CN101506467B - 拉紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明广泛地涉及用于地层支承线缆钢筋束(80)的拉紧装置(1)。该拉紧装置(1)包括筒式接头(60)和筒式致动器(50)。拉紧装置(1)还包括耦接到筒式致动器(50)的锁定装置(40)，用于与所述筒式接头(60)可释放地接合，以暂时避免致动器(50)相对于筒式接头(60)的运动。锁定装置(40)从筒式接头(60)的释放允许筒式致动器(50)相对于筒式接头(60)的纵向运动，以便拉紧空腔内的线缆或者钢筋束(80)。

Description

拉紧装置

技术领域

本发明广泛地涉及用于地层支承线缆或钢筋束的拉紧装置。

背景技术

在地下采矿和地层控制中，螺栓连接通常被认为是主要的支承系统。螺栓连接涉及在形成于地下矿藏的地层中的螺栓孔内进行岩石螺栓的灌浆。拉紧螺栓以使得螺栓孔周围的地层处于受压之下。该技术通常已经扩展到线缆或者钢筋束，其中将筒式或者楔式接头附接到线缆，并使用液压致动的设备拉紧接头。这些现有技术装置至少存在以下缺陷：

i)线缆或者钢筋束的拉紧耗费时间，因为它们包括多个阶段，并且因此操作昂贵。

ii)线缆和钢筋束要求较大的拉伸平台(pulling rig)来实现高拉伸负荷；

iii)现有设计大且非常重，需要处理产生的附加职业健康和安全危险。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于地层支承线缆或钢筋束的拉紧装置，所述装置包括：

伸长的筒式接头，其适用于附接到所述线缆或者钢筋束；

筒式致动器，其可移动地连接到所述筒式接头，以便相对于所述筒式接头纵向运动；

锁定装置，可操作地耦接到所述筒式致动器，用于与所述筒式接头可释放地接合，或者反之亦然，以便暂时至少防止所述致动器相对于所述筒式接头的纵向运动，由此筒式致动器的运动引起筒式接头和线缆或者钢筋束的相应运动，以将线缆或者钢筋束放置在空腔中，随后从筒式接头或者筒式致动器释放锁定装置允许所述筒式致动器相对于所述筒式接头的纵向运动，以便拉紧所述空腔中的线缆或者钢筋束。

优选地，所述筒式接头是外螺纹式的，所述筒式致动器包括可螺纹连接地附接到所述筒式接头的螺母。在另一配置中，所述筒式接头具有两件式结构，包括连接到螺纹筒式部分的筒式头部。

优选地，所述锁定装置是机械装置或者化学装置的形式。

优选地，所述机械锁定装置包括销或者杆，其可滑动地定位在筒式致动器的对应孔中，并且配置用于与所述筒式接头中的配对凹陷接合。更加优选地，所述销或者杆是安全销的形式，设计用以在预定负荷下断开或者断裂，以允许筒式致动器相对于筒式接头的运动。可替代地，所述机械锁定装置包括在筒式接头的外螺纹配置中的变化。

优选地，所述拉紧装置还包括具有中心孔的地层板，所述线缆或者钢筋束穿过所述中心孔。在一个示例中，所述地层板是火山板(volcano plate)或者圆顶形板的形式。

优选地，所述拉紧装置还包括耦接到所述筒式接头的轴承组件，以防止相对转动运动，所述轴承组件布置为定位于所述筒式致动器和所述地层板中间，以便在拉紧所述线缆或者钢筋束时与所述筒式致动器邻接。更加优选地，所述轴承组件包括圆顶形垫圈，该圆顶形垫圈配置为与所述地层板邻接以及允许所述线缆或者钢筋束相对于所述板的成角度安装。更加优选地，所述轴承组件还包括定位在所述可动致动器和所述圆顶形垫圈之间的摩擦垫圈、摩擦轴承或者止推轴承。依然更加优选地，所述圆顶形垫圈包括粗糙化的或者软的外部表面，所述粗糙化的或者软的外部表面被设计为与所述地层板中的对应表面接合，以防止转动运动，同时允许所述圆顶形垫圈相对于所述地层板倾斜以适应于所述线缆或者钢筋束的成角度安装。

