DE4022428A1 - Injektionsvorrichtung mit kupplungs- und sperrvorrichtung fuer das einpressen von fluessigen stoffen in rissige bauwerkskoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Injektionsvorrichtung mit Kupplungs- und Sperrvorrichtung für das Einpressen von flüssigen Stoffen, insbesondere Zementsuspensionen, durch ein in einem rissigen Bauwerkskörper, z. B. aus Beton oder Mauerwerk, eingebrachtes Bohrloch, mit einem Injektionspacker, der als Montage-, Dreh-, Spreiz-, Schlag- oder Klemmpacker ausgebildeten, welcher einen durchgehenden Kanal mit radialen Ausgängen an seinem Fußende zur Einführung der Stoffe in den Bauwerkskörper aufweist, und an seinem Kopfende mit der Kupplungs- und Sperrvorrichtung verbindbar ist.

Derartige Injektionspacker sind für Hochdruckinjektionen mit Injektionsdrucken von 200 bar und darüber, aber auch für Injek­ tionen bei einem Druck von wenigen bar geeignet und für diese Zwecke bekannt. Als Injektionsmittel werden hierfür hauptsächlich schnell bindende Kunststoffharze oder Zementsuspensionen verwen­ det.

Zum Ausfüllen eines Risses in einem Baukörper, oder auch in einem gewachsenen Berg, wird ein zu befestigender Riß angebohrt.

Nach Herstellung des Bohrloches wird der Injektionspacker in das Bohrloch eingesetzt und verklemmt. Dieser wird in einem ersten Schritt zunächst im Bohrloch so festgelegt, daß er auch durch Injektionsdrucke von 200 bar und darüber durch den Reak­ tionsdruck der eingespritzten Masse nicht aus dem Bohrloch herausgedrückt werden kann. In einem zweiten Schritt wird dann durch den Innenkanal, insbesondere Zementsuspension, gepreßt und der Riß im Baukörper dadurch verfüllt. Der flüssige Stoff härtet nach einer gewissen Zeitspanne aus oder bindet ab, wodurch der hydrostatische Druck auf den Injektionspacker zurückgeht. Der Injektionspacker ist somit ein Bohrlochverschluß, der so fest im Bohrloch verankert oder verklemmt sein muß, daß er dem entstehenden Gegendruck der injizierten Masse während des Ein­ preßvorgangs bis zum Aushärten des Kunststoffs standhält.

Aus den DE-OF 26 33 434 oder 31 00 840 oder den Gebrauchsmustern 83 30 425 sowie 88 00 387.6 sind Injektionsvorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen der Injektionspacker einen kegelstumpfförmigen Mantel hat und somit als Rundkeil ausgebildet ist. Das Bohrloch wird nur so groß gebildet, daß der keilförmige Schaft etwas in das Bohrloch hineingesteckt werden kann. Danach wird der Injektionspacker durch Hammerschläge in das Bohrloch eingetrieben und verkeilt. Anschließend muß noch ein zum Injektionspacker gehörendes Ansatzstück, zumeist ein Nippel, in den Eintrittsbereich eingedreht werden, damit eine Spritzpistole zur Zuführung des Spritzgutes angesetzt werden kann.

Es hat sich aber auch herausgestellt, daß die verfügbaren Nippel relativ kleine Durchlaßquerschnitte für die flüssigen Stoffe bieten und nicht alle flüssigen Stoffe mit den vorbekannten Injektionsvorrichtungen verpreßt werden können. So lassen sich beispielsweise Zementsuspensionen, welche ein feinkörniges Gut beinhalten, nicht durch einen Nippel pressen und damit nicht mit den bekannten Vorrichtungen verarbeiten.

In der modernen Restaurierung von Bauwerken oder dergleichen werden anstelle von Kunststoffen zunehmend Zementsuspensionen für die genannten Verpressungen eingesetzt, um die Sanierung mit demselben Bindemittel durchzuführen, mit dem auch der Bauwerkskörper erstellt worden ist.

Zementsuspensionen lassen sich jedoch wegen ihrer Körnigkeit nicht durch herkömmliche Schmiernippel pressen. Diese führen zu Verstopfungen der kleinen Öffnungen und durch die relativ schnelle Abbindung lassen sich keine weiteren Suspensionen einspritzen noch bevor eine ausreichenden Menge den zu füllenden Riß erreicht hat.

Es sind auch Injektionsvorrichtungen mit Schlauchventilen bekannt, bei denen die seitwärts gerichtete Öffnung mit einem kurzen Schlauch abgedeckt sind. Dieses Schlauchstück ist in Richtung des Kopfendes durch einen Anschlag gesichert, damit der Schlauch beim Einführen des Injektionspackers nicht durch Reibung mit der Bohrwandung von der Öffnung abgestreift werden kann.

