Einsteckende für einen Bohrantrieb

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einsteckende entsprechend dem Ober¬ begriff des Anspruchs 1.

Derartige Einsteckenden sind grundsätzlich bekannt. Sie dienen als Verbindungsglied zwischen einem Bohrantrieb, z.B. einem Hydraulik- bohrhammer, einerseits und dem zugekehrten Ende einer Ankerstange, insbesondere einer Bohrankerstange, andererseits und übertragen in dieser Eigenschaft samtliche, unter anderem aus dem Bohrbetrieb re¬ sultierenden Kräfte und Momente.

Injektionsbohranker werden bekanntlich als Bohrstangen und als Ge- birgsanker benutzt. Sie erfüllen wahrend der Erstellung eines Bohr¬ lochs die Funktion einer Bohrstange, durch deren zentrale Langsbohrung ein Spulmedium, z.B. Wasser, Luft oder auch ein aushartbares Medium, wie z.B. eine Zementsuspension, strömt. Das Spulmittel dient der Kuh- lung des Bohrkopfes und dem Ausschwemmen der als Folge des Bohrfort¬ schritts bohrlochsohlenseitig gelosten Gebirgspartikel . Ist auf diesem Wege das Bohrloch erstellt, wird über die zentrale Langsbohrung nun¬ mehr ein aushartbares Medium in das Bohrloch eingeführt, welches den die Ankerstange umgebenden Ringraum, im Bereich der Bohrlochsohle be- ginnend und in Richtung auf die Bohrlochmundung hin fortschreitend, ausfüllt und nach Erharten einen Verbund zwischen der Ankerstange und den Bohrlochwandungen herstellt. Der Bohranker bleibt in diesem Fall somit als „verlorenes Werkzeug" in dem Bohrloch und wird mittels einer Ankerkopfplatte und einer auf dieser abgestutzten Spannmutter luftsei- tig gegenüber den umliegenden Bohrlochwandungen verspannt.

Die Benutzung eines aushärtbaren Mediums bereits während der Bohr¬ phase, welches sich insbesondere bei kohäsionsarmem Gebirge anbietet, jedoch auch das Einführen eines aushärtbaren Mediums unter gleichzei¬ tiger Drehung des Bohrankers, erfordert den Einsatz eines zwischen dem Einsteckende einerseits und der zugekehrten Bohrankerstange anderer¬ seits angeordneten Bauteils, welches ein Adapterteil bzw. einen Dreh- injizierer trägt und über welchen das strömungsfähige, insbesondere aushärtbare Medium in die Bohrankerstange eingeführt wird. Aufgrund unterschiedlicher Stahlqualitäten im Bereich dieses Bauteils einer- seits und des Einsteckendes sowie des Bohrantriebs andererseits be¬ reitet diese Konstellation nach Abschluß des Ankersetzverfahrens Pro¬ bleme mit Hinblick auf ein Lösen des Verschraubungseingriffs zwischen dem genannten Bauteil und dem zugekehrten Bohrankerstangenende. Denn die im Rahmen des Bohrbetriebs übertragenen Kräfte und Momente führen stets zu plastischen Verformungen und damit extrem festsitzenden Ver- schraubungen, die in der Folge nur äußerst mühsam lösbar sind. Darüber hinaus ist auch das genannte, das Adapterteil tragende Bauteil erheb¬ lichen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Einsteckende der eingangs be¬ zeichneten Art mit Hinblick auf einen erweiterten Verwendungszweck hin auszugestalten. Insbesondere mit Hinblick auf eine Verwendung des Bohrantriebs im Rahmen solcher Ankersetzverfahren, bei denen in einer Bohrphase als Spülmedium ein aushärtbares Medium verwendet wird oder bei denen das Einführen des aushärtbaren Mediums in das Bohrloch unter Drehung des Bohrankers erfolgt. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Einsteckende durch die Merkmale des Kennzeichnungs¬ teils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist, daß das Einsteckende unmittelbar als Träger des Adapterteils ausgebildet ist und auch im Rahmen der eingangs dar¬ gelegten Aufgabenstellung unmittelbar zur Ankupplung des zugekehrten

