CN115467693A - 一种隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及隧道支护技术领域，特别涉及一种隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器。搅拌器的一端设置有搅拌轴，另一端设置有自锁部；自锁部包括主体套，主体套内设置有中空空间；自锁部还包括多个楔形件，多个楔形件对合在一起形成椎体，中空空间内具有与椎体的锥面相适配的内锥面，楔形件与内锥面止转配合；多个楔形件活动装配在内锥面内；内锥面的轴向长度大于楔形件的轴向长度；锚杆/索的一端插入多个楔形件围成空间中，以使楔形件配合中间空间的内锥面锁紧锚杆或锚索；主体套的端部位置有限位环，限位环用于对楔形件进行限位。该搅拌器适用于多种不同直径的锚杆/索，且对其牢固固定，并稳定传递扭矩。

Description

一种隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器

技术领域

本申请涉及隧道支护技术领域，特别涉及一种隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器。

背景技术

随着国内工程向深部发展，巷道、隧道等往往表现大变形特点，如软岩大变形、岩爆和冲击地压等。传统小变形材料制作的锚杆/索已无法满足深部地下工程大变形灾害防控的需求。微观NPR锚杆/索作为一种能提供稳定支护阻力和忍受超大变形量的锚杆/索，其通过锚固剂嵌入岩体后，对围岩及时施加预应力，两者相互作用发生协同变形，改善围岩条件。为了及时施加预应力，主要采用树脂锚固剂将杆/索体和围岩进行粘结，依托树脂锚固剂的粘结作用将浅部松散围岩与深部稳定岩体结合，提高围岩强度和完整性，充分发挥微观NPR锚杆/索组合梁和悬吊作用，保障围岩的稳定性。

由于树脂锚固剂为双组份锚固料，需要借助搅拌器充分混合搅拌才能达到最佳的锚固效果。锚杆/索安装时，首先对岩体预先施作钻孔，先将锚固剂推入孔口，再用锚杆/索将锚固剂推入孔底，利用搅拌器连接锚杆/索和钻孔设备进行锚固剂的搅拌。现有的搅拌器多为外六方型搅拌器，一般由与锚杆/索配套的螺帽和普通麻花钻杆钻根固结而成，搅拌时将搅拌器的外六方插入钻机卡头的内六方插孔中方可进行搅拌作业，该搅拌器主要靠内六方带动螺帽，螺帽再带动杆/索体搅拌锚固剂。由于螺帽与钻杆的固结连接，使其无法适用于不同直径和规格的锚杆/索，搅拌器经长时间使用后，配套的螺母和内六方容易滑棱角而产生空转，导致搅拌不充分，并且在搅拌作业时，搅拌器很容易从钻机的内六方孔中脱落，特别是当移动钻机时，容易导致搅拌器突然掉落，引起塌伤事故发生。

国内外先后研发了多种搅拌器，如中国发明专利CN106555600 A，公开了一种多功能锚杆/索锚固搅拌器，其采用套筒上部的螺丝卡紧锚杆/索，达到搅拌器随锚杆钻机一起旋转，带动锚杆/索充分搅拌锚固剂，该发明虽然可以使用不同直径和规格的锚杆/索，但受力点为螺丝，对螺丝强度要求太高。如中国实用新型专利CN208267882U，公开了一种锚索搅拌器，采用锥面与锁紧销配合施力锁紧锚杆，该结构锁紧位置为点接触施力，存在夹持不稳定的情况。

综上所述，现有搅拌器存在无法同时满足夹持稳定、避免空转，适用不同的直径，不同规格的锚杆/索且更换方便的要求。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，所述搅拌器的一端设置有搅拌轴，另一端设置有自锁部，所述搅拌轴用于与钻机传动连接，所述自锁部用于夹持固定锚杆或锚索；

