CN101392530A - 岩石锚杆的端部连接件 - Google Patents

Abstract

一种用于具有轴(2)的岩石锚杆(50)的端部连接件(1，19)，它包括主体(6)，主体(6)由前部(8)、前端(9)、尾部(10)、尾端(11)组成。尾部(10)设置成与驱动器相连并给连接件传递绕轴线旋转的旋转运动。主体(6)限制出在前端和后端之间延伸的通道(7)，且从前端(9)延伸的通道(7)的第一部分(12)具有第一直径。通道(7)的第二部分(15)紧靠第一部分设置，并具有大于所述第一直径的第二直径。第一螺纹(14)沿着通道(7)的第二部分(12)的至少一个部分延伸，并与岩石锚杆轴(2)上的外螺纹(4)啮合。与端部连接件(1，19)配套的岩石锚杆组件亦有所披露。

Description

岩石锚杆的端部连接件

技术领域

本发明涉及一种带螺纹的端部连接件，更特别地但非唯一地，涉及岩石锚杆的端部连接件以及与端部连接件配套的岩石锚杆组件。

背景技术

在采矿和开隧操作中，洞顶及墙壁的支撑至关重要。矿井及隧道的顶和壁是由岩石层构成，其必须加强以防止坍塌。岩石锚杆被广泛应用于加固岩石层。

传统的岩层支撑系统中，采用钻杆在岩石内钻孔后将钻杆移走，再将岩石锚杆安装在所钻的孔内，并通常采用树脂或水泥灰浆将其固定在合适位置上。岩石锚杆被拉伸岩层处于受压状态从而能够加固岩层。岩石锚杆通常由钢铁制成。

为了使得岩石锚杆被拉伸，通过锚杆端部的膨胀组件与岩石层的啮合，锚杆的端部被机械地锚固在岩石层。优选地，锚杆可以通过一种树脂粘合材料插入钻孔中，而粘附于岩石层。优选地，可以同时利用膨胀组件和树脂粘合材料而达到机械锚固和树脂粘合的组合方式。

在一些环境中，锚杆没有尾部从岩石面突出更为合适。问题在于，旋转安装后的锚杆会影响树脂或水泥浆的充分混合，并且接着一旦树脂/水泥浆固化锚杆拉伸都变得困难。

发明内容

根据第一方面，提供一种用于轴的端部连接件，该轴具有结合有外螺纹的端部，该连接件具有一轴线，并包括具有前部和尾端的主体，所述前部具有前端，而所述尾部具有尾端，尾部与驱动器相连接以传递旋转运动使连接件绕轴线旋转，主体限定了在所述前端后端之间沿着轴线延伸的通道，通道的第一部分具有第一直径并从前端延伸，通道第二部分毗邻第一部分并具有第二直径，该第二直径大于所述第一直径，第一螺纹沿着通道第一部分的至少一个部分延伸并与轴的外螺纹通过螺纹啮合。

因而，根据上述形式的端部连接件设置成可在连接件的通道中容纳轴的端部。由于这一设置，轴可以与连接件的前部螺纹啮合，同时连接件的尾部，其上可安装在驱动器且使轴旋转，可以延伸超出轴的端部。这种情况下，尾部可以更易于操纵，特别地当轴的端部凹陷入孔内，正如在岩石锚杆应用中常发生的那样。

一种方式下，前部具有低轮廓面，因而使得其可以置于容纳了轴的孔内，且不需要扩大孔，或者只需稍微扩大孔。在岩石锚杆应用时，一般孔壁与岩石锚杆的轴之间形成一个厚度约为3—8mm的环状空间用以形成灰浆/树脂的足够通道。因此，如果前部足够薄，连接件可以置于孔内而无需胀大整个孔隙。特别的，前部具有大致圆筒形的外表面，并且其与轴线之间的最大径向位移量不超过轴的标称半径的30％。

