Die Erfindung betrifft einen Packer und ein Verfahren zum Einbringen von Injektionsmedien in Risse oder Hohlräume in Beton, Stein oder ähnlichen Baustoffen mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 bzw. 7.
Zur Sanierung von gerissenen Betonbauteilen oder zur Verfüllung von Hohlräumen in den Betonbauteilen ist es bekannt, flüssige Injektionsmedien in das Bauteil einzupressen. Dabei werden an der Schnittstelle Bauteil/Zuführleitung für das Injektionsmedium sogenannte Pakker verwendet, die zum Verbinden der Zuführleitungen mit den Rissen oder Hohlräumen in den zu sanierenden Betonbauteilen dienen.
Ein üblicher bekannter Packer ist in Figur 1 beschrieben und nachfolgend anhand dieser einen Axialschnitt darstellenden Figur 1 erläutert. Ein Rohr 1 hat einen glatten Abschnitt 2 und einen Gewindeabschnitt 3. Auf dem glatten Abschnitt 2 ist ein Paket aus drei metallenen Scheiben 4 und zwei dazwischen angeordneten Dichtbuchsen 5 aus Gummi aufgeschoben. Der glatte Abschnitt 2 ist mit seinem freien Ende um die umlaufende Innenkante der untersten Scheibe 4 zu einem Kragen 6 umgebördelt, der das Paket aus den Scheiben 4 und Dichtbuchsen 5 gegen Verlagerung in einer axialen Richtung hält. In der axialen Gegenrichtung ist das Paket 4, 5 durch eine metallene Hülse 7 gehalten, die auf das Rohr 1 aufgeschoben und mittels einer auf den Gewindeabschnitt 3 aufgeschraubten Mutter 8 gegen das Paket 4, 5 verspannbar ist.
Auf dem freien Ende des Gewindeabschnittes 3 ist mittels einer Mutter 9 ein Nippel 10 zum Injizieren eines Injektionsmediums aufgeschraubt.
Der Packer 1 bis 10 wird in der gezeigten Konfiguration bei noch nicht verspannten Dichtbuchsen 5 in eine Bohrung 12 in einem Betonbauteil 11 eingesetzt. Dann wird die Mutter 8 auf dem Gewindeabschnitt 3 angezogen, so daß die Dichtbuchsen 5 gegen die Wandung der Bohrung 12 mit einer Preßkraft gedrückt werden, die dazu ausreicht, den Packer 1 bis 10 in der Bohrung 12 aufgrund der erzeugten Wandreibung gegen die Druckkraft festzuhalten, welche über das Injektionsmedium in Richtung axial auswärts auf den Packer ausgeübt wird, um so ein Herausdrücken des Packers aus der Bohrung 12 im Betrieb zu vermeiden.
Folglich wird die Haltekraft für den Packer ausschließlich über auf die beschriebene Weise erzeugte Reibkräfte zwischen den Dichtbuchsen 5 und der Bohrungswandung 12 erzielt. Die derzeit verwendeten Injektionsdrücke liegen in der Größenordnung bis zu 300 bar. Die allein durch Reibung erzeugten Haltekräfte in der Bohrung hängen unter anderem von der Größe des Reibkoeffizienten zwischen der Bohrungswandung und dem Material der Dichtungsbuchsen ab. Sie können im Betrieb schwanken. Bei den erwähnten hohen Injektionsdrücken kann nicht immer ausgeschlossen werden, daß der Packer aus der Bohrung herausgesprengt wird, was ein Sicherheitsrisiko für das Personal darstellt und außerdem zu Schäden in der Umgebung und am Packer selbst führen kann.
Ein derartiger Packer ist aus der DE 94 14 703 U1 bekannt. Dieser Packer ist für eine versenkte Anordnung im Bohrloch vorgesehen. Hierzu wird der obere Bereich des Bohrlochs aufgeweitet, so daß der Packer mit seinem Anschlußnippel und einer zum Verspannen dienenden Sechskantmutter versenkt eingebracht werden kann. Dabei liegt eine unter der Sechskantmutter vorgesehene Haltescheibe an einem Absatz zwischen dem aufgeweiteten und dem verengten Bohrlochbereich auf. Mit einer solchen Anordnung wird zwar vermieden, daß nach dem Injizieren überstehende Teile des Packers abgeschlagen werden müssen. Der Packer wird aber gegen die axial auswärts gerichtete Kraft beim Injizieren nur durch Reibkräfte gehalten, die zwischen der Bohrlochwandung und zwei Dichtbuchsen durch das Verspannen mittels der Sechskantmutter erzeugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Packer und ein Verfahren zum Einbringen von Injektionsmedien unter Druck in Risse oder Hohlräume in Beton, Stein oder ähnlichen Baustoffen so auszubilden, daß er im Bohrloch sicher verankerbar ist, wobei eine gute, zuverlässige Addichtung zwischen dem Packer und dem Bohrloch beim Einbringen von Injektionsmedien gewährleistet sein soll. Diese Aufgabe ist durch Anspruch 1 bzw. 7 gelöst.
