АНКЕР Российский патент 1997 года по МПК E21D21/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для крепления горных выработок.

Известен анкер, включающий профилированную продольной впадиной на участке короче ее длины с возможностью распрямления под действием давления жидкости в полости трубы, герметичную заглушку, выполненную вогнутой внутрь трубы, при этом вогнутость имеет форму половины эллипсоида [1]
Прокатывание продольной впадины в известном устройстве связано с определенными трудностями. Оно требует точной установки и фиксации, что влечет за собой использование дорогостоящей аппаратуры контроля, приспособлений, значительной доли ручного труда: поскольку каждый анкер нужно вставить, прокатать, выдержав длину проката, вынуть, вставить новый. А прокатывание области, где вварена уже заглушка, приведет к повреждению сварного шва, т.е. к разгерметизации полости трубчатого элемента анкера. Использование заглушки, вставленной внутрь не позволяет защитить торцевой сварной шов от ударов при транспортировке, погрузке-разгрузке, от изгибающих и растягивающих усилий при установке и раздутии анкера в скважине. Кроме того, в момент раздутия возникают опасные сечения на контактах поверхности трубчатого элемента и опорной плитки. Все это является причиной разгерметизации и потери анкером работоспособности. Последнее особенно проявляется при эксплуатации анкера, когда вся нагрузка от смещений пород, которая выпадает на анкер по удержанию кровли, концентрируется на ободке, составленном контактом поверхности трубы анкера и внутренней нижней гранью отверстия опорной плитки. Вместе с тем незамкнутость контура профиля, когда между концами трубчатого элемента в поперечном сечении остается зазор, сопровождается явлением, когда на профиль, особенно на среднюю его часть, действуют разнопеременные нагрузки, как результат сгиба-разгиба. Это сопровождается на всем пути следования анкера: от прокатного станка до установки его в скважине: транспортировка, хранение. Приводит данное явление к накапливанию усталостного напряжения на средней части трубчатого элемента, которая подвергается в момент раздутия наибольшим деформациям, что также является причиной потери работоспособности. Вместе с тем, в условиях удорожания транспортных услуг, немаловажным фактором становится загружаемость объемов транспортных емкостей. Поэтому ставится также задача уменьшения размера анкера в транспортном положении.

Изобретение направлено на разрешение задачи повышения эффективности изготовления и работы устройства за счет упрощения технологии изготовления, повышения надежности конструкции и ее работы, уменьшение размера анкера в транспортном положении.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в анкере, включающем трубчатый элемент со способной к распрямлению под действием давления аксиальной продольной складкой, размещенной внутри его полости таким образом, что образованные в поперечном сечении концы трубчатого элемента замыкают эту полость, один конец трубчатого элемента загерметизирован заглушкой и торцевым сварным швом, а на втором его конце выполнено аксиальное отверстие, кроме того, второй конец трубчатого элемента загерметизирован надетой на него втулкой, закрепленной посредством сварного шва, проведенного по линиям контакта торца втулки и трубчатого элемента, а также по контуру складки. Во втулке выполнено аксиальное отверстие, совпадающее с аксиальным отверстием трубчатого элемента. Заглушка выполнена в виде металлической накладки, которая соединена с трубчатым элементом посредством контурного сварного шва, концы трубчатого элемента в поперечном сечении выполнены с нахлестом друг на друга.

Для свободного прохождения опорной плитки через конец анкера диаметр привариваемой заглушки необходимо выполнить по размеру не более наибольшего внешнего диаметра трубчатого элемента.

Для обеспечения большей гарантии сохранения герметичности полости путем предохранения внутренней части сварного шва от изгибающих и растягивающих усилий во время раздутия полости целесообразно заглушку выполнять со втулкой жестко на ней установленной. В этом случае втулка входит во внутреннюю полость складки и при подаче давления в полость трубчатого элемента не дает внутренней стенке трубчатого элемента совершать движение внутрь полости складки.

В зависимости от используемой технологии пpоизводства внешний диаметр втулки заглушки можно выполнять либо меньшим или равным наименьшему диаметру полости складки, трубчатого элемента, либо большим для посадки заглушки с натягом. По этой же причине, исходя из удобства используемой технологии, накладка может быть выполнена либо в виде металлического круга, либо в виде кольца, точно так же, как и втулка может быть выполнена без внутренней полости, цельной, например, в виде отрезка прутка.

Контурный шов, которым обваривается заглушка с целью экономии электродов и энергии, может быть выполнен прерывистым, если прочность крепления заглушки в этом случае высока.

