(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
採掘及び／又はトンネル工事等で使用するアンカーであって、少なくとも定着方向に対して反対側の端部で開放する、モルタル材を収めるための長手方向孔（２２）を有する円筒形状の容器（１）を具え、該容器（１）は、長手方向孔（２２）の内部と容器（１）の外部とを連通する少なくとも1個の貫通孔（５）を定着方向側の端部領域に有するアンカーにおいて、貫通孔（５）とモルタル材との間における長手方向孔（２２）内に混合手段（８）を配置し、該混合手段（８）は長手方向孔（２２）に沿って変位可能であることを特徴とするアンカー。
【請求項２】
採掘及び／又はトンネル工事等で使用するアンカーであって、少なくとも定着方向に対して反対側の端部で開放する、モルタル材を収めるための長手方向孔（２２）を有する円筒形状の容器（１）を具え、該容器（１）は、長手方向孔（２２）の内部と容器（１）の外部とを連通する少なくとも1個の貫通孔（５）を定着方向側の端部領域に有するアンカーにおいて、貫通孔（５）とモルタル材との間における長手方向孔（２２）内に混合手段（８）を配置し、該混合手段（８）は長手方向孔（２２）をシールするピストン（２０）を定着方向側の端部に有することを特徴とするアンカー。
【請求項３】
採掘及び／又はンネル工事等で使用するアンカーであって、少なくとも定着方向に対して反対側の端部で開放する、モルタル材を収めるための長手方向孔（２２）を有する円筒形状の容器（１）を具え、該容器（１）は、長手方向孔（２２）の内部と容器（１）の外部とを連通する少なくとも1個の貫通孔（５）を定着方向側の端部領域に有するアンカーにおいて、貫通孔（５）とモルタル材との間における長手方向孔（２２）内に混合手段（８）を配置し、該混合手段（８）は定着方向と反対側に位置する端部に穿刺手段（９）を具えることを特徴とするアンカー。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のアンカーにおいて、長手方向孔（２２）内のほぼ中央に混合手段（８）を配置したことを特徴とするアンカー。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のアンカーにおいて、混合手段（８）は、静止ミキサ（１１）として形成した混合チャネルを有することを特徴とするアンカー。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のアンカーにおいて、混合チャネルは、貫通孔（５）と結合可能なラビリンス形状の溝を具えることを特徴とするアンカー。
【請求項７】
請求項２に記載のアンカーにおいて、混合手段（８）は、貫通孔（５）に接続可能であると共に混合チャネルに接続された集合スペース（１９）を、ピストン（２０）と混合チャネルとの間に有することを特徴とするアンカー。
【請求項８】
請求項５に記載のアンカーにおいて、混合手段（８）の混合チャネル（１１）における断面積は、長手方向孔（２２）の断面積よりも小としたことを特徴とするアンカー。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載のアンカーにおいて、混合手段（８）がプラスチック製であることを特徴とするアンカー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、採掘及び／又はトンネル工事等で使用するアンカーに関し、特に、少なくとも定着方向に対して反対側の端部で開放する、モルタル材を収めるための長手方向孔を有する円筒形状の容器を具え、該容器は、長手方向孔の内部と容器の外部とを連通する少なくとも1個の貫通孔を定着方向側の端部領域に有するアンカーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル、坑道等の中空スペースの内壁を安定させる一種のロックアンカとして使用するアンカー自体は既知である。この場合、アンカーにより内壁に対して垂直に連続するロック層を互いに固定するが、多くの場合には中空スペースが形成されるためにロック層の負荷能力等の力学的特性が損なわれる。したがって、このようなロック層は、更に離れて位置する無傷のロック層に固定することが考えられる。
【０００３】
上述の構成を有するアンカーは、例えば、米国特許第４０５５０５１合明細書に開示されている。この既知のアンカーは、一端にドリルヘッドを、他端に作用手段を具える管状素子から形成され、その内部にモルタル材が充填される。少なくとも１本の排出チャネルがドリルヘッドを貫通する。既知のアンカーの定着工程は２段階で実行される。第１段階では、ドリル装置等により岩盤等の基盤内にドリル孔が形成される。ドリルアンカのドリルヘッドによってドリル方向側端部で削出・粉砕された岩石は、ドリルヘッドに設けられている排出口と、ドリル孔内壁からアンカーの外周までの中間スペースを経て排出される。第２段階では、定着方向と反対側に位置する端部において、ピストンが定着方向に押し込まれる。このピストンは、アンカー内に収められているモルタル材を、排出口からドリル孔内に押し出すものである。
