ES2854290T3

ES2854290T3 - Perno de fricción

Info

Publication number: ES2854290T3
Application number: ES16801765T
Authority: ES
Inventors: Mieczyslaw Rataj; Peter Young; Bradley Darlington
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2036-11-25
Also published as: PL3384131T3; CN108291445A; US20190316467A1; CL2018001430A1; CN108291445B; PT3384131T; WO2017093138A1; CA3004998A1; US20180347358A1; AU2016363530A1; US10837280B2; US10370968B2; EP3384131A1; EP3384131B1; CA3004998C; AU2016363530B2

Abstract

Un conjunto de perno de fricción (10) para aplicar por fricción a una superficie interna de un orificio (36) formado en estratos rocosos (15), comprendiendo el conjunto: un tubo alargado (25) que tiene un extremo delantero (16) y un extremo trasero (41); un mecanismo de expansión (11) situado dentro del tubo (25) y hacia o en el extremo delantero (16) y configurado para aplicar una fuerza de expansión radial al tubo (25) para asegurar el conjunto a los estratos rocosos (15); una barra alargada (22) o cable que se extiende longitudinalmente dentro del tubo (25) y que está conectado en o hacia un primer extremo (21) al mecanismo de expansión (11) y en o hacia un segundo extremo (40) a un mecanismo de anclaje (12) situado en o hacia el extremo trasero (41) del tubo (25); un mecanismo de retención (13) que actúa entre el tubo (25) y la barra (22) o cable de tal manera que se evita que al menos una porción de la barra (22) o cable sea expulsado del conjunto (10) en caso de que la barra (22) o el cable se rompa; en el que el mecanismo de retención (13) comprende un mecanismo de restricción (27) posicionado radialmente entre la barra (22) y una superficie interior (26) del tubo (25); comprendiendo el mecanismo de anclaje (12) una fijación que se puede montar en o hacia el segundo extremo (40) de la barra (22) o cable y que está configurada para sujetarse contra el extremo trasero (41) del tubo (25) que debido al ajuste crea tensión en la barra (22) o cable para actuar sobre el mecanismo de expansión (11) y crear la fuerza de expansión radial; al menos una parte de la fijación sobresale radialmente hacia afuera más allá del tubo (25) o un componente unido a una región externa del tubo (25) de manera que pueda ser sujetada contra los estratos rocosos (15) en una región alrededor de un extremo externo del orificio (36); caracterizado por que: un mecanismo de sustentación (29) fijado en o hacia el extremo trasero (41) del tubo (25); y un mecanismo de aplicación (23) provisto en la barra (22) o cable intermedio axialmente entre el mecanismo de sustentación (29) y el primer extremo (21) de la barra (22) o cable; en el que el mecanismo de aplicación (23) está configurado para aplicarse radialmente al mecanismo de restricción (27) y el mecanismo de restricción (27) está configurado para aplicarse radialmente al mecanismo de sustentación (29) para evitar la expulsión de la barra (22) o cable del conjunto si la barra (22) o el cable se rompen; en el que el mecanismo de sustentación (29) comprende una pestaña (29) que se proyecta radialmente hacia dentro desde el tubo (25).

Description

DESCRIPCIÓN

Perno de fricción

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un conjunto de perno de fricción para su uso en estratos rocosos para estabilizar los estratos contra fracturas o colapso y en particular, aunque no exclusivamente, se refiere a un perno de fricción configurado para retener todos los componentes del perno dentro del conjunto en el caso de que partes del perno se rompan en respuesta a fuerzas de tracción y/o cizalladura.

Antecedentes de la técnica

Los pernos de expansión para rocas se instalan perforando un orificio en el estrato rocoso, insertando el perno para roca en el orificio y expandiendo la parte del perno para proporcionar un bloqueo por fricción contra la superficie del orificio. Los pernos de expansión para rocas incluyen un tubo alargado, que generalmente está dividido longitudinalmente, con un mecanismo de expansión situado dentro del tubo, normalmente hacia el extremo principal del tubo que se inserta en primer lugar en el orificio perforado en el estrato rocoso o en la pared. El mecanismo de expansión está conectado a un cable flexible o barra sólida que se extiende hasta el extremo trasero del perno y se une a un anclaje de tal manera que la expansión del mecanismo de expansión se efectúa tirando o haciendo rotar el cable o la barra.

El orificio que es perforado en el estrato rocoso debe tener un diámetro más pequeño que el diámetro exterior del tubo, de modo que el tubo ya tenga un ajuste por fricción dentro del orificio antes de la expansión del perno, lo que maximiza la aplicación por fricción del perno para roca en el interior del orificio. Este método de inserción es relativamente simple, a diferencia de otras formas de pernos para roca que emplean resina o lechada para anclar el perno para roca dentro del orificio. Ejemplos de conjuntos de pernos de fricción que comprenden un tubo generalmente circular para acomodar un perno de fricción alargado se describen en los documentos Wo 2010/104460; US 4.859.118 y AU 2012-209052.

Los pernos anclados con resina comprenden típicamente un cartucho de resina que se debe insertar en el orificio antes de la inserción del perno. La inserción del cartucho de resina es a veces muy difícil, porque típicamente las paredes del túnel se extienden a una altura significativa, de modo que el acceso a los orificios en los que se va a insertar el cartucho puede ser inconveniente. Además, la resina que se emplea es relativamente cara y tiene una vida útil limitada.

Los pernos para roca con lechada de cemento son menos costosos que los pernos anclados con resina, pero la aplicación del cemento es más engorrosa que la de la resina. La lechada de cemento requiere equipo de mezcla de cemento, así como equipo de bombeo y suministro, para entregar el cemento mezclado al interior del orificio.

Los pernos para roca anclados con resina o cemento generalmente se anclan en un orificio para proporcionar mayores niveles de refuerzo o estabilización de la roca en comparación con los pernos para roca de fricción, debido a una mejor unión entre la pared de la orificio y la resina o cemento, en comparación con la aplicación por fricción de un perno para roca de fricción. Además, los pernos para roca anclados con cemento generalmente permiten una unión a lo largo de toda la longitud del perno para roca y la pared de orificio. Sin embargo, las ventajas de la velocidad de instalación y el costo hacen que los pernos para roca de fricción sean atractivos en entornos adecuados.

Cualquier forma de perno para roca es susceptible de fallar si el perno está expuesto a una carga excesiva por parte de los estratos rocosos en los que se ha instalado el perno. El fallo puede ser un fallo por tracción o un fallo por cizalladura o puede ser una combinación de fallo por tracción y cizalladura. En los pernos para roca de expansión, el perno puede fallar por fractura del tubo. A menudo se puede tolerar un fallo de ese tipo siempre que la barra o el cable del perno no falle también. Sin embargo, si el perno para roca se carga hasta el punto de que tanto el tubo como la barra (o cable) fallan, entonces existe la posibilidad de que una sección del perno para roca que está hacia el extremo abierto del orificio (el extremo trasero del perno para roca) puede salir del orificio con un impulso considerable, lo que representa un peligro para los trabajadores y el equipo en las inmediaciones. La sección del perno para roca que se puede expulsar del orificio puede incluir una parte del tubo y la barra o cable, el mecanismo de anclaje (que se conecta al extremo trasero del cable o barra) y la placa para roca. Además, se pueden incluir otros accesorios en la sección expulsada. En consecuencia, lo que se requiere es un conjunto de perno de fricción que aborde estos problemas.

