ГЕРМЕТИЗАТОР ШПУРА Российский патент 1998 года по МПК E21D20/02 

Изобретение относится к горно-добывающей промышленности, а именно к устройствам для подачи скрепляющего состава в шпур при упрочнении трещиноватых горных пород.

Известен герметизатор шпура [1] , содержащий трубу, насаженный на нее эластичный шланг, охваченный снаружи на обоих концах втулками, обратные клапаны канала трубы и на трубе под шлангом, диск и устройство для его защемления по краям, выполненное в виде кольца, размещенного во внутренней проточке трубы, с помощью которого к внутреннему торцу проточки прижат диск, а обратный клапан канала трубы выполнен в виде установленных в дополнительной внутренней проточке трубы пружины, шарика и гильзы.

Недостатком известного герметизатора шпура является сложность его конструкции, так как устройство для защемления диска по краям имеет однофункциональное применение, что вызывает необходимость в трубе выполнять дополнительную внутреннюю проточку с размещением в ней пружины, шарика и гильзы.

Известен герметизатор шпура [2], содержащий трубу, насаженный на нее эластичный шланг, охваченный снаружи на обоих концах втулками, обратный клапан на трубе под шлангом, наконечник с обратным клапаном для перекрытия канала трубы, диск и устройство для его защемления по краям, выполненное в виде накидной гайки.

Недостатком этого герметизатора шпура является также сложность его конструкции, так как диск защемлен не непосредственно на трубе, а на промежуточном элементе, выполненном в виде наконечника с обратным клапаном для перекрытия канала трубы, содержащего пружину, шарик и наконечник с двумя резьбами.

В основу изобретения поставлена задача создать герметизатор шпура с такими элементами конструкции и их связями, которые позволили бы упростить его конструкцию.

Поставленная задача решена созданием герметизатора шпура, включающего трубу, насаженный на нее эластичный шланг, охваченный снаружи на обоих концах втулками, обратные клапаны канала трубы и на трубе под шлангом, диск и устройство для его защемления по краям, в котором устройство для защемления диска по краям и обратный клапан канала трубы выполнены как единый элемент в виде колпачковой гайки, снабженной соосно резьбе цилиндрической полостью диаметром, меньшим диаметра резьбы, с образованием внутреннего торца, причем в стенке колпачковой гайки выполнены сквозные отверстия с возможностью коммутации цилиндрической полости с атмосферой, при этом сквозные отверстия снаружи герметично перекрыты трубкой из упругого материала.

На фиг. 1 изображен герметизатор шпура, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, в процессе распора эластичного шланга; на фиг. 3 - то же, в процессе нагнетания скрепляющего состава через шпур в массив горных пород.

Герметизатор шпура состоит из трубы 1, насаженного на нее эластичного шланга 2, охваченного снаружи на обоих концах втулками 3, обратного клапана 4 канала трубы 1, обратного клапана 5 на трубе 1 под шлангом 2, диска 6 и устройства 7 для его защемления по краям. Втулки 3 опрессованы до плотного контакта шланга 2 с трубой 1 с образованием вокруг трубы 1 изолированной полости "а", соединенной посредством обратного клапана 5 с каналом трубы 1. Обратный клапан 5 выполнен в виде трубки 8 из упругого материала, перекрывающей снаружи отверстия "б" в стенке трубы 1.

Устройство 7 для защемления диска 6 по краям и обратный клапан 4 канала трубы 1 выполнены как единый элемент в виде колпачковой гайки 9, снабженной соосно резьбе цилиндрической полостью "в" диаметром меньшим внутреннего диаметра резьбы с образованием внутреннего торца "г" для защемления диска 6 по краям. В стенке колпачковой гайки 9 выполнены сквозные отверстия "д" с возможностью коммутации цилиндрической полости "в" с атмосферой. Сквозные отверстия "д" снаружи герметично перекрыты трубкой 10 из упругого материала, например резины. Труба 1 снабжена резьбой "е" для соединения герметизатора с загрузочной трубой 11.

Герметизатор шпура работает следующим образом.

