DE3409840C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Injizieren von Injektionsmassen, z. B. Zementmörtel, in vorgebohrte Aufnahmelöcher für Injektionsanker, z. B. Gebirgs- oder Mauerwerksanker, bestehend aus einem Mischbehälter mit Förderpumpe, einem Spritzgerät mit Abgabeleitung, einem Zuführschlauch zwischen Förderpumpe und Spritzgerät und aus einer Rückführleitung.

Derartige Vorrichtungen sind in vielfacher Ausführungsform bekannt und werden umfangreich beim Einsetzen sogenannter Injektionsanker verwendet.

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 Bohr­ loch mit verhältnismäßig geringen Kräften oft heraus­ gezogen werden kann. Es sind vielfältige Untersuchungen angestellt worden, die Auszugsfestigkeit der Injektions­ anker zu erhöhen, was man in erster Linie durch Maßnahmen an der Bohrlochleibung, z. B. Aufrauhung, gute Benetzung usw., zu verbessern suchte.

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 Injektions­ masse abhängt. Bei den bekannten Injektionsgeräten erfährt die Injektionsmasse, im allgemeinen eine Zementmörtel­ mischung, eine Entmischung, die zu einem Verlust an Aus­ härtfestigkeit und an Haftvermögen an der Bohrlochleibung führt. Darüber hinaus müssen bei den bekannten Injektions­ vorrichtungen verhältnismäßig dünnflüssige Injektionsmassen verwendet werden. Das dabei für die leichtere Transportier­ barkeit verwendete Überschußwasser führt aber zu einem Volumenschwund beim Aushärten des Pfropfens, wodurch eben­ falls in sehr hohem Maße die Auszugsfestigkeit des Pfropfens beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Injektions­ vorrichtung 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.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Spritzgerät als Drei-Wege-Ventil ausgebildet ist, daß die Rückführleitung ein vom Spritzgerät zum Misch­ behälter führender, flexibler Schlauch ist, daß die vom Drei-Wege-Ventil zur Spritzmündung des Spritzgerätes reichende Abgabeleitung eine Länge von nur einigen Zenti­ metern 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 Misch­ behälter, 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 Transport­ wasseranteil sich nicht entmischen und nicht klumpen können. Durch die sehr geringe Länge der Abgabeleitung ist der Anteil der zeitweise stillstehenden Injektionsmasse sehr gering und kann ohne weiteres mit ins Bohrloch eingeführt, oder aber bei besonderen Anforderungen ohne große Material­ verluste 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 Abgabe­ strom angepaßt sein, wobei lediglich ein gewisser minimaler Rückstrom bei der Auslegung berücksichtigt werden muß. Da es bei einem Drei-Wege-Ventil bei einer plötzlichen Unter­ brechung des Abgabestromes aufgrund der Umleitung auf den Rückstrom nicht zu außergewöhnlichen Druckstößen im Zuführschlauch kommt, kann auch bei sehr hohen Arbeits­ drücken, z. B. 50 bar, mit kurzen Verstellzeiten gearbeitet werden, was vor allem im Hinblick auf eine manuelle Steuerung der Injektion von Bedeutung ist.

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 ange­ bracht 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 herausge­ siebt 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 Betriebs­ zeiten hinweg freie, unverstopfte Siebflächen verbleiben. Der rotierende Siebkorb sorgt darüber hinaus für eine verstärkte Durchmischung der Injektionsmasse.

In Ausgestaltung der Erfindung kann das Spritzgerät als Schieber mit von Hand translatorisch verstellbarer Loch­ blende ausgebildet sein. Nach einer ersten Ausführungsform kann dabei die Lochblende eine stirnseitig zum Zuführstrom hin offene Hülse sein, deren Mantel mit zwei radialen Austrittsöffnungen zur Aufteilung des Injektionsmassestromes an einen Abgabe- und einen Rücklaufstutzen versehen ist. 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 Aus­ bildung von toten Winkeln und das Zusetzen von Dichtungs­ flächen weitgehend ausgeschlossen, so daß eine hohe Be­ triebssicherheit gegeben ist.

