SE539285C2 - Bergbult - Google Patents

Abstract

Bergbu1t(1) innefattande minst en långsträck kropp såsom en stång (2) och minst enexpanderbar kropp (3) samt minst en spärmanordning (7). Den expanderbara kroppen (3)innefattar minst ett genomgående hål (9) genom vilken minst en stång (2) är införd samt att bergbulten innefattar minst en forsta kona och minst en forsta kilfunktion och minst en andra kilfimktion.

Description

BERGBULT Tekniskt område Den föreliggande uppfinningen avser en bergbult i enlighet med patentkraven.

Teknisk bakgrund Ett problem vid gruvdrift samt vid byggnation av tunnlar och andra underj ordsanläggningar iberg utgörs av att tak, väggar och liknande behöver förstärkas så att dessa förhindras att rasaned eller in. För att förhindra att delar av berget rasar in har genom tidema ett flertal olika typer av anordningar och förfaranden för att förstärka berget tagits fram.

Ett modernare exempel av dessa anordningar utgörs av olika typer av kraftupptagandebergbultar och liknande. En bergbult utgörs företrädesvis av en långsträckt kropp vilken försin i ett borrat hål i berget. Efter att den långsträckta bulten förts in i berget fixeras denna iförhållande till hålets väggar. Genom denna typ av konstruktion kan mindre ras från tak,väggar och liknande förhindras. Även om befintliga bergbultar minskar risken för ras och liknande föreligger problem medexisterande typer av bergbultar. Ett problem utgörs av att befintli ga bultar vanligen ärtidskrävande att ansluta till berget. Exempelvis kan befintliga bergbultar och liknande krävaatt dessa förankras (ingjuts, gjuts in) med någon typ av gjutrnassa såsom cement, polymeramaterial eller liknande. Dessa gjutmassor har nackdelen att de tar tid att förbereda, appliceraoch stelna och/eller är hälsovådliga för byggarbetare att använda. Vissa typer av gjutmassor kan även medföra andra typer av negativa milj ökonsekvenser.

Ett ytterligare problem vid användande av bergbultar föreligger vid gruvdrift. Vid gruvdrifirör sig berget dynamiskt. De dynamiska rörelserna i berget ökar med ett ökat djup. Attanvända befmtliga bergbultar, vilka ansluts med giutmassor och liknande till berget, medförproblem då dessa enbart i begränsad omfattning upp dynamiska rörelser i berget. Det föreligger således behov av en bergbult var konstruktion tillåter dynamiska förändringar i berget.

Det föreligger även problem med att befintliga typer av bergbultar kan innefatta ett flertaldelar vilket medför att dessa kan vara komplicerade att tillverka och därigenom också dyra atttillverka och således även köpa. Bergbulten kan även medföra att ett flertal olika typer av utrustningar kan användas för att installera dessa.

Känd teknik Vid förstärkning av berg med bergbult av det slag som är avsett att ingjutas används vanligenen så kallad kamstålsbergbult, det vill säga en stång av massivt stål som likt armeringsstål förbetong i varje parti är försedd med ingreppsorgan eller ankare i fonn av radiellt utståendekammar (ribbor/flänsar) som sträcker sig i stångens tvärriktning. Bergbulten förs in i ett ibergmaterialet upptaget borrhål. Nänmda borrhål har i förväg fyllts med giutmassa så attkamstålsbulten omsluts med gjutmassa i borrhålet. Vid borrhålets mynning förseskarnstålsbulten med ändbeslag, vanligen i fonn av en mutter och bricka, som ansätts mot detområde av bergrnaterialet som omger borrhålsmynningen och med vilken ändbeslag bergbulten kan ges en viss grad av förspämiing.

En känd typ av bult utgörs av den så kallade Kirunabulten vars utmärkande egenskaper är attden utgör en kombination av en kamstålsbult och en i berget mekaniskt fastsatt bult.Bergbulten är avsedd att ingjutas i ett borrhål och uppvisar radiellt utgående kammar somfungerar som ankare i gjutmassan. Kirunabulten innefattar vidare även i sin främre ände enanordning (ändförankringsanordning) för mekanisk förankring av bergbulten i borrhåletsbotten. Genom ändförankringsanordningen kan bergbulten i viss utsträckning förspärmas och i viss omfattning bära last före det att gjutrnassan stelnat.

