Герметизатор шпура Советский патент 1992 года по МПК E21D21/00 

(21)4863180/03 (22)31.03.90 (46)23.10.92. Бюл. № 39

(71)Донецкий научно-исследовательский угольный институт

(72)С.П.Морозов и В.В.Кара

(56)Авторское сэидегельство СССР № 231501, кл. Е 21 F 5/02. 1967.

Авторское свидетельство СССР № 1504351,кл. Е21 D21/00, 1987. (54) ГЕРМЕТИЗАТОР ШПУРА

(57)Использование: изобретение относится к горной промышленности, в частности к

-технологии упрочнения горных пород скрепляющими растворами. Герметизатор оключает трубу, надетый на нее герметизирующий элемент из эластичного материала, нажимное приспособление, стопор и обратный клапан. С целью повышения надежности закрепления герметизатора в шпуре герметизирующий олемент снабжен расположенными в пазах разрезными упругими кольцами с выступами, оснащенными твердосплавными пластинами. 1 з.п.ф-лы. 6 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к технологии упрочнения горных пород скрепляющими растворами.

Известны герметизаторы, состоящие из трубы, герметизирующего, удерживающего элемента и распорного устройства, у которых удерживающие элементы выполнены в виде цанговых лепестков или кулачков, которые входят в зацепление со стенками шпура 1. 2.

Недостатком этих герметизаторов является сложность конструкции, что приводит к удорожанию герметизаторов. Кроме того, в условиях слабых пород возможны разрушения стенок шпуров и срывы герметизатора при высоких напорах растворов.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к достигаемому результату является герметизатор шпура, у которого герметизирующий элемент выполнен из эластичного материала с твердостью, продольно уменьшающейся от концов к середи- не. а стопор для обеспечения

неподвижности трубы при распоре - в виде эластичных остроконечных выступов на поверхности герметизирующего элемента, вершины которых размещены на окружности с диаметром больше диаметра шпура 3.

Недостатком известного герметизатора является то, что он не обеспечивает надежность закрепления герметизатора при высоких давлениях растворов, особенно в условиях обводненных глинистых пород. Под действием воды на стендах шпура образуется слой растворенной глины, который играет роль смазки и сн /.жает силы трения между поверхностью герметизирующего элемента и стенками шпура, что тем самым снижает надежность закрепления герметизатора в шпуре.

Целью изобретения является повышение надежности закрепления герметизатора в шпуре. Поставленная цель достигается тем. что в предлагаемом (ерметизаторе, включающем трубу, надетый на пес герметизирующий элемент из эластичного материала с твердостью. продольно

Ј

v4 vj О ОТ СО

уменьшающейся от торцов к середине, навинченное на трубу нажимное приспособление, стопор и обратный клапан, герметизирующий элемент выполнен с кольцевыми пазами, в которых размещены разрезные кольца, выполненные из упругого материала и имеющие заостренные выступы, оснащенные твердосплавными пластинами, при этом глубина паза равна суммарной величине толщины кольца и высоты выступа.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый герметизатор от известного отличается тем, что герметизирующий элемент выполнен с кольцевыми пазами, в которых размещены разрезные кольца, выполненные из упругого материала и имеющие заостренные выступы, оснащенные твердосплавными пластинами, при этом глубина паза равна суммарной величине толщины кольца и высоты выступа.

Выполнение герметизирующего элемента с кольцевыми пазами, в которых размещены разрезные кольца, выполненные из упругого материала и имеющие заостренные выступы, оснащенные твердосплавными пластинами, и при глубине пазз равной суммарной величине толщины кольца и высоты выступа, позволяет закреплять герметизатор в шпуре путем внедрения выступов с твердосплавными пластинами в породные стенки шпура, что обеспечивает более надежное закрепление герметизатора, особенно в условиях обводненных глинистых пород.

Таким образом, предлагаемый герметизатор соответствует критерию новизна. Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в нем признаки,отличающие заявляемое решение от прототипа, при этом новая совокупность признаков обусловила свойства, заключающиеся в повышениинадежностизакреплениягерметизатора в шпуре, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения существенные отличия.

На фиг.1 показан герметизатор в собранном виде: на фиг.2 - сечение герметизатора А-А на фиг.1: на фиг.З - вид разрезного кольца в изометрии; на фиг.4 - герметизатор при взоде его в шпур; на фиг.5 - герметизатор в шпуре после его распора; на фиг.6 - узел 1 на фиг.5, вид заостренного выступа разрезного кольца, внедренного в породную стенку шпура.

Герметизатор состоит из трубы 1. герметизирующего элемента 2, нахимного

приспособления 3 и обратного клапана 4. Труба имеет резьбу, на которую навинчивается нажимное приспособление 3.

