DE3014834C2

DE3014834C2 - Bohrlochverschlußstopfen

Info

Publication number: DE3014834C2
Application number: DE19803014834
Authority: DE
Inventors: Paul 6250 Limburg Fuchs; Karlheinz 6270 Idstein Kummer
Original assignee: Thermoplast & Apparatebau 6270 Idstein De GmbH
Current assignee: Thermoplast & Apparatebau 6270 Idstein De GmbH
Priority date: 1980-04-17
Filing date: 1980-04-17
Publication date: 1985-09-12
Also published as: GB2076446A; FR2480850B1; FR2480850A1; GB2076446B; BE888407A; DE3014834A1

Description

schlagventils größer ist als die des Rückschlagventils im Einlaßkopf.

Durch diese Konstruktion wird zunächst nur das Ventil im Einlaßkopf geöffnet und der Di ack im gesamten, vom Verschlußstück umgrenzten Raum steigt bis auf den durch die Vorspannung des Ventils im Auslaßkopf bestimmten Wert an, der ausreichend ist, das Verschlußstück im Bohrloch zu verspreizen. Sobald dieser Druck erreicht ist, öffnet sich das Ventil im Auslaßkopf und das Füllmaterial kann über einen relativ großen Querschnitt ausströmen, weil eine Drcsselfunktion des Querschnitts nicht erforderlich ist Ist der Füllvorgang beendet und fällt der Druck ab, schließen sich beide Ventile und durch das Ventil im Einlaßkopf wird sichergestellt, daß der Spreizdruck im gesamten, vom Verschlußstück umschlossenen Bereich aufrechterhalten wird, so daß das Distanzstück keine Spreizkräfte aufnehmen muß. Die Spreizkraft kann durch Änderung der Vorspannung am Auslaßkopf leicht eingestellt werden. Durch die Verwendung von Kugelventilen ist eine zuverlässige Funktion gewährleistet Im Gegensatz zur vorstehend beschriebenen bekannten Konstruktion, bei welcher das Füllmaterial bereits über den hierfür zur Verfügung stehenden Gesamtquerschnitt in das Bohrloch austritt, sobald der Verschlußstopfen mit dem unter Druck stehenden Füllmaterial beaufschlagt wird und bevor der Verschlußstopfen fest verspreizt ist, wird bei der erfindungsgemäßen Konstruktion der Austrittsquerschnitt erst freigegeben, wenn der vorgesehene Spreizdruck erreicht ist.

Außer durch die DE-OS 24 02 509 sind durch Staudruck aufweitbare Blähkörper zum Festklemmen in Bohrungen auch aus der DE-AS 25 08 646 und dem DE-GM 17 93 713 bekannt In beiden Fällen werden die Blähkörper jedoch nur vorübergehend festgeklemmt und nach dem Druckabbau wieder aus dem Bohrloch entfernt. Während das DE-GM 17 93 713 ein Stoßtränkgerät und nicht einen verlorenen Bohrlochverschluß betrifft, hat die DE-AS 25 08 646 zwar einen verlorenen Bohrlochverschluß zum Gegenstand, der jedoch wesentlich komplizierter gestaltet ist, als die vorstehend erläuterten Verschlüsse. Der Blähkörper dient dabei nur zum zeitweiligen Festlegen einer das Füllmaterial in das Bohrloch einführenden Sonde, an die sich der verlorene Bohrlochverschluß anschließt. Dieser wird durch einen Spreizkörper und ein in diesem angeordnetes Gleitstück gebildet, wobei das Gleitstück an seiner Außenseite und der Spreizkörper an seiner dem Gleitstück zugewandten Innenseite mit einer sägezahnartigen Profilierung versehen ist. Das Füllmaterial wird unter Druck durch das Gleitstück geleitet, das an seinem in Füllrichtung gelegenen Ende mit einer Drosselstelle versehen ist, durch die sich im Gleitstück ein dynamischer Staudruck ausbildet, der das Gleitstück in den Spreizkörper eindrückt und dadurch über die Sägezahnprofilierung den Spreizkörper aufweitet.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrlochverschlusses vor dem Einführen in das Bohrloch und

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung des Bohrlochverschlusses nach dem Einführen des Bohrlochverschlusses und nach dem Spreizen des elastischen Verschlußstücks.

