DE4432472C2 - Adapterteil zum Verbinden eines Bohrantriebs mit einem selbstbohrenden Anker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Adapterteil entsprechend dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Gebirgsanker als solche dienen bekanntlich der Stabilisierung von Hän­ gen bzw. der Innenwandungen von Hohlräumen dadurch, daß mehrere, senk­ recht zur Ebene des Hanges oder auch der Wandungen aufeinanderfolgende Gebirgsschichten miteinander verbunden werden. Im Falle eines selbst­ bohrenden Ankers wird hierbei eine Ankerstange, die an ihrem einen Ende mit einer Bohrkrone versehen ist und deren anderes Ende mit einem Bohrantrieb gekuppelt ist in einer ersten Phase wie eine Bohrstange benutzt, wobei über den zentralen, sich in Längsrichtung der Anker­ stange erstreckenden Hohlraum ein Spülmedium geführt wird, z. B. Was­ ser oder Luft, welches im Bereich der Bohrkrone austritt und die als Folge des Bohrvorgangs gelösten Gebirgspartikel über den Ringraum zwi­ schen der Bohrstange und den Innenwandungen des Bohrlochs in rückwär­ tiger Richtung, d. h. in Richtung auf die Bohrlochmündung hin aus­ schwemmt. In einer zweiten Phase wird auf dem gleichen Wege ein aus­ härtbares Medium, z. B. eine Mörtelsuspension oder auch ein Kunstharz in das Bohrloch eingeführt, welches nach Ausfüllung des Bohrlochs und nach Aushärtung einen festen Verbund zwischen den umliegenden Gebirgs­ schichten einerseits und der Ankerstange andererseits herstellt, so daß die verwendete Ankerstange als verlorenes Werkzeug in der Bohrung verbleibt und anschließend unter Verwendung von Ankerplatten im Be­ reich der Bohrlochmündung verspannt wird.

Die übliche Verwendung eines selbstbohrenden Ankers ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß während der Bohrphase der mit einem Spülkopf verse­ hene Bohrantrieb mit der Ankerstange gekuppelt ist und in diesem Zu­ stand bis zur Vollendung des Bohrvorgangs verbleibt. Zum Einführen des aushärtbaren Mediums muß der Bohrantrieb von der Ankerstange gelöst und anschließend letztere mit einem geeigneten Kopfteil zur Einführung des aushärtbaren Mediums gekuppelt werden. Dies bedeutet, daß vom Er­ stellen der Bohrung bis zu deren Verfüllung mit einem aushärtbaren Me­ dium zahlreiche Montage- und Demontagevorgänge erforderlich sind, die naturgemäß die Kostenbilanz des Setzens eines Gebirgsankers nachteilig beeinflussen.

Aus der DE 38 40 158 C2 ist ein gattungsgemäßes Adapterteil bekannt. Dieses besteht aus einem rohrartigen, mit einem Innengewinde versehe­ nen Grundkörper, der endseitig Kupplungsabschnitte zum Ankuppeln einer Ankerstange einerseits und eines Bohrantriebs andererseits bildet. Der Grundkörper ist drehbar in ein, einen Ringraum beinhaltendes Gehäuse­ teil eingebunden, wobei der Ringraum mit einem Anschlußteil versehen ist, welches der Einführung einer Mörtelsuspension in diesen Ringraum dient. Der Ringraum steht radial innenseitig über eine Bohrung mit dem, zum Ankuppeln der Ankerstange bestimmten Kupplungsabschnitt in durchgängiger Verbindung. Das Gehäuseteil ist im übrigen axial zwi­ schen einem bohrantriebsseitig angeordneten, mit dem dortigen Kupp­ lungsabschnitt des Grundkörpers in fester Verbindung stehenden ersten Anschlagkörper einerseits und einem ankerstangenseitig befindlichen, lösbar mit dem dortigen Kupplungsabschnitt in Verbindung stehenden zweiten Anschlagkörper gehalten. Da dieses Adapterteil zur Führung ei­ nes aushärtbaren Mediums, z. B. Mörtelsuspension bestimmt ist, jedoch auch bedingt durch den Bohrbetrieb ergeben sich im Bereich der anein­ ander grenzenden und relativ zueinander bewegten Flächen der An­ schlagkörper einerseits und des Gehäuseteils andererseits erhebliche mechanische Beanspruchungen, die eine besonders verschleißfeste Aus­ führung erforderlich machen.

