DE3716784A1 - Bohrlochverschlussstopfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aufweitbaren, verlorenen Verschlußstopfen für unter Druck mit Flüssigkeit zu ver­ füllende Bohrlöcher zur Gesteinsverfestigung im Unterta­ gebergbau, mit einem elastischen, schlauchförmigen, sich abgeleitet vom Flüssigkeitsdruck selbsttätig gegen die Bohrlochwandung verspannenden, sich zwischen einem Ein­ laß- und einem Auslaßkopf erstreckenden Verschlußstück, das ein starres Distanzstück zwischen Einlaß- und Aus­ laßkopf umgibt, wobei das Verschlußstück mit seinen bei­ den Enden auf zylindrischen Flächen des Einlaß- bzw. des Auslaßkopfes aufsitzt und von außen von jeweils einer am Einlaß- bzw. Auslaßkopf angeformten Klemmhülse übergrif­ fen wird.

Ein Verschlußstopfen dieser Art ist aus der DE-PS 30 14 834 bekannt. Durch im Einlaß- und Auslaßkopf ange­ ordnete, entgegen der Füllrichtung sperrende Rückschlag­ ventile, bei welchen die Vorspannung des im Auslaßkopf angeordneten Rückschlagventils größer ist als die des Rückschlagventils im Einlaßkopf, wird beim Einpressen der Flüssigkeit in das Bohrloch zunächst durch den sich im Verschlußstopfen aufbauenden Druck das Verschlußstück gespreizt und dadurch der Verschlußstopfen im Bohrloch verklemmt. Ist der Füllvorgang beendet, kann ein den Ver­ schlußstopfen mit einer Pumpe für das Füllmaterial ver­ bindender Schlauch vom Verschlußstück abgenommen werden. Durch die Verspreizung des Verschlußstückes wird ein si­ cherer Sitz des Verschlußstopfens im Bohrloch gewährlei­ stet.

Solange sich die in das Bohrloch eingebrachte Flüssigkeit, beispielsweise zu einem Polyurethanschaum aushärtende Kunststoffkomponenten, noch nicht verfestigt hat, wirkt der hohe Fülldruck auf den Verschlußstopfen ein. Es be­ steht dabei die Gefahr, daß die innerhalb des Verschluß­ stücks angeordnete, aus dem Einlaßkopf, dem Distanzstück und dem Auslaßkopf bestehende Einheit durch den Flüssig­ keitsdruck gegenüber dem Verschlußstück verschoben wird. Dabei würde sich der an den Auslaßkopf angrenzende Ab­ schnitt des Verschlußstückes über das dem Verschlußstück zugewandte Ende des Auslaßkopfes stülpen und es könnte das dem Einlaßkopf zugewandte Ende des Verschlußstückes aus der Klemmverbindung mit dem Einlaßkopf gelöst werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Verlagerung von Einlaßkopf, Distanzstück und Auslaßkopf einerseits und Verschlußstück andererseits unter dem Ein­ fluß des in das Bohrloch eingebrachten Flüssigkeitsdruckes zu verhindern.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß an dem dem Verschlußstück zugewandten Ende zumindest der Klemmhülse des Auslaßkopfes sich in Längsrichtung des Verschlußstückes erstreckende, federelastische Zungen an­ geformt sind, welche durch das sich aufweitende Verschluß­ stück spreizbar sind.

Da sich das Verschlußstück spreizt, bevor unter Druck stehende Flüssigkeit aus dem Auslaßkopf in das Bohrloch eintritt, werden die federelastischen Zungen ebenfalls gespreizt, bevor sich im Bohrloch der Flüssigkeitsdruck aufbaut. Sobald das Verschlußstück fest im Bohrloch ver­ klemmt ist, öffnet sich das Ventil im Auslaßkopf und entläßt die Flüssigkeit in das Bohrloch. Zu diesem Zeit­ punkt hat das Verschlußstück sich so verformt, daß es im Anschluß an den Auslaßkopf eine Stützfläche bildet, an welcher die gespreizten Zungen des Auslaßkopfes anliegen, wodurch einerseits verhindert wird, daß sich das Ver­ schlußstück über das ihm zugewandte Ende des Auslaßkopfes stülpen kann und andererseits der im Bohrloch herrschen­ de Flüssigkeitsdruck den Auslaßkopf gegenüber dem Ver­ schlußstück in Richtung auf den Bohrlochausgang ver­ schieben kann.

Vorzugsweise sind die federelastischen Zungen gleichmäßig in Umfangsrichtung der Klemmhülse verteilt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bestehen die Einlaß- und Auslaßköpfe aus Kunststoff.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungs­ gemäß ausgebildeten Verschlußstopfen in Ruhestellung und

Fig. 2 eine Seitenansicht des Verschlußstopfens in seiner Klemmstellung.

Der insgesamt mit 10 bezeichnete Bohrlochverschluß umfaßt ein zwischen zwei als Einlaßkopf 12 und Auslaßkopf 14 be­ zeichneten Ventilköpfen angeordnetes, aufweitbares Ver­ schlußstück 16, welches als hochdruckfester Gummischlauch ausgebildet ist, dessen Durchmesser im unbelasteten Zu­ stand etwas geringer ist, als der Durchmesser des zu ver­ schließenden Bohrlochs, dessen Durchmesser beispielsweise 45 mm betragen kann.

