SU1744266A1 - Tubular anchor - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промышленности Цель - повышение эксплуатационной надежности анкера Трубчатый анкер включает трубу Т 1, профилированную продольной складкой с возможностью распр млени  под воздействием давлени  жидкости в полости Т 1. Складка короче длины Т 1. Хвостовой конец 4 Т 1 выполнен с боковым отверстием 5, головной ее конец 6 загерметизирован. На головном конце 6 Т 1 выполнена цельнокатана  эксцентрикова  горловина (Г). Продольна  ось Г расположена в одной плоскости с продольной осью складки Причем Г смещена относительно продольной оси складки диаметрально противоположно ее основанию. Величина эксцентриситета между продольными ос ми Т 1 и Г не превышает 0,36..,0,40 наружного диаметра Т 1. Така  конструкци  трубчатого анкера устран ет возможность деформировани  головного конца 6 Т 1 как при формовке продольной складки, так и при распр млений последней под воздействием давлени  жидкости. В этом случае гарантирована герметичность внутренней полости Т 1 2 ил Зг (Л С vi 4 Ю О QSThe invention relates to the mining industry. Purpose - to increase the operational reliability of the anchor. The tubular anchor includes a tube T 1 shaped by a longitudinal fold that can be straightened under the influence of fluid pressure in cavity T 1. The fold is shorter than length T 1. The tail end 4 T 1 is made with a side opening 5 , its head end 6 is sealed. At the head end of 6 T 1, an all-rolled eccentric neck (G) is made. The longitudinal axis Γ is in the same plane with the longitudinal axis of the fold. Moreover, Γ is offset relative to the longitudinal axis of the fold diametrically opposite its base. The magnitude of the eccentricity between the longitudinal axes T 1 and G does not exceed 0.36 .., 0.40 of the outer diameter T 1. The tubular anchor design eliminates the possibility of deforming the head end of 6 T 1, both when forming the longitudinal fold and during straightening under the influence of fluid pressure. In this case, the leak tightness of the internal cavity of T 1 2 or G 3 is guaranteed (L S vi 4 4 O O QS

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности , в частности к трубчатой анкерной крепи, предназначенной дл  креплени  горных выработок.The invention relates to the mining industry, in particular to tubular anchor lining, designed to fasten mining workings.

Известен анкер и держатель дл  его установки , включающий трубчатую анкерную штангу с аксиальной продольной складкой, размещенной внутри полости с возможностью распр млени  под давлением жидкости , выступающий конец штанги выполнен без складки с отверстием дл  подачи жидкости , а внутренний конец штанги загерметизирован посредством торцового сварного шва по контуру складки. Держатель дл  установки анкера включает корпус, охватывающий конец анкера, штуцер и уплотнени .A known anchor and a holder for its installation, comprising a tubular anchor rod with an axial longitudinal fold, placed inside the cavity, which can be straightened under fluid pressure, the protruding end of the rod is made without a fold with an opening for supplying liquid, and the inner end of the rod is sealed by an end weld along the contour folds. The holder for the installation of the anchor includes a housing, covering the end of the anchor, fitting and sealing.

Как показывает практика, при распр млении складки в зоне сварного шва возможно его разрушение, т.е. разгерметизаци  внутренней полости анкера, что приводит к утечкам жидкости, снижению давлени  в полости, а следовательно, и к снижению надежности установки анкерной крепи.As practice shows, when the fold is unfolded in the weld zone, its destruction is possible, i.e. depressurization of the inner cavity of the anchor, which leads to leakage of fluid, reduction of pressure in the cavity, and, consequently, to a decrease in the reliability of installation of anchor bolts.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  трубчатый анкер включающий трубу, профилированную продольной складкой на участке короче ее длины с возможностью распр млени  под воздействием давлени  жидкости в полости трубы, опорную плитку, надетую на выступающий из шпура, хвостовик, герметичную заглушку, установленную на головном конце трубы, выполненную вогнутой внутрь трубы. Заглушку вваривают в головной конец анкера перед формовкой в трубе продольной складки.The closest in technical essence to the present invention is a tubular anchor comprising a pipe, shaped by a longitudinal fold at a site shorter than its length with the possibility of straightening under the influence of fluid pressure in the cavity of the pipe, the support tile worn on the stem, protruding from the hole, mounted on the head end of the pipe, made concave inside the pipe. The plug is welded to the head end of the anchor before forming a longitudinal fold in the tube.

