EP1407115B1 - Verbindung einer ankerstange mit einem bohrgerät - Google Patents

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EP1407115B1
EP1407115B1 EP01274371A EP01274371A EP1407115B1 EP 1407115 B1 EP1407115 B1 EP 1407115B1 EP 01274371 A EP01274371 A EP 01274371A EP 01274371 A EP01274371 A EP 01274371A EP 1407115 B1 EP1407115 B1 EP 1407115B1
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transition sleeve
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anchor
connection
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Hannes Papousek
Herbert Papousek
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
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    • Y10T403/5761—Interrupted periphery, e.g., split or segmental, etc.
    • Y10T403/5786—Split

Definitions

  • the invention relates to a connection of an anchor rod with the drill of a device for setting Doublebohrinjetechnischsankern.
  • the anchor rods which make up the anchor system, are connected to the drill head of a drill. This connection is made via a transition sleeve into which one end of the anchor rod is screwed and which is coupled to the insertion end of the drill, for example by screwing. At the foremost end of the first anchor rod a drill bit is screwed. As the depth of the well progresses, the anchor rod is extended by unscrewing connecting couplings and other anchor rods until the total anchor length is reached.
  • the first release of the anchor rod of the transition sleeve on the drill has been found in the prior art to be problematic.
  • the anchor rod in the transition sleeve which connects them to the drill jammed, resulting in work disorders, as required for the release of the screw between the anchor rod and transition sleeve much power and time is.
  • the reason for the frequent jamming is that the non-heat treated anchor rods have a lower hardness compared to boring bars, which are always used in tempered quality.
  • the also always tempered transition sleeve The drill, as it is designed for multiple use, much harder than the anchor rods.
  • anchor rods From US Pat. No. 4,332,502 A it is known for anchor rods to be connected to one another by connecting couplings to form thread-free sections at the ends thereof.
  • the anchor rods are connected to each other in US 4,332,502 A by coupling couplings, which have in the region in which the anchored to the coupling coupling anchor rods with their thread-free sections to each other, an inwardly projecting ring into which the unthreaded ends of the screwed into the transition sleeve Engage anchor rods.
  • the invention is based on the object, the end of anchor rods recorded in the transition sleeve on the drill in such a way that the described jamming does not occur.
  • Anchor rod In contrast to the known anchor rods, in which the ends are chamfered (slightly), at least one end of Anchor rod according to the invention provided with a diameter-tapered portion.
  • This section which is provided on the anchor rod at least at its in the transition sleeve of the drill received (screwed into this) end, may have a cylindrical outer surface and in turn have on the end face a chamfer.
  • the inventive design of at least one end of the anchor rods results in a trouble-free loosening (unscrewing) of anchor rods of the transition sleeve, because when drilling anchors under the action of loads occurring during drilling deformations of the recorded in the transition sleeve end of an anchor rod because of the free space between the inner surface of the transition sleeve and the smaller diameter portion of the end of the anchor rod can not lead to jamming of the anchor rods in the transition sleeve.
  • the screwing of the coupling couplings to the end of the last anchor rod protruding from the borehole is also problem-free because there is play between the tapered end of the anchor rod and the inner surface of the coupling coupling even if the end of the anchor rod has been deformed.
  • the advantage for the user of the connection between anchor rod and drill according to the invention is first that longer breaks in work are avoided because the anchor rod can be easily solved by the transition sleeve, so that trouble-free operation is guaranteed.
  • the solution of the object of the invention (avoid jamming between transition sleeve and anchor rod) is of considerable importance, since the removal of a disturbance at a higher altitude not one represents an insignificant security risk.
  • the hammer drill shown in Fig. 1 consists of a drill 1, which is advanced on a supported on mountains 2 leadership of the drill mount 3 according to the Bohrfort Colour.
  • the drive provided for this purpose is not shown.
  • An anchor rod 6 is screwed to the insertion end 4 of the drilling apparatus 1 via a transition sleeve 5, to which anchor rods are either connected directly via connecting couplings 7 or directly to an anchor rod or, depending on the progress of drilling, further anchor rods 6.
