RS57349B1 - Samo-bušeći sklop zavrtnja za ankerisanje stenskih slojeva i način postavljanja - Google Patents

Description

Opis

Oblast tehnike

Predmetni pronalazak se odnosi na samo-bušeći sklop zavrtnja za ankerisanje stenskih slojeva, kao i na postupak njegovog postavljanja. Preciznije, pronalazak se odnosi na polu automatski i ili potpuno automatski sklop zavrtnja za ankerisanje namenjenog primeni kod mašina za neprekidno kopanje, mašina za bušenje tunela, prenosnih mašina za zavrtanje, kao i u građevinarstvu kod alata koji se koriste za postavljanje zavrtnjeva u betonske elemente i slično.

Stanje tehnike

Zavrtnjevi za ankerisanje su zastupljeni u svetu i u tipičnom slučaju se bušenjem trajno postavljaju u sloj tla kako bi se obezbedio integritet sloja koji je pogodan za noseće strukture. Na primer, zavrtnjevi za ankerisanje se mogu koristiti pri izgradnji i održavanju rudnika, tunela, prolaza, kanala, ograda, okna, dvorana, pristupnih prolaza, podzemnih prolaza i slično.

Prilikom izgradnje podzemnih tunela se, na primer, zavrtnjevi za ankerisanje često postavljaju u progresivnim intervalima duž tunela. Tokom izgradnje tunela poželjno je imati zavrtanj za ankerisanje koji je moguće na jednostavan i siguran način postaviti u sloj tla uz ulaganje minimalnog mogućeg napora čoveka usled rada u veoma opasnom radnom okruženju.

Najzastupljeniji postupak postavljanja zavrtnja za ankerisanje u sloj tla podrazumeva bušenje rupe u sloju korišćenjem bušilice sa stubom i bušaćom šipkom. Nakon što je rupa formirana i nakon što je bušaća šipka izvađena iz rupe, bušaća šipka se uklanja iz glave bušilice. Nakon toga se zavrtanj za ankerisanje postavlja u pogonska kolica koja predstavljaju adapter između zavrtnja i glave bušilice. U izbušenu rupu se zatim ubacuje kapsula sa smolom. Nakon toga se u rupu uvodi zavrtanj što dovodi do pucanja kapsule. Zavrtanj se zatim rotira kako bi se proizvelo mešanje i razmazivanje smole unutar rupe. Nakon što je smola očvrsnula, na kraju zavrtnja se rotiranjem postavlja navrtka koja dolazi u kontakt sa tlom u delu koji okružuje ulaz u rupu. Na navrtku koja je u kontaktu sa tlom oko dela tla koji okružuje ulaz u rupu, deluje se momentom sile tako da navrtka proizvodi naprezanje duž zavrtnja koji nije prethodno ankerisan u sloju tla. Kao rezultat toga, na sloj tla se deluje silom sabijanja koja ga zadržava.

Prethodno opisani postupak postavljanja zavrtnja poseduje veliki broj koraka i podrazumeva visok nivo ručnog rada. Ponavljajuće ručne aktivnosti ovoga tipa u koncu dovode do povreda i nesreća. Brzina postavljanja zavrtnjeva je uslovljena stručnošću lica koje koristi opremu i, stoga, može značajno varirati. Zahtevi proizvodnje, sa druge strane, zahtevaju efikasnost po pitanju vremena postavljanja potpore sloja tla a navedeni postupak je vremenski zahtevan usled velikog broja potrebnih koraka.

Samo-bušeći zavrtnjevi za ankerisanje su razvijeni kako bi se prevazišli prethodno navedeni nedostaci. Poznati su za obezbeđivanje jedinstvene funkcije bušenja i pričvršćivanja. Ovim prestaje potreba za bušenjem rupe, povlačenjem bušeće šipke iz rupe i konačno umetanjem zavrtnja u rupu korišćenjem različitih postupaka ankerisanja.

Kako bi se minimizovao broj ciklusa potrebnih za bušenje i ankerisanje kamenih slojeva tla razvijene su različite verzije šupljih, čeličnih, samo-bušećih zavrtnjeva za ankerisanje za kamen. Jedan samo-bušeći zavrtanj za ankerisanje koristi centralni kanal izveden u zavrtnju kao prolaz za dopremanje vode u toku procesa bušenja kao i cev za pumpanje cementnog maltera i smola različitih vrsta kako bi one obuhvatile i ankerisale zavrtanj. Samo-bušeći zavrtanj se zatim jednostavno iznutra i spolja ispunjava kroz središnji otvor čime se obezbeđuje noseći oslonac za sloj. Na dužinu zavrtnja unutar sloja tla se ne primenjuje sila zatezanja.

Samo-bušeći zavrtnjevi za stene sa mehaničkim ankerisanjem su takođe poznati. Oni se mogu koristiti u kombinaciji sa cementnim malterima ili smolama koje se uvode u rupu nakon ankerisanja mehaničkim putem. Ipak, tehnike mehaničkog ankerisanja mogu takođe biti i neefikasne kada je sloj tla oko izbušene rupe slab i kada se ne može obezbediti dovoljan otpor kako bi se dozvolilo njegovo sabijanje zatezanjem zavrtnja. Zavrtanj je teži od alternativnih opcija i sistem je takođe spor usled koraka potrebnih nakon zalivanja materijalom u cilju potpune enkapsulacije zavrtnja u njemu.

Još jedan poznati samo-bušeći sistem za postavljanje zavrtanj za ankerisanje koristi šuplje šipke sa kapsulama smole koje su unapred postavljene u središte šipke. Kao medijum za bušenje i ispiranje koristi se voda koja putuje kroz središte zavrtnja. Nakon što je primenom zavrtnja izbušena rupa, u šupljinu zavrtnja u kojoj se nalazi kapsula sa smolom uvodi se voda. Voda dovodi do pucanja kapsule kao i raspršivanja i mešanja smole pre nego što smeša isteče u prostor oko zavrtnja. Kada je hemijska smola očvrsla, zavrtanj je izvršio ojačavanje sloja tla poput čivije. Nedostatak ovakvog sistema jeste taj što je proizvodnja ovakvog zavrtnja veoma skupa usled potrebe za obradom zavrtnja sa unutrašnje strane. Takođe svaki zavrtanj zbog smole poseduje ograničeni rok upotrebe određen rokom upotrebe kapsule sa smolom.

Dodatno u odnosu na prethodno navedene nedostatke, postojeći samo-bušeći zavrtnji za ankerisanje, iako se koriste širom sveta, jesu skupi, vremenski zahtevni za primenu, teški, nezgodni za rukovanje i komplikovani za precizno postavljanje. Takođe još uvek nije postignuta potpuna automatizacija u postavljanju tradicionalnih samo-bušećih zavrtnjeva. Mehanički ankeri, statički mešači, pojedinačne hemikalije, opruge i slično dodatno onemogućavaju potpuno automatizovanje samo-bušećih sistema za ankerisanje tla. U uslovima mekog tla mehanički ankeri mogu takođe otkazati usled čega neće dozvoliti zatezanje zavrtnja.

Poželjno je da se na postavljeni zavrtanj za ankerisanje deluje mehaničkom silom zatezanja kako bi se stabilizacijom sloja postigla veća otpornost na bilo kakve pokrete unutar sloja tla. Ovo se može postići primenom sile duž unapred određene dužine zavrtnja za ankerisanje nakon što je on postavljen i fiksiran za sloj tla pomoću očvrsle supstance čime se efektivno dovodi do uzdužnog zatezanja zavrtnja, a nakon toga i učvršćivanjem zategnutog zavrtnja postavljanjem navrtke na navoj zavrtnja i njenim pritezanjem o tlo koje okružuje ulaz u rupu.

U skladu sa tim, postoji potreba da se obezbede mehanizam glave bušilice, samo-bušeći zavrtanj, sistem za isporuku fluida i postupak za fiksiranje samobušećeg zavrtnja u sloju tla koji zasebno (ili zajedno) obezbeđuju da se ankerisanje sloja može vršiti brzo, pouzdano i efikasno uz povećanje bezbednosti radnika i pružanje mogućnosti za značajnu automatizaciju postupka, gde zavrtanj može biti unapred zategnut, gde je obezbeđen višekratno upotrebljivi sistem za ubrizgavanje pogodan za isporučivanje više različitih supstanci u rupu, gde su smanjeni troškovi, gde su obezbeđena poboljšanja po pitanju produktivnosti i gde je smanjena količina neophodnih intervencija od strane čoveka čime se povećava bezbednost na mestu izvođenja radova.

