СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ДЛЯ ПОДВЕШИВАНИЯ МОНОРЕЛЬСОВОЙ БАЛКИ НА ШТАНГЕ АНКЕРНОЙ КРЕПИ
CONNECTING DEVICE AND SYSTEM FOR SUSPENSION OF MONORAIL BEAM ON ANCHOR SUPPORT ROD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к монорельсовым системам, подвешиваемым к кровле и предназначенным для транспортировки материалов, персонала или оборудования, например, в подземных туннелях выработок. В частности, данное изобретение относится к подвешиванию и установке таких монорельсовых систем.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Монорельсовые системы, подвешиваемые к кровле, применяются в подземных туннелях выработок для транспортировки груза по туннелю с использованием транспортных средств, выполненных с возможностью подвешивания на монорельсе для перемещения по нему.
Монорельсы могут быть подвешены с использованием штанг анкерной крепи, прикрепленных к кровле выработки. Штанга анкерной крепи обычно содержит центральный стержень с наружной резьбовой частью, к которой может быть прикреплена гайка.
Монорельс содержит монорельсовые балки, соединенные встык с образованием непрерывной монорельсовой дороги. Таким образом, является важным выравнивание отдельных балок, и подвеска должна обеспечивать надлежащее выравнивание отдельных балок. Балки могут быть прямыми или изогнутыми в зависимости от требуемой протяженности монорельса вдоль туннеля.
Существуют различные системы для присоединения монорельсовых балок к кровле.
Первым примером известной соединительной системы является использование крюков, приваренных к балкам. Каждый крюк подвешен на штанге анкерной крепи с использованием хомута, прикрепленного к резьбовому стержню штанги анкерной крепи с помощью гайки. При установке такой системы хомуты сначала вручную прикрепляют к каждой штанге анкерной крепи, после чего отдельную балку поднимают до положения, близкого к ее конечному положению, и вставляют в каждый соответствующий хомут. Система является сложной для установки и требует точного взаимного расположения между штангами анкерной крепи и крюками для обеспечения требуемой точности выравнивания.
Второй пример известной соединительной системы показан в патенте US 4286523, в котором двутавровая балка прикреплена к штанге анкерной крепи с использованием шайбообразного элемента, удерживающего горизонтальный болт, который, в свою очередь, прижимает две зажимные скобы (называемые удерживающими элементами) на противоположных сторонах балки к балке для удерживания ее тем самым в состоянии прикрепления к шайбообразному элементу и, соответственно, к штанге анкерной крепи. Система является сложной и содержит большое количество элементов, требующих надлежащей сборки и натяжения.
Третий пример известной соединительной системы показан в патенте US 4116134, в котором двутавровая балка прикреплена к штанге анкерной крепи с использованием зажимных скоб и болтов. Система является сложной и содержит большое количество элементов, требующих надлежащей сборки и натяжения.
Четвертый пример известной соединительной системы показан в американском патенте ЕР 1770047 А1, в котором нижний профиль прикреплен к верхнему профилю с использованием поворотного устройства, содержащего зажимные скобы и болты. Система является сложной и содержит большое количество элементов, требующих надлежащей сборки и натяжения.
Пятый пример известной соединительной системы показан в патенте Великобритании GB 2174049 А, в котором две смежные балки шарнирно подвешены на скобе. Система является сложной и содержит большое количество элементов, которые необходимо собирать при установке.
Соответственно, существует необходимость в усовершенствованной системе подвески, позволяющей упросить установку монорельсовых балок с обеспечением при этом надежного подвешивания и надлежащего выравнивания балок.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью данного изобретения является обеспечение более легкой установки монорельсовых балок на штангах анкерной крепи. В соответствии с первым аспектом изобретения данная цель достигается с помощью предложенного соединительного устройства для подвешивания монорельсовой балки в кровле выработки. Соединительное устройство содержит верхний анкер, объединенный со штангой анкерной крепи или выполненный с возможностью прикрепления к штанге анкерной крепи. Кроме того, соединительное устройство содержит зажимное устройство для присоединения к монорельсовой балке. Зажимное устройство содержит корпус, выполненный с возможностью прикрепления к монорельсовой балке и имеющий центральное углубление с отверстием, выполненным с обеспечением возможности перемещения верхнего анкера в центральное углубление и из него вдоль первой оси через указанное отверстие. Зажимное устройство содержит фиксирующие элементы, выполненные с возможностью радиального перемещения в центральное углубление и из него относительно первой оси между внутренним положением фиксации, в котором фиксирующие элементы препятствуют выходу верхнего анкера из центрального углубления, и наружным открытым положением, в котором верхний анкер может свободно перемещаться мимо фиксирующих элементов. Кроме того, каждый соответствующий фиксирующий элемент расположен в соответствующем радиальном направляющем углублении корпуса.
