EP1361336B1 - Verankerungselement - Google Patents

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EP1361336B1
EP1361336B1 EP03405290A EP03405290A EP1361336B1 EP 1361336 B1 EP1361336 B1 EP 1361336B1 EP 03405290 A EP03405290 A EP 03405290A EP 03405290 A EP03405290 A EP 03405290A EP 1361336 B1 EP1361336 B1 EP 1361336B1
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EP
European Patent Office
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mixing
anchoring
anchoring element
spring
energy storage
Prior art date
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EP03405290A
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English (en)
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EP1361336A1 (de
Inventor
Sascha Dierker
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
    • E21D20/025—Grouting with organic components, e.g. resin
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S411/00—Expanded, threaded, driven, headed, tool-deformed, or locked-threaded fastener
    • Y10S411/924—Coupled nut and bolt
    • Y10S411/95—Rachet and nut-carried pawl

Definitions

  • the present patent application relates to an anchoring element for anchoring in a borehole in a subsurface, referred to in the preamble of claim 1.
  • the disadvantage here is that for the mixing of the components of the mortar, the anchoring element must be actively rotated, which can be very time consuming. This is particularly disadvantageous if the anchoring element should already be anchored in the same by a simple hammering into the well, as is the case in modern systems.
  • the object of the present invention is therefore to develop an anchoring element of the aforementioned type, which avoids the aforementioned disadvantages. This is achieved according to the invention by the measures mentioned in claim 1, which have the following special significance.
  • the peculiarity of the anchoring element according to the invention lies in providing on the anchoring part an automatic drive for the mixing element (s) which can be activated via a triggering means. Furthermore, an energy accumulator for kinetic energy is provided, which acts as a drive for the mixing elements or supplies them with energy.
  • the energy storage device can already be “charged” during the production of the anchoring element and protected against premature release of the stored kinetic energy via the triggering means, which at the same time also serves as securing means.
  • the anchoring means is therefore ready for use directly for the user. For the user results from this measure a considerable time savings, since he is no longer with an additional device such. B.
  • the user can first introduce a foil or glass cartridge containing at least two pasty reaction components into a prefabricated borehole.
  • the anchoring element such as. B. an actively mixing anchor rod is then inserted into the wellbore and z. B. driven by a hammer down to the bottom of the hole.
  • the triggering agent such as. B. a locking pin, a retaining ring, etc., can be removed afterwards, so that the mixing element or elements is placed in over the automatic drive in a mixing movement, which causes a mixing of the reaction components.
  • the or each memory or energy storage be designed as Federlement, which is already biased in the production of the anchoring element, and is fixed with one end to the anchoring part and with its other end to the one or more mixing elements.
  • the fixing to the one or more mixing elements can be done directly, or indirectly with the interposition of one or more other components.
  • the spring elements can, for. B. spiral or coil springs.
  • the anchoring part of the anchoring means is circumferentially surrounded by a mixing sleeve on which the mixing element or elements are arranged.
  • a uniform distribution of the mixing effect of the drive is achieved on the components of the mortar.
  • an anchoring means is arranged, with which the anchoring part can be fixed relatively rotationally fixed in the borehole.
  • mixing elements On the surface of the mixing sleeve or in the wall can be such. B. ribbed, humpback, knobbed or paddle-shaped etc. mixing elements may be arranged or recessed. The mixing elements can z. B. but also be designed as simple breakthroughs of any geometry in the wall of the mixing sleeve.
  • FIG. 1 to 3 a first embodiment of the inventive anchoring element is shown.
  • the anchoring element 10 shown there initially has an anchoring part 12, which is designed in one piece with a load application part 11.
  • the anchoring part 12 is usually entirely in the borehole, while the load application part 11 protrudes from this, so that something can be fixed to him.
  • the determination of the anchoring element 10 in the borehole takes place essentially cohesively via a introduced into the borehole two- or multi-component mortar. With regard to the introduction of the mortar, reference is made to the preceding description.
