CN1198045C - 一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明有关一种一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，主要是以一心轴作为导引多层纱束的轨道；且在该心轴一端设置进料区，用以供应复合内、外层所需的纱束材料；并在该心轴另一端设置出料区，且该出料区内设有一拉料装置，以等速牵引心轴上各层纱束或复合成型的岩栓外送；而在心轴轨道上依续设置内、中及外层纱束聚合区与一体成型螺纹的缠绕区及另一硬化区，其是采用轴向密集分布及螺旋向缠绕的方式复合多层式多个纱束，并采用螺旋缠绕的方式形成岩栓表面的螺纹轮廓；再利用硬化区将其烘干至硬化状态，随后再将成型螺纹线剥除，以完成具有中心栓孔的螺纹整体岩栓成品。
Description
技术领域
本发明有关一种一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法。
背景技术
在开挖隧道、水坝、桥墩、地基及矿坑时，为了避免软弱的土石发生坍塌的现象，一般都会在土石之中设置岩栓，以作为支撑构件补强土石的结构强度，以减少土石发生坍塌的可能性。
常用的岩栓是利用各种钢材制成，以钢材制成的岩栓具有极高的强度，能够承受土石的压力，能够作为软弱土石中的支撑构件以补强土石的结构强度，防止土石发生坍塌的现象。
但是，在长时间的使用状况下，埋设于土石中的钢材岩栓，容易受到土石中的湿气影响，而产生锈蚀及脆化的现象，当发生地震或较为强烈的力量震荡时，锈蚀及脆化后的钢材岩栓，并无法有效的支撑软弱土石的结构，进而会造成土石坍塌现象的发生，故钢材质料的岩栓并无法成为永久性的补强支撑构件。
现有技术，具有一种利用热固性复合材料以取代钢材制成的岩栓，此种以热固性复合材料所制成的岩栓，没有铁质成份，不会受到土石中的湿气所影响，故不会产生锈蚀及脆化的现象，且复合材料本身即具有震动衰减的能力，在发生地震或较为强烈的力量震荡时，复合材料能够大幅减少震动的频率，以降低地震或震荡所造成的破坏，除了能够作为永久性的补强支撑构件外，还能够作为防震建筑的补强支撑构件。
然而，上述的岩栓均是一种实心的岩栓，且岩栓的外部并没有螺纹，在实际使用的状况下，因岩栓没有中心栓孔，故无法进行内部灌浆的作业，又岩栓没有螺纹，故无法紧密地与土石结合。因此若是能够制作出一种具有中心栓孔及螺纹的空心岩栓，将能大幅提高此种岩栓的利用价值。
目前，工作间推出了一种新型具有中心栓孔的岩栓螺杆，是以热固性复合材料所制成，除了具有可供灌浆使用的中心栓孔外，其外壁还具有螺纹，能够紧密的与土石结合，提高土石的结构强度。
但是，此种以热固性复合材料所制作的具有中心栓孔的岩栓螺杆，是采用二阶段成型法所制成，在制作的第一阶段时，必须先以一层或二层纤维布包覆于塑胶棒或塑胶管上，以形成最内层的中空管壁；当进行第二阶段时，再将纤维纱束以拉挤成型的方式贴附于最内层的中空管壁上，以形成岩栓的主体，再利用尼龙纱以缠绕成型的方式，在岩栓的主体上制造出螺旋沟形的螺纹，再将尼龙纱由岩栓的主体上拉掉，最后再将塑胶棒或塑胶管脱模，便能够制造出具有中心栓孔的岩栓螺杆。
发明内容
然而，因该具有中心栓孔的岩栓螺杆的内层是利用纤维布包覆实心塑胶棒所制成，进而造成管壁间不连续具有缺口的问题，在实际的使用状况下，此一缺口将成为应力集中的位置，进而容易导致管壁的破裂；且该具有中心栓孔的岩栓螺杆并无法一体成型复合轴向及螺旋向的管层，必须采用二阶段成型法来复合多层管壁，进而无法以一体成型的方式连续化生产，具有生产速度慢及产品长度受限的困扰。
为改善上述的困扰，本发明人汇集多年从事岩栓螺杆制造及销售的经验，针对此一困扰特以精心研创出一种一体成型具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，以改善上述以二阶段成型法所制作的中空岩栓螺杆的缺点，为本发明的发明动机所在。
本发明为改善上述以二阶段成型法制作的中空岩栓螺杆的缺点，是通过下述技术方案实现的：
一种一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)以一心轴作为导引多层纱束的轨道；
