DE3737462A1

DE3737462A1 - PLUGS FOR MOUNTAIN FASTENING

Info

Publication number: DE3737462A1
Application number: DE19873737462
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Berg; Karl-Heinz Schwarz; Wolf-Ruediger Siems; Hanns-Joachim Wagner
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1987-11-05
Filing date: 1987-11-05
Publication date: 1989-05-18
Also published as: EP0315124B1; DE3870578D1; EP0315124A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stopfen für die Gebirgsverfestigung, wie für Tränkarbeiten oder für die Ankerung im untertägigen Berg- und Tunnelbau her gestellter Bohrlöcher, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a plug for rock solidification, such as for watering work or for anchoring in underground mining and tunneling provided boreholes, according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-PS 34 04 689 ist ein Stopfen für die Gebirgsverfestigung bekannt. Dieser weist einen elastisch aufweitbaren Rohrkörper auf, der über eine Gewinde spannvorrichtung in einem Bohrloch flüssigkeitsdicht zu verankern ist. Zur Veranke rung dient ein Beschickungsrohr, das mit dem Stopfen verbunden ist. In der Tiefe des Bohrloches wird der Stopfen zuerst durch leichtes Zurückziehen des Beschickungs rohres in Ausziehrichtung im Bohrloch drehfest festgelegt.From DE-PS 34 04 689 a plug for rock solidification is known. This has an elastically expandable tubular body which is threaded the fixture is to be anchored liquid-tight in a borehole. To anchor tion is a feed pipe that is connected to the plug. In the deep of the borehole, the stopper is first pulled back slightly Pipe fixed in the pull-out direction in the drill hole.

Dies wird dadurch erreicht, daß eine auf einem Gewinderohr sitzende Gewindemutter eine Spreizhülse radial aufweitet, die ihrerseits einen relativ dünnen Rohrab schnitt des Stopfens an die Wand des Bohrloches drückt. Bei ungünstigen Bohrloch verhältnissen kann es vorkommen, daß der relativ zum Stopfen erfolgende Rückhub des Gewinderohres nicht erfolgen kann, weil der Bohrlochanker im Bohrloch keinen Halt findet. Die erforderliche Verankerung des Stopfens für die Gebirgsverfestigung ist daher nicht möglich.This is achieved in that a threaded nut is seated on a threaded tube a spreading sleeve expands radially, which in turn a relatively thin tube cut the plug against the wall of the borehole. With an unfavorable borehole conditions it can happen that the return stroke takes place relative to the plug of the threaded pipe cannot take place because the borehole anchor does not exist in the borehole Stops. The required anchoring of the plug for rock solidification is therefore not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stopfen für Bohrlöcher im Gebirge oder im Beton vorzuschlagen, der in Einschieberichtung in beliebiger Tiefe des Bohrloches zu fixieren und damit belastungssicher und flüssigkeitsdicht durch Betätigen der Gewindespannvorrichtung zu verankern ist.The invention has for its object a plug for boreholes in the mountains or to propose in the concrete in the direction of insertion at any depth of the To fix the borehole and thus load-resistant and liquid-tight Activate the thread tensioning device.

Die Erfindung löst diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dadurch, daß der Bohrlochanker als sternförmige Spreizfeder mit einer Bodenplatte und mit elastischen Armen ausgebildet ist, die entgegen der Einschieberichtung des Verschlußstopfens in das Bohrloch aufgespreizt sind, wobei die Bodenplatte mit dem Rohrkörper fest verbunden ist. The invention solves this problem according to the characterizing part of claim 1 in that the borehole anchor as a star-shaped spreading spring with a base plate and is formed with elastic arms that are opposite to the direction of insertion of the sealing plug are spread into the borehole, the bottom plate is firmly connected to the tubular body.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further embodiments of the invention emerge from the subclaims forth.

Die Vorteile der Erfindung sind im Rahmen der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.The advantages of the invention are within the scope of the description of a Embodiment that is shown in the drawing, closer explained.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen verkürzt gezeichneten Stopfen im Längs schnitt; Figure 1 shows a shortened stopper in longitudinal section.