  • a rinsing liquid can be introduced into the anchor rods 6 and, after the bore has been completed, a (hydraulically) setting medium for fixing the anchor, which after hardening fixes the anchor, which consists of the corresponding number of anchor rods 6, in the borehole.
  • Fig. 2 shows an end of a known anchor rod 6, which has an external thread 9 by appropriate shaping of its wall.
  • the end of the known anchor rod is provided with a 45 ° chamfer 11.
  • the anchor rod 6 at least one end is formed as shown in Fig. 3, and has a portion 12 which has a relation to the outer diameter (Rd) of the anchor rod 6 reduced diameter Ra and no external thread 9 carries.
  • the free end of the portion 12 of the anchor rod 6 of reduced diameter Ra may also be provided with a 45 ° chamfer 11.
  • An analogous embodiment is possible for at least the screwed into the transition sleeve 5 end of the drill rod 8, but not mandatory, especially if the drill rod 8 made of hardened steel (as the transition sleeve 5).
  • the outer shape of the section 12 of reduced diameter is in itself arbitrary, but will often be formed cylindrical barrel-shaped.
  • the section 15 may also be tapered conically towards the free end, wherein the outer contour is inclined by not more than 20 degrees to the longitudinal axis of the anchor rod 6.
  • the clear cross section of the annular rib 20 is substantially the same size as the clear cross section of the anchor rods. 8
  • This clearance 23 allows a plastic deformation of the tapered portion 12 provided at the end of the anchor rod 6, without the anchor rod 6 (or the drill rod 8) jamming in the transition sleeve 5.
  • the anchor rod 6 rests with its end face 24 against the lateral annular surface 25 of the annular rib 20.
  • the insertion end 4 of the drill 1 is located with its end surface 26 on the other annular surface 27 of the annular rib 20 at.
  • An anchor rod 6 for rock bolt (Selbstbohrinjekomsanker) has an external thread 9 for connecting the anchor rod 6 with a drill 1 via a transition sleeve 5.
  • the screwed into the transition sleeve 5 end of the anchor rod 6 has a portion 12 with respect to the outer diameter of the anchor rod 6 of smaller diameter ,
  • the section 12 of the anchor rod 6 with a tapered diameter has a chamfer 11 at its free end.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verbindung einer Ankerstange mit dem Bohrgerät einer Vorrichtung zum Setzen von Selbstbohrinjektionsankern.
  • Um Selbstbohrinjektionsanker im Gebirge installieren zu können, ist es notwendig, dass die Ankerstangen, aus denen das Ankersystem besteht, mit dem Bohrkopf eines Bohrgerätes verbunden werden. Diese Verbindung erfolgt über eine Übergangsmuffe, in die ein Ende der Ankerstange eingeschraubt wird und die mit dem Einsteckende des Bohrgerätes, beispielsweise durch Aufschrauben, gekuppelt ist. Am vordersten Ende der ersten Ankerstange ist eine Bohrkrone aufgeschraubt. Bei fortschreitender Tiefe des Bohrloches wird die Ankerstange durch Aufschrauben von Verbindungskupplungen und weiteren Ankerstangen bis zum Erreichen der Gesamtankerlänge verlängert. Beim Einsetzen einer Ankerstange ist es erforderlich, die Verbindung zwischen der im Gebirge verbohrten letzten Ankerstange und dem Bohrgerät zu lösen, indem die letzte, aus dem Bohrloch herausragende Ankerstange an der Übergangsmuffe herausgeschraubt und eine neue Ankerstange eingesetzt wird, wobei diese mit der letzten Ankerstange durch eine Verbindungskupplung verlängert und in die Übergangsmuffe des Bohrgerätes eingeschraubt werden muss.
