EP0800615B1 - Ankerstab für einen bohr-injektionsanker - Google Patents

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EP0800615B1
EP0800615B1 EP96900026A EP96900026A EP0800615B1 EP 0800615 B1 EP0800615 B1 EP 0800615B1 EP 96900026 A EP96900026 A EP 96900026A EP 96900026 A EP96900026 A EP 96900026A EP 0800615 B1 EP0800615 B1 EP 0800615B1
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drilling
rod
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    • E21D21/0026Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/006Anchoring-bolts made of cables or wires

Definitions

  • anchors for securing walls, the roof or the tunnel face used.
  • an impact or rotary drill with a drill pipe first Drilled holes and then set the anchors, which for example, can be designed as adhesive anchors.
  • drilling injection anchors are suggested (e.g. EP-B-355 379). They consist of one Steel pipe that carries a drill bit at the front and with the back at the Drill can be connected. After drilling, the Drill uncoupled and injection material through the pipe pressed in. Then the protruding pipe end screwed a clamping nut, which against a pressure plate presses the tunnel wall.
  • a disadvantage of this Bohr injection anchor is their susceptibility to corrosion, and if the cavity protection should only work temporarily, e.g. on a tunnel face or in coal mining, so the secured wall has to be dismantled later, prepare the massive steel tubes of these injection anchors at later dismantling difficulties.
  • the present invention has for its object the above Fix disadvantages. This task is accomplished through the combination of features of claims solved.
  • Anchor rods made of fiber-reinforced plastic are known per se (e.g. US-A-4 664 573 and EP-A-94 908). These well-known anchor rods have unidirectionally oriented fibers in the longitudinal direction and therefore only have a low torsional strength. As They are therefore not suitable for drilling injection anchors.
  • the pipe and the also has helically wound fibers the torsional strength of the pipe compared to known plastic anchor rods much bigger. Therefore, they can Drilling required torques transmitted via the anchor rod will. Surprisingly, it has been shown that the fiber-reinforced Plastic rod also the blows of the impact drill transferred to the drill bit with only minor losses. So far, this was not considered possible because of the professional world assumed that the plastic dampened the blows too much.
  • the anchor rod according to the invention is corrosion-resistant and machinable, so that as a drilling injection anchor for permanent and temporary attachment can be used easily. At the later dismantling of a fixed wall, it is easily cut.
  • the anchor rod according to the invention has the same tensile strength also significantly lighter than the well-known steel injection anchors. This makes handling, storage and transportation made easier.
  • an anchor tube 1 is composed of a Tubular body 2 and an external round thread 3 molded therein with thread root 4 round in axial section and thread comb 5 shown.
  • the tubular body 2 consists of a fiber-reinforced Thermoset. It has both longitudinal fibers 6 and helical wound fibers 7, the opposite sense of slope is to the pitch of the thread 3. This is the Tubular body 2 through the fibers 7 when transmitting an im attractive sense of the thread 3 acting torque radially compressed. This also increases the strength of the rod on torsion and pressure.
  • the fibers 7 are preferably predominant arranged in the outer region of the tube 1.
  • the thread 3 is in the embodiment of Figure 1 in the tubular body by pressing using a molded body before the finished curing of the thermoset of the tubular body 2, which from the thread base 4 material displaced the mold cavity for fills the thread comb. This ensures optimal strength of the thread.
  • the molded body is one in the circumferential direction multi-part sleeve with centering means and can e.g. out a thermoplastic.
  • the thread 3 however, also be cut into the tubular body 2.
  • the other The end of the anchor tube 1 is identical.
  • Figure 2 shows a variant in which the thread 3 on one the tubular body 2 molded or glued sleeve 8 is.
  • the sleeve 8 can be made of a fiber-reinforced thermoset or consist of a metallic material.
  • Figure 3 shows the structure of an injection drill anchor.
  • a thread 3 of the tube 1 becomes a drill bit 12 with a Internal thread 13 screwed on.
  • the crown 12 lies with one Shoulder 14 on the end face 9 of the tube 1 and has rinsing and injection channels 15 which are connected to the axial bore 10 of the Communicate tube 1.
  • the crown has 12 on the face e.g. chisel-like cutting edges 16.
  • the crown 12 can also be designed differently.
  • On the other thread 3 is a sleeve 17 with a corresponding one Internal thread 18 screwed in half. In the protruding end of the sleeve 13 becomes a threaded pin Screwed in drill.
  • the drilling process can then begin be, through the bore 10 and the channels 15 a Detergent, e.g. Air or water. If the anchor is to be longer than an anchor tube 1, so when reached a predetermined drilling depth of the threaded pin of the drill unscrewed from the sleeve 17, the drill is retracted and a second tube is screwed into the sleeve 17. On their another end 17 is screwed on and the Drilling continued.
  • a Detergent e.g. Air or water.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the thread 3 shown.
  • the tubular body is not yet fully hardened 2 is a sliver with the pitch of the thread on the end 3 wound up so that the bottom of the thread is somewhat constricted becomes.
  • Two half shells 20 are placed on this preformed thread a thin-walled sleeve 21 made of steel pressed radially.
  • the Thread 3 is pressed into the half-shells 20.
  • the two Half shells 20 collide in a common axial plane and grip with several projections 22 and matching incisions 23 into each other along the dividing line.
  • the two half shells 20 are welded along the dividing line at several points, e.g. after the tungsten inert gas process.
  • a sleeve 24 made of steel with a the end face 9 adjacent flange 25 is used.
  • This embodiment has the advantages that the Steel sleeve 21 in the axial direction with the tubular body 2 is connected and the thread 3 considerably less for seizing tends as a thread formed in plastic.
  • the flange 25 serves the purpose.
  • the sleeve 24 supports the tubular body 3 against radial compression. With training after Figure 4 is therefore easier to extend the tube Loosen anchor tube 1 from the threaded pin of the drill.

