帶有模注的可破裂的插入件的轉(zhuǎn)矩螺帽的制作方法

專利名稱：帶有模注的可破裂的插入件的轉(zhuǎn)矩螺帽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有模注的可破裂的插入件或延遲止動(dòng)件的轉(zhuǎn)矩螺帽和制造該轉(zhuǎn)矩螺帽的方法。
背景技術(shù)：
在礦頂支持的技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知將固定在礦頂內(nèi)的鉆孔中的螺栓張緊以加固在礦頂表面上的未被支持的巖石層，如2005年2月23日遞交的、標(biāo)題為“桁架瓦(TRUSS SHOE)”的美國專利申請(qǐng)系列號(hào)11/064,426中所述，該專利結(jié)合在此供參考。通常。通過礦頂鉆孔進(jìn)入巖石層。由螺栓端部上的擴(kuò)張殼與巖石層的嚙合或用樹脂將螺栓粘接于巖石層、固定巖石層中的螺栓端部，或者使用擴(kuò)張殼和樹脂粘合相結(jié)合的方法將礦頂固定件固定在該鉆孔中。當(dāng)然在本討論中所關(guān)注的是轉(zhuǎn)矩螺帽，用轉(zhuǎn)矩螺帽將固定件的一端固定在礦頂內(nèi)和將礦頂穩(wěn)定件固定于該固定件的另一端。
通常和如美國專利號(hào)5,064,312所述〔該專利結(jié)合在此供參考〕，將該固定件固定在鉆孔中的技術(shù)包括將一封殼插入在礦頂內(nèi)所鉆的一鉆孔中，該封殼包括樹脂部分和催化劑部分。將固定件的一端移動(dòng)進(jìn)入該鉆孔中，以使固定件的該端與樹脂封殼接觸。轉(zhuǎn)動(dòng)和進(jìn)一步移動(dòng)該固定件進(jìn)入該鉆孔，以使樹脂封殼破裂和將樹脂部分和催化劑部分混和在一起，以提供將固化和硬化在該鉆孔中的樹脂。在樹脂固化之后，將一螺帽擰在從該孔伸出的固定件的螺紋端上，到達(dá)礦頂穩(wěn)定件、例如抵靠于礦頂或壁的支承板或桁架瓦。
在美國專利號(hào)4,556,350中揭示了轉(zhuǎn)動(dòng)固定件以破裂該封殼和/或混和樹脂和催化劑的一技術(shù)。通常，螺帽在該螺帽端部具有化學(xué)固化樹脂材料的一塞子，在從該孔延伸出的固定件的螺紋端上轉(zhuǎn)動(dòng)該螺帽。該螺帽的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)使固定件的端部和塞子移動(dòng)成為相互接觸狀態(tài)，此后螺帽的轉(zhuǎn)動(dòng)使固定件轉(zhuǎn)動(dòng)。在樹脂硬化以將固定件固定在該鉆孔內(nèi)之后，在加大的轉(zhuǎn)矩作用之下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)螺帽使塞子破裂，以及能夠在固定件的螺紋端上轉(zhuǎn)動(dòng)螺帽，以使礦頂穩(wěn)定件移動(dòng)、依靠著礦頂。
雖然美國專利號(hào)4,556,350中所揭示的螺帽可用于使封殼破裂和/或混和樹脂和催化劑，但是有缺點(diǎn)。更具體地，為了將塞子固定在螺帽中，螺帽必須脫油脂，以保證將塞子粘合于螺帽的內(nèi)表面，用于提供在現(xiàn)場(chǎng)的螺帽的性能一致性。并且，當(dāng)形成樹脂塞子時(shí)，需要將螺帽放在用釋放劑處理的一盤上，以及將所需數(shù)量的樹脂注入螺帽內(nèi)，并讓其固化。
如該領(lǐng)域的那些熟練人員能夠理解的那樣，有利的是提供不要求脫脂步驟、用釋放劑處理盤子、以及存放螺帽以固化樹脂的具有一塞子、插入件或延遲止動(dòng)件的一螺帽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及具有螺帽本體和可破裂的插入件或延遲止動(dòng)件的螺帽。在本發(fā)明的一非限制性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)矩螺帽包括具有一第一端和一相對(duì)的第二端、并帶有連接本體的第一和第二端的有螺紋的內(nèi)通道的本體，該通道具有內(nèi)螺紋，模注的可破裂的插入件處于該通道內(nèi)，同時(shí)插入件的周邊接合諸內(nèi)螺紋的所選螺紋的頂部。插入件被模注進(jìn)入螺帽本體，并具有與螺帽本體的螺紋內(nèi)通道接合的它的周邊，以將插入件牢固地保持在該螺帽內(nèi)。在本發(fā)明的一非限制性實(shí)施例中，插入件的一側(cè)具有來自注入口的作為模注件的特征的一標(biāo)記。在本發(fā)明的另一非限制性實(shí)施例中，插入件的周邊與螺紋的最低點(diǎn)分開，以便于破裂的插入件的碎片脫離螺帽。在本發(fā)明的再一非限制性實(shí)施例中，在插入件和螺紋的嚙合表面部分之間提供無摩擦或低摩擦材料，例如但不是限制本發(fā)明，油或油脂。以減少在螺栓和螺帽之間的摩擦和用于從螺帽更完全地釋放插入件。
