Oblast techniky

Technické řešení se týká konstrukčního řešení hydraulicky rozpínatelného horninového svorníku, určeného jak pro zajišťování a zpevňování soudržnosti horninového masivu, zejména při ražení tunelů, důlních chodeb a komor, tak pro stabilizaci skalních stěn, svahů a hrází formou injektáže, s předpokládaným využitím v dolech na těžbu rud a uhlí nebo při různých aplikacích ve stavebnictví.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro zajišťování a zpevňování soudržnosti hornin při ražení důlních chodeb, tunelů a komor nebo při stabilizaci skalních stěn, svahů a hrází používají různé typy horninových svorníků nebo kotev, jejichž konstrukce a materiálové provedení se liší v závislosti na druhu horniny. Mezi nej častěji používané druhy patří hydraulicky rozpínatelné svorníky opatřené expanzním trubkovitým tělesem, jehož povrch je podélně v jedné nebo několika liniích zborcen. Expanzivní těleso je na obou koncích opatřeno koncovkami opatřených vtokovým a výtokovým ventilem.

Příkladné provedení hydraulického upínatelného svorníku tohoto typu pro vyztužování hominového masívu je známo ze spisu CZ 274598, kde je popsán svorník s deformovatelným tělesem, které je na jednom konci opatřeno plnicí objímkou, na druhém konci nátrubkem s destrukční membránou, přičemž pro utěsnění vývrtu při injektování je na tělese navlečen těsnicí kroužek. Použití obvodového těsnicího kroužku u těchto typů svorníků je pak zřejmé ze spisu EP 1300546. Svorníky s vícedílným opláštěním pak jsou známy ze spisů CZ 16636 (Ul), CZ 20001439 (Al) nebo CZ 11708 (Ul). Řešení dle spisu CZ 20609 (Ul) popisuje horninovou expanzní kotvu s tělesem opatřeným hlubokými podélnými prolisy ve tvaru žlábků a uloženém v třecím pouzdru, tvořeném nejméně dvěma v sobě zasunutelnými trubkovými plášti pevně připojenými k trubkovým koncovkám tělesa. Rovněž je známo řešení svorníku dle spisu CZ 11166 (Ul), kde k oběma zúženým koncům rozpínatelného tělesa jsou připevněny nátrubky s konkrétními provedeními těsnicích zátek. Další řešení svorníků podobných typů jsou pak popsána např. ve spisech US 5137395, GB 2072784 nebo CZ 295079. Příklad konstrukčního provedení trubkových spojek předmětných svorníků je pak patrný ze spisu EP 2147185. Konečně je známo konstrukční řešení horninového injektážního svorníku dle spisu CZ 301263, jehož těleso je tvořeno zborcenou expanzní trubkou, která je na obou svých koncích zredukována objímkou na menší průměr jejího symetrického průřezu do tvaru hrdla, kde průřezové dutiny expanzní trubky mezi objímkou a připojovacím nátrubkem jsou uzavřeny svarem nebo lepicí hmotou.

Společnou nevýhodou známých konstrukcí horninových svorníků je značně komplikované a materiálově náročné řešení spojení základního trubkového expanzního tělesa s oběma koncovkami využívající v řadě případů použití přechodových prvků, jehož důsledkem je zvýšení výrobních nákladů a nároků na preciznost provedení nerozebíratelných spojů jednotlivých konstrukčních prvků.

Úkolem představovaného technického řešení je úprava konstrukce rozpínatelného horninového svorníku zajišťující snížení nákladů na jeho výrobu při zachování dokonalé funkčnosti, a to zejména s ohledem na zachování dokonalé těsnosti spojů při redukci počtu konstrukčních prvků o přechodové spojky.