  • Das Lösen zunächst der Ankerstange von der Übergangsmuffe am Bohrgerät hat sich im Stand der Technik als problematisch herausgestellt. Bei der bekannten Ausbildung der Enden der Ankerstangen kommt es oft dazu, dass sich die Ankerstange in der Übergangsmuffe, die diese mit dem Bohrgerät verbindet, verklemmt, was zu Arbeitsstörungen führt, da für das Lösen der Schraubverbindung zwischen Ankerstange und Übergangsmuffe viel Kraft und Zeit erforderlich ist. Grund für das häufig auftretende Verklemmen ist es, dass die nicht wärmebehandelten Ankerstangen im Vergleich zu Bohrstangen, die immer in vergüteter Qualität eingesetzt werden, eine niedrigere Härte aufweisen. Auch ist die ebenfalls immer vergütete Übergangsmuffe des Bohrgerätes, da sie für mehrfachen Gebrauch ausgelegt ist, wesentlich härter als die Ankerstangen. Bei Betrieb, also beim Bohren, kommt es durch den Prozess der schlagdrehenden Bohrung (Drehbewegung und schlagende Bewegung) zu einer bleibenden Verformung des in der Übergangsmuffe aufgenommenen Endes der Ankerstange, wodurch sich das vorstehend erwähnte Problem des Verklemmens von Ankerstangen in der Übergangsmuffe ergibt.
  • Aus der US 4,332,502 A ist es für durch Verbindungskupplungen miteinander zu verbindende Ankerstangen bekannt, an deren Enden gewindefreie Abschnitte auszubilden. Die Ankerstangen werden bei der US 4,332,502 A durch Verbindungskupplungen miteinander verbunden, die in dem Bereich, in dem die in die Verbindungskupplung eingeschraubten Ankerstangen mit ihren gewindefreien Abschnitten aneinander anliegen, einen nach innen vorspringenden Ring aufweisen, in den die gewindefreien Enden der in die Übergangsmuffe eingeschraubten Ankerstangen eingreifen. Dies bedeutet, dass im Falle von schlagartigen Belastungen auf die Ankerstangen, wie sie beim Setzen von Gebirgsankern auftreten, wenn mit diesen Bohrlöcher erzeugt werden, Verformungen, vor allem und in erster Linie im Bereich der aneinander anliegenden Enden, also im Bereich der gewindefreien Abschnitte der Ankerstangen, auftreten werden, sodass die gewindefreien Abschnitte der Ankerstangen unter Vergrößerung ihres Durchmessers gestaucht werden. Diese Verformungen werden bewirken, dass das oben als nachteilig herausgestellte Verklemmen zwischen den Ankerstangen und der Muffe auftreten wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das in der Übergangsmuffe am Bohrgerät aufgenommene Ende von Ankerstangen so auszubilden, dass das beschriebene Verklemmen nicht auftritt.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Im Gegensatz zu den bekannten Ankerstangen, bei denen die Enden (leicht) angefast sind, ist wenigstens ein Ende der erfindungsgemäßen Ankerstange mit einem durchmesserverjüngten Abschnitt versehen. Dieser Abschnitt, der an der Ankerstange wenigstens an ihrem in der Übergangsmuffe des Bohrgerätes aufgenommenen (in diese eingeschraubten) Ende vorgesehen ist, kann eine zylindrische Aussenfläche aufweisen und seinerseits an der Stirnfläche eine Fase aufweisen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung von wenigstens einem Ende der Ankerstangen ergibt sich ein störungsfreies Lösen (Herausschrauben) von Ankerstangen von der Übergangsmuffe, weil beim Setzen von Bohrankern unter der Wirkung der beim Bohren auftretenden Belastungen auftretende Verformungen des in der Übergangsmuffe aufgenommenen Endes einer Ankerstange wegen des Freiraumes zwischen der Innenfläche der Übergangsmuffe und dem mit kleinerem Durchmesser ausgebildeten Abschnitt des Endes der Ankerstange nicht zum Klemmen der Ankerstangen in der Übergangsmuffe führen kann.
  • Bei der Erfindung ist auch das Aufschrauben der Verbindungskupplungen auf das aus dem Bohrloch herausstehende Ende der letzten Ankerstange problemlos, weil zwischen dem verjüngten Ende der Ankerstange und der Innenfläche der Verbindungskupplung auch dann Spiel vorliegt, wenn das Ende der Ankerstange verformt worden ist.