Верхний анкер может быть неотъемлемой частью центрального стержня штанги анкерной крепи, или верхний анкер может быть гайкой или другим компонентом, прикрепляемым к центральному стержню штанги анкерной крепи, или верхний анкер может быть другим элементом, прикрепленным иным образом к центральному стержню штанги анкерной крепи, например, путем механического взаимного соединения или путем пластической деформации верхнего анкера для его прижатия к центральному стержню штанги анкерной крепи. Зажимное устройство прикреплено к монорельсовой балке любым подходящим способом, таким как сварка или присоединение болтами.
При установке монорельсовой балки на штангу анкерной крепи указанная балка перемещается с обеспечением введения верхнего анкера в центральное углубление корпуса. После достаточного вхождения в центральное углубление фиксирующие элементы перемещаются радиально внутрь до тех пор, пока они не станут препятствовать перемещению верхнего анкера из центрального углубления корпуса с фиксацией тем самым зажимного устройства на штанге, при этом монорельсовая балка прикрепляется к штанге. Радиальные направляющие углубления обеспечивают возможность перемещения каждого соответствующего фиксирующего элемента в радиальном направлении в корпус и из него с одновременным предотвращением перемещения фиксирующих элементов вдоль первой оси при приложении к ним усилия со стороны верхнего анкера.
Соединительное устройство может дополнительно содержать поджимающее средство, выполненное с возможностью поджатия фиксирующих элементов в направлении их положения фиксации. Поджимающее средство, которое поджимает фиксирующие элементы в направлении положения фиксации, обеспечивает возможность автоматического перемещения фиксирующих элементов в положение фиксации с упрощением тем самым присоединения монорельсовой балки к штанге анкерной крепи.
Поджимающее средство может содержать упругое кольцо или зажим, расположенный вокруг корпуса для поджатия радиально наружной части каждого соответствующего фиксирующего элемента.
Соединительное устройство может дополнительно содержать крепежный элемент, с возможностью перемещения установленный вокруг корпуса для перемещения между положением крепления, в котором крепежный элемент препятствует перемещению фиксирующих элементов из положения фиксации радиально наружу к открытому положению, и положением открепления, в котором фиксирующие элементы могут свободно перемещаться из положения фиксации к наружному открытому положению.
Таким образом, в положении крепления крепежный элемент препятствует перемещению фиксирующих элементов в их открытое положение с предотвращением тем самым непреднамеренного отсоединения верхнего анкера от зажимного устройства. При прикреплении монорельсовой балки к штанге анкерной крепи сначала зажимное устройство прикрепляется к верхнему анкеру, а затем крепежный элемент перемещается в его положение крепления так, что фиксирующие элементы не могут высвободить верхний анкер.
Крепежный элемент представляет собой кольцо, установленное вокруг корпуса так, что оно может скользить назад и вперед вдоль первой оси между положением крепления и положением открепления.
Соединительное устройство может быть выполнено так, что при его использовании для прикрепления монорельсовой балки к штанге анкерной крепи над указанной балкой положение открепления находится выше положения крепления. Таким образом, крепежный элемент выполнен с возможностью перемещения по вертикали из положения открепления к положению крепления под действием силы тяжести. Следовательно, крепежный элемент не может быть непреднамеренно перемещен под действием силы тяжести в положение открепления. Кроме того, после присоединения монорельсовой балки к штанге анкерной крепи крепежный элемент опускается вниз под действием силы тяжести в положение крепления, что способствует легкой и надежной установке.
