DE3335039C1 - Gebirgsanker - Google Patents

Description

• Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Spannkeilgetriebes sieht vor, daß der Klemmring an seiner Außenfläche konisch ausgebildet ist und von einem innen konischen Stützring umgeben ist, der in axialer Richtung an der Druckplatte abgestützt ist und bei axialer Verschiebung relativ zum Klemmring radial gerichtete Kräfte auf den Klemmring ausübt. Bei dieser Ausführungsform ist das Spannkeilgetriebe als Konuskeilgetriebe ausgebildet, welches in dem Klemmring gleichmäßige radial gerichtete Klemmkräfte erzeugt. Bei der zuletzt genannten Ausführungsform kann der Klemmring gegebenenfalls ungeschlitzt ausgebildet sein, wenn er aus einem hinreichend nachgiebigen Material besteht Zweckmäßig ist jedoch auch hier der Klemmring
• längsgeschlitzt ausgebildet, so daß er sich von dem Konuskeilgetriebe ohne weiteres radial zusammenndrükken läßt.
• Eine bevorzugte Ausführungsform des Gebirgsankers der zuletzt genannten Art sieht vor, daß der Klemmring am Ende seines größeren Außendurchmessers einen Kragen oder Anschlag aufweist, an welchem der Stützring am Ende des maximal zulässigen axialen Verschiebeweges anschlägt. Der durch den Anschlag begrenzte axiale Verschiebeweg ist derart auf den Keilwinkel des Konuskeilgetriebes abgestimmt, daß der Stützring dann am Anschlag anschlägt, wenn die maximale und bei der weiteren Verschiebung beizubehaltende Klemmkraft erreicht ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Anker beim Einbringen noch nicht auf die volle Tragkraft vorgespannt zu werden braucht.
• Der Anker wird vielmehr mit einer niedrigeren Vorspannung gesetzt und spannt sich bei Einsetzen der Gebirgsbewegung von selbst. Bei Erreichen der maximalen Tragkraft gleitet der Klemmring an dem Zugelement bzw. der Quetschhülse des Ankers unter Beibehaltung der maximalen Tragkraft.
• Bei dem Gebirgsanker gemäß der Erfindung in der zuletzt beschriebenen Ausführungsform ist zweckmäßig der Reibungsbeiwert zwischen dem Klemmring und den Stützring kleiner als zwischen dem Klemmring und dem Zugelement bzw, der Quetschhhülse. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei der Auflastung des Gebirgsankers zunächst die Klemmkraft auf den vorgegebenen maximalen Wert gebracht wird, ehe die Verschiebung zwischen dem Klemmring und dem Zugelement bzw. der Quetschhülse einsetzt.
• Um die auftretenden Reibungskräfte zu erhöhen, können bei den Gebirgsankern gemäß der Erfindung die zylindrischen Innenflächen des Klemmringes und/ oder die zylindrischen Gegenflächen des Zugelementes bzw. der Quetschhülse aufgerauht ausgebildet sein oder mit einem den Reibungsbeiwert erhöhenden Reibbelag versehen sein.
• Gegebenenfalls kann auch an die Stelle einer reinen Gleitreibung ein Reibungsvorgang treten, der mit einer Zerspanung der aneinander reibenden Flächen verbunden ist. In diesem Falle sind die zylindrischen Innenflächen des Klemmringes oder die zugehörigen Gegenflächen des Zugelementes bzw. der Quetschhülse mit Hartstoff-Aufpanzerungen versehen, die diese Zerspanungsarbeit an der jeweiligen Gegenfläche vornehmen.
• Weiterhin ist vorgesehen, daß der Klemmring bzw. der Stützring eine konkave Stützfläche zur Abstützung an der ballig ausgebildeten Druckplatte aufweisen. Hicrdurch kann sich die Druckplatte dem jeweiligen Verlauf der Gebirgsoberfläche anpassen, ohne daß hierdurch die Abstützung durch die Stützvorrichtung beeinträchtigt würde.
• Das freie Ende des Zugelementes bzw. der Quetschhülse ist zweckmäßig konisch verdickt ausgebildet.
• Durch diese Verdickung wird einerseits der maximal zulässige Gleitweg begrenzt. Andererseits können an dieser Verdickung gegebenenfalls Spannwerkzeuge beim Setzen des Ankers angreifen.
• Der Gebirgsanker gemäß der Erfindung ist weiterhin zweckmäßig mit einer abnehmbaren und umsetzbaren Spannvorrichtung zum Vorspannen des Ankers versehen, bestehend aus einer am verdickten Ende des Zugelementes bzw. der Quetschhülse festlegbaren Grundplatte und einem relativ zu der Grundplatte mittels Druckmittelzylindern verschiebbaren Ring zur Erzeugung der axial gerichteten Vorspannkräfte. Eine solche Spannvorrichtung ist einfach im Aufbau und erleichtert das Setzen der Anker außerordentlich.