Endes einer Bohrankerstange benutzt wird. Dies bedeutet, daß ein Lösen des Bohrantriebs nach Abschluß des Ankersetzverfahrens problemlos mög¬ lich ist, da im Bereich des Bohrantriebs nicht wie bei dem eingangs dargelegten Stand der Technik unterschiedliche Verschraubungsqualitä- ten vorhanden sind, die nacheinander gelöst werden müssen. Erfindungs¬ gemäß ist das Lösen des Bohrantriebs somit auf das Lösen der Verbin¬ dung, im Regelfall der Verschraubung des Einsteckendes mit dem zuge¬ kehrten Ende der Bohrankerstange beschränkt. Das Einsteckende ist mit einem Leitungszug ausgerüstet, über welchen mittels des Adapterteils ein strömungsfähiges Medium in die Bohrankerstange überführbar ist. Indem das Adapterteil, insbesondere der dieses tragende Abschnitt des Einsteckendes, sich außerhalb der Struktur des Bohrantriebs befindet, ist eine wesentliche Voraussetzung geschaffen, um jegliche Wechsel¬ wirkungen zwischen dem eigentlichen Bohrantrieb und dem aushärtbaren strömungsfähigen Medium, beispielsweise im Fall defekter Dichtungen, auszuschließen. Somit ist keine Beeinträchtigung der Funktion des Bohrantriebs durch die in obigem Sinne erweiterte Nutzung des Ein¬ steckendes zu befürchten.

Das Einsteckende ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 unab¬ hängig von dem zur Führung des strömungsfähigen Mediums bestimmten Leitungszug mit einem weiteren Leitungszug zur Führung eines Kühlmedi¬ ums ausgerüstet. Das Kühlmedium wird an geeigneter Stelle in die Struktur des Einsteckendes eingeführt und verläßt diese an einer an- deren Stelle. Beispielsweise kann das Kühlmedium in an sich bekannter Weise über den Bohrantrieb, insbesondere über bohrantriebseigene Mit¬ tel, in den genannten Leitungszug eingeführt werden.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf die weitere Ausbildung des zur Führung des Kühlmediums bestimmten Leitungszuges gerichtet.

Durch einen ringartigen Anschlagkörper entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 5 ist eine sichere Übertragung der aus dem Bohrbetrieb re¬ sultierenden Reaktionskräfte auf das Einsteckende gegeben. Der An¬ schlagkörper kann auf den zur Anbindung der Ankerstange bestimmten Kupplungsabschnitt aufgeschraubt sein. Dieser Verschraubungsabschnitt ist relativ zu dem das Adapterteil tragenden Abschnitt derart ausge¬ bildet, daß nach Entfernen des genannten Anschlagkörpers das Adapter¬ teil von dem Einsteckende gezogen werden kann. Wesentlich ist in jedem Fall, daß das Adapterteil gegenüber sämtlichen, aus dem Bohrbetrieb resultierenden Kräften und Momenten weitestgehend entkoppelt und damit beanspruchungsarm angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeich¬ nungen schematisch wiedergegebene Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Einsteckendes in teilwei¬ sem Längsschnitt;

Fig. 2 eine Ansicht eines zum Zusammenwirken mit dem Einsteckende be¬ stimmten Adapterteils in teilweisem Längsschnitt;

Fig. 3 eine Stirnansicht des Einsteckendes entsprechend einer Ebene III-III der Fig. 1.

Mit 1 ist die Achse des erfindungsgemäßen Einsteckendes bezeichnet, dessen eines, hier linksseitiges Ende als antriebsseitiger Kupplungs¬ abschnitt 2 und dessen anderes rechtsseitiges Ende als abtriebsseiti- ger Kupplungsabschnitt 3 bestimmt und ausgestaltet sind.

So ist der Kupplungsabschnitt 2 zum Ankuppeln eines üblichen Hydrau¬ likbohrhammers mit einer umfangsseitigen, zum Einstecken in ein ent-

sprechendes Gegenprofil bestimmten Verzahnung 4 ausgerüstet, über welche für den Fall eines Drehbohrbetriebes die erforderliche Drehbe¬ wegung um die Achse 1 in das Einsteckende eingeleitet wird. Gleichzei¬ tig wird über diesen Kupplungsabschnitt 2, und zwar über dessen Stirnseite 5, bei Schlagbohrbetrieb die Schlagenergie in das Ein¬ steckende eingeleitet. Das Einsteckende dient somit der Übertragung sämtlicher, durch den Bohrantrieb zu generierender, für den Bohrvor¬ schub erforderlichen Kräfte und Momente auf die Bohrstange. Diese Kräfte und Momente werden nach Maßgabe der erforderlichen Bohrdreh- zahl, der Schlagfrequenz, des Bohrvorschubs, usw. über den Kupplungs¬ abschnitt 2 in das Einsteckende eingeleitet.