(2)在该心轴一端设置进料区，承放多个用以供应复合内、外层轴向纱束材料的纱束轮；
(3)在该心轴另一端设置出料区，其具有动力而以等速牵引心轴上各层纱束或复合成型的岩栓外送；
(4)在心轴轨道上依续设置内、中及外层纱束聚合区与另一成型螺纹的缠绕区，且该内及外层纱束聚合区内都包含设有树脂含浸槽；
(5)该内层纱束聚合区牵引进料区的多个内层轴向纱束，先行含浸树脂后，采取轴向密集分布的方式，复合在心轴表面接受牵引；
(6)该中层纱束聚合区牵引单一或多个中层螺旋向纱束，采螺旋缠绕的方式，复合在内层轴向纱束表面接受牵引；
(7)该外层纱束聚合区牵引进料区的多个外层轴向纱束，先行含浸树脂后，采取轴向密集分布的方式，复合在中层螺旋向纱束表面接受牵引；
(8)该缠绕区将上述外层轴向纱束表面缠绕一层成型螺纹线材，取得岩栓表面的螺纹轮廓；
(9)在缠绕区后的心轴轨道上设具一硬化区，将复合有内、中及外层轴向及螺旋向纱束与成型螺纹线所制成的岩栓半成品进行烘干至硬化状态，后随出料区牵引脱离心轴，取出已固化具有中心栓孔的中空岩栓半成品；
(10)将已固化的螺旋岩栓半成品上的成型螺纹线材剥除，形成具有中心栓孔及螺纹的整体中空岩栓成品。
除了上述必要技术特征外，该制作方法还附加以下技术特征，以完善该技术方案。
其中，该进料区中可设有一控制进料区内的内、外层轴向纱束输出的张力的张力控制装置。
其中，该出料区中可设一具动力牵引的拉料装置。
其中，该内层及外层纱束聚合区可设一成型模具，将多个轴向纱束收缩聚合于心轴表面或中层螺旋向纱束表面。
其中，该中层纱束聚合区可设有一环绕心轴旋转的环周螺旋缠绕装置，将单一或多个中层螺旋向纱束缠绕聚合于内层轴向纱束表面。
其中，该缠绕区可设有一环绕心轴旋转的环周螺旋缠绕装置，将螺纹成型线材缠绕于外层轴向纱束表面，形成岩栓表面的螺纹轮廓。
其中，该硬化区可设有一烘干装置，将复合有内、中、外层轴向及螺旋向纱束与成型螺纹线材所制成的岩栓半成品，烘干至硬化状态。
通过上述技术方案，本发明改善了现有技术的问题。本发明具有下述优点：
1、由于本发明所生产的具有中心栓孔的岩栓螺杆，是利用纱束与树脂互相堆叠胶着所聚合而成，因纤维丝的价格较纤维布低廉，故能有效降低生产的成本。
2、本发明所生产的具有中心栓孔的岩栓螺杆，是采用轴向密集分布及螺纹缠绕的方式聚合多个纱束，并配合含浸具有胶着能力的树脂，将各层多个纱束复合胶着成型，并无常用以玻璃纤维布所制成具有中心栓孔的岩栓螺杆的交织点，故不会因交织点的缺口而产生应力集中的问题，进而降低岩栓螺杆的强度。
3、本发明所生产的具有中心栓孔的岩栓螺杆，能够在一心轴上完成所有的制造程序，能够进行连续化的生产作业，且因能够进行连续化的生产作业，故能够减少制造的程序，能够增快生产速度。
4、本发明所生产的具有中心栓孔的岩栓螺杆，是利用拉料装置牵引复合成型固化后的岩栓外送，并无需经过另外的脱模程序，便能够将具有中心栓孔的岩栓螺杆由心轴上分离，还能够连续不断的生产，故所生产的具有中心栓孔的岩栓螺杆的长度，并不会因心轴的长度而受到限制，能够依使用场合的需要生产不同长度的具有中心栓孔的中空岩栓螺杆。
5、本发明所生产的具有中心栓孔的岩栓螺杆，具有螺旋环绕的中层螺旋向纱束，因此具有较佳分散应力的效果，能够提高岩栓螺杆抵抗剪应力作用的能力。
6、本发明所生产的岩栓螺杆，是利用螺纹成型线材缠绕于外层轴向纱束表面，以形成螺旋环绕的螺纹，并非是利用车制的方式形成螺纹，故本发明具有中心栓孔的岩栓螺杆的螺纹强度极佳。
综上所述，本发明除了能够制作具较高强度的具有中心栓孔的岩栓螺杆外，还提供了一体化成型的制造程序，能够提升制造中空岩栓螺杆的生产效率。
为对本发明的特征及其达成的功效有一深入了解，现列举具体实施例配合附图详细说明本发明及其运作方式如下：
附图说明
图1是本发明一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的流程示意图；
图2是本发明具有中心栓孔的岩栓螺杆的立体图；
图3是本发明图1的3-3剖视图；
图4是本发明图1的4-4剖视图；
图5是本发明图1的5-5剖视图；
