Разжимной трубчатый анкер и способ его изготовления
Изобретение относится к горному делу. Цель - упрощение конструкции разжимного трубчатого анкера и повышение его эксплуатационной надежности. Разжимной трубчатый анкер включает трубу (Т) 1 с загерметизированными концами. На участие 0,9-0,98 длины Т1 внутрь ее полости задавлена с возможностью распрямления продольная складка 3. Герметизированные концы Т1 выполнены в виде скруток (С) 5. Анкер укомплектован опорной шайбой 10. При изготовлении анкера формуют продол ьную склад куЗ на Т1 и герметизируют ее концы. Герметизацию концов Т1 производят путем их разогревания в месте герметизации до пластического состояния материала Т1. Затем разогретые концы скручивают в плотные жгуты с одновременным продольным растяжением в месте С 5. Разогрев концов Т1 в местах С 5 производят до 750-950°С. При установке анкера в скважине 11 в полость 7 Т1 нагнетают через отверстие 6 с помощью гидронасоса жидкость (воду). При этом под действием давления жидкости складка 3 распрямляется, диаметр Т1 увеличивается л она запрессовывается в скважине 11. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 13 ил. со с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 4816728/03 (22) 21.03,90 {46) 15.06,92. Бюл. ¹ 22 (71) Научно-исследовательский горно-рудный институт (72) А,Р,Черненко. Э.А.Корнет, В.И.Костогрыз, В.П.Колос, В.П.Жупаненко, Г.Н.Мушинский и В,И,Репной (53) 622,281.74(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 1361340, кл, Е 21 0 21/00, 1985, Патент СССР ¹1144625, кл, F 16 В 13/04, опублик. 1985. (54) РАЗЖИМНОЙ ТРУБЧАТЫЙ АНКЕР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу, Цель — упрощение конструкции разжимного трубчатого анкера и повышение его эксплуатационной надежности. Разжимной трубчатый анкер. включает трубу (Т) l с загерметизированными концами, На участ; 5U 1740681 А1 ке 0,9 — 0,98 длины Т1 внутрь ее полости задавлена с возможностью распрямления продольная складка 3. Герметизированные концы Т1 выполнены в виде скруток (С) 5. Анкер укомплектован опорной шайбой 10, При изготовлении анкера формуют продольнуюю складку 3 на Т1 и герметизируют ее концы. Герметизацию концов Т1 производят путем их разогревания в месте герметизации до пластического состояния материала Т1. Затем разогретые- концы скручивают в плотные жгуты с одновременным продольным растяжением в месте С 5, Разогрев концов Т1 в местах С 5 производят до 750 — 950 С, При установке анкера в скважине 11 в полость 7 Т1 нагнетают через отверстие 6 с помощью гидронасоса жидкость (воду). При этом под действием давления жидкости складка 3 распрямляется, диаметр Т1 увеличивается и она запрессовывается в скважине 11. 2 с..и 1 з,п. ф лы, 13 ил, 1740681 Изобретение относится к горному делу, а именно к анкерной крепи. Известна конструкция трубчатого распорного анкера, включающего трубу с аксиальной.складкой, размещенной внутри с возможностью распрямления под давлениег>. Выступающий конец трубы имеет аксиальное отверстие и открыт, а внутренний загерметизирован посредством сварного шва. Известный анкер изготавливается по технологии, включающей формовку на отрезке стальной трубы продольной складки и последующую герметизацию одного из концов труби сваркой. Недостатком такой конструкции, анкера и технологии его изготовления является низкая надежность работы анкера, Это вызвано тем, что заваривание конца трубы происходит при 2000 С, вызывающей выжигание из атали углерода и других упрочняющих компонентов. В результате прочность прилега.