SE525179C2 - Metod och reglersystem för genom trycksättning expanderbara bergbultar - Google Patents

Description

lO 15 20 19:25 -»|1| 525 179 Q - « f n. ... .u . . n Q - - .. .. . - n- - ~ I IJ n. I n 1 I I!I-b I I :hl I I 0 fl l IQI U 'Ö Ü Ü 2 v . . . . . .. . . . . . . - u . . ~ .. . . » . . . . . . . .- från den insprutade vätskan. Trevägsventilen manövreras av operatören via att handtag.

Ett problem med dagens manuella installation av bergbultar är att installationsproceduren är svàrhanterlig för en operatör.

Eftersom operatören tillsätter trycket genom att trycka in re- spektive släppa på ett handtag i en installationsanordning kan trycket ibland upphöra och det är även svårt för operatören att avgöra under hur lång tid som ett visst tryck har hållits och därmed hur länge expansionen av en bergbult har pågått.

Det har visat sig att en operatör vid manuell installation av bergbultar ofta överskattar förfluten tid och är därmed benä- gen att avbryta installationsprocessen i förtid. Vid bergbult- ning har det således visat sig att en del bergbultar är otill- räckligt expanderade, vilket ger kvalitetsproblem och bristan- ' de tillförlitlighet av bergförstärkningenÄ Det vore således önskvärt att tillhandahålla en anordning och metod som förenklar och förbättrar en manuell installation av bergbultar.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahål- la en anordning och metod som löser ovanstående problem. Mer specifikt är det ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en förbättrad metod och anordning för manuell bergbultning där en installationsprocess för installation av bergbultar alltid fullbordas. Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning och metod för manuell bergbultning, som eliminerar all osäkerhet om huruvida en expanderbar bergbult har installerats korrekt eller inte.

Dessa och andra syften uppnås i enlighet med föreliggande upp- finning genom en metod för manuell installation av expanderba- 72153 .docß 2003-05-12 525 179 u. n. u n nu u v v. »- u u o I- . v. .f - . - . . »n- .u u - 1 n. u nu: w vc I v u a - a. . n . u n v I u u u n n o.. . . - - . n ra bergbultar, såsom definieras i krav l, och i enlighet med ett reglersystem enligt krav 8.

Enligt föreliggande uppfinning uppnås ovan nämnda syften genom en metod för manuell installation av genom trycksättning ex- 5 panderbara bergbultar innefattande manuell tillkoppling av en tryckkälla till en bergbult som ska expandera, där en operatör startar en sekvens varvid bergbulten trycksätts till ett för- bestämt tryck. Det säkerställs att det förbestämda trycket hålls under en förbestämd tidsperiod, under pågående installa- 10 tion. Därigenom förhindras att en operatör i förtid av misstag avbryter en installation av en bergbult och kvaliteten av bergförstärkningen kan säkerställas. En operatör kan emeller- tid avbryta en installation genom att medvetet trycka på en återställningsknapp, t ex om han upptäcker ett läckage eller 15 liknande.

I enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning ges en signal då installationssekvensen är lyckosamt genomförd.

Därigenom behöver en operatör aldrig själv bedöma hur länge en expandering av en bergbult har pågått, och risken för att ex- 2O panderingen avbryts i förtid elimineras.

I enlighet med en annan utföringsform av föreliggande uppfin- ning ges en signal, och företrädesvis även ett felmeddelande, då installationssekvensen inte har genomförts lyckosamt. Där- :Ü-: igenom blir en operatör medveten om att en installation har E25 misslyckats och kan göra om installationen. En kvalitetssäkrad n' installation av bergbultar tillhandahålls därmed.

I enlighet med en annan utföringsform av föreliggande uppfin- ':"É ning nollsälls en timer, eller annat medel för tidräkning, om det förbestämda trycket under den förbestämda tidsperioden un- ÉIÉO derskrider en angiven trycknivå, och vidare omstartas då den angivna trycknivån återigen uppnås. Därigenom tillförsäkras 72153 .doc: 2003-05-12 525 179 4 i.. .x ._ . u v a Q n. att det tryck som erfordras för att en bergbult ska expandera fullständigt verkligen hålls under föreskriven tidsperiod.