I patentskriften SE5356927 av sökande LKAB beskrivs en variant av en bergbult vilken äravsedd att ingjutas i ett borrhål. Konstruktionen innefattar i sin främre ändsektion enmekanisk verksam förankringsanordning som innefattar en kil och är anordnad så att efterbergbultens infästriing i viss mån hålls fast av den expanderade ankarstången. Konstruktioneninnefattar vidare ett långsträckt mellanparti som innefattar en barriär som avgränsar ett påförhand bestämt område av mellanpartiets ingreppsorgan från kontakt med gjutmassan iborrhålet. Konstruktionen har ett flertal brister och har nackdelen att den tar tid att installera.

I patentskriften EPOO643 62 av sökande Nesta OY beskrivs en variant av en bergbult vilken isin frärnre ändsektion innefattar en kilkonstruktion. Konstruktionen skiljer sig i väsentlig omfattning från den föreliggande uppfinningens konstruktion.

I patentskriften US30l7799 beskrivs en variant av en förankringsanordning vilken innefattaren första kil och en andra kil vilka är placerade efter varandra. Konstruktionen skiljer sig i storomfattning från den föreliggande konstruktionens. Exempelvis är denna inte avsedd att användas vid förstärkning av berg och liknande.

Kortfattad beskrivning av figurerna I den följande detaljerade beskrivningen av den föreliggande uppfinningen kommerhänvisningar och referenser till följande figurer att ske. Dessa figurer beskrivs kortfattat i denföljande figurförteckningen.

Figur 1 visar en första utföringsform av den föreliggande bergbulten.

Figur 2 visar principen för bergbultens kilfimktioner.

Figur 3 A visar den kraftindikerade fimktionen i ett mindre samrnanpressat läge.Figur 3B visar den kraftupptagande firnktionen i ett mera sammanpressat läge.Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till figurema visas en bergbult 1 i enlighet med den föreliggandeuppfinningen. Bergbulten l är företrädesvis avsedd att användas vid förstärkning av tak ochväggar i underjordsanläggningar såsom tunnlar, orter och liknande. Bergbulten 1 kan ävenanvändas i andra sammanhang där denna är lärnplig att användas. Bergbulten 1 innefattar företrädesvis även en funktion med vilken rörelser i berget kan indikeras.

Specifikt med den föreliggande bergbulten 1 är att denna innefattar minst en första kilfimktion2 och minst en andra kilfunktion 3. Den första kilfunktionens 2 funktion är att positionera ochhålla fast bergbulten 1 till berget med en relativt mindre kraft före det att den andrakilfimktionen 3 bringar bergbulten 1 att låsas till berget med en relativt större kraft.

Ovan närrmda funktioner uppnås av att bergbulten 1 innefattar minst en långsträckt stång(ankarstång) 4 eller liknande, minst en första expanderbar kropp 5 (ingreppsorgan, ankare),minst en kilformad kropp 6 samt minst en spärmanordning 7 företrädesvis även en anordning 8 för att indikera kraft i bergbulten förorsakade av rörelser i berget Stången 4 är företrädesvis en långsträckt fonn. Stången 4 innefattar i sin ena ände 9 minst ensektion 10 med minskande tvärsnittsarea och i sin andra ände 11 minst en spärmanordning 7.Sektionen 10 har sitt större tvärsnitt vid änden av stången (den del av stången som vidanvändning är riktad mot botten av hålet) och mindre tvärsnitt i riktning mot den andra änden(som vid användning är riktad mot mynningen av hålet). Sektionen med minskadtvärsnittsarea har i den föredragna utföringsformen en konisk form. Den i figurerna exemplifierande vinkeln på den koniska sektionen kan variera inom ramen för skyddsomf°anget för den föreliggande patentansökan. Den i figurema exemplifierande vinkelnV är därför inte begränsande för skyddsomfånget. I alternativa utföringsfonnen kan sektionen ha en annan för ändamålet lärnplig form eller former.

