EP0315124A1 - Plug for rock consolidation - Google Patents
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- EP0315124A1 EP0315124A1 EP88118186A EP88118186A EP0315124A1 EP 0315124 A1 EP0315124 A1 EP 0315124A1 EP 88118186 A EP88118186 A EP 88118186A EP 88118186 A EP88118186 A EP 88118186A EP 0315124 A1 EP0315124 A1 EP 0315124A1
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Definitions
- the invention relates to a stopper for rock solidification, such as for watering work or for anchoring boreholes produced in underground mining and tunnel construction, according to the preamble of claim 1.
- a plug for rock solidification has an elastically expandable tubular body which is to be anchored liquid-tight in a borehole by means of a threaded tensioning device.
- a feed pipe which is connected to the plug, is used for anchoring.
- the plug In the depth of the borehole, the plug is first fixed in a rotationally fixed manner in the borehole by slightly pulling back the feed pipe in the direction of extraction. This is achieved in that a threaded nut seated on a threaded pipe radially expands an expansion sleeve, which in turn presses a relatively thin pipe section of the plug against the wall of the borehole.
- the invention has for its object to propose a plug for boreholes in the mountains or in concrete, which is to be fixed in the insertion direction at any depth of the borehole and thus to be anchored in a load-proof and liquid-tight manner by actuating the thread tensioning device.
- the borehole anchor is designed as a star-shaped spreading spring with a base plate and with elastic arms which are spread against the direction of insertion of the sealing plug into the borehole, the base plate being firmly connected to the tubular body is.
- a sealing plug 1 consists of a valve body 2 with a check valve 3, a threaded tube 4, a sleeve 5, a backstop 6, a thread tensioning device 7, an expansion spring 8, three cups 9 to 11, a tubular body 12, and a cap 13.
- the spreading spring 8 consisting of a base plate 14 and three arms 15, secures the sealing plug 1 axially in a borehole against being pulled out in the direction of the arrow 20 and against rotation.
- the spreading spring 8 is firmly connected to the bowl 9 serving as a pressure plate by spot welding 21.
- the bowl 9 sits by means of the screw connections 2, 4, 7 by means of a frictional connection on a shoulder 22 of the tubular body 12.
- the bowl 10 serving as a pressure plate is vulcanized into the tubular body 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.
- the base plate 14 can also be positively connected directly to the tubular body 12 by adhesive (FIG. 4) or by cams 16 of the tubular body 12 (FIG. 5).
- the base plate 14 is to be positively connected to the bowl 9 by means of pins 17.
- 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.
- 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 engages in a groove 28 with a stop and a sliding surface 29, 30 and a circumferential boundary by a wall 33 of the tubular body 12.
- a threaded nut 18 is positively held in the sleeve 5 and axially fixed by a surface 31 and cam 32.
- 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.
- the arms 15 engage in the rough surface of the borehole, the holding effect of the arms 15 being reinforced by slightly tightening the feed pipe 35 in the direction of the arrow 20.
- the threaded clamping device 7 is activated in accordance with the direction of the arrow 19 (FIG. 2).
- the base plate 14 serves as a front bearing for the valve body 2 rotated via the feed pipe 35 in the direction of the 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 between the bowls 9, 10 lying section 37 of the tubular body 12.
- the circumference of the tubular body 12 bulges in section 37 in accordance with the contour 36 shown in broken lines. This leads to a relatively high contact pressure of the stopper 1 against the wall of the borehole.
- 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.
- 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 blocking body 26 on the circumference of the threaded tube 4 and in the longitudinal groove 28.
- the feed pipe 35 is injected with an injection medium through the plug 1 in a known manner.
- the check valve 3 seals the stopper 1.
- the counterclockwise rotation of the feed tube 35 that is, counter to the direction of the arrow 19, causes the surface 29 to bear 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.
- a stuck feed pipe 35 can also be unscrewed from the valve body 2. The risk of the plug relaxing when the feed tube 35 is turned to the left is eliminated.
- two or three corresponding longitudinal grooves 28 can be provided on the circumference of the threaded tube 4, so that the locking action is already present after an angle of rotation of, for example, 120 ° against the direction of the arrow 19.
- the plug 1 which consists of a few simple parts, is also essential.
- the plug 1 is designed for a maximum liquid pressure of the injection medium of up to 300 kp / cm2.
- the valve body 2 and the threaded tube 4 are made of a high-strength material such as steel.
- 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 of the cutting heads.
- valve body 2 and threaded tube 4 which is particularly stressed at the maximum liquid pressure
- a suitable material such as steel or plastic. This eliminates the need for a threaded connection.
- the cross-sections to be observed are decisive for the stability of the one-piece part which passes through the stopper 1.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stopfen für die Gebirgsverfestigung, wie für Tränkarbeiten oder für die Ankerung im untertägigen Berg- und Tunnelbau hergestellter Bohrlöcher, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a stopper for rock solidification, such as for watering work or for anchoring boreholes produced in underground mining and tunnel construction, according to the preamble of
Aus der DE-PS 34 04 689 ist ein Stopfen für die Gebirgsverfestigung bekannt. Dieser weist einen elastisch aufweitbaren Rohrkörper auf, der über eine Gewindespannvorrichtung in einem Bohrloch flüssigkeitsdicht zu verankern ist. Zur Verankerung dient ein Beschickungsrohr, das mit dem Stopfen verbunden ist. In der Tiefe des Bohrloches wird der Stopfen zuerst durch leichtes Zurückziehen des Beschickungsrohres in Ausziehrichtung im Bohrloch drehfest festgelegt.