Bei einem Packer und einem Verfahren nach der Erfindung wird das Rohrteil durch formschlüssiges Verankern in dem Bohrloch gesichert. Die Verpressung der Dichtbuchse im Bohrloch braucht deshalb lediglich noch zur Erzeugung einer ausreichenden Dichtwirkung bemessen zu sein. Deshalb kann der Packer und insbesondere die Dichtbuchse bei der Erfindung erheblich kompakter ausgeführt werden und die Bohrung im Betonbauteil kann kleiner bemessen werden.
Aufgrund der formschlüssigen Verankerung zwischen der Hohlschraube und der Bohrung, insbesondere durch direktes Einschrauben der als Betonschraube ausgebildeten Hohlschraube in den Beton, ist selbst bei sehr hohen Injektionsdrücken ein sicherer Halt des Packers in der Bohrung gewährleistet, was ein Herausdrücken bzw. Heraussprengen des Packers aus der Bohrlochwandung unmöglich macht. Dadurch ist die Sicherheit entscheidend erhöht. Außerdem ist eine eigens bei dem bekannten Packer vorzusehende Spannhülse mit Mutter entbehrlich, so daß der Packer gemäß der Erfindung weniger Bauteile hat, was die Konstruktion vereinfacht.
Es ist bevorzugt, wenn die als Hohlschraube ausgebildete Schraube in ihrem Gewindeabschnitt ebenso ausgebildet wird wie eine bekannte Betonschraube, um ein direktes, d.h. dübelloses Einschrauben in Beton sicherzustellen. Eine solche direkt in Beton einschraubbare Schraube ist im europäischen Patent EP 0 623 759 der Anmelderin unter Schutz gestellt.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:
Der Packer gemäß der Erfindung weist eine Betonschraube 20 mit einem Kopf 21 und einem mit direkt in Beton schneidenden Gewindeteil 22 sowie einer glattwandigen Führungshülse 23 kleineren Durchmessers auf. Der als Sechskant ausgebildete Kopf 21 enthält ein Gewindeloch, in welches ein Nippel 25 mit Gewindezapfen 24 eingeschraubt ist. Das Gewindeloch befindet sich am äußeren Ende einer Durchgangsbohrung 26 durch die Betonschraube 20. Diese Durchgangsbohrung 26 setzt sich auch durch die Führungshülse 23 hindurch bis zum Injektionsende bei 27 fort.
Die Führungshülse 23 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein von der Betonschraube 20 gesondertes Teil, welches in das untere Ende der Durchgangsbohrung 26 der Betonschraube 20 eingepreßt ist. Zwischen dem Ende 28 der Betonschraube 20 und einem umgebördelten Kragen 29 der Führungshülse 23 ist ein Paket aus zwei Metallscheiben 30 und einer Dichtbuchse 31 aus gummielastischem Material gehalten, das durch das Eindrücken der Führungshülse 23 in die Durchgangsbohrung 26 in der Betonschraube 20 leicht vorgespannt ist.
Der so vormontierte Packer wird zur Vorbereitung einer Injektion in eine vorher in das Betonbauteil eingebrachte Bohrung 32 an einer Riss- oder hohlraumverdächtigen Stelle eingeschraubt, und zwar so tief, bis der Kragen 29 der Führungshülse 23 an einem Absatz 33 der Bohrung 32 anläuft. Da die Führungshülse 23 in der Durchgangsbohrung 26 der Betonschraube unter der von der Betonschraube beim Einschrauben ausgeübten Axialkraft gleitet, wird in der letzten Phase des Einschraubvorganges das Paket aus den beiden Scheiben 30 und der Dichtbuchse 31 geringfügig zusammengedrückt, so daß unter geringfügiger Verkürzung der Länge dieses Paketes die Dichtbuchse zur Erzeugung einer ausreichenden Abdichtung an die Bohrungswandung angepresst wird. Die Haltekraft zwischen dem Packer und dem Bauteil wird also anders als beim Stand der Technik (Fig. 1) nicht durch die Reibkraft zwischen Dichtbuchse 31 und Bohrungswandung 32. sondern durch das formschlüssige Zusammenwirken des Außengewindes des Gewindeteils 22 der Betonschraube 20 mit dem dadurch erzeugten Innengewinde in der Wand der Bohrung 32 aufgebracht.
Der Packer nach der Erfindung hat weniger Teile und kann kleiner bemessen sein als der in Figur 1 gezeigte Packer nach dem Stand der Technik, was insgesamt zu einer erheblich kürzeren und kompakteren Konstruktion sowie zu einem kleineren Bohrlochdurchmesser führt. Dennoch kann der Packer aufgrund der formschlüssigen Verbindung mit dem Bohrloch weit höhere Haltekräfte formschlüssig, d.h. mit um ein Vielfaches erhöhter Sicherheit. übertragen.
Ein Packer gemäß der Erfindung läßt sich in der beschriebenen Weise einfach montieren und durch Herausschrauben auch wieder demontieren und mehrfach verwenden. Dabei stellt es kein Problem dar, wenn beim Herausschrauben der Betonschraube 20 aus dem Bohrloch 32 die Führungshülse 23 samt Dichtbuchse in der Bohrung verbleibt. Zur Wiederverwendung ist dann lediglich eine neue Führungshülse 23 mit aufgeschobenem Paket aus Dichtbuchse 31 und Scheiben 30 in die Durchgangsbohrung 26 der Betonschraube 20 einzudrücken.