Sumario de la invención

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un conjunto de perno de fricción configurado para evitar la expulsión bajo carga de al menos una porción del conjunto y, en particular, una parte del extremo trasero del conjunto en caso de que se rompan porciones del conjunto. Por consiguiente, un objetivo específico es proporcionar un conjunto de perno de fricción que reduzca los riesgos de seguridad para el personal y la probabilidad de que se produzcan daños al equipo en las proximidades del perno para roca.

Otro objetivo específico adicional de la presente invención es proporcionar un conjunto de perno para roca que esté configurado para retener componentes rotos o fracturados del conjunto por medio de un mecanismo o una pluralidad de mecanismos que no requieren que una parte de tubo del conjunto se coloque bajo una tensión axial durante el uso que de otro modo puede resultar en la fractura o la ruptura del tubo y ser expulsado del orificio del estrato rocoso en uso. Por lo tanto, es un objetivo específico proporcionar un conjunto de perno para roca en el que los únicos componentes que se colocan bajo carga de tracción incluyen la barra o cable que se extiende axialmente dentro del conjunto de perno para roca.

Otro objetivo adicional es proporcionar un mecanismo de retención para retener componentes rotos o fracturados del conjunto de perno para roca, que funcione independientemente y, por lo tanto, que no dependa de los estratos rocosos como una parte componente del conjunto de retención. Un objetivo específico es proporcionar un conjunto de perno para roca que tenga un mecanismo de retención que sea autosuficiente y con un funcionamiento que evite la necesidad de cooperación con los estratos que rodean el conjunto de perno de fricción. Una disposición de este tipo está adaptada para proporcionar una acción de retención fiable para cualquier componente del conjunto que pueda fracturarse o separarse debido a la rotura bajo carga de tracción y/o de cizalladura.

Otro objetivo adicional es proporcionar un conjunto de perno para roca que, cuando esté en uso y en particular, inmediatamente después de la instalación inicial, distribuya las fuerzas de carga axialmente a lo largo de la longitud del conjunto. En particular, un objetivo específico es reducir las fuerzas de tracción dentro de la barra por medio de la distribución de la carga de tracción inicial de la barra para eliminar o reducir el alargamiento axial de la barra y, por lo tanto, mantener la efectividad del conjunto para estabilizar los estratos frente a fracturas o colapsos.

Los objetivos se logran, en parte, por medio de un mecanismo de retención que actúa entre una parte de tubo del conjunto y una barra o de cable del conjunto. Los objetivos también se logran, en parte, por medio de un mecanismo de anclaje que forma parte del conjunto del perno para roca que está configurado para aplicarse a los estratos rocosos que rodean a un extremo abierto del orificio en el que se inserta y se asegura el perno para roca, que no coloca el tubo en tensión lo cual, de otro modo, aumentaría la susceptibilidad del tubo a agrietarse, partirse o fallar en respuesta al movimiento de los estratos rocosos que rodean el perno para roca.

Además, los objetivos se logran proporcionando un medio para realizar la transferencia de carga desde la barra al tubo radialmente exterior de manera que las fuerzas de tracción dentro de la barra se puedan distribuir (y ser compartidas) con el tubo. Una disposición de este tipo es ventajosa para reducir la carga de regiones específicas del conjunto y distribuir eficazmente las fuerzas de carga axialmente a lo largo de la longitud del conjunto. Esto se logra, en parte, por medio de una parte del mecanismo de retención que se coloca radialmente entre la barra y el tubo y en una región axialmente hacia atrás de la barra y el tubo para separarse axialmente de un mecanismo de expansión primario situado en un extremo axialmente delantero del conjunto.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un conjunto de perno de fricción para ser aplicado por fricción a una superficie interna de un orificio formado en estratos rocosos, como se define en la reivindicación 1 adjunta.

Preferiblemente, la fijación comprende una tuerca y una brida que se extienden radialmente hacia fuera más allá del tubo, estando configurada la brida para ser sujetada contra los estratos rocosos. Opcionalmente, la tuerca y la brida están formadas de forma no integral para que sean componentes separados relativamente una de la otra y del tubo alargado. Opcionalmente, la tuerca se asegura al segundo extremo de la barra o cable de manera que la rotación de la tuerca proporcione una rotación correspondiente de la barra o cable. Opcionalmente, según otras implementaciones adicionales, la tuerca se asegura a un segundo extremo de la barra o cable por medio de roscas de tornillo cooperantes para permitir que la barra o el cable se mueva axialmente por medio de la rotación de la tuerca.

Preferiblemente, la brida está formada como una arandela anular capaz de quedar atrapada axialmente entre la tuerca y el extremo trasero anular del tubo. Es importante destacar que la brida, en forma de junta anular, no está asegurada mecánicamente al tubo por medio de soldadura, adhesivo u otros accesorios mecánicos y es desmontable en el conjunto exclusivamente por medio de la aplicación de la tuerca con la barra o cable para sujetar la brida. en posición contra el extremo trasero del tubo. Una realización de este tipo es ventajosa para evitar que la carga de tracción se transmita por el tubo cuando la brida está cargada por una fuerza de expansión axial resultante de los cambios y desplazamientos de los estratos rocosos.

Preferiblemente, la brida y la tuerca se forman de manera no integral; la tuerca se acopla directamente a la barra o al cable; y la brida se coloca axialmente entre la tuerca y el extremo trasero del tubo. Preferiblemente, la brida comprende una superficie de tope que se extiende radialmente hacia afuera desde el tubo y que tiene al menos una porción que está orientada generalmente hacia el extremo delantero del tubo, la superficie de apoyo puede ser aplicada por una placa para roca para que se extiende radialmente hacia afuera desde la brida y para que se sujete contra los estratos para rocas en la región alrededor del extremo externo del orificio. En consecuencia, una región radialmente exterior de la brida está expuesta y accesible para entrar en contacto con una porción radialmente interior de una placa rocosa anular. Según algunas implementaciones, la brida se puede dimensionar para que se asiente directamente contra la superficie de la roca que rodea el orificio para evitar la necesidad de una placa para roca separada. Opcionalmente, la brida es anular en forma de arandela plana. Opcionalmente, la brida puede tener regiones que estén dobladas, en ángulo o curvadas para proporcionar una brida perfilada no plana.

Opcionalmente, la región de la brida que sobresale radialmente hacia afuera más allá de una superficie externa del tubo comprende una longitud radial que es aproximadamente igual o mayor que la distancia con la que la brida se extiende radialmente hacia adentro entre el tubo y la barra o cable. Opcionalmente, la distancia con la que la brida se extiende radialmente hacia afuera desde el tubo es mayor que la mitad del grosor radial de la barra o cable. Opcionalmente, la brida se proyecta radialmente hacia afuera más allá de un anillo o collarín asegurado a una superficie del tubo que está orientada radialmente hacia afuera de manera que la brida se proyecta radialmente hacia afuera y más allá del anillo y es capaz de entrar en contacto con una porción radialmente interna de la placa para roca. Una disposición de este tipo es ventajosa para evitar que el tubo se disponga bajo una carga de tracción cuando el perno para roca está asegurado y anclado en el interior del orificio.

El mecanismo de retención comprende: un mecanismo de sustentación fijado en o hacia el extremo trasero del tubo; y un dispositivo de aplicación provisto en la barra o cable intermedio axialmente entre el mecanismo de sustentación y el primer extremo de la barra o cable; en el que el mecanismo de aplicación está configurado para aplicarse radialmente al mecanismo de sustentación para evitar la expulsión de la barra o el cable del conjunto en caso de que la barra o el cable se rompan. El mecanismo de sustentación y el mecanismo de aplicación comprenden porciones configuradas para superponerse radialmente para detener el movimiento hacia atrás de la varilla o cable con respecto al tubo.