Фиксирующие элементы могут иметь скошенные входные части, выполненные так, что верхний анкер может вытеснять фиксирующие элементы радиально наружу в направлении их открытого положения при введении верхнего анкера в центральное углубление корпуса. Скошенные входные части обеспечивают возможность автоматического перемещения фиксирующих элементов радиально наружу при соединении зажимного устройства с верхним анкером, что сокращает любую необходимость в ручных операциях для перемещения фиксирующих элементов радиально наружу и упрощает, таким образом, присоединение монорельсовой балки к штанге анкерной крепи.
Верхний анкер может быть выполнен с сужающейся входной частью, которая может быть конусообразной. Когда фиксирующие элементы находятся в их радиально внутреннем положении, положении фиксации, между фиксирующими элементами должно иметься радиальное пространство для обеспечения возможности раздвигания фиксирующих элементов верхним анкером. Сужающаяся входная часть обеспечивает меньший размер наружного конца верхнего анкера, уменьшая тем самым размер отверстия между фиксирующими элементами, необходимый для обеспечения возможности их раздвигания при введении верхнего анкера. Следовательно, сужающаяся входная часть обеспечивает возможность автоматического перемещения фиксирующих элементов радиально наружу при соединении зажимного устройства с верхним анкером, что сокращает любую необходимость в ручных операциях для перемещения фиксирующих элементов радиально наружу и упрощает, таким образом, присоединение монорельсовой балки к штанге анкерной крепи.
Соединительное устройство может дополнительно содержать удлиненный анкерный профиль для прикрепления к монорельсовой балке, при этом корпус содержит нижнее соединительное средство, выполненное с возможностью взаимодействия с анкерным профилем так, что нижнее соединительное средство может скользить вдоль по меньшей мере части длины указанного профиля для прикрепления корпуса к профилю. Скользящее взаимодействие нижнего соединительного средства с анкерным профилем обеспечивает возможность компенсации допусков смещения при прикреплении монорельсовой балки к штангам анкерной крепи.
Анкерный профиль имеет внутреннее пространство и удлиненное отверстие, проходящее во внутреннее пространство вдоль по меньшей мере части длины профиля, причем нижнее соединительное средство выполнено с возможностью перемещения через торцевое отверстие полого профиля во внутреннее пространство полого профиля, при этом стержень нижнего соединительного средства проходит через указанное удлиненное отверстие. Кроме того, анкерный профиль может представлять собой квадратный профиль.
Удлиненное отверстие может проходить по всей длине анкерного профиля. Анкерная часть зажимного устройства может быть, таким образом, перемещена скольжением в профиль и из него с любого конца профиля, что упрощает присоединение зажимного устройства к монорельсовой балке, снабженной анкерным профилем, и его отсоединение от нее.
Соединительное устройство может дополнительно содержать разъединяющее приспособление, содержащее набор частей, выполненных с возможностью установки относительно друг друга так, что они совместно образуют вокруг центрального стержня втулку, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль центрального стержня в центральное углубление и с возможностью вытеснения фиксирующих элементов радиально наружу в их соответствующее наружное открытое положение при указанном перемещении в центральное углубление.
Верхний анкер может содержать гайку, имеющую центральное резьбовое углубление для присоединения к соответствующей резьбовой части центрального стержня штанги анкерной крепи. Центральное углубление может быть кольцеобразным. Кроме того, верхний анкер может быть осесимметричным.
В соответствии со вторым аспектом изобретения указанная цель также достигается с помощью монорельсовой системы, содержащей монорельсовую балку и соединительное устройство, описанное выше. Зажимное устройство указанной системы может быть прикреплено к монорельсовой балке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1-8 изображают первый вариант выполнения соединительного устройства для подвешивания монорельсовой балки.
Фиг. 1 изображает вид в аксонометрии соединительного устройства с фиксирующими элементами во внутреннем положении фиксации.
Фиг. 2 изображает вид в аксонометрии соединительного устройства с фиксирующими элементами в наружном открытом положении.
Фиг. 3 изображает систему, содержащую соединительное устройство перед присоединением к штанге анкерной крепи.