优选地，所述螺纹筒式接头包括沿着其外表面的轴向定向的沟槽，所述沟槽配置为与所述圆顶形垫圈中的键(key)接合，以防止转动运动，同时允许相对纵向运动。更加优选地，所述沟槽是位于所述筒式接头的相对侧上的一对沟槽其中之一。

优选地，所述拉紧装置还包括具有用于容纳线缆或者钢筋束的孔的楔式组件，所述楔式组件具有锥形的外部表面，配置用于与所述筒式接头的对应内部表面接合以便夹紧所述线缆或者钢筋束。更加优选地，所述楔式组件成形为圆锥形平截头体的形式并具有裂缝设计。

通常，放置所述线缆或者钢筋束的空腔是预先钻孔的空腔。

所述地层支承线缆或者钢筋束应被理解为包括钢索或者绳索。

附图说明

为了实现对于本发明的本质的较好理解，现在将仅仅通过实例、参考附图描述用于地层支承线缆或者钢筋束的拉紧装置的优选实施方式，其中：

图1是本发明第一实施方式的拉紧装置的侧视图；以及

图2是本发明第二实施方式的拉紧装置的侧视图。

具体实施方式

如图1所示，在本发明的第一实施方式中，存在用于地层支承线缆或者钢筋束80的第一拉紧装置1。拉紧装置1包括筒式接头60和筒式致动器50，所述筒式接头60是伸长的，并且适用于在线缆或者钢筋束上滑动。筒式接头60在该示例中是外螺纹式的。筒式致动器50可移动地连接到筒式接头60，用于相对于筒式接头60纵向运动。拉紧装置1还包括耦接到筒式致动器50的锁定装置40，用于与所述筒式接头60可释放地接合，以暂时避免致动器50相对于筒式接头60的运动。拉紧装置1被设计为使得筒式致动器50的运动或优选地筒式致动器50的转动引起线缆或者钢筋束的相应运动，以便将线缆或者钢筋束放置在待支承地层中被预先钻孔的空腔中。该转动还促进了预先安装的树脂或者水泥浆(未示出)的混合。此后，将锁定装置40从筒式接头释放出来允许筒式致动器50相对于筒式接头60的纵向运动，以便拉紧空腔内的线缆或者钢筋束。

锁定装置是机械锁定装置，包括定位在筒式致动器50的对应孔中的销或者杆40。该销或者杆40配置用于与筒式接头60中的配对孔接合。在优选的实施方式中，销或者杆40是安全销的形式，设计用以在预定负荷下断开或者断裂，以允许筒式致动器50相对于筒式接头60的纵向运动。

在可替代的形式中，锁定装置包括涂敷在致动器50和筒式接头60之间的粘合剂，诸如以“乐泰(LOCTITE)”为品牌出售的粘合剂。该粘合剂被设计为当由预安装的水泥浆阻碍线缆或者钢筋束转动运动时在特定的转矩负荷释放。

筒式致动器包括螺纹连接到筒式接头60的螺母50。螺母50螺纹连接在其内镗上，使得其与螺纹筒式接头60接合，由此使螺母的转动引起螺母50相对于筒式接头60的纵向运动。螺母50能够移动到选定位置，以便将安全销40放置在对准的孔中。当安全销40与筒式接头60的配对孔接合时，螺母50与筒式接头60一起移动。

所述拉紧装置1还包括具有中心孔的地层板或者火山板10，其中线缆或钢筋束穿过该中心孔。板10具有内轮缘，其通常限定了该中心孔并且从诸如顶板、夹层或者底板的地层处叉开。内轮缘可以具有相对于该轮缘横向定向的槽。

