CN110234812A - 喷射工具和用于喷射的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷射工具(1)，其包括：较长且较小直径的管(3)，其被可移动地组装在较短且较大直径的管(4)内；连接件(2)，其被组装在较小直径的管(3)的第一端部处；在连接件(2)附近与较小直径的管(3)连接的突出部件(8)，突出部件(8)具有用于螺栓(10)的开口或凹槽；连接在较大直径的管(4)的第一端部附近的突出部件(9)，突出部件(9)具有用于螺栓(10)的螺纹开口，螺栓(10)连接突出部件(8，9)且螺栓(10)具有固定的止挡板(11)；喷嘴(7)，组装到较小直径的管(3)的第二端部；按压板(5)，组装到较大直径的管(4)的第二端部；以及密封橡胶(6)，围绕较小直径的管(3)定位在喷嘴(7)与按压板(5)之间。本发明还涉及一种用于喷射的方法，该方法包括以下步骤：使喷射工具(1)进入钻孔，将喷射工具(1)紧固到钻孔，将喷射机器连接到喷射工具(1)，开始喷射，以及使在喷射工具的第二端部处的喷嘴(7)形成自动运行阀。

Description

喷射工具和用于喷射的方法

本发明涉及喷射工具和用于喷射的方法。更精确地，本发明关于可重复使用的喷射工具和与其相关的方法。

喷射工具用于采矿业。例如，当穿过岩石挖掘隧道时，必须对周围岩石材料中的所有裂缝进行密封，以避免水穿过裂缝泄露或防止岩石材料的松散部分从壁中掉出。隧道壁的这种密封是通过对周围的岩石材料钻探大量钻孔来进行的。喷射工具插入这些钻孔中并固定到孔。通过这些喷射工具喷射适当的混凝土或其他类似的液体材料。所喷射材料渗透到岩石材料的裂缝中，并且当液体材料变硬时，对于任何从顶部落下的岩石来说隧道将更安全。这种程序也防止了周围的地下水进入隧道，这也用于水下建筑。

用于喷射的钻孔通常有几米深，但它们也可以深达10-20米。在这种情况下，喷射工具的尖端插入钻孔中并且喷射工具利用多个垫圈固定到其位置，所述垫圈压靠在钻孔的壁上。这些垫圈将喷射工具保持在其位置并防止喷射的液体材料流出钻孔。用于喷射的压力是高的，使得液体材料填充所有裂缝并对它们进行密封。高压还意味着对工人安全的高风险。如果垫圈在钻孔中滑动，则整个喷射工具从钻孔中“射出”并可能对工人造成严重伤害。喷射开始后不可能紧固喷射工具。将喷射工具紧固到钻孔是手动进行的。这在挑战性的环境中是困难的工作，并且因此这个程序很容易遭受人为错误。在喷射工具的靠近连接件的端部处通常存在手动操作阀，该连接件将喷射工具连接到喷射机器。

当喷射完成时，喷射工具中的阀闭合并且喷射工具留在钻孔中直到所喷射液体材料硬化。如果有任何穿过密封垫圈的泄露，所喷射材料也会在喷射工具内部和钻孔中硬化。因此，所喷射材料也将喷射工具粘到钻孔中。如果在第一次喷射没有使周围岩石材料完全密封的情况下需要钻探该钻孔以进行另一次喷射，则这是有问题的。钻穿喷射工具比钻穿硬化的密封材料要困难得多。

同样每个钻孔使用一个喷射工具是昂贵的，因为在一般的工作现场可能存在数千个用于喷射的钻孔。当它可能是一个很长的地下道路时，这还涉及到将大量的喷射工具运输到工作现场。