Beim Einpressen einer körnigen Suspension besteht jedoch die Gefahr, daß das Schlauchstück durch die mit großer Kraft betriebene Bewegung der körnigen Suspension mitgenommen und in Richtung des Fußendes abgestreift wird. Um dies zu erschweren, wurde das Fußende tropfenförmig ausgebildet, so daß der Ventilschlauch über seine Achse unterschiedliche Radien umspannt. Die Herstellung einer solchen Formgebung ist jedoch aufwendig und dennoch nicht ausreichend sicher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese aufgeführten Nachteile zu beseitigen und unter Beibehaltung der Vorteile der vorbekannten Injektionsvorrichtungen der eingangs genannten Art diese dahingehend weiterzubilden, daß sie auch für das Einpressen von Zementsuspensionen geeignet sind, einen größeren Durchlaßquer­ schnitt bieten, wodurch pro Zeiteinheit eine größere Menge an flüssigem Injektionsmaterial die Injektionsvorrichtung durchströ­ men kann und damit schneller abbindende bzw. schneller aushärtende Injektionsmaterialien eingesetzt werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Kupp­ lungs- und Sperrvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß eine schnelle und sichere Montage und Ausführung der Einspritzarbeiten erfolgen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der eingangs aufgeführten Injektionsvorrichtung dadurch, daß die radialen Ausgänge mit einer um den Umfang des Fußendes geführten Auskehlung oder Nut ver­ bunden sind, in der ein die Ausgänge als Rücklaufsperre schließen­ der O-Ring gelagert ist. Hierdurch liegt eine sicher wirkende Rückflußsperre vor, die es gestattet, die Ausströmkanäle mit einem ausreichend großen Öffnungsquerschnitt zu versehen, wobei die Suspension unter hohem Druck eingespreßt werden kann und die Sperrwirkung bereits bei einem geringen Differenzdruck auftritt. Darüber hinaus bietet ein O-Ring eine robuste, preiswerte und haltbare Dichtung.

In vorteilhafter Weise ist das die Rückflußsperre aufweisende Fußende mit dem Injektionspacker mittels Schraub- oder Bajonett­ verschluß verbindbar ausgebildet.

Der Injektionspacker nach der Erfindung weist ferner eine Spreiz­ vorrichtung auf, bei der über einer an ihren Enden mit gegenläufi­ gem Gewinde versehenen Hohlschraube ein an seinen Enden abgestütz­ tes Spreizelement angeordnet ist. Das Spreizelement besteht dabei vorteilhaft aus einem gummielastischen Schlauchelement, welches sich gegen Scheiben oder Anschläge abstützt, die mit der Hohlschraube kraftschlüssig verbunden sind.

Eine solche Spreizvorrichtung ist besonders für sehr hohe Spritzdrucke geeignet, da eine sichere Verklemmung im Bohrloch erfolgt, so daß die Gefahr des Herausdrückens aus dem Bohrloch vermieden wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Injektionspacker aus einem schlagfesten Kunststoffstück.

Der Injektionspacker weist an seinem Kopfende zur Verbindung mit der Kupplungs- und Sperrvorrichtung ein Innengewinde auf, in das das Außengewinde der Kupplungs- und Sperrvorrichtung ein­ greift, so daß sich nach dem Einführen der Injektionsvorrichtung in das Bohrloch eine schnelle und leichte Verbindung mit der Kupplungs- und Sperrvorrichtung herstellen läßt.

Das mit dem Injektionspacker verbindbare Rohrstück der Kupp­ lungs- und Sperrvorrichtung weist vorteilhaft eine mit einem Handhebel betätigbare Drehkupplung auf, der sich ein Druckrohr mit einer Rohrverbindung und einem Sperrhahn anschließt.

Hierdurch ist es möglich, einen in das zu bearbeitende Bauwerk eingebrachten Injektionspacker kurzfristig mit einer die Zement­ suspension liefernden Pumpvorrichtung in einfachster Weise zu verbinden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Kupplungsvor­ richtung mit handbetätigbarer Drehkupplung und Sperrverschluß;

Fig. 2a ein einstückiger Schlagpacker aus einem Stück mit Rücklaufsperre;

Fig. 2b einen Spannpacker aus Metall oder Kunststoff mit aufgeschraubter Rücklaufsperre;

Fig. 2c Montagedrehpacker aus Metall oder Kunststoff mit aufgesetzter Rücklaufsperre und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung einer Rücklaufsperre aus Metall oder Kunststoff, welche auf die Injek­ tionspacker nach den Fig. 2b und 2c aufsetzbar ist.

