleichmäßig ausbaucht, so daß zwar ein ausreichender Reibschluß, jedoch nicht immer die notwendige Dichtigkeit erzielt wird.

Nach einem Verpressen des Injektionsmittels in den Baugrund wird der mit der Injektionspumpe verbundene Schlauch von dem am Schaft des Injektionsdübels befindlichen Kupplungsstück abgezogen. Der Injektionsdübel ist seinerseits durch das rasch erhärtende Injektionsmittel im Bohrloch festgesetzt und läßt sich somit nicht mehr aus dem Bohrloch entfernen. Daher ragt nach einer Benutzung der äußere Schaftabschnitt des Injektionsdübels aus dem sanierten Baugrund hervor. Dies ist oftmals unerwünscht, so daß in einem weiteren Arbeitsschritt die herausragenden Schaftabschnitte der verwendeten Injektionsdübel abgesägt oder abgeschliffen werden müssen.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Injektions-

dübel zu schaffen, mit dem unter Aufbringung geringerer zum Betätigen des Dichtelementes notwendiger Kräfte sowohl eine verbesserte Abdichtung gegenüber der Bohrlochwandung als auch höhere Auszugswerte erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest einer der beiden Spannkörper einen sich zum Dichtelement hin verjüngenden, zum Aufweiten des Dichtelementes vorgesehenen Konuskörper aufweist.

Durch die Verwendung eines Konuskörpers, der sich beim Betätigen des Dichtelementes in das Dichtelement hineinzieht, so daß sich dessen dem Konuskörper zugewandte Seite durch Aufschieben auf die sich im Durchmesser vergrößernde Konusfläche umfänglich aufweitet, sind zum Erzielen einer Abdichtung gegenüber der Bohrlochwandung deutlich geringere Spannkräfte notwendig. Nach einem Aufschieben und dem entsprechenden Aufweiten des Dichtelementes im Bereich eines Konuskörpers liegt dessen Außenseite umfänglich an der Bohrlochwandung an. Da sich im Gegensatz zu den vorbekannten Injektionsdübeln das Dichtelement im Bereich seines an die Bohrlochwandung grenzenden Abschnittes mit seiner inneren Oberfläche unmittelbar an dem Konuskörper bzw. seiner Konusfläche abstützt, sind mit geringeren, über die Betätigungsvorrichtung auf die Spannkörper auszuübenden Kräften sehr viel höhere Anlagedrucke erzielbar. Eine Kraftübertragung über ausgebauchte, nicht abgestützte Dichtelementabschnitte zur Aufbringung eines ausreichend hohen Anlagedrukkes, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, ist daher vermieden.

Ferner weitet sich das Dichtelement durch Einziehen des Konuskörpers in einer vordefinierten Art und Weise auf, so daß jederzeit eine sichere Abdichtwirkung und eine sichere Verklammerung gewährleistet ist.

In einem Ausführungsbeispiel, bei dem einer der beiden Spannkörper ein Konuskörper ist, stellt letzterer den in Einsetzrichtung hinteren Spannkörper dar. In diesem Fall tritt die hintere, außenliegende Kante des Dichtelementes beim Aufweiten widerhakenähnlich hervor, was sich günstig auf die Verklammerungseigenschaften auswirkt. Darüberhinaus ist von Vorteil, daß der vordere Abschnitt des Dichtelementes mit dem vorderseitig angrenzenden zweiten Spannkörper bei Einpumpen des Injektionsmittels zunächst vollständig von diesem umgeben ist. Durch die rasche Aushärtung des Injektionsmittels ist der Injektionsdübel vor Aufbringung der hohen Verpreßdrücke zusätzlich durch dieses bereits erhärtete Injektionsmittel abgedichtet und mit der Bohrlochwandung verklebt.

Die zum Betätigen des Dichtelementes notwendigen geringen Spannkräfte haben zur Folge, daß an das zur Herstellung des Injektionsdübels verwendete Material, insbesondere im Hinblick auf dessen Scher- und Biegefestigkeit, geringere Anforderungen gestellt werden können. Naturgemäß sind derartige Materialien auch erheblich kostengünstiger.