ощих к сварному шву участков трубы резко снижается и в процессе гидрораспор". бункера, осуществляемого давлением до Зд МПа, происходит разрыв трубы на этих участках до окончания прбцесса установки анкера. Кроме того, в процессе распора анкера, сопровождающегося раскрытием продольной вмятины по длине трубы, в том числе и в районе заваренного конца, происходят значительные деформации cBBpHol0 шва, что является дополнительной причиной разрыва анкера в процессе его гидрораспора.. Наиболее близким к изобретению является трубчатый анкер, выполненный в виде металлической трубы с продольной складкой, оба конца которой снабжены упрочняющими втулками, в одной из которых выполнены кольцевой буртик и радиальное отверстие для подачи жидкости внутрь трубы. Оба торца трубы загерметизированы сварными швами. Изготовление такого анкера осуществляется путем деформирования на трубе глубокой продольной выемки, за счет которой первоначальный диаметр трубы уменьшен, После формирования выемки на концы трубы насаживаются упрочняющие втулки с последующей герметизацией торцов сваркой, В одной иэ втулок высаживается буртик под опорную шайбу и выполняется радиальное . отверстие для подачи жидкости внутрь анкера. При гидрораспоре анкера в скважине, упрочняющие втулки препятствуют раскрытию выемки на концах трубы и предохраняют сварные швы от деформаций, Недостатком такого решения является сложность технологии изготовления анке5 втулок необходимы трубы, диаметр которых меньше диаметра труб, используемых для 15 50 жгуты и серии мелких гофр (складок), суще30 45 ра, так как она включает дополнительные операции по изготовлению втулок, формированию на одной иэ них буртика и их насаживание на концы трубы. Для изготовления изготовления самого анкера, Следовательно, такие конструкция и технология изготовления анкеров сопряжены с дополнительным расходом сырья различноro сортамента, Кроме того, применение для герметизации торцов анкера сварки уменьшает прочность трубы вблизи сварных швов и тем самым снижает надежность работы анкера, Цель изобретения — упрощение технологии изготовления анкеоов и повышение надежности их работы путем использования для герметизации концов материала самой трубы. Поставленная цель достигается тем, что в известном разжимном трубчатом анкере, включающем трубу с загерметизированными концами и продольной складкой, размещенной внутри на участке 0,9 — 0,98 длины труоы с возмо>кностью распрямления под давлением, согласно изобретению труба снабжена герметичными скрутками, размещенными на обоих ее концах. Кроме того, в известном способе изготовления трубчатых распорных анкеров, включающем формовку продольной складки на — ðóá и герметизацию ее концов, согласно изобретению герметизацию концов трубы выполняют посредством разогревания до пластичного состояния и скручивания до разрыва в местах скрутки. Температура разогрева мест скрутки находится в пределах 750 — 950 С. В процессе скручивания места скрутки растягивают вдоль оси трубы. Именно сочетание скруток на трубе, как средств герметизации ее концов, с совокупностью технологических операций и температурных режимов по их выполнению и обеспечивают простоту изготовления анкера, а также необходимые для работы прочностные характеристики и надежность. Герметизация трубы скрутками позволяет получить на ее концах конусообразные ственно повышающих жесткость мест скручивания и выполняющих те же функции, что и упрочняющие втулки у прототипа, Растягиванием в процессе скручивания раэогретых до пластичного состояния мест скрутки до их разрыва достигается повышение плотности скруток и надежная герметизация концов трубы без применения сварки. При этом заявленные пределы температуры раэогрева мест скрутки (750-950 С) только 1740681 15 25 40 50 55 размягчают материал трубы для качественной герметизации и не вызывают (как Ь известных решениях) снижения ее прочности. На фиг.1 показан анкер, введенный в скважину до раздутия, общий вид; на фиг.2 — то же, после раздутия; на фиг,3— момент подачи заготовки на участок "Формовка"; на фиг.4 — заготовка, поперечный разрез; на фиг.5 — заготовка после образования продольной складки; на фиг.