Dokument US 2011/070035 A1 opisuje sistem za postavljanje zavrtnjeva za ankerisanje koji je namenjen fiksiranju zavrtnja za ankerisanje za sloj tla. Sistem sadrži uređaj za bušenje koji se selektivno može pokretati u smeru rotacije suprotnom od smera kretanja kazaljki na satu kako bi se izbušila rupa u sloju tla, kao i u smeru rotacije koji odgovara smeru kretanja kazaljki na satu kako bi se zavrtanj za ankerisanje mogao zategnuti.

Dokument US 6.793.445 B1 opisuje glavu bušilice koja se može spojiti na mašinu za bušenje radi umetanja samo-bušećih zavrtnjeva u kameniti sloj tla.

Cilj pronalaska

Cilj predmetnog pronalaska jeste da se u značajnoj meri prevaziđu postojeći nedostaci ili da se najmanje umanji jedan ili više nedostataka uočenih u vezi sa postojećim stanjem tehnike, ili da se obezbedi korisna alternativa.

Izlaganje suštine pronalaska

Prema jednoj širokoj formi, predmetni pronalazak se odnosi na samo-bušeći sklop zavrtnja za ankerisanje stenskih slojeva koji sadrži mehanizam glave bušilice i sistem za isporuku fluida koji su operativno pridruženi jedan drugom i prilagođeni da se u toku primene u stenski sloj tla postavi zavrtanj koji se fiksira zatezanjem, hemijski, pomoću ubrizgavanja, pri čemu zavrtanj za ankerisanje sadrži osovinu sa krajem za sečenje i krajem za vođenje; pri čemu navedeni sklop sadrži:

a. mehanizam glave bušilice sa:

delom za sprezanje sa zavrtnjem prilagođenim da se odvojivo spregne sa krajem za vođenje zavrtnja, pri čemu rotacija dela za sprezanje sa zavrtnjem vrši rotaciju celog zavrtnja, gde je deo za sprezanje sa zavrtnjem smešten u položaju na centralnoj osi mehanizma glave bušilice; centralnim šupljim delom kroz koji je obezbeđen pristup priključku zavrtnja za dovođenje fluida; i delom za sprezanje sa navrtkom radi odvojivog sprezanja sa elementom navrtke smeštenim na osovini zavrtnja, gde rotacija dela za sprezanje sa navrtkom uzrokuje rotaciju navrtke, pri čemu se deo za sprezanje sa zavrtnjem nalazi unutar dela za sprezanje sa navrtkom.

b. sistem za isporučivanje fluida sa:

mlaznicom za ubrizgavanje koja je u komunikaciji sa jednim ili više izvora fluida radi isporuke odmerenih količina jednog ili više fluida do unapred određene lokacije oko navedenog sklopa, gde je svaki od izvora fluida u protočnoj vezi sa pumpom pripremu, gde je pumpa za pripremu u protočnoj vezi sa pumpom za izmeštanje, gde je pumpa za izmeštanje u protočnoj vezi sa mlaznicom za ubrizgavanje tako da se navedeni fluid iz navedenog rezervoara može pripremiti za upumpavanje u navedenu unapred određenu lokaciju; fazom za čišćenje i ispiranje za svaki zasebni unutrašnji prolaz unutar mlaznice za ubrizgavanje gde svaki prolaz poseduje sopstveni fluid za čišćenje koji potiče iz izvora sa različitim pritiskom

gde prilikom korišćenja navedenog mehanizma glave bušilice mehanizam glave uvodi zavrtanj za ankerisanje u sloj tla rotiranjem zavrtnja i navrtke u smeru bušenja istom brzinom tako da navrtka ostaje u istom položaju relativno u odnosu na osovinu zavrtnja za ankerisanje.

Prvenstveno, deo za sprezanje sa navrtkom vodi spoljašnju površinu navrtke.

Prvenstveno, deo za sprezanje sa zavrtnjem sadrži jedan ili više muških konektora koji se sprežu sa jednim ili više ženskih konektora zavrtnja, gde muški konektori vode unutrašnju površinu zavrtnja za ankerisanje.

Prvenstveno, deo za sprezanje sa zavrtnjem sadrži glavno telo sa centralnom šupljinom koje odgovara centralnoj šupljini mehanizma glave bušilice, gde jedan ili više muških konektora sadrže proširenje sa gornje površine glavnog tela koje se pruža u pravcu paralelnom uzdužnoj osi centralne šupljine i prilagođeno je za operativno sprezanje sa ženskim konektorom na kraju zavrtnja namenjenom za vođenje.

Prvenstveno, u prvoj položaju deo za sprezanje sa navrtkom je spregnut sa navrtkom, dok je deo za sprezanje sa zavrtnjem spregnut sa krajem zavrtnja namenjenim za vođenje, dok je u drugom položaju deo za sprezanje sa navrtkom spregnut sa navrtkom dok je deo za sprezanje sa zavrtnjem odvojen od kraja za vođenje zavrtnja.

Prvenstveno, mehanizam glave bušilice pokreće unapred navrtku duž zavrtnja za ankerisanje njenim rotiranjem u smeru bušenja dok je u drugom položaju, čime nastaje sila zatezanja koja deluje na zavrtanj.

Prema daljem obliku pronalaska, opisan je samo-bušeći zavrtanj za ankerisanje tla koji sadrži:

osovinu sa šupljim delom koji definiše centralni vod;

priključak sa zaptivkom namenjen za povezivanje sa izvorom fluida;

kraj za sečenje sa jedne strane osovine na kojem je fiksiran vrh za sečenje; i, kraj za vođenje sa druge strane osovine koji je prilagođen da se operativno ženskim spojem spregne sa mehanizmom glave bušilice, gde rotiranje mehanizma glave bušilice rotira osovinu;

osovinu koja sadrži spoljašnji navoj na ili prema kraju za vođenje koji se spreže sa navrtkom na takav način da rotacija navrtke relativno u odnosu na osovinu dovodi do toga se navrtka kreće u osnom pravcu duž osovine.

Prvenstveno, centralni vod obezbeđuje protočnu vezu između priključka namenjenog za povezivanje sa izvorom fluida koji se nalazi na kraju za vođenje i izlazom za ispuštanje fluida koji se nalazi na kraju za sečenje. Zaptivka koja postoji na priključku za povezivanje sa izvorom fluida na kraju za vođenje osigurava da nema curenja fluida na mestu spoja i da sva količina svih fluida napušta centralni vod na kraju za sečenje.

Prvenstveno, kraj za sprezanje sadrži jedno ili više ležišta raspoređenih radijalno oko priključka za povezivanje sa izvorom fluida, gde je svako od ležišta prilagođeno da u sebi prihvati muški konektor dela za spajanje sa zavrtnjem mehanizma glave bušilice.

Prvenstveno, vrh za sečenje je fiksiran za zavrtanj za ankerisanje tako da obrazuje izlaz kroz koji fluid napušta centralni vod.

Prvenstveno, sklop dodatno sadrži mrežasto sito koje okružuje zavrtanj i koje dozvoljava da fluid napusti vod i uđe u prostor oko zavrtnja proticanjem kroz sito, ali pruža otpor supstancama veće viskoznosti koje očvršćavaju, a koje tuda protiču da izađu u prostor oko zavrtnja.

Prvenstveno, fluidi sadrže jedno ili više od navedenog: skup sporo očvršćavajućih supstanci; skup brzo očvršćavajućih supstanci; katalizator koji inicira očvršćavanje skupa brzo ili sporo očvršćavajućih supstanci; vodu; paru; gas; vazduh; fluid za čišćenje; i/ili fluid za ispiranje.

Prvenstveno, sklop dalje sadrži kontrolni sistem namenjen za kontrolisanje odnosa i zapremina svakog od fluida koji se doprema do zavrtnja i kretanje mehanizma glave bušilice u odnosu na sloj tla.

Prvenstveno, mlaznica za ubrizgavanje fluida sadrži:

veći broj unutrašnjih prolaza kroz koje mogu proticati različiti fluidi;

deo u obliku igle, izduženog oblika sa jednim krajem prilagođenim za sprezanje sa zavrtnjem za ankerisanje i sa otvorima kroz koje fluidi mogu napustiti unutrašnje prolaze; i

deo osnove koji sadrži uvodnike za fluid koji su u protočnoj vezi sa unutrašnjim prolazima.

Prvenstveno, deo osnove mlaznice za ubrizgavanje fluida sadrži veći broj zasebnih uvodnika, gde više od jednog uvodnika može biti u protočnoj vezi sa istim unutrašnjim prolazom za fluid.