图6是本发明图1的6-6剖视图；
图7是本发明图3的局部放大图；
图8是本发明具有中心栓孔的岩栓螺杆的局部放大图。
具体实施方式
如图1所示，其为本发明一种一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，其包括：
(1)以一心轴2作为导引多层纱束的轨道；
(2)在该心轴2一端设置进料区30，且该进料区30承放有多个纱束轮32，用以供应复合内、外层轴向纱束11及13材料，又该进料区30设有一张力控制装置31，以控制纱束11及13输出的张力；
(3)在心轴2另一端设置出料区40，且该出料区40内设有一拉料装置41，以等速牵引心轴2上各层纱束或复合成型的岩栓外送：
(4)在心轴2轨道上依续设置内层纱束聚合区50、中层纱束聚合区60及外层纱束聚合区7与另一成型螺纹的缠绕区8，且该内及外层纱束聚合区50及7内分别设有一树脂含浸槽51或71及一成型模具52或72，而该中层纱束聚合区60内设有一环周螺旋缠绕装置61，又该缠绕区8设有一环周螺旋缠绕装置81；
(5)该内层纱束聚合区50牵引进料区30的多个内层轴向纱束11，先行进入含浸槽51内含浸树脂后，再通过成型模具52内接受模具挤压成型，将多个内层轴向纱束11密集分布复合在心轴2表面接受牵引；
(6)该中层纱束聚合区60牵引单一或多个中层螺旋向纱束12，利用环周螺旋缠绕装置61进行螺旋向环周式的缠绕作业，将中层螺旋向纱束12螺旋缠绕复合在内层轴向纱束11表面接受牵引；
(7)该外层纱束聚合区7是牵引进料区30的多个外层轴向纱束13，先行进入含浸槽71内含浸树脂后，再通过成型模具72内接受模具挤压成型，将外层轴向纱束13采轴向密集分布复合在中层螺旋向纱束12表面接受牵引；
(8)该缠绕区8牵引螺纹线材14，利用环周螺旋缠绕装置81进行成型螺纹的作业，在外层轴向纱束13表面螺旋缠绕螺纹线材14，以形成岩栓表面的螺纹轮廓；
(9)在缠绕区8后的心轴2轨道上设有一硬化区9，该硬化区9内设有一烘干装置91，利用该烘干装置91使复合内、中及外层轴向及螺旋向纱束与成型螺纹线所制成的岩栓半成品，能接受烘干至硬化状态，后随出料区40牵引脱离心轴2，并取出已固化具有中心栓孔的中空岩栓半成品；
(10)将已固化的螺旋岩栓半成品上的成型螺纹线材14剥除，形成具有中心栓孔及螺纹18的整体中空岩栓成品，如图8所示。
当开始一体成型制作具有中心栓孔的中空岩栓螺杆时，由于拉料装置41会配合张力控制装置31作动，使得多个内及外层轴向纱束11及13能够源源不绝的由进料区30内释出，并沿着心轴2上等速前进，如图1所示。
当其通过内层纱束聚合区50时，拉料装置41会将进料区30内的多个内层轴向纱束11，沿着心轴2由进料区30拉至内层纱束聚合区50，并进入含浸槽51内，如图1所示，再由含浸槽5内释出贴附于心轴2表面前进，并进入成型模具52内，利用内层纱束聚合区50内的成型模具52，使得进入成型模具52内的多个内层轴向纱束11，会受到模具的嵌持与挤压，而被迫密集分布于心轴2的表面，形成内层轴向纱束11，如图2及图3所示。
当内层轴向纱束11通过中层纱束聚合区60时，利用中层纱束聚合区60内的环周螺旋缠绕装置61，以进行螺旋向缠绕中层螺旋纱束12的作业，将该纱束12螺旋缠绕复合在内层轴向纱束11的表面，如图4所示。
当中层螺旋向纱束12通过外层纱束聚合区7时，拉料装置41会将进料区30内的多个外层轴向纱束13，由进料区30拉至外层纱束聚合区7内，并进入含浸槽7内含浸树脂，如图1所示，再由含浸槽71内释放贴附于中层螺旋向纱束12表面前进，并进入成型模具72内，利用外层纱束聚合区7内的成型模具62，使得进入成型模具72内的外层轴向纱束13，会受到模具的嵌持与挤压，而被迫密集分布于中层螺旋向纱束12表面，如图5所示。
当外层轴向纱束13通过缠绕区8时，利用缠绕区8内的环周螺旋缠绕装置81，如图1所示，在外层轴向纱束13表面缠绕螺纹线材14，以形成岩栓表面的螺纹轮廓，如图6所示。
当上述复合有内、中及外层的轴向及螺旋向纱束与成型螺纹线的心轴岩栓半成品通过硬化区9时，利用硬化区9内的烘干装置91，将该岩栓半成品烘干，使树脂17能够与各纱束中的纱丝16，如图7所示，紧密胶结而硬化，再利用拉料装置41持续牵引复合成型固化后的岩栓外送，而能够脱离心轴2取出已固化具有中心栓孔的中空岩栓半成品，如图1所示。
