SE526972C2 - Modulärt bergbultsystem - Google Patents

Description

25 30 tionscentrum för anslutningsstängen och en andra ändöppning på ytan hos borrkronan sträcker sig fràn anslutningsstàngen, ge- nom insidan av den expanderbara delen och till borrkroneenhe- ten.

En nackdel med bergbultar sàsom de har tillverkats fram till nu, är att alla de olika slagen av bergbultar tillverkas på olika sätt görande det nödvändigt att ha en hög flexibilitet inom en produktionsenhet som är avsedd att tillverka alla slag av bergbultar. Detta kräver i sin tur komplexa och dyrbara tillverkningssystem som kan omprogrammeras för varje slag av bergbult, och ett komplext logistiskt system för att leverera olika komponenter för de respektive slagen av bergbultar. Ope- ratörerna av tillverkningssystemen behöver också hälla reda på vilka förberedelser som måste göras àt vilka komponenter bero- ende pà slaget av bergbult som skall tillverkas och vilka kom- ponenter som skall fästas till varje ände av bergbulten. To- talt resulterar detta i höga produktionskostnader.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte för denna uppfinning att förenkla tillverk- ningen av olika slag av bergbultar i ett tillverkningssystem genom att anordna ett modulärt bergbultsystem där en bergbult innefattar åtminstone en bergbultsektion, där varje bergbult- sektion innefattar i serie en första ändmodul och en mellan- liggande modul och en andra ändmodul fogade samman, och där nämnda första ändmodul ligger an mot och är hopfogad mot den första axiella ändytan hos nämnda mellanliggande modul därige- nom bildande en första kontaktregion och där nämnda andra änd- modul ligger an och är hopfogad mot den andra axiella ändytan hos nämnda mellanliggande modul därigenom bildande en andra kontaktregion, och där nämnda första kontaktregion och nämnda andra kontaktregion båda har ett tvärsnitt som väsentligen överlappar varandra när sett axiellt längs nämnda bergbult. 72479 . se.doc,- 2005-03-04 10 l5 20 25 Genom att anordna ett modulärt bergbultssystem innefattande sàrdragen i det oberoende patentkravet 1, är det möjligt att tillämpa samma sammanfogningsförfarande till alla skarvarna mellan nämnda mellanliggande och ändmoduler oavsett slaget av ändmodul, således görande det möjligt att tillverka olika slag av bergbultar användande samma tillverkningssystem utan att man måste omprogrammera tillverkningssystemet för varje slag av bergbult.

Vidare föredragna särdrag är innefattande i de beroende pa- tentkraven.

Genom att anordna en sjàlvborrande bergbult innefattande sär- dragen i de beroende patentkraven, levereras spolvätska utan svårighet till borrkroneenheten, och expansionsvätska till de- larna som skall expanderas.

Figurförteckning Uppfinningen beskrivs nu med hjälp av ett föredraget icke be- gränsande exempel med hänvisning till de bilagda ritningarna, vari: Figur 1 visar ett längsgående snitt av en skarvbar själv- borrande bergbult innefattande tre bergbultsektioner, tillsam- mans innefattande nio bergbultmoduler.

Figur 2 visar ett tvärsnitt av en mellanliggande bergbultmodul enligt en utföringsform av uppfinningen.

Figur 3 visar längsgående snitt av en alternativ mellanliggan- de bergbultmodul.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Uppfinningen avser ett modulärt bergbultsystem där en bergbult innefattar åtminstone en bergbultsektion, där varje bergbult- sektion innefattar i serie en första ändmodul och en mellan- 72479 . Se A100; 2005-03-04 10 15 20 25 30 Cj1 :O G\ V3 \J PJ liggande modul och en andra ändmodul fogade samman, och där nämnda första ändmodul ligger an mot och är hopfogad mot den första axiella ändytan hos nämnda mellanliggande modul därige- nom bildande första kontaktregion och där nämnda andra ändmo- dul ligger an mot och är hopfogad mot den andra axiella änd- ytan hos nämnda mellanliggande modul därigenom bildande en andra kontaktregion, och där nämnda första kontaktregion och nämnda andra kontaktregion båda har tvärsnitt som väsentligen överlappar varandra när sett axiellt längs nämnda bergbult.

