CN1584294A - 锚杆和其加工工艺以及该工艺所用的装置 - Google Patents

Abstract

一种锚杆和其加工工艺以及该工艺所用的装置，属于煤矿井巷用锚固件及其加工技术领域。在一套包括纱架机构、导丝机构、树脂含浸机构、预成型机构、模压机构、卡拉机构、液压动力机构、电气箱、切割平台构成的装置上将若干根玻璃纤维丝在含浸浸胶液后集拢成缆状引入模具，并且通过向模压机构的杆尾端模模腔中补料，以120～135℃、3～5分钟作热固化成型，出模后所获得的材质为纯玻璃钢的锚杆的杆尾端为全螺纹。本发明具有所获得的锚杆的承载力优异、加工工艺步骤少、加工效率高，设备配置简单、合理的优点。

Description

锚杆和其加工工艺以及该工艺所用的装置

技术领域

本发明涉及一种锚杆和其加工工艺以及该工艺所用的装置，更具体地讲是一种采矿作业中的井下巷道支护用的锚杆产品和锚杆产品的加工工艺及该加工工艺所用的设备。

背景技术

采用锚固剂将锚杆对煤矿井下巷道支护是一项先进的并普为接受和使用的矿井支护技术。先前所见诸之锚杆采用钢质材料，由于钢质材料所制成的锚杆主要存在二大缺陷，即极易受腐蚀而失效和因采煤机械切割锚杆或锚杆与其它器材碰撞产生火花，引发局部瓦斯爆炸及粉尘自燃，给矿巷安全带来隐患，故而被禁用或慎用而渐遭淘汰。

于是，中国专利专利号为96228189.1公开了一种复合玻璃钢锚杆，以木质材料作锚杆的杆体芯，在杆体芯之两端分别连接金属圆钢，一端的金属圆钢加工成左旋麻花状，另端的圆钢上加工出螺纹，然后在其外通体地包裹玻璃丝布，压实固化成复合体。这种结构的锚杆，因杆体部分为非金属材料，在一定程度上可消除前述缺陷。但是，杆体两端仍采用金属，不仅与杆体的结合强度欠理想，影响锚固效果，而且只要有金属存在，仍有引发危险之虞。还有，用木杆、玻璃丝布、圆钢等几种材料复合加工成锚杆，不仅结构复杂，而且加工工艺步骤冗长、加工效率低下。

进而，中国专利公开了一种玻璃钢锚杆及其制造方法，申请号为97121002.0。就该专利申请技术方案所反映的锚杆结构本身而言，因其在杆体的杆尾端仍采用一截金属螺杆，所以同样不足以消除金属螺杆与杆体之间结合强度差的因素，此外，如前述只要存在金属段，则无法避免作业中的碰撞而引发危险。就其加工方法而言，很难实现将杆尾端的金属螺杆与玻璃钢杆体两者牢固地构成一体，缘于两者的材质大相径庭；尤其是，虽然在本专利申请方案中未充分揭示或明确教导本技术领域普通技术人员如何得到杆体，但可以从其对选料是选用中碱或无碱玻璃纤维纱，然后将玻璃纤维纱在用树脂、固化剂、促进剂配制好的浸胶液中浸胶，再把浸润均匀的锚杆坯放入一端呈左旋麻花的模具，在杆尾部嵌入金属螺杆，然后合模，待固化成型后脱模，这样金属螺杆就与玻璃钢杆体牢固连接为一体，最后修补、整形、磨光形成成品的这一段文字描述中知道其加工方法是并不完善的，导致存在后续的修补、整形、磨光工序，同样存在前述的工艺流程冗长，加工效率低下的欠缺。

又及，中国专利授权公告号CN1121914C公开了一种锚杆杆体加工方法及杆体螺纹段加工的专用设备。其贡献在于：变原有技术中对杆尾端采用冷拔滚丝工艺为先予对杆尾端进行表面挤压，再对其作滚丝成型。这样可以满足锚杆使用中对强度和延伸率的综合要求，避免因采用公知的冷拔滚丝工艺损及锚杆体的延伸率。前述工艺是由其推崇的专用设备采完成的。然而，这种方法及专用设备仅适合于对纯金属材质的锚杆加工，即对Q235-A圆钢加工(见其说明书第2页)。

鉴于前述的锚杆以及用于加工锚杆的方法、装置均来脱离锚杆整体的非金属化，因此，无法使这种锚杆在矿业中推广使用。所以，便有了如图1、图2所示结构的非金属化的锚杆，这种锚杆不会在使用过程中引发局部瓦斯爆炸及粉尘自燃。