El mecanismo de retención comprende además un mecanismo de restricción posicionado radialmente entre la barra y una superficie interior del tubo; y el mecanismo de aplicación está configurado para aplicarse radialmente al mecanismo de restricción y el mecanismo de restricción está configurado para aplicarse radialmente al mecanismo de sustentación para evitar la expulsión de la barra o cable del conjunto en el caso de que la barra o el cable se rompan.

El mecanismo de restricción está posicionado radial y axialmente entre el dispositivo de aplicación y el dispositivo de sustentación de manera que la retención axial de la región trasera de la barra o cable resulta por apoyo radial y axial y del contacto de fricción entre el mecanismo de aplicación, el mecanismo de restricción y el mecanismo de sustentación. Opcionalmente, el mecanismo de restricción no está montado rígidamente en el tubo o la barra o el cable y se mantiene en posición alrededor de la barra o el cable exclusivamente por medio del ajuste de fricción ajustado de los componentes respectivos. Por consiguiente, el mecanismo de restricción está provisto de un grado de movimiento axial con respecto al tubo y a la barra o cable.

Opcionalmente, el mecanismo de restricción es un collarín que tiene un orificio central para recibir la barra o el cable. Opcionalmente, el mecanismo de restricción está formado como un solo componente que puede dividirse longitudinalmente para permitir que el mecanismo de restricción se expanda y se contraiga. Según otras implementaciones adicionales, el mecanismo de restricción se puede formar como un componente de dos partes, estando las dos partes divididas axialmente. Opcionalmente, el mecanismo de restricción se divide circunferencialmente en dos segmentos que pueden insertarse y retirarse independientemente en el interior del tubo para centrarse y colocarse alrededor de la barra o cable y contra una superficie del tubo que está orientada radialmente hacia adentro. Una disposición de este tipo facilita el montaje inicial y la instalación del perno de fricción. Cuando el mecanismo de restricción está formado como un único componente, el mecanismo de restricción puede comprender al menos una proyección, pestaña, pestillo u orejeta móvil. Opcionalmente, el mecanismo de retención comprende una púa que se proyecta radialmente hacia fuera más allá del tubo para aplicar el mecanismo de sustentación montado radialmente externamente en el tubo. Opcionalmente, la púa está formada integralmente con el mecanismo de restricción y se monta de forma articulada en el cuerpo principal del mecanismo de restricción para que sea capaz de realizar una compresión y expansión radial para extenderse más allá de una superficie exterior del tubo o para ser comprimida para asentarse radialmente dentro del tubo. Una disposición de este tipo es ventajosa para facilitar el montaje inicial del mecanismo de retención como parte del perno de fricción. Opcionalmente, el mecanismo de restricción puede comprender una muesca formada en una superficie del mecanismo de retención que está orientado radialmente hacia fuera para recibir radialmente al menos una parte del mecanismo de sustentación. Opcionalmente, el mecanismo de restricción puede comprender una superficie cónica o que se estrecha progresivamente que está orientado radialmente hacia dentro para ser aplicada por el mecanismo de aplicación. Según esto, un grosor radial del mecanismo de restricción puede disminuir desde un extremo trasero hasta un extremo delantero. La superficie cónica o que se estrecha progresivamente del mecanismo de restricción está configurada para proporcionar un bloqueo de interferencia con el mecanismo de aplicación asegurado a una región de la barra o cable en caso de que la barra o cable se rompa y el mecanismo de aplicación sea forzado axial y radialmente contra el mecanismo de restricción.

Opcionalmente, el mecanismo de aplicación puede comprender nervaduras que se proyectan radialmente hacia afuera desde la barra o cable. Opcionalmente, las nervaduras pueden extenderse sustancialmente sobre la mayor de la longitud de la barra o cable. Opcionalmente, una porción trasera de la barra o cable puede estar desprovista de nervaduras y comprender una superficie externa cilíndrica generalmente lisa. La barra puede comprender una varilla de refuerzo de acero con nervaduras o parcialmente con nervaduras, como será apreciado por los expertos en la técnica.

De manera ventajosa, cuando la barra se coloca bajo tensión por medio del mecanismo de anclaje, una sección nervada de la barra se desplaza axialmente hacia atrás de modo que las nervaduras que se proyectan radialmente pasen por debajo del mecanismo de restricción haciendo que se expanda radialmente. Esta expansión aumenta el contacto por fricción entre una superficie orientada radialmente externa del mecanismo de restricción y una superficie orientada internamente del tubo de manera que el tubo comenzará a compartir la carga aplicada a la barra por la roca. En consecuencia, se reduce la carga máxima aplicada al mecanismo de expansión axialmente hacia adelante. Esto reduce el riesgo de fallo del mecanismo de expansión (ya que se evita que las cuñas pasen axialmente unas sobre otras). La carga adicional aplicada por la expansión radial del mecanismo de restricción (por medio del tubo) es resistida por la fricción entre la superficie exterior del tubo y la roca dentro de la cual está incrustado el conjunto. Esta distribución de carga es beneficiosa en regiones en las que la carga aplicada por la roca excede significativamente la resistencia de la barra. Con una carga tan alta, la barra se alargaría de otro modo y reduciría la eficacia del conjunto para estabilizar los estratos contra fracturas o colapsos. A medida que la carga se distribuye al tubo por medio del mecanismo de restricción axialmente hacia atrás (por medio de la expansión radial resultante del contacto con la sección nervada de la barra en una región radialmente interior del mecanismo de restricción) se reduce la probabilidad (o magnitud) de alargamiento de la barra.

Opcionalmente, el mecanismo de aplicación comprende una cuña o férula unida a la barra o cable. Opcionalmente, la cuña comprende una superficie orientada radialmente externamente cónica o que se estrecha progresivamente para cooperar con una superficie cónica o que se estrecha progresivamente del mecanismo de restricción para proporcionar un ajuste por fricción de interferencia entre el mecanismo de aplicación y el mecanismo de restricción. Una disposición de este tipo es ventajosa porque la resistencia del bloqueo por fricción entre la barra o cable y el mecanismo de restricción se ve reforzada por el perfil de la forma de las superficies de apoyo cooperantes del mecanismo de aplicación y del mecanismo de restricción.

Opcionalmente, el mecanismo de sustentación comprende una pestaña que se proyecta radialmente hacia adentro desde el tubo. Opcionalmente, el tubo comprende una división que se extiende longitudinalmente para poder expandirse y contraerse radialmente. Según tales implementaciones, el mecanismo de sustentación puede formarse como una pestaña de puente que se extiende y asegura dentro de la división para formar un puente. Según tales realizaciones, la región trasera del tubo se extiende continuamente alrededor del eje. Una disposición de este tipo es ventajosa para reforzar el tubo en el extremo trasero. Opcionalmente, el mecanismo de sustentación está formado como una pestaña de metal que tiene una mitad trasera asegurada por soldadura al tubo y una mitad delantera que está doblada radialmente hacia adentro hacia la barra o el cable.

Opcionalmente, el mecanismo de sustentación comprende una banda o anillo unido al tubo y aplicable radialmente con al menos parte del mecanismo de aplicación o el mecanismo de restricción. Opcionalmente, la banda o anillo se puede unir a una superficie radialmente interior o una superficie radialmente exterior del tubo. Cuando el mecanismo de sustentación comprende una banda o anillo unido a una superficie externa del tubo, el mecanismo de restricción comprende una púa que se proyecta radialmente hacia afuera más allá de la pared del tubo para solaparse radialmente sobre la banda o anillo.

