РАСШИРЯЕМЫЙ АНКЕРНЫЙ БОЛТ С ИНДИКАТОРОМ ЗАЖИМА Российский патент 2019 года по МПК E21D21/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Это изобретение относится к конструктивному решению расширяемого анкерного болта с индикатором зажима в шпуре, который предназначен не только для подготовки места работы и повышения прочности породы, особенно во время проходки туннелей, шахтных коридоров и камер, но также для стабилизации породных стенок, склонов и канав или для усиления подвески, особенно при проходке туннелей и горных работах, с возможным использованием в строительной технике.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для стабилизации и повышения прочности окружающей породы используют анкерные болты или анкеры различных видов, конструкция и материальное исполнение которых различаются в зависимости от вида породы. К числу чаще всего используемых видов относятся гидравлические расширяемые болты, которые снабжены расширяющейся трубкой, которая на обоих концах снабжена концевыми частями и поверхность которой деформирована в продольном направлении по одной или нескольким линиям. Эти болты продвигают в заранее просверленные отверстия и затем в расширяющейся трубке воздействуют на рабочую среду под давлением, в результате чего трубка расширяется в шпуре с образованием силы трения трубки болта со стенкой шпура и посредством этого создается зажим.

Типовая конструкция гидравлического расширяемого болта такого вида известна из документа CZ25706 U1, в котором описан анкерный болт, который включает в себя расширяющуюся трубку, поперечное сечение которой имеет деформированную форму с образованием на поверхности по меньшей мере одной продольной канавки, и которая на обоих концах заканчивается переходными круговыми крышками, в которых закреплены несъемные выпускной клапан и впускной клапан. В этой конструкции все же не обеспечивается какая-либо индикация расширения болта и зажима его в шпуре. В документе WO2013173901 описан расширяемый анкерный болт с расширяющейся трубкой, продольное сечение которого имеет деформированную форму, которая формирует на поверхности одну продольную канавку. Расширяющаяся трубка на обоих концах заканчивается фиксированными трубчатыми концевыми частями и она окружена по меньшей мере одной продольной регулируемой втулкой, которая может фиксироваться в любом положении. В этой конструкции все же отсутствует регулирование давления в болте, а также не осуществляется обнаружение расширения или идеального зажима в породе. В документе WO20044099570 описывается способ установки расширяемых анкерных болтов путем создания заранее определенного давления посредством устройства с системой управления, которой гарантируется поддержание давления в течение определенного периода времени, и устройство снабжено сигнализацией, свидетельствующей об эффективности выполняемого процесса или отсутствии результата. В этой конструкции обеспечивается регулирование давления в болте, но не гарантируется обнаружение надлежащего расширения и зажима в шпуре. В документе JP2005232761 поясняется способ измерения поперечного растяжения расширяющейся трубки болта внутри высверленного отверстия посредством электрических тензиометров, которые соединены с блоком обнаружения. Для этой конструкции требуется более сложное электронное оборудование и в ней не обеспечивается информация, относящаяся к идеальному зажиму болта в шпуре. В документе WO2015176081 описывается визуальное обнаружение заполнения высверленного отверстия средой посредством индикаторного элемента, который является частью отводной трубы, по которой воздух отводится из постепенно заполняемого высверленного отверстия и которая обеспечивает прохождение воздуха, но не обеспечивает прохождение вязкого материала. Кроме того, после заполнения высверленного отверстия вязким материалом индикаторный элемент выталкивается из отводной трубы, что замечается визуально. Эту конструкцию невозможно использовать для гидравлических расширяемых болтов. В документе WO2009066246 поясняется обнаружение достижения заданного давления в расширяющейся трубке расширяемого болта индикатором на ее передней концевой части, который после достижения заданного давления выталкивается из концевой части, что замечается визуально. В этой конструкции показывается только давление внутри болта, но не обеспечивается индикация расширения болта. В документе ZA200506692 описывается такая же схема индикации давления в расширяющейся трубке расширяемого болта, как в упомянутом выше документе WO2009066246. В этом случае также невозможно обнаруживать расширение болта и идеальный зажим в шпуре.

Задача настоящего изобретения заключается в модификации конструкции расширяемого анкерного болта, в результате осуществления которой гарантируются идеальные функциональные возможности и контроль зацепления с индикацией идеального зажима в шпуре.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обозначенная задача решается изобретением, которое представляет собой расширяемый анкерный болт, который образован трубчатым расширяющимся корпусом, поперечное сечение которого имеет деформированную форму, которое формирует на поверхности по меньшей мере одну продольную канавку, и концы которого снабжены крышками с заливочным компонентом на впускной стороне и концевым компонентом на выпускной стороне, при этом сущность изобретения заключается в том, что болт снабжен по меньшей мере одним индикатором зажима, который образован полой трубкой, которая выполнена из упруго сжимаемого материала и которая расположена на стенке расширяющегося корпуса, вдоль которой индикатор выведен на видимую сторону для персонала, тогда как по меньшей мере в части внутренней полости трубки индикатора расположена индикаторная среда.