如果喷射工具与钻孔将成功分离，则工具会填充有硬化的喷射材料。工具无法清洁以供其他使用。该工具根本无法重复使用。

现有技术方案的缺点和问题是：

-喷射工具是一次性的

-钻孔不可重复使用

-如果喷射工具和钻孔壁之间的密封泄露，则不能重新组装

-手动紧固喷射工具

-到工作现场的材料运输量大。

通过本发明的方案可以解决现有技术的方案的上述缺点和问题。本发明介绍了一种喷射工具和一种用于喷射的方法，其能够使用喷射工具若干次。

现在参考附图更详细地描述本发明，其中

图1是喷射工具的一个有利的实施方式的侧视图，以及

图2a至图2d是喷嘴(nose piece，突鼻件、管口件、筒口件)的分离的部件的视图。

图1示出了喷射工具1的一个有利的实施方式的侧视图。喷射工具1具有连接件2，以将喷射工具连接到与喷射工具的端部组装的喷射机器。通过连接件2，所喷射液体材料进入喷射工具1。在现有技术的方案中，靠近连接件2存在一个阀，该阀在喷射后闭合。喷射工具1由两个管3和4形成。较小直径的管3例如通过焊接来以其第一端部连接到连接件2。较小直径的管3穿过较大直径的管4进入，穿过按压板5的开口，穿过密封橡胶6的开口并从其第二端部螺纹连接到喷嘴7。较小直径的管3还焊接有突出部件8。突出部件8可以简单地是7-20mm厚的金属板的矩形件，其具有用于较小直径的管3的开口。突出部件8与突出部件9和螺栓10一起用于压缩密封橡胶6。密封橡胶6是具有穿过柱的孔的柱形橡胶件或类似材料件。该孔足够大，以使较小直径的管3穿过密封橡胶6。

喷射工具1的长度可以对应于钻孔的深度变化。这是通过将较小直径的管3和较大直径的管4的长度调节到钻孔的深度来进行的。喷射工具不需要到达钻孔的底部。相反，喷射工具的密封橡胶6必须到达有利于进行工具的密封的固体(solid，实心)材料。以这种方式，所喷射材料填充钻孔的其余部分并从那里填充周围的裂缝。

突出部件9焊接到较大直径的管4的第一端部并且简单地还可以是7-20mm厚的金属板的矩形件，具有用于较大直径的管4的开口。突出部件8在螺栓10所在的地方具有无螺纹的孔或凹槽。突出部件9具有用于螺栓10的螺纹孔。抵靠突出部件8的内侧的止挡板11优选地通过焊接附接到螺栓10。当螺栓10转动时，突出部件8和9可以进一步远离彼此进行移动。该移动使得较大直径的管4的第二端部处的按压板5和喷射工具1的喷嘴7彼此更靠近地移动。同时，位于按压板5和喷嘴7之间的密封橡胶6在两端处被纵向地压缩并且密封橡胶的直径扩大。这种效果将喷射工具1密封到钻孔。按压板5可以自由组装到或焊接到较大直径的管4的第二端部，并且围绕较小直径的管3定位。通过利用动力工具转动螺栓10容易将密封橡胶6紧固到钻孔。该移动使较大直径的管4的第二端部压靠按压板5并且使按压板压靠密封橡胶6。利用动力工具转动螺栓10确保了密封橡胶6的快速压缩和足够的压缩量。与其中喷射工具关于钻孔的密封通过手动进行的现有技术方法相比，这是快速且可靠的方法。可以自由地选择密封橡胶6的长度或自由地构造喷射工具1，使得其包括具有分开的紧固机构的两个或更多个密封橡胶6。这是通过在结构上添加第三管来进行的，使得现在有两个用于密封橡胶6的分开的紧固机构。有利的是使第一紧固机构带有粗螺纹并且使第二紧固机构带有细螺纹。这使得能够利用第一机构快速紧固以及利用第二紧固机构传递更多动力。同样有利的是当在构造中使用多个密封橡胶6时，在多个密封橡胶之间使用类似于按压板5的固体垫圈。

突出部件8还有利地具有到较小直径的管3的另一侧的突出部12。如果喷射工具卡在钻孔中，则该突出部12用于从钻孔中移除喷射工具1。利用锤子或类似物容易敲击突出部12，以使喷射工具1产生小的移动并将该喷射工具与钻孔分离。还可以利用释放(release，脱离、脱模、防粘)剂处理喷嘴7以确保喷射工具1容易从钻孔中移除。