Aus der DE 38 38 186 A1 ist eine Vorrichtung zum Füllen eines Bohr­ lochs mit einem Löt- oder Abdichtmaterial, mit einem zur Verankerung von Verstrebungsbolzen bestimmten Material oder mit einem Sprengstoff bekannt. Die Erstellung des Bohrlochs erfolgt unter Verwendung einer Bohrstange, die über ein Adapterteil mit einem Bohrantrieb in Verbin­ dung steht, wobei über das Adapterteil wahlweise ein Spülmedium, z. B. Wasser oder Luft oder der genannte Füllstoff unter Hinzufügung von Additiven geführt ist. Das Adapterteil ist durch ein Gehäuseteil ge­ kennzeichnet, welches einen Ringraum umgibt, dem die genannten Stoffe über umschaltbare Leitungen zugeführt werden und aus dem sie über zwi­ schengeordnete Bohrungen in den Innenraum der Bohrstange überführt werden können. Zwischen aneinandergrenzenden und relativ zueinander bewegten Teilen des Gehäuseteils und der Bohrstange befinden sich Dichtungen. Das Gehäuseteil steht im übrigen mit dem vorderen Bereich einer Bohrmaschine in fester Verbindung und bildet mit diesem eine bauliche Einheit. Es ist dieses Adapterteil somit zur Verwendung mit einem Bohrantrieb bestimmt und ausgebildet.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Adapterteil der gattungsgemäßen Art zu entwerfen, wel­ ches zur wahlweisen Führung eines Spülmediums oder auch eines aushärt­ baren Mediums geeignet ist, welches im übrigen beanspruchungs- und nutzergerecht gestaltet ist.

Gelöst ist diese Aufgabe bei einem sol­ chen Adapterteil durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des An­ spruchs 1.

Der genannte Grundkörper weist einen zentralen Hohlraum auf, der in durchgängiger Verbindung lediglich mit einem Kupplungsabschnitt steht, nämlich demjenigen, der zur Ankupplung der Ankerstange bestimmt ist. Der andere Kupplungsabschnitt ist zur Ankupplung des Bohrantriebs be­ stimmt, jedoch hinsichtlich der Führung eines Spülmediums funktions­ los. Indem die Bohrstange beginnend von der Bohrphase an bis zum voll­ ständigen Verfüllen über den Bohrantrieb gehalten ist, der seinerseits auf einem Bohrwagen getragen werden kann, ergibt sich der Vorteil ei­ ner genauen zentrischen Führung der Ankerstange, einer gleichmäßigen Mörtelüberdeckung des Ankers und damit auch eines einwandfreien Korro­ sionsschutzes. Das Gehäuseteil des Adapterteils ist unter Verwendung wenigstens eines elastischen Puffergliedes axial auf dem Grundkörper festgelegt. Auf diese Weise werden die durch den Schlagbetrieb während des Bohrbetriebs bedingten mechanischen Beanspruchungen des Ge­ häuseteils stark gedämpft, so daß die Standzeit des Adapterteils er­ höht wird. Das Gehäuseteil ist hierbei ein gegenüber dem drehenden Grundkörper feststehendes, mit wenigstens einem Rohranschluß versehe­ nes Bauteil, wobei über den Rohranschluß die Zuführung wahlweise von Mörtelsuspension, eines Kunstharzes oder auch eines Spülmediums er­ folgt. Dadurch, daß zur axialen Abstützung des Gehäuseteils auf der dem Kupplungsabschnitt des Bohrantriebs zugekehrten Seite eine lösbare Sicherungsscheibe angeordnet ist, ergibt sich der Vorteil, daß die, einem erheblichen Verschleiß ausgesetzten Bauteile des Adapterteils in einfachster Weise demontierbar und durch neuwertige Teile austauschbar sind. Schließlich bietet die genannte Ringschulter auch einen erheb­ lichen mechanischen Schutz dieser Verschleißteile während des Bohrbe­ triebes. Das erfindungsgemäße Adapterteil ist somit ein robustes und benutzerfreundlich ausgebildetes Bauteil.