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Description

Im Untertagebau, zum Beispiel im Tunnelbau oder im Bergbau, werden vielfach Anker zur Sicherung von Wänden, der Firste oder der Tunnelbrust verwendet. Ueblicherweise werden dazu mittels einer Schlag- oder Drehbohrmaschine mit einem Bohrgestänge zunächst Löcher gebohrt und anschliessend die Anker gesetzt, welche zum Beispiel als Klebeanker ausgebildet sein können.
Schwierigkeiten bereitet dieses Vorgehen, wenn in weichem Gestein gebohrt wird, das leicht einbricht. Beim Herausziehen des Bohrgestänges kann die Bohrlozhwand einbrechen, sodass der Anker anschliessend nicht mehr gesetzt werden kann. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, sind Bohr-Injektionsanker vorgeschlagen worden (z.B. EP-B-355 379). Sie bestehen aus einem Stahlrohr, das vorn eine Bohrkrone trägt und hinten mit der Bohrmaschine verbunden werden kann. Nach dem Bohren wird die Bohrmaschine abgekuppelt und durch das Rohr Injektionsmaterial eingepresst. Anschliessend wird auf das vorstehende Rohrende eine Spannmutter aufgeschraubt, welche eine Druckplatte gegen die Tunnelwand presst. Ein Nachteil dieser Bohr-Injektionsanker ist ihre Korrosionsanfälligkeit, und falls die Hohlraumsicherung nur temporär wirken soll, z.B. an einer Tunnelbrust oder im Kohlebergbau, die gesicherte Wand also später abzubauen ist, bereiten die massiven Stahlrohre dieser Injektionsanker beim späteren Abbau Schwierigkeiten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obigen Nachteile zu beheben. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche gelöst.
Ankerstäbe aus faserverstärktem Kunststoff sind an sich bekannt (z.B. US-A-4 664 573 und EP-A-94 908). Diese bekannten Ankerstäbe haben unidirektional in Längsrichtung orientierte Fasern und weisen deshalb nur eine geringe Torsionsfestigkeit auf. Als Bohr-Injektionsanker sind sie daher nicht geeignet.
Weil bei der erfindungsgemässen Ausbildung das Rohr nebst längsgerichteten auch wendelförmig gewickelte Fasern hat, ist die Torsionsfestigkeit des Rohres gegenüber bekannten Kunststoff-Ankerstäben wesentlich grösser. Deshalb können die zum Bohren erforderlichen Drehmomente über den Ankerstab übertragen werden. Ueberraschenderweise hat sich gezeigt, dass der faserarmierte Kunststoffstab auch die Schläge der Schlag-Bohrmaschine nur mit geringen Verlusten auf die Bohrkrone überträgt. Dies wurde bisher nicht für möglich gehalten, weil die Fachwelt davon ausging, der Kunststoff dämpfe die Schläge zu stark ab.
Der erfindungsgemässe Ankerstab ist korrosionsfest und zerspanbar, sodass er als Bohr-Injektionsanker zur permanenten und temporären Befestigung problemlos eingesetzt werden kann. Beim späteren Abbau einer befestigten Wand wird er problemlos zerspant. Der erfindungsgemässe Ankerstab ist bei gleicher Zugfestigkeit ausserdem bedeutend leichter als die bekannten Stahl-Injektionsanker. Dadurch wird die Handhabung, die Lagerung und der Transport erleichtert.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
Figur 1
Einen Axialschnitt durch einen Teil eines Ankerstabes,
Figur 2
eine zweite Ausführungsform,
Figur 3
einen Ankerstab mit Hülse und Bohrkrone, und
Figur 4
eine dritte Ausführungsform.
In Figur 1 ist ein Ende eines Ankerrohres 1 bestehend aus einem Rohrkörper 2 und einem darin eingeformten Aussen-Rundgewinde 3 mit im Axialschnitt rundem Gewindegrund 4 und Gewindekamm 5 dargestellt. Der Rohrkörper 2 besteht aus einem faserarmierten Duroplast. Er hat sowohl längsgerichtete Fasern 6 als auch wendelförmig gewickelte Fasern 7, deren Steigungssinn entgegengesetzt ist zum Steigungssinn des Gewindes 3. Dadurch wird der Rohrkörper 2 durch die Fasern 7 beim Uebertragen eines im anziehenden Sinne des Gewindes 3 wirkenden Drehmomentes radial komprimiert. Dies erhöht zusätzlich die Festigkeit des Stabes auf