Fig. 2 einen Querschnitt II-II nach Fig. 1; Fig. 2 shows a cross section II-II of Fig. 1;

Fig. 3 eine Spreizfeder nach Fig. 1; Fig. 3 is a spreading of FIG. 1;

Fig. 4 und 5 weitere Verbindungsmöglichkeiten für die Spreiz feder unmittelbar mit dem Stopfen, in Abweichung von Fig. 1. FIGS. 4 and 5 further connection options for the spreading spring directly with the stopper, in deviation from FIG. 1,.

Ein Verschlußstopfen 1 besteht aus einem Ventilkörper 2 mit Rück schlagventil 3, einem Gewinderohr 4, einer Hülse 5, einer Rückdreh sperre 6, einer Gewindespannvorrichtung 7, einer Spreizfeder 8, drei Näpfe 9 bis 11, einem Rohrkörper 12, und aus einer Kappe 13.A plug 1 consists of a valve body 2 with check valve 3 , a threaded tube 4 , a sleeve 5 , a backstop 6 , a threaded tensioning device 7 , an expansion spring 8 , three cups 9 to 11 , a tubular body 12 , and a cap 13th

Die Spreizfeder B, bestehend aus einer Bodenplatte 14 und drei Arme 15, sichert den Verschlußstopfen 1 in einem Bohrloch axial gegen Heraus ziehen in Pfeilrichtung 20 und gegen Rotation.The spreading spring B , consisting of a base plate 14 and three arms 15 , secures the plug 1 axially in a borehole against pulling out in the direction of the arrow 20 and against rotation.

Die Spreizfeder 8 ist mit dem als Druckplatte dienenden Napf 9 durch Punktschweißen 21 fest verbunden. Der Napf 9 sitzt durch die Schraub verbindungen 2, 4, 7 mittels Reibschluß verdrehfest auf einem Absatz 22 des Rohrkörpers 12.The spreading spring 8 is fixedly connected to the bowl 9 serving as a pressure plate by spot welding 21 . The bowl 9 is seated by the screw connections 2 , 4 , 7 by means of a friction lock on a shoulder 22 of the tubular body 12 .

Der als Druckplatte dienende Napf 10 ist in den Rohrkörper 12 ein vulkanisiert. The bowl 10 serving as a pressure plate is vulcanized into the tubular body 12 .

Der Napf 11 sitzt reibschlüssig auf einem Absatz 23 des Rohrkörpers 12 und gewährleistet den Formschluß zwischen der Hülse 5 und dem Rohrkörper 12.The bowl 11 sits frictionally on a shoulder 23 of the tubular body 12 and ensures the positive connection between the sleeve 5 and the tubular body 12 .

Neben dem Punktschweißen 21 ist die Bodenplatte 14 auch unmittelbar mit dem Rohrkörper 12 durch Kleben kraftschlüssig (Fig. 4) oder durch Nocken 16 des Rohrkörpers 12 (Fig. 5) formschlüssig zu verbinden.In addition to spot welding 21 , the base plate 14 can also be directly connected to the tubular body 12 by adhesive bonding ( FIG. 4) or by cams 16 of the tubular body 12 ( FIG. 5).

Weiterhin ist die Bodenplatte 14 mit dem Napf 9 durch Zapfen 17 formschlüssig zu verbinden.Furthermore, the base plate 14 is to be positively connected to the bowl 9 by means of pins 17 .

Die Länge 40 der Arme 15 entsprechen deren Durchmesser 41 und sind 25% größer als der Durchmesser 42 des Rohrkörpers 12.The length 40 of the arms 15 correspond to their diameter 41 and are 25% larger than the diameter 42 of the tubular body 12 .

Die Rückdrehsperre 6 besteht aus der im Rohrkörper 12 verdrehfesten jedoch axial verschiebbaren Hülse 5 mit Rippen 24, wobei die Rippen 24 in Nuten 25 gleitend gelagert sind, einem Sperrkörper 26 in einer Ausnehmung 27 der Hülse 5, der in eine Nut 2 B mit einer Anschlag- und einer Gleitfläche 29, 30 eingreift und einer umfangseitigen Begrenzung durch eine Wand 33 des Rohrkörpers 12.The backstop 6 consists of the sleeve 5 with ribs 24 , which is non-rotatable but axially displaceable in the tubular body 12 , the ribs 24 being slidably mounted in grooves 25 , a locking body 26 in a recess 27 of the sleeve 5 , which in a groove 2 B with a stop - And a sliding surface 29 , 30 engages and a circumferential boundary by a wall 33 of the tubular body 12th

Eine Gewindemutter 18 ist formschlüssig in der Hülse 5 gehalten und durch eine Fläche 31 und Nocken 32 axial fixiert.A threaded nut 18 is held positively in the sleeve 5 and axially fixed by a surface 31 and cam 32 .