Figur 1 visar ett längsgående snitt av en skarvbar själv- borrande bergbult 2 enligt en utföringsform av uppfinningen innefattande tre bergbultsektioner 4, 6, 8, företrädesvis sam- manfogade med gängor, tillsammans innefattande nio bergbultmo- duler 10, 14, 18; 20, 24, 28; 30, 34, 38. I denna utförings- form innefattar den främre sektionen 4 åtminstone tre huvudmo- duler; för det första, en borrkroneenhetsmodul 10; för det andra, en mellanliggande modul 14, företrädesvis innefattande en expanderbar del avsedd att expanderas efter att bergbulten 2 har helt och hållet satts in i läge inuti ett berg 42 för att låsa nämnda bergbult 2 mekaniskt till den inre radiella ytan 44 hos ett häl 46 borrat i berget 42; och för det tredje, en anslutningsmodul 18 avsedd för att ansluta den bakre änden 17 hav den främre sektionen 4 hos bergbulten 2 till en främre ände av en annan sektion hos nämnda bergbult 2. Borrkronemodu- len 10 kan innefatta en borrkrona 50 avsedd att användas för att borra ett häl 46 inne i ett berg 42, eller en hållare 52 för en borrkrona 50 respektive en borrkrona 50.

Den bakre sektionen 8 innefattar också åtminstone tre huvudmo- duler: för det första en anslutningsmodul 30 avsedd för att ansluta den främre änden av den bakre sektionen 8 hos bergbul- ten 2 till en bakre ände av en annan sektion av nämnda berg- bult 2; för det andra, en mellanliggande modul 34; och för det 72479.se.doc; 2005-03-04 lO 15 20 25 30 tredje, en anslutningsmodul 38 avsedd för att ansluta den bak- re änden 37 av den bakre sektionen 8 hos bergbulten 2 till en borranordning 60. Nämnda mellanliggande modul 34 kan innefatta en expanderbar del av samma slag som nämnd i den främre sek- tionen 4 hos bergbulten 2, men det kan också vara en icke ex- panderbar del avsedd att transportera spolvätska, slagkraft, rotation respektive expansionsvätska, från borranordningen 60 eller fràn annan vätskekälla till den främre sektionen 4 hos bergbulten 2.

Den självborrande bergbulten 2 kan vidare innefatta en eller flera mellanliggande sektioner 6, där nämnda mellanliggande sektion(er) också innefattar åtminstone tre huvudmoduler: för det första, en anslutningsmodul 20 avsedd för att ansluta den främre änden av den mellanliggande sektionen 6 hos bergbulten 2 till en bakre ände (t ex 17) av en annan sektion (t ex 4) hos nämnda bergbult 2; för det andra, en mellanliggande modul 24; och för det tredje, en anslutningsmodul 28 avsedd för att ansluta den bakre änden 27 hos den mellanliggande sektionen 6 hos bergbulten 2 till en främre ände av en annan sektion (t ex 8) hos nämnda bergbult 2. Nämnda mellanliggande modul kan in- nefatta en expanderbar del av samma slag som nämnts i den främre sektionen 4 hos bergbulten 2, men det kan också vara en icke expanderbar del avsedd att transportera expansionsvätska 62, och i nägra utföringsformer också spolvätska 64, från borranordningen 60 eller annan vätskekälla till den främre sektionen 4 hos bergbulten 2.

I den följande beskrivningen av denna utföringsform av uppfin- ningen, innefattar borrkroneenhetsmodulen 10 en hållare 52 för en borrkrona 50 respektive en borrkrona 50, där den främre än- den av nämnda mellanliggande modul 14 hos nämnda främre sek- tion 4 hos bergbulten 2 är fogad till hàllaren 52. 72479. SGJIOC; 2005-03-04 10 15 20 25 30 ÛÅ (FIG g-v fä/A: För att kunna transportera borrvätska 64, vanligtvis vatten, från nämnda borranordning 60 eller någon annan vätskekälla till hàllaren 52 för borrkronan 50, och därifrån vidare rakt genom borrkronan 50, innefattar var och en av sektionerna 4; 6; 8 i bergbulten 2 företrädesvis också ett spolvätsketillför- selrör 66; 68; 70 beläget längs rotationsaxeln X hos bergbul- ten 2. Nämnda vätsketillförselrör 66; 68; 70 bildar tillsam- mans med en bakre öppning 72 i anslutningsmodulen 38 avsedd för att ansluta med bakre änden 37 av den bakre sektionen 8 hos bergbulten 2 till en borranordning 60 och en främre öpp- ning 74 i borrkronan 50, en kanal för spolvätska 64 sträckande sig från nämnda anslutningsmoduls 38 yta till nämnda borrkro- nas 50 yta när bergbulten 2 är i dess hopmonterade tillstånd såsom visat i figur 1.