Со стороны хвостовика полость трубчатого анкера открыта. Но при установке анкера в шпур перед подачей в полость жидкости ее герметизируют с помощью установочного патрона,From the side of the shank the cavity of the tubular anchor is open. But when installing the anchor in the hole before it is fed into the cavity of the fluid, it is sealed with an installation cartridge,

Указанна  конструкци  трубчатого анкера обладает существенным недостатком. При формовке продольной складки сварочный шов, соедин ющий заглушку с трубой, подвергаетс  деформации и нередко разрушаетс , что приводит к разгерметизации внутренней полости трубы и утечкам жидкости в полости трубы, уменьшению степени распр млени  продольной складки, а следовательно , снижению степени заполнени  шпура анкером. В итоге уменьшаетс  надежность креплени  горных выработок.This tubular anchor design has a significant disadvantage. When forming a longitudinal fold, the welding seam connecting the plug with the pipe undergoes deformation and often breaks down, which leads to depressurization of the internal cavity of the pipe and leakage of fluid in the pipe cavity, reducing the degree of extension of the longitudinal fold, and consequently, reducing the degree of filling the hole with an anchor. As a result, the reliability of fastening of mine workings is reduced.

Цель изобретени  - повышение эксплуатационной надежности анкера.The purpose of the invention is to increase the operational reliability of the anchor.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в трубчатом анкере, включающем трубу, профилированную продольной складкой, короче ее длины, с возможностью распр млени  под воздействием давлени  жидкости в полости трубы, причем хвостовой конец трубы выполнен с боковым отверстием, а головной конец загерметизирован, на головном конце трубы выполнена цельнокатана  эксцентрикова  горловина, продольна  ось которой расположена в одной плоскости с продольной осью складки, причем горловина смещена относительно последней диаметрально противоположно ее основанию,The goal is achieved by the fact that in a tubular anchor that includes a pipe, shaped by a longitudinal fold, shorter than its length, can be straightened under the influence of fluid pressure in a pipe cavity, the tail end of the pipe is made with a side opening, and the head end is sealed at the head end the pipes are made of an all-rolled eccentric neck, the longitudinal axis of which is located in the same plane with the longitudinal axis of the fold, and the neck is shifted relative to the latter diametrically opposite about its foundation,

а величина эксцентриситета между продольными ос ми трубы и горловины составл етand the value of eccentricity between the longitudinal axes of the pipe and the neck is

е (0,36-0,40)0, где е - эксцентриситет;e (0.36-0.40) 0, where e is the eccentricity;

D - наружный диаметр трубы,D is the outer diameter of the pipe,

Такое выполнение головного конца трубы и такое его расположение предохран ет торец анкера от деформации при формовке продольной складки на трубе, г.к. он смещен из зоны деформировани . Благодар  этому при выходе инструмента, формирующего складку, на головном концо трубы исключаетс  возможность нарушени  герметичности трубы, а следовательно, повышаатс  эксплуатационна  надежность анкера.Such an embodiment of the head end of the pipe and such its location protects the end of the anchor from deformation when forming the longitudinal fold on the pipe, k. it is displaced from the deformation zone. Due to this, at the exit of the tool that forms the crease at the head end of the pipe, the possibility of a leakage of the pipe is eliminated and, consequently, the anchoring operational reliability increases.

Предельное значение эксцентриситета, указанное в формуле изобретени , вытекает из следующих рассуждений.The limiting value of eccentricity indicated in the claims follows from the following reasoning.