• Um zenit dieser Spannvorrichtung auch die Klemmvorrichtung betätigen zu können, ist der Grundplatte der Spannvorrichtung zum Verschieben des Spannkeiles ein Spannzylinder zugeordnet, der an der Nase des Spannkeiles angreift. Mit der derart ausgebildeten Spannvorrichtung können sowohl der Anker vorgespannt als auch die Klemmvorrichtung betätigt werden.
• Zur lösbaren Festlegung der Grundplatte an dem verdickten Ende des Zugelementes bzw. der Quetschhülse ist der Grundplatte der Spannvorrichtung mindestens ein Klemmbackenpaar mit einer feststehenden und eincr beweglichen und feststellbaren Klemmbacke zugeordnet.
• Zur Betätigung und Festlegung der beweglichen Klemmbackenhälfte ist diese über Lenkerhebel mit Gelenk und Langloch an der Grundplatte geführt, wobei dem Langloch eine Arretiervorrichtung zugeordnet ist, durch welche die bewegliche Klemmbackenhälfte in der Schließstellung festlegbar ist.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an t hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des (;ebirgsankers gemäß der Erfindung im Bereich des Bohrlochmundes, F i g. 2 einen Schnitt durch die auf das freie Ende eines als Seil ausgebildeten Zugelementes aufpreßbare Quetschhülse, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, F i g. 4 eine Seitenansicht zu F i g. 3 ohne Spannkeil, F i g. 5 eine Seitenansicht des Klemmringes mit gesetztem Spannkeil, F i g. 6 einen Schnitt durch den Spannkeil entlang der Linie B-Bin Fig. 3, Fig. 7 eine Draufsicht auf den Klemmring und die Keilspanngetriebe eines Gebirgsankers gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform, F i g. 8 eine Seitenansicht zu Fig. 7, F i g. 9 eine perspektivische Ansicht des bei der Ausführungsform gemäß den Fig.7 und 8 verwendeten Druckstückes, F i g. 10 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform des Gebirgsankers gemäß der Erfindung im Bereich des Bohrlochmundes, F i g. 11 eine perspektivische Darstellung des bei der Ausführungsform des Gebirgsankers gemäß Fig. 10 verwendeten geschlitzten, außen konischen Klemmringes, Fig. 12 ein Kraft-Weg-Diagramm des Gebirgsankers gemäß Fig. 10, Fig. 13 schematisch eine Seitenansicht der Spannvorrichtung, Fig. 14 einen Scnitt entlang der Linie C-Cin Fig. 13, jedoch ohne Klemmbacken und Spannzylinder, Fig. 15 eine der Fig. 14 ähnliche Darstellung der Grundplatte, hier jedoch mit den Klemmbacken und dem Spannzylinder jedoch ohne die Führungsstangen und die Setzzylinder, Fig. 16 die in Fig. 15 enthaltene, jedoch in dieser Abbildung nicht im einzelnen dargestellte Verriegelungseinrichtung, Fig. 17 den Spannkeil gemäß Fig.5 und 6 mit dem zugehörigen Spannzylinder gemäß Fig. 13 in Seitenansicht.
• Der in den F i g. 1 bis 6 dargestellte Seilanker weist eine Druckplatte 1 auf, die die zu sichernden Gebirgsschichten 2 abstützt. Die Druckplatte 1 wird von einem Seil 3 getragen, welches in ein Bohrloch 4 eingesetzt ist, dessen Durchmesser geringfügig größer als der des Seiles 3 ist. Mit dem oberen, nicht dargestellten Ende ist das Seil 3 vorzugsweise mittels eines Zweikomponenten-Klebers in dem Bohrloch 4 verklebt. In den Hohlraum zwischen dem Seil 3 und der Wandung des Bohrloches 4 kann durch eine mit einem Stopfen 5 verschlossene Bohrung in der Druckplatte 1 ein abbindender mineralischer Werkstoff 6 gepreßt werden. Auf dem Seil 3 ist an dem freien, aus dem Bohrloch herausragenden Ende eine Quetschhülse 7 befestigt, die am unteren Ende über eine konische Verdickung 8 verfügt Auf die Quetschhülse 7 ist ein Klemmring 9 gespannt, der sich an seiner dem Bohrloch 4 zugewandten Seite auf der Druckplatte 1 abstützt, wobei eine entsprechende kugelig-konkave Stützfläche 10 des Klemmringes 9 zu der kugelig-konvexen Ausbildung der Druckplatte 1 paßt. Durch die Innenfläche 11 des Klemmringes 9 wird die allseitige radiale Anpreßkraft (Klemmkraft) auf die Quetschhülse 7 übertragen, die sich mit einer der Gleitkraft des Ankers entsprechenden Reibung im Klemmring 9 bewegen kann und auf diese Weise dem Seilanker seine Nachgiebigkeit gibt.
• In Fig. 2 ist ein Schnitt durch die mit einer Bohrung 12 versehene Quetschhülse 7 dargestellt. Bei der fabrikatorischen Herstellung des Seilankers wird die Hülse 7 über das freie Ende des Seiles 3 geschoben und unter extrem hoher Krafteinwirkung in einer Presse mit entsprechendem Werkzeug durch Kaltverformung auf dem Seil befestigt, wobei die konische Verdickung 8 ebenfalls im gleichen Preßvorgang hergestellt wird.