为使端部连接件向轴传递旋转运动，需要在端部连接件与轴之间通过一些机械运动来传递扭矩。

一种方式，扭矩的传递通过设置在通道内与所述前端有间隔关系的聚合物的插塞实现。使用时，当轴被连接件容纳并与第一螺纹啮合，该连接件顺着第一方向旋转直到轴的端部与插塞接合。当上述接合发生，在沿第一方向旋转连接件的作用下连接件能够施加直至临界值的扭矩，而插塞起到止动的作用并可以防止连接件和轴之间发生进一步相对的旋转。然而，当扭矩值高于临界值，由于与连接件主体的分离插塞失效，因而使得连接件通过以第一方向的继续旋转而沿着轴的轴线移动。一种情况下，插塞被注模于所述通道中。一种情况下，插塞与第一螺纹紧密接触以使得插塞具有足够的断裂强度。在一种情况下插塞失效的扭矩临界值范围为40—160N.m。

另一种情况下，扭矩的传递可以通过在轴的端部安装一个止动件实现，止动件与岩石锚杆轴相比是被扩大的。当轴被容纳到通道中，止动件与端部连接件上的邻接肩表面啮合。

一种情况下，端部连接件进一步包括一个设置在所述尾部的外部上的邻接装置，并形成一个面向着前端的外邻接表面。一种情况下，所述邻接装置与所述连接件主体一体成型。一种形式下所述邻接装置为平垫圈。另一种形式下所述邻接装置为拱形垫圈。

一种形式下，第二螺纹沿着通道第二部分的至少一个部分延伸，并与从所述连接件的尾端接纳到通道内的螺纹轴螺纹啮合。

进一步的方面，提供了一种具有岩石锚杆的岩石锚杆组件，该岩石锚杆包括一个轴，一个如上文所描述的任何一种形式的端部连接件，而连接件的通道内可容纳所述轴的一端。

附图说明

图1为一个端部连接件实施例的横截面视图；

图2为图1中端部连接件的前端视图；

图3为图1中端部连接件的后端视图；

图4为图1中的端部连接件使用时的横截面视图；

图5为图1中的端部连接件使用时的横截面视图；

图6为图1中的端部连接件使用时的横截面视图；

图7为端部连接件第二个实施例的横截面视图

图8为图5中的端部连接件使用时的横截面视图；

图9为图5中的端部连接件使用时的横截面视图；

图10为图5中的端部连接件使用时的横截面视图。

具体实施方式

根据图1至6，公开了一种岩石锚杆的轴2的端部连接件1。轴2具有端部3，端部3具有外螺纹4。当连接件1被定位于岩石100形成的孔10中且轴的尾部稍微或者不从岩石面102突出，连接件1被设置为与外螺纹4啮合，且允许其将旋转传递于轴2。

端部连接件1具有沿着端部连接件1纵向延伸的轴线5。端部连接件1围绕轴线5进行旋转。

端部连接件1包括具有前部8和前端9的主体6。主体6进一步包括尾部10，尾部10包括一个尾端11。尾部10设置成可与一驱动器啮合，以沿着轴线5向连接件传递旋转运动。在这一方面，如附图所示的那样，尾部10具有一个非圆形的外表面(为图3所示的六角形)。

主体6限定一个沿着前端9和尾端11之间轴线5方向延伸的通道7。通道7具有第一部分12，该部分从位置上最接近前端9并从前端9延伸。通道7的第一部分12具有内直径，并且通道7的第一部分12的至少一个部分在内部设有第一螺纹14。第一螺纹14使得通道7的第一部分12与轴2的端部13上的外螺纹4螺纹啮合。因而，轴2得以与端部连接件1螺纹啮合。

主体6进一步包括通道7的第二部分15，该第二部分具有比第一部分12的内直径更大的内直径。

通道7的第一部分12与第二部分15的直径之间的差别使得在第一部分12与第二部分15之间定位有邻接肩邻接肩16，且邻接肩朝向尾端11。

端部连接件1进一步包括一设置在尾部10外部的外邻接肩17。外邻接肩17一般为平垫圈或拱形垫圈。

端部连接件1的设置使得当连接件1的尾部10延伸超出轴2的端部时，轴2的端部3可以与端部连接件1的前端9螺纹啮合。因而，尾部10易于与驱动器啮合，该驱动器可以安装在尾部10上带动轴2旋转。这样使得轴2定位在孔内并且几乎没有或者没有尾部从岩石面突出，这同样使得连接件对轴2输入转矩，同时拉伸岩石锚杆，下文将对此进行更为详细的描述。