Zur Funktion:
Der Stopfen 1 wird auf ein Beschickungsrohr 35 aufgeschraubt und dann auf die gewünschte Tiefe im Bohrloch eingebracht. Die Arme 15 der Spreizfeder 8 fixieren den Rohrkörper 12 gegen Rotation oder Herausziehen in Richtung des Pfeiles 20 im Bohrloch. Hierbei greifen die Arme 15 in die rauhe Oberfläche des Bohrloches ein, wobei die Haltewirkung der Arme 15 durch leichtes Anziehen des Beschickungs rohres 35 in Pfeilrichtung 20 noch verstärkt wird. Bei einem Rechts gewinde des Gewinderohres 4 wird die Gewindespannvorrichtung 7 ent sprechend der Richtung des Pfeiles 19 (Fig. 2) in Tätigkeit gesetzt. About the function:
The plug 1 is screwed onto a feed pipe 35 and then introduced into the borehole to the desired depth. The arms 15 of the spreading spring 8 fix the tubular body 12 against rotation or pulling out in the direction of arrow 20 in the borehole. Here, the arms 15 engage in the rough surface of the borehole, the holding effect of the arms 15 being further enhanced by slightly tightening the loading tube 35 in the direction of the arrow 20 . With a right-hand thread of the threaded tube 4 , the threaded clamping device 7 is set accordingly in the direction of the arrow 19 ( Fig. 2).

Die Bodenplatte 14 dient als Stirnlager für den über das Beschickungs rohr 35 in Pfeilrichtung 19 gedrehten Ventilkörper 2. Die formschlüssig gehaltene Gewindemutter 18 schiebt die Hülse 5 in Pfeilrichtung 20. Dadurch übt sie einen Druck auf den Napf 10 und auf den zwischen den Näpfen 9, 10 liegenden Abschnitt 37 des Rohrkörpers 12 aus.The base plate 14 serves as a front bearing for the valve body 2 rotated via the feed pipe 35 in the direction of arrow 19 . The form-fitting threaded nut 18 pushes the sleeve 5 in the direction of the arrow 20 . As a result, it exerts pressure on the bowl 10 and on the section 37 of the tubular body 12 lying between the bowls 9 , 10 .

Bei entsprechender Drehbewegung des Beschickungsrohres 35 wölbt sich der Umfang des Rohrkörpers 12 im Abschnitt 37 entsprechend der strichpunktiert gezeichneten Kontur 36. Dies führt zu einer relativ hohen Anpreßkraft des Stopfens 1 an die Wand des Bohrloches. Anderer seits preßt sich der Werkstoff des Rohrkörpers an das Gewinderohr an, so daß insgesamt eine feste Verankerung des Stopfens 1 im Bohrloch erreicht wird, die außerdem noch flüssigkeits- und gasdicht ist.With a corresponding rotational movement of the feed pipe 35 , the circumference of the pipe body 12 bulges in section 37 in accordance with the contour 36 drawn in broken lines. This leads to a relatively high contact pressure of the plug 1 against the wall of the borehole. On the other hand, the material of the tubular body presses against the threaded pipe, so that overall a firm anchoring of the plug 1 in the borehole is achieved, which is also still liquid and gas tight.

Bei jeder Umdrehung des Gewinderohres 4 gleitet der Sperrkörper 26 auf der Gleitfläche 30 und am Umfang des Gewinderohres 4 und drückt sich dabei mehr oder weniger in den elastischen Rohrkörper 12 hinein. Der Werkstoff des Rohrkörpers 12 gewährleistet eine gewisse Anpreßkraft des Sperrkörpers 26 am Umfang des Gewinderohres 4 und in der Längsnut 28.With each rotation of the threaded tube 4 , the locking body 26 slides on the sliding surface 30 and on the circumference of the threaded tube 4 and thereby presses itself more or less into the elastic tubular body 12 . The material of the tubular body 12 ensures a certain contact pressure of the locking body 26 on the circumference of the threaded tube 4 and in the longitudinal groove 28 .