Opcionalmente, el mecanismo de expansión comprende una primera cuña montada en el primer extremo de la barra o cable y una segunda cuña asegurada a una superficie del tubo que está orientada radialmente hacia adentro. Opcionalmente, la primera cuña se monta en la barra o cable por medio de roscas de tornillo cooperantes, de modo que la primera cuña se puede mover axialmente a lo largo de la barra o cable por medio de la rotación de la barra o cable dentro de un orificio interno de la primera cuña. Una disposición de este tipo comprende una barra o cable que tiene una fijación, y en particular una tuerca, montada rígidamente en un segundo extremo de la barra o cable. Opcionalmente, la primera cuña se puede montar de forma no móvil en la barra o cable de modo que la tuerca de la fijación esté montada de forma rotativa en un segundo extremo de la barra o cable por medio de roscas de tornillo cooperantes. Opcionalmente, el mecanismo de expansión puede comprender una o una pluralidad de cuñas unidas a la barra o cable y una o una pluralidad de cuñas unidas al tubo.

Preferiblemente, el mecanismo de expansión se monta internamente dentro del tubo y no sobresale de un extremo delantero del tubo. Una disposición de este tipo es ventajosa para la instalación fiable del perno de fricción en el orificio y para evitar una desalineación no intencionada o daños al mecanismo de expansión cuando el perno de fricción se carga en el interior del orificio por medio de un aparato de carga mecánico tal como martillos de percusión neumáticos o hidráulicos.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirá una implementación específica de la presente invención, solo a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos que se acompañan en los que:

la figura 1A es una vista en sección transversal parcial de un conjunto de perno de fricción para rocas configurado para el montaje anclado dentro de un orificio formado en estratos rocosos según una implementación específica de la presente invención;

la figura 1B es una vista en sección transversal parcial de un conjunto de perno de fricción para rocas según otra realización configurada para el montaje anclado dentro de un orificio formado en estratos rocosos según una implementación específica de la presente invención;

la figura 2 es una vista en perspectiva de un extremo trasero de una parte de tubo del conjunto de perno para roca de la figura 1A;

la figura 3 es una vista en sección transversal de A-A del conjunto de perno para roca de la figura 1B;

la figura 4 es una vista en sección transversal parcial de una porción extrema posterior de un conjunto de perno de fricción para rocas según una implementación específica adicional de la presente invención;

la figura 5 es una vista en sección transversal parcial de una porción extrema posterior de un conjunto de perno de fricción para rocas según una implementación específica adicional de la presente invención;

la figura 6 es una vista en perspectiva de una parte de mecanismo de restricción del conjunto de perno para roca de la figura 5;

la figura 7 es una vista en sección transversal a través de B-B del conjunto de perno para roca de la figura 5;

la figura 8 es una implementación específica adicional de la parte de mecanismo de restricción de la figura 6 formada como un componente de dos piezas;

la figura 9A es una vista en sección transversal parcial de una porción del extremo trasero de un conjunto de perno de fricción para rocas según una implementación específica adicional no cubierta por el alcance de las presentes reivindicaciones;

la figura 9B es una vista en sección transversal parcial de una porción del extremo trasero de un conjunto de perno de fricción para rocas según una implementación específica adicional no cubierta por el alcance de las presentes reivindicaciones.

Descripción detallada de la realización preferida de la invención

Haciendo referencia a la figura 1A, un conjunto de perno de fricción para rocas 10 está configurado para su montaje y fijación dentro de un orificio 36 que se extiende dentro de un estrato rocoso 15. El perno de fricción 10 es generalmente alargado, está centrado en el eje longitudinal 52 y comprende principalmente un tubo alargado 25 que está dividido axialmente; un mecanismo de expansión indicado generalmente por la referencia 11; un mecanismo de retención indicado generalmente por la referencia 13 y un mecanismo de anclaje indicado generalmente por la referencia 12. El mecanismo de expansión 11 está montado hacia un extremo delantero 16 del tubo 25 mientras que el mecanismo de retención 13 y el mecanismo de anclaje 12 están situados hacia un extremo trasero 41 del tubo 25. En particular, el mecanismo de anclaje 12 se proyecta hacia atrás desde el tubo 25 y está situado y se extiende desde un extremo abierto del orificio 36 adyacente a una superficie 35 del estrato rocoso 15 que rodea el extremo abierto del orificio.

Según la implementación específica, el mecanismo de expansión 11 está formado por un par de cuñas cooperantes 14, 17. Una primera cuña 14 está formada generalmente como un collarín que tiene un orificio interno con roscas que están orientadas radialmente hacia adentro para aplicarse y cooperar con las roscas correspondientes 20 provistas en un primer extremo 21 de una barra alargada 22 que se extiende axialmente a través del tubo 25 desde el extremo trasero 41 del tubo hasta el extremo delantero 16 del tubo. La primera cuña 14 es por consiguiente ajustable axialmente en la barra 22 por medio de las respectivas roscas. La segunda cuña 17 está montada rígidamente a una superficie de cara interna 26 del tubo 25 en una posición hacia el extremo delantero del tubo 16. La primera y la segunda cuñas 14, 17 comprenden cada una, una superficie respectiva de aplicación 18, 19 alineada transversalmente con el eje 52. Como consecuencia, por el ajuste axial lineal de la primera cuña 14 a lo largo de la barra 22, la superficie de aplicación 18 de la primera cuña 14 hace tope con la superficie de aplicación 19 de la segunda cuña 17 para forzar la primera cuña 14 radialmente hacia fuera desde el eje 52 y contra la superficie interna 26 del tubo. El mecanismo de expansión 11 actúa para forzar y deformar el tubo 25 radialmente hacia fuera contra la superficie orientada internamente del orificio 36 para bloquear el conjunto de perno de fricción 10 dentro del orificio 36.

El movimiento axial lineal de la primera cuña 14 es proporcionado por el mecanismo de anclaje 12 que comprende una tuerca 32 montada rígidamente o unida a un segundo extremo 40 de la barra 22. En consecuencia, la rotación de la tuerca 32 alrededor del eje 52 proporciona la rotación correspondiente de las roscas 20 que, a su vez, tiran de la primera cuña 14 hacia el extremo trasero 41 del tubo para proporcionar la fuerza de expansión radial. El mecanismo de anclaje 12 comprende además una arandela 31 (también denominada alternativamente junta) que tiene una abertura central 33 para asentarse sobre y alrededor de la barra 22 en el segundo extremo 40. La junta 31 está formada no integralmente con la tuerca 32, el tubo 25 y otros componentes del conjunto de perno 10 para que sea un componente independiente. La junta 31 se proyecta radialmente hacia fuera desde la barra 22 y el tubo 25 de tal manera que una superficie de apoyo 37 que está orientada generalmente axialmente hacia el extremo delantero 16 del tubo se extiende radialmente hacia fuera más allá de una superficie externa 54 orientada radialmente del tubo 25. Según la implementación específica, la junta 31 y la superficie 37 se extienden radialmente hacia afuera más allá de la superficie externa 54 del tubo en una distancia que es aproximadamente igual o mayor que la distancia radial correspondiente por la cual la junta 31 se proyecta radialmente hacia adentro desde la superficie interna del tubo 26 hacia la barra 22 que está centrada sobre el eje 52. Como se puede apreciar, la distancia por la junta 31 que se extiende radialmente más allá de la pared del tubo puede ser variada y seleccionada para que se adapte a aplicaciones específicas. En consecuencia, la junta 31 proporciona una brida que se extiende radialmente hacia fuera en el extremo trasero del tubo 41 y el segundo extremo 40 de la barra. En consecuencia, la junta 31 se proyecta radialmente hacia fuera más allá del diámetro del orificio 36 (formado dentro de los estratos rocosos 15) de modo que al menos una región exterior radial de la superficie de apoyo 37 es capaz de ser sujetada, directa o indirectamente, contra la superficie del estrato rocoso 35 que rodea radialmente el extremo abierto del orificio.