Prvenstveno, mlaznica za ubrizgavanje se tokom korišćenja pruža čitavom centralnom šupljinom mehanizma glave bušilice sve do priključka za povezivanje sa izvorom fluida dok je mehanizam glave bušilice spregnut sa zavrtnjem za ankerisanje, gde u toku primene mlaznica za ubrizgavanje ne rotira zajedno sa mehanizmom glave bušilice i/ili zavrtnjem.

Prema daljem obliku pronalaska ovde je opisan postupak postavljanja samobušećeg sklopa zavrtnja za ankerisanje, gde postupak sadrži sledeće korake:

rotiranje zavrtnja i navrtke zajedno u smeru za bušenje korišćenjem mehanizma glave bušilice na način tako da zavrtanj napreduje unutar sloja tla;

isporučivanje supstanci koje očvršćavaju pomoću sistema za isporuku fluida; okretanje zavrtnja za ankerisanje; i,

pritezanje zavrtnja rotiranjem navrtke u smeru za bušenje relativno u odnosu na zavrtanj tako da se zavrtanj ankeriše unutar sloja tla.

Prvenstveno, postupak dalje sadrži sledeće korake:

a. kroz zavrtanj se prvo šalje sporo očvršćavajuća supstanca, a zatim se b. kroz zavrtanj šalje brzo očvršćavajuća supstanca; nakon čega se izvodi jedno ili oba od navedenog

c. kroz centralni vod zavrtnja se šalje sporo očvršćavajuća supstanca; i/ili d. kroz centralni vod zavrtnja se šalje fluid za čišćenje; tako da se zavrtanj zateže nakon što je brzo očvršćavajuća supstanca očvrsnula, a pre nego što je sporo očvršćavajuća supstanca očvrsnula.

Prvenstveno, mehanizam glave bušilice vrši rotiranje zavrtnja i navrtke u isto vreme u smeru za bušenje, što dovodi do toga da se zavrtanj bušenjem uvodi unutar sloja tla, a zatim se mehanizam odvaja od zavrtnja, ali i dalje ostaje spregnut sa navrtkom preko dela za sprezanje sa navrtkom i dalje rotira u smeru za bušenje ili u smeru suprotnom od smera za bušenje kako bi navrtka napredovala duž zavrtnja čime se zavrtanj zateže unutar sloja tla.

Prvenstveno, sistem za isporuku fluida doprema veći broj različitih fluida kroz sklop kao što određuje kontrolni sistem.

Kratak opis slika nacrta

Predmetni pronalazak će biti moguće u potpunosti razumeti na osnovu detaljnog opisa prvenstvenih ali ne i isključivo mogućih njegovih izvođenja koji sledi opisanih u vezi sa pridruženim slikama nacrta na kojima:

Slika 1 predstavlja testni uređaj za postavljanje sklopa 200 samo-bušećeg zavrtnja u testnu supstancu 3 prikazan u početnom položaju.

Slika 2 predstavlja testni uređaj za postavljanje sklopa 200 samo-bušećeg zavrtnja u testnu supstancu 3 prikazan u postavljenom položaju

Slika 3 predstavlja pogled sa bočne strane na rastavljeni sklop mehanizma glave bušilice kao i planarni pogled na delove za sprezanje sa navrtkom i zavrtnjem;

Slika 4 prikazuje poprečni presek samo-bušećeg zavrtnja bez navrtke kao i dalji poprečni presek samo-bušećeg zavrtnja sa navrtkom i podloškom. Dodatno, navrtka je prikazana i sa prednje strane i u ravni;

Slika 5 predstavlja poprečni presek sklopa koji sadrži mlaznicu za ubrizgavanje, mehanizam glave bušilice i samo-bušeći zavrtanj, kao i poprečni presek samo-bušećeg zavrtnja ankerisanog u supstratu kamena zajedno sa pločastom podloškom;

Slika 6 prikazuje poprečni presek i projekciju u ravni mlaznice za ubrizgavanje;

Slika 7 predstavlja šematski prikaz sistema za isporuku fluida u vezi sa šematskom reprezentacijom mlaznice za ubrizgavanje;

Slika 8 predstavlja poprečni presek mehanizma za vođenje glave, mlaznice za ubrizgavanje i samo-bušećeg zavrtnja koji je operativno spregnut sa motorom za bušenje; i

Slika 9 predstavlja projekciju u ravni, pogled sa bočne strane i pogled sa donje strane na deo mehanizma glave bušilice namenjen za sprezanje sa zavrtnjem kao i dva poprečna preseka mehanizma glave bušilice u prvom položaju gde je deo za sprezanje sa zavrtnjem spregnut sa ženskim konektorom samo-bušećeg zavrtnja, i u drugom položaju gde deo za sprezanje sa zavrtnjem nije spregnut sa ženskim konektorom, gde je deo za sprezanje sa navrtkom spregnut sa navrtkom u oba položaja.

Detaljan opis pronalaska

Na slikama se slične pozicije koriste za označavanje sličnih karakteristika, izuzev gde je eksplicitno navedeno suprotno.

Na Slikama 1 i 2 prikazan je testni uređaj za postavljanje samo-bušećih zavrtnjeva 200 u testnu supstancu 3. Ram 503 testnog uređaja nosi testnu supstancu 3 i trpi opterećenja koja nastaju u toku postavljanja samo-bušećeg zavrtnja 200 pomoću sklopa 500 za bušenje. Sistem za artikulaciju testnog uređaja omogućava da se više samo-bušećih zavrtnjeva 200 postavi u testnu supstancu 3. Prema poželjnom ali ne i jedinom izvođenju, a što se najbolje može videti sa Slika 1, 2 i 8, predmetni pronalazak se odnosi na sklop 1 samo-bušećeg zavrtnja koji sadrži mehanizam 100 glave bušilice i sistem 300 za isporuku fluida koji su operativno pridruženi jedno drugom i prilagođeni za fiksiranje samo-bušećeg zavrtnja 200 za ankerisanje u sloj 2. Preciznije, mehanizam 100 glave bušilice postavlja samo-bušeće vijke 200 bilo zategnute, bilo bez zatezanja. Prema poželjnom obliku, zavrtnjevi se postavljaju zategnuti.

Zavrtnji 200 za ankerisanje se u tipičnom slučaju koriste za podupiranje krovova, zidova i/ili podnih struktura u građevinarstvu i održavanju rudnika, tunela, prolaza, kanala, ograda, okana, dvorana, pristupnih puteva, podzemnih prolaza i slično. Veći broj samo-bušećih zavrtnjeva 200 za ankerisanje se, kao što je prikazano na Slici 4, koristi u sadejstvu sa sklopom 1. Brzina kojom se zavrtnji 200 za ankerisanje postavljaju korišćenjem sklopa 1 je određena najvećim delom nivoom primenjene automatizacije i brzine kojom se izbušeni sloj može ukloniti sa mesta bušenja. Zavrtanj 200 za ankerisanje sadrži uzdužno izduženu glavnu osovinu 210 koja poseduje centralni vod 211 koji definiše uzdužnu osu X, kraj 220 za sečenje gde je fiksiran vrh 221 za sečenje i kraj za vođenje 230. Glavna osovina 210 takođe poseduje i spoljašnji navoj 235 koji je smešten prema kraju 230 za vođenje sa kojim se spreže navrtka 250 na takav način da se navrtka 250 kreće duž spoljašnje površine glavne osovine 210 kada se rotira relativno u odnosu na glavnu osovinu 210. Zavrtanj 200 za ankerisanje se u tipičnom slučaju izrađuje od čelika i ima bilo rebrastu, bilo glatku spoljašnju površinu, mada u praksi može biti izrađen od bilo kakvog pogodnog materijala. Između ostalih drugi materijali koji se mogu koristiti su ugljenična vlakna, staklena vlakna, KevlarTM kompozit, drugi kompozitni materijali, plastika ili metali i legure različite od čelika, galvanizovani materijali otporni na rđu i slično.