所述自锁部包括主体套，所述主体套内设置有中空空间；

所述自锁部还包括多个楔形件，多个楔形件对合在一起形成椎体，所述中空空间内具有与椎体的锥面相适配的内锥面，所述楔形件与内锥面止转配合；

多个楔形件活动装配在内锥面内；所述内锥面的轴向长度大于楔形件的轴向长度，以使多个楔形件可沿轴向进行位移；

锚杆或锚索的一端插入多个楔形件围成空间中，以使楔形件配合中间空间的内锥面锁紧锚杆或锚索；

所述主体套的端部位置有限位环，限位环用于对楔形件进行限位，以避免楔形件脱出主体套的中空空间。

如上所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，优选地，所述自锁部还包括弹簧，所述主体套中空空间的下部设置有弹簧安装空间，所述弹簧被压紧安装在弹簧安装空间内，压紧状态下的弹簧将多个楔形件顶推至于限位环接触；

中空空间中内锥面的上端为锥形面的大端，其下端为锥形面的小端。

如上所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，优选地，所述弹簧安装空间为柱形，柱形结构与内锥面的小端过渡连接。

如上所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，优选地，在所述楔形件与弹簧之间设置有防转垫块。

如上所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，优选地，所述防转垫块包括垫片与凸台，凸台的直径小于垫片直径，凸台设置在垫片中央，弹簧的一部分套设在凸台上，弹簧一端压紧在垫片上。

如上所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，优选地，多个楔形件对合形成多棱锥台，多棱锥台与内锥面贴合，以使得楔形件与主体套产生止转配合。

如上所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，优选地，所述楔形件与锚杆或锚索接触的面为螺纹面。

如上所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，优选地，楔形件的下部设置有底部托板，底部托板垂直于多棱锥台的轴线，锚杆或锚索伸入到搅拌器后，锚杆或锚索的端部抵在楔形件的底部托板上。

如上所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，优选地，所述限位环的沿轴线方向的中部设置有一段外螺纹段，在主体套的端部设置有内螺纹，用于与限位环的螺纹固定；

在限位环外螺纹段的轴线方向的两侧分别为六角螺母段与圆管段。

如上所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，优选地，所述主体套远离限位环的一端可拆连接有搅拌轴；

搅拌轴与主体套接触的一端设置有对中轴，所述主体套的端部设置有对中槽，所述对中轴插入到对中槽内；

所述搅拌轴的另一端设置有搅拌杆，所述搅拌杆用于与钻机传动连接。

与最接近的现有技术相比，本申请实施例的技术方案具有如下有益效果：

1、紧密裹握微观NPR锚杆/锚索。由于微观NPR锚索为七股钢丝拧成的麻花型锚索，截面形状为梅花型，现有搅拌器的内腔大多都做成梅花形，锚杆/索往搅拌器内腔插入时因间隙小不容易插入或易因摩擦滑损；微观NPR锚杆为新型无尾纹高预应力锚杆/索，现有搅拌器往往会对锚杆的裹握力度不够，使得锚索杆在旋转时产生空转现象，降低支护效率的同时影响锚固效果。本发明通过自锁部实现了对微观NPR锚杆/锚索的紧密夹持，具体来讲是通过自锁器内部的楔形件，楔形件配合锥形内六方主体套通过楔紧原理与微观NPR锚杆/锚索锁紧，达到握裹微观NPR锚杆/锚索的目的，同时楔形件内壁为螺纹柱面，通过增大接触面积提高夹持稳定性。

2、适用不同直径的微观NPR锚杆/锚索。自锁部底部弹簧通过夹片垫块将楔形件顶起，楔形件处于自然张开状态，便于不同直径和规格的微观NPR锚杆/索插入，工作状态时，通过钻机的向上顶升力，压缩弹簧推动防转夹片楔紧微观NPR锚杆/锚索，防转夹片内壁螺纹柱面完全咬合微观NPR锚杆/锚索，可产生极大的握裹力，从而实现适应不同直径NPR锚杆/锚索的目的。

3、操作方便快捷且经济。工作时，只需将微观NPR锚杆/锚索通过限位环插入楔形件内并与底部垫片接触，利用搅拌器连接NPR锚杆/锚索和钻孔设备，通过传递钻孔设备的扭矩，带动锚杆/索对锚固剂进行充分搅拌，旋转时往往产生较大扭矩。同时搅拌器的限位环、防转夹片等零部件均可单独更换，避免了长时间使用造成磨损后，搅拌器整体不能使用的问题。此外，因为自锁部与搅拌轴通过螺丝连接，可自由拆卸，通过更换不同的搅拌杆可适应不同的钻机及工作条件。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：