I enlighet med en annan utföringsform av föreliggande uppfin- ning håller en chuck, eller annat organ som används för in- 5 stallationen, fast sitt grepp om en bergbult tills den förbes- tämda tidsperioden har förflutit. Därigenom erhålls en säker och tillförlitlig installation av bergbultar.

I enlighet med en annan utföringsform av föreliggande uppfin- ning, kräver startande av installationen en påverkan av en 10 operatör under en viss bestämd tid innan sekvensen påbörjas.

Därigenom ges en viss tid till operatören att se eventuella fel i systemet och under vilken tid operatören kan förhindra start av sekvensen. 4 Föreliggande uppfinning avser även ett reglersystem för manu- l5 ell installation av en expanderbar bergbult, varigenom motsva- rande, ovan beskrivna, fördelar erhålles. _ Ytterligare fördelar uppnås genom olika aspekter av uppfin- ningen och kommer att framgå av följande detaljerade beskriv- ning. 20 Kort beskrivning av ritningarna Figur l visar en manuell installation av bergbultar.

Figur 2 visar schematiskt en expansionsprocess för expansion av en bergbult.

Figur 3 visar ett flödesdiagram över installationssekvensen 1 ZÉ enligt föreliggande uppfinning. 1:|»n Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer 72153 .doc; 2003-05-12 EÉS 10 15 20 ,.

JÉ . . Û .H . 525 179 5 Y. š.l..,._ - - - . f.

Med hänvisning till figur l kommer en manuell installation av expanderbara bergbultar enligt föreliggande uppfinning nu att beskrivas. En operatör l har tillgång till en installationsan- ordning för sättning av bergbultar innefattande en installa- tionsarm 2, med ett handtag 3 i ena änden och en installa- tionschuck 4 i andra. Installationsarmen 2 är ansluten till en högtryckspump 5, som pumpar ett tryckmedium, såsom vatten, med ett givet tryck upp genom bergbulten 6. Genom att till exempel trycka ner handtaget 3 startar operatören l en installations- sekvens, som han sedan inte kan avbryta annat än genom att trycka på en återställningsknapp, som företrädesvis är place- rad på högtryckspumpen 5.

Till skillnad från den tidigare kända tekniken, där operatören är tvungen att själv avgöra om en installation av en bergbult är avslutad och själv måste bedöma hur länge en bergbult har tillåtits expandera, behöver operatören 1 enligt föreliggande uppfinning endast starta en installationssekvens.

Med hänvisning till figur 2 beskrivs nu kortfattat en expan- sionsprocess av en bergbult för att tydliggöra installations- sekvensen. Under fasen markerad med 1 fylls bergbulten med vatten (eller annan vätska), varvid trycket inte behöver vara så högt. Därefter överskrids tryckgränsen för plastisk defor- mation, markerad med 2. Då den plastiska deformationen sker, fas 3, sjunker trycket något, och bergbultens intryckning vecklas ut och trycks i fas 4 ut mot anliggning mot berget. I fas 4 sker även elastisk deformation av berget. I den sista fasen, som är den för installationen kritiska fasen, når trycket den föreskrivna gränsen. Trycket ska hållas kvar på denna nivå under en förbestämd tid, typiskt 6 sekunder, för att tillåta fullständig expansion av bergbulten i borrhålet.

Olika bultar kräver olika stort tryck, och även i bergbultar 72l53.d0C; 2003-05-12 - ~ - v | v: lO 15 20 525 179 u o o | n» ~ . -. ». - .. . . - f. -. . I . . , n. -. . - - ... « - - 0 u - .. .> . . . . , 6 v I - . o u u n.. - . n - . u av samma slag kan motståndet i variera något. Ett tryck något över 300 bar brukar dock i allmänhet räcka.