  • This fixing means may also be made in one piece with the anchoring part 12.
  • a drive device 20 Surrounding the anchoring part 12 around a mixing sleeve 15 is arranged in the wall 16 in the present embodiment, circular openings 13 are arranged as mixing elements. Between the anchoring part 12 and the mixing sleeve 15, a drive device 20 is arranged, which can put the mixing sleeve 15 relative to the anchoring part 12 in a rotational movement when a triggering means 21 is actuated.
  • the drive device 20 includes in this embodiment, two coil springs 23 which lie on the peripheral surface of the anchoring part 12 and are connected at their ends 24 fixed thereto. At the ends 25, however, the coil springs 23 are firmly connected to the mixing sleeve 15. Both coil springs 23 are biased and prevented by the release means 21 from relaxing.
  • the triggering means in the form of the locking pin 21, pulled out by means of manual extraction through its eye 22 from the bore in the anchoring part 12 and the two sides of the mixing sleeve 15, so relax the spring elements, in the form of coil springs 23, whereby the mixing sleeve 15th is mixed with the mixing elements 13 relative to the anchoring part 12 in a rotational movement about the anchoring part 12 around.
  • this automatic movement results in mixing of the reaction components.
  • FIGS. 4 to 6 show a second embodiment of an anchoring element 10 according to the invention. This differs from the previously illustrated embodiment by the details given below.
  • the drive device 20 Contains two spiral springs 23' which are arranged on two, reduced in outer diameter portions of the anchoring part 12.
  • the ends 24 'of the coil springs are as in FIG. 6 remove, firmly connected to the anchoring part 12, while the ends 25 'are firmly connected to the mixing sleeve 15.
  • the anchoring element 10 is again shown in its operational position, with prestressed spring elements / coil springs 23 '.

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Description

  • Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verankerungselement zur Verankerung in einem Bohrloch in einem Untergrund, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
  • Bei derartigen Verankerungselementen ist es aus der US 4,655,645 bekannt, einen Zweikomponentenmörtel über das manuell oder maschinell in Drehung versetzte Verankerungselement zu mischen. Dazu weist das Verankerungselement ein, am hinteren und zentralen Bereich des Schaftes angeordnetes Mischelement auf, dass simultan mit dem Verankerungselement in Drehung versetzt werden kann und hierzu mit diesem fest verbunden ist. In der Anwendung wird zunächst eine Patrone mit einen Zweikomponentenmörtel in ein Bohrloch eingeführt, und dann das Verankerungselement in das Bohrloch eingeschraubt. Mit dem bohrlochseitigen Ende des Verankerungselements wird beim Erreichen der Patrone diese zunächst zerstört, so dass die Komponenten des Mörtels aus dieser austreten und bei einem weiteren Eindrehen des Verankerungselements am Schaft entlang in Richtung der Bohrlochmündung migrieren, wo sie über das sich mitdrehende Mischelement vermengt werden.
  • Von Nachteil ist dabei, dass für das Mischen der Komponenten des Mörtels das Verankerungselement aktiv gedreht werden muss, was sehr zeitaufwändig sein kann. Dieses ist insbesondere dann von Nachteil, wenn das Verankerungselement bereits durch ein einfaches Einschlagen in das Bohrloch in demselben verankert werden soll, wie dies bei modernen Systemen der Fall ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein Verankerungselement der vorgenannten Art zu entwickeln, das die vorgenannten Nachteile vermeidet. Dieses wird erfindungsgemäss durch die in Anspruch 1 genannten Massnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.
