AT526621A2 - Ankeranordnung - Google Patents
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Abstract
Ankeranordnung mit einem Ankerelement (101, 102) zum zumindest teilweisen Einbringen in ein Ankeraufnahmeloch (103), das anschließend mit Zement verfüllbar ist, wobei zusätzlich eine gasdruckerzeugende Kartusche (107, 108) zum Brechen von harten Strukturen mit einem Kartuschenkörper zur Aufnahme eines Deflagrationsgemisches und einer elektrischen oder pyrotechnischen Zündvorrichtung (4) zur Zündung des Deflagrationsgemisches vorgesehen ist, die in das Ankeraufnahmeloch (103) einbringbar und im Bereich des Ankerelements (101, 102) anordenbar ist, sodass das Ankerelement (101, 102) zusammen mit der gasdruckerzeugenden Kartusche (107, 108) im Ankeraufnahmeloch (103) mit Zement vergossen werden kann, und dass die Zündvorrichtung (4) durch einen Hochleistungsanzünder (5) gebildet ist, der in einem definierten Hohlraum von etwa 3,5 ml mindestens 35 Bar Druck und mindesten 4.000° Celsius erzeugt, wodurch aber keine Detonation entsteht.
Description
Die erfindungsgemäße Ankeranordnung basiert auf der Technologie der in einer parallelen österreichischen Patentanmeldung beschriebenen gasdruckerzeugenden Kartusche, und ist zum Entfernen von Ankerelementen z.B. aus Bauwerken
bestimmt.
Bestehende Ankerelemente, die zur Verankerung in einem Untergrund, in Böden, Wänden, Decken oder sonstigen Bereichen gedacht sind, verbleiben üblicherweise auch nach ihrer Nützung zurück, da sie nur schwer wieder ausgebaut werden
können.
Ziel der Erfindung ist es, eine Ankeranordnung anzugeben, die bereits beim Einbau
von Ankerelementen eine Möglichkeit der späteren Entfernung vorsieht.
Erfindungsgemäß wird bereits bei der Erstellung der Bauwerke, z.B. provisorische Fundamente z. B. für Kräne et cetera, ein strukturbrechendes Element in Form einer gasdruckerzeugenden Kartusche vorgesehen, die später beim Rückbau des Objektes gezündet werden kann, um den das Ankerelement umgebenden Beton zu zerbersten, um das Ankerelement aus seiner Einbettung freizulegen und so eine enorme Kosteneinsparung zu erbringen, weil das so befreite Ankerelement
wiederverwendet oder als Schrottmaterial eingesetzt werden kann.
Außerdem wird die Umwelt stark entlastet, der Baufortschritt radikal beschleunigt und
das wertvolle Metall kann sehr gut wiederverwendet werden.
Der Unterschied zu einer herkömmlichen gasdruckerzeugenden Kartusche:
- die Länge des Kartuschen-Rohres oder -Schlauches,
- der besonders auf die Länge abgestimmte Satz (normalerweise würde bei
Längen von über 2 Metern irgendwann die Deflagration in eine Detonation
übergehen)
Deflagrationsgeschwindigkeit des pyrotechnischen Satzes zu modulieren
- Pyrotechnische Bremsen (langsamer abbrennende Sätze)
- die Druck- und Wasserfestigkeit der Kartuschen
- die lange Lagerfähigkeit im Beton (mindestens 10 Jahre)
- spezielle unempfindliche Anzünder (eine versehentliche Zündung, zum Beispiel durch Blitzeinschlag oder Streuströme etc. muss ausgeschlossen werden)
- gegebenenfalls Kuppelbarkeit der Kartuschen
- die Skalierbarkeit der Zerstörungswirkung,
- die Realisierbarkeit abgestufter Zündabfolgen bei komplexen Objekten, um die
Wirkung zu Maximieren und die Erschütterungen zu minimieren
- Schutz vor unbefugter Zündung, durch mechanischen oder elektronischen oder opto-elektronischen Schutz.
- Gegebenenfalls Auslesbarkeit von Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, pH-Wert etc. innerhalb der Kartuschen
- Gegebenenfalls Befestigungsmöglichkeiten am Ankerelement, z.B.
