PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE202006015148U1 04.01.2007
Titel Hydraulische Spanneinrichtung für Gebirgsanker
Anmelder Bochumer Eisenhütte Heintzmann GmbH & Co KG, 44793 Bochum, DE
Vertreter Bockermann, Ksoll, Griepenstroh, 44791 Bochum
DE-Aktenzeichen 202006015148
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 04.01.2007
Registration date 30.11.2006
Application date from patent application 29.09.2006
IPC-Hauptklasse E21D 21/00(2006.01)A, F, I, 20060929, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spanneinrichtung für Gebirgsanker gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

In untertätigen Grubenbetrieben und beim Tunnelbau wird das Hangende dadurch gesichert, dass Ankerstangen in Bohrlöcher eingebracht werden, die zumindest im Bohrlochtiefsten mit dem Gebirge verbunden werden und beispielsweise über Ankerplatten gegen das freiliegende Gebirge abgestützt sind. Gebirgsanker werden sowohl als reine Ausbauanker, aber auch in Verbindung mit anderen Ausbauarten zur Erhaltung der Eigentragfähigkeit des Gebirges, vornehmlich in Strecken eingesetzt. Es ist bekannt, Gebirgsanker vorzuspannen. Die Vorspannung kann z.B. durch eine donutförmige, hydraulische Vorspanneinheit erzeugt werden. Derartige Vorspanneinheiten besitzen ein zentrales Durchgangsloch, durch das der Gebirgsanker ragt. Über eine von einer Mutter gehaltene Ankerplatte stützt sich der Anker an der Vorspanneinheit ab. Durch Druckbeaufschlagung dehnt sich die anfangs nahezu scheibenförmige Vorspanneinheit aus und vergrößert dabei ihre Dicke, so dass die Vorspanneinheit eine donutförmige Form annimmt und eine Axialkraft auf den Gebirgsanker ausübt. In Abhängigkeit von dem hydraulischen Druck in der Vorspanneinheit lassen sich außerordentlich hohe Vorspannungen erreichen, die je nach Größe der Vorspanneinheit und in Abhängigkeit von dem Druck zwischen 20 t und 50 t liegen können, bei Hubwegen zwischen 13 mm und 50 mm.

Falls ein Anker nachträglich noch einmal gespannt werden soll, ist es allerdings erforderlich, die Mutter abzuschrauben und die Ankerplatte zu entfernen und anschließend wieder zu montieren, was mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden ist. Bei Lastankern mit angehefteten Transportschäkeln ist der nachträgliche Einsatz von donutförmigen hydraulischen Vorspanneinrichtungen überhaupt nicht möglich, da die Transportschäkel nicht durch die Durchgangsbohrung passen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Spanneinrichtung für Gebirgsanker aufzuzeigen, die einfach und schnell montierbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Spanneinrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße hydraulische Spanneinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Durchgangsloch mit einem sich vom Durchgangsloch radial nach außen erstreckenden Zugang verbunden ist, so dass die hydraulische Spanneinrichtung in Radialrichtung auf den Gebirgsanker steckbar ist. Diese Vorgehensweise hat entscheidende Vorteile, da die Ankerplatte und die Mutter auf dem Gebirgsanker verbleiben können, so dass ein Spannen der Gebirgsanker auch unter baulich problematischen Gegebenheiten einfach und schnell möglich ist. Die Spanneinrichtungen sind leicht und können damit auch in größeren Arbeitshöhen gut montiert werden.

Ein weiterer Anwendungsbereich der hydraulischen Spnneinrichtungen sind Zugversuche. Zugversuche von Gebirgsankern sind relativ zeitaufwändig. Da die Prüfung zwangsläufig vor Ort erfolgen muss und durchschnittlich jeder zwanzigste Gebirgsanker, bei Schwertransporten teilweise sogar jeder vierte Gebirgsanker, geprüft werden muss, sind für die Ankerprüfung eine halbe bis eine Mannschicht zu veranschlagen. Durch die erfindungsgemäße hydraulische Spanneinrichtung mit dem seitlichen Zugang kann der Aufwand auf 1/10 bis 1/20 einer Mannschicht reduziert werden.

Die Prüfung wird mittels einer stabilen Prüfscheibe durchgeführt, auf welcher sich der hydraulisch expandierbare Schlauch abstützt. Die Spanneinrichtung wird unter Innendruck gesetzt und dadurch mit dem Anker und dem anstehenden Gebirge verspannt. Der erzielte Druck wird im Verhältnis zur Scheibenfläche der Prüfscheibe gesetzt. Dieses Verhältnis ist dann das Maß der Ankerzugspannung.