Die Injektionsvorrichtung nach der Erfindung besteht aus der in Fig. 1 dargestellten Kupplungsvorrichtung 1 und den Injek­ tionspackern 20, 30 und 40. Der Injektionspacker 20 ist mit der Rücklaufsperre 19 versehen und gemäß Fig. 2a aus einem Stück hergestellt. Die Injektionspacker 30 und 40 sind mit einem aufgesetzten Fußteil 31 bzw. 41 mit Rücklaufsperren 22 bzw. 24 nach den Fig. 2b und 2c versehen.

Die Kupplungsvorrichtung 1 nach Fig. 1 weist vom Eingang 10 bis zum Ausgang 11 einen durchgehenden Kanal 2 auf, so daß das fluidische Mittel ohne nennenswerte Strömungswiderstände durch diesen Kanal 2 fließen kann. Am Eingang 10, der mit einem Rohrkupplungsstück 3 versehen ist, befindet sich ein Kugelhahn 12, der mit einem ausreichend langen Hebel 4 versehen ist, um die Zufuhr der Materialien mit einem genügend großen Übersetzungs­ verhältnis regeln zu können. Im Mittelbereich der Kupplungsvor­ richtung befindet sich eine Drehkupplung 5, welche derartig konstruiert ist, daß mittels einer Drehbewegung des Handhebels 13 auch das am Ausgang 11 der Kupplungsvorrichtung 1 befindliche Außengewinde 14 mitgedreht wird. Das Außengewinde 14 ist zu den entsprechenden Anschlüssen der Kopfenden 9, 21, 23 der Injektions­ packer passend ausgebildet, so daß dadurch die Injektionspacker der Fig. 2a, 2b und 2c, mit der Kupplungsvorrichtung 1 verbunden werden können. Zur besseren Abdichtung sind am Ende der Kupplungs­ vorrichtung 1 eine Scheibe 15 mit einem Dichtungsring 16 ange­ bracht.

Durch eine entsprechende Drehung mit dem Hebel 13 preßt sich die Dichtungsvorrichtung 15, 16 an den jeweils zum Einsatz kommenden Injektionspacker Fig. 2a, 2b und 2c an und dichtet die Verbindung zum Injektionspacker ab.

Der zur Verwendung kommende Injektionspacker nach Fig. 2a besteht aus einem schlagfesten Kunststoff und ist aus einem Stück konstruiert. Ein- und Ausgang sind bis zum Fußende mit einem Kanal 17 verbunden, der am Ausgang 18 in radial gerichtete Kanäle übergeht. Am Ausgang 18 des Injektionspackers teilt sich somit der Kanal in radial verlaufende Kanäle auf, die zur Seite in ein-, zwei- oder mehr Richtungen verlaufen, so daß das Umfeld gleichmäßig verfüllt werden kann. In einer um den Umfang des Fußendes verlaufenden eingelassenen halbrunden Auskehlung, welche alle Ausgänge der radialen Kanäle erfaßt, sitzt ein passender Dichtungs- und O-Ring 28, der den oder die Auslässe abdeckt und damit versperrt. Dadurch, daß bei der Verspressung das fluidische Material unter hohem Förder-Druck durch den Injektionspacker bewegt wird, weitet sich der Dichtungsring 28 auf und läßt das fluidische Mittel in das Mauerwerk entweichen. Sobald der Überdruck verringert oder ganz abgestellt wird, schließt sich der elastische O-Ring 28 wieder sofort und das eingepreßte Material kann nicht zurücklaufen. Die Funktion einer schnell und sicher wirkenden Rücklaufsperre ist dadurch vollständig erfüllt.

Der in der Fig. 2b dargestellte Spann-, oder Spreiz-Injektions­ packer 30, der vorzugsweise aus Metall besteht, weist ebenfalls eine durchgehende Bohrung 35 auf und ist am Eingang 21 mit einem Innengewinde versehen, in das das unter Fig. 1 beschriebene Außengewinde 14 der Kupplungsvorrichtung 1 zur Herstellung einer schnellen Verbindung eingedreht wird. Am Fußende des Injektionspackers 30 befindet sich die aufgesetzte Rücklauf­ sperre 22, die anhand der Fig. 3 noch genauer beschrieben wird. Der Spreiz-Injektionspacker 30 weist ferner eine Hohlschraube 35 mit gegenläufigem Gewinde auf, so daß bei einer Verklemmung seines Fußstückes 31 und Drehung der Hohlschraube 35 eine Spreizung des Mantels 32 und damit eine Verklemmung des Injektions­ packers 30 in seiner Bohrung erfolgt. Damit wird verhindert, daß der hohe Einspritzdruck den Injektionspacker aus seinem Bohrloch treibt, wodurch ein sicheres Arbeiten gewährleistet ist.

