DE10135159C1

DE10135159C1 - Bohrlochverschluss

Info

Publication number: DE10135159C1
Application number: DE10135159A
Authority: DE
Inventors: Joachim Zotta
Original assignee: Schmidt & Co Kranz GmbH; Schmidt Kranz and Co GmbH
Current assignee: Perforator 37445 Walkenried De GmbH
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: RU2004104949A; CN1520490A; RU2273696C2; US7077195B2; WO2003008762A1; CN100378293C; PL197967B1; PL369627A1; US20040216870A1

Abstract

Der Bohrlochverschluss (1) umfasst eine längskanalisierte Beschickungsleitung (2) aus Kunststoff und einen Blähschlauch (28). Die Beschickungsleitung (2) weist an ihrem Zuführende (3) ein Außengewinde (4) und an ihrem Abführende (5) ein Außengewinde (6) sowie ein in das Abführende integriertes, in Richtung zum Zuführende sperrendes Rückschlagventil (18) auf. Der Blähschlauch (28) umhüllt unter Bildung eines langgestreckten Ringraums (33) die Beschickungsleitung (2) mit seinen Endabschnitten (29, 30) dicht. Endseitig des Ringraums (33) sind in der Wand (36) der Beschickungsleitung (2) Querkanäle (37) vorgesehen. Die Mündungen der Querkanäle (37) in den Ringraum (33) sind durch elastische Dichtringe (39) abgedeckt, welche durch beiderseits der Dichtringe (39) positionierte Fixierringe (40) geführt sind. Stirnseitig des Abführendes (5) der Beschickungsleitung (2) ist eine Berstscheibe (25) durch einen Druckring (24) mit innerer Scherkante sowie eine Gewindemuffe (7) mit innerem Radialsteg (9) festgelegt.

Description

Bohrlochverschlüsse werden als Hilfsmittel unter anderem im Bergbau, im Tiefbau sowie im Bereich der Bauwerkssanierung für die Inijizierung von bei spielsweise Zementtrübe, Kunstharz, Wasserglas oder dergleichen in das Gebirge bzw. in das Mauerwerk eingesetzt. Mit Hilfe dieser Tränkfluide soll das Gebirge bzw. das Mauerwerk verfestigt werden. Auch können Abdich tungen herbeigeführt werden.

Im Umfang der DE 42 09 802 C1 ist ein Bohrlochverschluss bekannt, der sich in der Praxis bewährt hat. Die Praxis hat aber auch gezeigt, dass bei unsachgemäßer Handhabung, und zwar insbesondere beim Einsetzen des Bohrlochverschlusses in eine Bohrung, ein Bruch der Beschickungsleitung innerhalb des Blähschlauchs häufig dann beobachtet wurde, wenn die Be schickungsleitung aus Kunststoff bestand. Ursache hierfür ist eine Eindre hung umfangsseitig der Beschickungsleitung im Bereich der den Längskanal in der Beschickungsleitung mit dem Ringraum zwischen der Beschickungs leitung und dem Blähschlauch verbindenden Querkanäle zur Lageorientie rung eines die Mündungen der Querkanäle abdeckenden Dichtrings, welcher den Querschnitt der Beschickungsleitung verkleinert. Die Folge ist die Un brauchbarkeit des Bohrlochverschlusses.

Auch die EP 0 398 838 A1 zeigt einen derartigen Bohrlochverschluss.

Die DE 24 02 509 A1 offenbart einen rohrförmigen Einwegbohrlochver schluss für Kunstharzinjektionen, der ein Rohrstück mit muffenartigen Ein gangs- und Ausgangsteilen aufweist. Auf den Ein- und Ausgangsteilen ist ein Schlauchabschnitt aus elastischem Material mit Schellenbändern fixiert. Am Ausgangsteil ist ein Rückschlagventil mit einer Kugel und einem axial ausge richteten geschlitzten Schwerspannstift angeordnet. Wenn die Kugel auf der Öffnung des Schwerspannstifts liegt, dient der Schlitz im Schwerspannstift als Drosselstrecke für das Injektionsmedium. Des Weiteren ist der mittlere Bereich des Rohrstücks mit den hier vorgesehenen Querkanälen am Umfang nicht durch eine Nute geschwächt.