В предпочтительной конструкции имеется индикатор зажима, образованный трубкой, внутренний конец которой уплотнен стопором и во внутренней полости которой расположена трубчатая капсула, которая выполнена из легко разрушаемого материала, и она уплотнена на обоих концах стойким уплотнением, и заполнена индикаторной средой, тогда как в концевой входной части внутренней полости трубки закреплен пористый элемент.

Кроме того, предпочтительно, чтобы положение трубчатой капсулы во внутренней полости поддерживалось дистанцирующим элементом, который введен между передней поверхностью трубчатой капсулы и пористым элементом, и входная часть внутренней полости трубки была снабжена линзовой головкой, которая изготавливается из прозрачного материала и прикрепляется к трубке посредством фиксатора, и линзовая головка имела линзообразную форму.

В других предпочтительных конструкциях имеется индикатор зажима, образованный трубкой, внутренний конец которой надежно уплотнен и внутренняя полость которой разделена перегородкой на две части, или имеется индикатор зажима, образованный трубкой, внутренний конец которой надежно уплотнен и во внутренней полости которой расположен множество капсул, которые изготовлены из легко разрушаемого материала и положение которых во внутренней полости поддерживается пробкой.

Для болтов конкретных видов предпочтительно, чтобы индикатор зажима был снабжен удлинительной трубкой, которая закреплена в трубке посредством втулки и которая в концевой части снабжена линзовой головкой, которая выполнена из прозрачного материала и которая прикреплена к удлинительной трубке посредством фиксатора.

И наконец, предпочтительно, чтобы индикаторная среда состояла из окрашенной жидкой среды, или одноосновного или многоосновного химического соединения, или геля, или пасты, или пены, или порошка.

Посредством настоящего изобретения достигается ранее не существовавшая и более высокая эффективность, фактически заключающаяся в том, что за счет дополнительной структурной модификации гарантируется передача информации, относящейся к идеальному зажиму болта в шпуре, в результате чего в основном исключается возможность неидеального анкерного прикрепления вследствие любых факторов, возникающих во время образования шпура, помещения болта в шпур и расширения его корпуса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Конкретные примеры конструкции согласно изобретению схематично показаны на сопровождающих чертежах, на которых:

фиг. 1 - вид зажатого в породе анкерного болта после расширения трубчатого корпуса и после деформирования индикатора;

фиг. 2 - продольный разрез анкерного болта из фиг. 1, который введен в шпур и показан в состоянии до расширения трубчатого корпуса;

фиг. 3 - продольный разрез основной конструкции индикатора зажима;

фиг. 4 - продольный разрез альтернативной конструкции индикатора зажима из фиг. 3, который образован без линзовой головки;

фиг. 5 - продольный разрез альтернативной конструкции индикатора зажима из фиг. 3, который модифицирован с целью использования мастики в качестве индикаторной среды;

фиг. 6 - продольный разрез альтернативной конструкции индикатора зажима, который снабжен удлинительной трубкой;

фиг. 7 - продольный разрез альтернативной конструкции индикатора зажима с использованием индикаторной среды в виде полиуретановых капсул;

фиг. 8 - продольный разрез нижней части анкерного болта с показом поперечного сечения расширяющегося корпуса при альтернативном размещении индикатора зажима и его бокового выпуска через впускную горловину болта;

фиг. 9 - продольный разрез нижней части болта при альтернативном размещении и бокового выпуска индикатора зажима с удлинительной трубкой из фиг. 6;

фиг. 10а) и фиг. 10b) - виды спереди и сбоку анкерного болта с резьбовым удлинителем, который расположен глубоко в шпуре и который снабжен индикатором зажима с удлинительной трубкой, которая расположена вдоль корпуса болта;

фиг. 11 - продольный разрез анкерного болта с введенным индикатором зажима альтернативной конструкции, снабженным полиуретановыми капсулами согласно фиг. 7; и

фиг. 12-20 - поперечные сечения альтернативных расширяющихся корпусов анкерного болта с показом возможного размещения одного или нескольких индикаторов.