Der in Fig. 2c dargestellte Montage(dreh)packer 40 weist ebenfalls eine durchgehende Bohrung 42 auf und ist am Eingang 23 mit einem Innengewinde versehen, in das das unter Fig. 1 beschriebene Außengewinde 14 der Kupplungsvorrichtung eingedreht wird. Am Fußende des Injektionspackers befindet sich die aufgesetzte Rücklaufsperre 24, wie unter Fig. 3 näher beschrieben wird.

Die in Fig. 3 schematisch und geringfügig vergrößerte Darstellung der Rücklaufsperre bzw. des aufsetzbaren Kopfstückes, wird am vorderen, dem Bohrlochgrund zugewandten Teil der zum Einsatz kommenden Injektionspacker nach den Fig. 2b und 2c, wie mit 22 und 24 bezeichnet, befestigt. Die Rücklaufsperre weist einen in Achsrichtung verlaufenden Kanal 25 auf, der am vorderen Ende radial und damit im rechten Winkel nach außen geführt ist. Hierbei können ein oder mehrere seitlichen Auslässe vorgesehen sein. Alle radialen Auslaßbohrungen führen in eine eingelassene und um den Umfang des Kopfstückes verlaufende halbrunde Einbuchtung oder Auskehlung 26, in der sich ein elastischer Dichtungsring 28 befindet, der den oder die Auslässe damit versperrt.

Wird das Injektionsmaterial bei der Verpressung unter Druck durch die Kanäle eines Injektionspackers getrieben, so preßt das Material gegen den O-Ring 28 der Rücklaufsperre, weitet den Dichtungsring auf und das fluidische Mittel kann unmittelbar in das Mauerwerk oder den Berg entweichen. Sobald der Druck geringfügig verringert oder ganz abgestellt wird, schließt sich der elastische Dichtungsring wieder von selbst aufgrund seiner gummielastischen Kräfte und verhindert das Zurücklaufen des Injektionsmittels. Die Rückstellkräfte des O-Ringes 28 sind dabei so groß, daß sie das in der Auskehlung befindliche Material beim Nachlassen des Druckes herauspressen, so daß sich der Ring wieder vollständig in sein Bett legt. Die Funktion als Rück­ laufsperre ist dadurch voll und sicher erfüllt.

Claims (7)

1. Injektionsvorrichtung mit Kupplungs- und Sperrvorrichtung für das Einpressen von flüssigen Stoffen, insbesondere Zementsuspensionen, durch ein in einem rissigen Bauwerkskör­ per, z.B. aus Beton oder Mauerwerk, eingebrachtes Bohrloch, mit einem als Montage-, Dreh-, Schlag- oder Klemmpacker ausgebildeten Injektionspacker, welcher einen durchgehenden Kanal mit radialen Ausgängen an seinem Fußende zur Ein­ führung der Stoffe in den Bauwerkskörper aufweist, und an seinem Kopfende mit der Kupplungs- und Sperrvorrichtung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Ausgänge (18, 25) mit einer um den Umfang des Kopfendes geführten Auskehlung (26) oder Nut verbunden sind, in der ein die Ausgänge als Rücklaufsperre schließender O-Ring (28) gelagert ist.

2. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das die Rücklaufsperre (22, 24) aufweisende Fußende mit dem Injektionspacker (30, 40) mittels Schraub- oder Bajonettverschluß verbindbar ist.

3. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Injektionspacker (30) eine Spreizvor­ richtung aufweist, bei der über einer an ihren Enden mit gegenläufigem Gewinde versehenen Hohlschraube (35) ein an seinen Enden abgestütztes Spreizelement (32) angeordnet ist.

4. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Spreizelement (32) aus einem gummielastischen Schlauchelement besteht, welches sich gegen Scheiben (34) abstützt, die mit der Hohlschraube (35) kraftschlüssig verbunden sind.

5. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Injek­ tionspacker (20) aus einem schlagfesten Kunststoffstück besteht.

6. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Injek­ tionspacker (20, 30, 40) an seinem Kopfende zur Verbindung mit der Kupplungs- und Sperrvorrichtung (1) ein Innengewinde (9, 21, 23) aufweist, in das das Außengewinde (14) der Kupplungs- und Sperrvorrichtung (1) eingreift.

7. Injektionsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das mit dem Injektionspacker verbindbare Rohrstück der Kupplungs- und Sperrvorrichtung (1) eine mit einem Handhebel (13) betätigbare Drehkupplung (5) aufweist, der sich ein Druckrohr mit einer Rohrverbindung und einem Sperrhahn (12) anschließt.