Expansionsvätskan 62 transporteras företrädesvis från en väts- kekälla 76, via ett rör 77 och genom ett inlopp 78 i anslut- ningsmodulen 38 avsedd för att ansluta den bakre änden 37 av den bakre sektionen 8 hos bergbulten 2 till en borranordning 60, genom de mellanliggande modulerna 34, 24, 14 därigenom nå- ende de av de mellanliggande modulerna 34, 24, 14 som skall expanderas efter att bergbulten 2 har helt och hållet satts in i läge in i ett berg 42 för att låsa nämnda bergbult 2 meka- niskt till den inre radiella ytan 44 hos ett hål 46 borrat i berget 42. Skarvar 80, 81 innefattande åtminstone en vätske- passage 82, 84, 86; 88, 90, 92 är anordnade mellan nämnda mel- lanliggande moduler 34, 24, 14 för att expansionsvätskan 62 skall kunna flöda genom skarvarna 80, 81.

Det är möjligt att låta spolvätskan 64 använda de mellanlig- gande modulerna 34, 24, 14 som ett rör, på samma sätt som ex- pansionsvätskan 62. I detta fall måste något organ för att stänga av vätskeöppningen i borrkroneenhetsmodulen 10 anord- nas. Annars kommer det att vara svårt att expandera de av de 72479.se.doc; 2005-03-04 lO 15 20 25 30 mellanliggande modulerna 34, 24, 14 som skall expanderas då expansionsvätskan 62 kommer att kontinuerligt fortsätta att läcka ut genom öppningen 74 i borrkroneenhetsmodulen 10 såle- des görande det svårt att bygga upp ett föredraget expansions- tryck i expansionsvätskan 62 belägen inuti de av de mellanlig- gande modulerna 34, 24, 14 som innefattar en del som skall ex- panderas. Trycket i spolvätskan 64 är mycket lägre än de i ex- pansionsvätskan 62. Således kan avstängandet av nämnda öppning t ex utföras genom att använda en tryck- eller rotationsstyrd ventil (ej visad) i öppningen 74 vilken ventil stänger när trycket i expansionsvätskan 62 överskrider ett tröskelvàrde.

Således, när expansionsvätskan 62 transporteras vid ett högt tryck in i öppningen, stänger nämnda ventil således expan- derande väggarna av de av de mellanliggande modulerna 34, 24, 14 som skall expanderas tills de kommer i kontakt med den ra- diella ytan 44 inuti borrhålet 46. Expansionsvätskan 62 och spolvâtskan 64 kan vara samma vätska såsom vatten, matad från samma vätskekälla och genom samma öppning eller två olika vätskor såsom flytande betong och vatten matade från två olika vätskekällor.

Figur 2 visar ett tvärsnitt av en mellanliggande modul 14, 24, 34 i en sektion 4, 6, 8 hos en bergbult 2. I denna utförings- form har både den yttre periferin 100 och den inre periferin 102 hos nämnda mellanliggande modul ett symmetriskt tvärsnitt bildande en korsliknande form havande en inre kanal 104 också med en korsliknande form såsom visad i figur 2. Väggtjockleken mellan den inre periferin 102 och den yttre periferin 100 är företrädesvis lika genom hela nämnda tvärsnitt. Nämnda del bildar således en rörliknande anordning företrädesvis med ut- rymme för ett spolvätsketillförselrör 66; 68; 70 i centrum.

När användande en mellanliggande modul med en symmetrisk pro- fil såsom beskriven ovan, kan den inre kanalen alltid nås ge- 72479.se.doc; 2005-03-04 10 15 20 25 30 @°s'°?v 1 n :_- nom ett hàl i rotationsaxeln hos en ändmodul 10, 18; 20, 28; 30, 38 hos en sektion 4, 6, 8 i en bergbult 2. Alla de mellan- liggande modulerna 14, 24, 34 kan ha en liknande konstruktion med avseende på tvärsnittet. Den mellanliggande modulen kan också vara expanderbar när användande en profil såsom visad i figur 2.

Figur 3 visar en expanderande bergbult 3 enligt tidigare känd teknik, t ex en ”SWELLEX®” typ av bergbult från Atlas Copco, Sverige. Detta slag av bergbult 3 kan alternativt användas som en mellanliggande modul 14, 24, 34 istället för en profil så- som beskriven i figur 2. Denna tidigare kända bergbult 3 inne- fattar en mellanliggande expanderbar del 5 svetsad (vid 55 och 57) till tvà icke expanderbara änddelar 7, 9, där de respekti- ve icke expanderbara änddelarna 7, 9 kommer att fogas ihop till två ändmoduler (t ex 10, 18).

