DE3526557A1

DE3526557A1 - Rohrfoermiger verlorener bohrlochverschluss

Info

Publication number: DE3526557A1
Application number: DE19853526557
Authority: DE
Inventors: Otto-Ernst Dipl Ing Glaesmann; Frank Dipl Chem Dr Meyer; Walter Dipl Ing Marsch; Wilhelm Dipl Ing Wertelewski
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Carbotech Berg und Tunnelbausystem GmbH
Priority date: 1985-07-25
Filing date: 1985-07-25
Publication date: 1987-02-05
Also published as: FR2585405A2; DE3526557C2; FR2585405B2; BE905156A

Description

Die Erfindung betrifft einen rohrförmigen verlorenen Bohrlochverschluß zum Injizieren von insbesondere zur Gebirgsverfestigung geeigneten Medien, wie beispielsweise Kunstharz, der im wesentlichen aus einem Füllrohr mit einem an der Spitze angeordneten, als Rückflußsicherung ausgebildeten, Rückschlagventil sowie aus einem das Füllrohr umgebenden, an den Enden in Hülsen gelagerten und als Dichtelement ausgebildeten, Schlauchabschnitt aus elastischem Material besteht, wobei ein weiteres gegenüber dem an der Spitze des Füllrohres angeordneten Ventiles eine geringere Vorspannung aufweisendes Rückschlagventil zur Beaufschlagung des Dichtelementes vorgesehen ist, und das Rückschlagventil als eine mindestens eine Öffnung im Füllrohr umschließende, nachgiebige Manschette bekannter Art im Bereich des das Füllrohr umschließenden Dichtelementes angeordnet ist (nach Patent P 34 02 615).

Die im obengenannten Hauptpatent vorgeschlagene Lösung eignet sich vorzüglich mit Hilfe des Abdichtelementes einen Bohrlochverschluß auch in nicht definierten Bohrlochquerschnitten abdichtend zu verspannen. Voraussetzung für die Aushärtung des Kunstharzes im Blähraum in der gewünschten Ruhe und der damit verbundenen Volumenvergrößerung ist jedoch die Verwendung von relativ schnell, d. h. beispielweise innerhalb von einer halben Minute aushärtenden Harzen. Der durch die schnelle Aushärtung innerhalb des Dichtelementes aufgebaute Gegendruck erlaubt eine Erhöhung des Druckes zum Injizieren bis zum vollem Pumpendruck, beispielsweise bis zu 300 bar, ohne daß die Gefahr besteht, daß weiteres Kunstharz in den Blähraum des Dichtelementes eindringen kann.

Die als Rückschlagventil ausgebildete und die Öffnung im Füllrohr umgebende Dichtmanschette bildet dann keinen ausreichenden Schutz für die eventuelle Zerstörung der Dichtmanschette, insbesondere in Bohrlöchern mit undefinierten Bohrlochquerschnitten, wenn zum Verpressen ein Kunstharz verwendet wird, das sehr spät, beispielweise innerhalb einer Zeit von zwei Stunden, aushärtet. Solange das Harz innerhalb des Dichtelementes nicht aushärtet, wird im Bereich der Manschette kein ausreichender Gegendruck aufgebaut, der bei der Erhöhung des Pumpendruckes für den eigentlichen Injiziervorgang eine solche Sicherung darstellt, daß nicht das Harz mit dem vollen Pumpendruck in das Dichtelement eindringt und dieses zerstört.

In Weiterbildung der Erfindung nach dem Hauptpatent hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Bohrlochverschluß zu entwickeln, der insbesondere bei Verwendung von langsam aushärtenden Kunstharzen sicherstellt, daß die mit einem Druck von beispielsweise bis zu 60 bar aufgeblähte und an der Bohrlochwandung anliegende Dichtung nicht zerstört wird und von der weiteren Druckerhöhung nicht mehr erfaßt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Öffnung innerhalb des Füllrohres mit einem zusätzlichen Ventil versehen ist.

Innerhalb eines Ausführungsbeispieles der Erfindung erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß das als Druckbegrenzungsventil ausgebildete Ventil mit einem Differenzkolben versehen ist, der am Ende des in das Füllrohr reichenden Ventilkörpers angeordnet ist, wobei unterhalb der kleineren Kolbenfläche in dem Ventilkörper Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind. Weiterhin erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß der Differenzkolben aus einem abscher- oder verformbaren Material, beispielsweise Kunststoff oder Metall, hergestellt ist.