图1中所示的锚杆包括杆体9和位于杆体9一端的杆尾端91，这种锚杆为纯玻璃钢材质，虽然能放心地应用于煤矿井巷的锚固，但是，由于其杆尾端91呈现为半螺纹，即在杆尾端91的相对应之两侧存在光滑的无螺纹区域。因此，当用帽盖通过螺帽螺固其上时，其承载力较差，比起全螺纹来说，承载力至少要小五分之二。而之所以在杆尾端两侧存在呈对称分布的平滑的无螺纹区域。主要是在加工工艺过程中杆尾端产生缺料和脱模以及出模的方式存在问题。

针对前述图1结构的锚杆的缺陷，市场便见诸有一种由图2所示结构的锚杆，即杆尾端91为全螺纹，从表面上看似乎优于半螺纹，但由于其是先用尼龙包裹于材质为玻璃钢的杆尾端91上，再通过压制而构成全螺纹的，由于尼龙与玻璃钢属相异材质，两者难以固结为一体，使用过程中易出现脱壳，而且还同样存在着承载力弱的问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种在使用过程中不会因其引发局部瓦斯爆炸及粉尘自燃的、承载力优异的锚杆。

本发明的目的还在于提供一种具有工艺步骤少、加工效率高、保障获得具有良好承载力的锚杆的加工工艺。

本发明的目的又在于提供一种锚杆的加工工艺所用的装置，结构简单、可实现锚杆加工工艺简单、便捷。

本发明的目的是这样来达到的，一种锚杆，包括玻璃钢材质的具肋92的杆体9和位于杆体9尾部的表面具螺纹93的杆尾端91，所述的杆尾端91一体地扩设于杆体9的尾部，其表面的螺纹93为全螺纹。

本发明所述的螺纹93为右旋螺纹。

本发明的还一目的是这样来达到的，一种锚杆的加工工艺，其是将自纱架机构上引出的若干根无碱或中碱的玻璃纤维丝在导丝机构的导引下引入到树脂含浸机构的盛装有浸胶液的浸胶容器，使各玻璃纤维丝上含浸浸胶液；继而引入预成型机构，使若干根含浸浸胶液后的玻璃纤维丝结并成缆状；再引入到模压机构的杆体模、杆尾端模中加热模压成型，同时向杆尾端模中补注浸胶液，控制加热温度为120℃～135℃，保持3～5分钟后脱模，得到锚杆；最后由卡拉机构将锚杆衔至切割平台切割成所需长度。

本发明所述的浸胶液是由以下重量份比的原料制成，972树脂100份、固化剂3～5份、促进剂2～5份、阻燃剂3～5份、填充料5～10份、脱模油1～2份。

本发明所述的固化剂为叔丁脂、促进剂为过氧化二苯甲酰、填充料为氢氧化铝和滑石粉中的任意一种、阻燃剂为三氧化二锑和十溴联苯醚中的任意一种。

本发明的锚杆的加工工艺更可通过配套的装置来实现，该装置包括纱架机构1、用于导引自纱架机构1上引出的玻璃纤维丝的导丝机构2、供玻璃纤维丝含浸浸胶液的树脂含浸机构3、  用于将含浸过浸胶液后的若干根玻璃纤维丝集拢成缆状的预成型机构4、用于把从预成型机构4引出的缆状的玻璃纤维绳进行热固化的模压机构5、用于将由模压机构5压制成型后的锚杆曳引至切割平台10切割的卡拉机构8、驱动模压机构5的模具开/合及驱使卡拉机构8移动的液压动力机构6、分别与模压机构5和液压动力机构6电气连接的电气控制箱7，所述的模压机构的杆尾端模59的侧部开设有与其模腔594相通的用于向模腔594中补注浸胶液的补料孔597。

本发明所述的补料孔597开设在杆尾端模59的上半模591侧部。

本发明所述的补料孔597开设在杆尾端模59的下半模592侧部偏上方。

本发明所述的预成型机构4由支架41、成型套42、固定架43、固定螺杆44、导丝盘45、预成型套46构成，支架41固定在模压机构的机架51上，成型套42固定在支架41上，成型套42中央具有一喇叭形的第二成型孔421，固定架43固置在支架41上，固定螺杆44的一端与成型套42相固，中部与固定架43相固，另一端与导丝盘45相固定，预成型套46与固定架43相固，预成型套46中央有第一喇叭形的第一成型孔461，第一成型孔461与第二成型孔421相对应，第二成型孔421与模压机构的杆体模56的模腔相对应。