Symmetriska tvärsnitt för de mellanliggande modulerna 14, 24, 34 hos bergbulten 2 andra än den visad i figur 2 är också möj- liga att använda företrädesvis med utrymme för ett spolvätske- tillförselrör 66, 68, 70 beläget längs rotationsaxeln X hos de mellanliggande bergbultmodulerna 14, 24, 34. Fastän symmetris- ka tvärsnitt är föredragna, är icke symmetriska tvärsnitt ock- så möjliga att använda, företrädesvis med utrymme för ett spolvätsketillförselrör 66, 68, 70 beläget längs rotationsax- eln X hos den mellanliggande bergbultmodulen 14, 24, 34.

När man använder en mellanliggande modul med ett symmetriskt tvärsnitt kan de tre modulerna 10, 14, 18; 20, 24, 28; 30, 34, 38 hos en sektion 4, 6, 8 i en bergbult 2 riktas in och fogas samman pà ett sätt som tillåter de axiella krafterna F under en slagborrningsoperation att fortplanta sig i en väsentligen axiell riktning A genom nämnda tre moduler 10, 14, 18; 20, 24, 28; 30, 34, 38, således maximerande stabiliteten hos nämnda 72479. Se.dOC; 2005-03-04 10 15 20 25 30 sektion 4, 6, 8. Detta kommer att förklaras nedan för den för- sta sektionen 4, men sammanfogandet av moduler 10, 14, 18; 20, 24, 28; 30, 34, 38 i en sektion kan göras på ett liknande sätt för alla sektioner 4, 6, 8, därigenom bildande första kontakt- regioner 13, 23, 33 och andra kontaktregioner 19, 29, 39.

Sàsom kan ses i figur 1, hopfogas den mellanliggande 14 vid en första ände till en första ändmodul 10 och vid en andra ände till en andra ändmodul 18. Nämnda första ändmodul 10 ligger an mot den första axiella ändytan hos nämnda mellanliggande modul 14, därigenom bildande en första kontaktregion 13, och nämnda andra ändmodul 18 ligger an mot den andra axiella ändytan hos nämnda mellanliggande modul 14 därigenom bildande en andra kontaktregion 19. Nämnda mellanliggande modul 14, nämnda för- sta kontaktregion 13, och nämnda andra kontaktregion 19 har alla tvärsnitt som åtminstone delvis överlappar varandra när sett axiellt längs nämnda bergbult 2, därigenom tillåtande ax- iella krafter under en slagborrningsoperation att fortplanta sig i en väsentligen axiell riktning från nämnda andra ändmo- dul 18 via nämnda mellanliggande modul 14 in i nämnda första ändmodul 10, således förbättrande den axiella stabiliteten hos bergbulten 2. Nämnda mellanliggande modul 14 är företrädesvis hopfogad till nämnda första ändmodul 10 respektive nämnda andra ändmodul 18 genom svetsning, men det är också möjligt att använda en annan hopfogningsmetod, t ex lödning eller en adhesiv om den resulterande skarven blir tillräckligt stark.

Svetsmetoder som kan användas innefattar, men är ej begränsade till, motstàndssvetsning, friktionssvetsning, och elektron- strälesvetsning.

En skarvbar självborrande bergbult har använts för att exemp- lifiera uppfinningen i beskrivningen ovan. Uppfinningen avser också andra slag av bergbultar, t ex skarvbara bergbultar som ej är självborrande, själborrande bergbultar som ej är skarv- 72479.ae.doc; 2005-03-04 10 15 20 bara, och bergbultar som är varken självborrande eller skarv- bara. Bergbultarna som är självborrande innefattar företrädes- vis spolvätskerör, men detta är ej obligatoriskt såsom har nämnts ovan. Bergbultarna som icke är självborrande innefattar företrädesvis ej några spolvätskerör då dessa är onödiga och således endast ger upphov till onödiga kostnader. Ãndmodulerna som har använts för att exemplifiera uppfinningen är: en borrkroneenhetmodul innefattande en borrkrona, eller innefattande både en borrkrona och en hållare för en borrkro- na; en anslutningsmodul för att ansluta en bergbultsektion till en borranordning; och olika anslutningsmoduler för att ansluta en bergbultsektion till en annan bergbultsektion. Be- roende pä den avsedda användningen för bergbulten, är också andra ändmoduler möjliga. T ex, om bergbulten är varken själv- borrande eller skarvbar, kan den främre modulen vara en kåpa avsedd endast för att täta av det inre hos den mellanliggande modulen således förhindrande läckage av expansionsvätska, el- ler en kåpa med externa utskjutande delar avsedd att förhindra en bergbult inuti ett borrhål från att falla ut. Ãndmoduler i form av olika formade han- eller honanslutningsdon. 72479. SeAiOC; 2005-03-04