• In F i g. 3, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A in F i g. 1 darstellt, sind das Seil 3, die Quetschhülse 7 der Klemmring 9 und eine Keilspannvorrichtung 13 erkennbar. Um auf der Innenfläche 11 des Klemmringes 9 die Reibungskraft gleichmäßig auf den ganzen Umfang wirksam werden zu lassen, ist die Stärke des Klemmringes 9 unterschiedlich. In den Bereichen 9a in der Nähe der Keilspannvorrichtung 13 ist der Querschnitt des Klemmringes 9 geringer als im Bereich 9b an der der Keilspannvorrichtung 13 abgewandten Seite des Klemmringes 9. Im Bereich der Keilspannvorrichtung 13 weist der Klemmring einen Spalt 14 auf, der von der Keilspannvorrichtung 43 überbrückt wird. Die Keil spannvorrichtung 13 selbst besteht aus radial nach außen abgebogenen Flanschen 15 des Klemmringes 9, deren Enden 16 entgegengeselzt nach außen gebogen sind, wobei die nach außen weisenden Flächen 17 in axialer Richtung entgegengesetzt geneigt verlaufen.
• Über die Flansche 45 kann ein im Querschnitt C-förmiger Spannkeil 18 geschoben werden, dessen Schenkel 19 die nach außen abgebogenen Enden 16 der Flansche 15 umgreifen und an'den geneigten Flächen 17 anliegen.
• In Fig. 4 sind die geneigten Flächen 17 der -nach außen gebogenen Enden 16 der Flansche 15 zu erkennen.
• Durch das Aufschieben des Spannkeiles 18 wird der Spalt 14 zwischen den Flanschen 15 verringert und durch die hieraus resultierende elastische Verformung im Klemmring 9 die Umfangskraft erzeugt, welche den Reibungsschluß mit der Quetschhülse.7 bewirkt.
• Fig 5 zeigt eine Seitenansicht des Klemmringes 9 mit aufgestecktem Spannkeil 18, der über eine Nase 20 verfügt, an der ein geeignetes Spannwerkzeug angreifen kann. Die Kraft zum Aufschieben wird durch geeignete Werkzeuge, z. B. Hydraulikzylinder aufgebracht.
• F i g. 6 zeigt einen Längsschnitt entlang der l,inie-B-B in F i g. 3 durch den Spankeil 18, wobei die.geneigten Innenflächen 21 der Schenkel 19 zu erkennen sind, die beim Spannen des Klemmringes 9 über die entsprechenden geneigten Flächen 17 der Flansche 15 gleiten und bei dieser Längsbewegung das Spannen des Klemmringes 9 bewirken.
• In F i g. 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Klemmring 9 unter Zwischenschaltung eines Druckstückes 22 durch einen Keil 23 gespannt wird. Der Klemmring 9 selbst hat analog zu der Ausführungsfonn der Fig.3-5, einen über den Umfang sich ändernden Querschnitt, um die Reibung gleichmäßig auf der nicht dargestellten Quetschhülse wirksam werden zu lassen. Sein Querschnitt ist in den Bereichen 9a deutlich geringer als im Bereich 9b. Durch das Antreiben des Keiles 23 wird das Druckstück 22 mit seinen geneigt verlaufenden Innenflächen 24 auf entsprechend geneigt verlaufende Flächen 25 der Flansche 15 des Klemmringes 9 aufgeschoben, wobei sich die Breite des Spaltes 26 zwischen den Flanschen 15 des Klemmringes 9 vermindert. Hierdurch entsteht die zur Erzeugung der Reibung zwischen Klemmring 9 und Quetschhülse 7 notwendige Umfangskraft im Klemmring 9. Damit das Druckstück 22 in Richtung auf den Klemmring 9 verschoben werden kann, ist es notwendig, daß der Keil 23 sich an einem Widerlager 27 abstützt. Dieses Widerlager muß mit dem Klemmring 9 verbunden sein und kann beispielsweise aus einer Verbindungsbrücke 28 zwischen den beiden Flanschen 15 des Klemmringes 9 bestehen.
• F i g. 8 zeigt eine Seitenansicht des Klemmringes 9, des Druckstückes 22 und des Keiles 23. Letzterer stützt sich auf dem Widerlager 27 ab, welches aus der Verbindungsbrücke 28 zwischen den Flanschen des Klemmringes 9 gebildet wird. Der Keil 23 wirkt beim Antreiben auf die Flächen 29 des Druckstückes 22 ein, wodurch dieses in Richtung auf den Klemmring 9 verschoben wird. Hierdurch wird die zur Erzeugung der Reibung notwendige Umfangskraft in der vorher beschriebenen Art und Weise erzeugt.
• F i -g. 9 zeigt eine perspektivische Darstellung des Druckstückes 22, dessen geneigte Innenflächen 24 sich beim Eintreiben des Spannkeiles auf die entsprechend geformten Flansche des Klemmringes schieben. Der Spannkeil liegt an den Flächen 29 des Druckstückes 22 an. Die innere Öffnung des Druckstückes 22 wird gemäß F i g. 7 über die Flansche des Klemmringes 9 mit ihren geneigt verlaufenden Außenflächen 25.geschoben.
