Канатний анкер

Реферат: Канатний анкер складається з центрального дроту та зовнішніх дротів каната, муфти, опорної гайки, що накручується на зовнішню різьбу муфти, клина муфти, виконаного з осьовим отвором, в який вставляється центральний дріт, і радіальним розрізом, хвостовика, що при укручуванні в муфту спирається безпосередньо або через шайбу муфти в клин. Має вузли розширення поперемінно одягнені на центральний дріт та на усі дроти каната. UA 82411 U (12) UA 82411 U UA 82411 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі гірничої справи, а саме як анкерне кріплення гірничих виробок. Канатний анкер може використовуватися в умовах, коли необхідна довжина анкера більше, ніж висота гірничої виробки. Відомим є канатний анкер, що має опорну конструкцію, розташовану біля дна свердловини, канат, муфту для з'єднання кінцівок дроту каната з нарізним стрижнем хвостовика, причому внутрішня конічна поверхня муфти взаємодіє з зовнішніми дротами каната, між якими розташована конічна втулка з осьовим отвором та радіальним розрізом стінки [Патент RU № 2383739 С1]. Клинова втулка одягнена на центральний дріт каната. Конструкція наведеного анкера проста і надійна у використанні, але по перше наявність опорної конструкції може виявитись зайвим у разі застосування хімічних полімерних ампул з різним часом тужавлення суміші що обмежує сферу застосування та підвищує вартість виробу; по друге наявність розташованих у свердловині опорної конструкції і муфти обумовлює збільшений діаметр свердловини; по третє відсутність радіальних виступів у вздовж каната, може призвести до проковзування каната відносно скріплюючої суміші що зменшує надійність протидії зміщенню зруйнованих породних блоків відносно один одного та процесам руйнування гірничого масиву в цілому. Відомим є канатний анкер, що складається з каната, муфти, з'єднаної різьбою зі стрижнем хвостовика анкера, обмежувачів радіального переміщення сталок линви у вигляді обтискних втулок та уставок, що збільшують діаметр каната і розташовані між обмежувачів радіального переміщення [Патент RU № 2178082 С2]. Муфта анкера має конічну поверхню, з якою взаємодіють зовнішні сталки линви, між якими розташований клин. Автори винаходу вказують на можливість виготовлення клину з радіальним розрізом його стінки. Такий клин одягається на центральний дріт каната та має різьбу на поверхнях контакту з дротами каната. Недоліком наведеного анкера є розташування його муфти у свердловині що обумовлює збільшений діаметр свердловини, а також наявність різьби клину муфти, що з одного боку ускладнює виробництво анкера, а з другого може послабити міцність затиснених у муфті дротів за рахунок їх часткового розрізу при затисканні муфти. За прототип вибрано гнучкий анкер, навколо семижильного сталевого каната якого обвитий дротовий шнек [Патент RU № 105941 U1]. Канат має вузли розширення у вигляді кілець, одягнених на центральну або зовнішню жилу канату. Канатний анкер має клинову муфту з різьбою під гайку анкера. Автори прототипу показали можливість виготовлення клину який одягається на центральний дріт каната і має радіальний розріз стінки. Зовнішньою поверхнею клин контактує з зовнішніми жилами канату. Наявність дротового шнека у прототипі покращує умови перемішування твердіючої суміші, але призводе до збільшення складності і вартості виготовлення анкера. Оскільки у ряді випадків якісне перемішування закріплюючого анкер твердіючого матеріалу можливо без наявності шнека на канаті анкера дана конструкція анкера обмежує економічну доцільність його використання. Автори усіх наведених винаходів не вказують на можливість виготовлення каната анкера з металевих дротів різного діаметра. При застосуванні муфти з клином, надягуваним на центральну жилу каната, можлива ситуація коли сили тертя центрального дроту каната об поверхню клина виявляться більшими, ніж сили тертя кожного окремого зовнішнього дроту