б — то же. поперечный разрез; на фиг.7 — заготовка после обжатия боков складки; на фиг.8 — то же, пойеречный разрез; на фиг,9 — момент сверловки отверстия на непрофилированном участке заготовки; на фиг.10 — то же поперечный разрез; на фиг,11 — момент фиксации средней части заготовки на участке "Герметизация"; на фиг,12 — момент нагрева концов заготовки с помощью индукторов ТВЧ; на фиг.13 — момент скручивания концов заготовки с их одновременным осевым растяжением. Анкер (фиг.1 и 2) состоит из тонкостенной трубь1 1, изготавливаемой из мягкого металла толщиной 1,5 — 3 мм, По длине трубы 1, за исключением непрофилированного участка 2, выполнена глубокая продольная или винтовая складка 3, благодаря которой диаметр трубы уменьшен по сравнению с первоначальным. На участке 2 труба 1 имеет непрофилированнь1й (первоначальный) диаметр с плавным переходом 4 до диаметра трубы, уменьшенного складкой 3. Труба 1 на обоих концах имеет скрутки 5, за счет которых ее внутренняя полость герметично за- 35 крыта. На непрофилированном участке 2 трубы 1 выполнено отверстие б для подачи в полость 7 жидкости под давлением. Стенки трубы 1 на участках скрутки 5 имеют . серию мелких наклонных гофр (складок) 8,, плавно переходящих в плотно скрученные жгуты 9. Анкер комплектуется опорной шайбой 10, которая удерживается на переходе 4 трубы 1. Как вариант исполнения, при креплении пород с боковыми сдвигающими перемещениями, анкер снабжают обратным гидрозатвором, роль которого выполняет цементно-песчаная пробка или обратныу клапан внутри трубы 1 (не показаны). Технология изготовления анкеров (фиг,3 — 13) заключается в следующем. Нарезанные на мерные отрезки заготовки труб подают на участок "Формовка", где путем штамповки или прокатки формируют на трубе продольную складку. Последовательность операций формовки складки штамповкой показана на фиг.3-10 и предусматривает: укладку заготовки под штамп (фиг.3 и4); выштамповку складки усилием Р1 (фиг.5 и 6); обжатие трубы на меньший диаметр усилием Р2 (фиг,7 и 8); сверловку отверстия (фиг.9 и 10). Со сформированной складкой заготовку подают на участок ".Герметизация", где на концах труб выполняют скрутки (фиг.11 — 13). Для этого заготовку зажимают усилием Рз в средней части (фиг.11), затем с помощью индукторов тока высокой частоты (ТВЧ) И1 I и И2 разогревают концы заготовки до 750I1 950 С (фиг.12). После разогрева концов .заготовки к ним.прикладывают вращающие моменты Мрр и Mgp., а также осевые pacl тягивающие усилия Ро и Ро (фиг,13), Под 1 11 действием этих моментов и растягивающих усилий размягченные от нагрева участки заготовки скручиваются в плотные жгуты, и при продолжении вращения и растягивания происходят разрывы по середине каждого из этих участков. Завершающими операциями по предлагаемому способу изготовления анкеров является контроль качества их изготовления и нанесение антикоррозионного покрытия. Эти операции включают: выборочную проверку качества запаковки торцов анкера путем подачи в них жидкости (воды) под давлением 27,5 — 30 МПа до полного их раздутия; проверку прямолинейно.сти анкеров по шаблону; калибровку анкера по наружному диаметру, . Антикоррозионная защита предусматривает различные способы покрытия, например погружение анкеров в масляную ванну, При необходимости выполнения складки на трубе 1 по винтовой линии последовательность операций следующая. Заготовку со сформированной продольной (прямой) складкой 3 в участке, Герметизация" зажимают усилием Рз. К концам заготовки прикладывают направленные в разные стороны . вРащательнь1е моменты Mgp u Mgp . Под 1 11 воздействием вращающих моментов труба 1 на участке складки 3 закручивается на угол 90 — 120 С на 1 м длины трубы 1, после чего, не прекращая процесса закручивания, 1 включают разогрев (индукторами И1 и И2. ), а.также прикладывают осевые усилия Рр и PQ и завершают процесс герметизаII 1 ции трубы 1, Применительно к трубам диаметром 45 мм с толщиной стенки 1,4 — 2 мм ГОСТ 10704 — 76 из стали 10 ГОСТ 1050 — 74, как наиболее приемлемых для изготовления анкеров предложенной конструкции, численные значения параметров технологических операций следующие: Pj = 80-90 кН на 1 м длины трубы; Рр = 130-150 кН на 1 м длины трубы; Рз = 2 — 4 кН. Мер = Мвр =0,1-0,25 кНм; PQ =- PQ .= 0,2-0,5 кН. Пара1740681 8 метры индукторов ТВЧ И1 и И равны и 1