• ln F-ig. 10 ist eine andere, ebenfalls vorteilhafte Aus-.führungsform des Seilankers dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist ein Stützring 31 über die Quetschhülse 7 geschoben, der sich ebenfalls-mit einer entsprechend ausgebildeten Stirnfläche 10 auf der kugeligen Wölbung der Druckplatte 1 abstützt. -Der Stützring 31 ist jedoch im Gegensatz zum Klemmring 9 der vorbeschriebenen Ausführungsformen in sich geschlossen und in seinem Innendurchmesser in ein geringes Maß größer, als der Außendurchmesser der-Quetschhülse 7. Die Klemmwirkung zwischen dem Ring 31 und der Quetschhülse 7 wird durch einen längsgeschlitzten konischen Klemmring 32 bewirkt, dessen teilweise konische Außenfläche 33 mit der entsprechenden Formgebung des Stützringes 31 korrespondieren. Ein Kragen 34 des Klemmringes 32 begrenzt die mögliche Axialbewegung in den Stützring 31 hinein, wenn sie an der Stelle 35 des Stützringes 31 zum Anliegen kommt.
• fF ig. 11 zeigt eine räumliche Darstellung des geschlitzten konischen Klemmringes 32. Der Schlitz ist mit dem: Bezugszeichen 36 bezeichnet.
• In Fig. 12 ist ein Kraft-Weg-Diagramm des nachgiebigen Seilankers mit Servowirkung gemäß F i g. 10 dargestellt Nach dem Setzen des Ankers am Punkt 37 des Diagramms steigt die Kraft während des Einschiebens des geschlitzten konischen Klemmringes 32 in den Stützring 31 gemäß dem Kurvenverlauf im Bereich 38 des Diagramms an. Wenn der Kragen 34 des geschlitzten Klemmringes 32 an der Fläche 35 des Stützringes 31 zur Anlage kommt, ist im Punkt 39 des Diagramms die Servobewegung beendet und die volle Klemmkraft zwischen der Quetschhülse 7 und den Ringen 32 und 31 erreicht. Bei weiterer Belastung steigt die Kraft unter geringfügiger elastischer Dehnung des Seiles 3 bis zum Punkt 40 des Diagramms an. Zwischen den Punkten 39 und 40 findet keinerlei Bewegung zwischen der Quetschhülse 7 und den Ringen 32 und 31 mehr statt.
• Nach dem Erreichen dieses Punktes 40 des Diagrammes findet entsprechend dem Reibungswiderstand zwischen dem geschlitzten konischem Klemmring 32 und der Quetschhülse 7 eine Gleitbewegung statt, die die eigentliche Nachgiebigkeit des Seilankers ausmacht und im Diagramm durch den Bereich 41 gekennzeichnet ist. Bei diesem Gleitvorgang kann auf die Fläche 33 zwischen dem konisch geschlitzten Klemmring 32 und dem Stützring 31 keine Bewegung mehr stattfinden, weil der Kragen 34 des Klemmringes 32 an der Fläche 35 des Stützringes 31 anliegt.
• Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Setz-und Spannvorrichtung, mit der nachgiebige Seilanker gemäß der Erfindung gesetzt und verspannt werden können. Die Setz- und Spannvorrichtung besteht aus einem Ring 42 und einer Grundplatte 43, zwischen denen alternierend um jeweils 90" gegeneinander versetzt zwei Hydraulik-Setz-Zylinder 44 und zwei Führungsstangen 45 angeordnet sind. Die Führungsstangen sind an der Stelle 46 am Ring 42 befestigt und führen sich an der Grundplatte 43 in einem Führungsrohr 47. Drei jeweils um 1200C versetzt an der Stirnfläche des Ringes 42 angeordnete Stütznocken 48 stützen sich beim Spannvorgang auf der Druckplatte 1 ab.
• F i g. 14 zeigt einen Schnitt durch die Setz- und Spannvorrichtung entlang der Linie C-Cin F i g. 13.
• In F i g. 14 sind zusätzlich zwei Klemmbacken 49 und 50 dargestellt, die in den Fig. 13 und 14 der Einfachheit halber fortgelassen wurden. Die Klemmbacken 49 sind fest mit der Grundplatte 43 verbunden, während die Klemmbacke 50 an ihrer Rückseite ein Gelenk 52 hat, an dem zwei Lenker 53 und 54 befestigt werden. Der Lenker 53 ist mit seinem der Klemmbacke 50 abgewandten Ende an der Stelle 55 gelenkig in der Grundplatte 43 verlagert, während der Lenker 54 mit seinem der Klemmbacke 50 abgewandten Ende in einem Längsschlitz 56 geführt wird. Ein Zylinder 57, der auf der Grundplatte 43 angeordnet ist, nimmt das Verspannen des Spannkeiles 18 vor.
• In Fig. 16 ist die in F i g. 15 nicht dargestellte Verriegelungseinrichtung abgebildet, mit der der Lenker 54 im Längsschlitz 58 arretiert wird. Der Lenker 54 führt sich mit einem Bolzen 58 im Längsschlitz 56 der Grundplatte 43. Bei dieser Bewegung wird die Klemmbacke 50 an die Klemmbacke 49 herangeführt, so daß beide Klemmbakken die Quetschhülse 7 voll umgreifen. Wenn dieser Zustand erreicht ist, hat der Führungsbolzen 58 im Längsschlitz 56 die in der Abbildung dargestellte Position erreicht Um die beiden zusammengeführten Klemmbacken 49 und 50 nun miteinander zu verriegeln, wird ein Segmentstück 59 um einen Bolzen 60 gedreht und mit seinem freien Ende 61 in den Längsschlitz 56 geschoben.