Der insgesamt mit 10 bezeichnete Bohrlochverschluß umfaßt ein zwischen zwei als EinlaßkoDf 12 und Auslaßkopf 14 bezeichneten Ventilköpfen angeordnetes, aufweitbares Verschlußstück 16, welches als hochdruckfester Gummischlauch ausgebildet ist, dessen Durchmesser im unbelasteten Zustand etwas geringer ist, als der Durchmesser des zu verschließenden Bohrlochs, dessen Durchmesser beispielsweise 45 nun betragen kann.

Die beiden Ventilköpfe 12 und 14 bestehen aus im wesentlichen zur Schlauchachse rotationssymmetrischen Grundkörpern 18 bzw. 20, die von einem zentralen Kanal 22 bzw. 24 durchzogen werden. Auf der dem Verschlußstück 16 zugewandten Seite weisen die Grundkörper 18 bzw. 20 jeweils einen rohrförmigen Abschnitt 26 bzw. 28 auf, der mit einem Innengewinde 30 bzw. 32 versehen ist und in welchen das mit einem entsprechenden Außengewinde 34 bzw. 36 versehene Ende eines rohrförmigen Distanzstücks 38 eingeschraubt ist, welches dazu dient, die beiden Ventilköpfe 12 und 14 in einem vorgegebenen Abstand zu halten, in welchem das Verschlußstück 16 gestreckt ist, so daß es sich leicht mittels eines Beschickungsrohrs oder eines Schlauchs in das Bohrloch einsetzen läßt. Auf die Außenflächen 40 und 42 der rohrförmigen Abschnitte 26 bzw. 28 sind die Endabschnitte 44 bzw. 46 des schlauchförmigen Verschlußstücks 16 aufgezogen, welche von an den Grundkörpern 18 und 20 angeformten Klemmhülsen 48 bzw. 50 übergriffen werden.

Die beiden Ventilköpfe 12 und 14 sind hinsichtlich der Ventilanordnung in Abhängigkeit von der vorgesehenen Durchströmrichtung unterschiedlich gestaltet. Wenn der Bohrlochverschluß 10 in das zu verschließende Bohrloch eingesetzt ist, muß das in das Bohrloch einzufüllende Schaummaterial durch den Bohrlochverschluß 10 hindurch in das Bohrloch eingepreßt werden. Dazu wird an den der Ausmündung des Bohrlochs benachbarten Einlaßkopf 12 eine Fülleitung 52 angeschlossen. Der Grundkörper 18 ist zu diesem Zweck in seinem vom Verschlußstück 16 abgewandten Endabschnitt mit einem Innengewinde 54 versehen, an dessen innerem Ende eine Schulter 56 ausgebildet ist, die eine Ventilöffnung 59 umgibt. Auf der Schulter 56 ist eine Dichtung 58 angeordnet. In Durchströmrichtung stromab, also in Richtung auf den Auslaßkopf 14, ist auf der anderen Seite der Ventilöffnung 58 ein konischer Ventilsitz 60 ausgebildet, dem eine Ventilkugel 62 zugeordnet ist, welche durch eine Druckfeder 64 gegen den Ventilsitz 60 gedrückt wird. Die Druckfeder 64 stützt sich auf das Ende des in den Grundkörper 18 eingesetzten Distanzstücks 38 ab.

Am Auslaßkopf 14 ist ebenfalls eine Ventilöffnung 66 vorgesehen, wobei wieder auf der stromab gelegenen Seite dieser Ventilöffnung 66, nun also auf der vom Distanzstück 38 abgewandten Seite, ein Ventilsitz 68 ausgebildet ist, dem eine Ventilkugel 70 zugeordnet ist, die durch eine Druckfeder 72 gegen den Ventilsitz 68 gedrückt wird. Die Druckfeder 72 stützt sich auf einen Nippel 74 ab, der in ein Innengewinde 76 eingeschraubt ist, das an dem vom Verschlußstück If? abgewandten Endabschnitt des Grundkörpers 20 ausgebildet ist. Durch Verstellen des Nippels 74 kann die Wirkung der Feder 72 eingestellt werden, deren Kraft jedenfalls größer ist, als die Kraft der Feder 64 im Einlaßkopf 12, damit in der Anfangsphase der Einleitung des unter Druck stehenden Schaumstoffs zunächst das Verschlußbtück 16 gespreizt wird, bevor der Schaumstoff in das Bohrloch austreten kann. Für den Durchtritt des Schaummaterials in das Bohrloch ist der Nippel 74 mit einer Bohrung 78 versehen.

