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Vorrichtung zum Injizieren von Injektionsmassen
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in vorgebohrte Aufnahmelöcher i3ie Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Injizieren von Injektionsmassen, z. B. Zementmörtel, in vorgebohrte Aufnahmelöcher
für Injektionsanker, z. B. Gebirgs- oder Mauerwerksanker, bestehend aus einem Misehbehälter
mit Förderpumpe, einem Spritzgerät mit Abgabeleitung, einem Zuführschlauch zwischen
Förderpumpe und Spritzgerät und aus einer Rückführleitung.
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l)erartige Vorrichtungen sind in vielfacher Ausführungsform bekannt
und werden umfangreich beim Einsetzen sogenannter Injektionsanker verwendet.
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Bei Injektionsankern erweist es sich immer wieder als sehr kritisch,
daß der Anker zwar in dem gespritzten Injektionspfropfen sehr stabil sitzt, daß
der Anker aber zusammen mit dem Injektionspfropfen aus dem Bohrloch mit verhältnismäßig
geringen Kräften oft~herausgezogen werden kann. Es sind vielfältige Untersuchungen
angestellt worden, die Auszugsfestigkeit der Injektionsanker zu erhöhen, was man
in erster Linie durch Maßnahmen an der Bohrlochleibung, z. B. Aufrauhung, gute Benetzung
usw.,zu verbessern suchte.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich ebenfalls mit dem Problem,
die Auszugsfestigkeit von Injektionsankern zu erhöhen. Die Erfindung geht dabei
von der Erkenntnis aus, daß die Auszugsfestigkeit, speziell die Haftung des injizierten
Pfropfens an der Bohrlochleibung, in einem hohen Maße von der Konsistenz und Homogenität
der Injektionsmasse abhängt. Bei den bekannten Injektionsgeräten erfährt die Injektionsmasse,
im allgemeinen eine Zementmörtelmischung, eine Entmischung, die zu einem Verlust
an Aushärtfestigkeit und an Haftvermögen an der Bohrlochleibung führt. Darüber hinaus
müssen bei den bekannten Injektionsvorrichtungen verhältnismäßig dünnflüssige Injektionsmassen
verwendet werden. Das dabei für die leichtere Transportierbarkeit verwendete Uberschußwasser
führt aber zu einem Volumenschwund beim Aushärten des Pfropfens, wodurch ebenfalls
in
sehr hohem Maße die Auszugsfestigkeit des Pfropfens beeinträchtigt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Injektionsvorrichtung
für in Bohrlöcher oder dgl. einzusetzende Injektionsanker zu schaffen, mit der Injektionsmassen
von geringstmöglichem Transportwasseranteil verarbeitet werden können, wobei trotzdem
eine ständige homogene Durchmischung aller Bestandteile der Injektionsmasse gewährleistet
sein soll.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das
Spritzgerät als Drei-Wege-Ventil ausgebildet ist, daß die Rückführleitung ein vom
Spritzgerät zum Mischbehälter führender, flexibler Schlauch ist, daß die vom Drei-Wege-Ventil
zur Spritzmündung des Spritzgerätes reichende Abgabeleitung eine Länge von nur einigen
Zentimetern bis höchstens zwei Dezimetern aufweist und daß das Drei-Wege-Ventil
ein von hand steuerbarer Verteiler ist, mittels dessen der Zulaufstrom der Injektionsmasse
stufenlos in beliebigem Mengenverhältnis auf Abgabestrom und Rückstrom aufteilbar
ist. Durch diese Ausführungsform ist erreicht, daß die Injektionsmasse nicht nur
im Mischbehälter, sondern auch in dem Zuführschlauch und der Rückführleitung ständig
in Bewegung gehalten ist. Insbesondere bei einer Unterbrechung der Injektion kommt
es nicht zu einem
Stillstand der Injektionsmasse im Zuführschlauch,
so daß auch Injektionsmassen mit einem sehr geringen Transportwasseranteil sich
nicht entmischen und nicht klumpen können.