Dies wird dadurch erreicht, daß eine auf einem Gewinderohr sitzende Gewindemutter eine Spreizhülse radial aufweitet, die ihrerseits einen relative dünnen Rohrabschnitt des Stopfens an die Wand des Bohrloches drückt. Bei ungünstigen Bohrlochverhältnissen 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.From DE-PS 34 04 689 a plug for rock solidification is known. This has an elastically expandable tubular body which is to be anchored liquid-tight in a borehole by means of a threaded tensioning device. A feed pipe, which is connected to the plug, is used for anchoring. In the depth of the borehole, the plug is first fixed in a rotationally fixed manner in the borehole by slightly pulling back the feed pipe in the direction of extraction.
This is achieved in that a threaded nut seated on a threaded pipe radially expands an expansion sleeve, which in turn presses a relatively thin pipe section of the plug against the wall of the borehole. If the borehole conditions are unfavorable, it may happen that the return stroke of the threaded pipe, which takes place relative to the plug, cannot take place because the borehole anchor cannot find a hold in the borehole. It is therefore not possible to anchor the plug to stabilize the rock.
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 to propose a plug for boreholes in the mountains or in concrete, which is to be fixed in the insertion direction at any depth of the borehole and thus to be anchored in a load-proof and liquid-tight manner by actuating 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
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.
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 explained in more detail in the context of the description of an exemplary embodiment which is illustrated in the drawing.
Es zeigt:
- Fig. 1 einen verkürzt gezeichneten Stopfen im Längsschnitt;
- Fig. 2 einen Querschnitt II-II nach Fig. 1;
- Fig. 3 eine Spreizfeder nach Fig. 1;
- Fig. 4 und 5 weitere Verbindungsmöglichkeiten für die Spreizfeder unmittelbar mit dem Stopfen, in Abweichung von Fig. 1.
- Figure 1 shows a stopper drawn in longitudinal section.
- Fig. 2 shows a cross section II-II of Fig. 1;
- 3 shows an expansion spring according to FIG. 1;
- 4 and 5 further connection options for the spreading spring directly with the plug, in deviation from Fig. 1st
Ein Verschlußstopfen 1 besteht aus einem Ventilkörper 2 mit Rückschlagventil 3, einem Gewinderohr 4, einer Hülse 5, einer Rückdrehsperre 6, einer Gewindespannvorrichtung 7, einer Spreizfeder 8, drei Näpfe 9 bis 11, einem Rohrkörper 12, und aus einer Kappe 13.A
Die Spreizfeder 8, bestehend aus einer Bodenplatte 14 und drei Arme 15, sichert den Verschlußstopfen 1 in einem Bohrloch axial gegen Herausziehen in Pfeilrichtung 20 und gegen Rotation.The spreading
Die Spreizfeder 8 ist mit dem als Druckplatte dienenden Napf 9 durch Punktschweißen 21 fest verbunden. Der Napf 9 sitzt durch die Schraubverbindungen 2,4,7 mittels Reibschluß verdrehfest auf einem Absatz 22 des Rohrkörpers 12.The spreading
Der als Druckplatte dienende Napf 10 ist in den Rohrkörper 12 einvulkanisiert.The
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
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
Weiterhin ist die Bodenplatte 14 mit dem Napf 9 durch Zapfen 17 formschlüssig zu verbinden.Furthermore, the
Die Länge 40 der Arme 15 entsprechen deren Durchmesser 41 und sind 25% größer als der Durchmesser 42 des Rohrkörpers 12.The
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 28 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
a
Eine Gewindemutter 18 ist formschlüssig in der Hülse 5 gehalten und durch eine Fläche 31 und Nocken 32 axial fixiert.A threaded
Zur Funktion:About the function:
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 Beschickungsrohres 35 in Pfeilrichtung 20 noch verstärkt wird. Bei einem Rechtsgewinde des Gewinderohres 4 wird die Gewindespannvorrichtung 7 entsprechend der Richtung des Pfeiles 19 (Fig. 2) in Tätigkeit gesetzt.The
Die Bodenplatte 14 dient als Stirnlager für den über das Beschickungsrohr 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. 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. Andererseits 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.The
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
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 Sperrkörper 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 Beschickungsrohres 35 ist beseitigt.Once the
Wesentlich für die Erfindung sind
- 1. das durch die
Spannfeder 8 bewirkte unmittelbare Vorfixieren desRohrkörpers 12 im Bohrloch, wodurch über das anschließende Betätigen derGewindespannvorrichtung 7 das endgültige Befestigen desStopfens 1 im Bohrloch erreicht wird und - 2. die Wiederverwendbarkeit des
Beschickungsrohres 35 durch sicheres Abschrauben vomVentilkörper 2 aufgrund der die Befestigung desStopfens 1 im Bohrloch nur unwesentlich beeinträchtigenden Rückdrehsperre.