Daher ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der Schaft in einem Abschnitt, der sich nach einem Einsetzen des Injektionsdübels in ein Bohrloch innerhalb desselben befindet, eine Sollbruchstelle aufweist. Die Sollbruchstelle ist dabei so konzipiert, daß die zum Betätigen des Dichtelementes notwendigen Kräfte einen Bruch des Schaftes nicht hervorrufen können. Erst wenn diese Kräfte um ein gewisses Maß überschritten werden, wird der Schaft an der vorgesehenen Sollbruchstelle abgeschert. Mit dieser Maßnahme ist das Entfernen der nach durchgeführter Verpressung von dem Baugrund herausragenden Schaftabschnitte erheblich vereinfacht. In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Sollbruchstelle im Bereich der von dem Dichtelement abgewandten Seite des hinteren Konuskörpers angeord-

net ist. Der äußere Bohrlochabschnitt ist nach Herausnehmen des abgetrennten Schaftabschnittes leer und kann mit einer flachen Kappe oder Vergußmasse verschlossen werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß beide Spannkörper als sich konisch zum Dichtelement hin verjüngende Konuskörper ausgebildet sind. Mit einer solchen Ausgestaltung, bei der sich bei einer Betätigung des Dichtelementes beide Konuskörper in das Dichtelement hineinziehen und somit zu einem beidseitigen Aufweiten desselben führen, ist eine Dichtelementanlage und somit ein Reib- bzw. Formschluß im Bereich zweier Abschnitte an der Bohrlochwandung möglich. Auf diese Weise werden eine besonders sichere Abdichtung der im Bohrlochtiefsten angeordneten Injektionskammer gegenüber den äußeren Bohrlochabschnitten sowie sehr hohe Auszugswerte des in dem Bohrloch verspannten Dübels erreicht. Dabei ist es zweckmäßig, daß beide Konuskörper einen in etwa gleichen Verjüngungswinkel aufweisen.

Damit sich der in Einsetzrichtung vordere Konuskörper beim Betätigen des Dichtelementes durch Drehen einer Spannmutter nicht mitdreht, weist die Konusfläche dieses Konuskörpers Haftstrukturen, vorzugsweise eine Rändelung auf.

Als zweckmäßige Materialien zur Herstellung des Injektionsdübels sind ausreichend stabile Aluminiumlegierungen, etwa der Zusammensetzung AlMgSi-O,5, vorgesehen.

Weitere Vorteile der Erfindung sowie Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Es zeigen:

Fig. 1 eine halbgeschnittene Ansicht eines Injektionsdübels ,

Fig. 2 den in ein Bohrloch eingesetzten und darin ab-

dichtend verspannten Injektionsdübel der Figur 1 und

Fig. 3 den im Bohrloch verbleibenden Abschnitt des Injektionsdübels der Figur 2 nach einer durchgeführten Verpressung.

Der in Figur 1 dargestellte Injektionsdübel 1 weist als zentrales Element einen Schaft 2 auf. Längsaxial ist in den Schaft 2 ein Injektionskanal 3 eingebracht. Der in Eintreibrichtung vordere Abschnitt des Schaftes 2 weist einen Gewindeabschnitt 4 auf, auf dem ein vorderer Konuskörper 5 aufgeschraubt ist. Als weiterer Spannkörper ist ein hinterer Konuskörper 6 vorgesehen, der in Längsrichtung des Schaftes 2 beweglich ist. Zwischen den beiden Konuskörpern 5, 6 ist ein schlauchabschnittförmiges Dichtelement 7 angeordnet. Die Innenseite des Dichtelementes 7 liegt lose an der Außenseite des Schaftes 2 an. Der Durchmesser des Dichtelementes 7 ist größer als der größte Durchmesser der Konuskörper 5, 6.