Según la implementación específica, el conjunto de perno para roca de fricción 10 comprende una placa para roca indicada generalmente por la referencia 30 que está formada como una junta anular generalmente perfilada que tiene una porción radialmente externa y una porción radialmente interna correspondiente. La porción radialmente externa comprende una superficie de apoyo 47 generalmente anular (o en otros casos rectangular) configurada para asentarse contra la superficie 35 del estrato rocoso mientras que la porción interior termina como un borde anular 48 que define un orificio central que tiene un diámetro ligeramente mayor que un diámetro del tubo 25 pero menor que un diámetro correspondiente de la junta 31. En particular, el borde radialmente interno 48 de la placa para roca 30 está configurado para hacer tope con la superficie de la junta 37 de manera que la junta 31 se sujete contra la superficie del estrato para rocas 35 por medio de la placa para roca 30. En consecuencia, la junta 31 se proyecta radialmente hacia fuera desde el tubo 25 para proporcionar un solapamiento radial apropiado entre la porción radialmente interior de la placa para roca 30 y una porción radialmente exterior de la junta 31 permitiendo a su vez que la junta 31 se sujete contra la placa para roca 30 que, a su vez, está sujetada contra la superficie 35 del estrato rocoso. Según la implementación específica, la junta 31 se proyecta radialmente hacia afuera más allá del tubo 25 para representar una región radialmente más externa, parte o componente del conjunto de perno para roca 10 en el extremo trasero 41 del tubo que no está unido mecánicamente de forma permanente al tubo 25. El extremo trasero 41 del tubo según la implementación específica, carece de un anillo o collarín situado externamente en la superficie exterior 54 del tubo que de otro modo puede obstruir u oscurecer la superficie de apoyo 37 de la junta e impedir o inhibir el acoplamiento de apoyo con el borde 48 radialmente interior de la placa 30 para roca. Según otras realizaciones, la junta 31 puede configurarse para asentarse directamente contra los estratos rocosos 15 por medio del apoyo respectivo entre superficie de apoyo 37 y la superficie para roca 35.

El conjunto de perno de fricción 10 está específicamente adaptado para evitar la expulsión bajo carga de porciones del conjunto en caso de que la barra 22 falle (por ejemplo, se rompa), lo que de otro modo representaría un riesgo de seguridad significativo para los trabajadores y causaría daños al equipo en las proximidades del conjunto 10. El fallo de la barra 22 puede resultar de una carga de tracción creada entre el mecanismo de anclaje 12 y el mecanismo de expansión 11 exclusivamente o además de las fuerzas de corte que actúan sobre el conjunto de perno de fricción 10 desde el estrato rocoso 15. La carga de tracción de la barra 22 también puede resultar por el desplazamiento longitudinal del estrato rocoso 15 que a su vez empuja hacia atrás la placa rocosa 30, la junta 31 y la tuerca 32. Si la barra 22 se rompe, el mecanismo de retención 13 (montado en el extremo trasero del tubo 25) está configurado para atrapar el extremo trasero de la barra 22 que está desconectada del primer extremo 21 y el mecanismo de expansión 11 y para evitar que esta porción de longitud de la barra 22 sea expulsada y separada del conjunto 10. El mecanismo de restricción 13 es además ventajoso para evitar también que todo o parte del mecanismo de anclaje 12 sea expulsado del conjunto 10 si la barra 22 falla. El mecanismo de retención 13 actúa proporcionando un mecanismo de aplicación por fricción cooperado entre un componente provisto en el tubo 25 y la barra 22 o un componente asegurado a la barra 22. Según la implementación específica, el mecanismo de retención 13 comprende un mecanismo de sustentación indicado generalmente por la referencia 29 que está asegurado al tubo 25 y al menos un mecanismo de aplicación en forma de nervaduras 23 que se proyecta radialmente hacia afuera desde la barra 22 sobre una porción longitudinal de la barra entre las roscas 20 (situadas generalmente en el primer extremo 21 de la barra) y una porción trasera 24 de la barra 22 que se extiende desde el segundo extremo 40. La porción trasera 24 de la barra está desprovista de nervaduras 23 para definir una sección de barra cilíndrica generalmente lisa. El mecanismo de retención 13 comprende además un collarín de retención 27 que tiene un orificio central 34 dimensionado para recibir la porción trasera 24 de la barra 22 con el mecanismo de restricción 27 que comprende un diámetro para extenderse radialmente entre la porción de barra 24 y la superficie interior 26 en el tubo 25 con el fin de mantener la barra 22 centrada en todo momento, incluso durante la manipulación, el uso y en caso de fallo de la barra 22.

Una ligera variación de la realización de la figura 1A se ilustra en la figura 1B y la figura 3. Según la realización adicional, el mecanismo de restricción 27 (formado como un collarín) comprende una ranura 60 que se extiende axialmente desde la superficie anular orientada hacia atrás 28 a una superficie anular orientada hacia adelante 55. La ranura 60 está dimensionada para permitir la expansión radial y la compresión del mecanismo de restricción 27 en forma de collarín. En particular, el collarín 27 es capaz de expandirse radialmente cuando la barra 22 se desplaza axialmente hacia atrás y al menos una de las nervaduras 23 axialmente hacia atrás se fuerza en el mecanismo de restricción 27 provocando que se expanda radialmente contra la superficie de cara interna 26 del tubo 25. Tal configuración es ventajosa para distribuir las fuerzas de carga transmitidas de la barra 22 para reducir la probabilidad (o magnitud) del alargamiento de la barra. Una disposición de este tipo es ventajosa además para evitar que las cuñas cooperantes 14, 17 pasen axialmente unas sobre otras. La expansión radial del mecanismo de restricción 27 actúa para aumentar el contacto de fricción entre la superficie exterior 54 del tubo 25 y los estratos rocosos 15 que, a su vez y en combinación con las cuñas 14, 17, anclan firmemente el conjunto de perno de fricción 10 dentro del estrato rocoso 15. Según la realización adicional de las figuras 1B y 3, el mecanismo de restricción 27 comprende una muesca 61 rebajada radialmente hacia dentro para cooperar con el mecanismo de sustentación 29 como se describe adicionalmente más adelante.