Den expanderbara kroppen 5 innefattar företrädesvis minst en genomföring 12, genomgåendehål, mellanrum eller liknande vilket sträcker sig från den ena änden 13 av den expanderbarakroppen 5 till den andra änden 14 av den expanderbara kroppen 5. Genomföringensdimensioner är anpassade i förhållande till diametern på stången 4 samt den expanderbarakroppen 5. Minst en sektion (del) av genomföringen innefattar en konisk del vilken har enstörre diameter i den ena axiella riktningen (riktningen som vid användning är riktad in mot botten av hålet) och i den andra riktningen har en mindre diameter (vilken är riktad mot håletsmynning).

Funktionen för att expandera den expanderbara kroppen 5 kan exempelvis uppnås via den ifigurema visade konstruktionen. I figurema visas en invändig konisk del 15 i denexpanderbara kroppens 5 samt en utvändig konisk del 16 på stången. Den koniska delen 15har en större diameter vid änden av stången. I altemativa utföringsforrner kan den invändigakoniska delen (konan) 15 och den utvändiga koniska delen (konan) 16 utgöras av en enhetsom har ett tvärsnitt vilket har tre kanter, fyra kanter, fem eller flera kanter. Den i figuremaexemplifierande vinkeln på den koniska sektionen kan variera inom ramen förskyddsomfånget för den föreliggande patentansökan. Den i figurema exemplifierande vinkeln är därför inte begränsande för skyddsomfånget.

Den expanderbara kroppen 5 är företrädesvis delad i minst en första del 17 och minst en andradel 18. I den föredragna utföringsfonnen innefattar den expanderbara kroppen minst en förstadel 17, minst en andra del 18, minst en tredje del 19 samt minst en fjärde del 20. I denexemplifierande utföringsformen har respektive dels (17 till 20) tvärsnitt formen av ett cirkelsegment. Respektive del innefattar en delsektion av en invändig kona.

I den föredragna utföringsfonnen innefattar konstruktionen även minst ett sammanhållandeorgan 21. Det sammanhållande organet 21 är avsett att hålla samman den expanderbarakroppens delar i samband med att den expanderbara kroppen förs in i hålet. Vid expansion avden expanderbara kroppen släpper det sammanhållande organets 21 sammanhållande effekt.De sammanhållande organen kan utgöras av O-ring, fjäder, ring, punktsvets som släpper vidmontering. I altemativa utföringsformer kan det sammanhållande organet 21 utgöras av någon annan för ändamålet lämplig sammanhållande anordning, organ eller liknande.

Den expanderbara kroppen innefattar i altemativa utföringsformer minst ett spår 22 som löperrtmt Omkretsen på den expanderbara kroppen. I spåret 22 är det sammanhållande organetavsett att föras in. Spåret har den tekniska effekten att detta skyddar det sammanhållandeorganet så att risken för att det samrnanliållande organet skadas vid införandet i in hålet elimineras eller reduceras.

Den första kilfunktionen uppnås av att den expanderbara kropp 3 först bringas att expanderaav minst en kilforrnad kropp 6 vilken påverkas av botten i det borrade hålet föras in imellanrummet mellan delarna 17 till 20. Den kilformade kroppen 6 medför att respektivemellanrum vidgas och att det yttre måttet, vid rund fonn diametern, ökar (expanderar) ochdärigenom pressas ut mot borrhålets vägg varigenom konstruktionen fixeras till väggen påhålet. Företrädesvis har den kilformade kroppen en form av flera kilar det vill säga att dennautgör en typ av kropp vilken innefattar en kilforrnad del vilken bringar två av de motståendesegmenten att expandera och en andra kilforrnad del vilken bringar de andra motstående delarna att expandera.