拉紧装置1进一步包括轴承组件，其包括圆顶形垫圈20，该圆顶形垫圈被配置为与地层板10邻接，并允许线缆或者钢筋束相对于板10的成角度安装。该轴承组件通常还包括一起定位在筒式致动器50和地层板10之间的通常扁平的摩擦垫圈或者止推轴承30以及圆顶形垫圈20。摩擦垫圈30充当屏蔽以防止可能由筒式致动器50和圆顶形垫圈20之间的摩擦而产生的任何可燃气体的火花或者点燃。所述圆顶形垫圈20包括将与所述地层板10中的对应槽接合的突起物，以防止转动运动，同时允许所述圆顶形垫圈20相对于所述板10倾斜以便适应于所述线缆或者钢筋束的成角度安装。

螺纹筒式接头60沿着其长度的外部部分是横截面对称的。该对称部分被配置为与相似配置的圆顶形垫圈20接合，以防止转动运动，同时允许相对纵向运动。在本实施方式中的对称部分至少部分地由螺纹筒式接头60的平坦化的纵向部分限定。该平坦化部分被成形为与圆顶形垫圈20的对应部分互补。

拉紧装置1还包括具有用于容纳线缆或者钢筋束的孔的楔式组件70。该楔式组件70具有配置为与筒式接头60的扩大部分的对应内部表面接合的锥形外部表面，以允许夹紧线缆或者钢筋束。在该实施方式中，所述楔式组件70成形为圆锥形平截头体的形式并具有裂缝设计。该示例的楔式组件70具有由纵向裂缝分开的三个基本相同的部件。这使得楔式组件70的孔的内部紧紧地夹在线缆或者钢筋束上。由于楔式组件70纵向楔入筒式接头60的扩大部分中，所以其紧靠在线缆或者钢筋束周围。

如图2所示，在本发明的第二实施方式中，存在用于地层支承线缆或者钢筋束800的第二拉紧装置2。由于第一实施方式和第二实施方式之间存在相似性，因此仅描述拉紧装置之间的区别。为了便于参考，使用结尾具有附加的零的类似编号来指代第二实施方式中示出的、与第一实施方式的特征类似的特征。

第二拉紧装置2的地层板或者“火山”板100不再具有存在于第一拉紧装置1的地层板10中的槽。相反，地层板100的内轮缘具有粗糙化的或软的表面。

第二拉紧装置2的螺纹筒式部分不再具有存在于第一拉紧装置1的螺纹筒式部分的平坦化纵向部分。相反，螺纹筒式部分现在具有成形为与第二拉紧装置2的圆顶形垫圈200的对应表面互补的两个键槽(key way)。该圆顶形垫圈200不再具有存在于第一拉紧装置1的圆顶形垫圈20中的平坦化的表面。另外，螺纹筒式部分600不再具有存在于第一拉紧装置1中的配对孔40。

此外，该圆顶形垫圈200不再具有存在于第一拉紧装置1的圆顶形垫圈20中的突出物。相反，圆顶形垫圈200现在具有与地层板100的内轮缘的对应表面接合的粗糙化的或者软的表面。该粗糙化的或者软的表面提供了摩擦力，以防止地层板100和圆顶形垫圈200之间的相对转动运动。

第二拉紧装置2可以具有摩擦轴承300，而不是存在于第一拉紧装置1中的摩擦垫圈或者止推轴承30。该摩擦轴承300包括由径向定向滚柱轴承分开的两个部分，该径向定向滚柱轴承提供这两个部分之间的转动运动或者滑动运动的低摩擦力。

第二拉紧装置2具有筒式头部650，该筒式头部具有第一拉紧装置1中的扩大部分的所有特征。此外，筒式头部650可拆卸地连接到螺纹筒式部分600，以形成完整的筒式接头。锁定装置或者诸如辊或者安全销的机械锁定装置400适配到筒式头部650，并与第二拉紧装置中的筒式致动器500中的对应孔接合。根据锁定装置或者安全销400的位置，与第一拉紧装置的筒式致动器50的孔不同地来定位第二拉紧装置2的筒式致动器或者致动器螺母500中的孔。第二拉紧装置2的轴承组件包括圆顶形垫圈200和摩擦轴承300。

