CZ30095A3 - Rozpínatelné těleso hydraulicky upínatelných zařízení ve vrtech a jeho způsob výroby - Google Patents

Abstract

Rozpínatelné těleso sestává z koncovek (2, 4) spojených s tenkostěnnou podélně zborcenou trubkou (1). Konec trubky (1)je upevněn v těchto koncovkách (2,4) zalitím upevňovací hmotou (3), kterou je pájkový kov, lepidlo na kovy nebo zalévací hmota. Objemem upevňovací hmoty (3) určuje požadovaná pevnost spojení koncovek (2, 4) s tenkostěnnou podélně zborcenou trubkou (1) rozpínatelného tělesa.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká rozpínatelného tělesa hydraulicky upínatelných zařízeni ve vrtech,například hydraulicky rozpínatelných svorníků pro vyztužování a zpevňování důlních děl, t.j. chodeb, tunelů a pod. nebo pro vyztužování a zpevňování výkopů a svahů. Týká se rovněž řešení a způsobu výroby těsnících zátek a ucpávek ústí vrtů v horninách a stavebních hmotách, nosných elementů pro uchycování různých předmětů a pod.

konstrukčního řešení a z'p3so£ra— výxoby

Dosavadní stav techniky

V současné době se používá pro vyztužování a zpevňování stropů, stěn, eventuálně i počvy podzemních prostorů v hlubinných dolech, případně při tunelování nebo kotvení horninových stěn, výkopů a svahů svorníků různého provedení. V posledních létech se začaly vyrábět a užívat hydraulicky rozpínatelné svorníky, jejichž rozpínatelné těleso je tvořeno tenkostěnnou trubkou. Stěna této trubky je válcováním podélně zborcená alespoň jedním hlubokým žlábkem. Trubka je při tom vyrobena z ocele o vysoké tažnosti. Její takto zborcený kruhový průřez se přivedeným tlakovým médiem vytlačí přibližně do původního kruhového průřezu. Tohoto zpětného narovnávání zborceného kruhového průřezu se využívá k ukotvení svorníků po jeho celé délce ve vrtu v hornině.

Známý je - expanzní upínatelný svorník firmy Atlas Copco, který je prodáván pod názvem SWELLEX a hydraulicky upínatelný svorník typu HUS, který vyrábí firma ANKRA. Tyto svorníky jsou vyráběny tak, že ke koncům tenkostěnné podélně zborcené trubky o určité požadované délce t.j. rozpínatelného tělesa svorníku se přivaři potřebné koncovky. Na spodní konec se přivaří plnicí koncovka a na horní konec uzavíraci koncovka. Tento způsob výroby svorníků má za následek to, že při svařování dochází těsně za svarem k nedefinované rekrystalizaci

I

__.,..

τ ,η

v.

materiálu. To způsobuje nedefinované zmenšení pevnosti materiálu a tažnosti a tím i celkové tahové síly svorníku.

Riziko tohoto nestabilního jevu nelze prakticky vyloučit.

Další nevýhodou těchto svorníků je, že jejich únosnost je limitována plochou průřezu trubky. Únosnost je možno zvýšit J :