本发明的锚杆和其加工工艺以及该工艺所用的装置与已有技术相比的不同之处在于：1.锚杆的杆尾端91上的螺纹93为一体压制的全螺纹，承载力可提高五分之二；2.在压制过程中可向杆尾端模91的模腔594补料，防止杆尾端91因缺料而形成半螺纹，每加工一枚锚杆仅需3～5分钟，因而效率高；3.设备的结构简单、能方便和快速地加工出锚杆。

附图及图面说明

图1为已有技术中的锚杆的结构图。

图2为已有技术中的另一种锚杆的结构图。

图3为本发明的锚杆的结构图。

图4为本发明的锚杆的一个应用实例图。

图5为本发明所述的装置的示意图。

图6为图5的详细结构图。

图7为本发明装置中的预成型机构4的结构图。

图8为本发明装置中的模压机构5的杆尾端模59的结构图。

具体实施方式

请见图3，申请人给出了本发明的锚杆的具体结构，其包括杆体9和杆尾端91，杆体9和杆尾端91由模具一体压制成型。材质为纯玻璃钢，在压制成型时，杆体9上的肋92和杆尾端91上的螺纹93随之成型。其中杆尾端91上的螺纹93以形成为顺旋螺纹为宜，但并不意味着非得采用顺旋螺纹不可，仅是依据常规而言，螺纹93的旋向习惯取顺旋。由于在压制锚杆的工艺过程中，通过向杆尾端91补充浸胶液，这样加工出的锚杆的杆尾端91上便不会出现象图1所示的锚杆那样因缺料而造成缺失螺纹部分的空白区域。经申请人测试表明，本发明结构的锚杆的承载力可达到80KN，而图1所示的半螺纹的锚杆的承载力仅为50KN。此外，本发明的锚杆采用一体一次性压制成型，也不需要象图2所示的锚杆那样对杆尾端91以包裹尼龙后再行压制出全螺纹。

请见图4，示意了将本发明的锚杆应用到煤矿井巷中的一个实施例，一般而言，对煤矿井巷的巷壁每平方米依需设置多枚锚杆(通常为10枚)，先在巷道壁上钻制出用于插入杆体9的孔，再向孔内放入习惯称之为药包的粘结凝固剂，即锚固剂，然后将杆体9插入到孔内，当杆体9的前端触及药包，致使药包散包即破裂，从而由粘结凝固剂使杆体9与孔壁牢固地结为一起。杆尾端91伸展在巷壁外，将帽盖94套置其上，再用螺帽95螺固，从而完成了对巷壁的锚固。帽盖94、螺帽95均为非金属材料。由于本发明的锚杆不具有金属件，因此可以放心地应用，无须担忧由其引发矿巷局部瓦斯爆炸或粉尘自燃。

请见图5并结合图6、7、8，本发明所述的纱架机构1包括架体11、用于插置纱件13的插芯12，架体11为框架结构，插芯12有多列，每列有多个，彼此间隔一定距离。

本发明的导丝机构2包括过丝板支架21、第一过丝板22、第二过丝板23、第三过丝板24，第一过丝板22安装于过丝板支架21上，第二、三过丝板23、24设置在树脂含浸机构3上，第一、二、三过丝板22、23、24彼此相隔一定距离，在它们的板体上分别分布有若干第一、二、三导丝孔221、231、241。

本发明的树脂含浸机构3包括浸胶容器支架31、浸胶容器33、压丝杆32，浸胶容器33安置于浸胶容器支架31上压丝杆32的两端固定在浸胶容器33的容腔中，其作用是使行进而至的玻璃纤维丝131漫经置于浸胶容器33中的浸胶液34，以便让玻璃纤维丝131沾附浸胶液34。在浸胶容器33之一端延接有一回料槽331的一端，回料槽331的另一端固定到预成型机构4的支架41上。回料槽331的作用是用于接纳由玻璃纤维丝131上沥落的浸胶液34以及将预成型机构3排出的剩余的浸胶液34回引至浸胶容器33。前述的导丝机构2的第二、三过丝板23、24固定在浸胶容器支架31的两侧。