如果需要将喷射工具1更牢固地紧固到钻孔，则始终可以将附加的，例如一些“尖钉状”固定构件添加到喷射工具。这些尖钉有利地被放置成靠近较大直径的管4的第一端部。可以使用任何合适的机构来操作这些尖钉。当需要喷射工具到钻孔的更牢固的附接时特别是如果处理劣质岩石时，这些额外的尖钉可以产生喷射工具到钻孔的更牢固的附接。

喷嘴7包括四个部件，它们例如利用三个螺栓连接在一起。螺栓或其他连接构件的数量可以改变。喷嘴7的最外面的部件是环形板13。在环形板13下面是圆形橡胶板14和支撑板15。所有这三个部件13、14和15利用螺栓16连接到连接板17。在图2a至图2d中更详细地描述了这些部件。喷嘴7用作用于喷射材料的阀。因此，与现有技术的方案相比，阀已经从喷射工具1的第一端部转移到喷射工具的第二端部。

在图2a中，呈现了环形板13。环形板13具有用于螺栓16(图2a中未呈现)的三个无螺纹孔18，并且在板的中间存在用于液体喷射材料的开口19。

图2b示出了橡胶板14。橡胶板14具有用于螺栓16的三个孔20。在橡胶板14的中间是穿过橡胶板的十字形切口21。当液体喷射材料利用压力穿过喷射工具进入橡胶板14时，橡胶板膨胀并且十字形切口21打开，允许液体喷射材料穿过喷嘴7进入。当压力降低时十字形切口21闭合。根据喷射材料和喷射压力选择并改变橡胶板14的厚度。橡胶板14的材料也可以改变并且这也可能影响橡胶板的厚度。通常，厚度为2-20mm，并且更优选为3-12mm。喷嘴7还可以被构造成使得橡胶板14具有较小的直径并且不延伸到螺栓，并且因此它没有任何螺栓孔20。此外，切口的形状不限于“十字形”。任何形状的切口都可以作为喷嘴中的阀。

在图2c中，呈现了支撑板15。支撑板15具有用于螺栓16的开口22和四个开口23，这四个开口使支撑板形成十字形图形24。支撑板15被定位成使得十字形图形24的臂支撑橡胶板14，使得当喷射压力降低时钻孔中的压力不会使橡胶板向后膨胀。喷嘴还可以被构造成使得支撑板15具有较小的直径并且它不延伸到螺栓16，且因此不具有任何螺栓孔22。支撑板15自然地被设计成与橡胶板14一起使用，使得在移除喷射压力时十字形图形24的支撑臂使橡胶板保持闭合。

图2d示出了连接板17。连接板17具有用于螺栓16的三个螺纹孔25。利用螺栓16，所有四个部件被连接在一起以形成喷嘴7。连接板17在中间具有螺纹开口26。通过这些螺纹，喷嘴7连接到较小直径的管3的第二端部，在管的第二端部的外表面上具有对应的螺纹。支撑板15和连接板17也可以被制造成一体式构造。

还可以制造喷嘴7，使得环形板13与喷嘴的柱形外表面一起形成。然后在柱内部放置橡胶板14。该柱在内表面上具有螺纹，使得与连接板17一起被制造成在外表面上具有匹配螺纹的一体式构造的支撑板15可以螺纹连接柱的内侧。喷嘴7与较小直径的管3的连接也可以利用凹槽和匹配的突起形成“卡扣”连接来进行。

当喷射材料通过喷射工具1进入钻孔时，喷射工具通过一个或多个密封橡胶6固定到其位置。如果检测到任何泄露，则可以通过利用动力工具转动螺栓10来简单地更紧固密封橡胶6。当喷射压力降低时，随着橡胶板14压靠在支撑板15上并且十字形切口21闭合，喷嘴7闭合。在此之后，喷射工具1可以从喷射机器断开并且优选地用水清洗以从喷射工具的内部移除任何喷射材料。这至少对于向下指向的钻孔是优选的，使得喷射工具1不能借助于重力将所喷射材料“泄露”到喷射工具之外。喷射工具1在从钻孔中移除后可重复使用。这是因为下述事实：阀位于喷射工具1的第二端部处的该喷射工具的喷嘴7而不是喷射工具的第一端部(将喷射工具连接到喷射机器)处。因此，在喷射压力降低并且喷射工具从喷射机器断开之后，可以立即清洁喷射工具1的内部。