Haciendo referencia a las figuras 1A y 2, el tubo 25 comprende un perfil de forma generalmente cilíndrica que tiene una división longitudinal 39 para permitir que el tubo se contraiga radialmente, lo que es ventajoso durante la inserción del conjunto 10 dentro del orificio 36 y que se expanda radialmente para facilitar la expansión radial del mecanismo de expansión 11 hacia el extremo delantero 16 del tubo 25. Según la implementación específica, el mecanismo de sustentación 29 se forma como una pestaña generalmente rectangular que tiene un ancho que corresponde aproximadamente a un ancho de la división 39 para puentear la división 39 en el extremo trasero 41 del tubo. La pestaña 29 está asegurada a los bordes opuestos que definen la división 39 por medio de un material de soldadura 42. Una porción 38 axialmente delantera de la pestaña 29 no está asegurada a los bordes divididos y, en consecuencia, puede doblarse radialmente hacia adentro para proyectarse radialmente dentro del orificio del tubo 25 hacia el eje central 52 y la barra 22 como etapa final del montaje del perno para roca 10. Según la implementación específica, una longitud radial de la porción 38 es aproximada igual a la mitad de la distancia radial entre la superficie de cara interior del tubo 26 y la superficie de cara exterior de la barra 22 en la porción trasera 24. Un borde delantero 51 de la pestaña 29 está posicionado para apoyarse contra una superficie anular orientada hacia atrás 28 del collarín de contención 27 montado alrededor de la porción trasera 24 de la barra. Como consecuencia, se evita que el mecanismo de restricción 27 se desplace axialmente más allá de la posición axial de un borde delantero de la pestaña 51. El mecanismo de retención 13, que comprende el mecanismo de sustentación 29, el mecanismo de restricción 27 y el mecanismo de aplicación 23 está adaptado de tal manera que si la barra 22 se rompe longitudinalmente, la porción trasera de la barra 22 y el mecanismo de anclaje 12 son retenidos en una relación de acoplamiento al tubo 25 por medio de la aplicación por fricción entre el mecanismo de aplicación 23, el mecanismo de restricción 27 y el mecanismo de sustentación 29. En particular, debido a la carga de tracción por medio de la barra 22 en uso, en caso de que la barra 22 se rompa, la porción trasera se desplazaría hacia atrás con un momento de impulsión significativo. Este desplazamiento hacia atrás es detenido por una nervadura 23 axialmente más hacia atrás que se apoya contra la superficie anular orientada hacia adelante 55 del mecanismo de restricción 27. El mecanismo de restricción 27, a su vez, es impedido de realizar el desplazamiento axial hacia atrás por el contacto de fricción entre el borde delantero 51 del mecanismo de sustentación 29 (una vez que la porción hacia delante 38 de la pestaña 29 esté doblada radialmente hacia adentro) y la superficie anular 28 orientada hacia atrás del collarín de restricción 27. Según la realización de las figuras 1B y 3, la porción axialmente delantera 38 de la pestaña 29 está configurada para ser recibida dentro de la muesca 61 con el fin de retener axialmente el collarín de restricción 27. En particular, se evita que el collarín 27 se mueva axialmente hacia atrás cuando la barra 22 se desplaza axialmente hacia atrás y las nervaduras 23 se fuerzan debajo y dentro del collarín de restricción 27. Este contacto entre las nervaduras 23 y el collarín 27 a su vez proporciona una expansión radial del mecanismo de restricción 27 y el bloqueo axial adicional del conjunto 10 en los estratos rocosos 15.

La invención objeto es ventajosa porque el mecanismo de retención 13 se dispone bajo carga solo en el caso de que la barra 22 se rompa y, en particular, no requiere que el tubo 25 se coloque bajo tensión para lograr el bloqueo de retención de la porción fracturada de la barra 22. Esto se logra, en parte, por la configuración cooperativa del mecanismo de anclaje 12 que no está asegurado bajo carga al extremo trasero 41 del tubo para evitar la probabilidad de fractura y fallo del tubo 25 en la región del mecanismo de anclaje 12 En particular, la vía de transmisión de fuerza del conjunto 10 comprende la carga de tracción de la barra 22 por el mecanismo de anclaje 12, que comprende la tuerca 32, la junta 31 y la placa para roca 30 en la que estos dos últimos componentes, a su vez, se colocan bajo compresión por medio de tuerca apretada. 32 que también, por medio de rotación, sujeta la primera cuña 14 contra la segunda cuña 17. Por consiguiente, el tubo 25 se coloca bajo una compresión axial suave. Tal disposición es ventajosa para evitar concentraciones de tensiones en la región del mecanismo de sustentación 29 que de otro modo podrían conducir al desprendimiento del mecanismo de sustentación del tubo 25 y al fallo del mecanismo de retención 13. Esta disposición es además ventajosa para permitir la expansión radial sin obstáculos del tubo 25 (por medio del mecanismo 11) que de otro modo podría verse restringido si el tubo se situase bajo carga de tracción. La realización según las figuras 1 a 3 es ventajosa además porque la pestaña de sujeción 29 que une la división longitudinal 39 del tubo refuerza el tubo 25 en el extremo trasero 41. El refuerzo radial también se logra por medio del collarín de restricción 27 que proporciona un puente radial y un refuerzo entre el tubo 25 y la barra 22. La vía de transmisión de fuerza deseada por medio del conjunto 10 se logra, en parte, por medio del montaje de la placa para roca 30 exclusivamente en la junta 31 que no está unida mecánicamente al tubo 25.

En uso, la tuerca 32 es rotada durante la carga inicial del conjunto 10 en el interior del orificio 36, de modo que la junta 31 y, en particular, una superficie anular 37 orientada hacia adelante se fuerce contra el extremo trasero anular 41 del tubo 25 para sujetar la junta 31 contra el tubo 25 y la placa para roca 30 contra la superficie para roca 35. Si la barra 22 se rompe longitudinalmente, la porción trasera del conjunto 10, incluida la porción de barra 24 y el mecanismo de anclaje 12, se desplazaría axialmente hacia atrás en una distancia correspondiente a la distancia axial de la barra 22 entre la superficie 55 orientada hacia adelante del mecanismo de restricción y la nervadura 23 axialmente más hacia atrás. La longitud axial de la porción de barra 22 (no nervada) está configurada de manera que el mecanismo de anclaje 12 y la porción trasera de la barra 24 se separe de la superficie de la roca 35 una distancia que puede ser observada por el personal para identificar que el conjunto de perno de fricción 10 ha fallado y requiere mantenimiento o reemplazo. Preferiblemente, la distancia axial entre la nervadura 23 más posterior y la superficie de contención 55 es de 20 a 40 mm. El mecanismo de restricción 27 también es ventajoso para soportar posicionalmente la barra 22 y para evitar que la barra 22 se mueva hacia arriba y hacia abajo durante el transporte y la manipulación. Como se apreciará, la pestaña del mecanismo de sustentación 29 puede comprender cualquier perfil de forma y configuración asegurada al tubo 25 para proporcionar un apoyo que se extiende radialmente para contactar e inhibir el movimiento axial hacia atrás del mecanismo de restricción 27. Según implementaciones adicionales, el mecanismo de sustentación 29 puede formarse integralmente con el tubo. 25 y puede comprender una o una pluralidad de regiones del tubo 25 que están deformadas radialmente hacia adentro, tales como regiones rizadas, porciones perforadas o astilladas del tubo 25.

La figura 4 ilustra una realización adicional del conjunto 10. Según la realización adicional, las nervaduras 23 no se retiran de una porción trasera 24 de la barra 22 y en su lugar se extienden sustancialmente por toda la longitud axial de la barra 22 entre la rosca 20 y el segundo extremo 40 de la barra. La parte del mecanismo de aplicación del mecanismo de retención 13 está formada en un collarín de dos partes que tiene una primera mitad 45a y una segunda mitad 45b situadas opuestas una a la otra alrededor de la barra 22 y aseguradas en su posición por medio de una grapa elástica de bloqueo 46. En particular, cada mitad del mecanismo de aplicación 45a, 45b comprende una ranura que se extiende circunferencialmente para montar y restringir axialmente la grapa elástica 46 que proporciona una compresión radial a cada mitad del dispositivo de aplicación 45a, 45b para montar y sujetar con seguridad el mecanismo de aplicación 45a, 45b en la barra 22. Cada mitad del mecanismo de aplicación 45a, 45b puede ser formada a partir de un material plástico que es deformable por medio de la aplicación de sujeción sobre las nervaduras 23 para mejorar aún más el bloqueo axial del mecanismo de aplicación 45a, 45b en la barra 22. Alternativamente, una o ambas mitades del mecanismo de aplicación 45a, 45b pueden comprender ranuras o porciones rebajadas en la superficie que está orientada radialmente hacia adentro de la mitad respectiva 45a, 45b para acoplarse con las nervaduras 23 de la barra e incrementar el bloqueo por fricción en la barra 22.

