Трубчатый анкер Советский патент 1992 года по МПК E21D21/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к трубчатой анкерной крепи, предназначенной для крепления горных выработок.

Известен анкер и держатель для его установки, включающий трубчатую анкерную штангу с аксиальной продольной складкой, размещенной внутри полости с возможностью распрямления под давлением жидкости, выступающий конец штанги выполнен без складки с отверстием для подачи жидкости, а внутренний конец штанги загерметизирован посредством торцового сварного шва по контуру складки. Держатель для установки анкера включает корпус, охватывающий конец анкера, штуцер и уплотнения.

Как показывает практика, при распрямлении складки в зоне сварного шва возможно его разрушение, т.е. разгерметизация внутренней полости анкера, что приводит к утечкам жидкости, снижению давления в полости, а следовательно, и к снижению надежности установки анкерной крепи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является трубчатый анкер включающий трубу, профилированную продольной складкой на участке короче ее длины с возможностью распрямления под воздействием давления жидкости в полости трубы, опорную плитку, надетую на выступающий из шпура, хвостовик, герметичную заглушку, установленную на головном конце трубы, выполненную вогнутой внутрь трубы. Заглушку вваривают в головной конец анкера перед формовкой в трубе продольной складки.

Со стороны хвостовика полость трубчатого анкера открыта. Но при установке анкера в шпур перед подачей в полость жидкости ее герметизируют с помощью установочного патрона,

Указанная конструкция трубчатого анкера обладает существенным недостатком. При формовке продольной складки сварочный шов, соединяющий заглушку с трубой, подвергается деформации и нередко разрушается, что приводит к разгерметизации внутренней полости трубы и утечкам жидкости в полости трубы, уменьшению степени распрямления продольной складки, а следовательно, снижению степени заполнения шпура анкером. В итоге уменьшается надежность крепления горных выработок.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности анкера.

Поставленная цель достигается тем, что в трубчатом анкере, включающем трубу, профилированную продольной складкой, короче ее длины, с возможностью распрямления под воздействием давления жидкости в полости трубы, причем хвостовой конец трубы выполнен с боковым отверстием, а головной конец загерметизирован, на головном конце трубы выполнена цельнокатаная эксцентриковая горловина, продольная ось которой расположена в одной плоскости с продольной осью складки, причем горловина смещена относительно последней диаметрально противоположно ее основанию,

а величина эксцентриситета между продольными осями трубы и горловины составляет

е (0,36-0,40)0, где е - эксцентриситет;

D - наружный диаметр трубы,

Такое выполнение головного конца трубы и такое его расположение предохраняет торец анкера от деформации при формовке продольной складки на трубе, г.к. он смещен из зоны деформирования. Благодаря этому при выходе инструмента, формирующего складку, на головном концо трубы исключается возможность нарушения герметичности трубы, а следовательно, повышаатся эксплуатационная надежность анкера.

Предельное значение эксцентриситета, указанное в формуле изобретения, вытекает из следующих рассуждений.

Во-первых, только горячая обработка

металлов давлением, е частности ротационная обкатка инструментом трения, обеспечивав выполнение цельнокатаной эксцентриковой горловины с указанным

значением эксцентриситета. Максимальная величина эксцентриситета ограничена ресурсом пластичности материала трубы. Так, при обкат ке достигнута степень обжима трубы Dr/D 0,20-0,28, где Dr - наружный

диаметр горловины. Указанное значение степени обжима установлено экспериментально/для углеродистых сталей при ротаци- онной обкатке трубчатых заготовок инструментом трения. В исследуемую группу сталей включены материалы с пластичностью д 20%, где б - относительное удлинение при разрыве короткого образца (длиной, равной пяти диаметрам). Такой выбор материалов объясняется повышенными

требованиями к пластичности трубчатой анкерной крепи, вытекающих из условий эксплуатации.

Во-вторых, из функционального назначения анкера следует, что ось горловины не

может бы гь смещена более чем на величину е D/2 -От/2, так как при превышении этого значения горловина будет выступать за габариты анкера (размер D), что затруднит введение анкера в шпур. Таким образом, с

учетом результатов испытаний следует, что эксцентриситет не должен превышать значения е (0,36-0,40)0.

В известных конструкциях трубчатых анкеров головной конец трубы герметизи- руют путем установки заглушки, сварки или защемлена торца. Так, например, головной конец анкера расплескивают плоским и сворачивают вокруг оси, перпендикулярной продольной оси трубы. Однако в любом случае надежность герметизации невысока,

В заявляемом устройстве предлагается выполнение на головном конце цельнокатаной из трубы закрытой горловины. Такое выполнение повышает эксплуатационную надежность анкера, так как вместо двух деталей - трубы и заглушки изготавливают одну цельнокатаную деталь, т.е. устраняется операция сборки-сварки, что повышает качество изделия и, следовательно, его экс- плуатационную надежность.

Кроме того, при обкатке происходит утолщение стенки деформируемого участка по известной зависимости

Sr S VD/Dr,

где S и Sr - толщина стенки трубы и горловины соответственно.