最后，再将已固化的螺旋中空岩栓半成品上的成型螺纹线材14剥除，如图8所示，形成具有中心栓孔及螺纹轮廓的整体中空岩栓成品。
该含浸槽52及72内可使用环氧树脂、乙烯脂、不饱和聚酯及酚醛树脂等种类的树脂17；该各层纱束11、12及13可使用碳纤维、克维拉纤维、金属纤维及玻璃纤维等种类的材料；该螺纹成型线材14可使用PT、PE及尼龙等种类的材质。
综合以上所述，利用本发明一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，确实提高了一体化成型制造的生产效率，并且所制成的中空岩栓螺杆成品，因具有多层相复合的连续补强纤维，因此可承受极高的孔内压、外层引张力或剪力的能耐，故具有高强度、且制造成本低廉的优点，因此，本发明的确具有可供产业上利用的新颖性及进步性，现依法提出发明申请，恳请早日授权，将不胜感激。
Claims (7)
1、一种一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)以一心轴作为导引多层纱束的轨道；
(2)在该心轴一端设置进料区，承放多个用以供应复合内、外层轴向纱束材料的纱束轮；
(3)在该心轴另一端设置出料区，其具有一拉料装置，等速牵引心轴上各层纱束或复合成型的岩栓外送；
(4)在心轴轨道上依续设置内、中及外层纱束聚合区与另一成型螺纹的缠绕区，且该内及外层纱束聚合区内都设有树脂含浸槽；
(5)该内层纱束聚合区牵引进料区的多个内层轴向纱束，先进行含浸树脂后，采取轴向密集分布的方式，复合在心轴表面接受牵引；
(6)该中层纱束聚合区牵引单一或多个中层螺旋向纱束，采螺旋缠绕的方式，复合在内层轴向纱束表面接受牵引；
(7)该外层纱束聚合区牵引进料区的多个外层轴向纱束，先行含浸树脂后，采取轴向密集分布的方式，复合在中层螺旋向纱束表面接受牵引；
(8)该缠绕区将上述外层轴向纱束表面缠绕一层螺纹线材，取得岩栓表面的螺纹轮廓；
(9)在缠绕区后的心轴轨道上设具一硬化区，将复合有内、中及外层轴向及螺旋向纱束与成型螺纹线所制成的岩栓半成品进行烘干至硬化状态，后随出料区牵引脱离心轴，取出已固化具有中心栓孔的中空岩栓半成品；
(10)将已固化的螺旋岩栓半成品上的成型螺纹线材剥除，形成具有中心栓孔及螺纹的整体中空岩栓成品。
2、根据权利要求1所述的一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，其特征在于：该进料区中设有一控制进料区内的内、外层轴向纱束输出的张力的张力控制装置。
3、根据权利要求1所述的一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，其特征在于：该出料区中设一具动力牵引的拉料装置。
4、根据权利要求1所述的一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，其特征在于：该内层及外层纱束聚合区设一成型模具，将多个轴向纱束收缩聚合于心轴表面或中层螺旋向纱束表面。
5、根据权利要求1所述的一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，其特征在于：该中层纱束聚合区设有一环绕心轴旋转的螺旋缠绕装置，将单一或多个中层螺旋向纱束缠绕聚合于内层轴向纱束表面。
6、根据权利要求1所述的一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，其特征在于：该缠绕区设有一环绕心轴旋转的螺旋缠绕装置，将螺纹成型线材缠绕于外层轴向纱束表面，形成岩栓表面的螺纹轮廓。
7、根据权利要求1所述的一体成型制作具有中心栓孔的岩栓螺杆的方法，其特征在于：该硬化区设有一烘干装置，将复合有内、中、外层轴向及螺旋向纱束与成型螺纹线材所制成的岩栓半成品，烘干至硬化状态。
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