SE1750417A1 - Förstärkningsorgan - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser ett förstärkningsorgan avsedd för insättning och fixering i ett borrhål (2) genom att ingjutas med gjutmassa (4) och innefattande en bultstång (5) försedd med en dragsektion (7) avsedd att sträcka sig ut ur borrhålet, och en långsträckt mellansektion (8) och en ändsektion (9) avsedda att införas i borrhålet, en spännmutter (13) avsedd att anbringas på bultstångens dragsektion (7), varvid bultstången uppvisar ingreppsorgan (6) avsett att samverka med gjutmassan, där nämnda ingreppsorgan (6) är utformat som en gänga (11) utefter hela bultstångens (5) längd, varvid den del av gängan (11) som är anordnat utefter bultstångens dragsektion (7) är anordnad för mottagande av spännmuttern (13).Publiceras med Fig. 1

Description

FörstärkningsorganTeknikområde Föreliggande uppfinning avser ett förstärkningsorgan för insättning och fixering i ett borrhål enligt ingressen i krav 1.Bakgrund Det är välkänt att förstärka bergmaterial med förstärkningsorgan såsom bergbultar av olikaslag. Vanligtvis består förstärkningsorganet av en långsträckt stång av massivt materialförsedd med ingreppsorgan, kammar, avsedda att samverka med gjutmassan i ett borrhål,en yttre ände, en dragände, som är försedd med gänga för att samverka med en muttersamt en inre ände, en ankringsände försedd med en förankringskil avsedd att anligga mot borrhålets botten.

En typ av dynamisk bergbult framställs vanligtvis med utgångspunkt från en massiv valsadjärnstång av typen armeringsjärn. Den blivande dragänden på bergbulten genomgår enmaterialavskalningsprocess. I kallt tillstånd valsas därefter en gänga på stångänden för attbilda en gängförsedd dragände. Den slutliga bultens gängförsedda dragände erhåller därmeden diameter som är mindre än den lastupptagande bultkroppens diameter. Dragänden medgängan blir därmed svagare och har lägre lastupptagningsförmåga än resten av bulten som inte är försedd med gänga.

En annan typ av dynamisk bergbult tillverkas med utgångspunkt från en rundstång. Kammartillverkas på olika ställen längs rundstången genom att stången kallpressas och materialet deformeras till kammar.

Vid framställningen av bergbulten bearbetas även järnstångens andra ände, den blivandeankringsänden, genom exempelvis korssågning med två längsgående snitt ett stycke utmedlängden varvid ändpartiet indelas i fyra likformiga segment avsedda att divergera ut frånstången. Därefter införs ett kilformat organ mellan de därvid utbildade segmenten och fästs genom punktsvetsning på åtminstone två punkter.

Trots att framställningen avser att åstadkomma dynamisk bergbult med hög lastupptagningsförmåga har det visat sig att dragänden hos denna typ av förstärkningsorgan inte alltid uppnår högt ställda hållfasthetskrav. Vid förskjutningar i bergmaterial belastasbergbulten vilken därmed töjs och eventuellt går av. Bultbrott innebär hög påfrestning påbergbultens dragände och på anbringade spännmutter och bricka. Vid höga belastningarhåller inte dragänden för belastningen vilket får till följd att bulten kan lossna och bergmaterial släpper och rasar.

På senare tid har dynamiska förstärkningsorgan med ökad lastbärande förmåga blivit kända.Bl a finns det dynamiska förstärkningsorgan som är försedda med åtminstone en hylsaanordnad på stångens mellanparti som ingjuts i borrhålet. Det hylsförsedda partiet avstången kan töjas och den lastupptagande förmågan är därför högre för en sådan dynamisk typ av bult än konventionella bultar.