图1为本发明实施例中适用于微观NPR锚杆/索的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器结构示意图

图2为本发明实施例中限位环结构示意图

图3为本发明实施例中锥形内六方主体套结构示意图

图4为本发明实施例中楔形件结构示意图

图5为本发明实施例中防转夹片垫块结构示意图

图6为本发明实施例中搅拌轴结构示意图

附图标记说明：

1-限位环、1.1-六角螺母段、1.2-外螺纹段、1.3-圆管段、2-主体套、2.1-内螺纹、2.2-内锥面、2.3-弹簧安装空间、3-楔形件、3.1-螺纹面、3.2-预留收缩空间、3.3-外锥面、3.4-底部托板、4-防转垫块、5-弹簧、6-螺丝孔、7-搅拌轴、7.1-对中轴、7.2-搅拌杆。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本公开实施例的目的，不是旨在限制本公开。

在本申请的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请而不是要求本申请必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。本申请中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明的具体实施例，如图1-6所示，本发明提供一种隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，搅拌器的一端设置有搅拌轴7，另一端设置有自锁部，搅拌轴用于与钻机传动连接，自锁部用于夹持固定锚杆或锚索；自锁部包括主体套2，主体套2内设置有中空空间；自锁部还包括多个楔形件3，多个楔形件3对合在一起形成椎体，中空空间内具有与椎体的锥面相适配的内锥面2.2，多个楔形件3活动装配在内锥面2.2内；内锥面2.2的轴向长度大于楔形件3的轴向长度，以使多个楔形件3可沿轴向进行位移；锚杆或锚索的一端插入多个楔形件3围成空间中，以使楔形件3配合中间空间的内锥面2.2锁紧锚杆或锚索；主体套2的端部位置有限位环1，限位环1用于对楔形件3进行限位，以避免楔形件3脱出主体套2的中空空间。

在本实施例中，轴向值得是主体套2的轴线方向。由于内锥面2.2的轴向长度大于楔形件3的轴向长度，也即是内锥面2.2在其锥面现有倾斜角度下进行延伸；在本申请附图中，从上至下，中空空间中内锥面2.2的上端为大端，其下端为小端；当多个楔形件3向着小端方向位移运动时，多个楔形件3围成的空间缩小，当多个楔形件3向着大端方向位移时，多个楔形件3围成的空间增大，从而使得本申请中的搅拌器可以适用于多种不同直径的锚杆或锚索。

在锚杆或锚索的一端插入到多个楔形件3之间后，锚杆或锚索继续带动多个楔形件3向着小端位移运动，使得多个楔形件3能够将锚杆或锚索楔紧，保证搅拌器对锚杆或锚索的稳定且牢固的固定；与此同时，楔形件3与内锥面2.2止转配合；在本申请中，多个楔形件3形成的椎体为棱锥，相应的内锥面2.2也是与棱锥相匹配的棱锥面，此处椎体不设置为圆锥，内锥面2.2也不设置为圆锥面，从而能够保证楔形件3在转配到主体套2的内锥面2.2后，仅能相对于主体套2进行一定的位移，而不能相对主体套2进行转动，避免了楔形件3的空转，保证了本申请的搅拌器能够更加稳定的传递扭矩。

自锁部还包括弹簧5，主体套2中空空间的下部设置有弹簧安装空间2.3，弹簧5被压紧安装在弹簧安装空间2.3内，压紧状态下的弹簧5将多个楔形件3顶推至于限位环1接触；中空空间中内锥面2.2的上端为锥形面的大端，其下端为锥形面的小端。通过在主体套2中空空间的下部设置被压紧的弹簧5，在弹簧5的弹力作用下，将多个楔形件3推向中空空间锥形面的大端，使得楔形件3处于自然张开的状态，从而更加便于不同直径的锚杆或锚索的安装。

弹簧安装空间2.3为柱形，柱形结构与内锥面2.2的小端过渡连接。柱形结构对弹簧5起到导向作用，能够避免弹簧5在被压缩时出现偏移轴线的情况，保证了弹簧5的稳定压缩。