Reglersystemet 7 enligt uppfinningen har som huvuduppgift att säkerställa att cykeln, beskriven i figur 2, inte kan avbrytas manuellt av operatören 1. Operatören l ska således inte kunna avbryta installationen genom att släppa handtaget 3, och in- stallationssekvensen fortsätter även om operatören l skulle släppa handtaget 3.

Reglersystemet 7 visas i figur l endast schematiskt som en se- parat enhet kopplad till en högtryckspump 5, men det inses att det kan utgöra en del av högtryckspumpen 5, eller till exempel ingå någon annanstans i pumpsystemet. Reglersystemet 7 inne- fattar medel, till exempel en timer, som då föreskriven tid har förflutit, får ett relä att slå ifrån.högtryckspumpen 5.

' Bergbulten ska med ett förbestämt tryck trycksättas under den i fas 5 angivna tidsperioden, säg 6 sekunder, och chucken 4 lossar inte sitt grepp om bergbulten 6 innan denna tid har g löpt ut. Om trycket under denna fas skulle sjunka under angi- vet tryck återställs timern och omstartas då det angivna trycket åter har uppnåtts.

Installationen innefattar följande steg, illustrerade genom flödesdiagrammet i figur 3: I steg 100 tillkopplar operatören manuellt en tryckkälla till en bergbult som ska expandera; I steg 102 startar operatören en sekvens varvid bergbulten trycksätts till ett förbestämt tryck; och i steg 104 säker- ställer reglersystemet 7 att det förbestämda trycket hålls un- der en förbestämd tidsperiod, som inte kan påverkas av opera- tören.

Till exempel kan, då operatören trycker in handtaget i en in- stallationsanordning för bergbultar, en givare i handtaget ge en signal till reglersystemet 7 varvid installtionssekvensen 72153 .døCí 2003-05-12 lO l5 20 525 179 7 | n - Q nu u-... påbörjas. Givaren står i förbindelse med ett reglersystem 7 som styr högtryckspumpen 5. Reglersystemet 7 startar då en tidräkning, t ex med hjälp av en timer, och kontrollerar att ett inställt tryck uppnås i bergbulten under en viss, angiven tid (den tid och det tryck som motsvarar fas 5 i figur 2). När den angivna tiden löpt ut kan ett relä, som får en signal från timern när angiven tid förflutit, slå ifrån tryckkällan, till exempel högtryckspumpen 5. Tidräkningen behöver inte styras av en mekanisk enhet utan kan naturligtvis alternativt ske genom mjukvara. När den angivna tiden löpt ut vet operatören att in- stallationen är färdig, och är då säker på att bergbulten har installerats korrekt.

Den i inledningen beskrivna trevägsventilen kan således i fö- religgande uppfinning tas bort och ersättas till exempel med en givare.

Ibland händer det att en bergbult inte kan fås att expandera, till exempel om det inte finns ett hål i bergbulten. Om så är fallet kommer trycket att nå det angivna värdet omedelbart och sekvensen avbryts efter den förbestämda tidsperioden som nor- malt. Bergbulten kommer då emellertid inte att ha expanderat och det finns ingen risk för att en delvis expanderad bergbult stannar kvar i borrhålet. Därigenom blir operatören medveten om att bergbulten är felaktig och bergförstärkningens kvalitet kan därmed alltid garanteras.