• Fig. 17 zeigt, wie der Spannzylinder 57 auf die Nase 20 des Spannkeiles 18 einwirkt, um diesen über die nach außen aufgebogenen Enden 16 der Flansche 15 zu schieben und damit die Klemmwirkung des Klemmringes 9 zu erreichen.
• Das Einbringen eines nachgiebigen, flexiblen Seilankers nach der ersten Ausführungsform der Erfindung erfolgt dergestalt' daß zunächst ein Bohrloch 4 im Gebirge hergestellt wird und der Seilanker mit seinem in Fig 1 nicht dargestellten Ende vorzugsweise mittels eines Zweikomponenten-Klebers im Bohrloch verklebt wird. Verschiedene Möglichkeiten dieser Verklebung sind in der älteren Patentanmeldung P 33 22 346.7 der Anmelderin im einzelnen beschrieben. Vor dem Einbringen waren der Klemmring 9 und die Druckplatte 1 über die Quetschhülse 7 geschoben worden. Nach dem Abbinden des Zweikomponenten-Klebers und damit der Befestigung des in F i g. 1 nicht dargestellten freien Endes des Seilankers im Bohrloch wird die Setzvorrichtung über das aus dem Bohrloch herausragende Ende des Ankers geschoben. Hierbei wird die Druckplatte 1 durch die Stütznocken 48 des dem Gebirge zugewandten Ringes 42 der Setzvorrichtung an die Gesteinoberflächc gedrückt. Anschließend werden die beiden Klemmbacken 49 und 50 dadurch zusammengeführt, daß der Bolzen 58 im Längsschlitz 56 bewegt und anschließend durch das Segmentstück 59 arretiert wird.
• Die beiden Klemmbacken umfassen die Quetschhülse 7 zwischen ihrem konischen Ende 8 und dem Klemmring 9. Nach dem Arretieren kann die Setz- und Spannvorrichtung nicht mehr vom freien Ende des Seilankers abrutschen. Nun werden die Hydraulik-Setz-Zylinder 44 betätigt, welche die Vorspannkraft (Setzkraft des Seilankers) erzeugen. Über die Klemmbacken 49 und 50 stützt sich dabei die Grundplatte 43 auf dem konischen Ende 8 der Quetschhülse 7 ab, während die Stütznocken 48 an der Druckplatte 1 anliegen, die sich ihrerseits an der Gebirgsoberfläche abstützt. Unter der Einwirkung der Setzzylinder 44 wird die Quetschhülse 7 aus dem Bohrloch geringfügig so weit herausgezogen, bis über die elastische Dehnung des Seiles die gewünschte Setzkraft erreicht ist Die Setzkraft ist unmittelbar vom Hydraulikdruck in den Zylindern 44 abhängig und somit durch Begrenzung dieses Hydraulikdruckes auf jeden gewünschten Wert einstellbal: Nach Erreichen des Setzdruckes wird durch einen willkürlichen Schaltimpuls oder automatische Folgeschaltung der Zylinder 57 beaufschlagt, der den Spannkeil 18 über die Flansche 15 des Klemmringes 9 schiebt und somit die Klemmspannung erzeugt, die der Nennlast des Ankers direkt proportional ist. Auch hier läßt sich durch eine Begrenzung des Hydraulikdruckes im Spannzylinder die gewünschte Klemmspannung erreichen. Der Setzvorgang beim Seilanker gemäß den Fig.7-9 erfolgt in der gleichen Art und Weise. Wenn sich das Gebirge absenkt und dabei dieser Absenkbewegung die Haftreibung zwischen Klemmring 9 und Quetschhülse 7 überschritten wird, findet auf der Fläche 11 eine Gleitbewegung statt, welche die Nachgiebigkeit des Seilankers bewirkt.
• Der Setzvorgang des nachgiebigen Seilankers in der Ausführungsform gemäß Fig. 10 mit Servowirkung erfolgt in ähnlicher Weise. jedoch braucht der geschlitzte konische Klemmring 32 nur mit einer relativ geringen Kraft in den Stützring 31 gedrückt zu werden. Die anschlicßende Auflastung des Gebirges, d. h. die Relativbewegung zwischen freier Gebirgsfläche und Verankerungspunkt des Seilankers im Gebirge bewirkt. daß der geschlitztc konische Klemmring 32 in den Stützring 31 hineingezogen wird, da die Fläche 33 und die entsprechenden Gegenflächen mit einem geringen Reibungswert aneinander anliegend und mit Gleitmitteln versehen sind. Die Reibung auf der Fläche 33 ist in jedem Falle geringer als die Reibung zwischen dem geschlitzten konischen Klemmring 32 und der Quetséhhtilse 7.
• Wenn der Kragen 34 des Klemmringes 32 an der Fläche 35 des Stützringes 31 anliegt. ist die volle Klemt,nspannung erreicht. Die anschließende weitere Auflastung bcwirkt zunächst eine elastische Dehnung des Seilankers bis zu dem Punkt an dem die Haftreibung zwischen dem Klemmring 32 und der Quetschhülse 7 überschritten wird. An diesem Punkt setzt unter einer Last, die durch die Klemmspannung bpstirilmt Last, die Nachgiebigkeit des Seilankers ein.
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Claims (21)

