PL198229B1 - Połączenie pręta kotwy z narzędziem wiertniczym - Google Patents

Abstract

1. Po laczenie pr eta kotwy z narz edziem wiertniczym przy u zyciu polaczonej z wty- kowym ko ncem narz edzia wiertniczego z laczki przej sciowej, w któr a wkr econy jest jeden ko- niec pr eta kotwy, znamienne tym, ze co naj- mniej ten koniec pr eta (6) kotwy, który jest wkr econy w z laczk e przej sciow a (5), ma odci- nek (12) o srednicy (Ra) zmniejszonej w sto- sunku do zewn etrznej srednicy (Rd) pr eta (6) kotwy tak, ze pomi edzy wewn etrzn a po- wierzchni a (22) zlaczki przej sciowej (5) i odcinkiem (12) pr eta (6) kotwy znajduje si e wolna przestrze n (23). PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest połączenie pręta kotwy z narzędziem wiertniczym urządzenia do osadzania samowiercących kotew iniekcyjnych.

Aby można było instalować samowiercące kotwy iniekcyjne w górotworze, pręty kotew, z których składa się system, muszą być połączone z głowicą narzędzia wiertniczego. Połączenie to jest zrealizowane za pomocą złączki przejściowej, w którą wkręca się jeden koniec pręta kotwy i która jest połączona z wtykowym końcem narzędzia wiertniczego, na przykład poprzez nakręcenie. Na przedni koniec pierwszego pręta kotwy nakręcona jest koronka wiertnicza. Przy postępującej głębokości wierconego otworu pręt kotwy przedłuża się poprzez nakręcanie złączy i następnych prętów kotwy aż do osiągnięcia całkowitej długości kotwy. Przy osadzaniu pręta kotwy trzeba rozłączyć połączenie między wwierconym w górotwór, ostatnim prętem kotwy i narzędziem wiertniczym, wykręcając ostatni, wystający z wywierconego otworu, pręt kotwy na złączce przejściowej i wkładając nowy pręt kotwy, który trzeba przedłużyć ostatnim prętem kotwy za pomocą złącza i wkręcić w przejściową złączkę narzędzia wiertniczego.

W stanie techniki odłączanie pręta kotwy od złączki przejściowej na narzędziu wiertniczym okazało się problematyczne. Przy zastosowaniu znanej konstrukcji końców prętów kotew dochodzi często do tego, że pręt kotwy zakleszcza się w złączce przejściowej, łączącej go z narzędziem wiertniczym, co zakłóca pracę, ponieważ rozłączenie połączenia śrubowego pomiędzy prętem kotwy i złączką przejściową wymaga wiele wysiłku i czasu. Przyczynę często występującego zakleszczania stanowi to, że nie obrobione cieplnie pręty kotew w porównaniu do żerdzi wiertniczych, stosowanych zawsze w stanie ulepszonym, wykazują niższą twardość. Także zawsze ulepszona, jako że przeznaczona do wielokrotnego użytku, złączka przejściowa narzędzia wiertniczego jest znacznie twardsza niż pręty kotew. Podczas pracy, czyli podczas wiercenia, w wyniku wiercenia udarowo-obrotowego (ruchu obrotowego i wiercenia udarowego) dochodzi do trwałego odkształcenia umieszczonego w złączce przejściowej końca pręta kotwy, co prowadzi do wystąpienia opisanego powyżej problemu zakleszczania prętów kotew w złączce przejściowej.

Z US 4,332,502 A znane jest pozostawianie na końcach prętów kotwy, łączonych za pomocą złączy, odcinków wolnych od gwintu. Pręty kotwy są według US 4,332,502 A łączone ze sobą za pomocą złączy, które w obszarze, w którym wkręcone w złącze pręty kotwy przylegają do siebie odcinkami wolnymi od gwintu, mają wystający do wewnątrz pierścień, w który wchodzą wkręcone w złączkę przejściową pręty kotwy. Oznacza to, że w przypadku udarowych obciążeń prętów kotwy, jakie występują przy osadzaniu kotew górotworowych, gdy wierci się za ich pomocą otwory, mają miejsce odkształcenia, przede wszystkim i głównie w obszarze przylegających do siebie końców, czyli w obszarze wolnych od gwintu odcinków prętów kotwy, wskutek czego wolne od gwintu odcinki prętów kotwy ulegają spęczeniu z jednoczesnym powiększeniem ich średnicy. Odkształcenia te powodują występowanie uznanego powyżej za niekorzystne zakleszczania pomiędzy prętami kotwy i złączką.

Celem wynalazku jest takie ukształtowanie końców prętów kotwy, umieszczonych w złączce przejściowej na narzędziu wiertniczym, aby opisane zakleszczanie nie miało miejsca.

Zadanie to rozwiązano za pomocą cech zastrzeżenia 1.

Korzystne postaci wykonania są przedmiotem zastrzeżeń zależnych.