Reglersystemet 7 hanterar även den situation som uppstår då det angivna trycket i bergbulten inte kan uppnås, såsom är fallet till exempel då en bergbult läcker. Operatören kan då stoppa högtryckspumpen genom att trycka på återställningsknap- pen på handtaget till installationsarmen eller på själva högtryckspumpen, eller liknande. Alternativt kan en funktion implementeras där till exempel en timer kontrollerar att sekvensen genomförs inom en föreskriven maximal tidsperiod, 72l53.d0C; 2003-05-12 ~ | - » . -o lO 15 20 :fâ-S >||a| 525 179 v o | n ;~ n - u. -ø v o un' . .n n; o. n 1 I I u...- -, f.. a n- - fi | v »nu n .o o u v u v : 8 n u f . n .a - ~ - I - ~ ~ ~ ~ ~ w kvensen genomförs inom en föreskriven maximal tidsperiod, inom vilken föreskrivet tryck ska ha uppnåtts och hållits föreskri- ven tid. Timern ställs då in på en tid som avser hela den sam- manlagda installationstiden och om denna tid överskrids av- bryts installationssekvensen. Det är viktigt att den inställ- da, totala installationstiden inte sätts till att vara för kort, eftersom installationen av bergbulten då kan avbrytas för tidigt utan att operatören är medveten om det. Om regler- systemet 7 innefattar en sådan maximal installationstid, efter vilken installationssekvensen avbryts, kan en viss signal ges för att uppmärksamma operatören på att den maximala tiden överskridits. Vidare kan ett felmeddelande presenteras för operatören, t ex ”Installationen misslyckad”. Installatören måste då återstarta (reset) systemet.

Funktionen ovan kan användas då trycket aldrig kommer upp på den angivna och erfordrade nivån, men även om trycket plöts- ligt faller under denna nivå innan den erfordrade tiden för- flutit. Bulten är då inte korrekt installerad, utan har endast -expanderat delvis och reglersystemet 7 ska då varna operatö- ren. Delvis expanderade bultar kan uppstå till exempel i de fall en bergbult börjar läcka eller om det uppstår en läcka i pumpsystemet. Eftersom operatören enligt föreliggande uppfin- ning endast kan avbryta en installation manuellt genom att trycka på återställningsknappen, och eftersom denne i annat fall presenteras ett felmeddelande eller en signal, kommer han således alltid att vara medveten om en bergbult inte har in- stallerats korrekt.

Om en operatör skulle starta en installationssekvens av miss- tag, till exempel om han startar sekvensen utan att en berg- bult finns i chucken, känner, vid ett alternativt utförande, reglersystemet 7 av detta. Reglersystemet 7 kontrollerar att tryckökningen är normal, vilket inte är fallet till exempel om 72153 .doc: 2003-05-12 10 15 20 »Javn 525 179 a vv u» o o c v hiv v vu uo u. u v om: I »Unna a. o nu; v n. a n o n 1.- I n. u u o n o f 9 . - . . . .. . . - . . . - - - . .- det inte finns någon bergbult. Reglersystemet 7 avbryter då sekvensen och en omedelbar omstart av densamma är möjlig. I en alternativ utföringsform kräver startandet av installationen påverkan av operatören under en viss bestämd tid, till exempel att operatören måste hålla in handtaget under en viss tid, säg 2 sekunder, innan sekvensen påbörjas och så att säga låses och inte längre kan avbrytas av operatören. Under denna startfas, innan själva sekvensen startar, hinner operatören se till ex- empel om det finns en läcka i pumpsystemet, och kan då för- hindra start av sekvensen.

I enlighet med en utföringsform av uppfinningen kan reglersy- stemet 7 även innefatta en räknare som registrerar antalet korrekt installerade bultar. Detta kan till exempel vara vär- defullt dà det är kritiskt viktigt att ett visst antal berg- bultar har installerats eller om statistikunderlag önskas.

Enligt föreliggande uppfinning kan expansionen av en bergbult inte avbrytas i förtid av misstag, och därigenom finns ingen risk för att bergbultens förankring i berget reduceras och bergförstärkningen därmed blir dålig.

Vidare kan genom föreliggande uppfinning all osäkerhet hos operatören huruvida en expanderbar bergbult har installerats korrekt eller inte elimineras. Enligt föreliggande uppfinning vet en operatör alltid om en installation har lyckades eller inte.