1. Patentansprüche: 1. Gebirgsanker mit einem in einem Bohrloch festlegbaren Zugelement, insbesondere in Form eines Seils, an dessen aus dem Bohrloch herausragenden Ende eine Stützvorrichtung angeordnet ist, die zur Abstützung einer im Bereich des Bohrlochmundes, am Gebirge anliegenden Druckplatte dient und ein radial zusammendrückbares Klemmelement mit zylindrischer Innenfläche aufweist, weiche unter dem Einfluß von radialen Klemmkräften eine unter Last nachgiebige Verbindung zwischen der Stützvorrichtung und dem zylindrischen Zugelement bzw. einer mit dem Zugelement starr verbundenen zylindrischen Quetschhülse herstellt, d a d u r c h g e -k e II n z ei c h n e t, daß das Klemmelement als Klemmring (9; 32) ausgebildet ist, dem zur Erzeugung der Klemmkraft ein Spannkeilgetriebe (17, 18, 2123,24, 25;31, 32,33) zugeordnet ist.
2. 2. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (9) geschlitzt ausgebildet ist und beiderseits des Schlitzes (14; 26) Flansche (15) aufweist, die durch ein Spannkeilgetriebe (17, 18; 23, 24, 25) in Umfangsrichtung des Klemmrings (9) zusammenpreßbar sind.
3. 3. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (15) des Klemmringes (9) nach außen gebogen sind und in Umfangsrichtung gegenläufig geneigte Flächen (17) aufweisen, über die in axialer Richtung ein ebenfalls mit geneigten Flächen (21) versehener Spannkeil (n8) schiebbar ist, der im Querschnitt C-förmig ausgebildet ist und die nach außen gebogenen Enden (16) der Flansche (15) kammerartig umgreift.
4. 4. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkeil (18) mit einer Nase (20) für den Angriff eines Spannwerkzeuges (57) versehen ist.
5. 5. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (15) des Klemmringes (9) nach außen gebogen sind und in radialer Richtung gegenläufig geneigte Flächen (25) aufweisen, über die ein ebenfalls mit geneigten Flächen (24) versehenes Druckstück (22) schiebbar ist, welches die Flansche (15) hülsenartig umgreift und mittels eines Spannkeiles (23) radial nach innen verschiebbar ist, der sich an einem mit den Enden der Flansche (15) verbundenen Widerlager (28) abstützt.
6. 6. Gebirgsanker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (28) durch eine Verbindungsbrücke zwischen den Enden der Flansche (15) gebildet wird.
7. 7. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkeil (23) in Ausnehmungen des Druckstücks (22) geführt ist und gegen Herabfallen gesichert ist.
8. 8. Gebirgsanker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Klemmringes (9) im vom Schlitz (14, 26) abgewandten Bereich (9b) größer ist als in den sich an die Flansche (15) anschließenden Bcreichen (satz
9. 9. Gebirgsanker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungswinkel der Spannkeilgetriebe (17, 18, 21; 23,24,25) unterhalb der Selbsthemmung liegen.
10. 10. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Klemmring (32) an seiner Au-Außenfläche (33) konisch ausgebildet ist und von einem innen konischen Stützring (31) umgeben ist, der in axialer Richtung an der Druckplatte (1) abgestützt ist und bei axialer Verschiebung relativ zum Klemmring (32) radial gerichtete Kräfte auf den Klemmring (32) ausübt.
11. 11. Gebirgsanker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (32) längsgeschlitzt ist.
12. 12. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (32) am Ende seines größeren Außendurchmessers einen Kragen (34) oder Anschlag aufweist, an welchem der Stützring (31) am Ende des maximal zulässigen axialen Verschiebeweges anschlägt.
13. 13. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungsbeiwert zwischen dem Klemmring (32) und dem Stützring (31) kleiner ist als zwischen dem Klemmring (32) und Zugelement (3) bzw. der Quetschhülse (7).
14. 14. Gebirgsanker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Innenfläche des Klemmringes (9; 32) und/oder die zugeordnete Gegenfläche des Zugelementes (3) bzw. der Quetschhülse (7) aufgerauht oder mit einem den Reibungsbeiwert erhöhenden Reibbelag versehen sind.
15. 15. Gebirgsanker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Innenfläche des Klemmringes (9; 32) oder die zugeordneten Gegenflächen des Zugelemcntes (3) bzw. der Quetschhülse (7) mit Hartstoff-Aufpanzerungen versehen sind.
16. 16. Gebirgsanker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (9) bzw. der Stützring (31) eine konkave Stützfläche zur Abstützung an der ballig ausgebildeten Druckplatte (1) aufweisen.
17. 17. Gebirgsanker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Zugelementes (3) bzw. der Quetschhülse (7) konisch verdickt ausgebildet ist.
18. 18. Gcbirgsanker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine abnehmbare und umsetzbare Spannvorrichtung (42-61) zum Vorspannen des Ankers mit einer am verdickten Ende des Zugelementes (3) bzw. der Quetschhülse (7) festlegbaren Grundplatte (43) und einem relativ zu der Grundplatte (43) mittels Druckmittelzylindern (44) verschiebbaren Ring (42) zur Erzeugung der axial gerichteten Vorspannkräfte.
19. 19. Gebirgsanker nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundplatte (43) der Spannvorrichtung (42-61) zum Verschieben des Spannkeiles (18) ein Spannzylinder (57) zugeordnet ist, der an der Nase (20) des Spannkeiles (18) angreift.
20. 20. Gebirgsanker nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundplatte (43) der Spannvorrichtung (42-61) zur Festlegung an dem Zugelement (3) bzw. der Quetschhülse (7) ein Klemmbackenpaar (49, 50) mit einer feststehenden (49) und einer beweglichen (50) und feststellbaren Klemmbacke zugeordnet ist.
21. 21. Gebirgsanker nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Klemmbacke (50) über l,enkerhebel (53,54) mit mit Gelenk (52) und Langlöchern (52) an der Grundplatte (43) geführt ist, wobei dem Langloch (56) eine Arretiervorrichtung (59, 60, 61) zugeordnet ist, durch welche die bewegliche Klemmbacke in der Schließstellung festlegbar ist.

