фрикционный болт

Формула изобретения

1. Фрикционный болт, содержащий трубу (1), которая выполнена с возможностью расширения и которая сложена внутрь в продольном направлении, и которая содержит наружную часть (3), имеющую, по существу, круглое поперечное сечение, а также внутреннюю часть (5), которая расположена внутри наружной части (3), и зазор (7), который продолжается в продольном направлении трубы (1), при этом наружная часть (3) трубы (1) в области зазора (7) переходит во внутреннюю часть (5) трубы (1), причем участки (9) боковой стенки внутренней части (5) отклоняются от формы, которая является концентричной наружной части (3) трубы (1) относительно продольной плоскости (11) симметрии трубы (1), при этом участки (9) боковой стенки внутренней части (5) трубы (1) изогнуты с радиусом (R1) кривизны, который больше, чем радиус (R2) наружной части (3) трубы (1), причем радиус (R1) кривизны участков (9) боковой стенки внутренней части (5) трубы (1) составляет по меньшей мере 250-350% радиуса (R2) наружной части (3) трубы (1).

2. Болт по п.1, в котором труба (1) представляет собой продольно сваренную трубу (1), причем сварной шов (13) в наружной части (3) трубы (1) расположен с боковым смещением относительно продольной плоскости (11) симметрии трубы (1).

3. Болт по п.1, в котором основание (15) внутренней части (5) трубы (1), расположенное напротив зазора (7), опирается на внутреннюю поверхность (17) наружной части (3) трубы (1).

4. Болт по п.3, в котором основание (15) в продольной плоскости (11) симметрии трубы (1) опирается на наружную часть (3) трубы (1).

5. Болт по п.1, в котором радиус (R1) кривизны участков (9) боковой стенки внутренней части (5) трубы (1) составляет по меньшей мере 280% радиуса (R2) наружной части (3) трубы (1).

6. Болт по п.1, в котором максимальное расстояние (А) между внутренними поверхностями (19) участков (9) боковой стенки внутренней части (5) трубы (1) составляет не более 120-160% ширины (В) зазора (7).

7. Болт по п.6, в котором максимальное расстояние (А) между внутренними поверхностями (19) участков (9) боковой стенки составляет не более 140% ширины (В) зазора (7).

8. Болт по п.1, в котором радиус (R3) кривизны стенки трубы (1) в области зазора (7), где наружная часть (3) переходит во внутреннюю часть (5) трубы (1), составляет по меньшей мере 20-40% радиуса (R2) наружной части (3) трубы (1).

9. Болт по п.8, в котором радиус (R3) кривизны стенки трубы (1) в области зазора (7), там, где наружная часть (3) переходит во внутреннюю часть (5) трубы (1), составляет по меньшей мере 35% радиуса (R2) наружной части (3) трубы (1).

10. Болт по п.1, в котором радиус (R4) в области основания (15) внутренней части (5) трубы (1) составляет по меньшей мере 15-35% радиуса (R2) наружной части (3) трубы (1).

11. Болт по п.10, в котором радиус (R4) в области основания (15) внутренней части (5) трубы (1) составляет по меньшей мере 25% радиуса (R2) наружной части (3) трубы (1).

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к фрикционному болту, с признаками в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.

Такие фрикционные болты известны под торговым наименованием «Swellex» компании Atlas Copco. Например, может быть сделана ссылка на US 4459067 A, WO 2005/073510 A, WO 2005/119009 A, WO 2006/066288 A и WO 2008/019409 A.

Известные фрикционные болты представляют собой болты анкерной крепи (анкерные болты), которые содержат трубу, которая сложена внутрь в продольном направлении, при этом трубу вводят в буровую скважину и подвергают расширению посредством увеличения давления внутри сложенной трубы, так что внешняя поверхность трубы прикладывается к внутренней поверхности буровой скважины, и таким образом болт фиксируется (жестко) в буровой скважине.

Известные фрикционные болты имеют форму поперечного сечения, которая изображена на фиг.1. В данной известной форме поперечного сечения, сложенная внутрь часть трубы имеет форму, которая является, по существу, концентричной относительно (круглой) формы наружной части трубы. Кроме того, при узком зазоре в начале (основании) сложенной внутрь части трубы и расширении сложенной внутрь части образуется поднутрение. Данное поднутрение является проблемой во многих отношениях.

Задачей изобретения является создание усовершенствованной формы поперечного сечения для фрикционных болтов, которая обладает преимуществами относительно известных фрикционных болтов.

Данная задача достигается в соответствии с изобретением посредством болта, который обладает признаками в соответствии с п.1 формулы изобретения.

Предпочтительные и эффективные конфигурации настоящего изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Поскольку во фрикционном болте в соответствии с изобретением выбрана форма поперечного сечения, в которой сложенная внутрь часть трубы не расположена концентрично относительно наружной части трубы, а отклоняется внутрь от данной концентрической формы, получается более плоская форма боковых участков внутренней сложенной части трубы. Таким образом, устраняются области поднутрения и, предпочтительно, получаются новые свойства фрикционного болта в соответствии с изобретением.

Дополнительные детали и признаки изобретения становятся очевидными из приведенного ниже описания предпочтительного варианта осуществления.

Фиг.1 изображает форму поперечного сечения известного фрикционного болта (в нерасширенном состоянии), и

Фиг.2 изображает форму поперечного сечения фрикционного болта в соответствии с изобретением (в нерасширенном состоянии).