Der Kupplungsabschnitt 3 ist zum Ankuppeln einer zeichnerisch nicht dargestellten Bohrstange, beispielsweise eines Injektionsbohrankers mit einem Außengewinde, hier vorzugsweise einem Rundgewinde, Bohrstan¬ gengewinde oder dergleichen ausgerüstet.

Mit 6 ist eine sich in Richtung der Achse 1 erstreckende zentrale Boh¬ rung bezeichnet, die zur Führung eines Kühlmediums bestimmt ist und mit einer radial orientierten Eingangsbohrung 7 und einer unter einem Winkel zu der Achse 1 orientierten Ausgangsbohrung 8 in durchgängiger Verbindung steht. Zur Herstellung des durch die Bohrungen 6 bis 8 de¬ finierten Leitungszuges kann derart vorgegangen werden, daß die Boh¬ rung 6 beginnend in der Stirnseite 5 des Einsteckendes bis an den An- satzpunkt der Ausgangsbohrung 8 erstellt wird, woraufhin die Bohrungen 7, 8 hergestellt werden und wobei anschließend die Bohrung 6 im Bereich des Kupplungsabschnitts 2, insbesondere der Stirnseite 1, ver¬ schlossen wird.

Die Länge des durch die Bohrungen 6 bis 8 definierten Leitungszuges ist in Abhängigkeit von der notwendigen Kühlleistung ausgelegt.

Im montierten Zustand des Einsteckendes steht dieses mit einem Bohran¬ trieb, z.B. einem Hydraulikbohrhammer in Verbindung, wobei sich die Eingangsbohrung 7 innerhalb der Struktur dieses Bohrantriebs befindet und in geeigneter Weise mit einem Kühlmedium beschickt wird. Das Kühlmedium durchströmt die Bohrung 6, nimmt hierbei Wärme auf und ver¬ läßt diese über die Ausgangsbohrung 8, welche sich in jedem Fall au¬ ßerhalb der Struktur des Bohrantriebs befindet. Mittels eines zeich¬ nerisch nicht dargestellten, die Mündung der Austrittsbohrung 8 umge¬ benden Gehäuses kann das Kühlmedium gegebenenfalls aufgefangen und einer weiteren Verwertung, eventuell Wiederverwendung nach Kühlung, zugeführt werden.

Der Abschnitt 9 des Einsteckendes ist zum Aufsetzen des in Fig. 2 ge¬ zeigten Adapterteils 10 bestimmt. Es ist dieser Abschnitt mit einer radialen, im Querschnitt oval ausgebildeten Bohrung 11 versehen, die in durchgängiger Verbindung mit einer, sich in Richtung der Achse 1 erstreckenden Bohrung 12 steht, die im übrigen in die Stirnseite 13 einmündet. Die Bohrung 12 erstreckt sich im übrigen axial lediglich bis in den Bereich der Bohrung 11 hinein. Der durch die Bohrungen 11, 12 definierte Leitungszug dient der wahlweisen Führung eines Spülmedi¬ ums, wie z.B. Wasser oder Luft, eines aushärtbaren Mediums, wie z.B. einer Zementsuspension, eines Kunstharzgemisches oder auch einer na¬ hezu beliebigen Mischung dieser Medien. Das Spülmedium dient in an sich bekannter Weise während des Bohrvorschubs sowohl der Kühlung der Bohrstange als auch dem Ausschwemmen von als Folge des Bohrfort¬ schritts im Bereich einer Bohrkrone gelösten Gebirgspartikeln. Das aushärtbare Medium dient im Falle beispielsweise der Verwendung eines Injektionsbohrankers der Einführung dieses Mediums in das Bohrloch über die zentrale Längsbohrung der Anker- bzw. Bohrstange und nach Aushärtung deren Festlegung innerhalb des Bohrlochs. Nach Maßgabe des gewählten Ankersetzverfahrens kann gegebenenfalls auch ein aushärtba¬ res Medium, wie z.B. eine Zementsuspension, gleichzeitig als Spülme-

dium und als aushärtbares Medium benutzt werden, so daß in einem ein¬ heitlichen Arbeitsvorgang das Bohrloch erstellt und dieses gleichzei¬ tig mit einem aushärtbaren Medium - unter Drehung des Bohrankers - wenigstens teilweise verfüllt wird.