- 1. which caused by the
tension spring 8 immediate pre-fixing of thepipe body 12 in the wellbore, whereby the final fixing of theplug 1 is achieved in the well bore above the subsequent actuation of the threadedjig 7 and - 2. the reusability of the
feed pipe 35 by securely unscrewing thevalve body 2 due to the fact that the fastening of theplug 1 in the borehole only negligibly affects 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
Wesentlich ist auch der aus wenigen und einfachen Teilen bestehende Stopfen 1. Der Stopfen 1 ist für einen maximalen Flüssigkeitsdruck des Injektionsmediums bis 300 kp/cm² ausgelegt. Entsprechend bestehen der Ventilkörper 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
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
Claims (10)
eingangsseitig einem Bohrlochanker, einem Ventilkörper mit Rückschlagventil, einer Gewindemuffe für ein Beschickungsrohr und
ausgangsseitig einer Gewindespannvorrichtung zum Anpressen des Rohrkörperabschnittes an die Bohrlochwand mittels einer im Rohrkörper nur axial verschiebbaren Hülse, die formschlüssig eine mit dem Gewinderohr verschraubte Mutter umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bohrlochanker als sternförmige Spreizfeder (8) mit einer Bodenplatte (14) und mit elastischen Armen (15) ausgebildet ist, die entgegen der Einschieberichtung (Pfeil 20) des Stopfens (1) in das Bohrloch aufgespreizt sind, wobei die Bodenplatte (14) mit dem Rohrkörper (12) fest verbunden ist.1. Plugs for rock solidification, such as for watering or for anchoring in underground mining and tunneling 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 comprises a nut screwed to the threaded pipe in a form-fitting manner,
characterized,
that the borehole anchor is designed as a star-shaped spreading spring (8) with a base plate (14) and with elastic arms (15) which are spread into the borehole against the direction of insertion (arrow 20) of the plug (1), the base plate (14) is firmly connected to the tubular body (12).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge (40) der Arme (15) und der Durchmesser (41) der Arme (15) an ihrem freien Ende etwa gleich groß ist und ca. 10 bis 40% größer ist als der Durchmesser (42) des Stopfens (1).2. Plug according to claim 1,
characterized,
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% larger than the diameter (42) of the stopper (1) .
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenplatte (14) mit dem Rohrkörper (12) verklebt oder mit ihm formschlüssig verbunden ist.3. stopper according to claim 1,
characterized,
that the base plate (14) is glued to the tubular body (12) or positively connected to it.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bodenplatte (14) mit einer als Napf (9) ausgebildeten Druckplatte durch Schweißen (21) oder durch Formschluß (Zapfen 17) fest verbunden ist.4. stopper according to claim 1,
characterized,
that the base plate (14) is firmly connected to a pressure plate designed as a cup (9) by welding (21) or by positive locking (pin 17).
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Rohrkörper (12) und dem Gewinderohr (4) - und zwar im Bereich der Gewindespannvorrichtung (7) - eine Rückdrehsperre (6) für das Gewinderohr (4) vorgesehen ist.5. stopper according to claim 1,
characterized,
that between the tubular body (12) and the threaded tube (4) - in the area of the threaded clamping device (7) - a backstop (6) is provided for the threaded tube (4).
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewinderohr (4) eine Längsnut (28) aufweist und in der Hülse (5) ein radial verschiebbarer Sperrkörper (26) in einer fensterförmigen Ausnehmung (27) gelagert ist, der in Spanndrehrichtung (19) mit einer Gleitfläche (30) und entgegengesetzt dazu mit einem Anschlag (29) zusammenwirkt.6. stopper according to claims 1 and 5,
characterized,
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 is in the clamping direction of rotation (19) with a sliding surface (30) and opposite interacts with a stop (29).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Längsnut (28) durch eine etwa radiale Anschlagfläche (29) und eine etwa tangentiale Gleitfläche (30) sägezahnförmig ausgebildet ist.7. stopper according to claim 6,
characterized,
that the cross section of the longitudinal groove (28) is formed by an approximately radial stop surface (29) and an approximately tangential sliding surface (30) in a sawtooth shape.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sperrkörper (26) scheibenförmig ausgebildet ist.8. stopper according to claim 6,
characterized,
that the locking body (26) is disc-shaped.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrkörper (12) eine einvulkanisierte Druckplatte (10) aufweist, an der die axial verschiebbare Hülse (5) liegt.9. stopper according to claim 1,
characterized,
that the tubular body (12) has a vulcanized pressure plate (10) on which the axially displaceable sleeve (5) lies.
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Enden des Rohrkörpers (12) mit jeweils einem Napf (9 und 11) versehen sind, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser (42) des Rohrkörpers (12).10. stopper according to claim 1,
characterized,
that the two ends of the tubular body (12) are each provided with a cup (9 and 11) whose outer diameter is smaller than the diameter (42) of the tubular body (12).
Applications Claiming Priority (2)
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Family Applications (1)
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