Во-первых, только гор ча  обработкаFirst, only hot processing

металлов давлением, е частности ротационна  обкатка инструментом трени , обеспечивав выполнение цельнокатаной эксцентриковой горловины с указаннымmetals by pressure, e particularly the rotational running in of the friction tool, ensuring the implementation of a solid-rolled eccentric neck with the specified

значением эксцентриситета. Максимальна  величина эксцентриситета ограничена ресурсом пластичности материала трубы. Так, при обкат ке достигнута степень обжима трубы Dr/D 0,20-0,28, где Dr - наружныйvalue of eccentricity. The maximum value of eccentricity is limited by the plasticity resource of the pipe material. So, at the break-in stage, the degree of compression of the pipe Dr / D 0.20-0.28 was achieved, where Dr is the outer

диаметр горловины. Указанное значение степени обжима установлено экспериментально/дл  углеродистых сталей при ротаци- онной обкатке трубчатых заготовок инструментом трени . В исследуемую группу сталей включены материалы с пластичностью д 20%, где б - относительное удлинение при разрыве короткого образца (длиной, равной п ти диаметрам). Такой выбор материалов объ сн етс  повышеннымиthe diameter of the neck. The indicated degree of crimping has been established experimentally / for carbon steels during rotary running of tubular blanks with a friction tool. The steel group under study included materials with a ductility of 20%, where b is the relative elongation at rupture of a short sample (of a length equal to five diameters). This choice of materials is explained by increased

требовани ми к пластичности трубчатой анкерной крепи, вытекающих из условий эксплуатации .requirements for ductility of tubular anchor lining, arising from operating conditions.

Во-вторых, из функционального назначени  анкера следует, что ось горловины неSecondly, it follows from the functional purpose of the anchor that the throat axis is not

может бы гь смещена более чем на величину е D/2 -От/2, так как при превышении этого значени  горловина будет выступать за габариты анкера (размер D), что затруднит введение анкера в шпур. Таким образом, сIt could be shifted by more than e D / 2 -Ot / 2, since if this value is exceeded, the neck would protrude beyond the dimensions of the anchor (size D), which makes it difficult to insert the anchor into the hole. So with

учетом результатов испытаний следует, что эксцентриситет не должен превышать значени  е (0,36-0,40)0.Considering the test results, it follows that the eccentricity should not exceed the value of (0.36-0.40) 0.

В известных конструкци х трубчатых анкеров головной конец трубы герметизи- руют путем установки заглушки, сварки или защемлена торца. Так, например, головной конец анкера расплескивают плоским и сворачивают вокруг оси, перпендикул рной продольной оси трубы. Однако в любом случае надежность герметизации невысока,In known tubular anchor designs, the head end of the pipe is sealed by installing a plug, welding, or clamping the end. For example, the head end of the anchor is flattened and folded around an axis perpendicular to the longitudinal axis of the pipe. However, in any case, the reliability of the sealing is low,

В за вл емом устройстве предлагаетс  выполнение на головном конце цельнокатаной из трубы закрытой горловины. Такое выполнение повышает эксплуатационную надежность анкера, так как вместо двух деталей - трубы и заглушки изготавливают одну цельнокатаную деталь, т.е. устран етс  операци  сборки-сварки, что повышает качество издели  и, следовательно, его экс- плуатационную надежность.In the claimed device it is proposed to perform a closed throat on the head end of the whole-rolled pipe. This embodiment increases the operational reliability of the anchor, because instead of two parts - pipes and plugs make one solid piece, i.e. assembly-welding operation is eliminated, which improves the quality of the product and, consequently, its operational reliability.

Кроме того, при обкатке происходит утолщение стенки деформируемого участка по известной зависимостиIn addition, during the run-in, the wall of the deformable section is thickened according to the well-known dependence

Sr S VD/Dr,Sr S VD / Dr,

где S и Sr - толщина стенки трубы и горловины соответственно.where S and Sr are the wall thickness of the pipe and the neck, respectively.

Это обь сн етс  тем, что десЬормируе- wi- й участок подвергаетс  основным деформаци м сжати .This is due to the fact that the deforming wi- site is subjected to major compressive deformations.