Según la realización adicional, el collarín de restricción 27 comprende una superficie de cara externa generalmente cilíndrica. El collarín 27 también comprende una superficie 44 que está orientado radialmente hacia adentro que tiene una porción longitudinal que es generalmente cónica de tal manera que el diámetro de la superficie 44 del cono es mayor en el extremo axialmente más adelantado del collarín 27 correspondiente a la superficie anular 55 que está orientada hacia adelante. La orientación transversal de la superficie cónica 44 corresponde a la orientación de una superficie enfrentada radialmente externa del mecanismo de aplicación 45a, 45b que también es generalmente cónica. Por consiguiente, si la barra 22 se rompiese en una región axialmente delantera del mecanismo de aplicación 45a, 45b, el mecanismo de aplicación 45a, 45b se desplazaría axialmente hacia atrás para hacer contacto con la superficie 44 del cono del mecanismo de restricción para bloquear axialmente y retener la porción trasera de la barra 22 en el mecanismo de restricción 27. Por consiguiente, el mecanismo de restricción 27 es sujetado en el tubo 25 por medio de aplicación por fricción con el mecanismo de sustentación 29. Según la realización adicional de la figura 4, el mecanismo de restricción 27 comprende una muesca 43 rebajada radialmente hacia dentro en la que se recibe la porción delantera 38 y el borde delantero 51 del mecanismo de sustentación 29 para retener axialmente el collarín 27 en el tubo 25.

Las figuras 5 a 7 ilustran otra realización adicional del conjunto de fricción de la figura 1. Según la realización adicional, el collarín de restricción 27 comprende un manguito generalmente cilíndrico que tiene un orificio central 34 dimensionado para un ajuste ceñido en contacto sobre y alrededor de la porción trasera lisa 24 de la barra 22. Una púa comprimible 49 se proyecta radialmente hacia afuera desde una superficie radialmente externa del mecanismo de restricción 27. La púa 49 se proyecta radialmente hacia afuera desde el collarín cilíndrico principal del mecanismo de restricción 27 en una distancia aproximadamente igual al grosor de la pared del collarín cilíndrico 27. La púa 49 está asegurada al collarín 27 en un primer extremo de bisagra 57 para poder desplazarse radialmente dentro de una cavidad 53 formado dentro de una pared del collarín de restricción 27. El mecanismo de restricción 27 comprende una ranura alargada 62 que se extiende por toda la longitud axial del mecanismo de restricción 27. La ranura 62 está configurado para permitir la expansión y compresión radial del collarín 27 y en particular para acomodar la inserción de las nervaduras 23 dentro del collarín 27 cuando la barra 22 es desplazada axialmente hacia atrás durante la instalación inicial y cuando la cuña 14 se mueve axialmente con respecto a la cuña 17. Durante la carga inicial del collarín de restricción 27 en el tubo 27, la púa 49 es capaz de comprimirse radialmente en el collarín 27 cuando es forzada al interior del tubo 25. Según otra realización adicional, el tubo 25 también comprende la división longitudinal 39 que se extiende en toda su longitud axial entre los extremos delantero y trasero 16, 41. Un anillo 50 está asegurado por un material de soldadura a la superficie exterior 54 del tubo en el extremo trasero 41 del tubo. En consecuencia, a medida que el collarín 27 se inserta dentro del tubo 25, la púa 49 se comprime radialmente en la cavidad 53 cuando pasa por debajo del anillo 50. Una vez que la púa 49 se separa axialmente del anillo 50, se expande radialmente desde la cavidad 53 hacia la división 39. En consecuencia, un extremo radialmente hacia atrás 56 de la púa 49 está configurado para apoyarse contra el anillo 50 y bloquear axialmente el collarín 27 en el tubo 25 para evitar el desplazamiento axial hacia atrás. Al igual que en la realización de las figuras 1 a 3, la superficie anular orientada hacia adelante 55 del collarín 27 está configurada para aplicarse a una nervadura 23 axialmente más hacia atrás en caso de que la barra 22 se rompa. La porción trasera 24 de la barra y el collarín 27 están bloqueados y se evita que se desprendan axialmente del tubo 25 por medio de contacto de fricción entre el extremo trasero 56 de la pestaña y el anillo 50.

En la figura 8 se ilustra una implementación específica adicional de la realización de las figuras 5 a 7, tomando la mayoría de las características y componentes que se has descrito. Según la realización adicional, la púa 49 está formada rígidamente en el del mecanismo de restricción 27 con el cuerpo principal del restricción formado por una primera mitad 27a y una segunda mitad 27b. Es decir, el mecanismo de restricción 27 está dividido axialmente en dos mitades. Por consiguiente, para montar el mecanismo de retención 13, se inserta la primera mitad 27a del mecanismo de restricción en el interior del tubo 25 para alinear la púa 49 en la división 39 axialmente más allá del anillo 50. La segunda mitad 27b del mecanismo de restricción 27 se inserta a continuación para aplicarse a los bordes que se extienden en el sentido de la longitud 58 de cada mitad 27a, 27b para formar el mecanismo de restricción 27 generalmente cilíndrico.

Una realización adicional del conjunto de perno de fricción 10, no cubierta por el alcance de las presentes reivindicaciones, se ilustra en la figura 9A según una construcción simplificada adicional. Según la realización adicional, el conjunto 10 está desprovisto de un mecanismo de restricción intermedio 27 y la aplicación por fricción se logra por medio del contacto de aplicación por fricción directo entre la nervadura 23 axialmente compensado y el borde delantero 51 de la pestaña del mecanismo de sustentación 29. Es decir, la porción delantera 38 de la pestaña 29 comprende una longitud radial mayor que la longitud correspondiente de la porción 38 de la realización de las figuras 1 a 5 para extenderse radialmente desde la superficie interior 25 del tubo para contactar contra la superficie externa de la porción trasera 24 del tubo. La figura 9 también puede comprender al menos un componente de centrado (no mostrado) situado contra o alrededor de la barra 22 para mantener la barra 22 en el eje 52 en caso de que la barra 22 se rompa. El componente de centrado puede formarse como un collarín situado axialmente en una región en o cerca de la nervadura 23 más trasera. Alternativamente, el componente de centrado puede formarse como una extensión axial de la junta 31 que se extiende dentro del interior del tubo para rodear al menos parcialmente o apoyarse contra la barra 22. En consecuencia, si la barra 22 se rompe, la porción longitudinal 24 es capaz de deslizarse contra el borde delantero de la pestaña 51 hasta que el borde 51 entre en contacto con la nervadura 23 para evitar un mayor movimiento axial de la barra 22 con respecto al tubo 25.

Una realización adicional del conjunto de perno de fricción 10, no cubierta por el alcance de las presentes reivindicaciones, se ilustra con referencia a la figura 9B. La figura 9B corresponde a la disposición de la figura 9A pero se diferencia en que la pestaña 29 está provista de un anillo 64 a través del cual se inserta la barra 22. En particular, el anillo 64 comprende un orificio 63 que es ligeramente mayor que el diámetro de la barra 22 para permitir que la barra 22 se deslice axialmente dentro del anillo 64. Sin embargo, el orificio 63 está dimensionado para ser más pequeño que la barra 22 en la sección nervada de tal manera que cuando la barra 22 se desplaza axialmente hacia atrás, una nervadura 23 axialmente más trasera (o nervaduras 23) de la barra se aplica a una superficie 65 orientada hacia adelante del anillo 64 e impide un movimiento posterior axial adicional de la barra 22. Como se describe, una configuración de este tipo es ventajosa para evitar la expulsión de la barra 22 (si la barra 22 se rompe en cualquier posición dentro de la sección estriada) y también para evitar un alargamiento significativo de la barra.