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Durch die sehr geringe Länge der Abgabeleitung ist der Anteil der
zeitweise stillstehenden Injektonsmasse sehr gering und kann ohne weiteres mit ins
Bohrloch eingeführt, oder aber bei besonderen Anforderungen ohne große Materialverluste
einem Ausschußbehälter zugeführt werden. Aufgrund der Ausführung des Spritzgerätes
als Drei-Wege-Ventil mit einer stufenlosen Aufteilung des Mengenverhältnisses zwischen
Abgabestrom und Rückstrom kann die Leistung der Förderpumpe direkt an den maximal
erforderlichen Abgabestrom angepaßt sein, wobei lediglich ein gewisser minimaler
Rückstrom bei der Auslegung berücksichtigt werden muß. Da es bei einem Drei-Wege-Ventil
bei einer plötzlichen Unterbrechung des Abgabestromes aufgrund der Umleitung auf
den Rückstrom nicht zu außergewöhnlichen Druckstößen im Zuführschlauch kommt, kann
auch bei sehr hohen Arbeitsdrücken, z. B. 50 bar, mit kurzen Verstellzeiten gearbei.tet
werden, was vor allem im Hinblick auf eine manuelle Steuerung der Injektion von
Bedeutung -ist.
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Der Erfindung zufolge kann im Mischbehälter ein Siebkorb für den Rückstrom
vorgesehen sein. Dabei kann der Siebkorb vorzugsweise als kegelstumpfförmiger, an
der kleineren, einlaßseitigen Basis offener Auffangbehälter ausgebildet
sein,
welcher konzentrisch auf der Mischerwelle angebracht ist, und können sowohl die
größere Basis als auch die Mantelfläche Siebflächen sein. Durch die Anordnung eines
Siebkorbs im Mischbehälter können aus dem Rückstrom Klumpen, Steine oder andere
grobe Bestandteile herausgesiebt werden, welche die Qualität der Injektionsmasse
beeinträchtigen. Bei der Anordnung des Siebkorbs auf der Mischerwelle werden diese
groben Bestandteile durch die Zentrifugalkraft an den Außenrand des Korbes gedrückt,
so daß in der Nähe der Mischerwelle über lange Betriebszeiten hinweg freie, unverstopfte
Siebflächen verbleiben.
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Der rotierende Siebkorb sorgt darüber hinaus für eine verstärkte Durchmischung
der Injektionsmasse.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann das Spritzgerät als Schieber mit
von Hand translatorisch verstellbarer Lochblende ausgebildet sein. Nach einer ersten
Ausführungsform kann dabei die Lochblende eine stirnseitig zum Zufuhrstrom hin offene
Hülse sein, deren Mantel mit zwei radialen Austrittsöffnungen zur Aufteilung des
Injektionsmassestromes an einen Abgabe- und einen Rücklaufstutzen versehen ist.
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Nach einer alternativen Ausführungsform kann die Lochblende ein quer
zum Zulaufstrom verstellbares, mit einem Loch versehenes Steuerteil sein, dessen
Loch den Mündungen von zwei unmittelbar nebeneinander liegenden Abgangskanälen zugeordnet
ist. Bei beiden Ausführungsformen ist die Ausbildung
von toten
Winkeln und das Zusetzen von Dichtungsflächen weitgehend ausgeschlossen, so daß
eine hohe Betriebssicherheit gegeben ist.
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er Erfindung zufolge kann weiterhin das Spritzgerät alternativ auch
mit einem Drei-Wege-Kugelhahn versehen sein. Auch bei dieser Ausgestaltung ist ein
sehr gleichmäßiger Durchfluß der Injektionsmasse durch das Spritzgerät sichergestellt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Drei-Wege-Ventil
des Spritzgerätes zwei an den Zustrom angeschlossene, flexible Schläuche aufweisen,
welche alternativ durch eine gemeinsame Abklemmeinrichtung dicht abknickbar oder
abquetschbar sind. Bei dieser Ausgestaltung sind die Durchflußkanäle durch das Drei-Wege-Ventil
vollkommen kantenfrei, so daß ein Zusetzen praktisch unmöglich ist. Bei einem Abknicken
der Schläuche sind selbst bei sehr hohen Injektionsdrücken die zum Verstellen aufzubringenden
Kräfte gering und von Hand aufbringbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in die Abgabeleitung
des Spritzgerätes eine Zuschlagleitung münden. Auf diese Weise können Zuschlagstoffe,
z. B. Aushärtbeschleuniger, die auch bei einer intensiven Durchmischung eine längere
Aufbewahrung der Injektionsmasse im Mischbehälter unmöglich
machen
würden,unmittelbar vor der Injektion in ein Aufnahmeloch der Injektionsmasse zugesetzt
werden.