【０００４】
この既知のアンカーでは、モルタル材が定着工程に際してドリルヘッドにおいて初めて混合される。混合の良否は、使用するドリル装置の回転速度、基盤の性状等、多くの限定条件に依存する。また、アンカーの外部で混合プロセスが実行される場合には、付加的な作業工程及び機器が必要となる。
【０００５】
【発明の課題】
したがって、発明の解決すべき課題は、いかなる条件下でもモルタル材を良好に混合可能とするアンカーを提案することにある。
【０００６】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、本発明は、少なくとも定着方向に対して反対側の端部で開放する、モルタル材を収めるための長手方向孔を有する円筒形状の容器を具え、該容器は、長手方向孔の内部と容器の外部とを連通する少なくとも1個の貫通孔を定着方向側の端部領域に有するアンカーにおいて、貫通孔とモルタル材との間における長手方向孔内に混合手段を配置し、該混合手段は、
長手方向孔に沿って変位可能であること、又は
長手方向孔をシールするピストンを定着方向側の端部に有すること、又は
定着方向と反対側に位置する端部に穿刺手段を具えることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、アンカー内に混合手段を配置することにより、混合工程に係る諸条件が予測可能となり、モルタル材は良好に混合された状態で基盤とドリル屑に接触する。臨界的なモルタル材においても、アンカーの外部で使用する付加的な混合手段が不要となる。したがって、使用するモルタル材の然るべき要件に適合した混合手段を低コストで実現することが可能である。長手方向孔に混合手段を設置する場合、アンカーの外面には、既知の解決方法に係る変更を必要としない。なお、混合手段は貫通孔の前方に配置するのが有利である。混合されていないモルタル材がドリル孔内に流出するのを防止するからである。
【０００８】
混合手段は長手方向孔のほぼ中央に配置するのが好適であり、この場合にはスクイーズ工程でモルタル材が一層良好に混合される。
【０００９】
混合手段には、静止ミキサとして形成した混合チャネルを設けるのが有利である。本発明の解決手段を経済的に実施できるからである。加えて、動的な混合チャネルを用いる必要はない。もっとも、特殊なケースでは静止ミキサの代わりに動的な混合チャネルを使用することも可能である。
【００１０】
静止ミキサには、貫通孔に接続可能なラビリンス形状のチャネルを設けるのが好適である。この実施形態は、付加的な収容手段なしに成分の一つを管状素子の長手方向孔内に直接的に収容する場合に適当である。この特徴により、上述の成分が定着工程の前に流出するのを防止する。チャネルは、圧力の作用下で解放されるファスナ等により、好適には定着工程の直前まで閉鎖可能とする。このファスナは、感圧性のフォイル等によって実施可能である。
【００１１】
本発明を実施するにあたり、混合手段を長手方向孔に沿って変位可能とする場合には、混合手段を簡単に装着可能とすることができる。さらに、必要に応じて混合手段を交換することにより、使用するモルタル材に固有の要件に適合させることが可能である。
【００１２】
本発明を実施するにあたり、混合手段の定着方向側の端部にシールピストンを設ける場合には、シールピストンが長手方向孔を封鎖するシール素子として機能する。すなわち、未定着状態では、シールピストンが混合手段と貫通孔との間に位置してチャネルを閉鎖する。定着工程で加えられる圧力により、混合手段はシールピストンと共に長手方向孔内で軸線方向の定着方向にストッパまで変位する。この位置では、混合手段と貫通孔との間の領域外にシールピストンが位置し、チャネルは混合手段とシールピストンとの間の位置において貫通孔と連通する。
【００１３】
混合手段には、貫通孔に接続可能であると共に混合チャネルに接続された集合スペースを、ピストンと混合チャネルとの間に設けるのが好適である。シールピストンは、スペーサ等により混合手段に対して離間して配置され、混合したモルタル材のための集合スペースを形成する。混合手段の混合チャネルは、開口を通して集合スペースと連通する。未定着状態では、集合スペースがピストンによって貫通孔から分離される。定着状態では、集合スペースが貫通孔と連通し、例えば、貫通孔は少なくとも部分的に集合スペースに隣接する。なお、ピストンは貫通孔とも接続可能な連結チャネルを有する構成とすることができる。
【００１４】