Таким образом, при максимально возможной степени обжима при обкатке (D/Dr)max 5 стенка горловины будет толще стенки трубы в Si /S 5 .25 раза.Thus, at the maximum possible degree of crimping during the run-in (D / Dr) max 5, the neck wall will be thicker than the pipe wall in Si / S 5 .25 times.

При установке анкера создают необхо- димое и достаточное давление жидкости в полости трубы дл  распр млени  продольной складки с толщиной стенки S, но оно будет недостаточно дл  деформировани  горловины с толщиной стенки Sr. Таким об- разом, исключаетс  возможность разгерметизации головного конца трубы, что повышает надежность установки анкера.When an anchor is installed, the necessary and sufficient fluid pressure is created in the tube cavity to straighten the longitudinal fold with wall thickness S, but it will not be enough to deform the neck with wall thickness Sr. In this way, the possibility of depressurization of the head end of the pipe is eliminated, which increases the reliability of the installation of the anchor.

На фиг. 1 изображен трубчатый анкер, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид в плане. FIG. 1 shows a tubular anchor, general view; in fig. 2 - the same plan view.

Анкер содержит трубу 1, профилированную продольной складкой 2 короче ее длины , с возможностью распр млени  под воздействием давлени  жидкости в полости трубы, опорную плитку 3. предназначенную дл  упора анкера при введении его в шпур (породу), цилиндрическую хвостовую часть 4 трубы с боковым отверстием 5, предназначенную дл  подвода рабочей жидкости в полость трубы, головной конец 6 трубы, вы- полненный с горловиной, закрытой с торца, смещенной относительно складки диаметрально противоположно ее основанию, причем продольна  ось горловины расположена в одной плоскости с продольной осью складки, а величина эксцентриситета между продольными ос ми трубы и горловины составл ет е (0,36-0,40)0.The anchor contains a pipe 1, profiled by a longitudinal fold 2 shorter than its length, with the possibility of straightening under the influence of fluid pressure in the cavity of the pipe, support plate 3. designed to stop the anchor when it is inserted into the hole (rock), cylindrical tail part 4 of the pipe with a side opening 5, intended for supplying the working fluid to the tube cavity, the head end 6 of the tube, made with the neck closed at the end, displaced relative to the fold diametrically opposite its base, with the longitudinal axis of the neck Position the coplanar with the longitudinal axis of the crease, and the amount of eccentricity between the longitudinal axes of the tube and the neck is e (0.36-0.40) 0.

Пример. Головной конец трубы обкатан в виде эксцентриковой горловины 6. закрытой с юоца. Величина эксцентриситета составл ет е -- 0.4D, Наружный диаметр горловины Dr 0,20 - 10 мм. Длина горловины 30 мм. Толщина стенки горловины составл ет Sr 2,255 4,5 мм. Другой конец трубы герметично закатан в виде сферического днища с радиусом сферы Я 25мм. На рассто ние 50 мм от торца хвостовой части трубы 4 выполнено боковое отверстие 5 дл  подачи жидкости в полость трубы. На рассто нии 100 мм от торца хвостовой части трубы берет начало продольна  складка 2, заканчивающа с  на головном конце трубы. Вершина складки выполнена заподлицо с горловиной 6, что обеспечивает свободный выход формирующего пуансона. Размеры складки обеспечиваютс  пуансоном. Со стороны головного конца на анкер надета опорна  плитка 3, продета  до упора в хвостовую часть трубы. Опорна  плитка представл ет собой квадратную шайбу с отверстием, несколько большим диаметра трубы на участке , профилированном продольной складкой. Анкер готов к установке в шпур.Example. The head end of the pipe is run-in in the form of an eccentric neck 6. closed from the south end. The eccentricity value is e - 0.4D. The outer diameter of the throat Dr is 0.20 - 10 mm. Length of a mouth is 30 mm. The throat wall thickness is Sr 2.255 4.5 mm. The other end of the pipe is hermetically rolled up in the form of a spherical bottom with a radius of sphere I 25mm. At a distance of 50 mm from the end of the tail section of the pipe 4, a side opening 5 is made for supplying fluid to the cavity of the pipe. At a distance of 100 mm from the end of the pipe tail, a longitudinal fold 2 begins, ending at the head end of the pipe. The top of the fold is made flush with the neck 6, which provides a free exit forming the punch. Fold dimensions are provided by the punch. On the side of the head end, an anchor plate 3 is put on the anchor, and threaded to the stop in the tail of the pipe. The support tile is a square washer with a hole, of somewhat larger pipe diameter in a section shaped by a longitudinal fold. The anchor is ready for installation in the hole.