Spärmanordningen 7 innefattar minst ett spärmorgan 23 vilken kan utgöras av en gängad delav stången 4 eller likande. I alternativa utföringsforrner kan spännanordningen 7 utgöras av(eller innefatta) minst ett annat för ändamålet lärnpligt spärmorgan 23. Spännanordningen 7kan även innefatta någon form av snabbkoppling eller liknande med vilken en axiell rörelse av stången i förhållande till den expanderbara kroppen kan uppnås I den exemplifierande utföringsformen har den expanderbara kroppen 5 ett runt tvärsnitt. Denexpanderbara kroppens 5 yttre fonn kan dock variera inom ramen för uppfinningstanken.Exempelvis kan den expanderbara kroppens 5 tvärsnitt vara av en kantig fonn, oval förrn ellerannan för ändamålet lärnplig form. I altemativa utföringsformer kan den expanderbara kroppen 5 ha ett annat för ändamålet lämpligt tvärsnitt.

Den expanderbara kroppen 5 innefattar en funktion med vilken den expanderbara kroppens 5diameter, eller dimension, ökar vid en förflyttning av stången 4 i förhållande till denexpanderbara kroppen 5 i den ena riktningen samt minskar sin diameter eller dimension viden förflyttning av stången 4 i förhållande till den expanderbara kroppen 5 i den andrariktningen.

I en alternativ utföringsform innefattar den föreliggande bergbulten l minst en kraftindikator.

Kraftindikatorn innefattar minst ett kraftupptagande element och/eller ett kraftindikerande organ. Det kraftindikerande organet kan utgöras av minst en fjädrande anordning vars dimensioner varierar i förhållande till den sarnrnanpressande kraften.

I den exemplifierande utföringsfonnen innefattar den kraftindikerande anordningen minst ettkraftupptagande element 24 såsom exempelvis minst ett tallriksfj äderliknande organ 25. Ifigurema visas ett kraftupptagande element som innefattar fyra eller flera tallriksfjädrar. I denvisade utföringsforrnen är tallriksfj ädrarna placerade så att varannan tallriksfjäder är 180grader vänd i förhållande till den eller de närliggande tallriksfjädrarna. Tallriksfj ädrarna är företrädesvis av olika typer vilka kan sammanpressas med olika kraft.

Vid anslutning av bergbulten 1 till berget förs bergbulten 1 in i ett upptaget hål i berget. Närden införda änden av bulten når botten av hålet kommer den kilforrnade kroppen 6 att föras inmellan sektionema i den expanderbara kroppen 5 och bringa denna att expandera ochdärigenom låsa (hålla) fast bergbulten i berget. Efter att bergbulten anslutits till hålets väggaråtdras spärmanordningen varigenom den expanderbara kroppen bringas att expandera i radiellriktning av den inbördes rörelsen mellan den långsträckta kroppens utvändigt koniska sektionoch den i den expanderbara kroppen invändigt koniska sektion. Vid expansionen låses denexpanderbara kroppen mot hålets väggar i berget. Åtdragningsmomentet kan väljas efter de förhållanden som råder samt bergbultens dimensioner.

I den detaljerade beskrivningen av den föreliggande uppfinningen kan konstruktionsdetaljervara utelärrmade som är uppenbara för en fackrnan inom det område anordningen avser.Sådana uppenbara konstruktionsdetalj er ingår i den omfattning som krävs för att en fullgod funktion skall erhållas för den föreliggande uppfinningen. Även om vissa föredragna utföringsforrner visats mera i detalj, kan variationer ochmodifieringar av förfarandet och anordningen komma att framgå för fackmärmen inom detområde uppfinningen avser. Samtliga sådana modifieringar och varianter anses falla inomramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan konstruktionen innefatta någonannan typ av en spärmanordning. Den invändiga konan och den utvändiga konan kan ialternativa utföringsformer utgöras av en enhet som har tre kanter, fyra kanter, fem eller flera kanter.Fördelar med uppfinningen Med den föreliggande uppfinningen uppnås ett antal fördelar. En fördel med den föreliggande bergbulten är att en helmekanisk bergbult erhålls. En annan fördel med konstruktionen i den föreliggande patentansökan är att den är enklare för användaren att hantera. En ytterligarefördel med konstruktionen enligt den föreliggande patentansökan är att den ärkostnadseffektivare att tillverka. En ännu ytterligare fördel med konstruktionen enligt denföreliggande patentansökan är att den går att använda direkt utan att gjutmassa och liknandemåste stelna. En ytterligare fördel är att bergbulten klarar stora dynamiska bergrörelser.Vidare har bergbulten enligt den föreliggande konstruktionen fördelen att denna ger en synlig indikation på belastningen på bulten.