Dock har det visat sig att även dynamiska bergbultar med gängförsedd dragände utformadpå konventionellt sätt har liknande problem som tidigare beskrivet. Det finns därför ettbehov av ett förstärkningsorgan som kan uppfylla dagens höga krav pålastupptagningsförmåga och där även den gängförsedda dragänden tål högre belastning. Ettsyfte med uppfinningen är att åstadkomma ett kostnadseffektivt, dvs billigt, deformationståligt dynamiskt förstärkningsorgan.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett förbättrat dynamisktförstärkningsorgan med en dragände som har hög lastbärande förmåga. Ytterligare syftemed uppfinningen är att tillhandhålla ett dynamiskt förstärkningsorgan som omedelbart föresättning i borrhål kan anpassas för att fungera på optimalt sätt i en given bergmassa där förstärkningsorganets töjningsförmåga mer effektivt kan utnyttjas.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett förstärkningsorgan som intebehöver efterbearbetas efter den initiala framställningen av förstärkningsorganets långsträckta kropp, bultstången.

Dessa syften med uppfinningen löses genom ett förstärkningsorgan som uppvisar de särdragoch kännetecken som anges i patentkrav 1. Ytterligare fördelar med uppfinningen framgår av underkraven.

Det förstärkningsorganet enligt uppfinningen är fördelaktigt genom att förstärkningsorganets dragände erhåller en hög lastbärande förmåga. En annan fördel är att förstärkningsorganet inte behöver bearbetas mekaniskt, termiskt eller genom böjandebearbetning efter den initiala framställningen för att förse förstärkningsorganet med engängad dragsektion. Ytterligare en fördel är att det förstärkningsorganet på ett enkelt sätt, och utan omfattande arbetsinsats vid behov kan förses med en förankringskil. i det följande beskrivs uppfinningen närmare med hänvisning till bifogade ritningar och efterföljande beskrivning av ett utföringsexempel av uppfinningen på vilka: Fig.1 visar ett förstärkningsorgan enligt en utföringsforrn av uppfinningen och insatt i ett borrhäl, samt omsiuten av gjutmassa;Fig. 2 visar ett kilorgan i detalj.

Fig. 3 visar en snittvy av ett förstärkningsorgan enligt uppfinningen med ett päfört rör enligt en annan utföringsform. i Figl visas ett bergparti 3 och ett i berget upptaget borrhäl 2 som sträcker sig till ett djupsom överstiger utsträckningen av de bergrnaterial som ska förstärkas. Ett förstärkningsorgan1, även kallad bergbult omges av gjutmassa 4, tiii exempel cementbruk som iniekteratsi borrhåiet innan förstärkningsorganet 1 förs in.

Det förstärkningsorganet 1 är utformad som en längsträckt cylinderformad massiv kropp, enbultstång 5, med ingreppsorgan 6 avsedda att samverka med giutmassan 4, varvidbuitstângen har en dragsektion 7 avsedd att sträcka sig ut ur borrhälet, samt en långsträckt meiiansektion 8 och en ändsektion 9, en inre ände, vilka är avsedda att införas i borrhâlet 2.

Förstärkningsorganets längsträckta kropp, bultstängen 5, är utformat av ett kamiärn, enjärnstäng med låg koihalt, vilket ger fördelaktiga töjningsegenskaper hos stålet, som vid den initiala framställningen bearbetas genom valsning.

Förstärkningsorganet 1 är avsett att omslutas av gjutmassan 4 i borrhåiet 2, och är därförutformat med ingreppsorgan S, i form av kammar 10 som bildas på buitstångens 5 cylindriska yta, utefter hela dess längd vid den initiala vaisningen. lngreppsorganet 6 är utformat som en tredimensionell spiralformad struktur och bildar en utvändig runtomgående likformig gänga 11 utmed hela förstärkningsorganets 1 kropp.

Gängan 11 gives en delning som är lägre än andra vanligt förekommande standardiserade gängprofiler.

Eftersom förstårkningsorganets gänga 11 bildas utefter hela den långsträckta kroppen underden initiala tillverkningen av bultstngen 5, motsvarar den inre gängdiametern då den lastupptagande buitstångkroppens diameter D.