Посредством резьбы "е" герметизатор соединяют с загрузочной трубой 11 и с ее помощью вводят его в шпур 12 на необходимую глубину, а затем через загрузочную трубу 11 в герметизатор нагнетают скрепляющий состав. Выход скрепляющего состава в шпур 12 из канала трубы 1 герметично перекрыт диском 6, защемленного по краям колпачковой гайкой 9, что вызывает повышение давления скрепляющего состава в канале трубы 1, при этом скрепляющий состав через отверстия "б" давит изнутри на трубку 8 и отжимает ее трубы 1. Через открывшиеся отверстия "б" скрепляющий состав поступает в полость "а" между трубой 1 и шлангом 2 и давлением нагнетания распирает шланг 2. Нагнетаемый в герметизатор скрепляющий состав поступает в полость "а" до тех пор, пока он ее полностью не заполнит и его давление не достигнет той величины, при которой произойдет прорыв диска 6. Толщина диска 6 подбирается таким образом, чтобы его прорыв произошел в момент, когда давление нагнетания скрепляющего состава достигнет такой величины, при которой будет обеспечена гарантированная герметизация шпура 12 шлангом 2.

Таким образом, после обеспечения герметизации шпура 12 происходит прорыв диска 6, при этом резко падает давление в канале трубы 1 и обратный клапан 5 закрывается, сохраняя давление скрепляющего состава в полости "а" и тем самым степень распора шланга 2. После прорыва диска 6 скрепляющий состав проходит в полость "в" и своим давлением через отверстия "д" отжимает трубку 10. Через образовавшийся зазор между боковой поверхностью колпачковой гайки 9 и трубкой 10 скрепляющий состав под давлением поступает в шпур 12 и далее по трещинам распространяется в массиве горных пород.

После завершения процесса упрочнения массива горных пород через данный шпур 12 подачу скрепляющего состава в герметизатор прекращают, при этом его давление в канале трубы 1 падает, отжим трубки 10 прекращается, и она, благодаря упругости ее материала, возвращается в исходное положение и перекрывает отверстия "д". В этом положении трубки 10 обратный клапан 4 трубы 1 закрыт, и скрепляющий состав в шпуре 12 оказывается закупоренным. От герметизатора отсоединяют загрузочную трубу 11 и извлекают ее из шпура 12, а герметизатор остается в шпуре 12 в качестве заглушки, препятствующей вытеканию из него скрепляющего состава.

Использование в герметизаторе шпура устройства 7 для защемления диска 6 по краям и обратного клапана 4 канала трубы 1, выполненных как единый элемент в виде колпачковой гайки 9, упрощает конструкцию герметизатора, так как позволяет в его конструкции отказаться от применения наконечника, шарика и пружины, а также от седлового элемента, с помощью которого шариком перекрывается канал трубы 1.

Источники информации
1. Патент ФРГ N 4209802, кл. E 21 D 20/02, 1993.

2. Авторское свидетельство СССР N 1479666, кл. E 21 D 20/00, 1989.

Герметизатор шпура предназначен для перекрытия зазора между стенкой шпура и трубой, с помощью которой жидкость нагнетается в трещиноватый массив горных пород. Герметизатор шпура подключает трубу, насаженный на нее эластичный шланг, охваченный снаружи на обоих концах втулками, обратные клапаны канала трубы и на трубе под шлангом, диск и устройство для его защемления по краям, которое выполнено совместно с обратным клапаном канала трубы как единый элемент в виде колпачковой гайки, снабженной соосно с резьбой полостью и имеющей в стенке сквозные отверстия, снаружи перекрытые трубкой из упругого материала. Применение устройства для защемления диска по краям и обратного клапана канала трубы, выполненных как единый элемент в виде колпачковой гайки, упрощает конструкцию герметизатора шпура. 3 ил.

Герметизатор шпура, включающий трубу, насаженный на нее эластичный шланг, охваченный снаружи на обоих концах втулками, обратные клапаны канала трубы и на трубе под шлангом, диск и устройство для его защемления по краям, отличающийся тем, что устройство для защемления диска по краям и обратный клапан канала трубы выполнены как единый элемент в виде колпачковой гайки, снабженной соосно с резьбой цилиндрической полостью диаметром, меньшим внутреннего диаметра резьба, с образованием внутреннего торца, причем в стенке колпачковой гайки выполнены сквозные отверстия с возможностью коммутации цилиндрической полости с атмосферой, при этом сквозные отверстия снаружи герметично перекрыты трубкой из упругого материала.