Claims (1)

1. Bergbult (l), exempelvis avsedd att anslutas till hål i berg, innefattande minst enlångsträckt kropp (4), vars långsträckta kropps (4) ena ände innefattar minst en förstautvändig konisk del (16), som sträcker sig genom minst ett hål (12) i minst encylindrisk expanderbar kropp (5), vars hål (12) under en delsträcka av hålet (12) ihålets (12) axiella riktning innefattar minst en invändig konisk del (15) avsedd attsamverka med den långsträckta kroppens (4) utvändiga koniska del (16), där denexpanderbara kroppen (5) innefattar minst en första delsektion (17) samt minst enandra delsektion (18) vilka delar upp den expanderbara kroppens (5) tvärsnitt idelsegment vilka vid en inbördes axiell förflyttning av den långsträckta kroppens (5)utvändiga koniska del (16) och den invändiga koniska delen (15) i hålet (12) påverkardelsektionernas inbördes positioner i den expanderbara kroppens (5) radiella riktning,samt där den inbördes axiella förflyttningen mellan den långsträckta kroppen (4) ochden expanderbara kroppen (5) åstadkoms av minst en spännanordning (7)kännetecknad av att bergbulten (1) innefattar minst en kilanordning (2) vilkeninnefattar minst en kilformad kropp (6), vilken när bergbulten förs in i hålet och träffarbotten på borrhålet förs in mellan delsektionema i den expanderbara kroppen (5) varvid den expanderbara kroppen (5) expanderar i radiell riktning. Bergbult (1) i enlighet med patentkrav 1 kännetecknad av att bergbulten innefattarminst ett sammanhållande organ (21) vilket håller samman den expanderbara kroppens(5) delsektioner vid införande av bergbulten i borrhålet och att det sammanhållande organet (21) brister vid expansion av den expanderbara kroppen (5). Bergbult (1) i enlighet med patentkrav ett av tidigare patentkrav kännetecknad av att bergbulten innefattar minst en kraftindikerande anordning (24). Bergbult (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av att denexpanderbara kroppen (5) består av en forsta delsektion (17), en andra delsektion (18),en tredje delsektion (19) och en fjärde delsektion (20) där varje delsektion innefattar en delsektion av en invändig kona. . Bergbult (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av att den kilforrnade kroppen (6) innefattar en första kilforrnad del samt minst en andra kilformad del vilka är avsedda att föras in mellan delsektionema (17 - 20). 10. ll. Bergbult (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av att denexpanderbara kroppen (5) innefattar minst ett spår (22) som löper runt Omkretsen av den expanderbara kroppen. Bergbult (1) i enlighet med patentkrav 3 kännetecknad av att den kraftindikerandeanordningen innefattar tallriksfi ädrar som är av olika typer där den ena tallriksfiädemsammanpressas av en bestämd kraft och minst en andra tallriksfj äder vilken sammanpressas av en mindre eller större kraft än den forsta tallriksfjädern. Bergbult (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknad av attspännanordningen (7) innefattar minst ett forsta spännorgan (23) och minst ett andra spännorgan. Bergbult (1) i enlighet med patentkrav 8 kännetecknad av att forsta spännorganet(23) utgörs av en gängad del av den långsträckta kroppen (4) och att det andraspärmorganet innefattar minst en mutter eller annan komponent med minst ettinvändigt gängat hål, vilket är avsett att gängas på den gängade delen av den långsträckta kroppen (4). Bergbult (1) i enlighet med patentkrav 2 kännetecknad av att det sammanhållande organet (21) utgörs av ett ringforrnat organ vilket är elastiskt eller fjädrande. Bergbult (1) i enlighet med patentkrav 2 kännetecknad av att det sammanhållandeorganet (21) utgörs av punktsvets, häftsvets eller liknande.