Armierungseisen oder ähnlichem, um die Montage zu erleichtern
Als gasdruckerzeugende Kartusche, die konstruiert und eingesetzt wird, um unterschiedliche Stoffe zu brechen (z.B. Gestein oder Beton).
zerkleinern kann, wenn man es gut verdämmt in einem Bohrloch zündet.
Nitrozellulose-Treibladungspulver gibt es in vielen, unterschiedlich schnell verbrennenden Sorten. Allen gemein ist, dass es so phlegmatisiert ist, dass es nicht detoniert.
Deflagration: Schnelle Verbrennung mit einer Umsetzungsgeschwindigkeit zwischen ca. 400 m/s und ca. 1500 m/s
Detonation: Extrem schnelle Zersetzung oder Verbrennung mit einer Umsetzungsgeschwindigkeit jenseits der 1500 m/s und einer der Verbrennungsfront
vorauseilenden Stoßwelle
Es ist möglich, bis zu 50 % des Nitrozellulose-Treibladungspulvers, welches recht
teuer ist, durch Ammoniumnitrat (preiswerter Stickstoff-Kunstdünger) ersetzen kann.
Je mehr Ammoniumnitrat in der Mischung enthalten ist, umso stärker muss die
Verdämmung sein.
Ziel der Erfindung ist es, eine Ankeranordnung anzugeben, bei deren Einbau bereits ein Mittel zum späteren Brechen des das Ankerelement umgebenden Betons zu schaffen, welches sicher und effektiv zündet, aber keine Sprengwirkung entfaltet, um sicherheitstechnische und juristische Implikationen von Sprengmitteln zu vermeiden.
Um dieses Ziel zu erreichen, wurde folgende Maßnahmen getroffen:
- Einbettung einer gasdruckerzeugenden Kartusche zusammen mit dem
Ankerelement im Zement
- Verwendung hochoffensiver Pulver
Schläuchen für den Kartuschenkörper
- Verwendung eines speziell entwickelten Hochleistungsanzünders z.B. in Form einer Zündpille, welche statt der üblichen ca. 8 Bar Druck (gemessen in einem ca. 3,5 cm® (3,5 ml) großen Volumen) etwa 55 Bar (mindestens 35 Bar) Druck erzeugt. Und dieses kombiniert mit einer hohen Temperatur von etwa 4000 Grad Celsius.
Der erfindungsgemäße Hochleistungsanzünder erzeugt aber keine Detonation, welche unerwünschte Stoßwellen und einen weit größeren Splitterradius erzeugen
würde.
Das Prinzip basiert auf Deflagration, eines nicht detonierenden Gemisches. Dieses reagiert nach erfolgter Zündung und produziert große Mengen an Gasen (Schwaden), welche hauptsächlich aus Stickstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf bestehen. Das erzeugte Gas dringt in die beim Schlagbohren erzeugten Mikrorisse sowie in die natürlichen Risse und Hohlräume des Betons ein, um dort für eine
Abscherung/Spaltung des Betons zu sorgen und das Ankerelement freizulegen.
Zur Auslösung ist sehr viel Energie notwendig. Das entspricht den auch in der Sprengtechnik üblichen Sicherheitsstandards ab einer Geländehöhe über 1.000
Meter oder in der Nähe von Hochspannungsanlagen.
Abgesehen von den Designmerkmalen und dem speziellen Pulver besteht die erfinderische Leistung auch darin, einen modifizierten Airbag-Zünder anstelle eines
normalen pyrotechnischen Anzünders, wie bei bisherigen Herstellern, zu benutzen.
- Kartusche, die im Bereich des Ankerelements angeordnet und in Form eines Rohres oder Schlauches aus Kunststoff (HDPE oder ähnlicher Kunststoff, welcher sich unter Druck gut verformt) ausgebildet ist, welche einen gasdruckerzeugenden Satz sowie einen speziellen Hochleistungsanzünder enthalten, sind besonders
bevorzugt.
eingespritzter Farbmarkierung, welche als Sollbruchstelle fungiert, verwendet.
- Der Hochleistungsanzünder verwendet eine Technologie auf Basis von Zirkon und Kaliumperchlorat.