Герметизирующий элемент 2 выполнен

в виде эластичных соосных колец, твердость которых уменьшается от торцов герметизатора к середине. Между соосными кольцами герметизирующего элемента расположены дополнительные кольца 5, которые несут на

0 себе стопорные оыступы 6. Концы стопорных выступов 6 расположены по окружности, несколько большей, чем окружность шпура, благодаря чему осуществляется сто- порение трубы 1, на которую навинчивается

5 нажимное приспособление 3.

На средней части герметизирующего элемента 2 в пазах размещены разрезные упругие кольца 7, на поверхности которых укреплены заостренные выступы 8, осна0 щенные твердосплавными пластинами 9 (фиг.б). Разрезные кольца 7 выполнены из 0 упругого полосового материала, например из стали и способны прл распоре герметизирующего элемента 2 расширяться и пере5 давать усилия на заостренные выступы 8. Форма выступов коническая или призматическая.

Поверхность выступов 8 покрыта твердосплавными пластинами 9, которые служат

0 для лучшего внедрения выступов в породные стенки шпура.

Глубина кольцевого паза герметизирующего элемента равна суммарной величине толщины упругого разрезного кольца и вы5 соты выступа.

Торцы герметизирующего элемента закрыты колпачками 10, а между задним колпачком 10 и нажимным приспособлением 3 расположена стопорная шайба 11

0 Нажимное приспособление 3 имеет заднюю резьбу, посредством которой герметизатор соединяется с загрузочной трубкой 12.

Герметизатор устанавливают следую5 щимоЬразом. С помощью загоузочнои трубки 12 герметизатор вводится в шпур 13. при этом стопорные выступы 6 сжимаются, фиксируют трубу 1.

При вращении загрузочной трубки 12

0 нажимное приспособление 3 навинчивается на трубу 1 и сжимает герметизирующий элемент 2. При этом в первую очередь распираются между стенками шпура соосные кольца 2 с меньшей твердостью, в данном

5 случае кольца, находящиеся в средней части герметизирующего элемента

Разрезные упругие кольца 7, расположенные в пазах герметизирующего элемента, расширяются, а их выступы 8, оснащенные твердосплавными пластинами

9, внедряются в породные стенки 14 шпурз 13. В случае обводненных глинистых пород зубья 8 продавливают слой растворенной глины 15. Размеры выступов 8 (угол заострения и высота) принимаются в зависимости от прочности пород, в которых пробурен шпур. В слабых породах выступы более острые и высокие, в прочных - низкие и менее острые.

После распора среднего кольца герметизирующего элемента 2 и внедрения выступов 8 в стенки шпура происходит распор остальных соосных колец последовательно от середины к торцам герметизатора.

Благодаря внедрению заостренных выступов 8 в породные стенки шпура достигается прочное закрепление герметизатора в шпуре.

После распора всех колец герметизирующего элемента 2 в загрузочную трубку 12 подают скрепляющий состав, который по трубе 1 и через обратный клапан 4 поступает в шпур.

После прекращения подачи скрепляющего состава обратный клапан 4 закрывается.

Предлагаемый герметизатор является герметизатором разового действия и из шпура не извлекается.

Из нажимного приспособления вывинчивают только загрузочную трубку, которую используют многократно.

Установленный герметизатор служит заглушкой для предотвращения вытекания раствора из шпура

Преимущество предлагаемого герметизатора по сравнению с прототипом состоит втом, что он имеет на эластичном герметизирующем элементе упругие разрезные кольца с остроконечными выступами, которые внедряются в породные стенки шпура

и более надежно удерживают герметизатор Это преимущество а большей степени проявляется в условиях обводненных глинистых пород. В таких породах стенки шпура

покрыты слоем растворенной в воде глины, которая играет роль смазки. Если герметизирующий эластичный элемент не имеет упругих колец с остроконечными выступами, как например, выполнен герметизатор,

принятый за прототип, то в условиях обводненных глинистых пород он при нысоких давлениях будет выдавливаться из шпура.

В более прочных породах также не всегда достигается надежность герметизатора,

принятого за прототип. Если стенки шпура гладкие, не имеют шероховатостей, то герметизирующий элемент не способен удерживаться при высоких давлениях только за счет сил трения. У предлагаемого герметизатора к силам трения добавляются еще усилия, препятствующие скапыванию породы, которые существенно повышают надежность закрепления герметизатора.

Формула изобретен и я

Герметизатор шпура, включающий трубу, надетый на нее герметизирующий элемент из эластичного материала с твердостью, продольно уменьшающейся от

торцов к середине, навинченное на трубу нажимное приспособление, стопор и обратный клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности закрепле-. ния герметизатора в шпуре, герметизирующий элемент выполнен с кольцевыми пазами, в которых размещены разрезные кольца, выполненные из упругого материала и имеющие заостренные еысгупы, оснащенные твердосплавными пластинами, при

этом глубина паза равна суммарной величине толщины кольца и высоты выступа.

под

I ZW

V- Ґ

С

IQBQLLl