Reglersystemet 7 enligt föreliggande uppfinning säkerställer att bergbulten 6 trycksätts till angivet tryck och att det trycket sedan hålls under föreskriven, erfordrad tid. Detta ger en mycket tillförlitlig manuell installation av bergbul- tar. 72153 .dOC; 2003-05-12 525 179 ____ __ o nu n -u u U» u . p o. n 1- » v u .u n . c u v n ~ . » n I. ~o n. « . ø - 4 o: Uppfinningen ger möjlighet att lagra tryck och tid för enskil- da bultar för senare kvalitetsuppföljning. 72153 .dOC; 2003-05-12

Claims (16)

l0 15 20 25 525 '179 oo unc a ll Patentkrav

1. En metod för manuell installation av genom trycksättning expanderbara bergbultar innefattande manuell tillkoppling av en tryckkälla till en bergbult som ska expandera kännetecknad av att metoden innefattar stegen att en operatör startar en sekvens varvid bergbulten trycksätts till ett förbestämt tryck, och att sekvensen säkerställer att det förbestämda trycket hålls under förbestämd tidsperiod.

2. Metod enligt krav l, varvid en signal ges då sekvensen är lyckosamt genomförd.

3. Metod enligt krav 1 eller 2, varvid en signal ges då sekvensen inte har genomförts lyckosamt.

4. Metod enligt något av kraven 1-3, varvid ett felmeddelande ges då sekvensen inte genomförts lyckosamt.

5. Metod enligt något av kraven 1-4, varvid en timer nollsälls om det förbestämda trycket under den förbestämda tidsperioden underskrider en angiven trycknivå, och vidare omstartas då den angivna trycknivàn återigen uppnås.

6. Metod enligt något av de föregående kraven, varvid en chuck som används för installationen inte släpper sitt grepp om en bergbult innan den förbestämda tidsperioden har förflutit.

7. Metod enligt något av de föregående kraven, varvid startande av installationen kräver påverkan av en operatör under en viss bestämd tid innan sekvensen påbörjas.

8. Ett reglersystem för anslutning till en tryckkälla för manuell installation av genom trycksättning expanderbara bergbultar kännetecknad av att reglersystemet (7) innefattar 72153 nya patentkramdoc; 2004-04-27 10 15 20 25 “ ' ' 625"179 12 medel för att säkerställa att en bergbult trycksätts till ett förbestämt tryck, och medel för att säkerställa att nämnda tryck hålls under en förbestämd tidsperiod.

9. Reglersystem enligt krav 8, kännetecknad av att nämnda medel för att säkerställa ett tryck utgörs av en timer anordnad att bestämma varaktigheten av det förbestämda trycket.

10. Reglersystem enligt krav 9, varvid timern är anordnad att nollställas om det önskade trycket under en förbestämd tidsperiod underskrider en angiven trycknivà, och vidare anordnad att omstartas då den angivna trycknivàn återigen uppnås.

11. Reglersystem enligt något av kraven 8-10, varvid reglersystemet (7) innefattar en återställningsknapp för att möjliggöra avbrott av installationen.

12. Reglersystem enligt något kraven 8-11, varvid reglersystemet (7) innefattar en räknare som räknar antal korrekt installerade bergbultar.

13. Reglersystem enligt något av kraven 8-12, varvid reglersystemet (7) innefattar medel anordnat att ge signal då en installation lyckats.

14. Reglersystem enligt något av kraven 8-13, varvid reglersystemet (7) innefattar medel anordnat att ge signal då en installation inte har lyckats.

15. Reglersystem enligt något av kraven 8-14, varvid ett felmeddelande ges då sekvensen inte har genomförts lyckosamt. 72153 nya patentkrawdoc; 2004-04-27 13 . . _ . . _

16. En anordning för att installera en genom trycksättning expanderbar bergbult innefattande en tryckkälla och organ för manuell tillkoppling till en expanderbar bergbult kännetecknad av att anordningen innefattar ett reglersystem (7) enligt nàgot av kraven 8-15. 72153 nya patentkravdoc; 2004-04-27