    Die Erfindung betrifft einen Gebirgsanker mit einem in einem Bohrloch festlegbaren Zugelement, insbesondere in Form eines Seiles, an dessen aus dem Bohrloch herausragenden Ende eine Stützvorrichtung angeordnet ist, die zur Abstützung einer im Bereich des Bohrlochmundes am Gebirge anliegenden Druckplatte dient und ein radial zusammendrückbares Klemmelement mit zylindrischer Innenfläche aufweist, welche unter dem Einfluß von radialen Klemmkräften eine unter Last nachgiebige Verbindung zwischen der Stützvorrichtung und dem zylindrischen Zugelement bzw. einer mit dem Zugelement starr verbundenen zylindrischen Quetschhülse herstellt.

    Solche Gebirgsanker sind in der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung 33 22 346.7 der Anmelderin beschrieben. Sie haben den besonderen Vorteil, daß sie über einen relativ großen Verschiebeweg nachgiebig sind, über den gesamten Verschiebeweg eine gleichmäßige große Last aufnehmen und aus nur wenigen Teilen Vorort auf einfache Weise zusammengestellt und eingebaut werden können. Damit sind diese Anker in Aufbau und Funktion wesentlich einfacher, als nach dem Stande der Technik (Zeitschrift Glückauf, 1982, Seiten 1089 bis 1090) bekannte sogenannte Gleitanker. Bei diesen Gleitankern ist die Ankerstange im Bohrlochmund in einem Gleitrohr geführt, welches mit dem Gebirge verklebt ist. Der Ringraum zwischen dem Gleitrohr und der Ankerstange ist mit aushärtendem Mörtel verfüllt, durch welchen ein am Ende der Ankerstange befindlicher Scherkopf hindurchgezogen werden muß, wenn eine Relativverschiebung zwischen dem Gleitrohr und der Ankerstange auftritt.