Die DE 30 14 834 A1 vermittelt dem Fachmann einen Bohrlochverschluss mit nicht abgedeckten Querkanälen zwischen einem Ringraum, der durch einen Gummischlauch und ein Rohrstück gebildet wird, und dem Inneren des Rohrstücks. Die Querkanäle sind außermittig der Ringraumerstreckung vorgesehen. Ferner ist zu erkennen, dass sowohl am Zuführende als auch am Abführende Rückschlagventile eingebaut sind.

Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, einen den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten flexibler anzupas senden Bohrlochverschluss zu schaffen, der selbst bei unsachgemäßer Handhabung problemlos in einem Bohrloch lageorientiert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Durch die Verwendung einer Beschickungsleitung aus Kunststoff (Schlauch oder Rohr aus insbesondere einem Thermoplast, vorzugsweise einem ABS- Copolymere) in Verbindung mit dem Sachverhalt, dass das Rückschlagventil nicht mehr am Zuführende, sondern am Abführende der Beschickungslei tung vorgesehen wird, kann jetzt je nach den örtlichen Gegebenheiten der Verwender eines Bohrlochverschlusses eine im Prinzip unbegrenzt lange Beschickungsleitung zum Einsatz bringen, da am Zuführende lediglich ein Außengewinde angebracht ist, das der Kupplung mit einer Zufuhr für das Tränkfluid dient. Hierdurch wird die Flexibilität beim Einsatz des Bohrloch verschlusses erhöht.

Besonders vorteilhaft ist ferner die Maßnahme, dass das Tränkfluid nunmehr endseitig des zwischen der Beschickungsleitung und dem Blähschlauch ausgebildeten Ringraums über die Querkanäle eingebracht wird. Auf diese Weise kann eine gleichmäßigere Befüllung des Ringraums erreicht und da mit eine bessere Verspannung des Blähschlauchs gegen die Bohrlochwan dung zur Lagefixierung des Bohrlochverschlusses gewährleistet werden.

Die Beschickungsleitung wird im Bereich der Querkanäle im Querschnitt nicht mehr geschwächt. Die den Querkanälen zugeordneten Dichtringe wer den in ihren Positionen vielmehr durch Fixierringe gehalten, die beiderseits der Dichtringe vorgesehen sind. Hierbei kann es sich um vom Material her elastische Fixierringe, insbesondere Gummiringe, handeln, die jedoch die Beschickungsleitung so stramm umhüllen, dass ihre Lage auf der Be schickungsleitung gesichert ist und sie die Dichtringe einwandfrei führen.

Durch die Verteilung der Querkanäle im axialen Abstand voneinander im Be reich der Enden des Ringraums sowie durch die Vermeidung von umfangs seitigen Nuten wird die Stabilität der Beschickungsleitung deutlich heraufge setzt, so dass auch eine rauhere Handhabung des Bohrlochverschlusses nicht mehr zu einer Zerstörung der Beschickungsleitung führen kann.

Rückschlagventil und Berstscheibe sind gemeinsam am Abführende der Be schickungsleitung vorgesehen. Die Berstscheibe wird stirnseitig des Ab führendes angeordnet und mit Hilfe eines eine innere Scherkante aufwei senden Druckrings über eine Gewindemuffe mit einem inneren ringförmigen Radialsteg festgelegt. Die innere Scherkante sorgt dafür, dass bei einem sich aus dem Innern des Bohrlochverschlusses aufbauenden Druck die Berstscheibe gegen diese Scherkante gedrückt und zerstört wird, sobald ein vorbestimmter Widerstand überwunden ist. Die Größe des Innendurchmes sers des Druckrings hängt von dem jeweils geforderten Berstdruck der Berstscheibe bzw. der notwendigen Durchflussmenge des Tränkfluids ab. Die Gewindemuffe kann gegebenenfalls als Doppelgewindemuffe ausgebil det sein, so dass in dem weiteren Innengewinde bei Bedarf noch ein eine Verlängerung bildendes Injektionsrohr angesetzt werden kann.