Förstärkningsorganet 1 enligt uppfinningen är därmed utformad som en helgängad hergbuit av kamjärnstyp. lngreppsorganet 6 uppfyller sålunda olika ändamål på olika positioner utefterförstärknlngsorganets längd. Sålunda gäller att den dei av ingreppsorganet 6 som äranordnat utefter förstärkningsorganets dragsektion 7 som sticker ut från horrhålet har tillsyfte att bilda en gänga ll för mottagande av ett anliggningselement 12 innefattande enspännmutter 13 och den del av ingreppsorganet S som är anordnat utefter mellansektionen8 är avsedd att samverka med gjutmassan 4 för kvarhåilande av förstärkningsorganeti giutmassan.

Eftersom förstärkningsorganets gänga 11 formas redan vid framställningen av huitstangens 5långsträckta kropp behövs ingen ytterligare efterbearhetning av lauitstångmaterialetgenomföras för att framställa en gängad dragsektion 7 till skillnad från tidigare kändahergbultar. Förstärkningsorganets öultstång 5 uppvisar därmed ett från den ursprungligaframställningen oförändrat tillstånd. Förstärkningsorganet 1 enligt uppfinningen kräversåledes varken mekanisk, termisk eller böiande efterhearbetning av bultstången 5 för atttillhandahålla en gängad dragsektion 7 avsedd ta emot och bilda ett skruvförband med en spånnmuttern 13 genom kraftslutande samverkan.

Tack vare att förstärkningsorganet 1 enligt uppfinningen är helgängat så kan dragsektionens7 längd varieras efter behov, vilket medför en ökad flexibilitet och anpassningsharhet tillolika bergmaterial och förstärkningsbehov. Därmed undviks att dragsektionens 7 längd, och gängen 11, inte motsvarar nödvändiga dimensioner för att åstadkomma hög säkerhet.

Förstärkningsorganet l enligt uppfinningen innefattar även ett anliggningseiement 12 som är anordnat utvändigt en ingångsöppning 18 tiil nämnda öorrhäl 2. 2.5 Aniiggningseiementet 12 innefattar en häiförsedd aniiggningsbricka 14 och en spännmutter13 viiken samverkar med förstärkningsorganets gänga 11 som är anordnad på dragsektion 7.-Aniiggningseiementet 12 kan även innefatta en styrrnutter 15 anordnad meiianspännrnuttern 13 och aniiggningsbrickan 12 för att styra spännmutterns spännkraftriktning mot aniiggningsbrickan.

Spännmuttern 13 är utformad med en invändig gänga 16. Spännmutterns inre gänga 16gives en gängdiameter och deining anpassad så att spännmuttern 13 kraftsiutande samverkar och ingriper i förstärkningsorganets gänga 11 som är anordnad på dragsektion 7.

Eftersom förstärkningsorganets gänga 11 har en iägre deining än vaniigt förkommandestandardgäng gives spännmuttern 13 en axieii utsträckning, en mutterhäid, så attåtminstone tre gängvarv, företrädesvis fem gängvarv, på förstärkningsorganet gänga 11omsiuts av spännmuttern för att åstadkomma tiiiräckiig förspänning av spännmuttern 13 och erhåiia ett skruvförband med hög iastbärande förmåga.

Vidare är utföringsformen av förstärkningsorganet 1 visad i Fig. 1 försett med en påbuitstångens ändsektion 9 monterbart kiiorgan 17. Aiternativt kan förstärkningsorganet 1 även användas utan kiiorgan. i Fig. 3 2 visas kiiorganet 17 närmare. iáiiorganet 17 har en moteringsände 13 innefattandeen cyiinderformad hvisa 20 utformad med en invändig gänga 23 avsedd att monteras genomskruvning på buitstängens ändsektion 9. Den invändiga gängen 23 är utformad för att samverka med buitstångens gänga 11 på ändsektionen 9.

Kiiorganet har även en kiiände 21 utformad med åtminstone två kiisegment 22, eventueiitupp tiii fyra kiisegment, som är utformade att samverka med borrhåiets botten 25 genom att vidgas när förstärkningsorganet 1 med kraft skjuts in mot borrhäiets botten 25.