Die Kupplungsabschnitte sind entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 vorzugsweise als Innengewindeabschnitte ausgebildet. Es kommen je­ doch auch andere Ausbildungsformen des Kupplungsabschnitts in Be­ tracht, soweit diese für eine Medienförderung geeignet sind.

Die Merkmale des Anspruchs 3 sind auf die Bemessung der Strömungswege für das aushärtbare Medium sowie das Spülmedium derart gerichtet, daß sich geringstmögliche Druckverluste ergeben. Nachdem das Adapterteil sowohl zur Führung des Spülmediums als auch zur Führung des aushärt­ baren Mediums benutzt wird, ergibt sich auch der weitere Vorteil, daß durch eine große Querschnittsbemessung eine Erhöhung der Zufuhr an Spülmedium und damit eine bedeutende Erhöhung der Bohrleistung möglich ist.

Eine Ausbildung des Adapterteils entsprechend den Merkmalen des An­ spruchs 4 derart, daß einem einheitlichen Rohranschluß zwei Durchfluß­ regelorgane zur Steuerung der Zuflüsse für ein Spülmedium sowie ein aushärtbares Medium zugeordnet werden, stellt eine weitere Ausgestal­ tung dar. Grundsätzlich kann der genannte Ringraum des Adapterteils jedoch auch mit zwei Rohranschlüssen versehen sein, die jeweils der Zuführung entweder eines Spülmediums oder eines aushärtbaren Mediums dienen.

Bei Verwendung eines selbstbohrenden Ankers wird der Kupplungszustand zwischen dem Bohrantrieb und dem Anker über das Adapterteil von der Bohrphase bis zur vollständigen Verfüllung des Bohrlochs mit dem aus­ härtbaren Medium unverändert aufrecht erhalten. Dies bedeutet, daß sämtliche Montage- und Demontagevorgänge entfallen, die ansonsten am Ende der Bohrphase in Verbindung mit dem Einführen des aushärtbaren Mediums erforderlich werden. Hieraus ergibt sich eine bedeutende Er­ sparnis an Arbeitszeit und damit Arbeitskosten, die ansonsten mit dem Setzen des einzelnen Ankers verbunden sind. Dies wird dadurch ermög­ licht, daß das erfindungsgemäße Adapterteil durch einfaches Umschalten von der Förderung eines Spülmediums auf die Förderung eines aushärtba­ ren Mediums umstellbar ist, und zwar ohne daß am Kupplungszustand des Adapterteils mit dem Bohrantrieb einerseits und der Ankerstange ande­ rerseits Veränderungen vorgenommen werden müßten. Im einfachsten Fall sind somit Tätigkeiten am Ende der Bohrphase auf ein bloßes Umschalten der Mediumförderung beschränkt.

