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Patent Searching and Data


Title:
CONNECTING AN ANCHORING ROD TO A DRILLING TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/008763
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an anchoring rod (6) for rock anchoring (self-drilling injection bolts), comprising an outer thread (9) for connecting the anchoring rod (6) to a drilling tool (1) via a coupling sleeve (5). The end of the anchoring rod (6), which is screwed into the coupling sleeve (5), comprises a section (12) which has a reduced diameter in comparison with the outer diameter of the anchoring rod (6). The free end of the section (12) of the anchoring rod (6) with the reduced diameter comprises a bevel (11). An open space (23) is thus formed between the inner surface of the coupling sleeve (5) and the reduced diameter end of the anchoring rod (6). Said space stops the anchoring rod (6) from becoming stuck in the coupling sleeve, even when the end of the rod is plastically deformed during the drilling process, so that the anchoring rod (6) can be unscrewed from the coupling sleeve (5) without applying significant force.

Inventors:
Papousek, Hannes (Römerweg 21 Brückl, A-9371, AT)
Papousek, Herbert (Zak-Strasse 1 St. Magdalen bei Villach, A-9524, AT)
Application Number:
PCT/AT2001/000247
Publication Date:
January 30, 2003
Filing Date:
July 19, 2001
Export Citation:
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Assignee:
ATLAS COPCO MAI GMBH (Werkstrasse 17 Postfach 8 Feistritz/Drau, A-9710, AT)
Papousek, Hannes (Römerweg 21 Brückl, A-9371, AT)
Papousek, Herbert (Zak-Strasse 1 St. Magdalen bei Villach, A-9524, AT)
International Classes:
E21D20/00; E02D5/80; E21B17/042; E21D21/00; (IPC1-7): E21D21/00; E21B17/042
Foreign References:
EP0391119A11990-10-10
US5888025A1999-03-30
US4332502A1982-06-01
Attorney, Agent or Firm:
Beer, Manfred (Lindengasse 8 Wien, A-1071, AT)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Verbindung einer Ankerstange (6) mit einem Bohrgerät (1) unter Verwendung einer mit dem Einsteckende (4) des Bohr gerätes (1) verbundenen Übergangsmuffe (5), in die ein Ende der Ankerstange (6) eingeschraubt ist, dadurch ge kennzeichnet, dass wenigstens das in die Übergangsmuffe (5) eingeschraubte Ende der Ankerstange (6) einen Ab schnitt (12) mit gegenüber dem Aussendurchmesser (Rd) der Ankerstange (6) verjüngtem Durchmesser (Ra) aufweist, derart, dass zwischen der Innenfläche (23) der Übergangs muffe (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. Ankerstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass der Abschnitt (12) der Ankerstange (6) mit verjüngtem Durchmesser (Ra) an seinem freien Ende eine Fase (11) oder einen Radius aufweist.
4. Ankerstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkontur des Abschnittes (12) mit verjüngtem Durchmesser (Ra) zylindermantelförmig ist.
5. Ankerstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkontur des Abschnittes (12) mit verjüngtem Durchmesser (Ra) konisch ist.
6. Ankerstange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abschnitt (12) zum Ende der Ankerstange (6) hin verjüngt.
7. Ankerstange nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, dass die Aussenkontur des Abschnittes (12) zur Längsachse der Ankerstange (6) um höchstens 20° geneigt ist.
8. Ankerstange nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerstange (6) mit der Stirn fläche (24) ihres durchmesserverjüngten Abschnittes (12) mit der ihr zugekehrten Seitenfläche (25) einer in den Innenraum der Übergangsmuffe (5) vorspringenden Ringrippe (20) anliegt.
Description:
Verbindung einer Ankerstange mit einem Bohrgerät Die Erfindung betrifft eine Verbindung einer Ankerstange mit dem Bohrgerät einer Vorrichtung zum Setzen von Selbstbohrin- jektionsankern.

Um Selbstbohrinjektionsanker im Gebirge installieren zu kön- nen, ist es notwendig, dass die Ankerstangen, aus denen das Ankersystem besteht, mit dem Bohrkopf eines Bohrgerätes ver- bunden werden. Diese Verbindung erfolgt über eine Übergangs- muffe, 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 fortschrei- tender Tiefe des Bohrloches wird die Ankerstange durch Auf- schrauben von Verbindungskupplungen und weiteren Ankerstangen bis zum Erreichen der Gesamtankerlänge verlängert. Beim Ein- setzen 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 heraus- ragende 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 auf- tretende Verklemmen ist es, dass die nicht wärmebehandelten Ankerstangen im Vergleich zu Bohrstangen, die immer in vergü- teter Qualität eingesetzt werden, eine niedrigere Härte auf- weisen. 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 gewinde- freien Abschnitte der Ankerstangen, auftreten werden, sodass die gewindefreien Abschnitte der Ankerstangen unter Vergröße- rung 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 Über- gangsmuffe 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 Übergangs- muffe und dem mit kleinerem Durchmesser ausgebildeten Ab- schnitt des Endes der Ankerstange nicht zum Klemmen der Anker- stangen in der Übergangsmuffe führen kann.

Bei der Erfindung ist auch das Aufschrauben der Verbindungs- kupplungen auf das aus dem Bohrloch herausstehende Ende der letzten Ankerstange problemlos, weil zwischen dem verjüngten Ende der Ankerstange und der Innenfläche der Verbindungskupp- lung 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 Be- rücksichtigung 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 An- kerstange mit durchmesserverjüngtem Ende und Fig. 4 im Schnitt ein Ende einer in eine Übergangsmuffe eingeschraubten Anker- stange.

Der in Fig. 1 gezeigte Bohrhammer besteht aus einem Bohrgerät 1, das auf einer am Gebirge 2 abgestützten Führung der Bohr- lafette 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 Verbindungs- kupplungen 7 entweder unmittelbar eine Bohrkrone tragende Ankerstange oder, je nach Bohrfortschritt, weitere Ankerstan- gen 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 wer- den, das nach dem Erhärten den Anker, der aus der entsprechen- den 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 auf- weist. 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 eben- falls 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 zwin- gend, 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 Aus- senkontur um nicht mehr als 20 Grad zur Längsachse der Anker- stange 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 vorgesehe- nen, 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 seit- lichen 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 (Selbstbohrinjektions- anker) besitzt ein Aussengewinde 9 zum Verbinden der Anker- stange 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 In- nenfläche 22 der Übergangsmuffe 5 und dem Ende der Ankerstange 6 mit verjüngtem Durchmesser ein Freiraum 23 vor, der verhin- dert, 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.