转至图4至6，所示为包括装配在轴2上的连接件1的岩石锚杆组件。在这一实施例中，轴2包括设置在其末端的止动件13，止动件13被设置定位于通道7的第二部分15内。当止动件13与内邻接肩16啮合时，可防止端部连接件从轴脱离分开。为了将止动件13定位在这一位置上，连接件1在安装入孔101之前便安装在轴2上。轴从尾端11被套入连接件中，直到端部3上的螺纹4移动到与连接件上形成的第一螺纹14啮合的部位。连接件随后通过螺纹4和14的啮合延着第一方向绕轴旋转，直到止动件13移到与邻接肩16接合的位置。该组件此刻处于其安装位置(参见附图4)，通过止动件13与邻接肩16的接合，连接件任何进一步地顺着第一方向的转动将会给轴2传递相应的旋转。

当连接件1和轴2处于其安装位置，这两者将如图4所示即将安装入孔101中。连接件1能够顺着第一方向(一般通过啮合尾部10)旋转，其传递给轴一个相应的旋转，轴可以用于致动岩石锚杆(未示出)的点锚，该点锚可能是机械锚和/或树脂筒类型的锚。在点锚被致动之后，岩石锚杆50将会被拉伸。这可以通过将连接件1按相反的第二方向旋转达到，而由于轴上的螺纹4和连接件中的内部第一螺纹14的啮合，这种相反旋转可以使连接件与轴端部绞接起来。如图5所示，这导致止动件13移离与支座表面啮合的位置，并使外邻接肩17移入与岩石面102啮合的位置，由此使轴2处于拉伸状态。岩石支撑由此获得。

除了支承岩石层，连接件还可以用于定位附加装置21，如图6所示。特别是连接件1的尾部10包括延伸至尾端11的内螺纹18。一个具有外螺纹23的配合螺母22可以通过螺纹18和23的啮合安装到连接件1的尾端11。通过在螺母22的头部24与连接件1的尾端11之间定位附加装置21，便得到将附加装置21固定于岩石锚杆组件的简单装置。一般附加装置21为悬挂托架或类似物，而这些悬挂托架在采矿应用中经常用来支撑采矿用具。

图7至10诠释了根据第二实施例的连接件19。由于连接件19包括很多前一个实施例内的特征，本实施例中相同部分仍采用同样的附图标记。

连接件19和前一个实施例中的连接件1最主要的区别在于通道内设置聚合物的插塞，特别是位于第一部分12内。该聚合物的插塞被注模于通道7中并与第一部分12的第一螺纹14紧密接触。连接件19与一岩石锚杆50结合使用，该岩石锚杆具有与一直延伸至轴2末端的外螺纹配合的端部3。轴2不包括前一个实施例所述的止动件13。根据这种设置，连接件19随着扭入轴的端部3旋扭，直到轴的端部与插塞20邻接。这种结构见图8所示。当这样设置时，当轴2沿第二方向(即一个可以使连接件与轴端部绞接的方向)旋转时连接件19能够传递扭矩予轴2。该扭矩通过轴2的端部与聚合物的插塞20的啮合可以被传递。

当扭矩的临界值作用在端部连接件19时，聚合物的插塞20从第一螺纹14上扭脱。这个时候，聚合物的插塞20通过尾端11从通道的第一部分脱出。一般插塞失效的扭矩的临界值在40—160N.m范围内。其后，连接件19可以与轴端部绞接，从而通过将外邻接肩的表面17移动到与岩石面102的接合的位置而使得轴2得到绷紧，如附图9所示。

再次，与前一个实施例具有相同结构的是，附加装置21可以通过连接件19的尾部10与内螺纹18的啮合而被固定于连接件的端部。

因此，提供了一端部连接件和岩石锚杆组件，使得在采矿和相似的应用中扭矩的传递及岩石锚杆的绷紧都能够实现。进一步地，在至少一种形式中，连接件是多功能的，并可以提供在这些操作中更为简易地安装相关附加设施的结构。