还可以使用双组分喷射材料，其中，组分在喷嘴7中混合。这可以通过下述来实现：在较小直径的管3内将更小的导管引导至喷嘴7，使得导管的端部位于环形板13的开口19。优选地，导管是在喷嘴7的中心的小管，使得它在支撑板15的中间和橡胶板14的中间具有额外的开口。通常一个部分，双组分喷射材料的硬化剂，与另一部分相比非常少，因此小管也非常小。两个部分在喷嘴7的环形板13的开口19处混合在一起并且通过在喷射机器中生成的压力进一步喷射。

喷射工具1非常容易地更换以适配较大或较小直径的钻孔。唯一更换的部件是喷嘴7和橡胶密封件6。喷嘴7从较小直径的管3的带螺纹的第二端部移除并且可以更换新的橡胶密封件6。当进入较大直径的钻孔时，甚至并不总是需要更换喷嘴7。仅有合适大小的橡胶密封件6是足够的。还有利的是，当喷嘴具有的直径小于密封橡胶的直径时，在喷嘴7和密封橡胶6之间使用类似于按压板5的固体垫圈。

在使用喷射工具1期间磨损的部件非常少。当需要更换喷射工具1的一些磨损部件时，该工作非常容易进行。无需更换整个喷射工具1。

用于喷射的方法包括以下步骤：

-将喷射工具1插入钻孔，

-通过纵向压缩橡胶密封件6以扩大橡胶密封件的外径来将喷射工具1密封到钻孔中，

-将喷射工具1连接到喷射机器，

-利用喷射机器产生喷射压力，用于通过喷射工具1将喷射材料喷射到钻孔中并自动打开橡胶板14形式的阀，

-降低喷射压力并使橡胶板14形式的阀自动闭合，

-如果需要，用水清洗喷射工具1的内部

-在喷射材料硬化之后，通过释放橡胶密封件6的压缩将喷射工具1从钻孔中移除，

-喷射工具1可以在下一钻孔中重复使用。

该方法还可以包括利用具有粗螺纹和细螺纹的两个紧固机构来紧固呈两部式的喷射工具1。

喷嘴7也可以用释放剂处理以确保将喷射工具1从钻孔中移除。另外，可以例如用锤子击打突出部分12，以将喷射工具1从钻孔中释放出来。

与现有技术的方案相比，本发明的益处是例如

-安装容易且牢固，

-安装快速，无需附加的单独部件，

-容易移除，

-有效的机械张紧，

-可以用于所有的喷射，

-可重复使用(喷射工具可以重复使用的次数高，最多可使用25次而无需更换备件)，

-喷射后可以立即清洗，

-易于改变钻孔大小，

-没有额外的分接头(tap，塞子、阀)，

-价格实惠且易于维护，

-结构简单且易于制造，

-所有组件均可更换，

-加快喷射工作时间，

-喷射工具的组件快速且易于拆卸，并且拆卸它们无需任何工具，

-在质量非常差的岩石中，可以将若干块密封橡胶一个放在另一个后面并且可以用较长的螺栓来增加张力，

-对于不同大小的钻孔，喷射工具可以制造为具有不同的度量，

-对于一次性的现有技术的喷射工具，优点在于，没有任何来自喷射工具的东西留在钻孔中，并且可以在不破坏钻探设备的情况下重新打开钻孔，

-可重复使用的喷射工具的磨损部件可以被制造为备件，

-喷射工具是一个套件并且没有单独运输的部件，以及

-喷射工具的移除对于喷射和喷射工具移除之间的时间段不敏感。

喷射工具和用于喷射的方法通常用于采矿业，但是也可以在其他领域中使用喷射方法和喷射工具。例如，根据本发明的喷射方法和喷射工具可以用于修复在结构内部具有裂缝的混凝土结构。这种结构例如是水坝、建筑物的基础或其他大型混凝土结构。