本发明所述的预成型机构4通过其支架41用固定螺钉经其上的螺孔411固定在模压机构5上，成型套42既可以在支架41上加工而成，也可以另行制作后与支架41螺固或铆固或焊固。同例，预成型套46既可以在固定架43上加工而成，也可以另行加工后与固定架43螺固或铆固或焊固。预成型套46的第一成型孔461与成型套42的第二成型孔421相对应。所述的导丝盘45通过螺帽固定在一对固定螺杆44的一端端部，其上分布有若干导丝孔451。该预成型机构4的作用是使经由导丝盘45上的导丝孔451导入的沾附有浸胶液34后的若干根中碱或无碱玻璃纤维丝131在经第一成型孔461后得到集拢，进而经第二成型孔421充分集拢而合并成缆状，以供模压机构5压制。

本发明的模压机构5包括机架51、合/脱模油缸52、上、下压板54、55、上压板支架53，上、下电热板57、58、杆体模56、杆尾端模59，多个(图中为3个)合/脱模油缸52安装在机架51内，由油管521与液压动力机构6油路联接，其缸柱522的前端端部与下压板55固定，而上压板54固定在上压板支架53上，上压板支架53固定在机架51上，上、下电热板57、58分别固定在上、下压板54、55上，上、下电热板57、58内分别敷设电加热元件571、581，电加热元件571、581为电加热管。杆体模56的上、下模分别与上、下电热板57、58相固，杆尾端模59的上半模591由其上的固定连接孔596与上电热板57贴合固定，下半模592则与下电热板58贴合固定。上、下半模591、592之间形成的模腔594与杆体模56的模腔相通并处于同一直线上。上、下半模591、592上的上、下半模螺纹595、593相互配合成全螺纹。在上半模591的任一侧部开设有与模腔594相通的补料孔597，通过该补料孔597可以向模腔594中补入浸胶液34。此外还可以在补料孔597上延设一引料管，藉由其将料液引入模腔594。补料时，可以通过手执补料壶等的方式向补料孔597中补料。

本发明的液压动力机构6包括动力箱架61、电机62、油泵63、油箱64、分配阀65、油管66，它们彼此之间联接成一个完整的液压控制系统，该液压控制系统可以采用中国江苏省海门市益平液压设备有限公司生产的液压站。只要将该液压站购入后用油管66与本发明的卡拉机构8油路连接以及由油管521与本发明的模压机构的合/脱模油缸52与油路联接即可。

本发明的电气控制箱7由线路分别与模压机构5的诸电加热元件571、581以及液压动力机构6的电机62电气连接。

本发明的卡拉机构8包括卡拉器支架81、卡拉油缸82、连接轴83、一组滚轮84、压板85、压板座86、滚轮87、出模油缸88、导轨89，卡拉器支架81通过滚轮87设置于导轨89上，卡拉油缸82安装于卡拉器支架81上，连接轴83之一端与卡拉器支架81连接，另一端与出模油缸88的缸柱881连接，一组滚轮84设于液压机构6的动力箱架61的架体平台上，压板85分为上、下压板，上压板固置于卡拉油缸82的缸柱821上，下压板通过压板座86与卡拉器支架81固定，出模油缸88设在液压动力机构6的动力箱架61内，导轨89设在导轨支架上。

本发明的切割平台10延接在卡拉机构8的尾部。

利用本发明装置加工锚杆9的具体工艺过程为：将一个个玻璃纤维丝盘即纱件13插置于架体11的各插芯12上，从各个纱件13上引出的玻璃纤维丝131分别依次穿过第一、二过丝板22、23上的第一、二导丝孔221、231，然后在压丝杆32的作用下，迫使各玻璃纤维丝131在经过浸胶容器33时，从浸胶容器33中沾附用100份972树脂、4份叔丁脂、3份过氧化二苯甲酰、4份三氧化二锑或4份十溴联苯醚、8份滑石粉或氢氧化铝、2份脱模油制成的浸胶液34，再经第三过丝板24上的第三导丝孔241引入到预成型机构4的导丝盘45，经导丝盘45上的导丝孔451引入到预成型套46的第一成型孔461，继而引入到成型套42的第二成型孔421，使玻璃纤维丝131结并成缆绳状态，进而地引至模压机构5的杆体模56的模腔和杆尾端模59的模腔594，此时在液压动力机构6的作用下，诸合/脱模油缸52进油，其缸柱522从缸体内外伸，带动下压板55上移，由于敷设有电加热元件581的下电热板58是与下压板55相固定的，又由于杆体模56的下半模和杆尾端模59的下半模592是与下电热板58贴固的，因此在缸柱522推动下压板55上移时，使杆体模56、杆尾端模59合模，与此同时诸如电加热元件571、581通电加热，使位于杆体模56的模腔和杆尾端模59的模腔594中的缆状的玻璃纤维绳产生固化，在热固化的过程中，既可手工也可通过自动的方式向杆尾端模59的上半模591上的补料孔597中补灌浸胶液。热固化时间控制为3分钟，温度控制为125℃，时间和温度分别由电气电路中的控制部件来执行。一俟热固化过程完成，与前述原理相反地缸柱522回缩，直至完成脱模，此时在液压动力机构6的作用下，卡拉机构8的出模油缸88、卡拉油缸82作相应的协调动作，出模油缸88的缸柱881向右伸出，推动夹持有锚杆的卡拉器支架81向左位移，直至把锚杆从模具中拉离，馈至切割平台10按所需的尺寸切断。由于前述的动作是构成为一个连贯体的，因此，从纱件13上引出玻璃纤维丝131的动作起始至切割平台10切割的全过程是连续进行的，  所以加工效率比较高，使用单台本发明装置可年产15万根以上。