  • Demnach liegt die Besonderheit des erfindungsgemässen Verankeruogselements darin, am Verankerungsteil einen automatischen Antrieb für das oder die Mischelemente vorzusehen, der über ein Auslösemittel aktivierbar ist. Ferner ist ein kraftspeicher für Bewegungsenergie vorgesehen, der als Antrieb für das oder die Mischelemente fungiert, bzw. diesen mit Energie versorgt. Der Kraftspeicher kann bereits bei der Produktion des Verankerungselements "geladen" und über das Auslösemittel, das gleichzeitig auch als Sicherungsmittel dient, vor einer Vorzeitigen Abgabe der gespeicherten Bewegungsenergie geschützt werden. Das Verankerungsmittel ist für den Anwender also direkt Einsatzbereit. Für den Anwender ergibt sich durch diese Massnahme eine erhebliche Zeitersparnis, da er nicht mehr wie bisher mit einem Zusatzgerät, wie z. B. mit einer an den Lastangriffsteil des Verankerungselements angekoppelten Bohrmaschine eine Drehbewegung auf die Mischelemente induzieren braucht, um ein Durchmischen des Mehrkomponentenmörtels zu erreichen.
    So kann der Anwender beispielsweise zunächst eine Folien- oder Glaspatrone, die wenigstens zwei pastöse Reaktionskomponenten enthält, in ein vorgefertigtes Bohrloch einbringen. Das Verankerungselement, wie z. B. eine aktiv mischende Ankerstange wird dann in das Bohrloch eingeschoben und z. B. mittels eines Hammers bis auf den Bohrlochboden eingetrieben. Dabei wird die Mörtelpatrone zerstört und es treten die Reaktionskomponenten ins Bohrloch aus, wo sie sich verteilen. Das Auslösemittel, wie z. B. ein Sperrstift, ein Sicherungsring etc. kann danach entfernt werden, so dass das oder die Mischelemente in über den automatischen Antrieb in eine Mischbewegung versetzt wird, die eine Durchmischung der Reaktionskomponenten bewirkt.
  • Gemäss Anspruch 2 kann der oder jeder Speicher bzw. Kraftspeicher, als Federlement ausgeführt sein, das bereits bei der Produktion des Verankerungselements vorgespannt wird, und mit einem Ende am Verankerungsteil und mit seinem anderen Ende an dem oder den Mischelementen festgelegt ist. Das Festlegen an dem oder den Mischelementen kann dabei unmittelbar, oder mittelbar unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer weiterer Bauteile erfolgen. Durch diese Massnahme ist eine sehr einfache Ausgestaltung des automatischen Antriebs möglich. Die Federelemente können z. B. Spiral- oder Schraubenfedern sein.
  • Gemäss Anspruch 5 kann es von Vorteil sein, wenn das Verankerungsteil des Verankerungsmittels umfänglich von einer Mischhülse umgeben ist, an der das oder die Mischelemente angeordnet sind. Durch diese Massnahme wird eine gleichmässige Verteilung der Mischwirkung des Antriebs auf die Komponenten des Mörtels erreicht. Von Vorteil kann es ebenfalls sein, wenn an dem bohrlochseitigen Ende des Verankerungsteils ein Verankerungsmittel angeordnet ist, mit dem das Verankerungsteil relativ drehfest im Bohrloch fixiert werden kann.
  • Auf der Oberfläche der Mischhülse oder in deren Wand können so z. B. rippen-, buckel-, noppen- oder schaufelförmige etc. Mischelemente angeordnet oder eingelassen sein. Die Mischelemente können z. B. aber auch als einfache Durchbrüche jeglicher Geometrie in der Wand der Mischhülse ausgebildet sein.
  • Weitere Vorteile und Massnahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch, eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verankerungselements in perspektivischer Ansicht,
    Fig. 2
    schematisch, das Verankerungselement aus Figur 1 in Seitenansicht,
    Fig. 3
    schematisch, das Verankerungselement aus Figur 1 in einem Längsschnitt gemäss der Linie III - III aus Figur 2,
    Fig. 4
    schematisch, eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Verankerungselements in Seitenansicht,
    Fig. 5
    schematisch, das Verankerungselement aus Figur 4 in einem Längsschnitt gemäss der Linie V - V aus Figur 4,
    Fig. 6
    schematisch, das Verankerungselement aus Figur 4 in einem Querschnitt gemäss der Linie VI - VI aus Figur 5.