Kiiorganets monteringsände 19 monteras på förstärkningsorganets ändsektion 9 genom attskruvas, gängas, pä den gängförsedda ändesektionen. Detta moment kan utföras direkt innan införandet i horrhäiet eiier förberedas tidigare.

Kiiorganet 19 har tiii uppgift att samverka med borrhåiets botten 25 och intiiiiggande bergvtor samt att samverka med giutmassan 4 i det initiaia skedet för att kvarhäiia 1G förstärkningsorganet 1 i infört iäge. När förstårkningsorganet skjuts och/eiier vrids vid insättningen pressas kiisegmenten 22 och utvidgas mot borrhåiets botten.Kiiorganet kan skruvas p med kiisegmenten så som visas i figur 1 och 2.

Aiternativt kan kiiorganet vändas så att kiisegmenten pekar neråt. Kiiorganet skruvas då på iomvänd riktning varvid de enskiida kiisegmenten riktas ner mot sjäiva förstärkningsorganet. idetta fa!! pressas kiisegmenten ner mot förstärkningsorganet när detta skjuts och/eiier vridsvid insättningen och vid förankring kiiar kiisegmenten fast mot bergytan i borrhåiet. Båda aiternativ ger avsedd effekt.

Det här beskrivna kiiorganet 17 är mycket fördeiaktigt då det n ett enkeit sätt skruvas påbergbuitens ändsektion 9 och direkt samverkar med den gänga 11 som är utbiidad påförstärkningsorganets iångsträckta kropp, och därmed behövs inte någon separat fästningsmetod såsom punktsvetsning.

Vidare visas i Figl att förstärkningsorganets 1 iångsträckta meiiansektion 8 är försett medett täckorgan 27 på ett iängdavsnitt av sin cyiindriska yta. Täckorganets 27 utsida eiierperifer! är utformad att biida en runtomgående i huvudsak cyiinderformad mante! 3G på deniångsträckta meiiansektionen 8. Täckorganet 27 medför att förstärkningsorganets 1 deformationståiighet förbättras. företrädesvis är täckorganet 27 med mantein 30 utformat som ett metaiirör av stå! men kanäven tiiiverkas av icke eiektriskt iedande materia! såsom piast eiier poiymermateriai.Täckorganet med mantein 30 kan även vara utformad som ett styvt piastror. ivied förde! kansådant piastrdr vara tiiiverkat av någon s.k. ”fet” piast exempeivis poiyeten, poiypropen eiiertefion. Andra tänkbara materia! är exempeivis av någon formbar eiast, tunnt skikt eiier fiim,termopiast, miukskum, styv- eiier hårdskum som uretanskumpiast, poiyuretaneiastomer eiier poiyuretangummi eiier någon typ av krymppiast.

Täckorganet 27 med mantein 3G omsiuter förstärkningsorganet 1 och har givits sådantiockiek att den bara något överstiger förstärkningsorganet diameter, mätt över gängen 11.Det sistnämnda framgår särskiit vä! om fig. 4 studeras närmare. Föijaktiigen kommer den såiunda bildade mantein 30 inte mer än nödvändigt att öka förstärkningsorganet 1 diameter 39 där den utefter ett iängdavsnitt i. av meiiansektionens 8 heia iängd, såsom en barriär,effektivt avgränsar förstärkningsorganets 1 spiraiformade radieiit utgående ingreppsorgan ö, gängen, från kontakt med gjutmassan. i Fig. 3 visas att den cyiinderformade mantein 3G är utformad som ett rnetaiirör 32. Röret äriägesfixerat på buitstången 5, tätt omsiutande denna. Företrädevis fixeras röret 32 genomfastkiämning av rörets ändar på förstärkningsorganets kropp. Det är fördeiaktigt attmateriaiet i täekorganet därför har en viss formbarhet så att fastkiämning kan genomföras utan risk för att röret går sönder.

Företrädevis ges täckorganet 27 en piacering på den iångsträckta meiiansektionen 8 samttiiiordnats sådan längd i.. i förnåiiande tiii meiiansektionens 8 totaia iängd, att två sektioner 34,36 med fritt ekponerad gänga 11 biidas pä meiiansektionen 8, se Fig. 2.