Claims (9)

1、一种锚杆，它包括玻璃钢材质的具肋(92)的杆体(9)和位于杆体(9)尾部的表面具螺纹(93)的杆尾端(91)，其特征在于所述的杆尾端(91)一体地扩设于杆体(9)的尾部，其表面的螺纹(93)为全螺纹。

2、根据权利要求1所述的锚杆(9)，其特征在于所述的螺纹(93)为右旋螺纹。

3、一种锚杆的加工工艺，其特征在于其是将自纱架机构上引出的若干根无碱或中碱的玻璃纤维丝在导丝机构的导引下引入到树脂含浸机构的盛装有浸胶液的浸胶容器，使各玻璃纤维丝上含浸浸胶液；继而引入预成型机构，使若干根含浸浸胶液后的玻璃纤维丝结并成缆状；再引入到模压机构的杆体模、杆尾端模中加热模压成型，同时向杆尾端模中补注浸胶液，控制加热温度为120℃～135℃，保持3～5分钟后脱模，得至锚杆；最后由卡拉机构将锚杆衔至切割平台切割成所需长度。

4、根据权利要求3所述的锚杆的加工工艺，其特征在于所述的浸胶液是由以下重量份比的原料制成，972树脂100份、固化剂3～5份、促进剂2～5份、阻燃剂3～5份、填充料5～10份、脱模油1～2份。

5、根据权利要求4所述的锚杆的加工工艺，其特征在于所述的固化剂为叔丁脂、促进剂为过氧化二苯甲酰、填充料为氢氧化铝和滑石粉中的任意一种、阻燃剂为三氧化二锑和十溴联苯醚中的任意一种。

6、一种锚杆的加工工艺所用的装置，它包括纱架机构(1)、用于导引自纱架机构(1)上引出的玻璃纤维丝的导丝机构(2)、供玻璃纤维丝含浸浸胶液的树脂含浸机构(3)、用于将含浸过浸胶液后的若干根玻璃纤维丝集拢成缆状的预成型机构(4)、用于把从预成型机构(4)引出的缆状的玻璃纤维绳进行热固化的模压机构(5)、用于将由模压机构(5)压制成型后的锚杆曳引至切割平台(10)切割的卡拉机构(8)、驱动模压机构(5)的模具开/合及驱使卡拉机构(8)移动的液压动力机构(6)、分别与模压机构(5)和液压动力机构(6)电气连接的电气控制箱(7)，其特征在于所述的模压机构的杆尾端模(59)的侧部开设有与其模腔(594)相通的用于向模腔(594)中补注浸胶液的补料孔(597)。

7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述的补料孔(597)开设在杆尾端模(59)的上半模(591)侧部。

8、根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述的补料孔(597)开设在杆尾端模(59)的下半模(592)侧部偏上方。

9、根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述的预成型机构(4)由支架(41)、成型套(42)、固定架(43)、固定螺杆(44)、导丝盘(45)、预成型套(46)构成，支架(41)固定在模压机构的机架(51)上，成型套(42)固定在支架(41)上，成型套(42)中央具有一喇叭形的第二成型孔(421)，固定架(43)固置在支架(41)上，固定螺杆(44)的一端与成型套(42)相固，中部与固定架(43)相固，另一端与导丝盘(45)相固定，预成型套(46)与固定架(43)相固，预成型套(46)中央有第一喇叭形的第一成型孔(461)，第一成型孔(461)与第二成型孔(421)相对应，第二成型孔(421)与模压机构的杆体模(56)的模腔相对应。

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