buď zvětšením průměru trubky nebo zesílením tloušťky stěny této trubky. Možnost zesílení stěny trubky je limitována potřebným tlakem pro zpětné vytlačování zborceného průřezu trubky. Při dosažení limitního tlaku zbývá jen možnost zvětšování průměru trubky, což sebou nese zvyšování nákladů u vrtacích prací v důsledku potřeby vrtů o větších průměrech. Dosavadní známé expanzní upínatelné svorníky mají boční plnění tlakového media, což znamená, že tlakové medium je přiváděno do rozpínatelného tělesa bočním otvorem v jeho plnicí koncovce. Svorník ukončený koncovkou s bočním plněním není možno vybavovat potřebnými závěsnými nebo přídavnými elementy, při jeho provozním použití.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje rozpínatelné těleso hydraulicky upínatelných zařízení ve vrtech a způsob jeho výroby podle vynálezu. Podstata tohoto rozpínatelného tělesa spočívá v tom, Se sestává ze známé tenkostěnné trubky, podélně zborcené alespoň jedním hlubokým žlábkem, na jejímž jednom konci je upevněna plnící koncovka s plnícím otvorem, směřujícím do vnitřku zborceného prostoru trubky. Na .druhém konci je upevněna uzavírací koncovka. Nově je vyřešeno upevnění koncovek s tenkostennou podélně zborcenou trubkou. Konce trubky jsou podle vynálezu upevněny v koncovkách zalitím upevňovací hmotou, kterou může být pájkový kov, lepící hmota nebo zalévací hmota. Konce trubky také mohou být upevněny zalitím v zahloubení, vytvořeném pro tento účel na čelní ploše koncovek. Koncovky mohou být rovně* provedeny jako kompaktní zalitý celek z jednoho nebo více druhů zalévacíčh hmot. Podstatou rozpinatelněho tělesa podle'¹ vynálezu js dále to,· Se koncovky mohou být provedeny jako průchozí spojky, čímS vznikne možnost sestavení rozpínatelného tělesa z několika samostatných dílů prakticky libovolné délky, přičemž jednotlivé díly mohou být zhotoveny z materiálů o různé pevnosti, tvaru a konstrukčního uspořádáni. V případě, že se uzavírací koncovka, anebo průchozí spojka opatří zazátkovaným otvorem, vznikne rozpínatelné těleso pro injektážní svorník. Podstata vynálezu spočívá rovněž v tom, že spolu s tenkostěnnou trubkou může být v koncovkách nebo průchozích spojkách zalito upevňovací hmotou nejméně jedno táhlo, např. z -tyčové . oceli., .. lanka, nebo.umělých vláken,, .které . je umístěno uvnitř prostoru podélně zborcené tenkostěnné trubky, a které může být namáháno až na hodnotu jeho mechanické tahové pevnosti. Podstatou způsobu výroby rozpínatelného tělesa hydraulicky upínatelnýčh zařízení ve vřtech^_-po31é'výnálezu^-je^-; že se do koncovky nebo do jejího zahloubení zasune konec jeho tenkostěnné trubky, nebo konec trubky s táhly a do této koncovky nebo do jejího zahloubení se vpraví pájkový kov v objemu odpovídající požadované pevnosti spoje. Zahříváním se pájkový, kov v koncovce, roztaví,.čímž přilne po ztuhnutí ke všem plochám v roztaveném pájkovém kovu do výše jeho hladiny. Podstatou způsobu této výroby rozpínatelného tělesa je i alternativní použití upevňovací hmoty, kterou je lepidlo na kov nebo zalévací hmota. Takto se kromě toho dá přímo vyrobit koncovka ve íormě o požadovaném tvaru koncovky tím, že se

J prostor iormy zaplní zalévací hmotou.

Rozpínatelné těleso v provedeni podle vynálezu má tyto výhody. Pevnost spojení koncovek s tenkostěnnou podélně zborcenou trubkou je možno volit dle objemu upevňovací hmoty případně výškou její hladiny, což v praxi znamená, že je možno dosáhnout ve spoji vždy vyšší pevnosti než je pevnost samotné tenkostěnné trubky. To platí i v případě, Že pevnost trubky je zvýšena vložením táhel do jejího vnitřního prostoru,. Tím je vyřešen problém nedostatečně pevného místa v rekrystalizační zóně . za svarem, jimž jsou dosud upevňovány koncovky k tenkostěnné trubce rozpínatelného tělesa. Umístěním táhel v tenkostěnné trubce se zvýší pevnost rozpínatelného tělesa, při stejném průměru tenkostěnné trubky. Umístěním táhel v trubce se rovněž zvýší schopnost přenášet kroutící moment rozpínatelného tělesa. Na základě toho je možno využít tohoto vyztužování hornin uzavírací koncovce, rozpínatelného tělesa jako závrtných svorníkových tyčí. Použití průchozích spojek na konci trubky umožňuje sestavení rozpínatelných těles z více kratších dílů, což znamená v případě svorníků značnou výhodu při v malých prostorech. Použitím zátek v případně v průchozí spojce nebo v průtokovém nástavci s bočním výtokem je možno následně po roztažení tenkostěnné trubky rozpínatelného tělesa provádět injektáž hornin. Rozpínatelné těleso v provedení krátké tenkostěnné trubky s plnící koncovkou a uzavírací koncovkou podle vynálezu se dá využít jako zátky nebo ucpávky ústí vrtů v horninách, a to š vysokou těsnicí účinností. Výhodou způsobu výroby rozpínatelných těles podle vynálezu je vysoký stupeň vyloučení vlivu lidského faktoru na kvalitu spoje.