Это обьясняется тем, что десЬормируе- wi- й участок подвергается основным деформациям сжатия.

Таким образом, при максимально возможной степени обжима при обкатке (D/Dr)max 5 стенка горловины будет толще стенки трубы в Si /S 5 .25 раза.

При установке анкера создают необхо- димое и достаточное давление жидкости в полости трубы для распрямления продольной складки с толщиной стенки S, но оно будет недостаточно для деформирования горловины с толщиной стенки Sr. Таким об- разом, исключается возможность разгерметизации головного конца трубы, что повышает надежность установки анкера.

На фиг. 1 изображен трубчатый анкер, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид в плане.

Анкер содержит трубу 1, профилированную продольной складкой 2 короче ее длины, с возможностью распрямления под воздействием давления жидкости в полости трубы, опорную плитку 3. предназначенную для упора анкера при введении его в шпур (породу), цилиндрическую хвостовую часть 4 трубы с боковым отверстием 5, предназначенную для подвода рабочей жидкости в полость трубы, головной конец 6 трубы, вы- полненный с горловиной, закрытой с торца, смещенной относительно складки диаметрально противоположно ее основанию, причем продольная ось горловины расположена в одной плоскости с продольной осью складки, а величина эксцентриситета между продольными осями трубы и горловины составляет е (0,36-0,40)0.

Пример. Головной конец трубы обкатан в виде эксцентриковой горловины 6. закрытой с юоца. Величина эксцентриситета составляет е -- 0.4D, Наружный диаметр горловины Dr 0,20 - 10 мм. Длина горловины 30 мм. Толщина стенки горловины составляет Sr 2,255 4,5 мм. Другой конец трубы герметично закатан в виде сферического днища с радиусом сферы Я 25мм. На расстояние 50 мм от торца хвостовой части трубы 4 выполнено боковое отверстие 5 для подачи жидкости в полость трубы. На расстоянии 100 мм от торца хвостовой части трубы берет начало продольная складка 2, заканчивающаяся на головном конце трубы. Вершина складки выполнена заподлицо с горловиной 6, что обеспечивает свободный выход формирующего пуансона. Размеры складки обеспечиваются пуансоном. Со стороны головного конца на анкер надета опорная плитка 3, продетая до упора в хвостовую часть трубы. Опорная плитка представляет собой квадратную шайбу с отверстием, несколько большим диаметра трубы на участке, профилированном продольной складкой. Анкер готов к установке в шпур.

Анкер устанавливают следующим образом,

Бурят шпур и вводят в него анкер голо- вны м концом 6 до упора опорной плитки 3 в породу. Через отверстие в полость трубы подают под давлением жидкость. Под воздействием давления жидкости в полости трубы происходит распрямление продольной складки 2 и труба 1 прочно расклинивается в шпуре. Давление жидкости создают необходимое и достаточное для распрямления продольной складки с толщиной стенки 5 2 мм, в данном случае 3-5 МПа. При этом горловина с толщиной стенки Sr - 2,255 не испытывает пластической деформации.

Таким образом, за счет устранения возможности деформирования головного конца трубы в заявляемом трубчатом анкере как при формовке продольной складки, так и при распрямлении последней под воздействием давления жидкости гарантирована герметичность внутренней полости трубы, а следовательно, улучшено качество анкера и повышена его надежность закрепления в шпуре, что, с конечном счете, ведет к повышению безопасности работы в горных и шахтных выработках.

Формула изобретения

Трубчатый анкер, включающий трубу, профилированную продольной складкой.

выполненной короче ее длины, с возможностью распрямления под воздействием давления жидкости в полости трубы, причем хвостовой конец трубы имеет боковое отверстие, а головной ее конец загерметизирован, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности анкера, на головном конце трубы выполнена цельнокатаная эксцентриковая горловина, продольная ось которой расположена в

одной плоскости с продольной осью складки, причем горловина смещена относительно последней диаметрально противоположно ее основанию, а величина эксцентриситета между продольными осями трубки и горловины составляет

е (0.36-0,40)0, где е - эксцентриситет;

D - наружный диаметр трубы.

Изобретение относится к горной промышленности Цель - повышение эксплуатационной надежности анкера Трубчатый анкер включает трубу Т 1, профилированную продольной складкой с возможностью распрямления под воздействием давления жидкости в полости Т 1. Складка короче длины Т 1. Хвостовой конец 4 Т 1 выполнен с боковым отверстием 5, головной ее конец 6 загерметизирован. На головном конце 6 Т 1 выполнена цельнокатаная эксцентриковая горловина (Г). Продольная ось Г расположена в одной плоскости с продольной осью складки Причем Г смещена относительно продольной оси складки диаметрально противоположно ее основанию. Величина эксцентриситета между продольными осями Т 1 и Г не превышает 0,36..,0,40 наружного диаметра Т 1. Такая конструкция трубчатого анкера устраняет возможность деформирования головного конца 6 Т 1 как при формовке продольной складки, так и при распрямлений последней под воздействием давления жидкости. В этом случае гарантирована герметичность внутренней полости Т 1 2 ил Зг (Л С vi 4 Ю О QS

фиг. 2