об поверхню клина і муфти. Тому зовнішні жили канату на начальному етапі навантаження анкера можуть проковзувати між клином і поверхнею муфти. Це може призвести до перевантаження і розриву центральної жили канату, зменшені надійності роботи клинового вузла і, відповідно, відказу підпірних властивостей вузла, розташованого у устя свердловини. Задача корисної моделі полягає у зменшенні вартості анкерного кріплення і підвищенні надійності його роботи зокрема підвищення надійності роботи клинового вузла. Конструкція пропонованого канатного анкера має канат 1, муфту 2, опорну гайку 3 (фіг. 1). Канат 1 складається з центрального металевого дроту 4, зовнішніх дротів 5, вузлів розширення 6 та 7, кінцівки 8. Центральний дріт 4 може виготовлятися збільшеного діаметра, ніж зовнішні металеві дроти 5, що підвищує надійність роботи анкера за рахунок більш збалансованого навантаження дротів 4 та 5. При виготовленні анкера зовнішні дроти 5 не обкручуються навколо центрального дроту 4. Вузли розширення 6 та 7 поперемінно розташовані на канаті 1. Вузли розширення 6 та 7 утворені за рахунок одягнених або накручених на центральний дріт 4, або усі дроти каната 1 додаткових елементів, наприклад обмотаних навколо дроту або дротів каната 1 відрізків металевого дроту, або одягнених кілець. Вузол розширення 6 розміщується навколо центрального дроту 4 каната 1, а вузол розширення 7 навколо усіх дротів каната 1. За рахунок поперемінного розташування вузлів 6 та 7 утрудняється їх проковзування по канату, оскільки 1 UA 82411 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вузол 6 не може пересуватися крізь вузол 7 за рахунок збільшеного діаметра каната в місці розміщення вузла 6. Кінцівка 8 анкера виконується наступним чином. На кінець каната щільно одягається відрізок металевої труби відповідного діаметра. Кінцівка труби і каната мають бути відрізані під кутом 30-55 град до напрямку довжини анкера. Кінцівка анкера оплавляється за допомогою зварювання та шліфується під кутом 30-55 град до напряму довжини анкера. Скошена під кутом 30-55 град поверхня дозволяє краще розрізати оболонку патронованої твердіючої речовини. Муфта 2 (фіг. 1) має назовні різьбу для накручування опорної гайки 3. Задля якісного з'єднання каната 1 з муфтою 2 муфта 2 має клин 9 з радіальним розрізом у вздовж (фіг. 7). Клин 9 одягається внутрішнім отвором на центральний дріт 4 (фіг. 2, 6). Корпус муфти 2 всередині має конусну поверхню, контактуючу з зовнішніми дротами каната 5 (фіг. 3) з конусністю як у клина 9, а також різьбу для вгвинчування хвостовика 10. Хвостовик 10 має вигляд болта за головку якого анкер, за допомогою бурової машини, ввертається у свердловину при руйнуванні патронованої твердіючої речовини. Ввернутий хвостовик 10 спирається об клин 9, що сприяє міцному затискненню дротів каната 4 та 5 у муфті 2. Між хвостовиком 10 і клином 9 може бути розташована шайба муфти 11. Передача зусилля через шайбу муфти 11 унеможливлює заклинювання хвостовика 10 при його вгвинчуванні у муфту 2 за рахунок попадання гострих кінців зовнішніх дротів 5 у різьбу. Поставлена задача корисної моделі вирішується тим, що: 1. відсутні скручування дротів каната 5 при виготовленні анкера; 2. збільшений діаметр осередку анкера у вигляді центрального дроту 4; 3. кінцівки 8 анкера скіснозрізані, що дозволяє краще розрізати оболонку патронованої твердіючої речовини. Відсутність скручування дротів каната знижає вартість виробу за рахунок спрощення і здешевлення виробництва. При натягуванні каната за допомогою опорної гайки 3 за рахунок обкручування зовнішніх дротів 5 навколо центрального дроту 4 зовнішні дроти 5 розтягуються більше, ніж центральний дріт 4, що унеможливлює розрив центрального дроту 4 та підвищує надійність роботи канатного анкера. На фігурі 1 зображений загальний вигляд канатного анкера, на фігурі 2 - переріз А-А фіг.1, на фігурі 3- переріз Б-Б фіг.1, на фігурі 