Ist der feste Sitz des Stopfens 1 im Bohrloch erreicht, wird das Beschickungsrohr 35 in bekannter Weise ein Injektionsmedium durch den Stopfen 1 hindurch eingespritzt. Nach Abschluß der Injektion dichtet das Rückschlagventil 3 den Stopfen 1 ab. Die Linksdrehung des Beschickungsrohres 35, also entgegen der Richtung des Pfeiles 19, bewirkt, daß spätestens nach einer Umdrehung die Fläche 29 am Sperr körper 26 anliegt und durch den Formschluß der Hülse 5 im Rohrkörper 12 das Gewinderohr 4 arretiert ist. Dadurch kann auch ein festsitzendes Beschickungsrohr 35 vom Ventilkörper 2 abgeschraubt werden. Die Gefahr des Entspannens des Stopfens bei Linksdrehung des Beschickungs rohres 35 ist beseitigt.Once the plug 1 is firmly seated in the borehole, the feed pipe 35 is injected with an injection medium through the plug 1 in a known manner. After the injection is completed, the check valve 3 seals the stopper 1 . The counterclockwise rotation of the feed pipe 35 , that is, counter to the direction of arrow 19 , causes the surface 29 to rest against the locking body 26 at the latest after one revolution and the threaded tube 4 is locked in place by the positive engagement of the sleeve 5 in the tubular body 12 . As a result, a stuck feed pipe 35 can also be unscrewed from the valve body 2 . The risk of the plug from relaxing when the feed tube 35 is turned to the left is eliminated.

Wesentlich für die Erfindung sind
1. das durch die Spannfeder 8 bewirkte unmittelbare Vorfixieren des Rohrkörpers 12 im Bohrloch, wodurch über das anschließende Betätigen der Gewindespannvorrichtung 7 das endgültige Befestigen des Stopfens 1 im Bohrloch erreicht wird und
2. die Wiederverwendbarkeit des Beschickungsrohres 35 durch sicheres Abschrauben vom Ventilkörper 2 aufgrund der die Befestigung des Stopfens 1 im Bohrloch nur un wesentlich beeinträchtigenden Rückdrehsperre.Are essential to the invention
1. the immediate pre-fixing of the tubular body 12 in the borehole caused by the tension spring 8 , whereby the final fastening of the plug 1 in the borehole is achieved via the subsequent actuation of the threaded clamping device 7 and
2. the reusability of the feed pipe 35 by securely unscrewing the valve body 2 due to the fact that the fastening of the stopper 1 in the borehole only has a significant adverse effect on the backstop.

Bei Bedarf kann neben der dargestellten einzigen Längsnut 28 am Umfang des Gewinderohres 4 zwei oder drei entsprechende Längsnuten 28 vorgesehen sein, so daß die Sperrwirkung bereits nach einem Drehwinkel von bspw. 120° entgegen der Pfeilrichtung 19 vorliegt.If necessary, in addition to the single longitudinal groove 28 shown, two or three corresponding longitudinal grooves 28 can be provided on the circumference of the threaded tube 4 , so that the locking effect is already present after an angle of rotation of, for example, 120 ° against the direction of the arrow 19 .

Wesentlich ist auch der aus wenigen und einfachen Teilen bestehende Stopfen 1. Der Stopfen 1 ist für einen maximalen Flüssigkeitsdruck des Injektions mediums bis 300 kp/cm² ausgelegt. Entsprechend bestehen der Ventil körper 2 und das Gewinderohr 4 aus hochfestem Werkstoff, wie Stahl. Andererseits können diese, als auch andere hochbeanspruchte Teile aus einem geeigneten, jedoch durch die Schrämmaschinen zerspanbaren Werkstoff, wie faserverstärktem Kunststoff, bestehen. Damit wird ein vorzeitiger Verschleiß der Schrämköpfe vermieden.The plug 1 , which consists of a few simple parts, is also essential. The stopper 1 is designed for a maximum liquid pressure of the injection medium up to 300 kp / cm ² . Accordingly, the valve body 2 and the threaded tube 4 made of high-strength material such as steel. On the other hand, these, as well as other highly stressed parts, can consist of a suitable material, such as fiber-reinforced plastic, which can be machined by the cutting machines. This prevents premature wear on the cutting heads.