Tack vare mantein 3G kommer det vaida partiet, det av täckorganet 27 omsiutna området,av förstärkningsorganets kropp inte i kontakt med gjutmassan 4, viiket innebär attförstärkningsorganets töjningsegenskaper väsentiigen förbättras i detta parti och detresulterande förstärkningsorganets förmåga att uppta deformationer i berget ökar. Denföriängning som uppstär vid deformation av det förstärkningsorganet under stor beiastningkommer såiedes i huvudsak att uppträda utmed det vaida partiet hos förstärkningsorganet 1som omsiuts av mantein 3G. i fig 2 l visas exernpei på en sprickbiidning 40 i bergmateriaiet 3 som korsar det vaida partiet hos förstärkningsorganet 1.

För att verka iastupptagande är förstärkningsorganets bakre sektion 34 och främre sektion36 fast fixerade i borrnäiets giutmassa medeist förstärkningsorganets fritt exponerade gänga11 som här fungerar som ingreppsorgan viiken samverkar med den härdade giutmassan 4.Den dei av förstårkningsorganets rneiiansektion 8 som omges av täckorganet 27 medmantein 30 frikoppias från giutmassan 4 för att tiiiåta förstärkningsorganet att töias fritt idetta område. förstärkningsorganets främre ändsektionen 9 som kan vara försett med ett kiiorgan 17 är avsett att verka ändförankrande i giutmassan 4.

Härigenom erhåiis ett förstärkningsorgan 1 som efter montering är fast förankrad i berget i borrhåiets botten 25 och mynning 18, men fri från kontakt med giutmassan 4 utefter en dei av sin tängd däremettan innebärande att det ingjutna förstärkningsorganet 1 kommer attvara fritt deformerbar utefter en det av sin totata tängd. För att yttertigare minskabenägenheten att vidhäfta i vatda områden i gjutmassan 4 kan mantetn 30 tämptigen vara tiitordnad en väsenttigen stät utsida.

Det bör underförstås att buttstången 5 kan prefabriceras och i förväg utrustas medtäckorganet 27 etter röret 32 samt kttorganet 17 i fabrik, atternativt kan tauttstängen försesmed täckorganet 27 etter röret 32 och såtunda en bitdad mantet 30 på ptats omedethartinnan huttstången 5 skatt skjutas in i ett borrhåt 2. Fördeten med att påföra täckorganet etterröret så sent som möjtigt i det dynamiska förstärkningsorganets tittverkning etter omedetbartföre inskjutning i ett horrhät 2, är att det gör det möjtigt att anpassa varje enskittförstärkningsorgan etter ett parti förstärkningsorgan för ett specifikt ändamåt och strukturenhos den typ av bergrnassa de är avsedda att förstärka. Förstärkningsorganet skutte härvidkunna tittverkas som en tagervara av hetgängat kamjärn utan mantet, varvidförstärkningsorganet enkett kan anpassas för varje specifikt användningsområde, öergtypetter en på förhand faststättd sprickhitdning t berget, genom att förses med täckorgan etter rör med tämptig tängd områdesvis utefter förstärkningsorganets tängd. t en utföringsform av företiggande uppfinning är förstärkningsorganets 1 yta, buttstångenscytinderformade kroppsyta, behandtat genom ytbehandting för att undvika etter åtminstoneminimera rostangrepp. Rostangrepp förekommer särskitt utmed ctragsektionen 7 som stickerut från öorrhåtet. Även ytor tängs bergbuttens mettansektion 8 som är införd t borrhåtet kanutsättas för rostangrepp då mitiön t hergmateriatet kan vara korrosiv. Ytbehandtingeninnefattar att heta förstärkningsorganet 1 etter ett detparti av förstärkningsorganet täcksmed ett etter fiera tager av substanser som har rostskyddande egenskaper, exempetvis genomförs en ytbehandting genom förzinkning ooh/etter betäggning av epoxy etter tiknande. uppfinningen är inte begränsad titt det ovan beskrivna och det på ritningarna visade utan kan ändras och modifieras på en rad sätt inom ramen för de efterfötiande patentkraven.

