[发明专利]地脚螺栓装置

说明书

本发明涉及地脚螺栓装置，更具体地涉及用于装有可凝固的粘接材料的钻孔中的延迟拉力螺栓装置，这种装置在系紧重型机械、建筑构件和矿顶支撑件中是很有用的。

在矿顶支撑件和相近的紧装置中使用和可凝固的粘接材料结合的机械式膨胀系统来拉紧螺栓是众所周知的。这种普通的粘接材料设置在隔开的包装中，其中树脂以及用于树脂的催化剂是分开的。这样的系统公开于美国专利4，280，943号中。但树脂和催化剂的适当混合以及地脚螺栓的最终拉紧就成问题。树脂和催化剂的混合必须在非常短的时间内进行，螺栓装置插入钻孔中并以高速旋转来实现混合。

在一些应用机械式膨胀元件和可凝固的粘接材料的装置中，拉紧几乎在螺栓旋转开始后就立刻进行，在这种装置中大部分的拉紧是在树脂软化状态时进行的，而在其它装置中拉紧延迟到树脂开始硬化时才进行。

典型的矿顶螺栓包括一个长螺杆、一个锚固装置、一个支撑件，例如顶板和一个位于螺栓头和顶板间的淬硬平垫圈。淬硬垫圈的用途记录在美国材料试验学会标准F432-83和30联邦规章条例（CFR）75篇中。

具有各种轮廓形状的地脚螺栓被用来促进混合，锚固装置的一种类型的例证是美国专利4，393，638中显示的那种，具有螺旋形状的槽和脊的锥形螺栓是用来促进树脂的混合并迫使树脂进入孔的内底端，在美国专利4，564，315中展示了一个在靠近其端部具有螺旋槽的螺栓。这类装置都需切削加工或成型并且生产起来也较昂贵。

螺栓的拉紧是使用各种螺栓杆和膨胀外壳结构来实现的，在美国专 利4，413，930中显示的螺栓杆和外壳组合体，通过送入一个偏心塞而拉紧，该塞是通过锚固外壳而旋上螺栓杆。当螺栓是处在拉紧状态时外壳上的膨胀指抓紧孔壁，使其定位。这种机械式装置，虽然很有效拉紧螺栓，但却在钻孔壁上产生可断裂孔壁的高集中的载荷。美国专利4，655，645展示了一个固定在螺栓上的预制的螺旋杆的组合件。螺旋杆是和膨胀外壳或联接装置结合使用，预制螺旋杆是一附加的费用。

美国专利US    3940941公开了一种地脚螺栓装置，它由一尖端开槽的金属螺杆组成，螺栓与钻孔贴合的支撑部分由一垫片和螺母构成。此种螺栓尖端槽对粘接剂的搅拌作用较小，并且在拉紧螺栓的过程中，由于支撑部分和钻孔表面间的摩擦力，有相当一部分用于拉紧螺栓的能量消耗在螺栓头上，这个能量损失导致加热螺栓头，引起拉紧度的降低和多个螺栓拉紧程度不一致。

本发明的目的在于提供一种简化结构的脚螺栓装置，它既可提供良好树脂混合，又可改善拉紧特性，既不必采用偏心塞或膨胀指爪，也不必专门另加构件来支撑钻孔口。

根据本发明为促进混合，一个基本直的杆或金属丝装在一个在其一端具有一个头部和支撑装置而在其另一端有一个适于接纳一个螺帽的螺纹部分的螺栓上，杆或金属丝是以不同强度的焊接或其它方式而固定到螺帽和螺栓上，焊接点选择或杆沿螺栓的长度上成直线或稍稍螺旋形，为防止螺栓头在拉紧过程中被拉入钻孔中，螺栓头可有一增大的台肩，或顶板、垫圈或其组合件可位于螺栓的头部端。当该地脚螺栓装置被压入一容有隔开包装的可凝固的粘接材料的钻孔中并且螺栓旋转时，螺栓、杆和螺帽作为一个整体来旋转，混合树脂和催化剂。当树脂凝固时，杆上的滞动力就增加，并且最终杆在其最弱点开裂或分离。当杆开裂成自由时，该自由长度盘绕在螺栓杆上，使得催化剂和树脂的混合体向着钻孔的顶部运动。此刻，螺帽和螺栓相互自由旋转。当部分凝固的树脂强 硬到足以阻止螺帽旋转时，螺栓就自己旋入螺帽中，螺帽被向下拉入部分凝固的树脂中，使得树脂成压缩状态并使树脂扩展到钻孔壁上。螺帽向下移动直到树脂达到一个足够的凝固强度来停止其运动。这就停止了螺栓的旋转。此时安装完毕，并且螺栓处于拉紧状态。

在一个最佳实施例中，螺栓设有支撑装置，该装置在螺栓完全插入钻孔时起止推轴承的作用。该支撑装置可包括有具有贴接平面的零件组合件，例如，二个放置在螺栓头的台肩上的垫圈。零件的形状应选择成可在螺栓拉紧时防止螺栓头被拉入钻孔，以及把由拉紧螺栓所产生的压力散布在一个较大区域。至少支撑件的二个接触表面涂有一层潜润滑材料，涂层可根据使用的材料在厚度上从大约0.1mm到大约2.0mm之间变化，涂层的厚度并不重要。最好这二个接触表面可由润滑材料松开地互相粘接，当这个螺栓装置旋转时，由于螺栓头和支撑装置之间的摩擦力，在支撑装置内就产生热，当温度上升时，潜润滑材料就活化、熔解并起润滑剂的作用。此时当螺栓在钻孔中被拉紧时支撑装置起一个润滑止推轴承的作用。