Přehled obrázků na výkresech

Na připojených výkresech je zobrazená řada příkladných provedení rozpínatelného tělesa s novými znaky podle vynálezu. Na obr. 1 je v nárysném pohledu a částečném podélném řezu znázorněno rozpínatelné těleso použité u svorníku s plnící a uzavírací koncovkou, přičemž plnící koncovka je řešena s axiálním plnícím otvorem.

Obr. 2 představuje půdorys v příčném řezu vedený v rovině A-A plnící koncovkou na obr. 1.

Na obr. 3 je v podélném řezu znázorněn konec rozpínatelného tělesa s upevněnou průchozí spojkou s vnitřním závitem.

Na obr. 4 je znázorněno totéž ukončení rozpínatelného tělesa se zazátkovanou průchozí spojkou.

Na obr. 5 je znázorněno v nárysném pohledu s částečným podélným řezem rozpínatelné těleso svorníku, zpevněné vnitřními táhly.

Obr. 6 je půdorysem příčného řezu vedeného v rovině C-C na obr. 5 v provedení čtýřnásobně podélně zborcené tenkostěnné trubky rozpínatelného tělesa.

Na obr. 7 je znázorněna část rozpínatelného tělesa- s uzavírací koncovkou se zazátkovaným otvorem.

Na obr. 3 je v podélném řezu znázorněno spojeni dvou rozpínateinýah těles pomoci průchozích spojek a průtokového nástavce se zazátkovanými bočními kanály.

Na obr. 9 je znázorněn příčný řez rozpínatelným tělesem v provedení dvojnásobně podélně zborcené tenkostěnné trubky.

Na obr. 10 až 13 jé znázorněno alternativní připojení koncovek rozpínatelného tělesa.

Na obr. * 14 je v podélném řezu znázorněn příklad kompaktního provedení koncovky se zpevňovacími prstenci a vnitřním závitem. -....... ................ ........................ .........

Na obr. 15 je v podélném řezu znázorněn konec rozpínatelného tělesa s upevněnou průchozí spojkou s vnějším závitem.

—- . ....... .j·^. .........._____________Ί|._ _

Na obr. 16 je v podélném řezu znázorněno spojení dvou rozpí natsíňýč^h^-těl es pomoci průchozí čřTVpojěk ~

Příklady provedení vynálezu

Rozpínatelné těleso podle vynálezu je tvořeno kombinací známých elementů s novými elementy.

Rozpínatelné těleso sestává tak jako dosavadní tělesa, použitá například u svorníků, z tenkostěnné trubky i, která je podélně zborcená nejméně jedním hlubokým žlábkem, jak je patrno z obr. 6a 9. Na jednom konci trubky X je upevněna plnicí koncovka 2, například s axiálním plnícím otvorem, směřujícím do vnitřku zborceného prostoru trubky 1. a na druhém konci trubky i je upevněna uzavírací koncovka 4, jak je znázorněno na obr. 1. Upevnění koncovek 2 a X může být provedeno tak, že v jejich čelní ploše je zhotoveno zahloubení pro zasunutí konce trubky X, který je zalit v zahloubení upevňovací hmotou 3 například roztaveným pájkovým kovem nebo lepidlem na kovy. Upevněni koncovek 2 a 4 může být v.

provedeno také zalitím konce trubky X upevňovací hmotou 3. přímo v dutině koncovky 2 a 4, jak je znázorněno na obr. 10 až

13. Koncovka může být rovněž provedena jako kompaktní zalitý celek jak je znázorněno na obr. 14, přičemž k zesílení pevnosti koncovky může být použito jednoho nebo několika zpevňovacích prstenců 24. Tyto spoje se vyznačují tím, Že obsahují jednak průřez namáhaný na tah, jehož velikost je dána velikostí průřezu tenkostěnné trubky a jednak průřez namáhaný

