EP0421072B1 - Injektionspacker zum Injizieren von Kunstharz in Betonrisse - Google Patents

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EP0421072B1
EP0421072B1 EP90114131A EP90114131A EP0421072B1 EP 0421072 B1 EP0421072 B1 EP 0421072B1 EP 90114131 A EP90114131 A EP 90114131A EP 90114131 A EP90114131 A EP 90114131A EP 0421072 B1 EP0421072 B1 EP 0421072B1
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plastics body
sealing cuff
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introducer
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Manfred Haage
Willi Haug
Dieter Biskop
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
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    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0203—Arrangements for filling cracks or cavities in building constructions
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    • E04G23/0203—Arrangements for filling cracks or cavities in building constructions
    • E04G23/0211—Arrangements for filling cracks or cavities in building constructions using injection

Definitions

  • the invention relates to an injection packer for injecting synthetic resin into concrete cracks according to the preamble of claim 1.
  • An injection packer is known from DE-A-32 03 871, which consists of a plastic sleeve with a lateral surface tapering towards the front end and has a spray nipple that can be attached to the rear end. By means of its tapered lateral surface, this known injection packer can be wedged in the borehole, whereby considerable spreading forces occur. If this known injection packer is driven into a steeply inclined borehole, the high spreading forces can lead to parts flaking off the concrete masonry.
  • Injection packers are often hammered into holes that have been made at an angle of 45 degrees in a concrete part to be renovated.
  • the hole is drilled so deep in the concrete that the cracks to be sprayed with synthetic resin are cut by the hole.
  • the epoxy resin can be pressed at a pressure of 100 bar to 150 bar through the injection packer and through the further drilling into the crack to be repaired.
  • an injection packer is known from DE-U-85 23 152, which is designed as a dowel element.
  • a hard plastic body equipped with the injection channel and the spray nipple serves as an expansion element and is driven into an expansion sleeve made of soft material.
  • the known injection packer is used in such a way that the expansion sleeve is inserted into the prepared borehole and then the hard plastic body is hammered into the sleeve.
  • the inner bore of the soft sleeve is conical and in the front area it is considerably smaller in diameter than the outer diameter of the plastic body.
  • the invention has for its object to provide a one-piece injection packer that can be used in inclined holes without problems and has both high holding values and a good sealing function.
  • the sealing sleeve which is made of softer material than the plastic body, is so flexible and elastic, particularly in the extended section of the sealing sleeve, that an optimal seal and even distribution of the spreading forces is achieved even with non-circular boreholes. Due to the continuation of the diameter of the injection channel onto the extended section of the sealing sleeve, it is avoided that an injection pressure which additionally affects the connection between the plastic body and the sealing sleeve acts on the end face of the plastic body. The injection pressure acting in the injection channel of the extended section of the sealing sleeve creates a radial deformation, which translates into a higher frictional force of the sealing sleeve in the borehole.
  • the plastic body on which the sealing sleeve is arranged consists of a much harder material, preferably of glass fiber reinforced polyamide.
  • This hard material has the advantage; that the injection packer can be hammered into the borehole without any problems and, after the injection process, the part of the injection packer projecting at the borehole opening can be knocked off with a hammer or the like.
  • the sealing sleeve can have collars lying one behind the other, each of which has conical ring surfaces towards the front end, so that the injection packer is easier to drive into a borehole.
  • the entire sealing collar preferably tapers towards the front end, its maximum outside diameter of course being larger than the borehole diameter of the associated borehole, so that the injection packer is tightly clamped in the borehole.
  • the sealing sleeve made of soft material encompasses ring bundles of the plastic body, which expand towards its front end. This has the great advantage that an axial displacement of the plastic body in the direction of the borehole opening in the region of the ring collars produces an expansion pressure which acts essentially radially on the sealing collar and thus presses it even more against the borehole wall.
  • the annular collars preferably have frustoconical outer surfaces which are encompassed by the sealing collar in a form-fitting manner.
  • Each of the ring collars thus acts as an expansion body, which widens the sealing collar when axially displaced.
  • a force component oriented axially in the direction of the borehole opening can act on the plastic body. This force component generates a radial force component in the region of the frustoconical or conical outer surfaces of the ring collars, which promotes tight sealing of the sealing sleeve in the borehole.