  • Der Vorteil für den Anwender der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen Ankerstange und Bohrgerät besteht zunächst darin, dass längere Arbeitsunterbrechungen vermieden sind, da sich die Ankerstange von der Übergangsmuffe leicht lösen läßt, so dass ein störungsfreier Betrieb gewährleistet ist. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass bei Tunnelbauten oder bei einer Hangsicherung die Bohrhämmer häufig in relativ großem Bodenabstand arbeiten, ist die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe (Vermeiden eines Verklemmens zwischen Übergangsmuffe und Ankerstange) von erheblicher Bedeutung, da das Beheben einer Störung in größerer Höhe ein nicht unbeträchtliches Sicherheitsrisiko darstellt.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung. Es zeigt:
    • Fig. 1 schematisch einen Bohrhammer beim Bohren, Fig. 2 ein Ende einer bekannten, Ankerstange, Fig. 3 das Ende einer Ankerstange mit durchmesserverjüngtem Ende und Fig. 4 im Schnitt ein Ende einer in eine Übergangsmuffe eingeschraubten Ankerstange.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Bohrhammer besteht aus einem Bohrgerät 1, das auf einer am Gebirge 2 abgestützten Führung der Bohrlafette 3 entsprechend dem Bohrfortschritt vorgeschoben wird. Der hiefür vorgesehene Antrieb ist nicht dargestellt. An dem Einsteckende 4 des Bohrgerätes 1 ist über eine Übergangsmuffe 5 eine Ankerstange 6 eingeschraubt, mit der über Verbindungskupplungen 7 entweder unmittelbar eine Bohrkrone tragende Ankerstange oder, je nach Bohrfortschritt, weitere Ankerstangen 6 verbunden sind.
  • Über einen Anschlussteil 10 kann in die Ankerstangen 6 eine Spülflüssigkeit und nach beendeter Bohrung zum Fixieren des Ankers ein (hydraulisch) abbindendes Medium eingebracht werden, das nach dem Erhärten den Anker, der aus der entsprechenden Anzahl von Ankerstangen 6 besteht, im Bohrloch fixiert.
  • Fig. 2 zeigt ein Ende einer bekannten Ankerstange 6, die durch entsprechende Formgebung ihrer Wand ein Aussengewinde 9 aufweist. Das Ende der bekannten Ankerstange ist mit einer 45° Fase 11 versehen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ankerstange 6 ist wenigstens ein Ende so wie in Fig. 3 dargestellt ausgebildet, und weist einen Abschnitt 12 auf, der einen gegenüber dem Aussendurchmesser (Rd) der Ankerstange 6 verringerten Durchmesser Ra hat und kein Aussengewinde 9 trägt. Das freie Ende des Abschnittes 12 der Ankerstange 6 mit vermindertem Durchmesser Ra kann ebenfalls mit einer 45° Fase 11 versehen sein. Eine sinngemäße Ausgestaltung ist für wenigstens das in die Übergangsmuffe 5 eingeschraubte Ende der Bohrstange 8 möglich, aber nicht zwingend, insbesondere wenn die Bohrstange 8 aus gehärtetem Stahl (wie die Übergangsmuffe 5) besteht.
  • Die Aussenform des Abschnittes 12 mit verringertem Durchmesser ist an sich beliebig, wird häufig aber zylindermantelförmig ausgebildet sein. Der Abschnitt 15 kann auch sich zum freien Ende hin konisch verjüngend ausgebildet sein, wobei die Aussenkontur um nicht mehr als 20 Grad zur Längsachse der Ankerstange 6 geneigt ist.
  • Die Übergangsmuffe 5, die auf das Einsteckende 4 der Abtriebs- oder Ausgangswelle 4 des Bohrgerätes 1 geschraubt ist, besteht vorzugsweise aus gehärtetem Stahl und weist in ihrer Mitte eine nach innen vorspringende Ringrippe 20 auf. Der lichte Querschnitt der Ringrippe 20 ist im wesentlichen gleich groß wie der lichte Querschnitt der Ankerstangen 8.