在第二拉紧装置2的组装期间，将致动器螺母螺旋到螺纹筒式部分600上的这样的点：在该点处，当连接筒式头部650与螺纹筒式部分600时，致动器500中的孔和锁定装置400对准并且接合。一旦致动器500处于规定位置，则筒式头部650与螺纹筒式部分600连接，以形成完整的筒式接头，同时锁定装置400与孔接合。可以冷冻螺纹部分600，然后使其能够膨胀为与筒式头部650紧配合。在第一拉紧装置1中，螺母50中的孔与筒式接头中的配对孔对准，然后按压安全销40使其与对准的孔和配对孔接合。

现在将描述本发明的替代实施方式中的拉紧装置的操作。为了避免重复，仅对第一拉紧装置中的部件进行参考。地层支承线缆或者钢筋束在一端穿过地层板10和轴承组件进入筒式接头60中，在此处，地层支承线缆或者钢筋束通过楔式组件70被夹紧以便附接。

将钻孔机(drill rig)的驱动工具或者诸如小机车(dolly)、插口(socket)、扳手(未示出)的其他驱动装置适配到致动器螺母50以便将线缆或者钢筋束放置在地层空腔内。已经使用已知技术对该空腔进行预钻孔或者备有树脂或者水泥浆。通过转动致动器螺母50和筒式接头60将线缆或者钢筋束渐进地驱动到空腔中，其中致动器螺母50通过安全销40而锁定到筒式接头60。在放置线缆或者钢筋束后，并且在设置有树脂或者水泥浆时，钻孔机将继续向致动器螺母50施加转动力。硬化的树脂阻碍了线缆或者钢筋束的转动，并且安全销40被设计为在驱动装置施加的预定扭转力时断裂或者剪断。致动器螺母50沿着筒式接头60的螺纹转动，该螺母50与轴承组件邻接。然后将驱动装置用于进一步相对于筒式接头60转动致动器螺母50，以便拉紧地层空腔内的线缆或者钢筋束。

筒式接头60的平坦化部分或者键槽与圆顶形垫圈20的对应表面接合，以防止这些部件之间的相对转动运动。圆顶形垫圈20的突出物或者粗糙化表面继而与地层板10的内轮缘的槽或者粗糙化的表面接合，以防止这些部件之间的相对运动。这意味着在线缆或者钢筋束的拉紧期间，相对于通过树脂或者水泥浆固定在空腔内的较高部分，在其较低部分处，线缆或者钢筋束并未扭曲或者形成鸟笼效应(birdcaging effect)。本发明的实施方式可以提供高达20吨的线缆或者钢筋束负荷。拉伸负荷可以依赖于拉紧装置的特定配置而改变，例如具有较精细螺距螺纹的筒式接头能够实现高负荷。该负荷还可以依赖于所使用的驱动装置而改变，例如扭矩倍增器将提供增加的拉伸负荷。

现在已经详细地描述了本发明的若干优选实施方式，对于本领域技术人员将会显而易见的是，拉伸装置相对于公认的现有技术至少具有下列优势：

i)可以以单一的操作来实现地层线缆或者钢筋束的放置和拉紧；

ii)该装置较轻，因此比现有设计相比更加易于操作；以及

iii)该装置使其本身安装更加简单，而无需例如后灌浆。

本领域技术人员将会理解，在不脱离广泛描述的本发明的精神或者范围的情况下，可以对具体实施方式中所示出的本发明进行各种改变和/或改型。例如，接合筒式接头和致动器的锁定装置不必仅限于所描述的机械或者化学类型，而是可以采用可伸缩闩或者锁的形式。筒式致动器、顶板或者楔式组件可以采用其他形式和形状。致动器螺母50可以与所描述的致动器螺母不同，例如可以是槽顶形头部的螺母以及消除在螺母中形成孔的需要的止动销机构。因此，应当在说明性地而非限制性的所有方面中，来考虑本发明的实施方式。

Claims (18)