Claims (1)

1. Förstäri-:ningsorgan (1) avsedd för insättning och fixering i ett borrhäi (2) genom att ingjutas med giutmassa (4) och innefattande en buitstång (5), försedd med endragsektion (7) avsedd att sträcka sig ut ur borrhåiet, och en iångsträektmeiiansektion (8) och en ändsektion (9) avsedda att införas i borrhäiet, enspännmutter (13) avsedd att anbringas på buitstängens dragsektion (7), varvidbuitstängen uppvisar ingreppsorgan (6) avsett att samverka med giutmassan, attförstärkningsorganet i ett område utefter en dei av meiiansektionen (8) är förseddmed ett täekorgan (27) avsett att frikoppia förstärkningsorganet (1) från gjutmassan(4) för att tiiiåta förstärkningsorganet att töjas fritt i detta område, kännetecknad av att nämnda ingreppsorgan (6) är utformat som en gänga(11) utefterheia iauitstngens (5) längd, varvid den dei av gängan (11) som är anordnat utefterbuitstängens dragsektion (7) är anordnad för mottagande av spännmuttern (13), ochatt buitstången (5) är utformad med gängen (11) genom vaisning vid den initiaia framstäiiningen av buitstängen (5). Förstärkningsorgan eniigt krav 1 innefattande att ingreppsorganet (6) är utformatsom en tredimensioneii spiraiformad struktur och biidar en utvändig runtomgäende gänga utmed neia buitstångens (5) kropp. Förstärkningsorgan enligt krav 1 eiier 2 innefattande att dragsektionen (7) har en varierbar iängd. Förstärkningsorgan eniigt något av tidigare krav innefattande att täckorganet (27) ärutformat i ett formbart materiai så att fastkiämning av täckorganet på förstärkningsorganet kan genomföras utan att täckorganet gär sönder. Förstärkningsorgan eniigt krav 4 innefattande att täckorganet (27) är utformat som ett rör (32) i metaii. 10. 11. 12. 13. Förstärkningsorgan eniigt krav 4 innefattande att täckorganet (27) är utformat i ett materia) som är icke eiektriskt iedande exempeivis piast eiier poiymermateriai. Förstärkningsorgan eniigt något av kraven 4-6 innefattande att täckorganet (27) är fixerat på förstärkningsorganets kropp. Förstårkningsorgan eniigt något av tidigare krav innefattande att spännmuttern (13)är utformad med en mutternöjd som medför att åtminstone tre gängvarv,företrädesvis fem gängvarv, av förstärkningsorganet gänga (11) omsiuts av spännmuttern (13). Förstärkningsorgan eniigt något av tidigare krav innefattande ett kiiorgan (17) som ärmonterbart på ändsektionen (9), där kiiorganet har kiisegment som är riktade ner mot förstärkningsorganet. Förstärkningsorgan eniigt något av tidigare krav innefattande ett kiiorgan (17) som ärmonterbart genom skruvning på ändsektionen (9), där kiiorganet (17) är utformatmed en hyisa (29) med invändig gänga (23) anpassad för att samverka med förstårkningsorganets gänga (11), samt åtminstone två utfäiibara kiisegment (22). Förstärkningsorgan eniigt något av tidigare krav innefattande att åtminstone ettdeiparti av förstärkningsorganets vta är utformat med rostskvddande ytskikt innefattande exempeivis zink och/'eiier epoxy. Förstärkningsorgan (Il) enligt något av tidigare krav innefattande att buitstången (5)är utformad med gängan (11) vid den ursprungiiga frarnstäiiningen av buitstången(5), varefter ingen materiaipåverkande efterbearbetning av buitstången (5)genomförs så att buitstångens tiiistånd vid ingjutningen uppvisar ett från den ursprungiiga framstäiiningen oförändrat tiiistånd. Fdrstärkningsorgan eniigt något av tidigare kraven innefattande att täckorganet (27) innefattar en mantei (39) som har en väsentiigen siåt utsida. --