ANCLA DE PLASTICO REFORZADO CON FIBRAS.

Ancla de perforación de plástico reforzado con fibras, con un taladro axial (2) que pasa a través de toda su longitud,

en la que el ancla de perforación (1) tanto comprende fibras que se extienden en dirección longitudinal del ancla de perforación (1) como también fibras que se extienden inclinadas con relación a la dirección longitudinal del ancla de perforación (1), caracterizada porque una primera capa de fibras (4) con fibras que se extienden inclinadas con respecto a la dirección longitudinal del ancla de perforación (1) está rodeada por una segunda capa de fibras (5) con fibras que se extienden en dirección longitudinal del ancla de perforación (1), porque la segunda capa de fibras (5) está rodeada por al menos una tercera capa de fibras (6) con fibras que se extienden inclinadas con relación a la dirección longitudinal del ancla de perforación (1), y porque el ancla de perforación (1) presenta una rosca (3) que se extiende sobre toda su longitud, que está formada integralmente en al menos una capa exterior de fibras (6, 7) del ancla de perforación (1)

Ancla de plástico reforzado con fibras.

La presente invención se refiere a un ancla de perforación de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Tales anclas de perforación están constituidas de plástico reforzado con fibras, en el que en la matriz de plástico están incrustadas tanto fibras que se extienden en dirección longitudinal del ancla de perforación como también fibras que se extienden inclinadas con respecto a la dirección longitudinal del ancla de perforación. Para poder utilizar las anclas de perforación también como anclas de perforación de inyección, están provistas con un canal central, que está formado por un taladro axial que se extiende sobre toda la longitud del ancla de perforación.

Las anclas de perforación se conocen también, en general, por decirlo así, como anclas "auto-perforadoras" (anclas SB). Se emplean sobre todo en la explotación minera o en la construcción de túneles para asegurar componentes como, por ejemplo, techos o paredes. En particular, se utilizan cuando la roca, la montaña o la piedra son frágiles y el taladro del ancla es tan inestables que cede ya durante la perforación o después de la tracción de la varilla de perforación convencional y no se puede colocar un ancla convencional. Las anclas de perforación combinan en este caso la función de la varilla de perforación, que sirve convencionalmente, en combinación con una taladradora de percusión o giratoria, para la perforación de taladros, con la función del ancla insertada a continuación en los taladros perforados, de manera que se puede evitar la extracción de la varilla de perforación y la rotura de la pared del taladro. Las anclas de perforación se proveen en este caso delante con una corona de perforación y se conectan detrás con una máquina taladradora o bien un dispositivo taladrador. Después de la perforaciones introduce a presión material de inyección en el taladro perforado a través del canal interior del ancla de perforación y sobre el extremo sobresaliente se enrosca una tuerca de sujeción, que presiona una placa de presión contra la pared del taladro. El ancla de perforación permanece en este caso como ancla de perforación perdida en el taladro.

Tales anclas de perforación se conocían en primer lugar sólo de tubo de acero. Sin embargo, en aplicaciones temporales o cuando es necesaria una elevada protección contra la corrosión, se emplean, en lugar de tubos de acero, también sistemas de plástico, que se designan internacionalmente también como "Sistema FRP" (FRP = Plástico Reforzado de Fibra). Así, por ejemplo, se han propuesto también anclas de perforación del tipo mencionado al principio de plástico reforzado de fibra. Éstas no sólo son resistentes contra corrosión, sino que, con peso ligero, se pueden manipular también más fácilmente y tienen un precio comparativamente bajo, de manera que los problemas condicionados por la corrosión se pueden combatir con un gasto de coste reducido y de manera duradera y efectiva. Además, tales anclas de perforación de plástico reforzado con fibra se pueden desintegrar también sin problemas durante el derribo posterior de una pared fijada.