  • Zwischen der Aussenfläche 21 des verjüngten Abschnittes 12 einer Ankerstange 6 und der Innenfläche 22 der Übergangsmuffe 5 liegt ein Freiraum 23 vor. Dieser Freiraum 23 erlaubt ein plastisches Verformen des am Ende der Ankerstange 6 vorgesehenen, verjüngten Abschnittes 12, ohne dass die Ankerstange 6 (oder die Bohrstange 8) in der Übergangsmuffe 5 klemmt.
  • Die Ankerstange 6 liegt mit ihrer Stirnfläche 24 an der seitlichen Ringfläche 25 der Ringrippe 20 an. Das Einsteckende 4 des Bohrgerätes 1 liegt mit seiner Endfläche 26 an der anderen Ringfläche 27 der Ringrippe 20 an.
  • Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt dargestellt werden:
  • Eine Ankerstange 6 für Gebirgsanker (Selbstbohrinjektionsanker) besitzt ein Aussengewinde 9 zum Verbinden der Ankerstange 6 mit einem Bohrgerät 1 über eine Übergangsmuffe 5. Das in die Übergangsmuffe 5 eingeschraubte Ende der Ankerstange 6 weist einen Abschnitt 12 mit gegenüber dem Aussendurchmesser der Ankerstange 6 kleinerem Durchmesser auf. Der Abschnitt 12 der Ankerstange 6 mit verjüngtem Durchmesser weist an seinem freien Ende eine Fase 11 auf. Dadurch liegt zwischen der Innenfläche 22 der Übergangsmuffe 5 und dem Ende der Ankerstange 6 mit verjüngtem Durchmesser ein Freiraum 23 vor, der verhindert, dass die Ankerstange 6, auch wenn ihr Ende während der Bohrarbeit plastisch verformt wird, in der Übergangsmuffe 5 klemmt, so dass die Ankerstange 6 ohne erhöhten Kraftaufwand aus der Übergangsmuffe 5 herausgeschraubt werden kann.

Claims (8)

  1. Verbindung einer Ankerstange (6) mit einem Bohrgerät (1) unter Verwendung einer mit dem Einsteckende (4) des Bohrgerätes (1) verbundenen Übergangsmuffe (5), in die ein Ende der Ankerstange (6) eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das in die Übergangsmuffe (5) eingeschraubte Ende der Ankerstange (6) einen Abschnitt (12) mit gegenüber dem Aussendurchmesser (Rd) der Ankerstange (6) verjüngtem Durchmesser (Ra) aufweist, derart, dass zwischen der Innenfläche (23) der Übergangsmuffe (5) und dem Abschnitt (12) der Ankerstange (6) ein Freiraum (23) vorliegt.
  2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (12) der Ankerstange (6) mit verjüngtem Durchmesser (Ra) gewindefrei ausgebildet ist.
  3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (12) der Ankerstange (6) mit verjüngtem Durchmesser (Ra) an seinem freien Ende eine Fase (11) oder einen Radius aufweist.
  4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkontur des Abschnittes (12) mit verjüngtem Durchmesser (Ra) zylindermantelförmig ist.
  5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkontur des Abschnittes (12) mit verjüngtem Durchmesser (Ra) konisch ist.
  6. Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt (12) zum Ende der Ankerstange (6) hin verjüngt.
  7. Verbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkontur des Abschnittes (12) zur Längsachse der Ankerstange (6) um höchstens 20° geneigt ist.
  8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerstange (6) mit der Stirnfläche (24) ihres durchmesserverjüngten Abschnittes (12) mit der ihr zugekehrten Seitenfläche (25) einer in den Innenraum der Übergangsmuffe (5) vorspringenden Ringrippe (20) anliegt.
EP01274371A 2001-07-19 2001-07-19 Verbindung einer ankerstange mit einem bohrgerät Expired - Lifetime EP1407115B1 (de)

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CZ (1) CZ302129B6 (de)
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