Según las realizaciones adicionales de las figuras 4 a 9B, el mecanismo de anclaje 12 es como se describe con referencia a la figura 1 en la que la placa para roca 30 se sujeta contra la superficie para roca 35 por medio del contacto con la junta 31 que no está asegurada al tubo 25 y está sujetada en particular contra el extremo trasero 41 del tubo por medio de la tuerca 32.

Según otras realizaciones adicionales, el mecanismo de sustentación del mecanismo de retención 13 puede formarse como un anillo anular o un tope que se proyecta radialmente desde la superficie interna del tubo 26 en el extremo trasero 41 del tubo. Un anillo o saliente en esta región también está configurado para inhibir el movimiento axial hacia atrás. del mecanismo de restricción 27. Sin embargo, al igual que con las realizaciones anteriores, el mecanismo de restricción está asegurado al tubo 25 de manera que el mecanismo de retención 13 está configurado para actuar entre el tubo 25 y la barra 22.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de perno de fricción (10) para aplicar por fricción a una superficie interna de un orificio (36) formado en estratos rocosos (15), comprendiendo el conjunto:

un tubo alargado (25) que tiene un extremo delantero (16) y un extremo trasero (41);

un mecanismo de expansión (11) situado dentro del tubo (25) y hacia o en el extremo delantero (16) y configurado para aplicar una fuerza de expansión radial al tubo (25) para asegurar el conjunto a los estratos rocosos (15);

una barra alargada (22) o cable que se extiende longitudinalmente dentro del tubo (25) y que está conectado en o hacia un primer extremo (21) al mecanismo de expansión (11) y en o hacia un segundo extremo (40) a un mecanismo de anclaje (12) situado en o hacia el extremo trasero (41) del tubo (25);

un mecanismo de retención (13) que actúa entre el tubo (25) y la barra (22) o cable de tal manera que se evita que al menos una porción de la barra (22) o cable sea expulsado del conjunto (10) en caso de que la barra (22) o el cable se rompa;

en el que el mecanismo de retención (13) comprende un mecanismo de restricción (27) posicionado radialmente entre la barra (22) y una superficie interior (26) del tubo (25);

comprendiendo el mecanismo de anclaje (12) una fijación que se puede montar en o hacia el segundo extremo (40) de la barra (22) o cable y que está configurada para sujetarse contra el extremo trasero (41) del tubo (25) que debido al ajuste crea tensión en la barra (22) o cable para actuar sobre el mecanismo de expansión (11) y crear la fuerza de expansión radial;

al menos una parte de la fijación sobresale radialmente hacia afuera más allá del tubo (25) o un componente unido a una región externa del tubo (25) de manera que pueda ser sujetada contra los estratos rocosos (15) en una región alrededor de un extremo externo del orificio (36);

caracterizado por que:

un mecanismo de sustentación (29) fijado en o hacia el extremo trasero (41) del tubo (25); y

un mecanismo de aplicación (23) provisto en la barra (22) o cable intermedio axialmente entre el mecanismo de sustentación (29) y el primer extremo (21) de la barra (22) o cable;

en el que el mecanismo de aplicación (23) está configurado para aplicarse radialmente al mecanismo de restricción (27) y el mecanismo de restricción (27) está configurado para aplicarse radialmente al mecanismo de sustentación (29) para evitar la expulsión de la barra (22) o cable del conjunto si la barra (22) o el cable se rompen;

en el que el mecanismo de sustentación (29) comprende una pestaña (29) que se proyecta radialmente hacia dentro desde el tubo (25).

2. El conjunto según la reivindicación 1, en el que la fijación comprende una tuerca (32) y una brida (31) que se extienden radialmente hacia fuera más allá del tubo (25), la brida (31) configurada para sujetarse contra los estratos rocosos (15).

3. El conjunto según la reivindicación 2, en el que:

la brida (31) y la tuerca (32) están formadas de manera no integral;

la tuerca (32) está acoplada directamente a la barra (22) o cable; y

la brida está situada axialmente entre la tuerca (32) y el extremo trasero (41) del tubo (25).

4. El conjunto según la reivindicación 2 o 3, en el que la brida (31) comprende un apoyo (37) que se extiende radialmente hacia afuera desde el tubo (25) y que tiene al menos una porción que está orientada generalmente hacia el extremo delantero (16) del tubo (25), la superficie de apoyo (37) puede ser aplicada por una placa para roca (30) para que se extienda radialmente hacia afuera desde la brida (31) y sujetarse contra los estratos rocosos (15) en la región alrededor del extremo externo del orificio (36).

5. El conjunto según la reivindicación 4, en el que la distancia en la que la brida (31) se extiende radialmente hacia afuera desde el tubo (25) es aproximadamente igual o mayor que la distancia en la que la brida (31) se extiende radialmente hacia adentro entre el tubo (25) y la barra (22) o cable.

6. El conjunto según la reivindicación 4, en el que la distancia en la que la brida (31) se extiende radialmente hacia fuera del tubo (25) es mayor que la mitad del grosor radial de la barra (22) o cable.

7. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, cuando depende de la reivindicación 2, que comprende además una placa para roca (30) que se apoya y se extiende radialmente hacia afuera desde la brida (31) para sujetarse contra los estratos para rocas (15) en la región alrededor de la porción externa del orificio (36).

8. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo de restricción (27) es un collarín que tiene un orificio central (34) para recibir la barra (22) o el cable.

9. El conjunto según la reivindicación 8, en el que el mecanismo de restricción (27) está formado como un único componente.

10. El conjunto según la reivindicación 8, en el que el mecanismo de restricción (27) está formado como un componente de dos partes, estando las dos partes divididas axialmente.

11. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo de restricción (27) comprende una superficie cónica o que se estrecha progresivamente que está orientado radialmente hacia dentro (44) para ser aplicada por el mecanismo de aplicación (23).

12. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo de restricción (27) comprende una muesca (43) formada en una superficie radialmente hacia fuera del mecanismo de restricción (27) para recibir radialmente al menos una parte del mecanismo de sustentación (29).

13. El conjunto como se ha reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que mecanismo de restricción (27) comprende una pestaña (49) que se proyecta radialmente hacia fuera más allá del tubo (25) para aplicarse al mecanismo de sustentación (29) montado radialmente exteriormente en el tubo (25).

14. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo de restricción (27) está formado como un único componente que se divide longitudinalmente para permitir que el mecanismo de restricción (27) se expanda y contraiga radialmente.

15. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo de aplicación (23) comprende nervaduras (23) que protegen radialmente hacia fuera de la barra (22) o cable.

16. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo de aplicación (23) comprende una cuña o casquillo unido a la barra (22) o al cable.

17. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo de sustentación (29) comprende una banda o anillo (50) unido al tubo (25) y acoplable radialmente con al menos parte del mecanismo de aplicación (23) o del mecanismo de restricción (27).

18. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tubo (25) comprende una división (39) que se extiende longitudinalmente para poder expandirse y contraerse radialmente.

19. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo de sustentación (29) comprende una pestaña puente asegurada a través de la división (39) en o hacia el extremo trasero (41) del tubo (25), teniendo la pestaña puente una porción (38) que está doblada radialmente hacia adentro para extenderse dentro del tubo (25) hacia la barra (22) o cable.