Mit 14 ist ein auf den abtriebsseitigen Kupplungsabschnitt 3 auf¬ schraubbarer Ringkörper bezeichnet, der eine Anschlagfunktion für den auf diesen Kupplungsabschnitt 3 aufzuschraubenden Bohr- bzw. Anker¬ stangenabschnitt oder dergleichen erfüllt und darüber hinaus der Auf- nähme von aus dem Bohrbetriebe resultierenden Reaktionskräften dient.

Das Adapterteil 10 besteht aus einem feststehenden Gehäuseteil 15, welches rotationssymmetrisch bezüglich der Achse 1 des Einsteckendes ausgebildet ist und dessen Abschnitt 9 unter Belassung eines Ringrau- mes 16 umgibt. Der Ringraum 16 steht über eine radial orientierte durchgängige Bohrung 17 mit einem Rohranschluß 18 in Verbindung, der mit dem Gehäuseteil 15 beispielsweise verschweißt sein kann, und des¬ sen freies Ende mit einem Gewindeabschnitt 19 oder einem sonstigen Kupplungsabschnitt versehen ist.

Der Rohranschluß 18 ist im übrigen über ein seitlich angesetztes Kno¬ tenblech 20 an dem Gehäuseteil 15 abgestützt.

Die stirnseitigen Enden des Gehäuseteils 15 werden jeweils durch Lauf- Scheiben 21, 22 gebildet, die mit dem Gehäuseteil 15 verschraubt sind und die aus einem möglichst reibungsarmen Kunststoff, wie z.B. Poly¬ amid, bestehen können.

Über in entsprechende ringartige Ausnehmungen des Gehäuseteils 15 bei- derseits des Ringraumes 16 eingesetzte Dichtringe 23, die in schlei¬ fender Berührung mit dem Abschnitt 9 beiderseits des Ringraumes 16 stehen, ist eine seitliche Abdichtung des Ringraumes 16 im Bereich der

sich im Betrieb des Einsteckendes relativ zueinander bewegten Teile gegeben.

Die Dichtringe 23 sowie die Laufscheiben 21, 22 sind symmetrisch bei- derseits einer radialen Mittelebene 24 des Adapterteils 10 angeordnet, welches im übrigen derart auf den Abschnitt 9 aufgesetzt ist, daß sich die Bohrung 11 etwa im Bereich der Mittelebene 24 befindet.

Die LaufScheiben 21 dienen der Bereitstellung einer Dämpfungswirkung gegenüber den aus dem Schlagbohrbetrieb in axialer Richtung nach Ma߬ gabe der Schlagfrequenz auftretenden Beanspruchung.

Das erfindungsgemäße Einsteckende bildet somit das Bindeglied zwischen einem Bohrantrieb einerseits und einer anzutreibenden Bohrstange, In- jektionsbohranker oder dergleichen andererseits. Es bildet gleichzei¬ tig das Bauelement, über welches beispielsweise im Falle eines Injek¬ tionsbohrankers ein fließfähiges Medium in diesen eingeführt wird, wo¬ bei es sich nach Maßgabe des Bohrverfahrens oder auch des Ankersetz¬ verfahrens um ein beliebiges Spülmedium oder auch ein aushärtbares Me- diu handeln kann. Das Einsteckende ist durch räumlich voneinander getrennte Leitungszüge einerseits für ein Kühlmedium und andererseits für das beim Erstellen eines Bohrlochs bzw. beim Setzen eines Ge- birgsankers erforderliche fließfähige Medium ausgerüstet. Insbesondere werden aufgrund dieser räumlichen Trennung jegliche Wechselwirkungen zwischen dem Bohrantrieb einerseits und dem letztgenannten fließfähigen Medium, bei dem es sich beispielsweise um eine Mörtelsus¬ pension handeln kann, unterbunden.