Vrh 221 za sečenje zavrtnja 200 za ankerisanje sadrži komad (ili veći broj komada) tungsten-karbida, ojačanog čelika ili nekog drugog pogodnog materijala u zavisnosti od materijala koji se buši. Prema poželjnom izvođenju, komad se uklapanjem postavlja u ležište (nije prikazano) na vrhu 220 za sečenje zavrtnja 200 za ankerisanje. Komad se u ležište postavlja pečenjem, varenjem, zavrtanjem, navijanjem, lepljenjem, spajanjem ili na neki drugi sličan način. Prema poželjnom obliku centralni vod 211 se pruža sve do krajeva 220, 230 zavrtnja 200 za ankerisanje, ipak kako se vrh 221 za sečenje pruža poprečno u odnosu na zavrtanj 200 za ankerisanje on deli izlaz na dva manja otvora 225, po jedan sa svake od strana vrha 221 za sečenje, što se najbolje može videti sa Slike 9. Mogući su i mnogi alternativni dizajni vrha za sečenje i oni mogu rezultovati formiranjem jednog izlaza ili više izlaza za fluid. Na primer, vrh 221 za sečenje je fiksiran za zavrtanj 200 za ankerisanje kako bi se obrazovao jedan ili više izlaza 225 za fluid. Izlazi 225 mogu biti smešeni na bilo kojem mestu kao što je, na primer središte, strane i slično.

Posmatrajući Sliku 3, mehanizam 100 glave bušilice je prikazan razdvojen na tri glavne komponente. Glavne komponente obrazuju glavno telo 110, deo 120 za sprezanje sa navrtkom i deo 130 za sprezanje sa zavrtnjem. Glavni delovi mogu biti i integralno formirani iz jednog komada ili mogu biti zasebni delovi koji su operativno pridruženi jedan drugom tokom primene. Slike 5, 8 i 9 prikazuju mehanizam 100 glave bušilice sa delovima tri glavne komponente u sklopljenom stanju radi postavljanja samo-bušećeg zavrtnja 200 za ankerisanje.

Kao što se najbolje može videti sa Slika 3 do 5, mehanizam 100 glave bušilice se može spregnuti i sa navrtkom 250 i sa krajem 230 za vođenje glavne osovine 210 zavrtnja za ankerisanje. Deo 120 za sprezanje sa navrtkom se uklapa preko navrtke 250 kada se deo 120 za sprezanje sa navrtkom rotira. Deo 120 za sprezanje sa navrtkom poseduje unutrašnju površinu 115 koja odgovara spoljašnjem profilu 255 navrtke 250. Prema predmetnom pronalasku spoljašnji profil 255 navrtke 250 je šestougaonog poprečnog preseka, što je najbolje prikazano na Slici 4 i što odgovara šestougaonom profilu unutrašnje površine 115 (videti Sliku 3). Ipak, potrebno je naglasiti da se može koristiti bilo koji drugi pogodni poprečni presek koji se može iskoristiti za vođenje. Na primer, trougaoni, osmougaoni, kvadratni, pravougaoni, i slično.

Deo 120 za sprezanje sa navrtkom sadrži jedan ili više otvora 125 (što se najbolje može videti sa Slike 3) koji prolaze kroz stranu 121 dela 120 za sprezanje sa navrtkom i obezbeđuje prolaz za fluid od dela 130 za sprezanje sa zavrtnjem mehanizma 100 glave bušilice kako bi se omogućilo da se višak materijala koji nastaje bušenjem, ankerisanjem i zatezanjem samo-bušećeg zavrtnja 200 za ankerisanje uz pomoć gravitacije izbaci iz dela 130 za sprezanje sa zavrtnjem. Materijal mogu biti fluidi, ostatak od bušenja, prašina, višak materijala, gasovi, prljavština i slično.

Deo 130 za sprezanje sa zavrtnjem se nalazi u položaju centralne osovine mehanizma 100 glave bušilice i sadrži muške konektore 131 (što se najbolje može videti sa Slike 3) koji se sprežu sa odgovarajućim ženskim konektorima 231 koji se nalaze na kraju 230 za vođenje samo-bušećeg zavrtnja 200 za ankerisanje. Prema jednom drugom izvođenju muški i ženski konektori 131, 231 mogu biti zamenjeni. Odnosno, kraj 230 za vođenje zavrtnja 200 može posedovati jedan ili više muških i/ili ženskih konektora 131, 231. Broj muških i ženskih konektora 131, 231 može biti promenljiv u zavisnosti od načina rada i potrebe.

Prema trenutnom izvođenju, deo 130 za sprezanje sa zavrtnjem sadrži muške konektore izvedene u obliku dva jezička 131, ipak može se primeniti bilo koji drugi pogodan broj jezičaka 131. Kao što je slučaj sa glavnim telom 110 mehanizma 100 glave bušilice, deo 130 za sprezanje sa zavrtnjem poseduje odgovarajuću centralnu šupljinu 133 kako bi se dozvolio pristup do priključka 131 za dovođenje fluida samobušećeg zavrtnja 200 kada je on operativno spregnut sa mehanizmom 100 glave bušilice. Jezičci 131 su raspoređeni oko centralne šupljine 133 i pružaju se od gornje površine 135 glavnog tela 132 dela 130 za sprezanje sa zavrtnjem u pravcu paralelnom u odnosu na uzdužnu Y osu centralne šupljine 133. Ovo dozvoljava jezičcima da se uklope u ženske konektore u obliku jednog ili više ležišta 231 raspoređenih oko priključka 232 za dovođenje fluida na kraju 230 za vođenje zavrtnja 200.

Kao što je prikazano najmanje na Slikama 5, 8 i 9, kada mehanizam 100 glave bušilice rotira, deo 130 za sprezanje sa zavrtnjem takođe rotira kao i što rotiraju i muški konektori 131 kako bi vodili unutrašnju površinu 237 ženskih konektora 321. Prema ovom poželjnom izvođenju, deo 130 za sprezanje sa zavrtnjem leži unutar dela 120 za sprezanje sa navrtkom tako da se može spregnuti sa zavrtnjem 200 od kraja 230 sa delom 120 za sprezanje sa navrtkom prema spoljašnjosti 255 navrtke 250 koja Se takođe nalazi prema kraju 230 za vođenje zavrtnja 200.

Mehanizam 100 glave bušilice takođe sadrži šuplji centralni deo 111 koji omogućava pristup priključku 232 za dovođenje fluida zavrtnja 200. Prema tekućem izvođenju ovo se postiže pomoću mlaznice 320 sistema 300 za isporuku fluida. Kao što se najbolje može videti sa Slike 6, mlaznica 320 sadrži element 330 u obliku igle koji je izduženog oblika tako da se može uvesti u centralni šuplji deo 111 kroz čitavu dužinu mehanizma 100 glave bušilice.

Slika 5 prikazuje mehanizam 100 glave bušilice koji je povezan sa zavrtnjem 200 za ankerisanje sa mlaznicom 320 umetnutom u mehanizam 100 glave bušilice i spregnutom sa priključkom 232 za dovođenje fluida. Priključak 232 je u protočnoj vezi sa centralnim vodom 211 čime se omogućava isporuka fluida do izlaza 222 na kraju 220 za sečenje zavrtnja 200 za ankerisanje. Potrebno je naglasiti da konfiguracija izlaza 222 za fluid može biti formirana na veći broj načina i da može imati veći broj različitih oblika, veličina i/ili orijentacija kako bi se prilagodila fluidu koji može biti supstanca koja očvršćava, voda, para, gas, vazduh, fluid za čišćenje, fluid za ispiranje i slično. Izlaz 222 može takođe biti iskorišćen kako bi se dozvolilo materijalu da napusti sklop 1 kao što je opisano iznad.

Kao što je prikazano na Slici 6, kraj 335 mlaznice 320 je zarubljen kako bi se olakšalo sprezanje sa priključkom 232 za dovođenje fluida i kako bi se uklopio sa unutrašnjim oblikom 237 priključka 232 za dovođenje fluida samo-bušećeg zavrtnja 200. Unutrašnjost 237 priključka 232 za dovođenje fluida takođe sadrži zaptivku 233 koja može biti delimično ugrađena u ležište 236 na unutrašnjoj površini 237 ili fiksirana na neki drugi način. Zaptivka 233 može biti standardan O-prsten, zaptivka radilice koja dozvoljava lako umetanje uz poboljšanje zaptivanja ili uređaj za zaptivanje koji može biti pogodan za takvu svrhu. Potrebno je naglasiti da zaptivka 233 može biti smeštena unutar ležišta 236 (kao što je prikazano na Slici 4) ili unutrašnja površina 237 može biti ravna a sama zaptivka izmeštena gore prema gornjem delu 238 priključka 232.