Чертежами иллюстрируется настоящее изобретение и, следовательно, характеризуются примеры конкретных конструкций, но в любом случае они никак не ограничивают объем защиты, установленный при определении сущности изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Анкерный болт согласно изобретению, который предназначен для зажима в шпуре 101 в массиве 1 породы, образован в соответствии с основной конструкцией согласно фиг. 1 расширяющимся корпусом 2, поперечное сечение которого имеет деформированную форму, например в виде С-профиля, трилистника, четырехлистника, шести листьев, звезды с различным количеством концов, капли и т.д., как это показано на фиг. 12-20, с образованием на поверхности по меньшей мере одной продольной канавки 21. Расширяющийся корпус 2 на обоих концах снабжен жестко фиксированными, предпочтительно приваренными, переходными кольцевыми торцевыми крышками 3, которые имеют форму кольцеобразной детали и в полости которых помещены непоказанные впускной клапан и выпускной клапан стандартных конструкций. Кроме того, крышки 3 болта снабжены другими непоказанными структурными и технологическими элементами, которые в зависимости от типа болта могут быть заливочной головкой или бурильной головкой и буровым долотом. Кроме того, в нижней части расширяющегося корпуса 2 на его поверхности находится свободно перемещаемая введенная покровная шайба 4, которая может иметь сферическую форму, как это очевидно из фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 8, или она может быть плоской, как это показано на фиг. 9.

Неотъемлемой частью болта является индикатор 5 зажима, основная конструкция которого показана на фиг. 3, образованный полой трубкой 51, изготовленной из сжимаемого материала, например пластика, металлической или неметаллической фольги, внутренний конец 511 которой надежно уплотнен стопором 52, например, приклеен к нему. Во внутренней полости 512 трубки 51 расположена капсула 53, которая заполнена немеченой индикаторной средой и которая выполнена из легко разрушающего материала, предпочтительно из стекла, и которая на обоих концах уплотнена стойким уплотнением 54. Положение капсулы 53 в выбранной части внутренней полости 512 поддерживается стержневым дистанцирующим элементом 55, который введен между непоказанной передней частью капсулы 53 и пористым элементом 56, который закреплен, например приклеен, на конце входной части внутренней полости 512 трубки 51 и образован из материала, который обеспечивает прохождение индикаторной среды. Кроме того, входная часть внутренней полости 512 трубки 51 снабжена линзовой 57 головкой, для которой является предпочтительной форма, подобная форме линзы, и она выполнена из прозрачного материала и прикреплена к трубке 51 посредством фиксатора 58, который образован, например, из дающей усадку пленки. Кроме того, весь индикатор 5 помещен в продольную канавку 21 в стенке расширяющегося корпуса 2, при этом он расположен таким образом, что концевая часть трубки 51 индикатора 5, которая снабжена линзовой головкой 57, выступает из торцевой крышки 3, так что линзовая головка 57 является видимой.

При использовании анкерного болта индикатор 5 вставляют в продольную канавку 21 в стенке расширяющегося корпуса 2 анкерного болта таким образом, чтобы концевая часть трубки 51 выступала из нижней торцевой крышки 3 и была видимой. После введения в шпур 101 болт соединяют с непоказанным источником рабочей жидкости под высоким давлением, которую подают в полость расширяющегося корпуса 2, вследствие чего расширяющийся корпус 2 начинает расширяться в поперечном направлении и заполняет поперечное сечение шпура 101. Вследствие расширения расширяющегося корпуса 2 трубка 51 индикатора 5 постепенно деформируется и в результате это приводит к разрушению капсулы 53, из которой начинает выходить индикаторная среда, которая продвигается по внутренней полости 512, протекает сквозь пористый элемент 56 в пространство линзовой головки 57 и тем самым сообщает информацию о заполнении шпура 101 расширяющимся корпусом 2 болта и об идеальном зажиме в массиве 1 породы.

Описанная конструкция болта и индикатора 5 является не единственно возможной конструкцией согласно изобретению, и, как это ясно из фиг. 4, входная часть внутренней полости 512 трубки 51 не снабжена линзовой головкой 57, а она может заканчиваться только пористым элементом 56. В качестве индикаторной среды можно использовать любую окрашенную жидкую среду, например, спиртовой краситель, или люминесцентный краситель, или индикатор 5 может быть наполнен подходящим одноосновным или многоосновным химическим соединением, гелем, пастой, пеной или порошком. В случае использования нежидкой индикаторной среды, ее не вводят в капсулу 53, но некоторая часть внутренней полости 512 трубки 51 индикатора 5, которая отделена перегородкой 513, может быть непосредственно заполнена ею, как это очевидно из фиг. 5. Кроме того, болты различных видов, типовые конструкции которых показаны на фиг. 8-10, можно снабжать индикатором 5 с удлинительной трубкой 59, которую закрепляют в трубке 51 посредством втулки 591, показанной на фиг. 6. В этой модификации обеспечивается выпуск в сторону индикаторной среды из внутренней полости 512 вдоль расширяющегося корпуса 2 болта, а именно, через заливочную горловину согласно фиг. 8 или из заливочной горловины согласно фиг. 9, возможно, после расширяющегося корпуса 2 в соответствии с фиг. 10а) и 10b). И, наконец, что не менее важно, во внутреннюю полость 512 трубки 51 не вводится одна большая капсула 53, а она может быть заменена множеством капсул 53, как это ясно из фиг. 7 и фиг. 11. Положение капсулы 53 во внутренней полости 512 не поддерживается дистанцирующим элементом 55, она может быть заменена пробкой 6, как это также ясно из фиг. 7. И как это можно видеть на фиг. 12-20, в случае деформированных расширяющихся корпусов 2 некоторых видов для индикации надлежащего расширения болта в неоднородном массиве 1 породы могут использоваться несколько индикаторов 5, например два или три, которые вводятся в различные продольные канавки 21 расширяющегося корпуса 2 болта.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Расширяемый анкерный болт согласно изобретению предназначен не только для стабилизации и повышения прочности породной массы, особенно во время проходки туннелей, шахтных коридоров и камер, но также для стабилизации породных стенок, склонов и канав при цементации с ожидаемым использованием в шахтах для добычи угля или руды или для различных применений в строительной технике.