- Besonders wichtig ist, dass der Anzünder immer im vorderen Viertel der Kartuschen, also nahe dem Bohrlochtiefsten platziert ist.
- Die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Kartusche ist mindestens um ca. 50 % höher als bisher bekannte Kartuschen dieser Art.
- Für den pyrotechnischen Satz werden hauptsächlich äußerst offensive Flintenpulver und poröses Ammoniumnitrat (z. B. Ultran 80) verwendet. Die
Zusammensetzung des Satzes wird speziell an das Patronenkaliber und die Satzmenge angepasst.
- Die Kartuschen sind wasserfest abgedichtet.
- In bevorzugter Weise haben die Kartuschen am vorderen Ende einen hemisphärenförmigen, typischerweise roten, Kunststoffstopfen mit Lamellen.
- Die Zündkabel werden am hinteren Ende der Kartusche ausgeleitet.
Die wichtigste Neuerung besteht in der Verwendung eines sehr heiß und schnell abbrennenden Hochleistungsanzünders, welcher zusätzlich auch noch einen gewissen Grund-Druck erzeugt. Insbesondere in Verbindung mit den anderen
genannten Komponenten.
- Ebenfalls wichtig ist die Platzierung des Anzünders im vorderen Viertel der
Kartuschen.
Es können auch pyrotechnische oder elektronische Verzögerungsanzünder zum Einsatz gelangen.
Fig.1: Kartusche 1, 2 mit zylindrischem HDPE-Rohr 7, erhältlich mit verschiedenen Durchmessern und Längen. Verschlossen mit Stopfen 8, 9 an beiden Enden. Die Sätze 3 bestehen aus NC-Treibladungspulver (zugelassen für das Wiederladen) und
Ammoniumnitrat.
Anzündung erfolgt durch einen elektrischen Anzünder 4, 5, 6 (HiFIRE-Fuse Head *PRB”) (Fig.2).
Anschlüsse 10, 11 für die elektrische Zündung sind aus dem Rohr 7 herausgeführt.
Zusammensetzung:
Die Sätze bestehen aus NC-Treibladungspulver (CE geprüft) und Ammoniumnitrat.
Rohr-Außendurchmesser 20 mm
NEM Länge NC Ammoniumnitrat 5g 5,5cm 95 % 5%
10g 11cm 95 % 5%
209g 24cm 95 % 5%
30g 32cm 90 % 10% 409g 40cm 90 % 10% 50g 50cm 90 % 10% 609g 60cm 90 % 10%
Rohr-Außendurchmesser 25 mm
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7717
409g 23,5 cm 90 % 10% 609g 36cm 90 % 10% 809g 43cm 90 % 10% 100g 55cm 85 % 15%
Rohr-Außendurchmesser 32 mm
NEM Länge NC Ammoniumnitrat 209g 7cm 90 % 10% 40g 13cm 85 % 15% 60g 19cm 80 % 20 % 809g 25cm 75 % 25 % 100g 32 cm 75 % 25 % 120 g 39 cm 75 % 25 % 140 g 46 cm 75 % 25 % 1609 52 cm 75 % 25 % 180 g 58 cm 75 % 25 % 200 g 64 cm 75 % 25 % 250 g 75 cm 75 % 25 %
Rohr-Außendurchmesser 40 mm
NEM Länge NC Ammoniumnitrat 1209 20 cm 75 % 25 % 300g 35 cm 75 % 25 % 600g 75 cm 75 % 25 %
Fig.3: Ankeranordnung mit Ankerelement 101 zum zumindest teilweisen Einbringen in ein Ankeraufnahmeloch 103, das anschließend mit Zement verfüllbar ist. Erfindungsgemäß ist zusätzlich eine gasdruckerzeugende Kartusche 107 zum
Brechen von harten Strukturen mit einem Kartuschenkörper zur Aufnahme eines
mit Zement vergossen werden kann.
Die Zündvorrichtung ist durch einen Hochleistungsanzünder 6 (Fig.1, 2) gebildet, der in einem definierten Hohlraum von etwa 3,5 mil mindestens 35 Bar Druck und
mindesten 4.000° Celsius erzeugt, wodurch aber keine Detonation entsteht.