  • some of the ring collars provided on the outside of the sealing collar can have a larger diameter than the shaft of the plastic body, which is adapted to the borehole diameter.
  • the elastic ring collars with an enlarged diameter ensure a stable mechanical connection between the sealing collar and the borehole wall, which does not lose its sealing function even at high pressures.
  • the sealing sleeve is preferably sprayed onto the initially produced plastic body in a two-component injection molding process, profiles being formed on the plastic body in the area of the sealing sleeve, which bring about a positive connection between the sealing sleeve and the plastic body.
  • This positive connection is very advantageous because of the high pressure forces that occur during the injection process, since it ensures an extremely stable mechanical connection between the plastic body and the sealing sleeve.
  • the injection packer shown in FIG. 1 consists of a plastic body 1 with a spray nipple 2 and a sealing sleeve 3 which is sprayed on at the front end of the plastic part 1.
  • the plastic part 1 consists of glass fiber reinforced polyamide, while the sealing sleeve 3 is made of a softer plastic material, for example polyurethane or polyethylene.
  • the spray nipple 2 leads to an injection channel 4, which runs axially through the entire injection packer. Part of the injection channel 4 is formed by a through channel 5 of the sealing sleeve 3.
  • the sealing sleeve 3 has a plurality of ring collars 6 arranged one behind the other, which are shown in longitudinal section as teeth.
  • the bundles of rings 6 are frustoconical in shape, their diameter tapering towards the front end.
  • the sealing sleeve 3 tapers overall to the front end 7, so that the diameter of the individual ring bundles 6 decreases towards the front end 7. This approximately wedge-shaped course of the sealing sleeve 3 ensures that the sealing sleeve 3 is firmly pressed into the borehole 8 (FIG. 2) and anchored the injection packer in a sealing manner.
  • sealing sleeve 3 and the plastic body 1 are firmly connected to one another, which is why a profile 9 is provided on the plastic body 1 in the area of the sealing sleeve 3, which produces a positive connection to the sealing sleeve 3.
  • the sealing sleeve 3 is sprayed onto the plastic body 1 in a two-component injection molding process, where an optimal connection to the plastic body 1 is obtained.
  • the injection packer driven into a borehole 8 is shown in FIG.
  • the borehole 8 cuts a crack 10 to be sprayed with synthetic resin, which is provided with a seal 12 on the wall surface of the concrete masonry 11.
  • epoxy resin can be injected through the injection packer into the borehole 8 and further into the crack 10 by means of a high pressure press known per se.
  • the spray pressure can be in the range from 100 bar to 150 bar and higher.
  • the plastic body 1 has, in the area that penetrates into the sealing sleeve 3, a plurality of ring bundles 20 arranged one behind the other, against which correspondingly conical inner surfaces 21 of the sealing sleeve 3 rest.
  • the sealing sleeve 3 is sprayed onto the plastic body 1 in a two-component injection molding process.
  • two collars 61, 62 of the sealing collar 3 have a somewhat larger diameter than the straight shaft S of the plastic body 1.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Injektionspacker zum Injizieren von Kunstharz in Betonrisse gemäß der Gattung des Anspruches 1.
  • Aus der DE-A-32 03 871 ist ein Injektionspacker bekannt, der aus einer Kunststoffhülse mit einer sich zum vorderen Stirnende hin verjüngenden Mantelfläche besteht und einen an das hintere Stirnende ansetzbaren Spritznippel aufweist. Mittels seiner sich verjüngenden Mantelfläche läßt sich dieser bekannte Injektionspacker im Bohrloch verkeilen, wobei dadurch beträchtliche Spreizkräfte auftreten. Wird dieser bekannte Injektionspacker in ein stark geneigtes Bohrloch eingeschlagen, so können die hohen Spreizkräfte dazu führen, daß vom Betonmauerwerk Teile abplatzen.
  • Injektionspacker werden häufig in Bohrungen eingeschlagen, die unter einem Winkel von 45 Grad in ein zu sanierendes Betonteil eingebracht worden sind. Die Bohrung wird dabei so tief in den Beton gebohrt, daß die mit Kunstharz auszuspritzenden Risse von der Bohrung geschnitten werden. Das Epoxydharz kann mit einem Druck von 100 bar bis 150 bar durch den Injektionspacker und durch die weiterführende Bohrung in den zu sanierenden Riß gepreßt werden.
