Расширяющийся анкерный болт и система анкерного крепления
Изобретение относится к расширяющимся анкерным болтам, использующимся в качестве подвесного крепления. Расширяющийся анкерный болт содержит соединительное средство. Соединительное средство содержит средство (11) для разъемного взаимодействия с расширяющим средством (10) для расширения анкерного болта (7) и с элементом (16) для подвешивания, выполненным с возможностью соединения с анкерным болтом. Соединительное средство имеет внешние размеры, обеспечивающие возможность его введения в скважину. Изобретение позволяет создать улучшенный анкерный болт для подвешивания с минимизацией концентраций напряжений в болте и упростить работу при введении его в породу. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к расширяющимся анкерным болтам для использования в качестве подвесного крепления.
Предпосылки создания изобретения
При проходке туннелей и шахт часто возникает необходимость подвешивания различных устройств, используемых в работе, например вентиляторов, бурильного оборудования и т.п. Кроме того, в шахтах и туннелях часто используют платформы для транспортировки вынутого грунта и других материалов. Эти платформы подвешиваются к своду туннеля или шахты, например, путем крепления балки к своду и подвески на эту балку платформы.
Для крепления к своду таких устройств, например сервисных платформ, можно использовать болты разных типов. Часто используются расширяющиеся болты, так называемые дюбели, при этом болт содержит трубку, внутренняя полость которой находится под давлением, например, содержит среду под высоким давлением, за счет которой происходит расширение. Пример такого расширяющегося болта приведен в патенте Швеции №7902129-1. Расширяющиеся болты можно использовать со специальной муфтой, которая крепится к расширяющемуся болту. Платформа или другое устройство, которое нужно подвесить к своду, затем крепится к этой муфте.
Недостатком применения таких болтов в качестве средств подвешивания является то, что они вместе со специальными муфтами существенно выступают из свода туннеля и, следовательно, должны срезаться или покрываться толстым слоем бетонной обмазки. Эта операция дорога и требует много времени, и было бы желательно свести ее к минимуму. Кроме того, такой болт с подвесным устройством не может считаться вполне приемлемым с точки зрения техники безопасности, поскольку не поддерживает породу.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является создание анкерного болта, в котором устранены вышеописанные проблемы. Более конкретно, целью настоящего изобретения является создание улучшенного анкерного болта для подвешивания с минимизацией концентрации напряжений в болте. Другой целью настоящего изобретения является создание устройства для подвешивания, которое упрощает работу при введении его в породу.
Эти и другие цели достигаются с помощью расширяющегося анкерного болта, определенного в п.1 формулы настоящего изобретения.
Согласно настоящему изобретению вышеуказанные цели достигаются посредством анкерного болта, расширяющегося посредством среды под давлением и содержащего соединительное средство, включающее средство для взаимодействия со средством для расширения анкерного болта и элементом подвешивания. Соединительное средство имеет такие внешние размеры, которые позволяют вставлять его в скважину. Тем самым предлагается устройство для подвешивания, которое меньше выступает из породы и обладает большей прочностью.
Согласно предпочтительному варианту соединительное средство содержит соединительную втулку, прикрепленную к анкерному болту. Таким образом, предлагается практичное и легкое в использовании соединение элемента для подвешивания с расширяющимся средством, соответственно. Такая соединительная втулка может вставляться в скважину и тем самым минимально выступать из породы в туннель, что приводит к ускорению и повышению эффективности работ по прокладке туннеля.
Согласно другому предпочтительному варианту соединительная втулка может быть приварена к анкерному болту, что позволяет получить более безопасное и в то же время экономичное и практичное крепление соединительной втулки с анкерным болтом.
Согласно другому предпочтительному варианту соединительная втулка соединительного средства содержит элемент, например фланец, в который может упираться шайба. Это обеспечивает анкерному болту по настоящему изобретению способность поддержки породы, и этот анкерный болт объединяет в себе две важные и полезные функции, а именно поддержки породы и возможности подвешивания. Далее, шайбу можно выбирать в соответствии с необходимостью и в зависимости от требований, и она может быть обычной плоской шайбой или, например, выпуклой шайбой. Согласно этому аспекту настоящего изобретения расширяющийся анкерный болт, таким образом, может использоваться и для поддержки породы, и для подвешивания. Тем самым общие расходы на устройства для подвешивания и на поддержку породы могут быть сокращены благодаря этому экономичному решению.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения соединительное средство содержит поддерживающую втулку, окружающую по меньшей мере части опоры соединительного средства. Тем самым анкерный болт защищен от воздействия изгибающего момента из-за того, что болт опирается в стенку скважины.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения два анкерных болта могут соединяться, тем самым образуя удлиненный анкерный болт. Анкерный болт по настоящему изобретению альтернативно может использоваться только самой внешней частью, выступая из породы, благодаря чему для крепления подвески или шайбы в глубине скважины можно использовать обычные имеющиеся на рынке, расширяющиеся подобным или иным способом анкерные болты.
Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения элемент для подвешивания может содержать одно из следующих устройств: проушину, одинарный крюк, двойной крюк, захватывающее приспособление или их комбинации. Таким образом, обеспечивается большая гибкость, и элемент для подвешивания может быть адаптирован в соответствии с потребностью.
Настоящее изобретение также относится к системе крепления анкерными болтами, содержащей описанный выше расширяющийся анкерный болт, расширяющее средство и элемент для подвешивания, благодаря которой достигаются описанные выше преимущества.
Другие преимущества достигаются благодаря другим аспектам настоящего изобретения и будут очевидны из нижеследующего подробного описания.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает анкерный болт по настоящему изобретению.
Фиг.2 - анкерный болт по фиг.1, снабженный съемным расширительным ниппелем по настоящему изобретению.
Фиг.3 - анкерный болт по фиг.1, в котором съемный ниппель заменен проушиной.
Фиг.4а и 4b - второй вариант анкерного болта со съемным расширительным ниппелем и проушиной соответственно по настоящему изобретению.
Фиг.5 - два анкерных болта по настоящему изобретению в соединенном состоянии.
Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения
Как описано выше, при прокладке туннелей или проходке шахт часто возникает необходимость подвешивать различные устройства. При бурении породы требуется поддержка породы, например, анкерными болтами, тросами или другими элементами, чтобы упрочить и стабилизировать породу и тем самым обеспечить самоподдержку породы. Как было описано во вступительной части, существуют расширяющиеся трубчатые анкерные болты, которые можно использовать для этой цели, смотри, например, шведские патенты №№427764 и 443398.
Согласно настоящему изобретению предлагается улучшенный анкерный болт, который также может быть оснащен элементом для подвешивания, обладающий минимальным выступом и в то же время обеспечивающий способ совместить эти две потребности, существующие при бурении пород, например, в шахте в одном и том же анкерном болте.
На фиг.1 показан анкерный болт 7 по настоящему изобретению. Расширяющийся под воздействием среды под давлением анкерный болт 7 содержит соединительное средство для присоединения расширяющего средства 10 (фиг.2) и для присоединения элемента 16 для подвешивания (фиг.3). Соединительное средство предпочтительно содержит соединительную втулку 8 с опорой, содержащей внутреннее средство 11 для приема расширяющего средства 10 анкерного болта 7 и элемента 16 для подвешивания. Внутреннее средство 11 может содержать, например, резьбу, посредством которой расширяющее средство 10 и элемент 16 для подвешивания соответственно могут ввинчиваться в анкерный болт 7. Альтернативно, как показано на фиг.4а и 4b, соединительная втулка 8 может вместо указанного содержать наружную резьбу для взаимодействия с расширяющим средством 10 и элементом 16 для подвешивания соответственно. Однако это должно быть сделано без существенного удлинения величины выступа анкерного болта из породы, например, так, чтобы втулочная деталь расширяющего средства 10 и элемента 16 для подвешивания имела такие размеры, чтобы ее можно было вставить в скважину. Можно использовать и другие разъемные соединения.
Соединительное средство также предпочтительно содержит поддерживающую втулку 9, которая прикреплена к анкерному болту 7. Части соединительного средства, то есть соединительная втулка 8 и поддерживающая втулка 9, если она используется, в альтернативном варианте могут быть выполнены заодно. Кроме того, поддерживающая втулка 9 предотвращает любые нежелательные угловые смещения между соединительной втулкой 8 и остальной частью анкерного болта 7 благодаря тому, что втулка упирается в стенку скважины.
На фиг.2 показано расширяющее средство 10, имеющее форму расширяющего ниппеля, но могут использоваться и другие варианты расширяющих средств, например простая прямая трубка или пустотелая гибкая трубка. Функцией расширяющего средства 10 является обеспечение расширения анкерного болта 7 и, тем самым, закрепление анкерного болта 7 в породе 12. Расширение требует от расширительного средства 10 лишь наличия некоторого пустотелого корпуса, через который может подаваться под высоким давлением, например, вода, посредством чего анкерный болт 7 расширяется до упора в стеки скважины. Расширяющий ниппель является предпочтительным, поскольку подача давления может осуществляться посредством радиальной нагнетательной трубки, которая облегчает ручную подачу давления.
Расширяющее средство 10 предпочтительно вставляется в обычный стандартный патрон для анкерного болта, используемый для крепления породы анкерной крепью, и, следовательно, для анкерного болта 7 по настоящему изобретению не требуется специальный патрон особой конструкции.