Der Erfindung zufolge kann weiterhin das Spritzgerät alternativ auch mit einem Drei-Wege-Kugelhahn versehen sein. Auch bei dieser Ausgestaltung ist ein sehr gleich­ mäßiger Durchfluß der Injektionsmasse durch das Spritz­ gerät sichergestellt.

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 Aus­ gestaltung 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 aufzu­ bringenden Kräfte gering und von Hand aufbringbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in die Abgabe­ leitung 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 Auf­ nahmeloch der Injektionsmasse zugesetzt werden.

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 Mehrkant­ kupplungen 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 Drehmomenten­ verbindung zwischen Motor und Welle sichergestellt ist. Besonders vorteilhaft bei der Wahl eines Außenvierkants und eines zugeordneten Innenvierkants oder Innenzwölfkants ist schließlich, daß in der Technik übliche Normbauteile verwendet werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben, in denen zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtanordnung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung 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 Außen­ vierkant und einem Innenvierkant, im Querschnitt,

Fig. 5 eine Mehrkantkupplung bestehend, aus einem Außen­ vierkant 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 Zulauf­ strom ausgerichteten Lochblende,

Fig. 8 eine rotatorisch verstellbare Lochblende,

Fig. 9 einen Drei-Wege-Kugelhahn,

Fig. 10 ein Drei-Wege-Ventil mit einer Abklemmein­ richtung zum Abknicken von Schläuchen und

Fig. 11 ein Drei-Wege-Ventil mit einer Klemmeinrichtung zum Abquetschen von Schläuchen.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Injizieren von Injektionsmassen in schematischer Darstellung. Während eines Arbeitsgangs, bei dem eine Vielzahl von Aufnahme­ löchern für Injektionsanker beschickt werden soll, wird die Injektionsmasse in einem Mischbehälter 2 bevorratet, in welchem eine von einem Motor 3 angetriebene Mischer­ welle 4 mit einer Mischwendel 5 angeordnet ist. Die Misch­ wendel 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 Rück­ führleitung 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 Aus­ gestaltung der Vorrichtung 1 kann in die Abgabeleitung 14 zusätzlich eine Zuschlagleitung 16 einmünden.

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 An­ wendungsfall Drücke zwischen zwei und vier bar, aber auch Drücke bis hin zu fünfzig bar erreichbar sind.

Da die Welle 21 einer Schraubenpumpe immer gewisse exzen­ trische 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 Mehrkant­ kupplungen 22, 23 bestehen, wie die Fig. 4 und 5 zeigen, vorzugsweise aus einem Außenvierkant 24, 25 und einem zugeordneten Innenvierkant 26 oder aber einem Innenzwölf­ kant 27. Bei der Wahl eines Außenvierkants 24, 25 läßt sich bei gleichzeitiger Übertragung eines größeren Dreh­ momentes ein relativ großes, allseitiges Radialspiel erzielen.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist der auf der Mischerwelle 4 angeordnete Siebkorb 13 als kegelstumpfförmiger, an der kleineren, einlaßseitigen Basis 28 offener Auffang­ behälter ausgebildet, bei dem sowohl die größere Basis 29 als auch die Mantelfläche 30 als Siebflächen ausge­ bildet sind. Die Siebflächen können entsprechend der vergrößerten Ausschnittsdarstellung 31 als Lochbleche, oder aber auch als enge Drahtgeflechte ausgebildet sein. In jedem Fall werden sich infolge der Zentrifugalwirkung gröbere Bestandteile des Rücklaufstromes im Umfangsbereich 32 der größeren Basis 29, also des Behälterbodens, ab­ setzen, 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 zu­ sätzlichen Durchwirbelung der Injektionsmasse beiträgt.

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 gegen­ überliegenden 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 Rückführ­ leitung 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 Rändel­ schraube 42 vom Handbedienungsteil 43 lösbar, so daß eine bequeme Reinigung des Drei-Wege-Ventils 10 möglich ist.

Die Fig. 7 zeigt eine weitere Bauform eines Drei-Wege-Ventils 44, bei dem die Lochblende 45 ein quer zum Zulauf­ strom verstellbares, mit einem Loch 46 versehenes Steuer­ teil 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 Ver­ stellbewegung 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 Loch­ blende 55 rotatorisch erfolgt.