Torsion und Druck. Die Fasern 7 sind vorzugsweise überwiegend im äusseren Bereich des Rohres 1 angeordnet. Das Gewinde 3 ist bei der Ausführungsform nach Figur 1 in den Rohrkörper durch Pressen mittels eines Formkörpers vor dem fertigen Aushärten des Duroplasten des Rohrkörpers 2 eingeformt, wobei das aus dem Gewindegrund 4 verdrängte Material den Formhohlraum für den Gewindekamm füllt. Dadurch wird eine optimale Festigkeit des Gewindes erzielt. Der Formkörper ist eine in Umfangsrichtung mehrteilige Hülse mit Zentriermitteln und kann z.B. aus einem Thermoplasten bestehen. Alternativ kann das Gewinde 3 jedoch auch in den Rohrkörper 2 geschnitten sein. Das andere Ende des Ankerrohres 1 ist identisch ausgebildet.
Figur 2 zeigt eine Variante, bei der das Gewinde 3 an einer auf den Rohrkörper 2 aufgegossenen oder aufgeklebten Hülse 8 geformt ist. Die Hülse 8 kann aus einem faserarmierten Duroplast oder aus einem metallischen Werkstoff bestehen.
Figur 3 zeigt den Aufbau eines Injektions-Bohrankers. Auf das eine Gewinde 3 des Rohres 1 wird eine Bohrkrone 12 mit einem Innengewinde 13 aufgeschraubt. Die Krone 12 liegt mit einer Schulter 14 an der Stirnfläche 9 des Rohres 1 an und hat Spül- und Injektionskanäle 15, die mit der axialen Bohrung 10 des Rohres 1 kommunizieren. An der Stirnfläche hat die Krone 12 z.B. meisselartige Schneiden 16. Je nach dem zu bohrenden Gestein kann die Krone 12 jedoch auch anders ausgebildet sein. Auf das andere Gewinde 3 ist eine Hülse 17 mit einem entsprechenden Innengewinde 18 zur Hälfte aufgeschraubt. In das vorstehende Ende der Hülse 13 wird ein Gewindezapfen einer Bohrmaschine eingeschraubt. Hierauf kann der Bohrvorgang begonnen werden, wobei durch die Bohrung 10 und die Kanäle 15 ein Spülmittel, z.B. Luft oder Wasser, gepresst wird. Wenn der Anker länger sein soll als ein Ankerrohr 1, so wird bei Erreichen einer vorgegebenen Bohrtiefe der Gewindezapfen der Bohrmaschine aus der Hülse 17 ausgeschraubt, die Bohrmaschine zurückgefahren und ein zweites Rohr in die Hülse 17 eingeschraubt. Auf deren anderes Ende wird eine weitere Hülse 17 aufgeschraubt und der Bohrvorgang fortgesetzt.
Wenn die erforderliche Bohrtiefe erreicht ist, wird die Bohrmaschine und die äusserste Hülse 17 entfernt. Ueber die Bohrung 10 wird Injektionsmaterial ins Bohrloch eingepresst. Schliesslich wird über das vorstehende Ende des Ankerrohres 1 eine Ankerplatte geschoben und eine Mutter auf das Gewinde 3 aufgeschraubt und gegen die Ankerplatte festgezogen.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform des Gewindes 3 dargestellt. Bei noch nicht fertig ausgehärtetem Rohrkörper 2 wird auf dessen Ende ein Faserband mit der Steigung des Gewindes 3 so aufgewickelt, dass der Gewindegrund etwas eingeschnürt wird. Auf dieses vorgeformte Gewinde werden zwei Halbschalen 20 einer dünnwandigen Hülse 21 aus Stahl radial aufgepresst. Das Gewinde 3 ist in den Halbschalen 20 eingepresst. Die beiden Halbschalen 20 stossen in einer gemeinsamen Axialebene zusammen und greifen mit mehreren Vorsprüngen 22 und passenden Einschnitten 23 längs der Trennlinie ineinander. Die beiden Halbschalen 20 sind längs der Trennlinie an mehreren Punkten verschweisst, z.B. nach dem Wolfram Inertgas Verfahren. In das Ende der Bohrung 10 ist eine Hülse 24 aus Stahl mit einem an der Stirnfläche 9 anliegenden Flansch 25 eingesetzt.
Diese Ausführungsform hat vor allem die Vorteile, dass die Stahlhülse 21 in Achsrichtung formschlüssig mit dem Rohrkörper 2 verbunden ist und das Gewinde 3 erheblich weniger zum Anfressen neigt als ein in Kunststoff ausgebildetes Gewinde. Demselben Zweck dient der Flansch 25. Die Hülse 24 stützt den Rohrkörper 3 gegen radiale Kompression ab. Mit der Ausbildung nach Figur 4 ist es daher leichter, das Rohr zur Verlängerung des Ankerrohres 1 vom Gewindezapfen der Bohrmaschine zu lösen.