Entsprechend dem jeweils vorgefundenen Kohäsionszustand des Gebirges, der sich insbesondere auch abschnittsweise - in Längsrichtung des Bohrlochs gesehen - ändern kann, kann eine dem angepaßte Einstellung eines Mischungsverhältnisses zwischen einem Spülmedium und einem aus­ härtbaren Medium zweckmäßig sein. Dieses Mischungsverhältnis sollte vorzugsweise stufenlos veränderbar sein, so daß eine optimale Anpassung an die jeweils vorgefundenen Gebirgsverhältnisse möglich ist. So kann in einzelnen Fällen während des Bohrvorgangs als Spülmittel ein aus­ härtbares Medium, nämlich eine Mörtelsuspension verwendet werden, so daß sich bei extrem kohäsionsarmem Gebirge eine großräumige Durchdrin­ gung von gelösten Gebirgspartikeln und Mörtel und damit ein zuverläs­ siger Verbund zwischen Ankerstange und Gebirge ergeben. In Richtung der Bohrlochachse können Gebirgsschichten unterschiedlichsten Kohäsi­ onszustands aufeinander folgen, so daß diesen Bedingungen durch bloße Einstellung des Mischungsverhältnisses während der Bohrphase ausgehend von der Förderung eines aushärtbaren Mediums bis zur Förderung eines reinen Spülmediums Rechnung getragen werden kann, und zwar ohne daß für diese Einstellung komplizierte Montage- und Demontagevorgänge im Bereich des Bohrantriebs erforderlich sind.

Ein erfindungsgemäßes Adapterteil wird im folgenden unter Bezugnahme auf die zeichnerische Darstellung näher erläutert werden.

Mit 1 ist in der Zeichnung ein rohrartiger Grundkörper bezeichnet, dessen beide Endbereiche jeweils Kupplungsabschnitte 2, 3 bilden, die mit einem nach Art eines Rundgewindes ausgebildeten Innengewinde aus­ gerüstet sind. Der Kupplungsabschnitt 2 dient der Ankupplung eines Bohrantriebs, während der Kupplungsabschnitt 3 der Ankupplung einer Ankerstange dient. Der Kupplungsabschnitt 2 wird axial durch die durchgehende Trennwand 4 beendet.

Mit 5 ist ein auf der, dem Kupplungsabschnitt 2 abgekehrten Seite der Trennwand 4 befindlicher zentraler Hohlraum innerhalb des Grundkörpers 1 bezeichnet, der in durchgängiger Verbindung mit dem Kupplungsab­ schnitt 3 steht. Der Hohlraum 5 weist im übrigen eine Reihe von in Um­ fangsrichtung gleichmäßig verteilten durchgängigen radialen Bohrungen 6 auf, deren Bedeutung im folgenden noch erläutert werden wird.

Mit 7 ist eine aus der Außenumfangsfläche des Grundkör­ pers 1 herausragende Ringschulter bezeichnet, die auf ihrer dem Kupplungsabschnitt 2 zugekehrten Seite eine sich radial erstreckende Stützfläche aufweist. Die Bedeutung dieser Ringschulter 7 wird im folgenden eben­ falls noch erläutert werden.

Der Bereich der Bohrungen 6 des Grundkörpers 1 wird von einem ringartigen Gehäuseteil 8 umgeben, welches in seinem mittleren Bereich in axialer und radial äußerer Richtung einen Ringraum 9 begrenzt, der die Außenseite des Grundkörpers 1 umgibt. Dieser Ringraum 9 steht somit über die Bohrung 6/die Bohrungen 6 in durchgängiger Verbindung mit dem Hohlraum 5. Der Ringraum 5 steht im übrigen über eine radiale Bohrung 10 des Gehäuseteils 8 in durchgängiger Verbindung mit einem Rohranschluß 11.

Der Grundkörper 1 ist gegenüber dem Gehäuseteil 8 dreh­ bar gelagert und es sind zu diesem Zweck beiderseits der Bohrung 6/der Bohrungen 6 Weichmetallringe 12 angeord­ net, die beispielsweise aus Messing bestehen und mit der Außenseite des Grundkörpers 1 in schleifender Berührung stehen. Die Weichmetallringe 12 weisen einen in etwa quadratischen Querschnitt auf und sind in radial innen­ seitigen Ausnehmungen des Gehäuseteils 8 derart einge­ setzt, daß ihre äußeren Stirnseiten jeweils in einer gemeinsamen Ebene mit der verbleibenden Stirnseite des Gehäuseteils liegen.