    Aufgabe der Erfindung ist es, die in der älteren Patentanmeldung P 33 22 346.7 erläuterten Gebirgsanker noch weiter zu vereinfachen, insbesondere ohne die dort zur Erzeugung der Klemmkraft vorgeschlagenen konischen Gewindeabschnitte auszukommen.

    Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einem Gebirgsanker der eingangsgenannten Art vor, daß das Klemmelement als Klemmring ausgebildet ist, dem zur Erzeugung der Klemmkraft ein Spannkeilgetriebe zugeordnet ist. Ein solches Spannkeilgetriebe, das verschiedene Ausgestaltungen haben kann, wie weiter unten noch im einzelnen dargelegt wird, ist im Aufbau einfacher und deshalb fabrikatorisch billiger herzustellen, als die bei der älteren Patentanmeldung zur Erzeugung der Klemmkräfte vorgeschlagenen Spezialgewinde.

    Der beim Gebirgsanker gemäß der Erfindung verwendete Klemmring kann vorteilhafter Weise geschlitzt ausgebildet sein und beiderseits des Schlitzes Flansche aufweisen, die durch ein Spannkeilgetriebe in Umfangsrichtung des Klemmringes zusammenpreßbar sind. Solche geschlitzen Klemmringe mit zusammenpreßbaren Flanschen beiderseits des Schlitzes sind billig in der Herstellung und erfordern erheblich weniger fabrikatorischen Aufwand, als eine lange, außen mit einem Spezialgewinde versehene Gewindehülse.

    Eine erste vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgesehenen Spannkeilgetriebes sieht vor, daß die Flansche des Klemmringes nach außen ge- bogen sind und in Umfangsrichtung gegenläufig geneigte Flächen aufweisen, über die in axialer Richtung ein ebenfalls mit geneigten Flächen versehener Spannkeil schiebbar ist, der im Querschnitt C-förmig ausgebildet ist und die nach außen gebogenen Enden der Flansche klammerartig umgreift. Ein solches Spannkeilgetriebe verkleinert bei Verschiebung des Spannkeiles in axialer Richtung den Schlitz des Klemmringes und erzeugt auf diese Weise in dem Klemmring eine starke Umfangskraft, so daß sich starke, nach innen gerichtete Klemmkräfte ergeben, die den Klemmring auf dem Zugelement bzw. der Quetschhülse festlegen.

    Der Spannkeil ist zweckmäßig mit einer Nase für den Angriff eines Spannwerkzeuges versehen, welches weiter unten erläutert wird.

    Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgesehenen Spannkeilgetriebes sieht vor, daß die Flansche des Klemmringes nach außen gebogen sind und in radialer Richtung gegenläufig geneigte Flächen aufweisen, über die ein ebenfalls mit geneigten Flächen versehenes Druckstück schiebbar ist, welches die Flansche hülsenartig umgreift und mittels eines Spannkeiles radial nach innen verschiebbar ist, der sich an einem mit den Enden der Flansche verbundenen Widerlager abstützt. Bei dieser Ausführungsform werden praktisch zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Keilgetriebe miteinander kombiniert, so daß der Spannkeil nur mit verhältnismäßig geringer Kraft angetrieben zu werden braucht.

    Bei der zuletzt genannten Ausführungsform wird das Widerlager für den Spannkeil zweckmäßig durch eine Verbindungsbrücke zwischen den Enden der Flansche gebildet. Hierdurch wird das Widerlager zugleich Bestandteil der Flansche des Klemmringes, so daß keine weiteren Einzeiteile notwendig sind, die verloren gehen könnten.

    Der Spannkeil ist zweckmäßig in Ausnehmungen des Druckstückes geführt und gegen Herabfallen gesichert, so daß der Klemmring und die zugehörigen Spannkeilgetriebe vormontiert werden können und an Ort und Stelle komplett auf das Zugelement des Gebirgsankers aufgeschoben werden können, ohne daß es einer komplizierten Montage bedarf.

    Damit die im Klemmring erzeugten Umfangskräfte gleichmäßig in radial gerichtete Klemmkräfte umgesetzt werden, schlägt die Erfindung weiterhin vor, daß der Querschnitt des Klemmringes im vom Schlitz abgewandten Bereich größer ist, als in den sich an die Flansche anschließenden Bereichen.

    Die Steigungswinkel der Spannkeilgetriebe liegen zweckmäßig unterhalb der Selbsthemmung, so daß die Spannkeile sich nicht von selbst lockern können und in der Spannstellung nicht arretiert zu werden brauchen.