Mit den erfindungsgemäßen Spanneinrichtungen können insbesondere auch Lastanker geprüft werden, die bereits mit Transportschäkeln versehen sind. Ein Nachteil bekannter donutförmiger Spanneinrichtungen ist, dass diese nicht an Abfangankern montiert werden können, da diese in einem Abstand kleiner als 50 mm von einem Ausbausegment eingebracht sind. Die runde Form ist störend. Mit den erfindungsgemäßen Spanneinrichtungen können jedoch unterschiedliche Geometrien realisiert werden, auf die nachfolgend noch im einzelnen eingegangen wird.

Um die Montage der hydraulischen Spanneinrichtungen zu vereinfachen, ist vorgesehen, dass die Breite des Zugangs zumindest bereichsweise kleiner ist als der Durchmesser des Durchgangslochs. Auf diese Weise soll ein Herabrutschen der Spanneinrichtung von dem Gebirgsanker verhindert werden. Der Gebirgsanker muss gewissermaßen durch den Zugang gefädelt werden, bevor er sich mit größerem Spiel innerhalb des Durchgangslochs ausrichten kann. Die Breite des Zugangs kann beispielsweise zwischen 75 % und 80 % des Durchmessers des Durchgangslochs ausmachen.

Zusätzlich kann der Zugang in seinem Verlauf abgekröpft sein. Auch diese Maßnahme soll dazu beitragen, dass sich die Spanneinrichtung nicht so leicht von dem Gebirgsanker löst.

Eine weitere Maßnahme ist, dass eine Flanke des Zugangs eine Tangente der Durchgangsbohrung sein kann. Das bedeutet, dass der Zugang bezüglich seiner Mittellängsachse nicht 100 %ig mit dem Durchgangsloch fluchtet, sondern gewissermaßen schräg auf das Durchgangsloch trifft. Im Unterschied zu einem abgekröpften Verlauf des Zugangs ergibt sich bei dieser Ausgestaltung eine Abkröpfung im Übergang zwischen dem Zugang und der Durchgangsbohrung. Auch auf diese Weise ist es möglich, bezüglich der Durchgangsbohrung gewissermaßen eine Hinterschneidung zu realisieren, die wiederum dazu beiträgt, die hydraulische Spanneinrichtung sicher an dem Gebirgsanker zu halten.

Die hydraulische Spanneinrichtung bzw. der hydraulisch expandierbare Schlauch besitzt durch den sich von innen nach außen erstreckenden Zugang gewissermaßen eine C-förmige Konfiguration, wobei die Grundgeometrie des Schlauchs einem Kreis, einem Viereck bzw. Rechteck oder sogar einem Dreieck entspricht. Die dreieckförmige Außenkontur wird unter bestimmten Bedingungen als besonders vorteilhaft angesehen, da es auf diese Weise möglich ist, den hydraulisch expandierenden Schlauch sehr nah an Ausbausegmenten zu platzieren. Wesentlich bei der Prüfung der Gebirgsanker ist, dass die Prüfkraft nahe der Mittellängsachse des Gebirgsankers eingebracht wird. Insbesondere soll die bei der Prüfung zum Einsatz kommende Prüfplatte keine Durchbiegung erfahren, um das Prüfergebnis nicht zu verfälschen. Daher stellt eine kreisrunde hydraulische Spanneinrichtung die theoretische Optimalform einer solchen Prüfeinrichtung dar. Falls von dieser Geometrie abgewichen werden muss, beispielsweise weil der Gebirgsanker nah an einem Ausbausegment liegt, ist die dreieckförmige Variante zweckmäßig, wobei insbesondere ungleichschenklige Dreiecke günstiger als gleichschenklige Dreiecke sind. Bevorzugt handelt es sich bei dreieckförmig konfigurierten expandierbaren Schläuchen um rechtwinklige Dreiecke, bei denen sich der Zugang in der längsten Außenseite befindet. Die längste Außenseite kann beispielsweise einem Ausbausegment zugewandt sein, so dass auch eine Prüfung unter sehr engen räumlichen Gegebenheiten möglich ist.

Die Prüfscheiben sind jeweils exakt an die Geometrie der Schläuche angepasst und gegenüber den hydraulischen Spanneinrichtungen ausgerichtet, damit der anstehende Druck vollständig auf die Scheibenfläche übertragen wird.