Anstelle der Gewindeverbindung von Ventilkörper 2 und Gewinderohr 4, die bei dem maximalen Flüssigkeitsdruck besonders beansprucht wird, ist es auch möglich, die genannten Teile einstückig aus einem geeigneten Werkstoff, wie Stahl oder Kunststoff, herzustellen. Damit entfällt eine Gewindeverbindung. Maßgebend für die Standfestigkeit des aus einem Stück bestehenden, den Stopfen 1 durchsetzenden Teiles sind neben den Werkstoffeigenschaften die jeweils einzuhaltenden Querschnitte.Instead of the threaded connection of valve body 2 and threaded tube 4 , which is particularly stressed at the maximum liquid pressure, it is also possible to manufacture the parts mentioned in one piece from a suitable material, such as steel or plastic. This eliminates a threaded connection. In addition to the material properties, the cross-sections to be observed are decisive for the stability of the one-piece part which passes through the stopper 1 .

Claims

1. Plugs for rock solidification, such as for watering work or for anchoring in underground mining and tunnel construction, boreholes with an elastically expandable tubular body section lying between pressure plates, a threaded pipe,
on the input side a borehole anchor, a valve body with a check valve,
a threaded sleeve for a feed pipe and
on the output side of a threaded clamping device for pressing the tubular body section onto the borehole wall by means of a sleeve which can only be axially displaced in the tubular body and which positively comprises a nut screwed to the threaded tube, characterized in that the borehole anchor as a star-shaped spreading spring ( B ) with a base plate ( 14 ) and is formed with elastic arms ( 15 ), which are spread out against the direction of insertion (arrow 20 ) of the plug ( 1 ) into the drill hole, the base plate ( 14 ) being firmly connected to the tubular body ( 12 ).

2. Plug according to claim 1, characterized in that the length ( 40 ) of the arms ( 15 ) and the diameter ( 41 ) of the arms ( 15 ) at their free end is approximately the same size and is approximately 10 to 40% greater than the diameter ( 42 ) of the plug ( 1 ).

3. Stopper according to claim 1, characterized in that the base plate ( 14 ) is glued to the tubular body ( 12 ) or is positively connected to it.

4. Stopper according to claim 1, characterized in that the base plate ( 14 ) with a cup ( 9 ) designed pressure plate by welding ( 21 ) or by positive locking (pin 17 ) is fixedly connected.

5. Stopper according to claim 1, characterized in that between the tubular body ( 12 ) and the threaded tube ( 4 ) - in the region of the threaded clamping device ( 7 ) - a reverse lock ( 6 ) for the threaded tube ( 4 ) is provided.

6. Stopper according to claims 1 and 5, characterized in that the threaded tube ( 4 ) has a longitudinal groove ( 28 ) and in the sleeve ( 5 ) a radially displaceable locking body ( 26 ) is mounted in a window-shaped recess ( 27 ) which cooperates in the clamping direction ( 19 ) with a sliding surface ( 30 ) and opposite to it with a stop ( 29 ).

7. Plug according to claim 6, characterized in that the cross section of the longitudinal groove ( 28 ) through an approximately radial stop surface ( 29 ) and an approximately tangential sliding surface ( 30 ) is sawtooth-shaped.

8. Stopper according to claim 6, characterized in that the locking body ( 26 ) is disc-shaped.

9. Plug according to claim 1, characterized in that the tubular body ( 12 ) has a vulcanized pressure plate ( 10 ) on which the axially displaceable sleeve ( 5 ) is located.

10. Plug according to claim 1, characterized in that the two ends of the tubular body ( 12 ) are each provided with a cup ( 9 and 11 ), the outer diameter of which is smaller than the diameter ( 42 ) of the tubular body ( 12 ).