应该被认识到，这里参考的现有技术文献并不成为该文献在澳大利亚或者其它国家的该技术领域内形成为部分公知常识的认可。

在下面的权利要求书和前面对发明的描述中，除了上下文的需要或者是明确的表述或必须的暗示，词语“包含”或其变化例如“都包含”或者“包含着”是包括的含义，例如在本发明的多种实施例中，其用来指定所述特征的存在而不是排除现有的或增加的另外的特征。

Claims (17)

1.一种用于具有外螺纹的轴的端部连接件，连接件具有轴线并包括具有前部和尾部的主体，所述前部具有前端，而所述尾部具有尾端，所述尾部被设置成与驱动器连接以将旋转运动传递给绕轴线旋转的连接件，其中主体限定一个在所述前端和所述尾端之间沿所述轴线延伸的通道，通道的第一部分从前端延伸出并具有第一直径，通道的第二部分与第一部分相邻设置并具有第二直径，第二直径大于第一直径，第一螺纹沿着通道第一部分的至少一部分延伸并被设置成与轴的外螺纹螺纹啮合。

2.根据权利要求1的端部连接件，其特征在于，所述前部具有大致圆筒形的外表面，其与轴线之间的最大径向位移量不超过轴的标称半径的30％。

3.根据权利要求1或2的端部连接件，其特征在于，通道中所述第一部分和第二部分之间形成一个内邻接肩，所述内邻接肩朝向所述尾端。

4.根据上述权利要求之一的端部连接件，其特征在于，进一步包括一个设置在通道中与所述前端形成间隔关系的聚合物的插塞，该插塞设置能使直至临界值的扭矩通过连接件施加到轴上。

5.根据权利要求4的端部连接件，其特征在于，所述插塞被设置在所述通道的第一部分中。

6.根据权利要求5的端部连接件，其特征在于，所述插塞与所述第一螺纹接合。

7.根据权利要求4到6之一的端部连接件，其特征在于，所述临界值的范围为40—160N.m。

8.根据上述权利要求中之一的端部连接件，其特征在于，进一步包括一个设置在所述尾部外部的邻接装置，并形成了一个面向所述前端的外邻接表面。

9.根据权利要求8的端部连接件，其特征在于，所述邻接装置与所述连接件的主体一体成型。

10.根据权利要求8或9的端部连接件，其特征在于，所述邻接装置为平垫圈。

11.根据权利要求8或9的端部连接件，其特征在于，所述邻接装置为拱形垫圈。

12.根据上述权利要求中之一的端部连接件，其特征在于，所述通道延伸至所述尾端。

13.根据权利要求12的端部连接件，其特征在于，第二螺纹沿着通道第二部分的至少一部分延伸，并设置成与从所述连接件尾端接纳到通道中的螺纹轴啮合。

14.根据上述权利要求中之一的端部连接件，其特征在于，所述连接件主体由钢制成。

15.一岩石锚杆组件，包括一个具有在相反的第一和第二端之间延伸的轴的岩石锚杆以及根据上述权利要求之一所述的端部连接件，所述轴与第二端相邻的一部分具有外螺纹，其中轴的第二端被收纳在端部连接件的通道中，且轴上的外螺纹与第一螺纹配合，且连接件的尾部沿伸高于轴的第二端。

16.根据权利要求15的岩石锚杆组件，以权利要求3为基础，其中一止动件设置于轴的第二端，与岩石锚杆的轴相比止动件被扩大，当轴被容纳于通道中，该止动件设置在轴的第二部分并与内邻接肩表面接合，以及在接合时，连接件在其以第一相反方向旋转时能够将扭矩传递给轴，同时当连接件以第二方向旋转时能够在轴线方向上沿着轴移动。

17.根据权利要求15的岩石锚杆组件，以权利要求4为基础，当轴被容纳在通道中，轴的第二端与插塞接合，当在接合时，连接件通过在第一方向上的旋转能够传递直至临界值的扭矩，当在高于临界值的扭矩的作用下继续沿第一方向旋转，通过将插塞从连接件主体上的脱离使得所述连接件能够沿着轴线方向沿轴移动。

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