Die beiden Ventilköpfe 12 und 14 bestehen aus im wesent­ lichen zur Schlauchachse rotationssymmetrischen Grund­ körpern 18 bzw. 20, die von einem zentralen Kanal 22 bzw. 24 durchzogen werden. Auf dem dem Verschlußstück 16 zugewandten Seite weisen die Grundkörper 18 bzw. 20 je­ weils 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 Distanzstücks 38 einge­ schraubt 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 Beschickdungsrohrs oder eines Schlauchs in das Bohrloch einsetzen läßt. Auf die Außen­ flächen 40 oder 42 der rohrförmigen Abschnitte 26 bzw. 28 sind die Endabschnitte 44 bzw. 46 des Verschlußstücks 16 aufgezogen, welche von an den Grundkörpern 18 und 20 ange­ formten, zylindrischen Klemmhülsen 48 bzw. 50 übergriffen werden. An die dem Verschlußstück 16 zugewandten Enden dieser zylindrischen Klemmhülsen 48 bzw. 50 schließen sich in Längsrichtung des Verschlußstücks 16 verlaufende, feder­ elastische Zungen 49 bzw. 51 an, welche gleichmäßig über den Umfang der Klemmhülsen verteilt sind. Beispielsweise sind an jeder Klemmhülse 48 bzw. 50 acht Zungen 49 bzw. 51 ausgebildet, wobei die Breite der Zungen und der Zwi­ schenräume annähernd gleich groß sein kann.

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 des­ sen innerem Ende eine Schulter 56 ausgebildet ist, die eine Ventilöffnung 59 umgibt. Auf der Schulter 56 ist eine Dichtung 58 angeordnet. In Durchströmrichtung strom­ ab, also in Richtung auf den Auslaßkopf 14, ist auf der anderen Seite der Ventilöffnung 58 ein konischer Ventil­ sitz 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 vor­ gesehen, wobei wieder auf der stromab gelegenen Seite dieser Ventilöffnung 66, nun also auf der vom Distanz­ stück 38 abgewandten Seite, ein Ventilsitz 68 ausgebil­ det 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 Innegewinde 76 eingeschraubt ist, das an dem vom Verschlußstück 16 abgewandten Endabschnitt des Grundkörpers 20 ausgebildet ist. Durch Verstellen des Nippels 74 kann die Wirkung der Feder 72 eingestellt wer­ den, 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 zu­ nächst das Verschlußstück 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 Ventilöff­ nung 58 dem Bohrlochverschluß 10 zugeführte Material den Bohrlochverschluß 10 durchströmen und das Verschlußstück 16 spreizen kann, ist das Distanzstück 38 an seinen beiden Enden 80 und 82 jeweils mit einem zentralen, in Längs­ richtung des Distanzstücks 38 verlaufenden Kanal 84 bzw. 88 versehen, der sich innerhalb des Distanzstücks 38 je­ weils bis zu einer das Distanzstück diametral durchque­ renden Durchbrechung 88 bzw. 90 erstreckt. Diese Durch­ brechungen 88 und 90 stellen die Verbindung zwischen den Kanälen 80 bzw. 82 und dem Ringraum zwischen dem Ver­ schlußstück 16 und dem Distanzstück 38 dar.

Wie die Fig. 2 zeigt, werden die Zungen 49 und 51 beim Aufblähen des Verschlußstücks 16 nach außen gedrückt und verhindern somit ein Überstülpen des Verschlußstücks 16 auf den Einlaßkopf 12 oder den Auslaßkopf 14. Außerdem bildet das Verschlußstück 16 eine dem Auslaßkopf 14 zu­ gewandte Stützfläche 17, an welcher die Zungen 51 des Auslaßkopfes 14 anliegen, wodurch der Auslaßkopf 14 da­ ran gehindert wird, sich in axialer Richtung gegen das Verschlußstück 16 zu verschieben.

Claims (3)

1. Aufweitbarer, verlorener Verschlußstopfen (10) für unter Druck mit Flüssigkeit zu verfüllende Bohrlö­ cher zur Gesteinsverfestigung im Untertagebergbau mit einem elastischen, schlauchförmigen, sich abgeleitet vom Flüssigkeitsdruck selbsttätig gegen die Bohrloch­ wandung verspannenden, sich zwischen einem Einlaß- (12) und einem Auslaßkopf (14) erstreckenden Verschlußstück (16), das ein starres Distanzstück (38) zwischen Einlaß- und Auslaßkopf umgibt, wobei das Verschlußstück (16) mit seinen beiden Enden (44, 46) auf zylindrischen Flächen (40, 42) des Einlaß- (12) bzw. des Auslaßkopfes (14) aufsitzt und von außen von jeweils einer am Einlaß- bzw. Auslaßkopf angeformten Klemmhülse (48, 50) über­ griffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Verschlußstück (16) zugewandten Ende zumindest der Klemmhülse (50) des Auslaßkopfes (14) sich in Längs­ richtung des Verschlußstücks erstreckende, federelasti­ sche Zungen (49, 51) angeformt sind, welche durch das sich aufweitende Verschlußstück (16) spreizbar sind.

2. Verschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zungen (49, 51) gleichmäßig in Um­ fangsrichtung der Klemmhülse (48, 50) verteilt sind.

3. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaßkopf (12) und Aus­ laßkopf (14) aus Kunststoff bestehen.