CZ11708U1 - Horninový svorník - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká hydraulicky upínatelných horninových svorníků s trvalou nebo ztracenou náplní tlakového média, zejména vhodných pro vyztužování horninového masivu v hlubinných dolech, při výstavbě metra a v podzemním i nadzemním stavitelství, pro zpevňování hrází, svahů.

Dosavadní stav techniky

Dosud jsou známy a pro vyztužování horninového masivu v hlubinných dolech, při výstavbě metra a tunelů využívány svorníky, kotvené ve vývrtech po celé jejich dílce, jakými jsou svorníky lepené využívající různých cementových tmelů, dvousložkových lepidel a chemických pojiv. Jejich hlavní nevýhodou je nízká pevnost ukotvení a únosnost svorníku, dané malou možností pokrytí rozsahu tolerance průměru vývrtů.

Dále jsou známy horninové svorníky USA - 3665719 rozpínatelné tlakem vytvrzujících materiálů ve zploštělých trubkách s kotvenými konci. Zploštělá trubka ve vývrtu se vyplní vytvrzujícími materiály, jako jsou cementová malta, cement, epoxidové lepidlo atlakuje se. Nevýhodou je dlouhá příprava vytvrzujících materiálů a zejména jejich cena. Spolehlivost kotvení je přitom sporná - zpevňovací materiály mají po vytuhnutí smrštivost.

Dále jsou známy expanzní upínatelné svorníky fy Atlas Copco. Svorníky sestávají ztenkostěnných trubek podélně zborcených, knimž jsou připájeny plnicí a uzavírací koncovky. U těchto svorníků dochází při zatěžování k destrukci tenkostěnné trubky při nižší osové síle, než se předpokládá, nebo je pro únosnost svorníků stanoveno. Tento nestabilní jev nelze prakticky vyloučit a proto nelze plně garantovat maximální pevnost, kterou se materiál trubky vyznačuje. Další nevýhodou těchto svorníků je, že jejich únosnost je limitována plochou průřezu trubky svorníku. Únosnost lze zvýšit zvětšením průměru nebo tloušťky její stěny. U průměru půjde o zvýšení nákladů vrtacích prací, u zvýšení tloušťky je pak omezení potřebným tlakem pro zpětné vytlačování zborceného průřezu trubky.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody jsou na minimum sníženy horninovým svorníkem s trvalou nebo ztracenou náplní tlakového média a opláštěným podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že k válcové ploše plnicí koncovky úplného tělesa jsou jedním tlakotěsným pevnostním spojem připevněny jednak válcová část šestilístkového profilového tělesa a jednak válcová část děleného opláštění a sférická objímka, přitom konec profilového tělesa je tlakotěsně upevněn v uzavírací koncovce.

Podstatou je rovněž to, že na sférické objímce je umístitelná sférická podložka.

Podstatou je rovněž to, že na opláštění je umístěna smršťovací objímka.

Podstatou je rovněž to, že v plnicí koncovce úplného tělesa je upevněný kuličkový zpětný ventil s příčníkem a těsněním.

Podstatou je rovněž to, že v úvodní části plnicí koncovky úplného tělesa je umístěna zátka s těsnicím prvkem.

Podstatou je rovněž to, že u horninového svorníku upnutého v hornině je zátka nahrazena normalizovaným závěsným šroubem pro zavěšení potřebného materiálu.

-1 CZ 11708 Ul

Podstatou je rovněž to, že na válcových plochách plnicích koncovek jsou upevněny kroužkové mezikusy, ke kterým jsou svarovým spojem připojeny profilové těleso, dělené opláštění a sférická objímka.

Výhodou horninového svorníku podle technického řešení je jeho jednoduchá konstrukce s variabilitou technického provedení, splňující všechny možné požadavky jejich provozovatelů jak z hlediska pevnosti upnutí, tak únosnosti, ale i jejich vybavení tlakovými agregáty pro osové nebo boční plnění svorníku tlakovým médiem. Výhodou technického řešení je i možnost využití horninového svorníku s trvalou náplní a pojistným ventilem, nebo se ztracenou náplní bez zpětného ventilu, kdy tlakové médium - převážně voda je po upnutí horninového svorníku ve vývrtu vypuštěno.

Podstatnou výhodou je rovněž to, že sférická podložka se sférickou objímkou umožňují neomezenou vychylovatelnost a tím i plošnou přizpůsobivost se podložky k hornině, což umožňuje převést plnou osovou zátěž horninového svorníku, což jiná známá provedení nedosahují.