В показанном варианте соединительная втулка 8 содержит фланец 13, в который упирается шайба 14. Можно использовать и другие средства кроме фланца для поддержки шайбы 14. Благодаря тому, что на анкерном болте 7 можно использовать шайбу 14, этот анкерный болт пригоден также для крепления породы, что невозможно при использовании известных устройств для подвешивания. Шайба 14 может быть обычной плоской шайбой или выпуклой шайбой, показанной на чертеже.
Когда анкерный болт 7 расширен посредством расширяющего средства 10, соединенного с источником среды под давлением (не показан), это расширяющее средство 10 можно отсоединить. Благодаря этому анкерный болт имеет небольшой выступ. При желании можно присоединить элемент 16 для подвешивания (фиг.3). Анкерный болт 7, таким образом, можно использовать как устройство для подвешивания, например, сервисных платформ и т.п. Элемент 16 для подвешивания снабжен средством для взаимодействия с внутренним (или внешним) средством 11 соединительной втулки 8, например, резьбой. На фиг.3 показан элемент 16 для подвешивания в форме проушины. Однако в альтернативных вариантах элемент 16 для подвешивания может содержать любое подходящее средство для подвешивания, например одинарный крюк, двойной крюк, крючок или любую их комбинацию. Таким образом, предлагается гибкое устройство для подвешивания, которое может быть адаптировано под конкретные потребности.
Кроме того, элемент 16 для подвешивания может быть вывинчен и использован повторно при дальнейшей прокладке туннеля. Это обеспечивает по меньшей мере два преимущества. Во-первых, сокращаются расходы на элементы 16 для подвешивания, поскольку их можно использовать несколько раз. Во-вторых, выступ из породы невелик, поэтому устраняется необходимость срезания болтов после окончания работ, что является операцией, требующей больших затрат времени. Таким образом, процедура ускоряется и, более того, уменьшается толщина необходимой бетонной обмазки или подобного материала, что само по себе также дает экономию. Монтаж происходит очень быстро с применением всего нескольких просто собираемых деталей.
Как показано на фиг.5, соединительное средство может функционировать следующим образом. Соединение друг с другом двух и более анкерных болтов 7', 7'' для формирования длинного болта можно осуществить разными способами. Если необходимо соединить друг с другом два анкерных болта 7', 7'' по настоящему изобретению, внешний анкерный болт 7' должен иметь сквозной канал с соединительным ниппелем 17, которые соединяются с соединительной втулкой 8 на внутреннем болте 7''. Подача среды под давлением извне скважины приводит к расширению обоих болтов 7'и 7''.
Внутренняя часть анкерного болта 7 альтернативно можно заменить на охватываемый выступ, который совместим с обычным расширяющимся анкерным болтом. Анкерный болт 7 по настоящему изобретению затем используется только как внешняя деталь, выступая из породы, а обычный присоединенный расширяющийся анкерный болт используется как удаленная деталь, утопленная в породу 12.
1. Анкерный болт, расширяющийся под воздействием среды под давлением для установки в скважину и содержащий соединительное средство, отличающийся тем, что соединительное средство содержит средство (11) для разъемного взаимодействия с расширяющим средством (10) для расширения анкерного болта (7) и с элементом (16) для подвешивания, выполненным с возможностью соединения с анкерным болтом, и соединительное средство имеет внешние размеры, обеспечивающие возможность его введения в скважину.
2. Анкерный болт по п.1, отличающийся тем, что соединительное средство содержит соединительную втулку (8), прикрепленную к анкерному болту (7).
3. Анкерный болт по п.2, отличающийся тем, что соединительная втулка (8) содержит средство, такое, как фланец (13), в который упирается шайба.
4. Анкерный болт по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что соединительное средство прикреплено к анкерному болту (7) сваркой.
5. Анкерный болт по п.1, отличающийся тем, что расширяющее средство (10) содержит ниппель, выполненный с возможностью установки в соединительное средство.
6. Анкерный болт по п.1, отличающийся тем, что соединительное средство содержит поддерживающую втулку (9), окружающую, по меньшей мере, части опоры соединительного средства.
7. Анкерный болт по п.1, отличающийся тем, что анкерный болт (7') содержит сквозной канал и соединительный ниппель (17) на внутренней части для соединения со вторым анкерным болтом (7'').
8. Анкерный болт по п.1, отличающийся тем, что элемент (16) для подвешивания содержит одно из следующих средств: проушину, одинарный крюк, двойной крюк, крючок или их комбинацию.
9. Система анкерного крепления, содержащая расширяющийся анкерный болт по любому из пп.1-8, расширяющее средство (10) и элемент (16) для подвешивания для взаимодействия с соединительным устройством анкерного болта (7).
