DE4209802C1 - Rock or masonry sealant injection tube - has bursting disc retained by securing ring in counterbored and externally conical discharge end - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tränksonde mit einem Tränk­ rohr und einem Blähschlauch gemäß den Merkmalen im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Tränksonden werden in Form von z. B. Bohrlochverschlüssen oder Injektionsankern im Bergbau, im Tiefbau sowie im Be­ reich der Bauwerkssanierung eingesetzt. Sie bilden ein Hilfsmittel für die Injizierung von beispielsweise Ze­ menttrübe, Kunstharz, Wasserglas oder dergleichen in das Gebirge bzw. in das Mauerwerk. Mit Hilfe dieser Tränk­ fluide soll das Gebirge bzw. das Mauerwerk verfestigt werden. Auch können mit den Tränkfluiden Klüfte und Risse abgedichtet werden. Die Injektionsanker erfüllen in die­ sem Zusammenhang eine zusätzliche Funktion, indem sie Aufgaben der Gebirgssicherung wahrnehmen.

Eine gattungsgemäße Tränksonde weist in aller Regel ein stählernes Tränkrohr auf, das am Zuführende eine Rück­ schlagsicherung besitzt. Diese Rückschlagsicherung be­ steht meistens aus einem kugelförmigen Dichtkörper, der durch eine Schraubendruckfeder gegen eine Dichtkante ge­ drückt wird, die an einer Einschraubhülse ausgebildet ist und zum Innern des Tränkrohrs weist.

Am anderen Ende des Tränkrohrs ist ein Außengewindeab­ schnitt vorhanden, auf das eine Schraubkappe gedreht ist, welche bodenseitig eine Durchbrechung aufweist. Mit Hilfe der Schraubkappe wird eine Berstscheibe an die Stirnseite des Tränkrohrs dichtend gepreßt.

Soll das Tränkrohr verlängert werden, so wird mittels ei­ ner Gewindedoppelmuffe ein Injektionsrohr als Verlänge­ rung unter dichtender Festlegung der Berstscheibe an das Tränkrohr angesetzt.

Im etwa mittleren Längenbereich ist das Tränkrohr von ei­ nem Blähschlauch umhüllt. Die Endabschnitte des Bläh­ schlauchs sind z. B. mit Hilfe von Klemmringen dicht um­ fangsseitig des Tränkrohrs festgelegt. Etwa in der Mitte zwischen den Endabschnitten des Blähschlauchs sind in der Wand des Tränkrohrs Querbohrungen vorgesehen, deren ra­ dial außen liegende Mündungen von einem elastischen Dichtring abgedeckt sind.

Bei einem Injiziervorgang wird die Tränksonde zunächst bis zur vorgesehenen Tiefe in das vorab hergestellte Bohrloch geschoben. Anschließend wird die Tränksonde mit dem Tränkfluid beaufschlagt. Da die Berstscheibe an dem der Zuführung gegenüberliegenden Ende des Tränkrohrs einen Austritt des Tränkfluids in das Bohrloch verhin­ dert, strömt das Tränkfluid über die Querbohrungen unter Verlagerung des Dichtrings in den Ringraum zwischen dem Tränkrohr und dem Blähschlauch. Hierbei wird der Bläh­ schlauch dichtend an die Bohrlochwandung gedrückt und auf diese Weise die Tränksonde im Bohrloch verspannt. Bei weiterer Druckerhöhung im Tränkrohr wird dann die Berst­ scheibe zerstört und das Tränkfluid dringt in das Bohr­ loch sowie in die dahinter liegenden Klüfte und Risse des Gebirges oder des Mauerwerks ein. Hierbei verhindert der elastische Dichtring umfangsseitig der Querbohrungen einen Rückfluß des Tränkfluids aus dem Ringraum zwischen dem Blähschlauch und dem Tränkrohr und sichert auf diese Weise die Verspannung der Tränksonde im Bohrloch.

Ein Problem der bekannten Tränksonde besteht darin, daß die einwandfreie Lageorientierung der Berstscheibe stirn­ seitig des Tränkrohrs von Hand durchgeführt werden muß. Folglich ist die dichte Lage der Berstscheibe ausschließ­ lich in die Sorgfalt und Geschicklichkeit des jeweiligen Monteurs gestellt. Handarbeit ist außerdem stets mit ei­ nem größeren zeitlichen Aufwand verbunden, der die Geste­ hungskosten erhöht. Desweiteren ist zu bemerken, daß die Schraubkappe ein Präzisionsteil darstellt, welche insbe­ sondere im Hinblick auf das Innengewinde die Fertigung verteuert.