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Der Erfindung zufolge kann schließlich die Mischerwelle an beiden
Enden über Mehrkantkupplungen, welche mit einem ein oder mehrere Millimeter großen
Radialspiel versehen sind, mit dem Motor und der Pumpe verbunden sein. Die Kupplungsstücke
können dabei vorzugsweise aus einem Außenvierkant und einem zugeordneten Innenvierkant
oder Innenzwölfkant bestehen. Durch die Anordnung von Mehrkantkupplungen kann ein
allseitiges Radialspiel erreicht werden, mit dem vor allem ein Ausgleich von Exzentrizitäten
der Pumpenwelle möglich ist. Darüber hinaus ist bei dieser Ausgestaltung die Mischerwelle
für Reinigungszwecke oder dgl. leicht demontierbar. Das radiale Spiel kann bei dem
Einsatz eines Außenvierkants ein oder mehrere Millimeter betragen, wobei immer noch
eine einwandfreie Drehmomentenverbindung zwischen Motor und Welle sichergestellt
ist.
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Besonders vorteilhaft bei der Wahl eines Außenvierkants und eines
zugeordneten Innenvierkants oder Innenzwölfkants ist schließlich, daß in der Technik
übliche Normbauteile verwendet werden können.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben,
in denen zeigen
Fig. 1 eine Gesamtanordnung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in einer schematischen Darstellung, Fig. 2 den Mischbehälter und die
Förderpumpe der Vorrichtung, Fig. 3 einen auf der Mischerwelle angebrachten Siebkorb,
Fig. 4 eine Mehrkantkupplung, bestehend aus einem Außenvierkant und einem Innenvierkant,
im Querschnitt, Fig. 5 eine Mehrkantkupplung bestehend,aus einem Außenvierkant und
einem Innenzwölfkant,im Querschnitt, Fig. 6 ein Spritzgerät mit einem Drei-Wege-Ventil,
welches eine hülsenförmige Lochblende aufweist, Fig. 7 ein Drei-Wege-Ventil mit
einer quer zum Zulaufstrom ausgerichteten Lochblende, Fig. 8 eine rotatorisch verstellbare
Lochblende, Fig. 9 einen Drei-Wege-Kugelhahn,
Fig. 10 ein Drei-Wege-Ventil
mit einer Abklemmeinrichtung zum Abknicken von Schläuchen und Fig. 11 ein Drei-Wege-Ventil
mit einer Klemmeinrichtung zum Abquetschen von Schläuchen.
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Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Injizieren von Injektionsmassen
in schematischer Darstellung. Während eines Arbeitsgangs, bei dem eine Vielzahl
von Aufnahmelöchern für Injektionsanker beschickt werden soll, wird die Injektionsmasse
in einem Mischbehälter 2 bevorratet, in welchem eine von einem Motor 3 angetriebene
Mischerwelle 4 mit einer Mischwendel 5 angeordnet ist. Die Mischwendel 5 hält die
Injektionsmasse, deren freie Oberfläche durch ein Dreieck 6 schematisch angedeutet
ist, in ständiger Umlaufbewegung. Ein Teil der Injektionsmasse wird durch eine Förderpumpe
7 dem Mischbehälter 2 entnommen und über einen Zuführschlauch 8, der eine Länge
von 20 bis 30 Metern haben kann, einem Spritzgerät 9 mit einem Drei-Wege-Ventil
10 zugeführt. Ein Teil des Zulaufstroms der Injektionsmasse wird dabei direkt über
eine als Schlauch ausgeführte Rückführleitung 11 zum Mischbehälter 2 zurück geleitet,
wobei ihr Auslaß 12 bis in die unmittelbare Nähe des Einlasses eines auf der Mischerwelle
4 angeordneten Siebkorbes 13 reicht. Von dem Drei-Wege-Ventil 10 geht außerdem eine
kurze, höchstens zwei Dezimeter lange Abgabeleitung 14 ab,
mit
der ein Teil der Injektionsmasse direkt zu einem vorgebohrten Aufnahmeloch 15 transportiert
wird. In Ausgestaltung der Vorrichtung 1 kann in die Abgabeleitung 14 zusätzlich
eine Zuschlagleitung 16 einmünden.