Výhodou je rovněž jeden přední svárový spoj, který spojuje jak tlakovou nádobu, tak pevnostní prvky. Svár je přitom rovnoměrný stranový s velmi dobrým odvodem tepla při svařování.

Výhodou je rovněž využití děleného opláštění, které kopíruje a chrání v koncové části profilové těleso a v přední části jsou oba uloženy pod sférickou objímkou a spojeny jedním svarem.

Výhodou je rovněž volný prostor kolem válcové pružiny zpětného ventilu, umožňující bezproblémové použití tlakového média o větší hustotě, jakým je vícesložkové médium BEVEDOL BEVEDAN.

Jednou z hlavních výhod technického řešení je provedená unifikace dílců pro kompletaci horninových svorníků a tím snížení výrobních nákladů a následně i nízká prodejní cena.

Objasnění obrázků na výkresech

Na přiložených výkresech jsou znázorněná příkladná provedení horninových svorníků podle technického řešení, kde obr. 1 a 5 představují boční pohledy na horninový svorník s osovým přívodem a trvalou náplní tlakového média a obr. 2 a 6 podélné řezy jejich úplných těles. Na obr. 3 a 7 jsou boční pohledy na horninový svorník s bočním plněním tlakového média, přitom obr. 7 je se ztracenou náplní a obr. 3 s trvalou náplní tlakového média. Obr. 4 a 8 představují podélné řezy jejich úplných těles. Na obr. 9 je nakreslen boční pohled na profilové těleso s částečným řezem a na obr. 10 je průřez, vedený rovinou A-A z obr. 9. Obr. 11 tvoří podélný řez zpětným ventilem. Na obr. 12 je znázorněn čelní pohled na díl opláštění a na obr. 13 řez vedený rovinou B-B z obr. 12. Obr. 14 je v řezu nakreslena část úplného tělesa s polohami sférické podložky a na obr. 16 část úplného tělesa v řezu s kroužkovým mezikusem. Obr. 17, 18, 19 a 20 představují podélné řezy plnicích koncovek 3A, 3B, 3C a 3D. Obr. 21 představuje průřez vedený rovinou C-C z obr. 5 a obr. 22 průřez upínání ve vývrtu.

Příklady provedení

Horninové svorníky podle technického řešení, splňující jednotnost řešení jsou buďto s trvalou náplní tlakového média upnutého v hornině, nebo se ztracenou náplní tlakového média upnutého v hornině. Dále technické řešení umožňuje plnění horninových svorníků osově nebo bočně.

Horninový svorník - obr. 1, 3, 5 a 7 pro daný průměr vývrtu v hornině u všech čtyř provedení úplného tělesa 10A - obr. 2, 10B - obr. 4, 10C - obr. 6 nebo 10D - obr. 8 se liší pouze plnicí koncovkou 3A, 3B, 3C nebo 3D - obr. 17 až 20. Ostatní prvky úplných těles 10A až 10D jsou unifikované a pro všechny dané typy shodné. Tatáž zásada platí pro každý další vyšší průměr v hornině s tím, že na válcových plochách 31 plnicích koncovek 3A až 3D je navíc přivařen

-2CZ 11708 Ul ocelový kroužkový mezikus 38 - obr. 16 a sférická podložka 13 je bez desky 133 s úkosovým prstenem 132, při zachování úhlu α = 8° pro všechna provedení.

Úplná tělesa 10A až 10D jsou provedena jako svárky. Na válcovou plochu 31 plnicí koncovky 3A až 3D je s předpětím nasunutá válcová část 01 ocelového šestilístkového profilového tělesa I - obr. 9, 10, na kterou se umístí dělená opláštění 2 - obr. 12, 13 svými válcovými částmi 02, přes které se nasune a připraví k svařování sférická objímka 4 a provede se svárový spoj 100 v ochranné atmosféře CO. Na konec profilového tělesa 1 po kruhovém stlačování se nasune uzavírací koncovka 5 a provede se vnitřní celoplošný tlakotěsný svár uvnitř uzavírací koncovky

5. Načež se do závitů 32 plnicích koncovek 3A, 3B našroubují zpětné ventily 20 - obr. 11, 3 a 1.

Zpětný ventil 20 má těleso ventilu 21 z bronzu v jehož sedle je umístěna těsnicí kulička 24, na kterou působí válcová pružina 23, opírající se o příčník 22. V tělese ventilu 21 je uloženo těsnění 25, tvořené normalizovaným 0-kroužkem.