  • In den Fig.1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Verankerungselements dargestellt. Das dort dargestellte Verankerungselement 10 weist zunächst einen Verankerungsteil 12 auf der einteilig mit einem Lastangriffsteil 11 ausgeführt ist. Bei der bestimmungsgemässen Verwendung des Verankerungselements 10 in einem hier nicht dargestellten Bohrloch, liegt das Verankerungsteil 12 in der Regel gänzlich im Bohrloch, während das Lastangriffsteil 11 aus diesem heraussteht, so dass an ihm etwas festgelegt werden kann. Die Festlegung des Verankerungselements 10 im Bohrloch erfolgt dabei im wesentlichen stoffschlüssig über einen in das Bohrloch eingebrachten Zwei- oder Mehrkomponentenmörtel. Bezüglich des Einbringens des Mörtels wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
  • An dem, in Einsteckrichtung in einem Bohrloch liegenden Ende des Verankerungsteils ist ein Fixiermittel 17 mit umfänglich angeordneten Haltemitteln 18, wie z. B. eine umlaufende Zahnung angeordnet, welches der Fixierung des Endbereichs des Verankerungselements 10 in einem Bohrloch dient. Dieses Fixiermittel kann ebenfalls einteilig mit dem Verankerungsteil 12 ausgeführt sein.
  • Umfänglich um das Verankerungsteil 12 herum ist eine Mischhülse 15 angeordnet, in deren Wandung 16 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kreisförmige Durchbrüche 13 als Mischelemente angeordnet sind. Zwischen dem Verankerungsteil 12 und der Mischhülse 15 ist eine Antriebseinrichtung 20 angeordnet, die die Mischhülse 15 relativ zum Verankerungsteil 12 in eine Drehbewegung versetzen kann, wenn ein Auslösemittel 21 betätigt wird.
    Die Antriebseinrichtung 20 enthält in diesem Ausführungsbeispiel zwei Schraubenfedern 23, die auf der Umfangsfläche des Verankerungsteils 12 liegen und an ihren Enden 24 fest mit diesem verbunden sind. An den Enden 25 sind die Schraubenfedern 23 hingegen fest mit der Mischhülse 15 verbunden. Beide Schraubenfedern 23 sind vorgespannt und über das Auslösemittel 21 daran gehindert sich zu entspannen.
  • Wird das Auslösemittel, in Form des der Sicherungsstiftes 21, mittels manuellem Herausziehen über seine Öse 22 aus der Bohrung in dem Verankerungsteil 12 und den beiden Seiten der Mischhülse 15 herausgezogen, so entspannen sich die Federelemente, in Form von Schraubenfedern 23, wodurch die Mischhülse 15 mit den Mischelementen 13 relativ zum Verankerungsteil 12 in eine Rotationsbewegung um das Verankerungsteil 12 herum versetzt wird. Bei dem Einsatz in einem Bohrloch mit den Reaktionskomponenten einer Mörtelmasse führt diese automatische Bewegung zu einem Vermischen der Reaktionskomponenten.
  • In den Figuren 4 bis 6 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemässen Verankerungselements 10 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der vorhergehend dargestellten Ausführungsform durch die nachstehend wiedergegebenen Einzelheiten.