-¾ střihem, jehož velikost je dána výškou vrstvy upevňovací hmoty a délkou buď dvojnásobného nebo jednonásobného, obvodu tenkostěnné trubky A.. Stejným způsobem mohou být zality upevňovací hmotou 2 koncovky 2 a provedené jako průchozí spojky S, dle obr. 3 a 4 popřípadě 10 a 11 a uzavírací koncovka ú s otvorem 16 podle obr. 7. Plnící koncovka 2 s axiálním plnicím otvorem 20 podle obr. 1 je řešena pro možnost snadného a těsného napojení hadicové koncovky 8 s těsnícím kroužkem 5. tím, že má válcové vybrání 14 a dva otvory 15 pro zajiSťovací vidlici 10. Plnicí koncovka 2 může být opatřena na svém povrchu vnějším závitem 19 pro upevnění závěsných elementů. Průchozí spojky £ s průtokovým otvorem 13 jsou ukončeny vnitřním závitem ťj. nebo vnějším závitem 19 dle obr. 3 a obr. 15. Tento vnitřní závit £ a vnější závit 19 Slouží pfo zašroubování . vsuvky do dalšího rožpínatelného tělesa opatřeného rovněž průchozí spojkou Tímto opatřením je možno sestavovat např.trubkové expanzní svorníky z několika dílů na potřebnou délku, jak je znázorněno na obr.16. Na obr.8« je navíc vřazen mezi průchozí spojky 5 a těsnění 18 průtokový nástavec 17 s bočními kanály 21·. Tyto jsou uzavřeny zátkou 7. Tohoto uspořádání lze využit pro svorníky k injektáži horniny stejně jako v provedení s uzavírací koncovkou 4 s otvorem 16 uzavřeným zátkou 7 dle obr.7 a v provedení s průchozí spojkou 5 zaslepenou zátkou 7 dle obr.4. Injektáž rozpínatelným tělesem použitým u svorníku nebo u sestavy svorníků je možno provádět následně po rozepnutí trubky 1 rožpínatelného tělesa zvýšením tlaku média, čímž dojde k vyražení zátek 7. Pevnost rožpínatelného tělesa se zvýší vložením táhel 11 . v příkladném provedení dle obr.5 a 6. Táhla 11 jsou při tom zalita upevňovací hmotou 2 spolu s trubkou 1 a mohou být provedena . z tyčové oceli, lanka nebo umělých vláken. Tímto řešením se značně zvýši únosnost rožpínatelného tělesa použitého u svorníku při zachování jeho původního průměru. Takovéto rozpinatelné těleso je využitelné i pro výrobu zavrtných svorníků. Ténkostěnný plášť koncovky 25 je připevněný ke konci trubky £ jeho zalitím uvnitř upevňovací hmotou 3. . ?ro zvýšení soudržnosti upevňovací hmoty 3 s pláštěm koncovky 25 je možno plášť vyrobit jako zvlněný oblými prolisy 22- 'Zvýšení soudržnosti konce trubky χ. s upevňovací hmotou 2. l~e řešit rozšířením konce zalitého ve hmoté jak je znázorněno na obr. 11. Pevnost spojení konce trubky i s pláštěm koncovky 25. lze řešit rovněž tak, že na konec trubky 1 se připevní kruhová spolu s koncem trubky 1 zalitá plášti koncovky 55 jak znázorňují hmotě 2 lze vytvarovat jak potřebné průtokové otvory iXXŽ/ŽS» tak i vnitřní závit £ a vnější závit 19. ... .._......................____ .............

destička 33, která je upevňovací hmotou 2 v obr.12 a 13. V zalévací

TV 3ΰ0-3ν

Claims (16)

1. PATENTOVÉ NÁBOKY

   1. Rozpinatelné těleso hydraulicky upínatelných zařízení ve vrtech, které sestává z tenkostěnné trubky, podélně zborcené alespoň jedním hlubokým Žlábkem, na jejímž jednom konci je upevněna plnicí koncovka s plnicím otvorem směřujícím do vnitřku zborceného prostoru trubky a na druhém konci je upevněna uzavírací koncovka, vyznačující se tím, Že konce tenkostěnné podélně zborcené trubky (1) jsou v koncovkách (2,4) nebo v průchozí spojce (5) zality upevňovací hmotou (3).