Фиг. 4 изображает систему, показанную на фиг.3, после присоединения к штанге анкерной крепи.
Фиг. 5 изображает вид сбоку соединительного устройства, показанного на фиг.1, с отмеченными положениями видов в разрезе А, В, и С.
Фиг.6 изображает вид сверху в разрезе В-В соединительного устройства, показанного на фиг.3.
Фиг. 7 изображает вид сбоку в разрезе А-А соединительного устройства, показанного на фиг.3
Фиг. 8 изображает вид сбоку в разрезе С-С соединительного устройства, показанного на фиг.3, но с фиксирующими элементами, перемещенными в их наружные открытые положения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи описано соединительное устройство 1 в соответствии с первым вариантом выполнения.
Как показано на фиг.3-4, соединительное устройство 1 предназначено для подвешивания монорельсовой балки 21. Соединительное устройство 1 содержит верхний анкер 2, объединенный со штангой анкерной крепи или прикрепленный к штанге анкерной крепи. Кроме того, соединительное устройство 1 содержит зажимное устройство 4 для присоединения к монорельсовой балке 21, причем зажимное устройство 4 содержит корпус 5, выполненный с возможностью прикрепления к монорельсовой балке 21.
Корпус 5 имеет центральное углубление 6 с отверстием, выполненным с обеспечением возможности перемещения верхнего анкера 2 в центральное углубление 6 и из него вдоль первой оси 7 через указанное отверстие. Первая ось 7 может быть вертикальной осью, но, как вариант, может быть ориентирована иным образом.
Зажимное устройство 4 содержит три фиксирующих элемента 8, выполненных с возможностью радиального перемещения в центральное углубление 6 и из него относительно первой оси 7, которая обычно является вертикальной, между внутренним положением 9 фиксации, в котором фиксирующие элементы 8 препятствуют выходу верхнего анкера 2 из центрального углубления 6, и наружным открытым положением 10, в котором верхний анкер 2 может свободно перемещаться мимо фиксирующих элементов 8. Кроме того, каждый соответствующий фиксирующий элемент 8 расположен в соответствующем радиальном направляющем углублении 11 корпуса 5.
Верхний анкер 2 представляет собой гайку, но в других вариантах выполнения, как вариант, он может быть неотъемлемой частью центрального стержня 3 штанги анкерной крепи, или верхний анкер 2 может быть каким-либо другим элементом, имеющим подходящую форму и выполненным с возможностью прикрепления к центральному стержню 3 штанги анкерной крепи, например, путем механического взаимного соединения или путем пластической деформации верхнего анкера для его прижатия к центральному стержню 3 штанги анкерной крепи. Зажимное устройство 4 прикреплено к монорельсовой балке 21 путем сварки, однако в другом варианте выполнения может использоваться любой подходящий способ прикрепления, например присоединение болтами. Кроме того, несмотря на то что в соответствии с первым вариантом выполнения предусмотрено три фиксирующих элемента, в других вариантах выполнения могут быть выполнены, как вариант, два, четыре или больше фиксирующих элементов.
Соединительное устройство 1 содержит поджимающее средство 12, выполненное с возможностью поджатия фиксирующих элементов 8 в направлении их положения фиксации. Поджимающее средство 12 содержит упругое кольцо или зажим, расположенный вокруг корпуса 5 для поджатия радиально наружной части каждого соответствующего фиксирующего элемента 8 радиально внутрь в направлении положения фиксации.
Поджатие фиксирующих элементов 8 в направлении их положения фиксации обеспечивает возможность автоматического перемещения фиксирующих элементов в положение фиксации с упрощением тем самым присоединения монорельсовой балки 21 к штанге анкерной крепи.
Соединительное устройство 1 дополнительно содержит крепежный элемент 13, с возможностью перемещения установленный вокруг корпуса 5 для перемещения между положением 14 крепления, в котором крепежный элемент 13 препятствует перемещению фиксирующих элементов 8 из положения 9 фиксации радиально наружу к открытому положению 10, и положением 15 открепления, в котором фиксирующие элементы 8 могут свободно перемещаться из положения 9 фиксации к наружному открытому положению 10. В других вариантах выполнения крепежный элемент 13, как вариант, может отсутствовать.