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Fig. 2 zeigt in einer detaillierteren Darstellung den Mischbehälter
2, dessen eigentlicher Vorratsbehälter 17 auf einem Grundrahmen 18 montiert ist.
Der Mischbehälter 2 ist durch einen Deckel 19 mit einer Eintrittsöffnung 20 für
die Rückführleitung 11 fest verschlossen. Die am Ausgang des Vorratsbehälters 17
angeordnete Förderpumpe 7 ist als Schraubenpumpe ausgebildet, womit je nach Anwendungsfall
Drücke zwischen zwei und vier bar, aber auch Drücke bis hin zu fünfzig bar erreichbar
sind.
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Da die Welle 21 einer Schraubenpumpe immer gewisse exzentrische Bewegungen
ausführt, ist sie mit der Mischerwelle 4 über eine Mehrkantkupplung 22 verbunden,
welche mit einem ein oder mehrere Millimeter großen Radialspiel versehen ist. Die
Mischerwelle 4 weist zum Motor hin eine ähnliche Mehrkantkupplung 23 auf, so daß
für Reinigungszwecke nach einem seitlichen Herausziehen des Motors 3 eine bequeme
Demontage der Mischerwelle 4 möglich ist. Die Mehrkantkupplungen 22, 23 bestehen,
wie die Fig. 4 und 5 zeigen, vorzugsweise aus einem Außenvierkant 24, 25 und einem
zugeordneten Innenvierkant 26 oder aber einem Innenzwölfkant
27.
Bei der Wahl eines Außenvierkants 24, 25 läßt sich bei gleichzeitiger Ubertragung
eines größeren Drehmomentes ein relativ großes, allseitiges Radialspiel erzielen.
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Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist der auf der Mischerwelle 4 angeordnete
Siebkorb 13 als kegelstumpfförmiger, an der kleineren, einlaßseitigen Basis 28 offener
Auffangbehälter ausgebildet bei dem sowohl die größere Basis 29 als auch die Mantelfläche
30 als Siebflächen ausgebildet sind. Die Siebflächen können entsprechend der vergrößerten
Ausschnittsdarstellung 31 als Lochbleche, oder aber auch als enge Drahtgeflechte
ausgebildet sein.
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In jedem Fall werden sich infolge der Zentrifugalwirkung gröbere Bestandteile
des Rücklaufstromes im Umfangsbereich 32 der größeren Basis 29, also des Behälterbodens,
absetzen, während der mittlere Bereich 33 auch nach längerer Betriebsdauer frei
und unverstopft bleibt. Von daher wird der Siebkorb 13 im mittleren Bereich 33 von
einem stärkeren Hauptstrom 34 durchsetzt. Darüber hinaus tritt an der Mantelfläche
30 ein Nebenstrom 35 aus, der zu einer zusätzlichen Durchwirbelung der Injektionsmasse
beiträgt.