Prema poželjnom izvođenju, mlaznica 320 ne rotira pri rotiranju mehanizma 100 glave bušilice kada je umetnuta i spregnuta sa priključkom 232 fluida samo-bušećeg zavrtnja 200 za ankerisanje. Drugim rečima, igla 330 suštinski miruje u toku rada dok zavrtanj 200 za ankerisanje rotira oko nje. Ovo je pogodno obzirom da igla 330 ima mali prečnik sa malom površinskom brzinom. Pored toga, kako igla 330 ima višekratnu primenu u toku životnog veka sklopa 1, ukoliko bi ona bila rotirana (zajedno sa svojim zaptivkama) ona bi se istrošila što bi stvorilo potrebu za dodatnim održavanjem, periodom nemogućnosti korišćenja sklopa i dodatnim troškovima. Zavrtanj 200 se koristi samo jednom nakon čega se ostavlja na mestu postavljanja u sloju 2.

Posmatrajući Sliku 6, mlaznica 320 poseduje najmanje dva koncentrična prolaza uključujući i centralni kanal 332 i spoljašnji kanal 331 u delu igle 330. Ovo omogućava dopremanje najmanje dva fluida istovremeno bez njihovog mešanja sve dok ne napuste (333, 334) mlaznicu 320. Ovo je poželjno obzirom da se supstance koje očvršćavaju izrađuju od dve komponente gde do očvršćavanja dolazi samo nakon što se te dve komponente pomešaju. Mlaznica 320, ipak, može imati bilo koji potreban broj unutrašnjih prolaza 331, 332 koji mogu ili ne moraju biti koncentrični.

Na primer, prema poželjnom izvođenju, supstanca koja sporo očvršćava je sačinjena od sporo očvršćavajuće smole i katalizatora, dok je supstanca koja brzo očvršćava izrađena od brzo očvršćavajuće smole i katalizatora, pri čemu se za brzo očvršćavajuću i sporo očvršćavajuću supstancu istovremeno koristi isti katalizator. Ovo znači da se isti katalizator može dopremiti kroz centralni kanal 332 mlaznice 320 dok se brzo očvršćavajuća i sporo očvršćavajuća smola mogu dopremiti sekvencijalno kroz spoljašnji kanal 331. Alternativno, smole se mogu dopremiti kroz centralni kanal 332 dok se katalizator može dopremiti kroz spoljašnji kanal 331. Bilo koja kombinacija izvora fluida se može dopremiti kroz bilo koji broj kanala. Može postojati i više različitih katalizatora koji bi se isporučivali kroz zasebne kanale, kao i više različitih zasebnih kanala za vodu, paru ili vazduh i slično.

Na Slici 6 prikazan je primer kod kojeg mlaznica 320 takođe sadrži deo 340 osnove sa uvodnikom 342 za katalizator i dva uvodnika 341, 343 za smole. Uvodnik 341 za smolu koja brzo očvršćava povezan je sa spoljašnjim kanalom 331 preko unutrašnjeg kanala 345, dok je uvodnik 343 za smolu koja sporo očvršćava takođe povezan sa spoljašnjim kanalom 331 preko unutrašnjeg kanala 346. Dva dodatna uvodnika 348 i 347 dovode vodu do bilo centralnog kanala 332 ili spoljašnjeg kanala 331.

Prema Slici 7 sistem 300 za isporuku fluida doprema različite fluide do mlaznice 320. Prikazano izvođenje sadrži supstance koje očvršćavaju u obliku brzo očvršćavajuće i sporo očvršćavajuće smole koja očvršćava u prisustvu katalizatora. Na slikama su prikazani rezervoar 311 sa sporo očvršćavajućom smolom, rezervoar 312 sa katalizatorom i rezervoar 310 sa brzo očvršćavajućom smolom. Pumpa 317 za pripremu povlači fluid iz rezervoara 311 sa sporo očvršćavajućom smolom koji je u protočnom komunikacijom sa pumpom 314 za izmeštanje. Na sličan način pumpa 318 povlači fluid iz rezervoara 310 sa sporo očvršćavajućom smolom koji je u protočnoj komunikaciji sa pumpom 313 za izmeštanje. Voda, gas, vazduh, para ili slično isporučuje se iz dva različita izvora 319, 321 gde se svaki od njih isporučuje do mlaznice 320. Dva različita izvora su usmerena ka bilo spoljašnjem kanalu 331 ili centralnom kanalu 332. Ipak, moguće je da postoji više od dva izvora.

Različiti ventili i pretvarači, koji su prikazani u sistemu 300 za isporuku fluida na Slici 7, koordinisani su sa kontrolnim sistemom 350 kako bi se precizne zapremine različitih fluida u datim vremenima dopremile do mlaznice 320. Tačne zapremine su potrebne kako bi se osiguralo da se tačni delovi zavrtnja 200 ankerišu svakom od smola. Takođe, obezbeđivanje tačnih odnosa smole i katalizatora je od suštinske važnosti za obezbeđivanje pogodnog očvršćavanja i predvidivog vremena potrebnog supstancama da očvrsnu.

Sistem 300 za isporuku fluida može opciono sadržati dodatni izvor različitog katalizatora i/ili jedan ili više izvora 319, 321 pritiska ili alternativni fluid, gas, vazduh, paru, vakuum i slično namenjen primeni u toku izvođenja procesa bušenja i/ili nakon isporuke smola i katalizatora radi čišćenja, održavanja i sličnog. Na primer, za ispiranje sistema se može upotrebiti inertna hemikalija. U sistemu 300 za isporuku fluida se takođe može izvršiti uklanjanje ili dodavanje bilo koje kombinacije rezervoara i pridruženih komponenti u zavisnosti od posebne kombinacije fluida potrebnih u toku izvođenja operacije bušenja i ankerisanja. U sistemu se takođe mogu obezbediti i pozitivni i negativni pritisak.

Prema prvenstvenom izvođenju u cilju čišćenja do centralnog kanala 332 i spoljašnjeg kanala doprema se voda iz zasebnih izvora vode nakon što isporučene supstance koje očvršćavaju i katalizator. Ipak, u ovom cilju može se koristiti bilo koji pogodan fluid u bilo kom pojedinačnom, ili u svih pet kanala. U zavisnosti od veličine rezervoara, proces bušenja i postavljanja zavrtnjeva može se nastaviti neograničeno dugo čime se obezbeđuje kontinualan radni proces.

U saglasnosti sa određenim izvođenjima, takođe je obezbeđen i postupak bušenja, ankerisanja i zatezanja samo-bušećih zavrtnjeva 200 za ankerisanje u sloj 2. Postupak započinje izvođenjem operacije bušenja gde se mehanizam 100 glave bušilice spreže sa zavrtnjem 200 i navrtkom 250 na način na koji je prethodno opisan. Kada je u ovom prvom položaju, rotiranje mehanizma 100 glave bušilice u smeru bušenja, što je u tipičnom slučaju smer kretanja kazaljke na satu, ali što takođe može biti i suprotan smer, rotira i glavnu osovinu 210 zavrtnja i navrtku 250 u isto vreme u smeru bušenja. Kako oni istovremeno rotiraju, navrtka 250 ne napreduje duž navoja 235 izvedenog na glavnoj osovini 210 zavrtnja.

Kao što je prikazano na Slikama 1, 2 i 8, mehanizam 100 glave bušilice je tipično spregnut sa pogonskim motorom 400 koji vrši rotaciju mehanizma 100 glave bušilice. Pogonski motor 400 i mehanizam 100 glave bušilice mogu biti operativno spregnuti sa stubom 502 sklopa 500 za bušenje gde mehanizam može pokretati pogonski motor 400 i mehanizam 100 glave bušilice duž dužine stuba 502. Kada je pogonski motor 400 uključen, što obezbeđuje rotaciju mehanizma 100 glave bušilice u smeru bušenja, mehanizam 100 glave bušilice i motor 400 se mogu pomerati duž stuba čime se samo-bušeći zavrtanj 200 za ankerisanje bušenjem uvodi u supstrat 2 stene.

U toku izvođenja koraka bušenja, fluid (kao što je opisan ovde, poput vode, gasa, vazduha, pare i slično) doprema se do vrha 221 za sečenje kroz centralni vod 211 radi hlađenja i radi uklanjanja čestičnog materijala nastalog izvođenjem postupka bušenja. Fluid se može isporučiti do centralnog voda 211 kroz mlaznicu 320 ili pomoću nekog drugog sistema za dopremanje. Prema poželjnom izvođenju fluid se isporučuje kroz centralni kanal 332 mlaznice 320. Dok je voda fluid koji se uobičajeno koristi, u ove svrhe se može koristiti bilo koji drugi pogodan fluid poput vazduha, pare, rastvarača, gasova, vakuuma i slično. Drugim rečima, operacija bušenja se može izvoditi kao suvi ili vlažni proces bušenja i može podrazumevati prisustvo pozitivnog ili negativnog pritiska. Kao što je iznad opisano, poželjno je da mlaznica 320 ne rotira zajedno sa mehanizmom 100 glave bušilice u toku izvođenja koraka bušenja.