Таким образом, крепежный элемент 13, находясь в положении 14 крепления, препятствует перемещению фиксирующих элементов 8 в открытое положение 10 с предотвращением тем самым непреднамеренного отсоединения верхнего анкера 2 от зажимного устройства 4. При прикреплении монорельсовой балки 21 к штанге анкерной крепи сначала зажимное устройство 4 прикрепляется к верхнему анкеру 2, а затем крепежный элемент 13 перемещается в положение крепления так, что фиксирующие элементы 8 не могут высвободить верхний анкер 2.
В данном варианте выполнения крепежный элемент 13 представляет собой кольцо, установленное вокруг корпуса 5 так, что оно может скользить назад и вперед вдоль первой оси 7 между положением 14 крепления и положением 15 открепления. Однако в других вариантах выполнения крепежный элемент 13 может, как вариант, иметь другую подходящую форму, например в виде набора отдельных элементов 8, прикрепленных к корпусу 5 с возможностью перемещения.
Соединительное устройство 1 выполнено так, что при его использовании для прикрепления монорельсовой балки 21 к штанге анкерной крепи над балкой 21 положение 15 открепления находится выше положения 14 крепления, например вертикально прямо над ним.
Таким образом, крепежный элемент 13 выполнен с возможностью вертикального перемещения из положения 15 открепления в положение 14 крепления под действием силы тяжести, что способствует легкой и надежной установке. Следовательно, крепежный элемент 13 не может быть непреднамеренно перемещен под действием силы тяжести в положение 15 открепления.
Как показано на фиг.7, фиксирующие элементы 8 имеют скошенные входные части 16, выполненные так, что верхний анкер 2 может вытеснять фиксирующие элементы радиально наружу в направлении их открытого положения при введении верхнего анкера 2 в центральное углубление 6 корпуса 5. В других вариантах выполнения скошенные входные части могут отсутствовать. Например, соединительное устройство 1 может быть выполнено так, что фиксирующие элементы 8 при их нахождении во внутреннем положении фиксации ограничивают центральное пространство, в которое может входить часть верхнего анкера для вытеснения тем самым фиксирующих элементов радиально наружу при прикреплении соединительного устройства 1 к штанге анкерной крепи.
Скошенные входные части могут обеспечивают возможность автоматического перемещения фиксирующих элементов радиально наружу при присоединении зажимного устройства к верхнему анкеру 2, что сокращает любую необходимость в ручных операциях или в отдельных механизмах для перемещения фиксирующих элементов 8 радиально наружу и упрощает, таким образом, присоединение монорельсовой балки 21 к штанге анкерной крепи.
Верхний анкер 2 имеет сужающуюся входную часть 17, которая является конусообразной. В других вариантах выполнения сужающаяся входная часть может, как вариант, отсутствовать или может иметь какую-либо другую форму, отличную от конусообразной.
Когда фиксирующие элементы 8 находятся в их радиально внутреннем положении, положении фиксации, между фиксирующими элементами 8 должно иметься радиальное пространство для обеспечения возможности раздвигания элементов 8 верхним анкером 2. Сужающаяся входная часть обеспечивает меньший размер наружного конца верхнего анкера 2, уменьшая тем самым размер отверстия между фиксирующими элементами 8, необходимый для обеспечения возможности их раздвигания при введении верхнего анкера 2. Следовательно, сужающаяся входная часть обеспечивает возможность автоматического перемещения фиксирующих элементов 8 радиально наружу при соединении зажимного устройства 4 с верхним анкером 2, что сокращает любую необходимость в ручных операциях для перемещения фиксирующих элементов 8 радиально наружу и упрощает, таким образом, присоединение монорельсовой балки 21 к штанге анкерной крепи.
Соединительное устройство 1 дополнительно содержит удлиненный анкерный профиль 18 для прикрепления к монорельсовой балке 21, при этом корпус 5 содержит нижнее соединительное средство 19, выполненное с возможностью взаимодействия с анкерным профилем 18 так, что средство 19 может скользить вдоль по меньшей мере части длины профиля 18 для прикрепления корпуса 5 к профилю 18. Скользящее взаимодействие нижнего соединительного средства 19 с анкерным профилем 18 обеспечивает возможность компенсации допусков смещения при прикреплении монорельсовой балки 21 к штангам анкерной крепи.