Mit 13 sind jeweils Dichtringe bezeichnet, die in Ring­ nuten der äußeren Stirnseiten des Gehäuseteils 8 einge­ setzt sind. Die Dichtringe 13 befinden sich im eingebau­ ten Zustand unter elastischer Verspannung, wobei zwi­ schen der zugekehrten Stirnseite eines Deckelringes 14 bzw. der Ringschulter 7 und den zugekehrten Stirnseiten des Gehäuseteils 8 ein geringfügiger Spalt besteht, der durch den Dichtring 13 überbrückt wird.

Mit 15 sind zwei weitere, beiderseits der Bohrung 10 befindliche Dichtringe oder auch Abstreiferringe be­ zeichnet, die in Ringnuten des Gehäuseteils 8 eingesetzt sind, und zwar auf dessen radialer Innenseite. Diese Dichtringe 15 stehen somit radial innenseitig mit der Außenseite des Grundkörpers 1 in schleifender Berührung. Der Deckelring 14 seinerseits steht mit dem Grundkörper 1 über einen Sicherungsstift 16 in verdrehschlüssiger Verbindung. Er ist im übrigen auf seiner, dem Gehäuse­ teil 8 abgekehrten Seite unter Zwischenanordnung eines elastischen Puffergliedes 17, hier einem Rundschnurring an einer Zwischenscheibe 18 axial abgestützt, die wie­ derum auf ihrer, dem Pufferglied 17 abgekehrten Seite axial über eine lösbare Sicherungsscheibe 19 axial festgelegt ist.

Die Sicherungsscheibe 19, die Zwischenscheibe 18, das Pufferglied 17 sowie der Deckelring 14 stehen verdreh­ starr mit dem Grundkörper 1 in Verbindung. Nachdem der Kupplungsabschnitt 2 mit dem Bohrantrieb in Verbindung steht, werden über diesen ein Drehmoment, jedoch auch Axialkräfte übertragen, wobei letztere jedoch aufgrund der Wirkung des Puffergliedes 17 sowie der Dichtringe 13 in Verbindung mit den geringfügigen axialen Spalten beiderseits des Gehäuseteils 18 lediglich stark gedämpft auf das Gehäuseteil 8 übertragen werden. Diese Axial­ kräfte haben geringfügige axiale Bewegungen des Gehäuse­ teils 8 auf dem Grundkörper 1 zur Folge und es sind die genannten Spalte beiderseits des Gehäuseteils 8 dement­ sprechend bemessen. Um im Bereich der Bohrung 10 sicher­ zustellen, daß im Übergangsbereich zu der Bohrung 6 des Grundkörpers 1 axiale Relativbewegungen ausschließlich im Bereich der Dichtfläche stattfinden, weist die Boh­ rung 10 im Bereich der axial relativ zueinander bewegten Fläche leicht konisch ausgebildete und in der Zeichnung angedeutete Erweiterungen 20 auf.

Der Rohranschluß 11 kann über eine entsprechende Um­ schalteinrichtung im Betrieb des Adapterteils wahlweise mit einem Spülmedium, z. B. Wasser oder auch Luft oder mit einem aushärtbaren Medium, z. B. einer Mörtelsuspen­ sion oder einem Kunstharz beaufschlagt werden, wobei diese Medien über die Bohrungen 10, 6, den Hohlraum 5 und das Kupplungsteil 3 in einer Ankerstange eines selbst­ bohrenden Ankers überführt zu werden. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann das Gehäuseteil 8 auch mit zwei, einander beispielsweise diametral gegen­ überliegenden Rohranschlüssen 11 versehen sein, die jeweils unter Zwischenanordnung von Durchflußregelorga­ nen mit einem Spülmedium bzw. mit einem aushärtbaren Medium beaufschlagt werden.