Korak ankerisanja samo-bušećeg zavrtnja 200 u sloju 2 podrazumeva ubrizgavanje očvršćavajućih supstanci ili sličnih supstanci kroz centralni vod 211 u prostor 4 koji okružuje zavrtanj 200. Mlaznica 320 isporučuje očvršćavajuće supstance do priključka 232 za dovođenje fluida odakle one protiču kroz centralni vod 211 i napuštaju ga na izlazu 222 na kraju 220 za sečenje glavne osovine 210. Pogodne očvršćavajuće supstance između ostalog mogu obuhvatati i kombinacije jednog ili više od navedenog: lepkovi, očvršćavajući sastavi, polimeri, katalizatori, smole, očvršćavajuće smole, polimerske smole, fenolne smole, cementni ili hemijski malter, vinil toluen i slično.

Posmatrajući Sliku 9, nakon što je zavrtanj 200 bušenjem uveden u sloj 2 do željene dubine i ankerisan, mehanizam 100 glave bušilice se može u dovoljnoj meri izmestiti u pravcu ose dalje od dela 230 za bušenje zavrtnja 200 tako da se deo 130 za sprezanje otpušta od zavrtnja 200 dok deo 120 za sprezanje sa zavrtnjem ostaje spregnut sa spoljašnjom površinom 255 navrtke 250. Dok je u ovom drugom položaju, mehanizam 100 glave bušilice može biti rotiran ponovo u istom smeru (tj. u smeru bušenja) prema poželjnom izvođenju, ali sada navrtka 250 napreduje duž zavrtnja 200 pošto zavrtanj 200 više nije spregnut sa mehanizmom 100 glave bušilice i na taj način ostaje nepokretan relativno u odnosu na rotirajući mehanizam 100 glave bušilice. Zavrtanj 200 je u ovom trenutku takođe i najmanje delimično slepljen na mestu. Navrtka 250 napreduje sve dok se ne prisloni uz površinu sloja 2 nakon čega se priteže zatežući glavnu osovinu 210 zavrtnja. Ipak, i pored toga je potrebno naglasiti da kod određenih izvođenja dalja rotacija može biti u smeru suprotnom u odnosu na smer bušenja. To jest, može se primeniti rotacija u smeru kretanja kazaljke na satu ili u smeru suprotnom od smera kretanja kazaljke na satu ili bilo koja njihova kombinacija.

Prema Slici 9, dodatno u odnosu na navrtku 250 prikazana je takođe i kupolasta podloška 260 koja se takođe može kretati duž osovine 210 samo-bušećeg zavrtnja 200 kada se navrtka 250 dovodi u drugi položaj mehanizma 100 glave bušilice. Kao što se može videti sa Slike 3, kupolasta podloška se može pomerati na gore prema nosećoj ploči 261 koja prenosi silu koju proizvodi navrtka 250 koja se vodi na gore duž osovine 210 samo-bušećeg zavrtnja 200 duž površine sloja 2.

Zavrtanj 200 može sadržati različite dodatne podloške ili neke druge komponente koje se nalaze iznad ili oko navrtke 250, koje mogu biti navijene na glavnu 210 osovinu zavrtnja ali idealno ne i spregnute sa navojem 235. Na primer, podloške se često koriste zajedno sa pločom 261 kako bi prenele opterećenje sa navrtke 250 preko veće površine sloja. Takođe se mogu koristiti i sferne podloške kako bi se omogućilo ravnomerno raspoređivanje opterećenja u slučaju kada sloj nije ortogonalan u odnosu na zavrtanj 200. Mrežasto sito (nije prikazano) se takođe može koristiti kako bi se dozvolilo isticanje fluida u toku bušenja, ali i kako bi se zaustavilo isticanje smola, katalizatora ili drugih supstanci koje očvršćavaju u prostoru 4 koji okružuje zavrtanj 200, a koje su većeg viskoziteta. Drugim rečima, mrežasto sito zaustavlja očvršćavajuće smole da ne iscure iz rupe za zavrtanj ili prostora 4 oko njega. Mrežasto sito se može pomerati duž osovine 210 zavrtnja.

U tipičnom slučaju se prvo isporučuje sporo očvršćavajuća supstanca. Isporučuje se zapremina koja je dovoljna da ispuni približno dve trećine prostora 4 oko zavrtnja. Kako očvršćavajuća supstanca napušta 222 zavrtanj na kraju 220 za sečenje, ona teče niz prostor 4 tako da se on ispunjava počev od kraja 220. Nakon toga se isporučuje brzo očvršćavajuća supstanca koja ispunjava kraj 220 za sečenje prostora 4 i potiskuje sporo očvršćavajuću supstancu prema kraju 230 za vođenje zavrtnja 200. Prema poželjnom obliku jedna količina sporo očvršćavajuće supstance se isporučuje nakon isporučivanja brzo očvršćavajuće supstance čime se obezbeđuje da ni u mehanizmu 100 glave bušilice ni u sistemu 300 za isporuku fluida ne zaostane brzo očvršćavajuća supstanca po završetku ciklusa ubrizgavanja sklopa 1.

Prema jednom izvođenju očvršćavajuće supstance i pogodni katalizatori se isporučuju zajedno u unapred određenom odnosu i u toku proticanja kroz centralni vod 211 će se pomešati u dovoljnoj meri. Ipak, može biti poželjno izvršiti rotiranje zavrtnja 200 ubrzo nakon isporučivanja očvršćavajućih supstanci, što se često naziva „uvrtanjem“ zavrtnja 200. Ovo se postiže korišćenjem mehanizma 100 glave bušilice u prvom položaju, kao što je slučaj u toku koraka bušenja. Ovo će poboljšati mešanje očvršćavajućih supstanci i takođe generisati toplotu koja može biti potrebna za iniciranje ili pomaganje reakcije očvršćavanja upotrebljenih supstanci.

Kada je brza očvršćavajuća supstanca očvrsla (tipično nakon nekoliko sekundi), zavrtanj 200 se u značajnoj meri ankerisan u sloju i spreman je da se može zategnuti. U ovom trenutku sporo očvršćavajuća supstanca još uvek nije očvrsla duž oblasti oko donje dve trećine zavrtnja 200. U tipičnom slučaju sporo očvršćavajućoj supstanci je potrebno nekoliko minuta da očvrsne. Ova oblast se sabija usled onoga što se naziva „zatezanje“ zavrtnja 200.

Prema nekim poznatim sistemima koji koriste smole za ankerisanje zavrtnja 200, smole se umeću u prethodno izbušenu rupu u paketu koji po obliku podseća na kobasicu. Paket u obliku kobasice može sprečiti mešanje smole i katalizatora. Na primer, paket u obliku kobasice može biti slučajno pritisnut na jednom kraju izbušene rupe ili biti postavljen u pogrešnoj orijentaciji unutar rupe usled čega zavrtanj prilikom uvođenja u rupu može „promašiti“ katalizator zbog čega smola ostaje neizmešana.

Predmetni pronalazak otklanja mogućnost bilo kakve moguće hermetizacije rupe odnosno njenog dovođenja pod pritisak usled zavrtnja koji deluje poput klipa prilikom potiskivanja/uvrtanja kroz hemijsku kapsulu, usled čega na gornjem kraju zavrtnja može nastati potencijalni klipni prsten i neizmešana smola. Takav pritisak može takođe doprineti hidrauličkom pucanju sloja tla oko rupe. Hidro ili hidrauličko pucanje krova sloja može nastati kada se značajnim pritiskom deluje na zadnju stranu rupe.

Jedno od osnovnih poboljšanja tekućeg pronalaska, najmanje prema poželjnom izvođenju, jeste mogućnost automatizacije sistema. Dodatno u odnosu na prednosti po pitanju troškova, automatizacija je poželjna zbog opasne prirode okruženja u kojem se sistem koristi.

Kako bi se omogućila automatizacija, navrtka 250 može biti privremeno fiksirana za zavrtanj 200 pre njegove primene. U ovom cilju se mogu primeniti gumeni prsten 212 (najbolje se vidi na Slici 4), vosak ili neke druge slične supstance, tako da se navrtka 250 ne može ukloniti samo usled vibracija ili usled rukovanja komponentama, ali sama otpada kada mehanizam 100 glave bušilice vrši rotiranje navrtke 250 kako bi se pritegao zavrtanj 200. Privremeno fiksiranje navrtke 250 samo dozvoljava neznatno pomeranje u položaju u kojem je postavljena čime se može omogućiti proces automatizacije.