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 Abgabe­ stutzen 58 und einen Rücklaufstutzen 59 ermöglicht. Auch in diesem Fall ist die Bildung von toten Winkeln oder scharfen Kanten weitgehend vermieden.

Fig. 10 zeigt eine besonders bevorzugte Bauform eines Drei-Wege-Ventils 60, bei dem an die Zustromleitung 61 zwei flexible Abgangsschläuche 62, 63 angeschlossen sind. 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 Betätigungs­ hebels 68 bereits vorgeknickt ist, voll geöffnet und der Schlauch 63 dicht zwischen der unteren Kante 67 und dem unteren Arm des Doppelhebels 68 abgeknickt.

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.

Bei allen gezeigten Bauformen kann die Zuschlagleitung 16 unmittelbar hinter dem jeweiligen Drei-Wege-Ventil in die Abgabeleitung 14 münden, wofür z. B. ein Anschluß­ stutzen 76 gemäß Fig. 6 vorgesehen sein kann.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Injizieren von Injektionsmassen in vorgebohrte Aufnahmelöcher für Injektionsanker, bestehend aus einem Mischbehälter mit Förder­ pumpe, einem Spritzgerät mit Abgabeleitung, einem Zuführschlauch zwischen Förderpumpe und Spritzgerät und aus einer Rückführleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzgerät (9) als Drei-Wege-Ventil (10) aus­ gebildet ist, daß die Rückführleitung (11) ein vom Spritzgerät (9) zum Mischbehälter (2) führender, flexibler Schlauch ist, daß die vom Drei-Wege-Ventil (10) zur Spritzmündung des Spritzgerätes (9) reichende Abgabeleitung (14) eine Länge von einigen Zentimetern bis höchstens zwei Dezimetern aufweist und daß das Drei-Wege-Ventil (10) ein von Hand steuerbarer Ver­ teiler ist, mittels dessen der Zulaufstrom der Injektionsmasse stufenlos in beliebigem Mengenverhältnis auf Abgabestrom und Rückstrom aufteilbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Mischbehälter (2) ein Siebkorb (13) für den Rückstrom vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkorb (13) als kegelstumpfförmiger, an der kleineren, einlaßseitigen Basis (28) offener Auffangbehälter ausgebildet ist, welcher konzentrisch auf der Mischerwelle (4) angebracht ist, und daß sowohl die größere Basis (29) als auch die Mantel­ fläche (30) Siebflächen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzgerät (9) als Schieber mit von Hand translatorisch oder rotatorisch verstellbarer Lochblende (36, 45, 55) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochblende (36) eine stirnseitig zum Zuführ­ strom hin offene Hülse ist, deren Mantel mit zwei radialen Austrittsöffnungen (37) zur Aufteilung des Injektionsmassestromes an einen Abgabestutzen (38) und einen Rücklaufstutzen (39) versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochblende (45, 55) ein quer zum Zulaufstrom verstellbares, mit einem Loch (46, 52) versehenes Steuerteil ist, dessen Loch (46, 52) den Mündungen von zwei unmittelbar nebeneinander liegenden Abgangs­ kanälen (47, 48; 53, 54) zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzgerät (9) mit einem Drei-Wege-Kugelhahn (57) versehen ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drei-Wege-Ventil (60, 69) des Spritzgerätes (9) zwei an den Zustrom angeschlossene, flexible Schläuche (62, 63; 71, 72) aufweist, welche alternativ durch eine gemeinsame Abklemmeinrichtung (64, 73) dicht abknickbar oder abquetschbar sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abgabe­ leitung (14) des Spritzgerätes (9) eine Zuschlag­ leitung (16) mündet.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischer­ welle (4) an beiden Enden über Mehrkantkupplungen (22, 23), welche mit einem ein oder mehrere Milli­ meter großen Radialspiel versehen sind, mit dem Motor (3) und der Pumpe (7) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsstücke aus einem Außenvierkant (24, 25) und einem zugeordneten Innenvierkant (26) oder Innenzwölfkant (27) bestehen.