  • Zur Verbesserung der Abdichtung ist aus der DE-U-85 23 152 ein Injektionspacker bekannt, der als Dübelelement ausgebildet ist. Als Spreizelement dient ein harter, mit dem Injektionskanal und dem Spritznippel ausgestatteter Kunststoffkörper, der in eine aus weichem Material bestehende Aufweithülse eingetrieben wird. Die Anwendung des bekannten Injektionspackers erfolgt in der Weise, daß die Aufweithülse in das vorbereitete Bohrloch eingesetzt und danach der harte Kunststoffkörper in die Hülse eingeschlagen wird. Zur Erzeugung von radialen Spreizkräften zur Verankerung des Injektionspackers im Bohrloch ist die Innenbohrung der weichen Hülse konisch ausgebildet und im vorderen Bereich im Durchmesser erheblich kleiner als der Außendurchmesser des Kunststoffkörpers. Damit beruht auch bei diesem Injektionspacker die Verankerung im Bohrloch auf einer hohe Spreizdruckkräfte verursachenden Verkeilung, die beim Einschlagen des bekannten Injektionspackers in ein stark geneigtes Bohrloch zu Mauerwerks-Abplatzungen führen kann. Des weiteren erfordert der Spreizvorgang eine umständliche Handhabung mit einem zweiteiligen Element.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einteiligen Injektionspacker zu schaffen, der auch in geneigte Bohrlöcher problemlos einsetzbar ist und sowohl hohe Haltewerte als auch eine gute Abdichtfunktion aufweist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Injektionspacker der eingangs genannten Gattung durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht. Durch die Verwendung einer formschlüssig am vorderen Ende des Kunststoffkörpers angeordneten und mit einem Teilstück verlängerten Dichtmanschette wird erreicht, daß die Halterung und Abdichtung des Injektionspackers in der Bohrlochtiefe stattfindet. Da die Halterung des Injektionspackers außerdem nicht über eine Verkeilung, sondern nur durch erhöhte Reibung erfolgt, ist die Gefahr des Abplatzens von Betonteilen deutlich verringert. Durch die fest auf dem Kunststoffkörper aufgebrachte Dichtmanschette ist zum Setzen des Injektionspackers lediglich dessen Eintreiben in das Bohrloch erforderlich. Die aus weicherem Material als der Kunststoffkörper bestehende Dichtmanschette ist insbesondere im verlängerten Teilstück der Dichtmanschette derart flexibel und elastisch, daß auch bei unrunden Bohrlöchern eine optimale Abdichtung und gleichmäßige Verteilung der Spreizkräfte erzielt wird. Aufgrund der durchmessergleichen Fortsetzung des Injektionskanals auf das verlängerte Teilstück der Dichtmanschette wird vermieden, daß auf die Stirnseite des Kunststoffkörpers ein die Verbindung zwischen Kunststoffkörper und Dichtmanschette zusätzlich beeinträchtigender Spritzdruck wirkt. Der im Injektionskanal des verlängerten Teilstückes der Dichtmanschette wirkende Spritzdruck erzeugt eine radiale Deformation, die sich in eine höhere Reibungskraft der Dichtmanschette im Bohrloch umsetzt.
  • Der Kunststoffkörper, auf dem die Dichtmanschette angeordnet ist, besteht aus einem wesentlich härteren Material, vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Polyamid. Dieses harte Material hat den Vorteil; daß der Injektionspacker problemlos in das Bohrloch eingeschlagen und nach dem Ausspritzvorgang das an der Bohrlochöffnung überstehende Teil des Injektionspackers mit einem Hammer oder dgl. abgeschlagen werden kann.
  • Die Dichtmanschette kann in ansich bekannter Weise hintereinanderliegende Bunde besitzen, die jeweils zum vorderen Ende hin konische Ringflächen aufweisen, so daß der Injektionspacker leichter in ein Bohrloch einschlagbar ist. Vorzugsweise verjüngt sich die gesamte Dichtmanschette zum vorderen Ende hin, wobei ihr maximaler Außendurchmesser selbstverständlich größer ist als der Bohrlochdurchmesser des zugehörigen Bohrloches, damit der Injektionspacker dicht im Bohrloch verspannt wird.