Claims (4)

1. Adapterteil zur Verbindung eines Bohrantriebs mit einem selbstboh­ renden, zur Führung eines Spülmediums sowie eines aushärtbaren Medi­ ums bestimmten und ausgestalteten Ankers, mit einem rohrartigen, endseitig mit Kupplungsabschnitten (2, 3) zum Ankuppeln einer Anker­ stange oder eines Bohrantriebs bestimmten Grundkörper (1), wobei der Kupplungsabschnitt (2) dem Ankuppeln des Bohrantriebs und der Kupp­ lungsabschnitt (3) dem Ankuppeln der Ankerstange dient, wobei der Grundkörper (1) einen zentralen Hohlraum (5) aufweist, der in durch­ gängiger Verbindung einerseits mit dem, dem Ankuppeln einer Anker­ stange dienenden Kupplungsabschnitt (3) und andererseits über ra­ diale Bohrungen (6) mit einem Ringraum (9) steht, der mit wenigstens einem Rohranschluß (11) versehen ist, wobei der Ringraum (9) innen­ seitig durch den Grundkörper (1) und im übrigen durch ein, den Rohr­ anschluß (11) tragendes Gehäuseteil (8) umgrenzt ist und wobei der Grundkörper (1) gegenüber dem Gehäuseteil (8) drehbar angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Gehäuseteil (8) axial auf dem Grundkörper (1) unter Zwi­ schenanordnung von elastischen Dichtringen (13) sowie eines ela­ stischen Puffergliedes (17) mit der Maßgabe einer Dämpfung der über den Grundkörper (1) zu übertragenden Axialkräfte beweglich angeordnet ist,
• - daß das Gehäuseteil (8) über beiderseits der genannten radialen Bohrungen (6) wirksame, mit der Außenseite des Grundkörpers (1) in schleifender Berührung stehende Weichmetallringe (12) drehbar gelagert ist,
• - daß zur axialen Abstützung des Gehäuseteils (8) auf der, den Kupplungsabschnitt (3) zugekehrten Seite eine, aus der Außenum­ fangsfläche des Grundkörpers (1) herausragende Ringschulter (7) angeordnet ist und
• - daß zur axialen Abstützung des Gehäuseteils (8) auf der den Kupp­ lungsabschnitt (2) zugekehrten Seite eine lösbare Sicherungs­ scheibe (19) angeordnet ist.

2. Adapterteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das, den Ringraum (9) beinhaltende Gehäuseteil (8) als zylin­ drisches, mit dem Rohranschluß (11) versehenes Bauteil ausgebil­ det ist und
• - daß die Kupplungsabschnitte (2, 3) als mit Innengewinde versehene Aufsteckabschnitte ausgebildet sind, die zum Ankuppeln des Bohrantriebs bzw. der Ankerstange bestimmt und bemessen sind.

3. Adapterteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Innenquerschnitte des Rohranschlusses (11), der radialen Bohrung (6) des Grundkörpers (1) sowie der Bohrung (10) des Gehäuseteils (8) einander gleich bemessen sind,
• - daß im Bereich der relativ zueinander bewegbaren Flächen des Grundkörpers (1) einerseits und des Gehäuseteils (8) andererseits zumindest eine Labyrinthdichtung angeordnet ist und
• - daß der Innenquerschnitt des Kupplungsabschnitts (3) für die An­ kerstange derart bemessen ist, daß sich ausgehend von dem genann­ ten Hohlraum (5) ein stetiger Querschnittsverlauf für die Strö­ mung des Spülmediums oder des aushärtbaren Mediums ergibt.

4. Adapterteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch

• voneinander getrennte Rohranschlüsse zur Zuführung eines aushärt­ baren Mediums sowie eines Spülmediums, die mit dem Hohlraum (5) in durchgängiger Verbindung stehen.