Dadurch, dass gemäß Patentanspruch 2 die endseitig des Ringraums in der Wand der Beschickungsleitung vorgesehenen Querkanäle umfangsseitig um 90° zueinander versetzt angeordnet sind, wird eine zusätzliche Stabilitätser höhung der Beschickungsleitung erreicht.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung wird im Patentanspruch 3 erblickt. Danach ist das abführseitige Ende des Blähschlauchs auf der Be schickungsleitung lagefixiert. Hiermit wird nicht nur eine ungewollte Relativ verlagerung der Beschickungsleitung zum Blähschlauch vermieden, sondern auch bewusst dafür Sorge getragen, dass beim Befüllen des Ringraums und Anpressung des Blähschlauchs an die Bohrlochwandung die Beschickungs leitung sich nur zum zuführseitigen Ende des Blähschlauchs relativ verlagern kann.

Nach Patentanspruch 4 ist das Rückschlagventil aus einer an die Mündung des Längskanals in der Beschickungsleitung gedrückten Kugel, einer Druckfeder und einem Widerlagerring gebildet. Der Widerlagerring ist in ein Innengewinde des Abführendes der Beschickungsleitung eingedreht. Die Druckfeder, insbesondere in Form einer Schraubendruckfeder, stützt sich einerseits an dem Widerlagerring und andererseits an der Kugel ab. Zur besseren Handhabung ist der Widerlagerring mit einem Querschlitz verse hen, der in der mit der Berstscheibe in Kontakt stehenden Stirnseite ange ordnet ist.

Die Funktion der Berstscheibe wird gemäß den Merkmalen des Patentan spruchs 5 dann optimal gesichert, wenn der Innendurchmesser des Druck rings größer als der Innendurchmesser des Widerlagerrings, jedoch kleiner als der Innendurchmesser des Radialstegs in der Gewindemuffe ausgebildet ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im vertikalen Längsschnitt einen Bohrlochverschluss;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung den Längenabschnitt II des Bohrlochverschlusses der Fig. 1 während der Beaufschlagung mit einem Tränkfluid und

Fig. 3 in nochmals vergrößerter Darstellung den Ausschnitt III der Fig. 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Bohrlochverschluss bezeichnet, wie er z. B. zur Verfestigung des Gebirges im untertägigen Bergbau und zur Abdichtung von Klüften und Rissen im Gebirge Anwendung finden kann, indem über den Bohrlochverschluss 1 ein Tränkfluid TF, wie z. B. eine Zementtrübe, in das Gebirge injiziert wird.

Der Bohrlochverschluss 1 weist eine längskanalisierte Beschickungsleitung 2 aus Kunststoff, und zwar aus einem glasfaserverstärkten Acryl-Butadien- Styrol, auf. Am Zuführende 3 der Beschickungsleitung 2 für das Tränkfluid TF ist ein Außengewinde 4 vorgesehen, an das z. B. eine das Tränkfluid TF heranbringende Leitung angeschlossen werden kann.

Am Abführende 5 der Beschickungsleitung 2 (Fig. 1 und 3) ist ein Außengewinde 6 vorgesehen, auf das eine Gewindemuffe 7 aus Polypropy len mit einem Innengewinde 8 geschraubt ist. Beim Ausführungsbeispiel ist die Gewindemuffe 7 als Doppelgewindemuffe ausgebildet, wobei das dem Anschluss an die Beschickungsleitung 2 dienende Innengewinde 8 durch einen inneren ringförmigen Radialsteg 9 von einem weiteren Innengewinde 10 getrennt ist. Dieses weitere Innengewinde 10 dient der Festlegung eines Injektionsrohrs 11, sofern ein solches Injektionsrohr 11 notwendig sein sollte. Statt der gezeichneten Doppelgewindemuffe 7 kann auch eine einfache Ge windemuffe ohne den Abschnitt mit dem weiteren Innengewinde 10 einge setzt werden.

In dem Abführende 5 der Beschickungsleitung 2 ist der Längskanal 12 er weitert. Es sind ein zylindrischer Längenabschnitt 13 und ein Gewindeab schnitt 14 vorgesehen. Der Längskanal 12 geht über einen Konus 15 in den zylindrischen Längenabschnitt 13 über. Die Übergangskante 16 von dem Längskanal 12 auf den Konus 15 dient als Dichtkante für eine Kugel 17 aus Stahl als Bestandteil eines Rückschlagventils 18. Das Rückschlagventil 18 weist ferner eine Feder 19 in Form einer Schraubendruckfeder aus Feder stahl auf, die sich einerseits an der Kugel 17 und andererseits an einem Widerlagerring 20 aus Messing abstützt, der in den Gewindeabschnitt 14 des Abführendes 5 eingedreht ist. Im Widerlagerring 20 ist eine Längsbohrung 21 vorgesehen, die zur Feder 19 hin in einen sich öffnenden Konus 22 über geht. Auf der anderen Seite besitzt der Widerlagerring 20 einen Querschlitz 23, welcher zur Handhabung des Widerlagerrings 20 vorgesehen ist.