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Fig. 6 zeigt ein Spritzgerät 9 mit einem Drei-Wege-Ventil 10, welches
als Schieber mit von Hand translatorisch verstellbarer Lochblende 36 ausgebildet
ist. Die Lochblende 36
ist eine stirnseitig zum Zuführstrom hin
offene Hülse, deren Mantel mit zwei radialen, sich diametral gegenüberliegenden
Austrittsöffnungen 37 zur Aufteilung des Injektionsmassestromes an einen Abgabestutzen
38 und einen in axialer Richtung versetzten Rücklaufstutzen 39 versehen ist. In
der gezeigten Stellung nach Fig. 6 geht der durch den Zulaufstutzen 40 eintretende
Zulaufstrom über den Rücklaufstutzen 39 vollständig in die Rückführleitung 11. Bei
Betätigen des Handhebels 41 verschieben sich die Austrittsöffnungen 37 in einer
Weise, daß der Rücklaufstutzen 39 allmählich verschlossen wird und der Abgabestutzen
38 parallel dazu stetig geöffnet wird, so daß sich stufenlos ein beliebiges Mengenverhältnis
von Abgabestrom und Rückstrom einstellen läßt. Das Gehäuse des Drei-Wege-Ventils
10 ist nach dem Lösen einer Rändelschraube 42 vom Handbedienungsteil 43 lösbar,
so daß eine bequeme Reinigung des Drei-Wege-Ventils 10 möglich ist.
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Die Fig. 7 zeigt eine weitere Bauform eines Drei-Wege-Ventils 44,
bei dem die Lochblende 45 ein quer zum Zulaufstrom verstellbares, mit einem Loch
46 versehenes Steuerteil ist, dessen Loch 46 den Mündungen von zwei unmittelbar
nebeneinander liegenden Abgangskanälen 47, 48 zugeordnet ist. Zum Abschluß des Zuführschlauches
8 ist die Lochblende 45 dabei mit einem Anschlußstutzen 49 versehen. Die Verstellbewegung
der Lochblende 45 kann gemäß dem Pfeil 50
rein translatorisch sein.
Die Fig. 8 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines Drei-Wege-Ventils
51 mit einem Zuführloch 52 und zwei nebeneinander liegenden Abgangskanälen 53, 54,
bei der die Verstellung der Lochblende 55 rotatorisch erfolgt.
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Auch die Ausführung eines Drei-Wege-Ventils 56 in Form eines Kugelhahns
57 gemäß Fig. 9 ist eine Bauform, die eine Aufteilung des Injektionsstroms an einen
Abgabestutzen 58 und einen Rücklaufstutzen 59 ermöglicht.
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Auch in'diesem Fall ist die Bildung von toten Winkeln oder scharfen
Kanten weitgehend vermieden.
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Fig. 10 zeigt eine besonders bevorzugte Bauform eines Drei-Wege-Ventils
60, bei dem an die Zustromleitung 61 zwei flexible Abgangschläuche 62, 63 angeschlossen
sind.
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Die Schläuche 62, 63 sind durch eine Abklemmeinrichtung 64 alternativ
dicht abknickbar, so daß mit sehr geringen Bedienungskräften auch bei sehr hohen
Drücken eine bequeme Aufteilung des Zulaufstromes auf die beiden Schläuche 62, 63
möglich ist. Die Abklemmeinrichtung 64 besteht im einzelnen aus einem Widerlagerblock
65.mit Widerlagerkanten 66, 67 sowie einem zweiarmigen, drehbaren Betätigungshebel
68. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist der Schlauch 62, der im
Bereich zwischen
Widerlagerblock 65 und dem oberen Arm des Betätigungshebels
68 bereits vorgeknickt ist, voll geöffnet und der Schlauch 63 dicht zwischen der
unteren Kante 67 und dem unteren Arm des Doppelhebels 68 abgeknickt.
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Fig. 11 zeigt ein weiteres Drei-Wege-Ventil 69, bei dem ebenfalls
an den Zulaufstutzen 70 zwei flexible Schläuche 71, 72 angeschlossen sind. Bei diesem
Ausführungsbeispiel besteht die Abklemmeinrichtung 73 aus einem drehbaren Exzenter
74 mit Widerlagerflächen 75, womit alternativ die Schläuche 71, 72 dicht abquetschbar
sind.
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Bei allen gezeigten Bauformen kann die Zuschlagleitung 16 unmittelbar
hinter dem jeweiligen Drei-Wege-Ventil in die Abgabeleitung 14 münden; wofür z.
B. ein Anschlußstutzen 76 gemäß Fig. 6 vorgesehen sein kann.
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