本發(fā)明還涉及制造本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩螺帽的非限制性實(shí)施例的方法。在本發(fā)明的一非限制性實(shí)施例中，使上模移動(dòng)進(jìn)入螺帽本體的一端內(nèi)，注射模進(jìn)入另一端。兩模子的端部分開，以提供所注入的聚合物的空腔。在本發(fā)明的一非限制性實(shí)施例中，進(jìn)入空腔的初始聚合物在上模表面上形成一薄的復(fù)蓋層或溢料，以防止聚合物在諸螺紋和上模的諸壁之間的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)聚合物在空腔內(nèi)固化之后，使模子脫離螺帽本體，提供具有可破裂的插入件的螺帽。在本發(fā)明的又一非限制性實(shí)施例中，使油或油脂通過上模內(nèi)的通道移動(dòng)，以對(duì)諸螺紋的諸所選表面部分施加一層油或油脂。在本發(fā)明的另一非限制性實(shí)施例中，加熱注入的聚合物以融合油脂，用于方便油脂流過通道。
在本發(fā)明的又一非限制性實(shí)施例中，該方法涉及制造具有可破裂插入件的轉(zhuǎn)矩螺帽，其中該方法包括下列諸步驟提供具有一第一端和一相對(duì)的第二端、帶有連接螺帽本體的第一端和第二端的內(nèi)螺紋通道的螺帽本體；使上模的一端處于螺帽本體的第一端內(nèi)；使注射模的一端處于螺帽的第二端內(nèi)，同時(shí)上模和注射模的諸端部相互分開一預(yù)定距離，以提供一空腔；將注入模制材料移動(dòng)進(jìn)入該空腔，在上模的端部的諸表面上形成一薄的復(fù)蓋層，以防止注入的模制材料在通道的諸螺紋和上模的諸相鄰壁之間移動(dòng)；移動(dòng)兩模子離開螺帽本體，以提供具有可破裂的插入件的轉(zhuǎn)矩螺帽。
并且，本發(fā)明涉及將固定件固定于一結(jié)構(gòu)、例如(和不是限制本發(fā)明)礦頂、礦壁、懸崖的側(cè)面、靠近道路的巖石層和混凝土壁的方法。在本發(fā)明的固定方法的一非限制性實(shí)施例中，具有模注的可破裂的插入件的本發(fā)明的螺帽被擰到張緊螺栓的一端上。該螺栓的其余部分處于該結(jié)構(gòu)內(nèi)的鉆孔中，同時(shí)螺栓的相對(duì)端接合具有樹脂部分和催化劑部分的一封殼。轉(zhuǎn)動(dòng)螺帽，用于轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓，以使該封殼破裂和/或混和樹脂和催化劑部分，從而將螺栓的端部固定在該鉆孔內(nèi)。在加大的轉(zhuǎn)矩作用之下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)螺帽，使插入件破裂，沿著軸的端部移動(dòng)螺帽，以對(duì)著該結(jié)構(gòu)偏壓和/或固定頂部穩(wěn)定件。隨著螺帽沿著軸的端部移動(dòng)，軸的端部排出留在螺帽本體內(nèi)的插入件的任何部分。
在將固定件固定在一結(jié)構(gòu)中的方法的又一非限制性實(shí)施例中，其中該方法包括下列諸步驟提供包括螺帽本體的轉(zhuǎn)矩螺帽，該螺帽本體具有被模注進(jìn)入螺帽本體的可破裂的插入件；將固定件的一端擰入螺帽本體的一端內(nèi)；將固定件的相對(duì)端定位在該結(jié)構(gòu)中的鉆孔內(nèi)，同時(shí)固定件的相對(duì)端接合具有樹脂部分和催化劑部分的一封殼；轉(zhuǎn)動(dòng)固定件以破裂該封殼和/或混和樹脂和催化劑部分，以將固定件的相對(duì)端固定在該鉆孔內(nèi)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明的一非限制性螺帽的立體圖，為了清楚起見去除了某些部分；圖2是圖1所示的螺帽的端視圖；圖3是擰在螺紋軸端部上的圖1所示的螺帽的側(cè)剖視圖；圖4是本發(fā)明的一螺帽的另一非限制性實(shí)施例的側(cè)剖視圖；圖5