Los plásticos reforzados de fibras representan materiales compuestos de fibras, en los que los plásticos se combinan con fibras que están constituidas de otro material para conseguir efectos sinérgicos positivos y propiedades mejoradas de los plásticos en la dirección deseada, especialmente propiedades mejoradas mecánicamente. Como fibras se pueden emplear, por ejemplo, fibras de vidrio, fibras de aramida, fibras de carbono (= fibras de carbono), fibras de carburo de silicio o fibras de boro, que se incrustan con preferencia en dirección longitudinal de un perfil de barra con la llamada orientación unidireccional de las fibras en el plástico. Una pluralidad de fibras orientadas paralelas entre sí, que pueden tener, por ejemplo, un diámetro de 10 a 30 µm, son rodeadas de esta manera por una matriz de resina de plástico. En este caso, las fibras prestan al material compuesto su alta resistencia en dirección longitudinal, mientras que la resina dura sirve para fijar las fibras en su posición y protegerlas al mismo tiempo contra influencias perjudi-ciales.

Se conoce a partir del documento DE 40 18 703 C1 un ancla de cable constituida de varias capas, en la que un cable fabricado de hilo textil está rodeado por una trenza de apoyo y puede contener un alma interior. Para conseguir una unión íntima de estas capas entre sí, está prevista adicionalmente una envoltura de protección exterior de plástico. Tal ancla de cable no se puede emplear, sin embargo, como ancla de perforación para los casos de aplicación mencionados al principio, puesto que aparte de la ausencia de una roca exterior, no es posible ni una transmisión de los pares de torsión altos ni una transmisión efectiva de la energía de impacto del martillo perforador hasta una corona de perforación montada en la pata del ancla. En su lugar, está concebida como ancla flexible con su construcción del tipo de cable para el arrollamiento como material sin fin, que solamente se puede insertar en taladros ya terminados.

Además, se conoce a partir del documento DE 295 01 694 U1 un ancla de montaña de plástico, que está constituida de materiales sintéticos, que están dispuestos en capas superpuestas. En este caso, el ancla puede estar realizada también como ancla hueca para la inyección. Sin embargo, tampoco esta ancla de montaje es adecuada para la perforación debido a la falta de rigidez, puesto que está concebida como sistema flexible, para mantener en límites los movimientos en roca de sedimentación y convergencias, lo que es comparable con una ductilidad elevada en acero. Independientemente de ello, el ancla de montaña tampoco presenta un perfilado exterior o bien una rosca exterior, de manera que no se puede emplear tampoco por este motivo como ancla de perforación.

Además, se conocen a partir del documento WO 96/21087 anclas de perforación de plástico reforzado con fibras del tipo mencionado al principio, que se considera como el estado más próximo de la técnica. Tienen en las dos zonas extremas, respectivamente, una rosca limitada en la extensión axial. Estas anclas de perforación contienen tanto fibras arrolladas en forma de espiral como también fibras dirigidas longitudinalmente.

Sin embargo, en estas anclas de perforación conocidas anteriormente es un inconveniente una acción de unión sólo limitada en hormigón prensado o en otros medios circundantes o roca circundante. Además, las cargas que se producen durante la perforación conducen a daños de las anclas de perforación, a pesar de la estructura de fibras de dos capas.

El problema de la presente invención es, por lo tanto, crear un ancla de perforación mejorada del tipo mencionado al principio de plástico reforzado con fibras, que puede absorber las tensiones completas producidas y las fuerzas resultantes en la operación de perforación. Además, debe prepararse un ancla de perforación que se puede emplear para múltiples funciones, que presenta una resistencia hidráulica suficiente para el lavado con agua de perforación y la inyección siguiente a alta presión con presiones muy altas así como al mismo tiempo pueden compensar también las tensiones complejas y las cargas introducidas en el ancla en la roca pre-destruida.

Este problema se soluciona de acuerdo con la invención por medio de un ancla de perforación según la reivindicación 1. Las configuraciones y desarrollos ventajosos de la invención se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes.

En la solución de acuerdo con la invención es esencial que una primera capa de fibras con fibras que se extienden inclinadas con respecto a la dirección longitudinal del ancla de perforación esté rodeada por una segunda capa de fibras con fibras que se extienden en dirección longitudinal del ancla de perforación, que la segunda capa de fibras esté rodeada por al menos una tercera capa de fibras con fibras que se extienden inclinadas con relación a la dirección longitudinal del ancla de perforación, y que el ancla de perforación presenta una rosca que se extiende sobre toda su longitud, que está formada integralmente en al menos una capa exterior de fibras del ancla de perforación.