W przeciwieństwie do znanych prętów kotew, których końce są (lekko) sfazowane, co najmniej jeden koniec pręta kotwy według wynalazku są zaopatrzone w odcinek o zmniejszonej średnicy. Odcinek ten, umieszczony co najmniej na tym końcu pręta kotwy, który jest umieszczony w złączce przejściowej narzędzia wiertniczego (wkręcony w nią), może mieć cylindryczną powierzchnię zewnętrzną i sfazowanie na powierzchni czołowej.

Ukształtowanie według wynalazku co najmniej jednego końca pręta kotwy pozwala bez problemów odłączyć (wykręcić) pręty kotwy ze złączki przejściowej, ponieważ przy osadzaniu kotew wiertniczych odkształcenia umieszczonego w złączce przejściowej końca pręta kotwy, spowodowane obciążeniami występującymi podczas wiercenia, dzięki wolnej przestrzeni pomiędzy wewnętrzną powierzchnią złączki przejściowej i mającym mniejszą średnicę odcinkiem końca pręta kotwy nie mogą prowadzić do zakleszczeń prętów kotwy w złączce przejściowej.

Również nakręcanie złączy na wystający z wywierconego otworu koniec ostatniego pręta kotwy nie stwarza w wynalazku żadnych problemów, ponieważ pomiędzy zwężonym końcem pręta kotwy i wewnętrzną powierzchnią złącza luz występuje również wtedy, gdy koniec pręta kotwy jest odkształcony.

PL 198 229 B1

W odniesieniu do użytkownika zaleta połączenia według wynalazku pomiędzy prętem kotwy i narzędziem wiertniczym polega przede wszystkim na tym, że pręt kotwy można łatwo odłączyć od złączki przejściowej, zapewniając tym samym pracę bez zakłóceń. Uwzględniając fakt, że przy budowie tuneli lub zabezpieczaniu zboczy wiertarki udarowe pracują często w stosunkowo dużych odległościach od podłoża, rozwiązanie stojącego przed wynalazkiem zadania (wyeliminowanie zakleszczania pomiędzy złączką przejściową i prętem kotwy) ma istotne znaczenie, ponieważ usuwanie awarii na większej wysokości stanowi niemałe zagrożenie bezpieczeństwa.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie wiertarkę udarową podczas wiercenia, fig. 2 - koniec znanego pręta kotwy, fig. 3 - koniec pręta kotwy ze zmniejszoną średnicą, oraz fig. 4 - koniec pręta kotwy, wkręconego w złączkę przejściową, w przekroju.

Ukazana na fig. 1 wiertarka udarowa składa się z narzędzia wiertniczego 1, przesuwanego odpowiednio do postępu wiercenia na prowadnicy łoża 3, wspartego na górotworze 2. Przeznaczony do tego celu napęd nie jest przedstawiony. Na wtykowym końcu 4 narzędzia wiertniczego 1 za pomocą złączki przejściowej 5 wkręcony jest pręt 6 kotwy, z którym za pomocą złączy 7 połączony jest albo bezpośrednio pręt kotwy z koronką wiertniczą, albo, zależnie od postępu wiercenia, następne pręty 6 kotwy.

Poprzez przyłącze 10 w pręty 6 kotwy można wprowadzać ciecz do płukania, zaś po zakończeniu wiercenia, celem unieruchomienia kotwy, czynnik wiążący (hydraulicznie), który po utwardzeniu unieruchamia kotwę, złożoną z odpowiedniej liczby prętów 6, w wywierconym otworze.

Na fig. 2 ukazany jest koniec znanego pręta 6 kotwy, który w wyniku odpowiedniego ukształtowania jego ścianki ma gwint zewnętrzny 9. Koniec znanego pręta kotwy jest zaopatrzony w fazę 11 o nachyleniu 45°.

W pręcie 6 kotwy według wynalazku co najmniej jeden koniec jest ukształtowany tak, jak to przedstawiono na fig. 3, i zaopatrzony w odcinek 12, który ma średnicę Ra zmniejszoną w stosunku do zewnętrznej średnicy Rd pręta 6 kotwy i nie ma gwintu zewnętrznego. Wolny koniec odcinka 12 pręta 6 kotwy o zmniejszonej średnicy Ra może być również zaopatrzony w fazę o nachyleniu 45°. Takie ukształtowanie jest możliwe dla co najmniej jednego końca żerdzi wiertniczej 8, wkręconej w złączkę przejściową 5, nie jest jednak ono konieczne, zwłaszcza wówczas, gdy żerdź wiertnicza 8 jest ze stali hartowanej (podobnie jak złączka przejściowa 5).

Zewnętrzny zarys odcinka 12 o zmniejszonej średnicy jest dowolny, często jednak ma on kształt cylindryczny. Odcinek 12 może się zwężać stożkowe w kierunku wolnego końca, przy czym zewnętrzny zarys jest nachylony względem wzdłużnej osi pręta 6 kotwy nie więcej niż o 20 stopni.