   /i
2. 2,. Rozpinatelné těleso podleΐ5ίϊ4 1, vyznačující se tím, že konce tenkostěnné podélně zborcené trubky (1) jsou zality upevňovací hmotou (3) v zahloubení (12) na čelní ploše koncovek (2,4) a průchozí spojky (5).
3. 3. Rozpinatelné těleso podle Ja^ída· 1 nebo 1 a 2, vyznačující se tím, že koncovka (2,4) nebo průchozí spojka (5) je opatřena otvorem (13,16), který je uzavřen zátkou (7).
4. 4. Rozpinatelné těleso podle brtfTTiT 1 nebo 1 a 2, vyznačující se tím, Se jedna nebo obě koncovky (2,4) jsou provedeny jako průchozí spojky (5) s průtokovým otvorem (13), s vnějším závitem (19) na povrchu koncovky nebo s otvorem spojky opatřeným vnitřním závitem (6) pro vsuvky nebo spojky k připojení dalšího rozpínatelného tělěsa.
5. 5. Rozpinatelné tělěso podle 1,3 a 4 nebo 1 až 4, vyznačující se tím, že spolu s tenkostěnnou podélně zborcenou trubkou (1) je v koncovkách (2,4) nebo průchozí spojce (5) zalito upevňovací hmotou (3) nejméně jedno táhlo (11) , které je umístěno uvnitř prostoru trubky (1).

   njirtlU
6. 6. Rozpinatelné těleso podle ~l>ďďhi~ 1 ,3. až 5 nebo 1 až 5, vyznačující se tím, Se plnicí koncovka (2) je opatřena plnicím otvorem (20) s válcovým vybráním (14) pro zasunutí hadicové koncovky (8) tlakového media, přičemž tečně na válcové vybráni (14) jsou provedeny dva otvory (15) pro zajišťovací vidlici (10) hadicové koncovky (8) s těsnícím kroužkem (9) .
7. 7Rozpinatelné. těleso, podle. áaaJehZ l ,3 až 6 nebo 1 až 6, vyznačující se tím, že plnicí koncovka (2) je na povrchu opatřena vnějším závitem (19) pro našroubování závěsných elementů.
8. 8. Rozpinatelné těleso podle fadžiu· 1,3 až 7 nebo 1 až 7, vyznačující se tím. Že ve vnitřním závitu (6) průchozí spojky (5) je našroubován průtokový nástavec (17) s bočním kanálem (21) uzavřeným zátkou (7).
9. 9. Rozpinatelné těleso podle faďQ» 1 nebo 1 , 3 až 8, vyznačující se tím. Že plášť koncovky (25) je hladký nebo je zvlněn po obvodě alespoň jedním oblým prolisem (22).
10. 10. Rozpinatelné těleso podle '-bdSu 1 nebo 1 až 9, vyznačující se tím, že konec tenkostěnné trubky (1), zalitý upevňovací hmotou (3) je rozšířen.
11. 11. Rozpinatelné těleso podle 1 nebo 1 áž 10, vyznačující se tím, že koncovka (2,4) nebo průchozí spojka (5) je uvnitř přepažena destičkou (23) pevně spojenou s koncem tenkostěnné trubky (1) a spolu s touto trubkou (1) zalita zcela nebo Částečně upevňovací hmotou (3) v plášti koncovky (25).
12. 12. Rozpinatelné těleso podle bcH_4u· 1 nebo 1 až 11, vyznačující se tím, že koncovka (2,4) nebo průchozí spojka (5) je provedena jako kompaktní zalitý celek.

    nbgín,
13. 13. Rozpí natelné těleso podle i nebo 1 až 12, vyznačující se tím. Se koncovka (2,4) nebo průchozí spojka (5) je provedena jako kompaktní zalitý celek, přičemž k zesílení pevnosti koncovky je použit jeden nebo několik zpevrtovacích prstenců (24).
14. 14. Způsob výroby rozpínatelného tělesa podle 353S5T 1 ' nebo 1 až 12, vyznačený tím, že se do koncovky (2,4) nebo do jejího zahloubení (12) v čelní ploSe zasune konec trubky (1) nebo konec trubky (i) s táhly (11) a do této koncovky (2,4) nebo do jejího zahloubení (12) se vpraví pájkový kov .5$ (3) v objemu odpovídajícím požadované pevnosti spoje.
15. 15. Způsob výroby rozpínatelného tělesa podle -fadSi* 1 až 12, vyznačený tím, že se do koncovky zasune konec trubky (1) nebo konec trubky (1) s táhly (11) a do této koncovky (2,4) nebo do jejího zahloubení (12) vpraví lepící nebo zalévací hmota (3).
16. 16. Způsob výroby rozpínatelného tělesa podle -to&ř1 nebo 1 až 12, vyznačený tím, Že se konec trubky (1) zasune do íormy požadovaného tvaru koncovky (2,4), jejíž prostor se zaplní zalévací hmotou (3).