在楔形件3与弹簧5之间设置有防转垫块4。当楔形件3在顶推弹簧5位移时，楔形件3不仅进行轴向上的位移，还进行径向上的位移，这就使得楔形件3径向上的位移，会对弹簧5产生一定径向力的影响，而防转垫块4将楔形件3与弹簧5隔离开来，完美解决了楔形件3位移对弹簧5的影响，保证了弹簧5受力的平稳。

防转垫块4包括垫片与凸台，凸台的直径小于垫片直径，凸台设置在垫片中央，弹簧5的一部分套设在凸台上，弹簧5一端压紧在垫片上。在本实施例中，防转垫块4中的垫片与凸台形成台阶结构，使得弹簧5的一部分套设在凸台上，弹簧5一端压紧在垫片上，这也就使得凸台能够在弹簧5内部，对弹簧5起到一定的导向压缩作用，凸台与弹簧安装空间2.3共同保证了弹簧5的平稳压缩。

多个楔形件3对合形成多棱锥台，多棱锥台与内锥面2.2贴合，以使得楔形件3与主体套2产生止转配合。在本实施例中，多个楔形件3对合形成六棱锥台，内锥面2.2为内六棱锥台面；六棱锥台卡入内六棱锥台面之中，从而使得六棱锥台与主体套2中的内六棱锥台面发生止转配合，楔形件3只能沿内锥面2.2的倾斜角度进行运动，而不能相对于主体套2发生转动，从而保证了搅拌器能够更好的传递扭矩。

楔形件3与锚杆或锚索接触的面为螺纹面3.1。螺纹面3.1能够增加楔形件3与锚杆或锚索接触时的摩擦力，保证楔形件3更加牢固的锁紧锚杆或锚索。在本实施例中，楔形件3的内周面为螺纹面3.1，相邻楔形件3之间具有预留收缩空间3.2，楔形件3的外周面为外锥面3.3。

楔形件3的下部设置有底部托板3.4，底部托板3.4垂直于多棱锥台的轴线，锚杆或锚索伸入到搅拌器后，锚杆或锚索的端部抵在楔形件3的底部托板3.4上。从而使得锚杆或锚索可以推动楔形件3向着小端运动，使得楔形件3可以合围成与锚杆或锚索直径相匹配的样子，随着楔形件3继续向小端运动，楔形件3实现了将锚杆或锚索牢牢的锁紧，使得锚杆或锚索不易脱落。

限位环1的沿轴线方向的中部设置有一段外螺纹段1.2，在主体套2的端部设置有内螺纹2.1，用于与限位环1的螺纹固定；在限位环1外螺纹段1.2的轴线方向的两侧分别为六角螺母段1.1与圆管段1.3。

在本实施例中，六角螺母段1.1的最大直径与圆管段1.3的直径均小于外螺纹段1.2的直径，设置六角螺母段1.1是为了便于限位环1的螺纹固定，圆管段1.3的端面与楔形件3接触，起到对楔形件3的挡止作用。限位环1的中部设置有通孔，为微观NPR锚杆/索进入搅拌器内部提供通道，并起到维持微观NPR锚杆/索垂直度的作用。

主体套2远离限位环1的一端可拆连接有搅拌轴7；搅拌轴7与主体套2接触的一端设置有对中轴7.1，主体套2的端部设置有对中槽，对中轴7.1插入到对中槽内；搅拌轴7的另一端设置有搅拌杆7.2，搅拌杆7.2用于与钻机传动连接。

在本实施例中，在对中轴7.1与搅拌杆7.2之间的搅拌轴7上设置有法兰盘，在法兰盘与主体套2上的对应位置均设置有多个螺丝孔6，便于将搅拌轴7通过螺栓可拆固定在主体套2上；搅拌轴7可拆设置有主体套2上，从而便于更换不同规格大小的搅拌轴7，提高了本申请搅拌器的适用性。而设置对中轴7.1，便于搅拌轴7与主体套2的对中，保证的搅拌器整体的轴线一致；搅拌杆7.2为六方柱结构。