Анкер устанавливают следующим образом , Anchor set as follows

Бур т шпур и ввод т в него анкер голо- вны м концом 6 до упора опорной плитки 3 в породу. Через отверстие в полость трубы подают под давлением жидкость. Под воздействием давлени  жидкости в полости трубы происходит распр мление продольной складки 2 и труба 1 прочно расклиниваетс  в шпуре. Давление жидкости создают необходимое и достаточное дл  распр млени  продольной складки с толщиной стенки 5 2 мм, в данном случае 3-5 МПа. При этом горловина с толщиной стенки Sr - 2,255 не испытывает пластической деформации.A drill hole is drilled and the anchor is inserted into it with the end 6 of it up to the stop of the support tile 3 into the rock. Through the hole in the cavity of the pipe serves under the pressure fluid. Under the pressure of the fluid in the cavity of the pipe, the longitudinal fold 2 is straightened and the pipe 1 is strongly wedged in the hole. The fluid pressure is created necessary and sufficient to straighten the longitudinal fold with a wall thickness of 5–2 mm, in this case 3-5 MPa. In this case, the neck with a wall thickness of Sr - 2.255 does not experience plastic deformation.

Таким образом, за счет устранени  возможности деформировани  головного конца трубы в за вл емом трубчатом анкере как при формовке продольной складки, так и при распр млении последней под воздействием давлени  жидкости гарантирована герметичность внутренней полости трубы, а следовательно, улучшено качество анкера и повышена его надежность закреплени  в шпуре, что, с конечном счете, ведет к повышению безопасности работы в горных и шахтных выработках.Thus, by eliminating the possibility of deforming the head end of the pipe in the inventive tubular anchor, both when forming a longitudinal fold and when it is straightened under the pressure of a liquid, the internal cavity of the pipe is sealed, and therefore, the quality of the anchor is improved and its reliability is improved. in the hole, which, ultimately, leads to increased safety in mining and mine workings.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Трубчатый анкер, включающий трубу, профилированную продольной складкой.A tubular anchor comprising a tube shaped by a longitudinal fold. выполненной короче ее длины, с возможностью распр млени  под воздействием давлени  жидкости в полости трубы, причем хвостовой конец трубы имеет боковое отверстие , а головной ее конец загерметизирован , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эксплуатационной надежности анкера, на головном конце трубы выполнена цельнокатана  эксцентрикова  горловина , продольна  ось которой расположена вshorter than its length, with the possibility of straightening under the influence of fluid pressure in the cavity of the pipe, the tail end of the pipe having a side opening, and its head end sealed, characterized in that, in order to increase the operational reliability of the anchor, an eccentric one-piece rolled at the head end of the pipe throat, the longitudinal axis of which is located in одной плоскости с продольной осью складки , причем горловина смещена относительно последней диаметрально противоположно ее основанию, а величина эксцентриситета между продольными ос ми трубки и горловины составл етone plane with the longitudinal axis of the fold, with the throat offset relative to the latter diametrically opposite its base, and the eccentricity between the longitudinal axes of the tube and the throat is е (0.36-0,40)0, где е - эксцентриситет;e (0.36-0.40) 0, where e is the eccentricity; D - наружный диаметр трубы.D is the outer diameter of the pipe. фиг. 2FIG. 2