  • Die aus weichem Material hergestellte Dichtmanschette umgreift Ringbunde des Kunststoffkörpers, die sich zu dessen vorderen Ende hin erweitern. Dies hat den großen Vorteil, daß eine Axialverschiebung des Kunststoffkörpers in Richtung Bohrlochöffnung im Bereich der Ringbunde einen Spreizdruck erzeugt, der im wesentlichen radial auf die Dichtmanschette wirkt und diese somit noch stärker gegen die Bohrlochwandung preßt.
  • Vorzugsweise besitzen die Ringbunde kegelstumpfförmige Mantelflächen, die formschlüssig von der Dichtmanschette umgriffen sind. Jeder der Ringbunde wirkt somit wie ein Spreizkörper, der die Dichtmanschette bei axialer Verschiebung aufweitet. Durch den hohen Spritzdruck im zu sanierenden Bereich des Bohrlochs kann eine axial in Richtung Bohrlochöffnung ausgerichtete Kraftkomponente am Kunststoffkörper angreifen. Diese Kraftkomponente erzeugt im Bereich der kegelstumpfförmigen bzw. konischen Mantelflächen der Ringbunde eine radiale Kraftkomponente, die ein dichtes Verpressen der Dichtmanschette im Bohrloch begünstigt.
  • Versuche haben gezeigt, daß ein Teil der außen an der Dichtmanschette vorgesehenen Ringbunde einen größeren Durchmesser aufweisen können als der Schaft des Kunststoffkörpers, der an den Bohrlochdurchmesser angepaßt ist. Die im Durchmesser vergrößert ausgebildeten elastischen Ringbunde gewährleisten eine stabile mechanische Verbindung zwischen Dichtmanschette und Bohrlochwandung, die auch bei hohen Drücken ihre Dichtfunktion nicht verliert.
  • Die Dichtmanschette wird vorzugsweise im Zweikomponenten-Spritzgu ßverfahren auf den zunächst hergestellten Kunststoffkörper aufgespritzt, wobei am Kunststoffkörper im Bereich der Dichtmanschette Profilierungen ausgebildet sind, die eine formschlüssige Verbindung zwischen Dichtmanschette und Kunststoffkörper bewirken. Diese formschlüssige Verbindung ist wegen der hohen Druckkräfte, die beim Injektionsvorgang auftreten, sehr vorteilhaft, da dadurch eine äußerst stabile machanische Verbindung zwischen Kunststoffkörper und Dichtmanschette gewährleistet wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung nähers erläutert:
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Injektionspacker mit Dichtmanschette,
    Figur 2
    den in ein geneigtes Bohrloch eingesetzten Injektionspacker gemäß Figur 1 und
    Figur 3
    eine weitere Ausführungsform des Injektionspackers.
  • Der in Figur 1 dargestellte Injektionspacker besteht aus einem Kunststoffkörper 1 mit Spritznippel 2 und einer Dichtmanschette 3, die am vorderen Ende des Kunststoffteils 1 aufgespritzt ist. Das Kunststoffteil 1 besteht aus glasfaserverstärktem Polyamid, während die Dichtmanschette 3 aus einem weicheren Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyurethan oder Polyäthylen hergestellt ist.
  • Der Spritznippel 2 führt zu einem Injektionskanal 4, der den gesamten Injektionspacker axial durchläuft. Ein Teil des Injektionskanals 4 wird von einem Durchgangskanal 5 der Dichtmanschette 3 gebildet.
  • Die Dichtmanschette 3 besitzt mehrere hintereinander angeordnete Ringbunde 6, die im Längsschnitt als Verzahnung dargestellt sind. Die Ringbunde 6 sind kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei ihr Durchmesser sich zum vorderen Ende hin verjüngt. Außerdem verjüngt sich die Dichtmanschette 3 insgesamt zum vorderen Ende 7, so daß auch der Durchmesser der einzelnen Ringbunde 6 zum vorderen Ende 7 hin abnimmt. Durch diesen in etwa keilförmigen Verlauf der Dichtmanschette 3 wird erreicht, daß sich die Dichtmanschette 3 im Bohrloch 8 (Figur 2) fest verpreßt und den Injektionspacker abdichtend verankert. Dabei ist es wichtig, daß die Dichtmanschette 3 und der Kunststoffkörper 1 fest miteinander verbunden sind, weshalb am Kunststoffkörper 1 im Bereich der Dichtmanschette 3 eine Profilierung 9 vorgesehen ist, die eine formschlüssige Verbindung zur Dichtmanschette 3 herstellt. Die Dichtmanschette 3 wird im Zweikomponenten-Spritzgußverfahren auf den Kunststoffkörper 1 aufgespritzt, wo durch eine optimale Verbindung zum Kunststoffkörper 1 erhalten wird.