  • Auf der Mantelfläche der Mischhülse 15 sind Mischelemente 13' in Form von schräg verlaufenden Rippen angeordnet. Anstelle der Schraubenfedern enthält die Antriebseinrichtung 20' zwei Spiralfedern 23' die an zwei, im Aussendurchmesser reduzierten Abschnitten des Verankerungsteils 12 angeordnet sind. Die Enden 24' der Spiralfedern sind wie aus Figur 6 zu entnehmen, fest mit dem Verankerungsteil 12 verbunden, während die Enden 25' fest mit der Mischhülse 15 verbunden sind. In den Figuren ist das Verankerungselement 10 wiederum in seiner einsatzbereiten Lage, mit vorgespannten Federelementen / Spiralfedern 23' wiedergegeben. Bezüglich der Funktion und weiterer Einzelheiten wird allumfänglich auf die vorhergehende Beschreibung zu den Figuren 1 bis 3 Bezug genommen.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verankerungselement
    11
    Lastangriffsteil
    12
    Verankerungsteil
    13
    Mischelemente / Durchbrüche
    13'
    Mischelemente / Rippen
    14
    Aufnahme in 12 für 25'
    15
    Mischhülse
    16
    Wandung von 15
    17
    Fixiermittel
    18
    Haltemittel
    20
    Antriebseinrichtung
    20'
    Antriebseinrichtung
    21
    Auslösemittel / Sicherungsstift
    22
    Öse an 21
    23
    Kraftspeicher / Federelement / Schraubenfeder
    23'
    Kraftspeicher / Federelement / Spiralfeder
    24
    erstes Ende von 23
    24'
    erstes Ende von 23'
    25
    zweites, freies Ende von 23
    25'
    zweites, freies Ende von 23'

Claims (7)

  1. Verankerungselement, zur Verankerung in einer Aufnahmebohrung mittels eines Mörtels, mit einem, im Anwendungsfall aus der Aufnahmebohrung herausragenden Lastangriffsteil (11) und mit einem, im Anwendungsfall in der Aufnahmebohrung befindlichen Verankerungsteil (12), und mit wenigstens einem Mischelement (13, 13') zum Mischen von Mörtelkomponenten, dadurch gekennzeichnet,
    dass wenigstens am Verankerungsteil (12) eine Antriebseinrichtung (20, 20') zum automatischen in Bewegung setzen des oder jeden Mischelements (13, 13') nach Betätigung eines Auslösemittels (21) für die Antriebseinrichtung vorgesehen ist, und das die Antriebseinrichtung (20, 20') wenigstens einen Kraftspeicher (23, 23') beinhaltet, der die notwendige Antriebsenergie zum in Bewegung setzen des oder jeden Mischelements (13, 13') liefert.
  2. Verankerungselement, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Kraftspeicher jeweils als ein, unter einer Vorspannung stehendes Federelement (23, 23') ausgebildet ist, wobei das erste Ende (24, 24') des oder jeden Federelements (23, 23') an dem Verankerungsteil (12) fixiert ist und wobei an dem zweiten, freien Ende (25, 25') des oder jeden Federelements (23, 23') das oder jedes Mischelement (13, 13') direkt oder indirekt fixiert ist, und über die sich entspannenden Federelemente (23, 23') in eine Mischbewegung versetzt wird, wenn das Auslösemittel (21) betätigt ist
  3. Verankerungselement, nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verankerungsteil ein oder mehrere, unter einer Vorspannung stehende Spiralfedern (23') als Kraftspeicher angeordnet sind.
  4. Verankerungselement, nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verankerungsteil ein oder mehrere, unter einer Vorspannung stehende Schraubenfedern (23) als Kraftspeicher angeordnet sind.
  5. Verankerungselement, nach Ansprüch 2 dadurch gekennzeichnet, dass an dem oder den Federelementen (23, 23') eine Mischhülse (15) angeordnet ist, die wenigstens den Verankerungsteil (12) des Verankerungselements (10) räumlich beabstandet umgibt, und die, über die sich entspannenden Federelemente (23, 23') in eine Mischbewegung versetzt wird, wenn das Auslösemittel (21) betätigt ist.
  6. Verankerungselement, nach Ansprüch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Mischhülse (15) das oder jedes Mischelement (13') angeordnet ist.
  7. Verankerungselement, nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung (16) der Mischhülse (15) das oder jedes Mischelement (13) angeordnet ist.
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AT (1) ATE327414T1 (de)
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