Die beiden Konuskörper 5, 6 verjüngen sich jeweils zum Dichtelement 7 hin, wobei die Konusflächen 8, 9 der beiden Konuskörper 5, 6 einen gleichen Verjüngungswinkel aufweisen. Dieser Verjüngungswinkel beträgt in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 45 Grad. Die inneren Kanten 10, 11 des Dichtelementes 7 sind entsprechend dem Verjüngungswinkel der Konuskörper 5, 6 angeschrägt. ausgebildet. Somit ist ein flächiger Kontakt zwischen den Konusflächen 8, 9 und den angeschrägten Innenkanten 10, 11 als Gleitfläche gebildet. Zum Erhöhen der Haftreibung zwischen dem vorderen Konuskörper 5 und dem Dichtelement 7 ist dieser in einem Abschnitt seiner Konusfläche 8 gerändelt ausgebildet. Die Rändelung ist durch das Bezugszeichen 12 gekennzeichnet.

In seinem hinteren Abschnitt ist außenseitig in den Schaft 2 ein Gewinde 13 eingebracht. Das Gewinde 13 ist gegensinnig

in Bezug auf das Gewinde 4 ausgebildet. Auf das Gewinde 13 ist eine Spannmutter 14 aufgeschraubt. Zwischen der Spannmutter 14 und dem hinteren Konuskörper 6 ist zur Übertragung der Spannkraft auf den hinteren Konuskörper 6 eine Spannhülse 15 vorgesehen. Die Spannhülse 15 ist ebenfalls längsaxial bezüglich des Schaftes 2 verschieblich angeordnet.

Ferner ist auf dem äußeren Abschnitt des Gewindes 13 eine Gewindemuffe 16 mit ihrer einen Seite aufgeschraubt. In das noch freie Ende der Gewindemuffe 16 ist ein Kupplungsstück 17 eingeschraubt. Das Kupplungsstück 17 beinhaltet ein Rückschlagventil 18 und dient zur Herstellung einer Verbindung des Injektionskanals 3 mit dem Ausgang einer nicht dargestellten Injektionspumpe. Üblicherweise ist die Injektionspumpe mit dem Kupplungsstück 17 durch einen Schlauch, der an seinem vorderen Ende ein komplementär zu dem Kupplungsstück 17 ausgebildetes Kupplungsstück aufweist, ausgestattet.

In den Schaft 2 ist im hinteren Bereich des hinteren Konuskörpers 6 eine umfängliche Nut 19 eingebracht. Diese Nut dient durch Verringerung der Querschnittsfläche des Schaftes 2 in diesem Bereich als Sollbruchstelle, an der der Schaft 2 nach Durchführen eines Verpreßvorganges abgeschert und anschließend entfernt werden kann.

Der in Figur 2 gezeigte Injektionsdübel 1 ist in ein Bohrloch 20 eingesetzt, das in einen zu verpressenden Baugrund 21 eingebracht ist. Der Durchmesser des Bohrloches 20 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Dichtelementes 7 gewählt. Dadurch ist gewährleistet, daß bereits bei einem ersten Einziehen der Konuskörper 5, 6 in das Dichtelement 7 dieses zur Anlage an der Bohrlochwandung 22 aufgeweitet wird. Durch Drehen der Spannmutter 14 ziehen sich die Konuskörper 5, 6 in das Dichtelement 7 hinein, wobei sich der Konuskörper 6 an der Spannhülse 15 abstützt. Die Endabschnitte des Dichtkörpers 7 werden bei diesem Vorgang gegen

die Bohrlochwandung 22 gepreßt, so daß die im Bohrlochtiefsten befindliche Injektionskammer 23 gegenüber den äußeren Bohrlochabschnitten abgedichtet ist. Nach Anschluß des Kupplungsstückes M an die Injektionspumpe wird der Injektionsbzw. Verpreßvorgang gestartet.