本発明を実施するにあたり、混合手段の定着方向と反対側に位置する端部に穿刺手段を設ける場合には、ホースバッグ内に収納したモルタル材に対しても、本発明のアンカーを適用することが可能となる。穿刺手段は、例えば少なくとも１個の刃から形成する。穿刺手段は、モルタル材を収納したホースバッグを突き刺してモルタル材を流出させるため、十分に先鋭かつ鋭利に形成するのが望ましい。
【００１５】
長手方向孔に対して半径方向に位置する混合チャネルの断面積は、長手方向孔の半径方向断面積よりも小さく設定するのが望ましい。これにより、混合チャネルを通過する流速が上昇する結果、モルタル材が一層良好に混合されるからである。
【００１６】
モルタル材等に対して耐化学性が必要とされるため、混合手段をプラスチック製とするのが好適である。更に、金属等で構成される長手方向孔内壁は、プラスチック製スリーブ又はプラスチック被覆層によりモルタル材から保護することも可能である。
【００１７】
【実施の形態】
以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。
【００１８】
図１及び図２に示す本発明のアンカーは円筒形状の容器１を具え、この容器１は多成分系モルタル材を収める長手方向孔２２を有する。容器１は、定着方向側に位置する端部にドリルヘッド４を、定着方向と反対側に位置する端部に所定の作用手段３を具える。容器１は、例えば金属製とする。
【００１９】
容器１は、定着方向側の端部に１個又は外周に均等配分した複数個の貫通孔５を有し、全長に亙って所定の外面プロファイル２を有する。この外面プロファイル２はロール成形等により容易に実現可能である。容器１内には、モルタル材と貫通孔５との間に混合手段８を配置する。
【００２０】
ドリルヘッド４は、硬質金属製の切削素子６が設けられた円錐形状の先端部を具える。ドリル屑を排出可能とするため、ドリルヘッド４の外径は容器１の外径より大とする。
【００２１】
容器１の長手方向孔２２内では、定着方向の反対側に位置する端部で、スクイーズピストン１３と混合手段８との間にモルタル材を収容する。図示の実施形態において、モルタル材の各成分中、硬化剤１４は直接的に容器１内に収容し、その他の成分は１個又は複数個のホースバッグ２１等に分包することができる。スクイーズピストン１３及び混合手段８は、モルタル材を容器１の長手方向孔２２内に密封状態で収容するものである必要がある。
【００２２】
混合手段８は、静止ミキサ１１等の混合チャネルを有する。混合ミキサ１１は、混合チャネルの両端に配置した２個のフランジを介して容器１の長手方向孔２２に対して心出しされる。定着方向Ｓでは、１個又は複数個のスペーサ７を有するシールピストン２０を混合チャネルに隣接して配置して集合スペース１９を形成する。定着方向側で混合チャネルの反対側に位置するフランジ１０の表面には、ホースバッグ２１に接触可能な穿刺手段９が設けられている。それにより、定着工程に際してホースバッグを突き破り、ホースバッグ２１内に保持したモルタル材を搾り出すことが可能となる。
【００２３】
図２に示す定着工程において、アンカーには図示しないドリル装置により回転運動と軸線方向の推力とが与えられる。ドリルヘッド４により、容器１を収めるための円筒形状のドリル孔１６を基盤１７内に形成する。所望の定着深度に到達すると、使用可能な加圧ロッド１８により定着方向Ｓに作用する圧力が、定着方向の反対側に位置するスクイーズピストン１３に加わる。この圧力はホースバッグ２１を突き破るため、ホースバッグ２１内に収められていたモルタル材の成分が開口１２を経て混合手段８に導入される。容器１内に存在するモルタル材により、圧力は更にシールピストン２０に及ぼされる。混合手段８がシールピストン２０により定着方向Ｓに変位して完全に保持領域２３まで到達すると、貫通孔５を解放する。モルタル材の各成分は混合手段８により互いに混合され、解放された貫通孔５を経てドリル孔１６内に導入される。モルタル材は、スクイーズピストン１３により更に圧力が及ぼされるためにドリル孔１６の内壁と容器１の外面との間の中間スペース内で均等に拡散される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるアンカーを未定着状態で示す縦断面図である。
【図２】  図１に示したアンカーを定着状態で示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  容器
２  外面プロファイル
３  作用手段
４  ドリルヘッド
５  貫通孔
６  研磨素子
７  スペーサ
８  混合手段
９  穿刺手段
１０，１５  フランジ
１１  静止ミキサ
１２  開口
１３  スクイーズピストン
１４  硬化剤
１６  ドリル孔
１７  基盤
１８  加圧ロッド
１９  集合スペース
２０  シールピストン
２１  ホースバッグ
２２  長手方向孔
２３  保持領域
【図１】
0004570272.tif 000002
【図２】
0004570272.tif 000003