1.一种用于地层支承线缆或者钢筋束的拉紧装置，所述装置包括：

伸长的筒式接头，其适用于附接到所述线缆或者钢筋束；

筒式致动器，其可移动地连接到所述筒式接头，以便相对于所述筒式接头纵向运动；以及

锁定装置，可操作地耦接到所述筒式致动器以与所述筒式接头可释放地接合，或者可操作地耦接到所述筒式接头以与所述筒式致动器可释放地接合，以便暂时防止所述致动器相对于所述筒式接头的纵向运动，由此筒式致动器的运动引起筒式接头和线缆或者钢筋束的相应运动以便将线缆或者钢筋束放置在空腔中，随后从筒式接头或者筒式致动器释放锁定装置，允许所述筒式致动器相对于所述筒式接头的纵向运动，以便拉紧所述空腔中的线缆或者钢筋束。

2.根据权利要求1所述的拉紧装置，其中所述筒式接头是外螺纹式的，以及所述筒式致动器包括可螺纹连接地附接到所述筒式接头的螺母。

3.根据权利要求1或2任一项所述的拉紧装置，其中所述筒式接头具有两件式结构，包括连接到螺纹筒式部分的筒式头部。

4.根据权利要求1或2任一项所述的拉紧装置，其中所述锁定装置是机械锁定装置或者化学装置的形式。

5.根据权利要求4所述的拉紧装置，其中所述机械锁定装置包括销或者杆，其可滑动地定位在筒式致动器的对应孔中，并且配置用于与所述筒式接头中的配对凹陷接合。

6.根据权利要求5所述的拉紧装置，其中所述销或者杆是安全销，设计用以在预定负荷下断开或者断裂以随后允许筒式致动器相对于筒式接头的运动。

7.根据权利要求2所述的拉紧装置，其中所述机械锁定装置包括筒式接头的外螺纹配置的变化。

8.根据权利要求1或2任一项所述的拉紧装置，其中所述拉紧装置包括具有中心孔的地层板，所述线缆或者钢筋束穿过所述中心孔。

9.根据权利要求1或2任一项所述的拉紧装置，其中所述拉紧装置包括耦接到所述筒式接头的轴承组件，以防止相对转动运动，所述轴承组件布置为定位于所述筒式致动器和地层板中间，以便在拉紧所述线缆或者钢筋束时与所述筒式致动器邻接。

10.根据权利要求9所述的拉紧装置，其中所述轴承组件包括圆顶形垫圈，该圆顶形垫圈配置为与所述地层板邻接以及允许所述线缆或者钢筋束相对于所述地层板的成角度安装。

11.根据权利要求9所述的拉紧装置，其中所述轴承组件包括定位在所述筒式致动器和圆顶形垫圈之间的摩擦垫圈、摩擦轴承或者止推轴承。

12.根据权利要求10所述的拉紧装置，其中所述圆顶形垫圈包括粗糙化的或者软的外部表面，所述粗糙化的或者软的外部表面被设计为与所述地层板中的对应表面接合，以防止转动运动，同时允许所述圆顶形垫圈相对于所述地层板倾斜以便适应于所述线缆或者钢筋束的成角度安装。

13.根据权利要求1或2任一项所述的拉紧装置，其中所述筒式接头包括沿着其外表面的轴向定向的沟槽，所述沟槽配置为与圆顶形垫圈中的键接合，以防止转动运动，同时允许相对纵向运动。

14.根据权利要求13所述的拉紧装置，其中所述沟槽是位于所述筒式接头的相对侧上的一对沟槽的其中之一。

15.根据权利要求1或2任一项所述的拉紧装置，还包括具有用于容纳线缆或者钢筋束的孔的楔式组件，所述楔式组件具有锥形的外部表面，配置用于与所述筒式接头的对应内部表面接合，以便夹紧所述线缆或者钢筋束。

16.根据权利要求15所述的拉紧装置，其中所述楔式组件成形为圆锥形平截头体的形式并具有裂缝设计。

17.根据权利要求1或2任一项所述的拉紧装置，其中放置所述线缆或者钢筋束的空腔是被预先钻孔的空腔。

18.根据权利要求1或2任一项所述的拉紧装置，其中所述地层支承线缆或者钢筋束包括钢索。

Images