Die Erfindung beruht unter Verwendung von einem abscher- oder verformbaren Material für den Differenzkolben darauf, daß dieser innerhalb des Ventilkörpers hervorgerufen durch eine bestimmte Druckerhöhung an vorgesehenen Kanten abschert bzw. sich verformt und den Durchfluß in das Dichtelement sicher verschließt.

Im Rahmen der Erfindung ist es vorstellbar, in die Bohrung im Füllrohr Rückschlagventile in anderer Bauweise, beispielsweise federkraftgesteuerte Rückschlagventile, einzuschrauben.

Der technische Fortschritt der Erfindung ist darin zu sehen, daß auch bei Verwendung von relativ langsam aushärtenden Kunstharzen die Zerstörung der Dichtelemente verhindert wird und zum anderen der kontinuierliche Betriebsablauf nicht eingeschränkt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Bohrlochverschluß und

Fig. 2 einen Schnitt nach den Linien A-B in Fig. 1.

Der Bohrlochverschluß nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Füllrohr 1, das zur Aufnahme der als Muffen ausgebildeten Hülsen 11, 12 in entsprechenden Bereichen mit Gewinden 13, 14 versehen ist. Die Hülsen 11, 12 sind so gegeneinander gerichtet auf das Füllrohr 1 aufgeschraubt, daß sie ein schlauchförmig ausgebildetes, aus elastischem Material, beispielsweise aus Gummi hergestelltes, Dichtelement 2 büchsenartig aufnehmen. Zur Verstärkung kann das Dichtelement 2 mit einem Stützgitter, beispielsweise aus Metall oder Gewebe, versehen sein. Das Dichtelement 2 ist unabhängig von dem an der Spitze des Bohrlochverschlusses angeordneten Ventil 5 zur Rückflußsicherung das aus einer Feder 6 und einer Kugel 7 besteht, an beliebiger Stelle des Bohrlochs auf dem Füllrohr 1 bzw. auf Abschnitten des Füllrohres 1 anzuordnen. Das Ventil 5 kann auch als eine Schutzkappe 38 mit einem entsprechenden Berstboden 39 ausgebildet sein. In dem Füllrohr 1 und zwar im Bereich der von dem Dichtelement 2 umgeben ist, ist ein Rückschlagventil 8 angeordnet, das aus mindestens einer Öffnung 9 im Füllrohr 1 und einer das Füllrohr 1 und die Öffnung 9 umgebenden Manschette 10 aus nachgiebigem Material besteht.

Die Hülsen 11, 12 weisen entsprechend der Länge des Dichtelementes 2 einen festen Abstand voneinander auf. Die Höhe der das Dichtelement 2 büchsenartig aufnehmenden Hülsen 11, 12 dient zur Magazinierung des Dichtelementes 2. Das Dichtelement 2 zieht sich beim Aufblähen aus den Hülsen 11, 12 heraus, bis der nicht definierte Bohrlochquerschnitt, d. h. die Wandung des Bohrlochs, ein Widerlager bildet. Um durch das Aufblähen eine Zerstörung des Dichtelementes 2 an den Hülsenrändern der Hülsen 11, 12 zu vermeiden, können die Hülsen 11, 12 mindestens teilweise längsgeschlitzt ausgebildet sein.

Auf diese Weise wird eine gewisse Nachgiebigkeit der Hülsenwandung erzielt.

Gleichzeitig ist der eigentliche Blähraum durch ringartige Keildichtungen 15 abgedichtet, die sich durch den aufkommenden Blähdruck in den Bereich der Hülsen 11, 12 einschieben und somit den Randbereich zusätzlich abdichten. Das Gleiten der Keildichtungen 15 mit dem entsprechenden Abdichtungseffekt wird durch die Längsschlitze der Hülsen 11, 12 positiv gefördert.

Innerhalb der Öffnung 9 im Füllrohr 1 ist unterhalb der Manschette 10 ein zusätzliches Ventil 31 angeordnet, beispielsweise eingeschraubt. Dieses Ventil 31 ist als Druckbegrenzungsventil ausgebildet. Am Ende des Ventilkörpers ist ein mit zwei Kolbenflächen 33 und 34 versehener Differenzkolben 32 angeordnet. Unterhalb der kleineren Kolbenfläche 33 sind in dem Ventilkörper vier Durchtrittsöffnungen 35 angeordnet. Der Differenzkolben 32 ist mit einer umlaufenden Abkantung versehen, welche auf die umlaufende Kante 36 im Ventilkörper abgestimmt ist.