Die Gewindemuffe 7 dient zusammen mit einem Druckring 24 aus Stahl der Festlegung einer Berstscheibe 25 aus Aluminium an der Stirnseite 26 des Abführendes 5 der Beschickungsleitung 2. Wichtig hierbei ist, dass die an der Berstscheibe 25 zur Anlage gelangende Innenkante 27 des Druckrings 24 scharfkantig ausgebildet ist. Außerdem ist zur einwandfreien Funktion der Berstscheibe 25 der Innendurchmesser des Druckrings 24 größer als der Innendurchmesser der Längsbohrung 21 im Widerlagerring 20, jedoch klei ner als der Innendurchmesser des Radialstegs 9 in der Gewindemuffe 7 ausgebildet.

Der Bohrlochverschluss 1 umfasst ferner, wie die Fig. 1 und 2 zu erken nen geben, einen die Beschickungsleitung 2 umhüllenden Blähschlauch 28. Die Enden 29, 30 des Blähschlauchs 28 sind durch Klemmringe 31 aus Stahl an die äußere Oberfläche 32 der Beschickungsleitung 2 gedrückt. Auf diese Weise wird zwischen der Beschickungsleitung 2 und dem Blähschlauch 28 ein langgestreckter Ringraum 33 gebildet. Außerdem ist noch zu erkennen, dass in dem dem Abführende 5 der Beschickungsleitung 2 benachbarten Ende 30 des Blähschlauchs 28 eine innere Ringausnehmung 34 vorhanden ist, in welcher ein die Beschickungsleitung 2 fest umgebender Fixierring 35 aus Stahl eingebettet ist. Dieser Fixierring 35 hat die Aufgabe der Lagesiche rung des Blähschlauchs 28 auf der Beschickungsleitung 2, wenn Tränkfluid TF über den Längskanal 12 der Beschickungsleitung 2 und endseitig des Ringraums 33 in der Wand 36 der Beschickungsleitung 2 vorgesehene Querkanäle 37 in den Ringraum 33 überführt wird, damit sich der Bläh schlauch 28 an die nicht näher veranschaulichte Bohrlochwandung presst. Hierbei bleibt das dem Abführende 5 der Beschickungsleitung 2 benachbarte Ende 30 des Blähschlauchs 28 fest auf der Beschickungsleitung 2 liegen, während die Beschickungsleitung 2 sich zu dem anderen Ende 29 des Bläh schlauchs 28 relativ bewegen kann.

Die Mündungen 38 der Querkanäle 37 in den Ringraum 33 sind von elasti schen Dichtringen 39 aus Gummi abgedeckt. Beiderseits neben den Dicht ringen 39 befinden sich Fixierringe 40, vorzugsweise ebenfalls aus einem elastischen Material wie Gummi, die jedoch fest die Beschickungsleitung 2 umspannen. Diese Fixierringe 40 dienen der Führung der Dichtringe 39.

Nach dem Einführen des Bohrlochverschlusses 1 gemäß Fig. 1 in ein nicht näher dargestelltes Bohrloch in einem Abbaubetrieb des untertägigen Berg baus wird die Beschickungsleitung 2 über das Zuführende 3 mit einem Tränkfluid TF beaufschlagt. Da die Berstscheibe 25 einen Durchfluss des Tränkfluids TF verhindert, tritt das Tränkfluid TF aus dem Längskanal 12 der Beschickungsleitung 2 gemäß den Pfeilen PF der Fig. 2 über die Querka näle 37 in den Ringraum 33 über, wobei sich die Dichtringe 39 dehnen und der Blähschlauch 28 gegen die Bohrlochwandung verspannt wird. Bei weite rer Druckerhöhung des Tränkfluids TF wird die Berstscheibe 25 bei einem vorbestimmten Druck unter nachhaltigem Einfluss der Scherkante 27 an dem Druckring 24 zerstört, so dass dann das Tränkfluid TF über das Rückschlag ventil 18, den Widerlagerring 20, den Druckring 24 und die Gewindemuffe 7 in den dahinter liegenden Abschnitt des Bohrlochs und damit in das Gebirge eintreten kann.