Claims (9)

10 15 20 25 sås 972 ll Patentkrav

1. Modulärt bergbultsystem, där en bergbult (2) innefattar åtminstone en bergbultsektion (4, 6, 8), där - varje bergbultsektion (4; 6; 8) innefattar i serie en första ändmodul (lO; 20; 30) och en mellanliggande modul (14; 24; 34) och en andra ändmodul (l8; 28; 38) fogade samman, kännetecknat av, att - nämnda första ändmodul (l0; 20; 30) ligger an mot och är hopfogad mot den första axiella ändytan hos nämnda mellanlig- gande modul (l4; 24; 34) därigenom bildande en första kontakt- region (13; 23; 33) och att nämnda andra ändmodul (l8; 28; 38) ligger an mot och är hopfogad mot den andra axiella ändytan hos nämnda mellanliggande modul (14; 24; 34) därigenom bildan- de en andra kontaktregion (l9; 29; 39), och där nämnda första kontaktregion (l3; 23; 33) och nämnda andra kontaktregion (l9; 29; 39) båda har tvärsnitt som väsentligen överlappar varandra när sett längs nämnda bergbult (2).

2. Modulärt bergbultsystem enligt patentkravet 1 känneteck- nat av, att - den mellanliggande modulen (14; 24; 34) är hopfogad vid en första ände till den första ändmodulen (10; 20; 30) respektive vid en andra ände till den andra ändmodulen (l8; 28; 38) genom svetsning.

3. Modulärt bergbultsystem enligt patentkravet 1 eller 2 kännetecknat av, att - åtminstone en mellanliggande modul (14; 24; 34) har ett sym- metriskt tvärsnitt. 72479. se.d0C; 2005-03-04 10 15 20 25 m s o m v; -a ro 12

4. Modulärt bergbultsystem enligt patentkravet 3, känneteck- nat av, att - nämnda åtminstone ena mellanliggande modul (l4; 24; 34) har ett symmetriskt tvärsnitt, och att - nämnda mellanliggande modul (14: 24; 34), nämnda första kon' taktregion (13; 23; 33) och nämnda andra kontaktregion (l9; 29; 39) alla har tvärsnitt som åtminstone delvis överlappar varandra när sett axiellt längs nämnda bergbult (2) därigenom tillåtande axiella krafter under en slagborrningsoperation att fortplanta sig i en väsentligen axiell riktning (A) således förbättrande den axiella stabiliteten hos bergbulten (2).

5. Modulärt bergbultsystem enligt patentkravet 4 känneteck- nat av, att nämnda åtminstone ena mellanliggande modul (l4; 24; 34) är åt- minstone delvis expanderbar.

6. Modulärt bergbultsystem enligt ett av de föregående pa- tentkraven kännetecknat av, att den främre sektionen (4) innefattar en första ändmodul (10) som kan väljas bland gruppen av en borrkroneenhetsmodul, en tätningskåpa, eller en tätningskåpa med externa utskjutande delar, och en andra ändmodul (18) som kan väljas bland gruppen av ett hananslutningsdon eller ett honanslutningsdon.

7. Modulärt bergbultsystem enligt något av de föregående pa- tentkraven kännetecknat av, att den bakre sektionen (6) innefattar en andra ändmodul (38) som kan väljas bland gruppen av: ett borranordningsanslutningsdon, ett honanslutningsdon, eller ett hananslutningsdon, och en 72479.Se.dOC; 2005-03-04 lO 15 ß1 IQ gm vB Q nä första ändmodul (30) som kan väljas bland gruppen av ett hananslutningsdon eller ett honanslutningsdon.

8. Modulàrt bergbultsystem enligt något av de föregående pa- tentkraven kännetecknat av, att den mellanliggande sektionen (6) innefattar en första ändmodul (20) som kan väljas bland gruppen av ett hananslutningsdon el- ler ett honanslutningsdon, och en andra ändmodul (28) som kan väljas bland gruppen av ett honanslutningsdon, eller ett hananslutningsdon.

9. Modulârt bergbultsystem enligt ett av patentkraven 1 till 5 kännetecknat av, att bergbulten (2) innefattar endast en bergbultsektion (4; 6; 8;), och att sektionen (4; 6; 8) innefattar en första ändmodul (l0; 20; 30) som kan väljas bland gruppen av en borrkroneen- hetsmodul, en tätningskàpa, eller en tätningskàpa med externa utskjutande delar, och en andra ändmodul (18; 28; 38) som kan väljas bland gruppen av ett borranordningsanslutningsdon, ett honanslutningsdon eller ett hananslutningsdon. 72479.se.doc; 2005-03-04