Anders als bei donutförmigen hydraulischen Vorspanneinrichtungen, bei denen ein in Axialrichtung vorstehender Kragen umfangsseitig einer Spannplatte vorsteht, ist bei der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung vorgesehen, dass der Schlauch eine Oberplatte und eine Unterplatte umfasst, die über einen Balg miteinander verbunden sind, welcher sich im zusammengefalteten und expandierten Zustand vollständig zwischen der Oberplatte und der Unterplatte befindet. Dadurch, dass sich der Balg auch im zusammengefalteten Zustand vollständig zwischen der Oberplatte und der Unterplatte befindet, kann der von der Oberplatte bzw. Unterplatte ausgehende Druck auf eine ebenso große Prüfscheibe übertragen werden. Die erfindungsgemäßen Spanneinrichtungen werden hinsichtlich der Prüffläche daher durch die Oberplatte und die Unterplatte definiert. Zusätzlicher seitlicher Bauraum ist durch die Eingliederung des Balgs zwischen Ober- und Unterplatte nicht erforderlich.

Der Balg ist derart ausgebildet, dass ein Hydraulikanschluss angekoppelt werden kann. Der seitliche Hydraulikanschluss kann im Bereich eines umlaufenden Stegs angeordnet sein, wobei der Steg während der Druckbelastung nicht verformt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 bis 3 drei unterschiedliche Ausführungsformen von hydraulischen Spanneinrichtungen, jeweils in der Draufsicht und

4 eine schematische Schnittdarstellung durch eine hydraulische Spanneinrichtung.

1 zeigt eine C-förmig konfigurierte hydraulische Spanneinrichtung 1 in der Draufsicht. Die hydraulische Spanneinrichtung 1 umfasst einen hydraulisch expandierbaren Schlauch 2 aus einem zähelastischen Stahlwerkstoff, in welchem ein zentrales Durchgangsloch 3 zur Aufnahme eines nicht näher dargestellten Gebirgsankers vorgesehen ist. Das Durchgangsloch 3 ist über einen Zugang 4 mit dem Außenrand des Schlauchs 2 verbunden, der das radiale Aufstecken der Spanneinrichtung 1 auf einen Gebirgsanker ermöglicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich das Durchgangsloch 3 in der Mitte des außenseitig kreisrunden expandierbaren Schlauchs. Das zentrale Durchgangsloch 3 befindet sich mittig der außenseitig kreisrunden hydraulischen Spanneinrichtung 1. Der Zugang 4 ist hinsichtlich seiner Breite B etwas schmaler bemessen als der Durchmesser D des Durchgangslochs 3. Das Durchgangsloch 3 kann einen Durchmesser D von 50 mm aufweisen, während die Breite B ca. 40 mm beträgt. Durchmesser D und Breite B sind so zu wählen, dass der Gebirgsanker mit geringem Spiel durch den Zugang 4 geführt werden kann. Anschließend kann die hydraulische Spanneinrichtung 1 gedreht werden und so ausgerichtet werden, dass die Spanneinrichtung 1 nicht selbsttätig wieder von dem Gebirgsanker herunter rutschen kann und zudem leicht befüllt werden kann.

Die Ausführungsform der 2 zeigt eine dreieckförmige Spanneinrichtung 1a, die als gleichschenkliges Dreieck konfiguriert ist. Der Zugang 4a verbindet das Durchgangsloch 3a mit der längsten Außenseite 5 der Spanneinrichtung 1a. Das Durchgangsloch 3a ist bezogen auf die Außenseite 5 mittig angeordnet, wohingegen der Zugang 4a gegenüber dem Durchgangsloch 3a in der Bildebene nach unten versetzt ist, das heißt außermittig angeordnet ist. Dadurch wird eine Hinterschneidung im Bereich der Spanneinrichtung 1a geschaffen, durch welche die Spanneinrichtung 1a gewissermaßen bajonettartig auf den Gebirgsanker aufgesetzt werden kann. Das heißt, die Spanneinrichtung 1a kann zunächst gerade, entsprechend dem Verlauf des Zugangs 4a auf den Gebirgsanker geschoben werden, muss dann aber seitlich versetzt werden, damit der Gebirgsanker möglichst mittig im Durchgangsloch 3a angeordnet ist. Der Zugang 4a ist in seinem Verlauf daher leicht abgekröpft.

Die Ausführungsform der 3 unterscheidet sich von den vorhergehenden einerseits durch die Außengeometrie. Die dort gezeigte Spanneinrichtung 1b ist quadratisch konfiguriert und weist ein mittiges Durchgangsloch 3b auf. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen ist der Zugang 4b weder abgekröpft, noch verläuft dieser direkt auf den Mittelpunkt des Durchgangslochs 3b zu. In diesem Ausführungsbeispiel geht eine Flanke 6 tangential in das Durchgangsloch 3b über, so dass die Mittellängsachse MLA eine Sekante der Durchgangsbohrung 3b ist.