Do úplného tělesa 10B se zašroubuje zátka 11 s těsnicím prvkem 14 a na opláštění 2 se umístí smršťovací objímky 12 - obr. 1, 21. Takto jsou horninové svorníky podle technického řešení připraveny k expedici, přitom všechny ks jsou dle technických podmínek zkoušeny na těsnost. Pro osové plnění horninových svorníků tlakovým médiem, kterým je tlaková voda nebo emulze, případně vícesložková média, se používá plnicí hlava, která se upevní v úchytové drážce 35 plnicí koncovky 3A a 3C úplného tělesa 10A, 10C - obr. 1,5, 19, 20.

Pro boční plnění horninových svorníků tlakovým médiem přes plnicí otvory 34 plnicích koncovek 3B a 3D - obr. 17 a 18 se používá plnicí hlava s dvoukroužkovým systémem.

Horninový svorník dle technického řešení se do vývrtu 9 vkládá jako celek ručně, nebo strojně. Plnicími otvory 34 plnicích koncovek 3A nebo 3B, 3C nebo 3D se pomocí plnicí hlavy - není předmětem ochrany - přivádí do vnitřního prostoru profilového tělesa 1 vysokotlaké médium, ku příkladu voda. Tím dochází k přetváření profilového tělesa J_, jeho obvodovým narovnáním obr. 22, kdy se dostává do styku s vnitřními plochami děleného opláštění 2, které se přitlačí na stěny vývrtů 9 horninového masivu 90, ve kterém se takto opláštění 2 upne.

Po dokončení přetvoření profilového tělesa I s opláštěním 2 horninového svorníku vysokotlakým médiem ve vývrtu 9 plnicí hlava se odpojí a tlakové médium buďto vyteče ztracená náplň, nebo prostřednictvím zpětného ventilu 20 zůstane ve svorníku - trvalá náplň a tvoří s horninovým masivem 90 jednolitý celek.

Po upnutí horninového svorníku ve vývrtu 9 horninového masivu 90 a odpojení plnicí hlavy se na plnicí koncovku 3A našroubuje na závit 37 závěsná matice s únosností 12 tun pro zavěšení břemen, shodně jako u plnicí koncovky 3B, kde po odšroubování zátky 11 s těsnicím prvkem 14 se našroubuje závěsný šroub s okem pro zavěšení břemen.

Horninové svorníky se vyrábí v délkách od 0,5 do 6,0 m pro pevnosti v tahu od 5 do 20 tun.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Horninový svorník s trvalou nebo ztracenou náplní tlakového média a opláštěním, obsahující profilové těleso s plnicí a uzavírací koncovkou, sférickou objímkou, opláštěním a smršťovací objímkou, případně zpětným ventilem s osovým nebo bočním přívodem tlakového média, vyznačující se tím, že kválcové ploše (31) plnicí koncovky (3A, 3B, 3C, 3D) úplného tělesa (10A, 10B, 10C, 10D) jsou jedním tlakově a pevnostním spojem (100) připevněny jednak válcová část (01) šestilístkového profilového tělesa (1) ajednak válcová část (02) děleného opláštění (2) a sférická objímka (4), přitom konec profilového tělesa (1) je tlakotěsně upevněn v uzavírací koncovce (5).

   -3 CZ 11708 Ul
2. 2. Horninový svorník podle nároku 1, vyznačující se tím, že na sférické objímce (4) je umístitelná sférická podložka (13).
3. 3. Horninový svorník podle nároku 1, vyznačující se tím, že na opláštění (2) je umístěna smršťovací objímka (12).
4. 4. Horninový svorník podle nároku 1, vyznačující se tím, že v plnicí koncovce (3A, 3B) úplného tělesa (10A, 10B) je upevněný zpětný ventil (20) s příčníkem (22) a těsněním (25).
5. 5. Horninový svorník podle nároku 1, vyznačující se t í m, že v úvodní části plnicí koncovky (3B) úplného tělesa (10B) je umístěna zátka (11) s těsnicím prvkem (14) a za ní v ose zpětný ventil (20).
6. 6. Horninový svorník podle nároku 5, vyznačující se tím, že u horninového svorníku upnutého v hornině je zátka (11) nahrazena normalizovaným závěsným šroubem shodně jako závěsná matice na závit (37) plnicí koncovky (3 A).
7. 7. Horninový svorník podle nároku 1, vyznačující se tím, že na válcových plochách (31) plnicích koncovek (3A, 3B, 3C, 3D) jsou upevněny kroužkové mezikusy (38).