这些实施例不限制保护范围。保护范围由所附权利要求的组限定。

Claims (18)

1.一种喷射工具(1)，包括：

-较长且较小直径的管(3)，所述较长且较小直径的管被可移动地组装在较短且较大直径的管(4)内；

-连接件(2)，所述连接件组装在所述较小直径的管(3)的第一端部处；

-喷嘴(7)，所述喷嘴组装到所述较小直径的管(3)的第二端部；

其特征在于，

-所述喷嘴(7)包括连接在一起以形成所述喷嘴(7)的环形板(13)、橡胶板(14)、支撑板(15)和连接板(17)。

2.根据权利要求1所述的喷射工具(1)，其特征在于，所述支撑板(15)和连接板(17)为一体式构造。

3.根据权利要求1或2所述的喷射工具(1)，其特征在于，所述喷嘴(7)包括与所述喷嘴(7)的柱形外表面一起形成的环形板(13)，所述喷嘴在内表面具有螺纹并且使所述橡胶板(14)放置在柱内侧，使得所述支撑板(15)在外表面上具有匹配的螺纹并且螺纹连接在所述柱的内侧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的喷射工具(1)，其特征在于，所述喷嘴(7)形成用于所喷射材料的自动运行阀。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的喷射工具(1)，其特征在于，所述喷射工具(1)是可重复使用的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的喷射工具(1)，其特征在于，当使用双组分喷射材料时，所述喷射工具(1)具有用于硬化剂的第二导管。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的喷射工具(1)，其特征在于，所述喷射工具具有：在所述连接件(2)附近与所述较小直径的管(3)连接的突出部件(8)，所述突出部件(8)具有用于螺栓(10)的开口或凹槽；连接在所述较大直径的管(4)的第一端部附近的突出部件(9)，所述突出部件(9)具有用于所述螺栓(10)的螺纹开口，所述螺栓(10)连接所述突出部件(8，9)并且所述螺栓(10)具有固定的止挡板(11)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的喷射工具(1)，其特征在于，所述喷射工具具有：组装到所述较大直径的管(4)的第二端部的按压板(5)；围绕所述较小直径的管(3)的定位在所述喷嘴(7)与所述按压板(5)之间的至少一个密封橡胶(6)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的喷射工具(1)，其特征在于，所述喷射工具(1)包括附加的固定构件。

10.一种用于喷射的方法，包括下述步骤：

a)使喷射工具(1)进入钻孔，

b)将所述喷射工具(1)紧固到所述钻孔，

c)将喷射机器连接到所述喷射工具(1)，

d)开始所述喷射，

其特征在于，

e)使在所述喷射工具的第二端部处的喷嘴(7)形成根据权利要求1所述的自动运行阀。

11.根据权利要求10所述的用于喷射的方法，其特征在于，喷射工具(1)在喷射后留在所述钻孔中并被清洗。

12.根据权利要求10所述的用于喷射的方法，其特征在于，通过动力工具进行将所述喷射工具(1)紧固到所述钻孔。

13.根据权利要求10所述的用于喷射的方法，其特征在于，在一个或多个相似或不同的单独步骤中进行将所述喷射工具(1)紧固到所述钻孔。

14.根据权利要求10所述的用于喷射的方法，其特征在于，在所述喷射期间能够进一步紧固所述喷射工具(1)。

15.根据权利要求10所述的用于喷射的方法，其特征在于，喷射工具(1)是可重复使用的。

16.根据权利要求10所述的用于喷射的方法，其特征在于，在喷射材料硬化后，能从所述钻孔中移除所述喷射工具(1)。

17.根据权利要求10所述的用于喷射的方法，其特征在于，在双组分喷射材料的情况下，将硬化剂通过第二导管喷射到所述喷嘴(7)。

18.根据权利要求10所述的用于喷射的方法，其特征在于，利用附加的固定构件将所述喷射工具(1)固定到所述钻孔。