非工作状态下，自锁部底部弹簧5通过夹片垫块4将楔形件3顶起，自锁部顶部限位环1通过限制楔形件3上移行程，使弹簧5一直处于受压状态。在弹簧5弹力作用下，楔形件3处于自然张开状态，便于不同直径和规格微观NPR锚杆/锚索经由限位环1插入楔形件3与底部托板3.4接触。

工作状态时，将微观NPR锚杆/锚索通过限位环1插入楔形件3内并与底部托板3.4接触。通过钻机的向上顶升力，压缩弹簧5推动防转夹片3楔紧微观NPR锚杆/锚索。将搅拌器的外六方搅拌杆组7.2插入钻机卡头的内六方插孔中来传递钻机扭矩，带动上端锚杆/索旋转，从而实现对树脂锚固剂的搅拌施工工序。

综上所述，本发明提供的搅拌器操作方便且快捷经济，限位环、仿转夹片等零部件可单独更换；在限位环的作用下，通过仿转夹片与弹簧的配合，可匹配不同直径、规格的微观NPR锚杆/锚索，且利用楔紧原理，通过防转夹片和主体套的配合实现对微观NPR锚杆/锚索的紧密夹持。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，其特征在于，所述搅拌器的一端设置有搅拌轴，另一端设置有自锁部，所述搅拌轴用于与钻机传动连接，所述自锁部用于夹持固定锚杆或锚索；

所述自锁部包括主体套，所述主体套内设置有中空空间；

所述自锁部还包括多个楔形件，多个楔形件对合在一起形成椎体，所述中空空间内具有与椎体的锥面相适配的内锥面，所述楔形件与内锥面止转配合；

多个楔形件活动装配在内锥面内；所述内锥面的轴向长度大于楔形件的轴向长度，以使多个楔形件可沿轴向进行位移；

锚杆或锚索的一端插入多个楔形件围成空间中，以使楔形件配合中间空间的内锥面锁紧锚杆或锚索；

所述主体套的端部位置有限位环，限位环用于对楔形件进行限位，以避免楔形件脱出主体套的中空空间。

2.根据权利要求1所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，其特征在于，所述自锁部还包括弹簧，所述主体套中空空间的下部设置有弹簧安装空间，所述弹簧被压紧安装在弹簧安装空间内，压紧状态下的弹簧将多个楔形件顶推至于限位环接触；

中空空间中内锥面的上端为锥形面的大端，其下端为锥形面的小端。

3.根据权利要求2所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，其特征在于，所述弹簧安装空间为柱形，柱形结构与内锥面的小端过渡连接。

4.根据权利要求2所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，其特征在于，在所述楔形件与弹簧之间设置有防转垫块。

5.根据权利要求4所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，其特征在于，所述防转垫块包括垫片与凸台，凸台的直径小于垫片直径，凸台设置在垫片中央，弹簧的一部分套设在凸台上，弹簧一端压紧在垫片上。

6.根据权利要求1所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，其特征在于，多个楔形件对合形成多棱锥台，多棱锥台与内锥面贴合，以使得楔形件与主体套产生止转配合。

7.根据权利要求6所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，其特征在于，所述楔形件与锚杆或锚索接触的面为螺纹面。

8.根据权利要求6所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，其特征在于，楔形件的下部设置有底部托板，底部托板垂直于多棱锥台的轴线，锚杆或锚索伸入到搅拌器后，锚杆或锚索的端部抵在楔形件的底部托板上。

9.根据权利要求1-8任一所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，其特征在于，所述限位环的沿轴线方向的中部设置有一段外螺纹段，在主体套的端部设置有内螺纹，用于与限位环的螺纹固定；

在限位环外螺纹段的轴线方向的两侧分别为六角螺母段与圆管段。

10.根据权利要求1-8任一所述的隧道支护锚杆/锚索树脂药卷锚固的搅拌器，其特征在于，所述主体套远离限位环的一端可拆连接有搅拌轴；

搅拌轴与主体套接触的一端设置有对中轴，所述主体套的端部设置有对中槽，所述对中轴插入到对中槽内；

所述搅拌轴的另一端设置有搅拌杆，所述搅拌杆用于与钻机传动连接。

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