Das Rückschlagventil 18 verhindert ein Zurückströmen des Tränkfluids TF in den Längskanal 12 der Beschickungsleitung 2, während die Dichtringe 39 umfangsseitig der Querkanäle 37 ein Zurückströmen des Tränkfluids TF aus dem Ringraum 33 in den Längskanal 12 unterbinden, wenn kein Tränkfluid TF mehr nachgeführt wird.

Bezugszeichenaufstellung

1

Bohrlochverschluss

2

Beschickungsleitung

3

Zuführende v.

2

4

Außengewinde an

3

5

Abführende v.

2

6

Außengewinde an

5

7

Gewindemuffe an

6

8

Innengewinde v.

7

9

Radialsteg v.

7

10

Innengewinde v.

7

11

Injektionsrohr

12

Längskanal in

2

13

zylindrischer Längenabschnitt in

5

14

Gewindeabschnitt in

5

15

Konus

16

Übergangskante

17

Kugel v.

18

Rückschlagventil

19

Feder v.

18

20

Widerlagerring

21

Längsbohrung in

20

22

Konus in

20

23

Querschlitz in

20

24

Druckring

25

Berstscheibe

26

Stirnseite v.

2

27

Innenkante v.

24

28

Blähschlauch

29

Ende v.

28

30

Ende v.

28

31

Klemmringe

32

Oberfläche v.

2

33

Ringraum zw.

2

u.

28

34

Ringausnehmung in

30

35

Fixierring

36

Wand v.

2

37

Querkanäle in

36

38

Mündungen v.

37

39

Dichtringe

40

Fixierringe
PF Pfeile
TF Tränkfluid

Claims

1. Bohrlochverschluss, der eine an ihrem Zuführende (3) ein Außengewinde (4) und an ihrem Abführende (5) ein Außengewinde (6) sowie ein in das Abfüh rende (5) integriertes, in Richtung zum Zuführende (3) sperrendes Rück schlagventil (18) aufweisende, längs kanalisierte Beschickungsleitung (2) aus Kunststoff und einen Blähschlauch (28) umfasst, der unter Bildung eines lang gestreckten Ringraums (33) die Beschickungsleitung (2) mit seinen Endab schnitten (29, 30) dichtend umhüllt, wobei endseitig des Ringraums (33) in der Wand (36) der Beschickungsleitung (2) Querkanäle (37) vorgesehen sind, de ren Mündungen (38) in den Ringraum (33) mit durch beiderseits benachbarte Fixierringe (40) positionierten elastischen Dichtringen (39) abgedeckt sind, und stirnseitig des Abführendes (5) der Beschickungsleitung (2) eine Berstscheibe (25) durch einen Druckring (24) mit innerer Scherkante (27) sowie eine Ge windemuffe (7) mit innerem Radialsteg (9) festgelegt ist.

2. Bohrlochverschluss nach Patentanspruch 1, bei welchem die endseitig des Ringraums (33) in der Wand (36) der Beschickungsleitung (2) vorge sehenen Querkanäle (37) umfangsseitig um 90° zueinander versetzt an geordnet sind.

3. Bohrlochverschluss nach Patentanspruch 1 oder 2, bei welchem das ab führseitige Ende (30) des Blähschlauchs (28) auf der Beschickungslei tung (2) lagefixiert ist.

4. Bohrlochverschluss nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei wel chem das Rückschlagventil (18) aus einer an die Mündung (16) des Längskanals (12) in der Beschickungsleitung (2) gedrückten Kugel (17), einer Druckfeder (19) und einem Widerlagerring (20) gebildet ist, dessen mit der Berstscheibe (25) in Kontakt stehende Stirnseite mit einem Quer schlitz (23) versehen ist.

5. Bohrlochverschluss nach Patentanspruch 4, bei welchem der Innendurchmesser des Druckrings (24) größer als der Innendurchmesser des Widerlagerrings (20), jedoch kleiner als der Innendurchmesser des Radialstegs (9) in der Gewindemuffe (7) ausgebildet ist.