Nach ausreichendem Einbringen von Injektionsmittel durch den Injektionskanal 3 in die Injektionskammer 23 sowie in den angrenzenden, sanierungsbedürftigen Baugrund 21 wird die Verbindung zur Injektionspumpe unterbrochen. Durch weiteres Spannen der Spannmutter 14 wird nunmehr ein so großes Drehmoment auf die in den Schaft 2 eingebrachte, als Sollbruchstelle dienende umfängliche Nut 19 aufgebracht, daß der Schaft 2 in diesem Bereich abschert. Zusätzlich zur reibschlüssigen Anbindung des Dichtelementes 7 an die Bohrlochwandung 21 ist nunmehr das vordere Ende des Injektionsdübels 1 mit dem in der Injektionskammer befindlichen, ausgehärteten Injektionsmittel verklebt. Die Situation nach einem Abtrennen des äußeren Schaftabschnittes ist in Figur 3 dargestellt. Durch die Anordnung der umfänglichen Nut 19 in einem Schaftabschnitt, der sich innerhalb des Bohrloches 20 befindet, ist gewährleistet, daß die Öffnung des Bohrloches 20 mit einer flachen Verschlußkappe 24 oder Vergußmasse verschlossen werden kann.

Zusammenstellung der Bezugszeichen

1 Injektionsdübel

2 Schaft

3 Injektionskanal

4 Gewindeabschnitt

5 vorderer Konuskörper

6 hinterer Konuskörper

7 Dichtelement

8 Konusfläche

9 Konusfläche

10 innere Kante des Dichtelementes

11 innere Kante des Dichtelementes

12 Rändelung

13 Gewinde

14 Spannmutter

15 Spannhülse

16 Gewindemuffe

17 Kupplungsstück

18 Rückschlagventil

19 umlaufende Nut

20 Bohrloch

21 Baugrund

22 Bohrlochwandung

23 Injektionskammer

24 Verschlußkappe

Claims

- 11 -Ansprüche

1. Injektionsdübel zum Einsetzen in ein Bohrloch mit einem einen längsaxialen Injektionskanal (3) aufweisenden Schaft (2), in dessen in Einsetzrichtung vorderen Abschnitt ein zwischen zwei angrenzenden, gegeneinander bewegbaren Spannkörpern (5, 6) angeordnetes Dichtelement (7) vorgesehen ist, wobei die Spannkörper (5, 6) zum Betätigen des Dichtelementes (7) durch eine am hinteren Ende des Schaftes angeordnete Betätigungsvorrichtung (14) bedienbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der beiden Spannkörper einen sich zum Dichtelement (7) hin verjüngenden, zum Aufweiten des Dichtelementes (7) vorgesehenen Konuskörper (5, 6) aufweist.

2. Injektionsdübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Einsetzrichtung hintere Spannkörper der sich zum Dichtelement hin verjüngende Konuskörper (6) ist.

3. Injektionsdübel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (7) ein zylindrischer Schlauchabschnitt ist, dessen Außendurchmesser größer als der größte Durchmesser des Konuskörpers (5, 6) ist und dessen Innenwandung an der Außenfläche des Schaftes (2) lose anliegt.

4. Injektionsdübel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (2) in einem Abschnitt, der sich nach einem Einsetzen des Injektionsdübels (1) in ein Bohrloch (20) innerhalb desselben befindet, eine Sollbruchstelle (19) aufweist.

5. Injektionsdübel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (19) im Bereich der von dem Dichtelement (7) abgewandten Seite des hinteren Konuskörpers (6) angeordnet ist.

6. Injektionsdübel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Sollbruchstelle eine in den Schaft (2) eingebrachte umlaufende Nut (19) vorgesehen ist.

7. Injektionsdübel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spannkörper als sich konisch zum Dichtelement (7) hin verjüngende Konuskörper (5, 6) ausgebildet sind.

8. Injektionsdübel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konuskörper (5, 6) einen gleichen Verjüngungswinkel aufweisen.

9. Injektionsdübel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusfläche (8) des vorderen Konuskörpers (5) Haftstrukturen (12) aufweist und vorzugsweise gerändelt ausgebildet ist.

10. Injektionsdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung eine auf den hinteren Schaftabschnitt aufschraubbare Spannmutter (14) ist.

11. Injektionsdübel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft, die Spannkörper und die Betätigungsvorrichtung aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere aus einer AlMgSi-0,5-Legierung hergestellt sind.