Die gasdruckerzeugende Kartusche 107 ist am Ankerelement 101, 102 angebracht oder mit diesem verbunden, und ist zusammen mit dem Ankerelement 101 in das
Ankeraufnahmeloch 103 einbringbar.
Die in Fig. 3 nicht dargestellte Zündvorrichtung 4 ist mit Zündleitungen 120 verbunden ist, die an einem Ende aus dem Ankeraufnahmeloch 3 herausführbar
sind.
Die gasdruckerzeugende Kartusche 107 ist durch einen an seinen Enden verschlossenen Schlauch gebildet ist, der schraubförmig um das Ankerelement 101
gewickelt ist.
In der in Fig.4 gezeigten Ausführungsform ist ein Ankerelement in Form eines Ankerkorbes 102 der an Seilen und einer externen Platte 130 aufgehängt ist, in dem Ankeraufnahmeloch 103 eines Bauwerkes 114 eingebracht, wobei die gasdruckerzeugende Kartusche 108, die in Fig.1 und 2 beschrieben ist, im oder am Ankerkorb 102 gehalten ist und die elektrischen oder elektrooptischen Anschlussleitungen 120 der mit einem Deflagrationsgemisch gefüllten Kartusche 108 nach außen geführt sind, um eine Zündung des Hochleistungsanzünders 6, der in Fig.4 nicht dargestellt ist, vornehmen zu können. Nach Verfüllen des Ankeraufnahmeloches 103 mit Zement und Aushärten desselben kann das Ankerelement 102 seine Wirkung entfalten. Nach Erfüllen der Ankerwirkung
Hochleistungsanzünders 6 wieder entfernt werden.
Claims (4)
1. Ankeranordnung mit einem Ankerelement (101, 102) zum zumindest teilweisen Einbringen in ein Ankeraufnahmeloch (103), das anschließend mit Zement verfüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine gasdruckerzeugende Kartusche (107, 108) zum Brechen von harten Strukturen mit einem Kartuschenkörper zur Aufnahme eines Deflagrationsgemisches und einer elektrischen oder pyrotechnischen Zündvorrichtung (4) zur Zündung des Deflagrationsgemisches vorgesehen ist, die in das Ankeraufnahmeloch (103) einbringbar und im Bereich des Ankerelements (101, 102) anordenbar ist, sodass das Ankerelement (101, 102) zusammen mit der gasdruckerzeugenden Kartusche (107, 108) im Ankeraufnahmeloch (103) mit Zement vergossen werden kann, und dass die Zündvorrichtung (4) durch einen Hochleistungsanzünder (5) gebildet ist, der in einem definierten Hohlraum von etwa 3,5 ml mindestens 35 Bar Druck und
mindesten 4.000° Celsius erzeugt, wodurch aber keine Detonation entsteht.
2. Ankeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdruckerzeugende Kartusche (107, 108) am Ankerelement (101, 102) angebracht oder mit diesem verbunden ist, und zusammen mit dem
Ankerelement (101, 102) in das Ankeraufnahmeloch (103) einbringbar ist.
3. Ankeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündvorrichtung (4) mit Zündleitungen (120) verbunden ist, die an einem Ende aus dem Ankeraufnahmeloch (3) herausführbar sind.
4. Ankeranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdruckerzeugende Kartusche (107, 108) durch einen an seinen Enden verschlossenen Schlauch gebildet ist, der schraubförmig um das Ankerelement (101) gewickelt ist.
6. Ankeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deflagrationsgemisch zusätzlich Kohlenstoff
umfasst.
7. Ankeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungszünder (5) durch eine elektrische Zündpille (6) gebildet ist, die einen Brückendraht und einen diesen umgebenden pyrotechnischen Satz auf Basis von Zirkon und Kaliumperchlorat umfasst, welcher in weniger als 5 Millisekunden eine Flamme mit einer Temperatur von mehr als 3.500° Celsius entwickelt und - gemessen in einem
3,5 cm? fassenden Prüfraum - einen Druck von mehr als 50 Bar erzeugt.
8. Ankeranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zündpille (6) bei Zündung einen Gasdruck von über 60 Bar erzeugt.
9. Ankeranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung durch eine Zündpille in den handelsüblichen Empfindlichkeitsklassen, ausgewählt aus der Gruppe aus Klasse1: No-Fire Strom 180mA/, Klasse 2: No-Fire Strom 450mA/, Klasse 3: No-Fire Strom 1200mA/ und Klasse 4. No-Fire Strom 4000mA ausgebildet ist.
10. Ankeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungsanzünder durch einen Zündschlauch gebildet ist.
11.Ankeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenkörper (2) in seinem Inneren ausschließlich mit dem einen Deflagrationsgemisch (3) gefüllt und die
Zündpille (6) oder der Zündschlauch in dem Deflagrationsgemisch
eingebettet ist.
12. Ankeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deflagrationsgemisch 5 Gew.% bis 50 Gew.% Ammoniumnitrat und 50 Gew.% bis 95 Gew.% NitrocelluloseTreibladungspulver enthält.
13. Ankeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenkörper aus einem an seinen Enden verschließbaren Rohr (7) gebildet ist.
14. Ankeranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) an seinen Enden mit Stopfen (8, 9) verschließbar ist und dass Anschlussdrähte (10, 11) für die Zündpille (6) durch einen der Stopfen (8, 9) hindurchgeführt sind.
15. Ankeranordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Stopfen eine abgerundete, insbesondere halbhohlkugelförmige Form
aufweist.
16. Ankeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenkörper aus HDPE gebildet ist.
17.Ankeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deflagrationsgemisch auf die Länge der Kartusche abgestimmt ist, um zu verhindern, dass bei Längen von über 2 Metern die Deflagration in eine Detonation übergeht, und/oder
dass Strömungsbremsen in der Kartusche vorgesehen sind, um die
Deflagrationsgeschwindigkeit des Deflagrationsgemisches zu modulieren und/oder
Deflagrationsgemischen vorgesehen sind; und/oder
dass spezielle unempfindliche Anzünder, die eine versehentliche Zündung, zum Beispiel durch Blitzeinschlag oder Streuströme verhindern, vorgesehen sind; und/oder
koppelbare Kartuschen vorgesehen sind, und/oder dass
eine Skalierbarkeit der Zerstörungswirkung vorgesehen ist, und/oder
die Realisierbarkeit abgestufter Zündabfolgen bei komplexen Objekten vorgesehen ist, um die Wirkung zu Maximieren und die Erschütterungen zu minimieren und/oder ein Schutz vor unbefugter Zündung, durch mechanischen
oder elektronischen oder opto-elektronischen Schutz vorgesehen ist,
gegebenenfalls Auslesbarkeit von Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, pH-Wert
etc. innerhalb der Kartusche vorgesehen ist,
gegebenenfalls Befestigungsmittel am Ankerelement vorgesehen sind oder ähnlichem, um die Montage zu erleichtern.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| ATA60173/2022A AT526621A3 (de) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | Ankeranordnung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT526621A3 (de) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3321357A1 (de) * | 1983-06-14 | 1984-12-20 | Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf | Industriekartusche |
| US5765923A (en) * | 1992-06-05 | 1998-06-16 | Sunburst Excavation, Inc. | Cartridge for generating high-pressure gases in a drill hole |
| WO2004012912A2 (en) * | 2002-08-05 | 2004-02-12 | Carroll Bassett | Handheld tool for breaking up rock |
| WO2014030139A1 (en) * | 2012-08-22 | 2014-02-27 | Fowlds 3 Limited | A stemming device |
-
2022
- 2022-11-02 AT ATA60173/2022A patent/AT526621A3/de unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3321357A1 (de) * | 1983-06-14 | 1984-12-20 | Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf | Industriekartusche |
| US5765923A (en) * | 1992-06-05 | 1998-06-16 | Sunburst Excavation, Inc. | Cartridge for generating high-pressure gases in a drill hole |
| WO2004012912A2 (en) * | 2002-08-05 | 2004-02-12 | Carroll Bassett | Handheld tool for breaking up rock |
| WO2014030139A1 (en) * | 2012-08-22 | 2014-02-27 | Fowlds 3 Limited | A stemming device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT526621A3 (de) | 2024-06-15 |
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