Primer koraka koji su uključeni u automatski ili polu-automatski postupak postavljanja samo-bušećeg zavrtnja 200, uz pozivanje na mehanizam 100 glave bušilice, samo-bušeći zavrtanj 200 i sistem 300 za isporučivanje fluida sklopa 1 koji je ovde prethodno opisan, dato je prema sledećem ne-ograničavajućem izvođenju opisanom ispod.

U prvom koraku bušenja, samo-bušeći zavrtanj 200 za ankerisanje koji je prethodno opisan spreže se sa mehanizmom 100 glave bušilice gde je deo 130 za sprezanje sa zavrtnjem spregnut i gde je deo 120 za sprezanje sa navrtkom spregnut sa delom 230 za vođenje samo-bušećeg zavrtnja 200. Pogonski motor 400 se, zatim, pokreće čime se vrši rotiranje mehanizma 230 glave bušilice u smeru bušenja. Samo-bušeći zavrtanj 200 se time rotira od strane mehanizma 100 glave bušilice i može biti ubušen u sloj 2 tla kako se mehanizam 100 glave bušilice i pričvršćeni samo-bušeći zavrtanj 200 pomeraju prema sloju 2.

U toku izvođenja koraka bušenja, sistem 300 za isporuku fluida doprema fluid u obliku materijala za ispiranje do centralnog voda 211 samo-bušećeg zavrtnja 200 kako bi se pomogao proces bušenja. Mlaznica 320 sistema 300 za isporuku fluida postavlja se u centralni šuplji deo 111 mehanizma 100 glave bušilice, pri čemu mlaznica 320 ostaje nepokretna dok mehanizam 100 glave bušilice rotira. Materijal za ispiranje može biti uzet iz dva zasebna izvora koji se mogu isporučivati nezavisno do spoljašnjeg kanala 332 i centralnog kanala 332 mlaznice 320 respektivno. Potrebno je naglasiti da se ovde može upotrebiti bilo koji potreban broj izvora i kanala, kao što je razmatrano u dokumentu, dok se sam fluid može nalaziti u mnogim oblicima poput vode, gasa, vazduha, fluida za čišćenje, fluida za ispiranje, i slično. U sistemu može biti primenjen pozitivni ili negativni pritisak.

Nakon što se samo-bušeći zavrtanj 200 uvede u sloj do određene dubine, korak bušenja se završava a korak ankerisanja započinje. Kao što je prethodno opisano, korak ankerisanja podrazumeva ubrizgavanje sporo očvršćavajuće supstance pomoću sistema 300 za isporuku fluida kroz samo-bušeći zavrtanj 200 na takav način da ona počinje da ispunjava prostor 4 koji okružuje zavrtanj 200 unutar sloja 2. Sistem 300 za isporuku fluida, zatim, isporučuje deo količine brzo očvršćavajuće supstance koja potiskuje sporo očvršćavajuću supstancu koja je prethodno ubrizgana, tako da sporo očvršćavajuća supstanca ispunjava donji deo prostora 4 prema kraju 220 za bušenje zavrtnja 200, dok brzo očvršćavajuća supstanca ostaje u gornjem delu prostora 4 do kraja 221 za sečenje samo-bušećeg zavrtnja 200. Prema daljim izvođenjima dodatna količina sporo očvršćavajuće supstance može biti isporučena do samo-bušećeg zavrtnja 200 kako bi se osiguralo da u blizini dela 230 za vođenje samo-bušećeg zavrtnja 200 nije zaostala količina brzo očvršćavajuće supstance. Nakon što je druga količina sporo očvršćavajuće supstance isporučena, kroz sistem za isporuku fluida se šalju voda, vazduh ili agens za ispiranje kako bi se pročistili sistem za isporuku fluida i na njega povezane cevi nakon svakog postavljenog zavrtnja 200. Zavrtanj 200 se zatim rotira („uvrće“) tokom kratkog vremenskog perioda (nekoliko sekundi) kako bi se osiguralo mešanje očvršćavajućih supstanci sa bilo kojim potrebnim katalizatorom. Zavrtanj 200 se rotira pomoću mehanizma 100 glave bušilice u prvom položaju. Samo-bušeći zavrtanj 200 se zatim ankeriše nakon što je brzo očvršćavajuća supstanca očvrsnula. Potrebno je naglasiti da u zavisnosti od okolnosti u izbušenu rupu može biti postavljeno više od jedne dužine zavrtnja 200. Drugim rečima, sklop 1 pruža mogućnost automatizacije postavljanja spregnutih ili „dugih“ zavrtnjeva.

Nakon što je završeno ankerisanje samo-bušećeg zavrtnja 200, započinje korak zatezanja. U ovom koraku mehanizam 100 glave bušilice se pomera dalje od kraja 230 za viđenje samo-bušećeg zavrtnja 200 tako da deo 130 za sprezanje sa zavrtnjem nije više spregnut sa delom 230 za vođenje zavrtnja dok deo 120 za sprezanje sa navrtkom ostaje spregnut sa navrtkom 250. Mehanizam 100 glave bušilice se, zatim, rotira u smeru bušenja (prema poželjnom izvođenju može biti i u suprotnom smeru od smera bušenja) čime se rotira navrtka 250, ali ne i osovina 210 zavrtnja 200 tako da se navrtka 250 pomera i napreduje uz osovinu 210 zavrtnja 200 sve dok se ne osloni uz površinu sloja i ne zategne zavrtanj 200 duž njegove čitave dužine koja je okružena sporo očvršćavajućom supstancom. Potrebno je naglasiti da smer bušenja može biti smer kretanja kazaljke na satu ili suprotan smer.

Samo-bušeći zavrtanj 200 (ili više zavrtnjeva) se nakon toga mogu ostaviti kako bi se sporo očvršćavajuća supstanca mogla osušiti i očvrsnuti i time obezbediti potpuno obuhvatanje samo-bušećeg zavrtnja 200 (jednog ili više) i nastanak strukturalnog oslonca za sloj, dok se drugi samo-bušeći zavrtanj 200 može spregnuti sa mehanizmom 100 glave bušilice i postaviti na različitu lokaciju praćenjem istog postupka navedenog iznad. U toku izvođenja operacije bušenja drugim samobušećim zavrtnjem 200 na drugoj lokaciji, mlaznica 320 može biti isprana fluidom (voda, para, vazduh, gas, fluid za čišćenje i slično) što poseduje pogodan efekat čišćenja bilo kakvih preostalih očvršćavajućih supstanci iz mlaznice 320, zaostalih od izvođenja koraka ankerisanja u toku postavljanja prethodnog zavrtnja.

Poželjno, predmetni pronalazak prema najmanje prvenstvenom izvođenju poseduje sklop 1 samo-bušećeg zavrtnja koji sam buši sopstvene rupe, obezbeđuje potpunu enkapsulaciju zavrtnja 200 pomoću sistema 300 za ubrizgavanje, gde ne može doći do lošeg postavljanja obzirom da se ne koristi paket u obliku kobasice, pri čemu se dobija mogućnost postavljanja spregnutih i kratkih zavrtnjeva, zatezanja 200 zavrtnja nakon njegovog ankerisanja, gde dopremanje većeg broja fluida i postojanje sredstva za ubrizgavanje omogućavaju istovremeno korišćenje više različitih fluida, gde sposobnost zavrtnja 200 da se sam ubuši u bilo kom pravcu, nedostatak potrebe za statičkim mešačem, zaptivke za zaustavljanje curenja fluida koje su sadržane unutar zaptivki za održavanje i računarski sistem za kontrolu koji automatizuje postupak, omogućavaju uklanjanje radnika sa mesta rada. Predmetni sklop 1 može biti opremljen na postojeća postrojenja i mašine za bušenje ili se može koristiti samostalno. Predmetni pronalazak se takođe može koristiti u kombinaciji sa rotirajućim i rotirajuće-udarnim načinima bušenja. Stručnjacima iz predmetne oblasti biće očigledne mogućnosti za mnogim drugim modifikacijama bez udaljavanja od obima definisanog priloženim Zahtevima.