Ausgehend von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Tränksonde liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese dahingehend zu verbessern, daß eine ein­ wandfreie lageorientierte Montage der Berstscheibe auf kostengünstige Weise automatisierbar ist, und daß bei ei­ nem sich aus dem Innern des Tränkrohrs aufbauenden Druck die Berstscheibe nach Überwindung eines vorbestimmten Wi­ derstands gezielt zerstört wird.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 auf ge­ führten Merkmalen.

Danach erfolgt die Lagearretierung der Berstscheibe nicht mehr stirnseitig eines Tränkrohrs, sondern an einer Ring­ fläche am inneren Ende eines gegenüber dem Durchmesser des Längskanals im Tränkrohr im Durchmesser vergrößerten endseitigen Längenabschnitts. Dazu wird ein einfacher in­ nen- und außenseitig zylindrisch gestalteter Fixierring verwendet, der in den Längenabschnitt eingesetzt wird und die Berstscheibe an die Ringfläche preßt.

Bei der Montage können die Berstscheibe und der Fixier­ ring ohne weiteres auf automatischem Wege nacheinander in den endseitigen Längenabschnitt eingesetzt und ordnungs­ gemäß festgelegt werden.

Die Scharfkantigkeit der an der Berstscheibe liegenden Innenkante des Fixierrings trägt gezielt dafür Sorge, daß bei einem sich aus dem Innern des Tränkrohrs aufbauenden Druck die Berstscheibe gegen diese als Scherkante wir­ kende Innenkante gedrückt und zerstört wird, sobald der vorbestimmte Widerstand überwunden ist. Die Größe des In­ nendurchmessers des Fixierrings hängt von dem jeweils geforderten Berstdruck der Berstscheibe bzw. der gefor­ derten Durchflußmenge des Tränkfluids ab.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens wird in den im Patentanspruch 2 angegebe­ nen Merkmalen gesehen. Durch die konische umfangsseitige Gestaltung des freien Endes des Tränkrohrs verjüngt sich dies zur Stirnseite hin, so daß dann der über den Fixier­ ring vorstehende Endabschnitt des Tränkrohrs eine nur noch geringe Wanddicke besitzt. Diese kann nunmehr pro­ blemlos mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs nach innen umgebördelt werden. Auf diese Weise wird der Fixierring gegen die Berstscheibe und diese gegen die Ringfläche ge­ preßt. Aufgrund dieser koaxialen Verspannung von Fixier­ ring und Berstscheibe gegen die Ringfläche wird eine ein­ wandfreie Abdichtung gegen das Tränkfluid in der Phase der Druckbeaufschlagung gewährleistet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt eine Tränksonde;

Fig. 2 die Tränksonde der Fig. 1 mit einem ange­ setzten Injektionsrohr, teilweise in der An­ sicht, teilweise im vertikalen Längsschnitt;

Fig. 3 im vertikalen Längsschnitt in Explosionsdar­ stellung den gebirgsseitigen Endabschnitt ei­ nes Tränkrohrs, eine Berstscheibe und einen Fixierring;

Fig. 4 in vergrößertem vertikalen Längsschnitt den Endabschnitt des Tränkrohrs, die Berstscheibe und den Fixierring der Figur in zusammenge­ fügtem Zustand und

Fig. 5 ebenfalls im vertikalen Längsschnitt die Dar­ stellung der Fig. 4 nach der Lagearretierung von Fixierring und Berstscheibe.

Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 eine Tränksonde bezeich­ net, wie sie z. B. zur Verfestigung des Gebirges im unter­ tägigen Bergbau und zur Abdichtung von Klüften und Rissen im Gebirge Anwendung finden kann, indem über die Tränk­ sonde 1 ein Tränkfluid, wie z. B. eine Zementtrübe, in das Gebirge injiziert wird.