Damit das über den Ventilkopf 12 und dessen Ventil-

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öffnung 58 in den Bohriochverschluß 10 und dort zunächst in das Distanzstück 38 einströmende Material ) das Verschlußstück 16 spreizen kann, ist das Distanzstück 38 mit mehreren Durchbrechungen 80 versehen. _:

Der beschriebene Bohrlochverschluß 10 weist eine 5 verhältnismäßig einfache Konstruktion auf, welche sich kostengünstig herstellen läßt. Die Handhabung ist denkbar einfach, weil der Bohrlochverschluß 10 lediglich mit der richtigen Seite, d. h. mit dem Ventilkopf 14 voraus in das Bohrloch eingeschoben werden muß, worauf dann io nur noch die Leitung für die Zufuhr des unter Druck

stehenden Schaumstoffs angeschlossen und nach dem ;,>

Füllen des Bohrlochs wieder entfernt werden muß. ii'i

Mit Ausnahme der Ventilfedern 64 und 72 und der |i

Ventükugeln 62 und 70 besteht der beschriebene Bohr- is ^

lochverschluß 10 ausschließlich aus einem Material, wel-

ches dem Abbauwerkzeug keinerlei nennenswerten Wi- *

derstand entgegensetzt, so daß eine Gefährdung der Abbauwerkzeuge durch diesen Bohrlochverschluß nicht mehr gegeben ist. 20

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 rohr für die Ventilkugel bestimmt wird. Die Ventilkugel Patentansprüche: soll sich unter dem Einfluß der unter Druck einzufüllenden Flüssigkeit gegen die ihr zugewandte Rohrmün-

1. Aufweitbarer, verlorener Verschlußstopfen für dung legen und dadurch den Durchflußquerschnitt auf unter Druck mit Flüssigkeit zu verfüllende Bohrlö- 5 den Querschnitt des in die Ventilkammer ragenden Abcher zur Gesteinsverfestigung im Untertageberg- schnittes des Schlitzes im Anschlagrohr begrenzen, so bau, mit einem elastischen, schlauchförmigen, sich daß durch diese Drosselstelle ein Druckanstieg im Diabgeleitet vom Flüssigkeitsdruck selbsttätig gegen stanzstück bewirkt wird Das Distanzstück wird von eidie Bohrlochwandung verspannenden, sich zwischen nem Gummiring umschlossen, der die Durchbrechuneinem Einlaß- und einem Auslaßkopf erstreckenden io gen im Distanzstück abdeckt Durch den Innendruck im Verschlußstück, mit einem starren, rohrförmigen, Distanzstück wird der Gummiring vom Distanzstück Durchbrechungen aufweisenden Distanzstück zwi- abgehoben und die unter Druck stehende Flüssigkeit sehen Einlaß- und Ausiaßkopf und mit einer am Aus- drückt das elastische, schlauchförmige Verschlußstück laßkopf befindlichen Ventilanordnung zum Aufbau nach außen gegen die Bohrlochwandung.

eines Flüssigkeitsdrucks im Verschlußstopfen, die 15 Solange die Flüssigkeit über den Auslaßkopf in das ein entgegen der Füllrichtung sperrendes Rück- Bohrloch gedrückt wird, bleibt der beschriebene Zuschlagventil umfaßt, dadurch gekenn zeich- stand erhalten, d. h. die Ventilkugel sitzt auf dem An_{n e} t, schlagrohr, die Flüssigkeit muß durch den Drosselquerschnitt in das Bohrloch gepreßt werden und der Gum-

— daß auch im Einlaßkopf (12) ein entgegen der 20 miring bleibt vom Distanzstück abgehoben. Wird der Füllrichtung sperrendes Rückschlagventil (60, Füllvorgang beendet, wird die Ventilkugel durch den 62) angeordnet ist, über den Innenquerschnitt des Anschlagrohrs auf sie

— daß beide Rückschlagventile (60,62; 68, 70) in einwirkenden Druck des in das Bohrloch eingedrückten Sperrichtung vorgespannt sind und Materials gegen den konischen Ventilsitz gedrückt und

— daß die Vorspannung des im Auslaßkopf (14) 25 verhindert so den Rückfluß des in das Bohrloch eingeangeordneten Rückschlagventils (68,70) größer füllten Materials und der Raum zwischen EirJaß- und ist als die des Rückschlagventils (60,62) im Ein- Auslaßkopf w>rd druckfrei. Das in den Ringraum zwilaßkopf(12). sehen Distanzstück und Verschlußstück eingedrückte

Material soll sich inzwischen verfestigt haben und so

2. Verschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 den festen Sitz des Verschlußstopfens im Bohrloch aufkennzeichnet, daß die Vorspannung des im Auslaß- rechterhalten, wobei außerdem der Gummiring einen kopf (14) befindlichen Rückschlagventils (68,70) ein- Rückfluß des Materials durch die Durchbrechungen im stellbar ist. Distanzstück verhindern soll.

3. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 Bei dieser bekannten Konstruktion ist der Einströmoder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rück- 35 querschnitt im Einlaßkopf sehr viel größer als der als schlagventile (60,62; 68,70) als Kugelventile ausge- Drosselstelle ausgebildete Ausströmquerschnitt am bildet sind. Auslaßkopf.

4. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 Durch die während des gesamten Füllvorgangs wirkbis' 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein same Drosselstelle wird der Füllvorgang selbst behingehäuseartiger Grundkörper (18,20) des Einlaß- und 40 dert. Da nach dem Füllvorgang das Füllmaterial aus des Auslaßkopfes (12,14) und das Distanzstück (38) dem Distanzstück ungehindert über der; Einlaßkopf abaus Kunststoff besteht. fließen kann, muß das Distanzstück selbst sehr stabil

ausgebildet werden, damit es die zum dichten Verschlie-

Ben des Bohrlochs am Verschlußstück aufzubringende

45 Spreizkraft abstützen kann. Schließlich stellt auch der das Distanzstück umschließende Gummiring ein relativ

Die Erfindung betrifft einen aufweitbaren, verlorenen unsicheres Element dar. Verschiebt er sich oder wird er

Verschlußstopfen für unter Druck mit Flüssigkeit zu gar beschädigt, was durch die während des gesamten

verfüllende Bohrlöcher zur Gesteinsverfestigung im Füllvorgangs andauernde Druckbeaufschlagung nicht

Untertagebergbau, mit einem elastischen, schlauchför- 50 ganz auszuschließen ist, kann ein Materialrückfluß aus

migen, sich abgeleitet vom Flüssigkeitsdruck selbsttätig dem Ringraum zwischen Distanzstück und Verschluß-

gegen die Bohrlochwandung verspannenden, sich zwi- stück nicht verhindert werden.

sehen einem Einlaß- und einem Ausiaßkopf erstrecken- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ver-

den Verschlußstück, mit einem starren, rohrförmigen, schlußstopfen der eingangs beschriebenen Art so auszu-

Durchbrechungen aufweisenden Distanzstück zwischen 55 gestalten, daß während des Füllvorgangs ein vergleichs-

Einlaß- und Auslaßkopf und mit einer am Auslaßkopf weise großer Füllquerschnitt zur Verfügung steht, der

befindlichen Ventilanordnung zum Aufbau eines Flüs- ein rasches Arbeiten ermöglicht und daß andererseits

sigkeitsdrucks im Verschlußstopfen, die ein entgegen der Verschlußstopfen einen einfachen, kostengünstigen

der Füllrichtung sperrendes Rückschlagventil umfaßt. und betriebssicheren Aufbau aufweist, der sich überdies

pl Ein Verschlußstopfen dieser Art ist aus der DE-OS 60 dazu eignet, weitgehend aus Kunststoff hergestellt zu

ρ 24 02 509 bekannt. Die Ventilanordnung im Auslaßkopf werden, um Gefährdungen von Abbauwerkzeugen

ι'/ besteht aus einer Ventilkammer, in der frei beweglich durch den im Bohrloch verbleibenden Verschluß soweit

ji.t eine Kugel als Ventilkörper angeordnet ist. Die Ventil- wie möglich zu vermeiden.

V'; kammer besitzt einen relativ großen Einströmquer- Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß auch

{^;; schnitt, der von einem konischen Sitz für den kugeligen 65 im Einlaßkopf ein entgegen den Füllrichtung sperrendes

ί;ί Ventilkörper umgeben wird, und einen gegenüber dem Rückschlagventil angeordnet ist, daß beide Rückschlag-

0. Einströmquerschnitt sehr stark begrenzten Ausström- ventile in Sperrichtung vorgespannt sind und daß die

ίν querschnitt, der durch ein längsgeschlitztes Anschlag- Vorspannung des im Auslaßkopf angeordneten Rück-