4 verdeutlicht stark abstrahiert den Aufbau der hydraulischen Spanneinrichtung im Querschnitt. Der Schlauch aus einem zähelastischen Stahlwerkstoff umfasst eine Oberplatte 7 und eine Unterplatte B. Zwischen der Oberplatte 7 und der Unterplatte 8 befindet sich ein Balg 9, der sich in diesem Ausführungsbeispiel in drei Abschnitte gliedert. Im mittleren Bereich des Balgs 9 befindet sich ein Steg 10, der entlang der Außenseite der Spanneinrichtung 1 umläuft und zur Aufnahme eines Hydraulikanschlusses 11 vorgesehen ist, über welchen die Spanneinrichtung 1 mit hydraulischem Druck beaufschlagbar ist. Bei dem Hydraulikanschluss 11 handelt es sich um ein Rückschlagventil. Oberhalb und unterhalb des Stegs 10 befinden sich jeweils Faltenbleche 12, 13. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Faltenbleche 12 V-förmig konfiguriert. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Faltenbleche W-förmig, das heißt mit mehreren Zick-Zack-Lagen auszubilden. Auch eine gewellte Strukturierung der Faltenbleche 12, das heißt im Querschnitt U-förmige Faltenbleche oder auch schlangenlinienförmig konfigurierte Faltenbleche sind denkbar.

Unterhalb der Unterplatte 8 ist schematisch eine separate Prüfscheibe 14 angedeutet, die eine wesentlich größere Dicke aufweist, als die Oberplatte 7 und die Unterplatte B. Über die Prüfscheibe 14 wird der hydraulische Druck auf den Gebirgsanker übertragen. Die Prüfscheibe 14 sollte sich dabei nicht durchbiegen. Anhand der 4 wird zudem deutlich, dass sich die Prüfscheibe 14 bis zum äußeren Rand der Spanneinrichtung 1 erstreckt, ohne dass der Balg 9 über die Außenseite 15 der Prüfscheibe 14 vorsteht. Auf diese Weise kann der anstehende hydraulische Druck zur Scheibenfläche der Prüfscheibe 14 in Relation gesetzt werden und damit das Maß der Ankerzugspannung bestimmt werden.

1
Spanneinrichtung
1a
Spanneinrichtung
1b
Spanneinrichtung
2
Schlauch
3
Durchgangsloch
3a
Durchgangsloch
3b
Durchgangsloch
4
Zugang
4a
Zugang
4b
Zugang
5
Außenseite
6
Flanke
7
Oberplatte
8
Unterplatte
9
Balg
10
Steg
11
Hydraulikanschluss
12
Faltenblech
13
Faltenblech
14
Prüfscheibe
15
Außenseite


Anspruch[de]
Hydraulische Spanneinrichtung für Gebirgsanker, umfassend einen hydraulisch expandierbaren Schlauch (2) aus einem zähelastischen Stahlwerkstoff mit einem zentralen Durchgangsloch (3, 3a, 3b) zur Aufnahme eines Gebirgsankers, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (3, 3a, 3b) mit einem sich vom Durchgangsloch (3, 3a, 3b) radial nach außen ersteckenden Zugang (4, 4a, 4b) verbunden ist, so dass die hydraulische Spanneinrichtung (1) in Radialrichtung auf den Gebirgsanker steckbar ist. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) des Zugangs (4, 4a, 4b) kleiner ist als der Durchmesser (D) des Durchgangslochs (3, 3a, 3b). Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) des Zugangs (4, 4a, 4b) zwischen 75% und 85% des Durchmessers (D) des Durchgangslochs (3, 3a, 3b) entspricht. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugang (4a) in seinem Verlauf abgekröpft ist. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flanke (6) des Zugangs (3b) eine Tangente der Durchgangsbohrung (3b) ist. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine dreieckförmige Außenkontur. Spanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur einem rechtwinkligen Dreieck entspricht, wobei der Zugang (4a) in die längste Außenseite (5) mündet. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (2) eine Oberplatte (7) und eine Unterplatte (8) umfasst, die über einen Balg (9) miteinander verbunden sind, der sich im zusammengefalteten und expandierten Zustand vollständig zwischen der Oberplatte (7) und der Unterplatte (8) befindet. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Balgs (9) ein Hydraulikanschluss (11) angeordnet ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com