150 кВт. По варианту выполнения анкера с обратным гидроэатвором перед герметизацией заготовки внутрь трубы 1 засыпают песчано-цементную смесь или устанавливают обратный клапан, перекрывающий отверстие 6; В дальнейшем осуществляют герметизацию заготовки. заявленным способом. Анкер устанавливают следующим образом. Снаряженный опорной. шайбой 10 анкер вводят в заранее пробуренную в породе скважину 11 до упора шайбы в породу. Диаметр скважины должен обеспечивать свободное введение анкера и при этом должен быть на 4 — 6 мм меньше первоначального диаметра трубы l, Выступающий из скважины участок 2 трубы 1 через отверстие 6 подключают к гидронасосу (не показан), развивающему давление жидкости (воды) 25 — 30 МПа. Под действием давления воды труба 1 пластически деформируется в радиаль « ix направлениях.и за счет распрямления складки 3 увеличивается в диаметре. При этом наружная поверхность трубы 1 вступает в плотный контакт с поверхностью скважины 11:. После достижения в трубе 1 величины давления, развиваемого гидронасосом, его отключают, а находящуюся под давлением воду выпускают из полости 7 через отверстие б. Анкер установлен. При варианте исполнения анкера с обратным гидроэатвором после его раздутия вода остается в полости 7 трубы 1, создавая в ней постоянный подпор, препятствующий смятию стенки трубы в боковом направлении. В отличие от аналогов предложенный анкер имеет более простую конструкцию, Изготовление осуществляется по менее сложной, чем у известных решений, технологии, с меньшим числом операций и не требует дополнительного сырья. При этом предлагаемые для герметизации концов анкера операции и щадящие материал трубы температурные режимы обеспечивают более высокую прочность узлов герметизации. Так, при пределах температуры нагрева мест скруток до 750 — 950 С сводится к минимуму отрицательное влияние процессов окалинообразования и обезуглероживания материала трубы на качество и надежность запаковок, В то же время такая температура обеспечивает необходимую для герметизации пластичность стали и последующую ее нормализацию. Это способствует повышению надежности работы анкера, Испытания предлагаемой конструкции . и технологии изготовления анкера показали его работоспособность и высокую надежность, При этом затраты труда и материалов на изготовление анкера снижаются на 1822 . Формула изобретения 1, Разжимной трубчатый анкер, включающий трубу с загерметизированными концами и пpopoëüíoé складкой, задавленной внутрь полости трубы на участке 0,9-0,98 ее длины с возможностью распрямления, о т. л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эксплуатационной надежности анкера, герметизированные концы трубы выполнены в виде скруток. 2. Способ изготовления раэжимного трубчатого анкера, включающий формование продольной складки на трубе и герметизациюее концов, отл ич а ю щи йс я тем, что герметизацию концов трубы производят путем разогревания концов в месте герметизации до пластического состояния 40 материала трубы и скручивания разогретых концов в плотные жгуты с одновременным продольным растяжением в местах скрутки. 3, Способ по п.2, отличающийся тем. что концы трубы: в местах скрутки разогревают до 750 —.950 С. 1740681 1740681 8-В Составитель Л. Березкина Техред M.Mîðråíòàë Корректор О, Кравцова Редактор М, Келемеш Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2064 Тираж Подписное В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