  • In Figur 2 ist der in ein Bohrloch 8 eingeschlagene Injektionspacker dargestellt. Das Bohrloch 8 schneidet einen mit Kunstharz auszuspritzenden Riß 10, der an der Wandoberfläche des Betonmauerwerks 11 mit einer Abdichtung 12 versehen ist. Über den Spritznippel 2 kann mittels einer an sich bekannten Hochdruckpresse Epoxydharz durch den Injektionspacker in das Bohrloch 8 und weiter in den Riß 10 eingespritzt werden. Der Spritzdruck kann dabei im Bereich von 100 bar bis 150 bar und auch höher liegen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 besitzt der Kunststoffkörper 1 in dem Bereich, der in die Dichtmanschette 3 eindringt, mehrere hintereinander angeordnete Ringbunde 20, an denen entsprechend konisch ausgebildete Innenflächen 21 der Dichtmanschette 3 anliegen. Um eine formschlüssige Verbindung zwischen Dichtmanschette 3 und Kunststoffkörper 1 zu erhalten, wird die Dichtmanschette 3 im Zweikomponenten Spritzgußverfahren auf den Kunststoffkörper 1 aufgespritzt. Zwei Ringbunde 61, 62 der Dichtmanschette 3 weisen bei diesem Ausführungsbeispiel einen etwas größeren Durchmesser auf als der gerade Schaft S des Kunststoffkörpers 1.

Claims (9)

  1. Injektionspacker zum Injizieren von Kunstharz in Betonrisse, bestehend aus einem langgestreckten Kunststoffkörper mit in Längsrichtung durchgehend verlaufendem Injektionskanal und einem an seinem hinteren Ende zum Injektionskanal führenden Spritznippel sowie einer den Kunststoffkörper umgreifenden Dichtmanschette aus weicherem Material als der Kunststoffkörper, wobei die Dichtmanschette (3) am vorderen Ende des Kunststoffkörpers (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Teilstück der Dichtmanschette (3) den Kunststoffkörper (1) formschlüssing umgreift, und daß das vordere Teilstück der Dichtmanschette (3) über den Kunststoffkörper (1) hinaus verlängert ist und einen an den Injektionskanal (4) des Kunststoffkörpers sich anschließenden axialen Durchgangskanal (5) gleichen Durchmessers als der Injektionskanal (4) des Kunststoffkörpers (1) aufweist.
  2. Injektionspacker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmanschette (3) über ihre Länge verteilt angeordnete überstehende Ringbunde (6) hat, die jeweils kegelstumpfförmige Mantelflächen haben.
  3. Injektionspacker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmanschette (3) sich zum vorderen Ende (7) des Injektionspackers verjüngt.
  4. Injektionspacker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkörper (1) an dem in die Dichtmanschette (3) eingreifenden Teilstück mehrere hintereinander angeordnete Ringbunde (20) hat, deren Durchmesser sich zum vorderen Ende (7) des Kunststoffkörpers (1) erweitern.
  5. Injektionspacker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringbunde (20) kegelstumpfförmige Mantelflächen haben.
  6. Injektionspacker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmanschette (3) mit konisch ausgebildeten Innenflächen (21) die kegelstumpfförmigen Mantelflächen (20) umgreift.
  7. Injektionspacker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmanschette (3) den angrenzenden Schaft (S) des Kunststoffkörpers (1) mit wenigstens einem äußeren Ringbund (61, 62) radial überragt.
  8. Injektionspacker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmanschette (3) als Polyäthylen oder Polyurethan und der Kunststoffkörper (1) aus glasfaserverstärktem Polyamid besteht.
  9. Verfahren zur Herstellung des Injektionspackers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zweikomponenten-Spritzgußverfahren zunächst der Kunststoffkörper (1) hergestellt wird, und daß dann die Dichtmanschette (3) auf den Kunststoffkörper (1) aufgespritzt wird.
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