Анкерный профиль 18 имеет внутреннее пространство и удлиненное отверстие, проходящее во внутреннее пространство вдоль по меньшей мере части длины профиля 18. Нижнее соединительное средство 19 выполнено с возможностью перемещения через торцевое отверстие полого профиля во внутреннее пространство полого профиля, при этом стержень нижнего соединительного средства проходит через указанное удлиненное отверстие. В данном варианте выполнения профиль 18 представляет собой квадратный профиль, однако в других вариантах выполнения анкерный профиль может иметь любую другую подходящую форму /профиль.
Кроме того, в других вариантах выполнения корпус 5, как вариант, может быть прикреплен непосредственно к монорельсовой балке 21 вместо использования для этого профиля 18 и соединительного средства 19, так что анкерный профиль и нижнее соединительное средство могут отсутствовать. Например, корпус 5 может быть прикреплен к монорельсовой балке 21 с помощью сварки или присоединения болтами.
При необходимости установки монорельсовой балки 21 сначала на каждой штанге анкерной крепи устанавливается верхний анкер 2. В первом варианте выполнения верхний анкер 2 представляет собой гайку, имеющую центральное резьбовое углубление. Таким образом, верхний анкер 2 может быть легко навинчен на наружную резьбовую часть центрального стержня 3 штанги анкерной крепи. После установки верхнего анкера 2 на штанге анкерной крепи монорельсовая балка 21 перемещается так, что анкер 2 входит в центральное углубление 6 корпуса 5. После достаточного вхождения в углубление 6 фиксирующие элементы 8 перемещаются радиально внутрь под действием усилия поджимающего средства 12 до тех пор, пока фиксирующие элементы 7 не станут препятствовать перемещению верхнего анкера 2 из центрального углубления 6 корпуса 5, в результате чего происходит фиксация зажимного устройства 1 на штанге анкерной крепи с обеспечением прикрепления балки 21 к указанной штанге. Радиальные направляющие углубления обеспечивают возможность перемещения каждого соответствующего фиксирующего элемента 8 в радиальном направлении в корпус 5 и из него с одновременным предотвращением перемещения элементов 8 вертикально вдоль первой оси при приложении усилия к фиксирующим элементам со стороны верхнего анкера 2.
При необходимости отсоединения монорельсовой балки 21 от штанги анкерной крепи фиксирующие элементы 8 перемещаются радиально наружу в их наружные открытые положения так, что верхний анкер 2 снова может свободно перемещаться из центрального углубления 6.
Для облегчения отсоединения может быть предусмотрено разъединяющее приспособление 20, которое либо объединено с соединительным устройством 1, как показано на фиг.7, либо выполнено в виде отдельного приспособления, перемещаемого между несколькими соединительными устройствами 1 для многократного использования.
Разъединяющее приспособление 20, показанное на фиг.7, выполнено цилиндрическим и имеет сужающуюся наружную переднюю часть, предназначенную для обеспечения возможности вытеснения фиксирующих элементов радиально наружу при продвижении приспособления 20 в центральное углубление 6. Внутренний диаметр приспособления 20 является достаточно большим для обеспечения возможности перемещения верхнего анкера 2 через приспособление 20 при отсоединении анкера 2. Следовательно, цилиндрическая форма приспособления 20 обеспечивает возможность его фиксации на месте вокруг центрального стержня штанги анкерной крепи после установки монорельсовой балки 21 так, что приспособление 20 всегда доступно для последующего отсоединения балки 21, что является весьма удобным. В других вариантах выполнения приспособление 20, как вариант, может быть разделено на части, которые совместно образуют разъединяющее приспособление 20, способное перемещать фиксирующие элементы 8 радиально наружу аналогично цилиндрическому приспособлению 20. Таким образом, отдельные части могут быть установлены вокруг центрального стержня любой штанги анкерной крепи, что сокращает любую необходимость в наличии одного разъединяющего приспособления 20 для каждого соединительного устройства 1.