Złączka przejściowa 5, nakręcona na wtykowy koniec 4 wału napędzanego lub wału wyjściowego narzędzia wiertniczego 1, jest korzystnie ze stali hartowanej i ma w swym środku wystające do wewnątrz, pierścieniowe żebro 20. Wewnętrzny przekrój pierścieniowego żebra 20 jest w zasadzie równy przekrojowi prętów 6 kotwy.

Pomiędzy zewnętrzną powierzchnią 21 zwężonego odcinka 12 pręta 6 kotwy i wewnętrzną powierzchnią 22 złączki przejściowej 5 znajduje się wolna przestrzeń 23. Ta wolna przestrzeń 23 pozwala na plastyczne odkształcanie umieszczonego na końcu pręta 6 kotwy, zwężonego odcinka 12, bez obawy, że pręt 6 kotwy (lub żerdź wiertnicza 8) zakleszczy się w złączce przejściowej 5.

Pręt 6 kotwy przylega swoją czołową powierzchnią 24 do bocznej pierścieniowej powierzchni 25 pierścieniowego żebra 20. Wtykowy koniec 4 narzędzia wiertniczego 1 przylega swoją końcową powierzchnią 26 do drugiej pierścieniowej powierzchni 27 pierścieniowego żebra 20.

Podsumowując, przykład wykonania wynalazku można przedstawić następująco:

Pręt 6 dla kotew górotworowych (samowiercących kotew iniekcyjnych) ma gwint zewnętrzny 9 do łączenia pręta 6 kotwy z narzędziem wiertniczym 1 za pomocą złączki przejściowej 5. Wkręcony w złączkę przejściową 5 koniec pręta 6 kotwy ma odcinek 12 o średnicy mniejszej w porównaniu do zewnętrznej średnicy pręta 6 kotwy. Odcinek 12 pręta 6 kotwy o zmniejszonej średnicy ma na swym wolnym końcu fazę 11. Wskutek tego pomiędzy wewnętrzną powierzchnią 22 złączki przejściowej 5 i końcem pręta 6 kotwy o zmniejszonej średnicy istnieje wolna przestrzeń 23, która sprawia, że pręt 6 kotwy, nawet wówczas, gdy jego koniec ulegnie odkształceniu plastycznemu podczas wiercenia, nie zakleszcza się w złączce przejściowej 5, dzięki czemu pręt 6 kotwy można bez większego wysiłku wykręcić ze złączki przejściowej 5.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Połączenie pręta kotwy z narzędziem wiertniczym przy użyciu połączonej z wtykowym końcem narzędzia wiertnicyego yłccyki pryejściowej, w którc wkręcony jest jeden koniec pręta kotwy, znamienne tym, ye co najmniej ten koniec pręta (6) kotwy, który jest wkręcony w yłccykę pryejściowc (5), ma odcinek (12) o średnicy (Ra) ymniejsyonej w stosunku do yewnętrynej średnicy (Rd) pręta (6) kotwy tak, ye pomiędyy wewnętrync powierychnic (22) yłccyki pryejściowej (5) i odcinkiem (12) pręta (6) kotwy ynajdżje się wolna pryestryeń (23).
2. 2. Połąccyeiewwełuż zyst^ n, z znmieenn tym, ży oodinnet 12)ρφθ (6)kotwyozmniejszyαnj średnicy (Ra) jest wolny od gwintu.
3. 3. Oręt kotwy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze odcinek (12) pręta (6) koowy o ymniejsyonej średnicy (Ra) ma na swym wolnym końcu fayę (11) lub promień.
4. 4. Pręt koowy według jednego zzaskz. 1 do 3, znamienny tym, ze zewnętrzny zaryy odcż^ka (12) o ymniejsyonej średnicy (Ra) ma ksytałt cylindrycyny.
5. 5. Pręt kotwy według jednego z zassrz. 1 do 3, znamienny tym, że zewnę^rzn zarry odcżnka (12) o ymniejsyonej średnicy (Ra) jest stożkowy.
6. 6. Pręę kotwy wwełuu zzi^z. 5, znnmieeny t\^m, że ool^ir^^^ j(^2 zwwęy się w nierzżnu kori-c pręta (6) kotwy.
7. 7. Pr^ę koowy wydłuż zyskry 5 aU=^b) 6, nr^ć^r^^^r^n^ ttm, ny nywyntrzyn zyrry oαdinno 0^2 j ees nachylony do wydłżynej osi pręta (6) kotwy co najwyyej o 20°.
8. 8. Preę loo/w wwełuu j €^er^^e^o zzys^. 1 do 7, zznmieeny tt^m, ży ż^ę (66 loow ż^lees» ccto łowc powierychnic (24) swego odcinka (12) o ymniejsyonej średnicy do ywróconej ku niemu, bocynej powierychni (25) pierścieniowego yebra (20), wystajccego do wewnętrynej pryestryeni yłccyki pryejściowej (5).