Труба 1 известного фрикционного болта, который показан в нерасширенном состоянии на фиг.1, представляет собой трубу 1, которая изготовлена посредством роликового формования и которая содержит продольный сварной шов 13. Наружная часть 3 трубы 1 выполнена, по существу, круглой в поперечном сечении. Кроме того, сложенная внутрь внутренняя часть 5 трубы 1 выполнена, по существу, круглой в поперечном сечении и приблизительно концентричной относительно наружной части 3. При этом сварной шов 13 расположен диаметрально напротив отверстия 7 (зазора) сложенной внутрь части 5.

Вследствие формы поперечного сечения трубы 1 известных фрикционных болтов, показанной на фиг.1 и описанной выше, которая имеет поперечное сечение в нерасширенном состоянии, т.е. в состоянии, в котором ее вставляют в буровую скважину перед тем, как ее подвергают расширению, образуются участки сложенной внутрь части 5, которые поднутрены рядом с отверстием 7. Установлено, что данные участки поднутрения являются проблемой.

Труба 1, показанная на фиг.2, для фрикционного болта в соответствии с изобретением, с одной стороны, имеет другую форму поперечного сечения, отклоняющуюся от формы поперечного сечения сложенной внутрь части, показанной на фиг.1, и, с другой стороны, имеет другое положение продольного сварного шва 13.

Сложенная внутрь часть 5 выполнена уже не концентричной относительно наружной части 3 трубы 1, как в известной трубе 1, а отклоняется от данной формы посередине, т.е. в плоскости 11 симметрии трубы 1. В результате этого при соединении с отверстием 7, которое также может быть выполнено более широким, чем в известной трубе 1, образуются менее сильно выгнутые боковые участки 9 сложенной внутрь части 5. Это приводит к тому, что участки внутренней части, которые содержат поднутрения в известной трубе (фиг.1), отсутствуют.

Кроме того, форма сложенной внутрь части 5 имеет большие радиусы (R3) кривизны во внутренней части 5 в переходных областях 4 наружной части 3 трубы 1.

В трубе 1 фрикционного болта в соответствии с изобретением, показанной на фиг.2, основание 15 внутренней части 5, т.е. участок, расположенный напротив отверстия 7 (зазора) сложенной внутрь части 5, опирается изнутри на внутреннюю поверхность 17 наружной части 3.

Кроме того, сварной шов 13 смещен в сторону относительно плоскости 11 симметрии формы поперечного сечения трубы 1, так что сварной шов 13 уже не находится в том месте, где внутренняя часть 5 опирается на наружную часть 3 трубы 1.

В трубе 1 фрикционного болта в соответствии с изобретением, радиус R1 участков 9 боковой стенки сложенной внутрь части 5 трубы 1 больше, чем радиус R2 наружной части 3 трубы 1. На практике, радиус R1 кривизны участков 9 боковой стенки внутренней части 5 трубы 1 может составлять по меньшей мере 250-350%, в частности по меньшей мере 280% радиуса R2 наружной части 3 трубы 1.

В трубе 1 фрикционного болта в соответствии с изобретением, максимальное расстояние А между внутренними поверхностями 19 участков 9 боковой стенки внутренней части должно находиться в пределах 120-160% ширины В отверстия или зазора 7. Максимальное расстояние А между внутренними поверхностями 19 составляет не более 140% ширины В зазора 7.

В трубе 1 фрикционного болта в соответствии с изобретением, как уже упомянуто, радиус R3 кривизны областей 4 перехода от наружной части 3 к внутренней части 5 трубы 1 больше, чем в известной трубе (фиг.1). В одном варианте осуществления, радиус R3 кривизны стенки трубы 1 в области 4 зазора 7, там, где наружная часть 3 переходит во внутреннюю часть 5 трубы 1, составляет по меньшей мере 20-40%, предпочтительно по меньшей 30%, радиуса R2 наружной части 3 трубы 1.

При трубе 1 фрикционного болта в соответствии с изобретением можно также обеспечить, чтобы радиус R4 в области основания 15 внутренней части 5 трубы 1 составлял по меньшей мере 15-35%, предпочтительно по меньшей мере 25% радиуса R2 наружной части 3 трубы 1.

В одном примерном варианте осуществления, расстояние А между внутренними поверхностями 19 участков 9 боковой стенки внутренней части 5 равно 9 мм, и отверстие 7 имеет ширину, равную 6,5±0,5 мм. В данном варианте осуществления радиус R2 наружной части 3 трубы 1 равен 14 мм. В данном примере радиус R1, с которым скруглены участки 9 боковой стенки внутренней части 5, равен 39 мм. В данном варианте осуществления радиус, с которым закруглены зоны 4 перехода от наружной части 3 к внутренней части 5, т.е. области на обеих сторонах отверстия или зазора 7, равен 4±0,5 мм. Наконец, внутренняя часть 5 трубы 1 может быть изогнута в области 15 основания с радиусом R4, равным 3,5 мм.

Таким образом, вариант осуществления изобретения может быть описан следующим образом:

Труба 1 фрикционного болта содержит наружную часть 3 и сложенную внутрь внутреннюю часть 5 и зазор 7, который продолжается в продольном направлении трубы 1, там где наружная часть 3 переходит во внутреннюю часть 5 трубы 1. Участки 9 боковой стенки внутренней части 5 выполнены плоскими и имеют форму, в которой свободное пространство между наружной частью 3 и внутренней частью 5 имеет, по существу, линзообразную форму, как в известных трубах. Кроме того, основание 15 внутренней части 5 опирается на наружную часть 3 трубы 1, и сварной шов 13 расположен со смещением в сторону относительно плоскости 11 симметрии как области, где основание 15 опирается на наружную часть 3 трубы 1. Наконец, радиусы R3 кривизны в области переходов от наружной части 3 трубы 1 к внутренней части 5 трубы 1 выполнены больше, чем в известных трубах данного типа.