La ventaja principal reside en este caso en que se crea un ancla de perforación, que se puede emplear esencialmente en múltiples aplicaciones, que, con una capacidad de carga claramente elevada, garantiza una seguridad mayor duradera. En particular, las tensiones complejas que se producen durante el proceso de perforación y las fuerzas...

1. Ancla de perforación de plástico reforzado con fibras, con un taladro axial (2) que pasa a través de toda su longitud, en la que el ancla de perforación (1) tanto comprende fibras que se extienden en dirección longitudinal del ancla de perforación (1) como también fibras que se extienden inclinadas con relación a la dirección longitudinal del ancla de perforación (1), caracterizada porque una primera capa de fibras (4) con fibras que se extienden inclinadas con respecto a la dirección longitudinal del ancla de perforación (1) está rodeada por una segunda capa de fibras (5) con fibras que se extienden en dirección longitudinal del ancla de perforación (1), porque la segunda capa de fibras (5) está rodeada por al menos una tercera capa de fibras (6) con fibras que se extienden inclinadas con relación a la dirección longitudinal del ancla de perforación (1), y porque el ancla de perforación (1) presenta una rosca (3) que se extiende sobre toda su longitud, que está formada integralmente en al menos una capa exterior de fibras (6, 7) del ancla de perforación (1).

2. Ancla de perforación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la tercera capa de fibras (6) está rodeada por al menos una cuarta capa de fibras (7).

3. Ancla de perforación de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la primera y/o la tercera capas de fibras (4, 6) comprenden fibras que están arrolladas en forma helicoidal en un ángulo entre 30º y 60º, especialmente entre 40º y 50º, con respecto a la dirección longitudinal del ancla de perforación.

4. Ancla de perforación de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque la primera y/o la segunda capas de fibras (4, 6) comprenden, respectivamente, un primer grupo de fibras, que están arrolladas en un ángulo entre 30º y 60º con respecto a la dirección longitudinal del ancla de perforación (1) en una primera orientación de gradiente, así como, además, comprenden un segundo grupo de fibras, que están arrolladas en un ángulo entre 30º y 60º con respecto a la dirección longitudinal del ancla de perforación en la orientación de gradiente opuesta.

5. Ancla de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las fibras de capas de fibras individuales están incrustadas en plásticos, que son diferentes del plástico de las capas de fibras adyacentes.

6. Ancla de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las fibras de capas de fibras individuales están constituidas por un material, que es diferente del material de las capas de fibras adyacentes.

7. Ancla de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la primera y/o tercera capas de fibras (4, 6) comprenden fibras que se extienden inclinadas con relación a la dirección longitudinal del ancla de perforación, las cuales están incrustadas en resina de viniléster.

8. Ancla de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la segunda capa de fibras (5) comprende fibras que se extienden en dirección longitudinal del ancla de perforación, que están incrustados en resina epoxi.

9. Ancla de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las fibras de la primera y/o segunda (4, 5) capas de fibras son fibras de vidrio.

10. Ancla de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las fibras de la tercera capa de fibras (6) son fibras de carbono.

11. Ancla de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 10, caracterizada porque la cuarta capa de fibras (7) comprende fibras de vidrio, que están incrustadas con preferencia en resina epoxi, de manera que la rosca (3) está formada integralmente, libre de corte de fibras, en esta cuarta capa de fibras (7).

12. Ancla de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el ancla de perforación (1) presenta, con relación al volumen, un porcentaje de fibras de al menos 80% y un porcentaje de resina de plástico de máximo 20%.

13. Ancla de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la rosca (3) del ancla de perforación (1) está provista con un recubrimiento de protección endurecido.

14. Procedimiento para la fabricación de un ancla de perforación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ancla de perforación (1) está fabricada de varias capas con capas (4, 5, 6, 7) separadas por medio de pultrusión.