Claims (10)

  1. Ankerstab für einen Bohr-Injektionsanker, bestehend aus einem faserverstärkten Kunststoffrohr (1), das sowohl längsgerichtete als auch wendelförmig gewickelte Fasern (6, 7) enthält und an beiden Enden ein Gewinde (3) aufweist.
  2. Ankerstab nach Anspruch 1, wobei das Gewinde (3) ein Rundgewinde mit im Axialschnitt rundem Gewindekamm (5) und rundem Gewindegrund (4) ist.
  3. Ankerstab nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gewinde (3) auf den Rohrkörper (2) aufgegossen oder in den Rohrkörper (2) eingeformt oder eingeschnitten ist.
  4. Ankerstab nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gewinde (3) in einer auf den Rohrkörper (2) aufgeklebten Hülse (8, 21) gebildet ist.
  5. Ankerstab nach Anspruch 4, wobei die Hülse (21) aus mindestens zwei Schalenteilen (20) besteht, die auf den Rohrkörper (62) radial aufgepresst sind.
  6. Ankerstab nach Anspruch 5, wobei die Schalenteile (20) längs den Trennlinien mit mehreren Vorsprüngen (22) und dazu passenden Einschnitten (23) ineinandergreifen.
  7. Ankerstab nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Schalenteile (20) an mehreren Stellen miteinander verschweisst sind.
  8. Ankerstab nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die wendelförmig gewickelten Fasern (7) zumindest überwiegend den entgegengesetzten Steigungssinn haben wie die beiden Gewinde (3).
  9. Ankerstab nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die wendelförmig gewickelten Fasern (7) überwiegend im äusseren Bereich des Rohres (1) angeordnet sind.
  10. Ankerstab nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die beiden Gewinde (3) Aussengewinde sind.
EP96900026A 1995-01-06 1996-01-05 Ankerstab für einen bohr-injektionsanker Expired - Lifetime EP0800615B1 (de)

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CH36/95 1995-01-06
CH3695 1995-01-06
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EP0800615A1 EP0800615A1 (de) 1997-10-15
EP0800615B1 true EP0800615B1 (de) 1998-12-02

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JP (1) JPH10512025A (de)
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AU (1) AU4296296A (de)
DE (1) DE59600905D1 (de)
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ATE174103T1 (de) 1998-12-15
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EP0800615A1 (de) 1997-10-15
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