Podstata technického řešení

Stanoveného cíle je dosaženo technickým řešením, kterým je rozpínatelný horninový svorník vhodný zejména pro vyztužování horninového masivu v hlubinných dolech, podzemním i nadzemním stavitelství a obsahující rozpínatelné trubkové těleso, jehož příčný průřez má zborcený tvar vytvářející na povrchu tělesa alespoň jeden podélný žlábek a které je na obou koncích za·/

-1 CZ 25706 Ul končeno přechodovými prstencovými pouzdry, v nichž jsou nerozebíratelně zabudovány výtokový ventil a vtokový ventil. Podstata technického řešení spočívá v tom, že prstencová pouzdra ve tvaru mezikruží jsou vytvořena tak, že mezi velikostí vnitřního průměru (d) pouzdra a největším vnějším rozměrem (D) průřezu tělesa platí vztah d>D, přičemž výtokový ventil a vtokový ventil jsou do pouzder zasunuty a jsou v nich zajištěny pevným spojem.

Ve výhodném provedení jsou výtokový ventil a vtokový ventil v pouzdrech upevněny obvodovým svarem, příčný průřez tělesa má tvar čtyřlístku a těleso je.na povrchu opatřeno alespoň jednou prstencovou těsnicí manžetou.

Předkládaným technickým řešením se dosahuje nového a vyššího účinku v tom, že novou konstrukční úpravou se snižuje náročnost na výrobní a materiálové provedení horninového svorníku při zachování jeho dokonalé funkčnosti.

Objasnění výkresů

Konkrétní příklady provedení technického řešení jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech, kde:

obr. 1 je podélný řez celkovým provedením horninového svorníku s připojenými ventilovými koncovkami, obr. 2 je detailní podélný řez tělesem horninového svorníku, a obr. 3a) až obr. 3f) jsou řezy trubkovým tělesem s různými možnými provedeními jeho zborcených průřezů.

Výkresy, které znázorňují představované technické řešení, a následně popsané příklady konkrétních provedení v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňují podstatu technického řešení.

Příklady uskutečnění technického řešení

Horninový svorník podle technického řešení je tvořen rozpínatelným trubkovým tělesem 1, jehož příčný průřez má zborcený tvar, například tzv. čtyřlístku, vytvářející na povrchu tělesa 1 podélné žlábky 2. Na obou koncích je těleso 1 zakončeno přechodovými prstencovými pouzdry 3 ve tvaru mezikruží, která jsou vytvořena, s výhodou vykováním, tak, že mezi velikostí vnitřního průměru d pouzdra 3 a největším vnějším rozměrem D průřezu tělesa i platí vztah d>D.

V jednom z pouzder 3 je nerozebíratelně připojen, s výhodou zasunut a přivařen obvodovým svarem 7, výtokový ventil 4 s uvnitř zabudovanou protržitelnou membránou 41 a v druhém pouzdru 3 je stejným způsobem nerozebíratelně připojen vtokový ventil 5 s uvnitř zabudovaným zpětným ventilem 51. Středová část tělesa 1 je pak na povrchu opatřena prstencovou těsnicí manžetou 6, jak je patrné z obr. 1.

Při výrobě rozpínatelného horninového svorníku se postupuje tak, že nejdříve se oba konce trubkového tělesa 1 se zborceným průřezem upraví, s výhodou rozkováním, na tvar mezikruží požadovaného vnitřního průřezu o průměru d, do nichž se následně zasunou a zavaří obvodovým svarem výtokový ventil 4 a vtokový ventil 5.

Popsané provedení horninového svorníku není jediným možným řešením podle technického řešení, ale jak je patrné z vyobrazení na obr. 3, nemusí mít těleso 1 zborcený průřez ve tvaru čtyřlístku, ale tento může být ve tvaru trojlístku, šestilístku, hvězdic s různým počtem cípů nebo žlabů s rozličným tvarem dutiny.

-2CZ 25706 Ul

Průmyslová využitelnost

Rozpínatelný horninový svorník podle technického řešení je určen jak pro zajišťování a zpevňování soudržnosti horninového masivu, zejména při ražení tunelů, důlních chodeb a komor, tak pro stabilizaci skalních stěn, svahů a hrází formou injektáže, s předpokládaným využitím v dolech na těžbu rud a uhlí nebo při různých aplikacích ve stavebnictví.

NÁROKY NA OCHRANU