Изобретение относится к области горных работ и, в частности, к конструкции расширяемого анкерного болта с индикатором зажима в шпуре. Технический результат - повышение надежности работы устройства. Расширяемый анкерный болт образован расширяющимся корпусом. Его поперечное сечение имеет деформированную форму с образованием на поверхности по меньшей мере одной продольной канавки. Концы анкерного болта снабжены крышками с заливочным компонентом на впускной стороне и концевым компонентом на выпускной стороне. При этом анкерный болт снабжен по меньшей мере одним индикатором зажима. Он образован полой трубкой, которая выполнена из упруго сжимаемого материала и расположена на стенке расширяющегося корпуса. Вдоль этой стенки индикатор выведен на видимую сторону. При этом по меньшей мере в части внутренней полости трубки индикатора расположена индикаторная среда. 8 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Расширяемый анкерный болт, который образован расширяющимся корпусом (2), поперечное сечение которого имеет деформированную форму с образованием на поверхности по меньшей мере одной продольной канавки (21), и концы которого снабжены крышками (3) с заливочным компонентом на впускной стороне и концевым компонентом на выпускной стороне, при этом он снабжен по меньшей мере одним индикатором (5) зажима, который образован полой трубкой (51), которая выполнена из упруго сжимаемого материала и расположена на стенке расширяющегося корпуса (2), вдоль которой индикатор (5) выведен на видимую сторону для персонала, при этом по меньшей мере в части внутренней полости (512) трубки (51) индикатора (5) расположена индикаторная среда.

2. Расширяемый анкерный болт по п. 1, в котором индикатор (5) зажима образован трубкой (51), внутренний конец (511) которой надежно уплотнен стопором (52) и во внутренней полости (512) которой расположена капсула (53), которая выполнена из легко разрушаемого материала, и она уплотнена на обоих концах стойким уплотнением (54) и заполнена индикаторной средой, при этом в концевой входной части внутренней полости (512) трубки (51) закреплен пористый элемент (56).

3. Расширяемый анкерный болт по п. 2, в котором положение капсулы (53) во внутренней полости (512) поддерживается дистанцирующим элементом (55), который введен между передней поверхностью капсулы (53) и пористым элементом (56).

4. Расширяемый анкерный болт по п. 2 или 3, в котором входная часть внутренней полости (512) трубки (51) снабжена линзовой головкой (57), которая выполнена из прозрачного материала и прикреплена к трубке (51) посредством фиксатора (58).

5. Расширяемый анкерный болт по п. 4, в котором линзовая головка (57) имеет линзообразную форму.

6. Расширяемый анкерный болт по п. 1, в котором индикатор (5) зажима образован трубкой (51), внутренний конец (511) которой надежно уплотнен и внутренняя полость (512) которой разделена перегородкой (513) на две части.

7. Расширяемый анкерный болт по п. 1, в котором индикатор (5) зажима образован трубкой (51), внутренний конец (511) которой надежно уплотнен и во внутренней полости (512) которой расположено множество капсул (53), которые выполнены из легко разрушаемого материала и положение которых во внутренней полости (512) поддерживается пробкой (6).

8. Расширяемый анкерный болт по любому из пп. 1-3, 6 или 7, в котором индикатор (5) зажима снабжен удлинительной трубкой (59), которая закреплена в трубке (51) посредством втулки (591) и которая в концевой части снабжена линзовой головкой (57), которая выполнена из прозрачного материала и прикреплена к удлинительной трубке (59) посредством фиксатора (58).

9. Расширяемый анкерный болт по любому пп. 1-8, в котором индикаторная среда состоит из окрашенной жидкой среды, или одноосновного или многоосновного химического соединения, или геля, или пасты, или пены, или порошка.