Claims (16)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Samo—bušeći sklop (1) zavrtnja za ankerisanje koji uključuje mehanizam (100) glave bušilice i sistem (300) za isporuku fluida operativno su pridruženi jedno drugom i prilagođeni da u toku upotrebe učvrste samo-bušeći zavrtanj (200) u sloj (2) pomoću zatezanja i hemijski pomoću ubrizgavanja; zavrtanj (200) koji sadrži osovinu (210) sa krajem (220) za sečenje i krajem (230) za vođenje; gde sklop (1) sadrži:

a. mehanizam (100) glave bušilice sa:

delom (130) za sprezanje sa zavrtnjem koji je namenjen da se odvojivo spregne sa krajem (230) za vođenje zavrtnja (200) tako da rotiranje dela (130) za sprezanje sa zavrtnjem rotira i zavrtanj (200), pri čemu je deo (130) za sprezanje sa zavrtnjem smešten na centralnoj osi mehanizma (100) glave bušilice;

centralnim šupljim delom (111) koji omogućava pristup do priključka (232) za dovođenje fluida zavrtnja (200); i

delom (120) za sprezanje sa navrtkom koji je namenjen da se odvojivo spregne sa navrtkom (250) koja se nalazi na osovini (210) zavrtnja (200) tako da rotacija dela (120) za sprezanje sa navrtkom rotira i navrtku (250), pri čemu deo (130) za sprezanje sa zavrtnjem leži unutar dela (120) za sprezanje sa navrtkom;

b. sistem (300) za isporuku fluida sa:

mlaznicom (320) koja je u komunikaciji sa jednim ili sa više izvora fluida (319, 321) radi isporučivanja odmerenih količina jednog ili više fluida do unapred određene lokacije oko navedenog sklopa (1),

izvorima fluida (319, 321) koji sadrže svaki po rezervoar (310, 311, 312) koji je u protočnoj komunikaciji sa pumpom (316, 317, 318) za pripremu fluida, gde je pumpa (316, 317, 318) za pripremu fluida u protočnoj vezi sa pumpom (313, 314, 315) za izmeštanje fluida, gde je pumpa (313, 314, 315) za izmeštanje fluida u protočnoj vezi sa mlaznicom (320) tako da je navedeni fluid iz navedenog rezervoara (310, 311, 312) prilagođen da se pumpanjem dovede na unapred određenu lokaciju;

fazom čišćenja i ispiranja svakog zasebnog unutrašnjeg prolaza (331, 332) unutar mlaznice (320) gde se koristi poseban fluid za čišćenje koji potiče iz različitog izvora u vidu rezervoara pod pritiskom;

gde u toku primene navedeni mehanizam (100) glave bušilice uvodi zavrtanj (200) u sloj (2) rotirajući zavrtanj (200) i navrtku (250) u smeru bušenja istom brzinom tako da navrtka (250) ostaje u istom položaju relativno u odnosu na osovinu (210) zavrtnja (200).

2. Sklop (1) prema Zahtevu 1, gde deo (120) za sprezanje sa navrtkom (250) vodi spoljašnju površinu navrtke (250).

3. Sklop (1) prema Zahtevima 1 ili 2, gde deo (130) za sprezanje sa zavrtnjem sadrži jedan ili više muških konektora (131) koji se sprežu sa jednim ili više odgovarajućih ženskih konektora (231) zavrtnja (200), gde muški konektori (131) vode unutrašnju površinu zavrtnja (200).

4. Sklop (1) prema Zahtevu 3, gde deo (130) za sprezanje sa zavrtnjem sadrži glavno telo (132) sa centralnom šupljinom (133) koja odgovara centralnoj šupljini (111) mehanizma (100) glave bušilice, gde jedan ili više muških konektora (131) sadrže po ispupčenje koje se pruža sa gornje površine glavnog tela (132) u pravcu paralelnom uzdužnoj osi centralne šupljine (132) i koje je prilagođeno da se operativno spregne sa ženskim konektorom (231) u kraju (230) za vođenje zavrtnja (200).

5. Sklop (1) prema Zahtevu 4, gde je u prvom položaju deo (120) za sprezanje sa navrtkom spregnut sa navrtkom (250) a deo (130) za sprezanje sa zavrtnjem spregnut sa delom (230) za vođenje zavrtnja (200), dok je u drugom položaju deo (120) za sprezanje sa navrtkom (250) spregnut sa navrtkom (250) a deo (130) za sprezanje sa zavrtnjem odvojen od kraja (230) za viđenje zavrtnja (200).

6. Sklop (1) prema Zahtevu 5, gde mehanizam (100) glave bušilice pomera navrtku (250) duž zavrtnja (200) rotiranjem u smeru bušenja dok je u drugom položaju usled čega se zavrtanj (200) zateže.

7. Sklop (1) prema Zahtevu 1, gde su mehanizam (100) glave bušilice i sistem (300) za isporuku fluida operativno pridruženi samo-bušećem zavrtnju (200), gde zavrtanj (200) sadrži:

osovinu (210) sa šupljim delom koji definiše centralni vod;

priključak (232) za dovođenje fluida koji sadrži zaptivku (233);

kraj (220) za sečenje sa jedne strane osovine (210), gde je fiksiran vrh (221) za sečenje; i

kraj (230) za vođenje sa druge strane osovine (21), gde se nalaze ženski konektori (231) prilagođeni da se operativno spregnu sa mehanizmom glave bušilice pri čemu rotiranje mehanizma (100) glave bušilice rotira osovinu (210);

osovinu (210) koja sadrži spoljašnji navoj izveden na ili prema kraju (230) za vođenje, a koji se spreže sa navrtkom (250) tako da rotacija navrtke (250) relativno u odnosu na osovinu (210) uzrokuje kretanje navrtke (250) duž osovine (210).

8. Sklop (1) prema Zahtevu 7, gde centralni vod obezbeđuje protočnu vezu između priključka (232) na kraju (230) za vođenje i izlaza za fluid na kraju (220) za sečenje.

9. Sklop (1) prema Zahtevu 8, gde kraj za sprezanje sadrži jedno ili više ležišta raspoređenih radijalno oko priključka za fluid, gde je svako od ženskih ležišta prilagođeno da prihvati po muški konektor (131) dela (130) za sprezanje sa zavrtnjem mehanizma glave bušilice.

10. Sklop (1) prema Zahtevu 7, gde je vrh (221) za sečenje fiksiran za zavrtanj (200) tako da obrazuje izlaze za fluide koji napuštaju centralni vod.

11. Sklop (1) prema Zahtevu 10, koji dalje sadrži mrežasto sito koje okružuje zavrtanj (200) i koje dozvoljava da fluid napusti prostor koji okružuje zavrtanj (200) isticanjem kroz mrežasto sito, ali sprečava da iz navedenog prostora kroz sito isteknu očvršćavajuće supstance veće viskoznosti.

12. Sklop (1) prema Zahtevu 1, gde fluidi podrazumevaju jedno ili više od navedenog:

sporo očvršćavajuću supstancu;

brzo očvršćavajuću supstancu;

katalizator za iniciranje očvršćavanja sporo i/ili brzo očvršćavajuće supstance;

vodu;

paru;

gas;

vazduh;

fluid za čišćenje; i/ili

fluid za ispiranje.

13. Sklop (1) prema Zahtevu 1, koji sadrži kontrolni sistem za upravljanje određivanjem odnosa i zapremina svakog od fluida koji se doprema do zavrtnja (200) i upravlja kretanjem mehanizma (100) glave bušilice u odnosu na sloj (2).

14. Sklop (1) prema Zahtevu 1, gde mlaznica (320) sadrži:

veći broj zasebnih unutrašnjih prolaza (331, 332) kroz koje mogu proticati različiti fluidi;

deo (330) u obliku igle koji je izduženog oblika i čiji je jedan kraj prilagođen da se spregne sa zavrtnjem (200) i sadrži otvore za fluide koji napuštaju unutrašnje prolaze (331, 332); i,

deo osnove koji sadrži uvodnike (341, 342, 343, 347, 348) za fluide koji su u protočnoj vezi sa unutrašnjim prolazima (331, 332).

15. Sklop (1) prema Zahtevu 14, gde deo osnove mlaznice (320) sadrži veći broj zasebnih uvodnika (341, 342, 342, 347, 348), gde više od jednog uvodnika (341, 342, 342, 347, 348) može biti u protočnoj vezi sa istim unutrašnjim prolazom (331, 332) za fluid.

16. Sklop (1) prema Zahtevu 15, gde se mlaznica (320) u toku upotrebe pruža kroz centralnu šupljinu (11) mehanizma (100) glave bušilice do priključka (232) za dovođenje fluida dok je mehanizam (100) glave bušilice spregnut sa zavrtnjem (200) i pri čemu u toku primene mlaznica (320) ne rotira dok mehanizam (100) glave bušilice i/ili zavrtanj (200) rotiraju.