4- переріз В-В фіг. 1, на фігурі 5 - повздовжній переріз муфти анкера, на фігурі 6- переріз Г-Г фіг. 5, на фігурі 7 - клин муфти анкера. На фігурах цифрами позначені: 1 - канат; 2 - муфта; 3 - опорна гайка; 4 - центральний дріт каната; 5 - зовнішні дроти каната; 6, 7 - вузли розширення; 8 - кінцівка; 9 - клин; 10 - хвостовик; 11 - шайба муфти; 12 - шайба анкера. Залежно від застосовуваної технології кріплення анкера можливі відмінності його монтажу. Монтаж канатного анкера може виконуватись наступним чином. Спочатку бурять свердловину, в яку, упритул до дна свердловини, встановлюють патронований твердіючий заповнювач. У свердловину встромляють канат 1 таким чином, щоб кінцівка каната 8 торкалася патронованого заповнювача. За рахунок гнучких властивостей каната 1 можливо встромляння у свердловину анкера довжиною, більшою найбільших розмірів поперечного перерізу гірничої виробки. За допомогою хвостовика 10 вкручують канатний анкер у заповнювач. При цьому скіснозрізана кінцівка 8 розриває оболонку патронів заповнювача, а вузли розширення 6, 7 розміщені на канаті 1 за рахунок подавання і обертання сприяють більш якісному перемішуванню суміші. Анкер вкручують у свердловину до моменту розташування різьби муфти у устя свердловини, після укручування анкера робота по монтажу анкера припиняється до розрахованого момента застигання заповнювача, розташованого біля дна свердловини. Після необхідного застигання заповнювача розташованого біля дна свердловини здійснюють попередній натяг каната 1 шляхом нагвинчування опорною гайки 3 на різьбу муфти 2. При цьому між опорною гайкою 3 та поверхнею гірничого масиву розміщують передбачені опорні елементи кріплення, наприклад шайбу анкера 12. При використанні заповнювача з різним часом тужавлення навколо попередньо натягненої частини каната 1 застигає заповнювач з більшим часом тужавлення. 2 UA 82411 U 5 За рахунок вузлів розширення 6, 7 і опорних елементів, зокрема опорної гайки 3 і шайби анкера 12, анкер протидіє руйнуванню гірничих порід. Клин 9 протидіє проковзуванню каната 1 відносно муфти 2. Клин 9 має можливість обтискати центральний дріт 4 каната 1 за рахунок пружних властивостей матеріалу клина 9. Клин 9 має дві пари тертя: пара тертя внутрішньої поверхні клина 9 об центральний дріт 4 каната 1, пара тертя зовнішньої поверхні клина 9 об зовнішні дроти 5 каната 1. Наявність двох пар тертя клина 9 посилює міцність з'єднання каната 1 з муфтою 2. Наявність встановленого анкера довжиною більшою, ніж висота гірничої виробки при відповідних розмірах руйнування породного масиву позитивно впливає на її стійкість. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 1. Канатний анкер, що складається з центрального дроту (4) та зовнішніх дротів (5) каната (1), муфти (2), опорної гайки (3), що накручується на зовнішню різьбу муфти (2), клина (9) муфти (2), виконаного з осьовим отвором, в який вставляється центральний дріт (4), і радіальним розрізом, хвостовика (10), що при укручуванні в муфту (2) спирається безпосередньо або через шайбу муфти (11) в клин (9), який відрізняється тим, що має вузли розширення (6, 7) поперемінно одягнені на центральний дріт (4) та на усі дроти (4, 5) каната (1). 2. Канатний анкер за п. 1, який відрізняється тим, що при виготовленні каната (1) зовнішні дроти (5) не обкручуються навколо центрального дроту (4). 3. Канатний анкер за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що центральний дріт (4) має збільшений діаметр, ніж діаметр оточуючих його зовнішніх дротів (5). 4. Канатний анкер за пп. 1-3, який відрізняється тим, що на кінцівка (8) анкера виконана у вигляді щільно одягненого на кінець каната (1) відрізка металевої труби зі скіснозрізаним торчаком, що з'єднується з кінцем каната (1) за допомогою зварювання і заточується під кутом 30-55 º до напряму довжини анкера. 3 UA 82411 U 4 UA 82411 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5