Die Tränksonde 1 umfaßt ein stählernes Tränkrohr 2, das an beiden Enden 3, 4 mit einem Außengewinde 5, 6 versehen ist. Das Außengewinde 5 am Zuführende 3 dient zur Festle­ gung eines nicht näher dargestellten Schlauchs oder eines Rohrs, über das Tränkfluid dem Tränkrohr 2 zugeführt wird. In das Zuführende 3 ist eine Hülse 7 eingedreht und lagearretiert. Am inneren Ende des die Hülse 7 durchset­ zenden Kanals 8 ist eine ringförmige Dichtkante 9 vorge­ sehen, an die ein kugelförmiger Dichtkörper 10 durch eine Schraubendruckfeder 11 gedrückt ist. Die Schraubendruck­ feder 11 stützt sich über einen ringförmigen Endabschnitt 12 an einem Ringwulst 13 im Längskanal 14 des Tränkrohrs 2 ab. Der Ringwulst 13 ist durch radiales Verpressen von Material aus der Wand 15 des Tränkrohrs 2 gebildet. Da­ durch ist umfangsseitig des Tränkrohrs 2 eine Umfangsnut 16 entstanden.

Das Außengewinde 6 am gebirgsseitigen anderen Ende 4 des Tränkrohrs 2 dient, wie die Fig. 2 erkennen läßt, der Festlegung eines eine Verlängerung für das Tränkrohr 2 bildenden Injektionsrohrs 17. Zu diesem Zweck besitzt das dem Tränkrohr 2 zugewandte Ende 18 des Injektionsrohrs 17 ein Außengewinde 19, so daß mit Hilfe einer Gewindedop­ pelmuffe 20 das Injektionsrohr 17 dicht mit dem Tränkrohr 2 verbunden werden kann.

In dem gebirgsseitigen Ende 4 des Tränkrohrs 2 ist ein zylindrischer Längenabschnitt 21 vorgesehen, dessen Durchmesser D größer als der Durchmesser D1 des Längska­ nals 14 ausgebildet ist (siehe auch Fig. 3). Durch den zylindrischen Längenabschnitt 21 sowie den Längskanal 14 wird eine Ringfläche 22 gebildet, die, wie die gemeinsame Betrachtung der Fig. 1 bis 5 erkennen läßt, als Wider­ lager und Dichtfläche für eine aus einem geeigneten Mate­ rial bestehende Berstscheibe 23 dient. Der Durchmesser D2 der Berstscheibe 23 entspricht im wesentlichen dem Durch­ messer D des zylindrischen Längenabschnitts 21.

Zur dichtenden Festlegung der Berstscheibe 23 an der Ringfläche 22 wird ein Fixierring 24 verwendet, dessen Außendurchmesser AD derart dem Durchmesser D des zylin­ drischen Längenabschnitts 21 entspricht, daß der Fi­ xierring 24 mit Schiebespiel in den Längenabschnitt 21 eingesetzt werden kann. Die Länge L des Fixierrings 24 ist kürzer als die Länge L1 des Längenabschnitts 21 im Montagezustand bemessen (Fig. 3 und 4).

Der Innendurchmesser ID des Fixierrings 24 ist kleiner als der Durchmesser D1 des Längskanals 14 gestaltet. Die Größe des Innendurchmessers ID des Fixierrings 24 hängt von dem jeweils geforderten Berstdruck der Berstscheibe 23 bzw. der geforderten Durchflußmenge des Tränkfluids ab. Auf jeden Fall ist die an der Berstscheibe 23 lie­ gende Innenkante 25 des Fixierrings 24 scharfkantig aus­ gebildet.

Das gebirgsseitige Ende 4 des Tränkrohrs 2 ist umfangs­ seitig des zylindrischen Längenabschnitts 21 konisch aus­ gebildet. Dadurch hat das Tränkrohr 2 stirnseitig des Fi­ xierrings 24 einen hinsichtlich der Wanddicke erheblich verminderten Endabschnitt 26 (Fig. 4 und 5), der es erlaubt, nach dem automatengerechten Einsetzen von Berst­ scheibe 23 und Fixierring 24 in den zylindrischen Längen­ abschnitt 21 gemäß Fig. 4 diesen Endabschnitt 26 mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs radial nach innen um­ zubördeln und auf diese Weise den Fixierring 24 gegen die Berstscheibe 23 und die Berstscheibe 23 dicht gegen die Ringfläche 22 zu pressen.

Im mittleren Längenabschnitt wird das Tränkrohr 2 von ei­ nem Blähschlauch 27 umhüllt (Fig. 1 und 2). Der Bläh­ schlauch 27 ist durch Klemmringe 28 mit seinen Endab­ schnitten 29 an die äußere Oberfläche 30 des Tränkrohrs 2 dicht gepreßt. Auf diese Weise wird zwischen dem Bläh­ schlauch 27 und dem Tränkrohr 2 ein Ringraum 31 gebildet. Der Ringraum 31 ist über Querbohrungen 32 in der Wand 15 des Tränkrohrs 2 mit dem Längskanal 14 verbunden. Die Mündungen der Querbohrungen 32 in den Ringraum 31 sind durch einen elastischen Dichtring 33 aus einem gummiarti­ gen Material abgedeckt. Der Dichtring 33 liegt in einer umfangsseitigen Aussparung 34 des Tränkrohrs 2, die durch eine radiale Krafteinwirkung erzeugt worden ist, so daß in den Längskanal 14 ein Ringwulst 35 vorsteht.