Для лучшего обваривания заглушки боковую поверхность ее целесообразнее выполнять конусообразной.

Устройство поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен анкер, общий вид, на фиг. 2 заглушка в виде металлического круга с конусообразной боковой поверхностью, на фиг. 3 заглушка в виде кольца.

Анкер состоит из трубчатого элемента 1 с аксиальной продольной складкой 2, размещенной внутри полости с возможностью распрямления. На свободном конце трубчатого элемента и во втулке 3 выполнено аксиальное отверстие. На этом же конце трубчатого элемента 1 выполнены герметизирующий шов по контуру складки 4 и шов 5, проведенный по линиям контакта торцев втулки 3 и трубчатого элемента 1. На другом конце трубчатого элемента 1 выполнен герметизирующий торцевой сварной шов 6 и контурный сварной шов 7, соединяющий трубчатый элемент 1 и заглушку 8. Боковые поверхности 9 заглушки 8 могут быть выполнены конусообразными (фиг. 2). Заглушка 8 может быть снабжена для большей эффективности втулкой 10, которая устанавливается внутрь полости складки. На чертеже также введены обозначения: Д₃ диаметр заглушки, Д_м.в. максимальный внешний диаметр трубчатого элемента, Д_м.п. минимальный диаметр полости складки, опорная плита 11.

Анкер устанавливают следующим образом.

В пробуренную скважину вводят трубчатый элемент 1 с предварительно надетой на него опорной плитой 11. Под давлением нагнетаемой через аксиальной отверстие жидкости складка 2 распрямляется, концы трубчатого элемента расходятся и он, расширяясь, расклинивается в скважине.

Предложенное устройство значительно упрощает технологию изготовления, поскольку позволяет осуществлять сначала обкатку на неограниченной длине, затем, разрубив накатанный профиль, производить изготовление собственно анкера. Устраняется опасное сечение в области опорной плиты. Значительно повышается надежность соединения в области сварного шва, он становится защищенным от воздействующих на него усилий. Уменьшается внешний габаритный размер анкера, исключается воздействие на анкер разнопеременных нагрузок от сжимания и разжимания его концов в поперечном сечении.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для крепления горных выработок. Сущность изобретения заключается в следующем: анкерный трубчатый элемент, выполненный с аксиальной продольной складкой. Один конец загерметизирован заглушкой и торцевым сварным швом, а второй конец - втулкой и сварным швом. Во втулке и трубчатом элементе выполнено аксиальное отверстие. Заглушка выполняется в виде металлического круга или круга со втулкой для предохранения торцевого шва от разгерметизации. Заглушка жестко крепится к торцу трубчатого элемента посредством контурного сварного шва. Концы трубчатого элемента в поперечном сечении выполнены с нахлестом друг на друга. 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Анкер, включающий трубчатый элемент, профилированный продольной впадиной с возможностью распрямления под воздействием давления в его полости, первый конец которого загерметизирован заглушкой и торцовым сварным швом, а на втором выполнено отверстие, и опорную плитку, отличающийся тем, что второй конец трубчатого элемента загерметизирован надетой на него втулкой, закрепленной посредством сварного шва, проведенного по линиям контакта торца втулки и трубчатого элемента, а также по контуру складки, во втулке выполнено отверстие, совпадающее с отверстием трубчатого элемента, при этом впадина выполнена таким образом, что образованные в поперечном сечении концы трубчатого элемента замыкают ее и образуют дополнительную полость, причем концы трубчатого элемента в поперечном сечении выполнены внахлестку друг на друга, а заглушка выполнена в виде металлической накладки, которая соединена с трубчатым элементом посредством контурного сварного шва. 2. Анкер по п.1, отличающийся тем, что диаметр накладки не превышает наибольшего внешнего диаметра трубчатого элемента. 3. Анкер по п.1, отличающийся тем, что накладка выполнена с жестко установленной на ней дополнительной втулкой. 4. Анкер по пп.1 и 3, отличающийся тем, что внешний диаметр дополнительной втулки меньше или равен наименьшему диаметру полости складки трубчатого элемента. 5. Анкер по пп.1 и 3, отличающийся тем, что внешний диаметр дополнительной втулки больше наименьшего диаметра полости складки трубчатого элемента. 6. Анкер по п. 1, отличающийся тем, что контурный шов выполнен прерывистым. 7. Анкер по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность накладки выполнена конусной. 8. Анкер по п.1, отличающийся тем, что накладка выполнена в виде круга. 9. Анкер по п.1, отличающийся тем, что накладка выполнена в виде кольца. 10. Анкер по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что втулка выполнена цельной в виде отрезка прутка.