Beim Injizieren eines Zwei-Komponenten-Kunstharzes dringt das Kunstharz zunächst innerhalb des Füllrohres 1 zum Ventil 5 an der Spitze vor. Das Ventil 5 ist höher vorgespannt und über den Rückstau dringt das Harz über die Durchtrittsöffnungen 35 an der Manschette 10 vorbei in das Dichtelement 2 ein. Bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes, beispielsweise von 60 bar verursacht der Druck auf die größere Kolbenfläche 34 ein Abscheren oder Verformen des aus Kunststoff oder Metall hergestellten Differenzkolbens 32, so daß dieser duch die Abscherung bzw. Verformbarkeit seinen ursprünglichen Sitz verläßt und in die unterhalb gelegene Position im Ventilkörper gepreßt wird. Die umlaufende Kante 37, die wiederum eine weitere Querschnittsverengung darstellt, hält den Differenzkolben 32 in dieser Verschlußstellung, so daß bis zum Abschluß des Injiziervorganges kein weiteres Kunstharz in den Blähraum des Dichtelementes 2 eindringen kann.

1 Füllrohr
2 Dichtelement
5 Ventil
6 Feder
7 Kugel
8 Ventil
9 Öffnungen
10 Manschette
11 Hülse
12 Hülse
13 Gewinde
14 Gewinde
15 Keildichtung
31 Ventil
32 Differenzkolben
33 Kolbenfläche (klein)
34 Kolbenfläche (groß)
35 Durchtrittsöffnungen
36 Kante
37 Kante
38 Schutzkappe
39 Berstboden

Claims

1. Rohrförmiger verlorener Bohrlochverschluß zum Injizieren von insbesondere zur Gebirgsverfestigung geeigneten Medien, wie beispielsweise Kunstharz, der im wesentlichen aus einem Füllrohr mit einem an der Spitze angeordneten, als Rückflußsicherung ausgebildeten, Rückschlagventil sowie aus einem das Füllrohr umgebenden, an den Enden in Hülsen gelagerten und als Dichtelement ausgebildeten, Schlauchabschnitt aus elastischem Material besteht, wobei ein weiteres gegenüber dem an der Spitze des Füllrohres angeordneten Ventiles eine geringere Vorspannung aufweisendes Rückschlagventil zur Beaufschlagung des Dichtelementes vorgesehen ist und das Rückschlagventil als eine mindestens eine Öffnung im Füllrohr umschließende, nachgiebige Manschette bekannter Art im Bereich des das Füllrohr umschließenden Dichtelementes angeordnet ist (nach Patent P 34 02 615), dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (9) innerhalb des Füllrohres (1) mit einem zusätzlichen Ventil (31) versehen ist.

2. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Druckbegrenzungsventil ausgebildete Ventil (31) mit einem Differenzkolben (32) versehen ist, der am Ende des in das Füllrohr (1) reichenden Ventilkörpers angeordnet ist, wobei unterhalb der kleineren Kolbenfläche (33) in dem Ventilkörper Durchtrittsöffnungen (35) vorgeshen sind.

3. Bohrlochverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzkolben (32) aus einem abscher- oder verformbaren Material, beispielsweise Kunststoff oder Metall, hergestellt ist.

4. Bohrlochverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper innerhalb des den Differenzkolben (32) aufnehmenden Abschnitt mit einer umlaufenden, den Querschnitt verengenden Kante (36) versehen ist.

5. Bohrlochverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper unterhalb der Durchtrittsöffnungen (35) mit einer weiteren, den Querschnitt verengenden, Kante (37) versehen ist.

6. Bohrlochverschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkörper unterhalb der kleineren Kolbenfläche (33) des Differenzkolbens (32) über den Umfang verteilt vier Durchtrittsöffnungen (35) vorgesehen sind.

7. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Ventil (31) als federkraftgesteuertes Rückschlagventil ausgebildet ist.

8. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllrohr (1) umgebend, unter dem Dichtelement (2) in die Hülsen (11, 12) verschiebbar, Keildichtungen (15) vorgesehen sind.