Nach dem Einführen des Tränkrohrs 2 der Fig. 1 in ein nicht näher dargestelltes Bohrloch in einem Abbaubetrieb des untertägigen Bergbaus wird das Tränkrohr 2 über das Zuführende 3 mit einem Tränkfluid beaufschlagt. Da die Berstscheibe 23 einen Durchfluß des Tränkfluids verhin­ dert, tritt das Tränkfluid über die Querbohrungen 32 un­ ter Dehnung des Dichtrings 33 in den Ringraum 31 zwischen dem Blähschlauch 27 und dem Tränkrohr 2 ein und preßt den Blähschlauch 27 gegen die Bohrlochwandung. Hierdurch wird die Tränksonde 1 im Bohrloch dicht verspannt. Bei weite­ rer Druckerhöhung des Tränkfluids wird die Berstscheibe 23 bei einem vorbestimmten Druck zerstört, so daß dann das Tränkfluid über den Fixierring 24 in den dahinter liegenden Abschnitt des Bohrlochs und damit in das Ge­ birge eintreten kann. Ein Rückfluß des Tränkfluids aus dem Ringraum 31 wird durch den Dichtring 33 verhindert.

Bezugszeichenaufstellung

 1 Tränksonde
 2 Tränkrohr  3 Ende v. 2
 4 Ende v. 2
 5 Außengewinde an 3
 6 Außengewinde an 4
 7 Hülse
 8 Kanal in 7
 9 Dichtkante
10 Dichtkörper
11 Schraubendruckfeder
12 Endabschnitt v. 11
13 Ringwulst
14 Längskanal in 2
15 Wand v. 2
16 Umfangsnut
17 Injektionsrohr
18 Ende v. 17
19 Außengewinde an 18
20 Gewindedoppelmuffe
21 Längenabschnitt
22 Ringfläche
23 Berstscheibe
24 Fixierring
25 Innenkante v. 24
26 Endabschnitt
27 Blähschlauch
28 Klemmringe
29 Endabschnitte v. 27
30 Oberfläche v. 2
31 Ringraum
32 Querbohrungen
33 Dichtring
34 Aussparung
35 Ringwulst
AD Außendurchmesser v. 24
D Durchmesser v. 21
D1 Durchmesser v. 14
D2 Durchmesser v. 23
ID Innendurchmesser v. 24
L Länge v. 24
L1 Länge v. 21

Claims (2)

1. Tränksonde mit einem Tränkrohr (2) und einem Bläh­ schlauch (27), der mit seinen Endabschnitten (29) auf dem Tränkrohr (2) dicht festgelegt ist, das an einem Ende (3) eine mit einer Rückschlagsicherung versehene Zu­ führung für ein Tränkfluid und am anderen Ende (4) eine den Längskanal (14) im Tränkrohr (2) verschließende lagefixierte Berstscheibe (23) aufweist, wobei der Ring­ raum (31) zwischen dem Blähschlauch (27) und dem Tränk­ rohr (2) über mit einem elastischen Dichtring (33) abge­ deckte Querbohrungen (32) in der Wand (15) des Tränkrohrs (2) mit dem Tränkfluid beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Berstscheibe (23) von einem Fixierring (24) an eine Ringfläche (22) ge­ drückt ist, die durch einen im Durchmesser (D) größeren endseitigen zylindrischen Längenabschnitt (21) des Längs­ kanals (14) im Tränkrohr (2) gebildet ist, wobei der In­ nendurchmesser (ID) des Fixierings (24) kleiner als der Durchmesser (D1) des Längskanals (14) bemessen und die an der Berstscheibe (23) liegende Innenkante (25) des Fi­ xierrings (24) scharfkantig ausgebildet ist.

2. Tränksonde nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (4) des Tränkrohrs (2) umfangsseitig konisch ausgebildet und der kürzer als der endseitige Längenabschnitt (21) des Längs­ kanals (14) bemessene Fixierring (24) durch Umbördeln des Endabschnitts (26) des Tränkrohrs (2) gegen die Berstscheibe (23) gedrückt ist.