是類似于圖4的視圖，示出了本發(fā)明的一螺帽的又一非限制性實(shí)施例；圖6是類似于圖4的視圖，示出了本發(fā)明的一螺帽的再一非限制性實(shí)施例；圖7是類似于圖4的視圖，示出了本發(fā)明的一螺帽的再一非限制性實(shí)施例；圖8是類似于圖4的視圖，示出了本發(fā)明的一螺帽的再一非限制性實(shí)施例；圖9A-9F示出了用于在螺帽本體內(nèi)模注一插入件或延遲止動(dòng)件的本發(fā)明的一非限制性實(shí)施例；圖10是一礦頂?shù)木植科室晥D，該礦頂具有安裝在礦頂內(nèi)的鉆孔中的固定件的一端和封殼、在固定件的有螺紋的另一端上的礦頂穩(wěn)定件、以及與該另一端分開的本發(fā)明的螺帽；以及圖11是類似于圖4的視圖，示出了本發(fā)明的一螺帽的另一非限制性實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
如本文所使用的那樣，空間或方向術(shù)語，例如“內(nèi)”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平的”、“垂直的”等，涉及到本發(fā)明，如附圖所示。但是，應(yīng)該理解本發(fā)明可以采取許多可替換選用的方位，因此，這些術(shù)語不應(yīng)理解為限制性的。并且，用在該說明書和權(quán)利要求書中的表示尺寸、物理特性等的所有數(shù)字應(yīng)該被理解為在所有的情況下被術(shù)語“大約”修飾。因此，除非指出不同，在以下說明書和權(quán)利要求書中所述的數(shù)值可以根據(jù)本發(fā)明所尋求獲得的所需特性而變化。至少不是意圖對(duì)權(quán)利要求書范圍的等價(jià)物的原理應(yīng)用的限制，至少應(yīng)該以所報(bào)告的重要數(shù)字和通過使用普通常規(guī)技術(shù)理解各數(shù)值參數(shù)。而且，在此所揭示的全部范圍將被理解為包括在此所包含的任何和全部子范圍。例如，所述的“1至10”范圍應(yīng)該被認(rèn)為包括在最小值1和最大值10之間(和包含該最小值和最大值之間)的任何和全部子范圍；也就是說，所有子范圍開始于最小值1或更大和終止于最大值10或更小，例如1至6.7，或3.2至8.1，或5.5至10。
在討論本發(fā)明的非限制性實(shí)施例之前，應(yīng)該理解本發(fā)明不局限于在此所示的和所討論的具體的非限制性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，這是由于本發(fā)明可以有其它實(shí)施例。此外，本文中討論本發(fā)明所用的術(shù)語是用于敘述目的，是非限制性的。并且，在以下討論中除非另有指示，相同的標(biāo)號(hào)涉及相同的部分。
參閱圖1至3，示出了帶有本發(fā)明的一非限制性實(shí)施例的特征的一螺帽10。該螺帽10包括螺帽本體12和按以下所討論的方式被包含在螺帽本體12內(nèi)的一模注插入件或延遲塞14。尤其參閱圖1和3，螺帽本體12具有帶基本均勻的螺紋高度和節(jié)距的內(nèi)螺紋16。術(shù)語“螺紋高度”被定義為在螺紋較小內(nèi)徑、例如螺紋16的最高點(diǎn)或頂點(diǎn)18和螺紋最大內(nèi)徑、例如螺紋16的相應(yīng)的最低點(diǎn)20之間所測(cè)量的距離。術(shù)語“節(jié)距”被定義為在相鄰螺紋16的頂點(diǎn)18之間的間距。
內(nèi)螺紋16從有凸緣的敞開端22延伸到相對(duì)的敞開端24，以提供帶有內(nèi)螺紋通道26的螺帽本體12。在圖1和3中所示的螺紋16延伸通道26的長(zhǎng)度，即從端部22到端部24。如能夠理解的那樣，本發(fā)明考慮了具有僅在內(nèi)通道的一部分上的螺紋16，例如在離開螺帽本體12的諸端部22、24的一個(gè)或兩個(gè)一距離處開始。更具體地和不是對(duì)本發(fā)明限制，圖4所示的螺帽27具有內(nèi)通道28，該通道具有從一敞開端29延伸的和終止于離一端部24一距離處的螺紋部分30，以提供無螺紋部分32。通道28的無螺紋部分32具有等于或大于內(nèi)螺紋最大直徑或螺紋最低點(diǎn)20的直徑的一直徑，以通過圖3所示的螺紋軸42的螺紋端40。
再參閱圖1和3，螺帽本體12的外表面的輪廓不是對(duì)本發(fā)明的限制，較佳地具有能夠例如被扳手或棘輪嚙合的有輪廓的或成形的外表面，以便將螺帽10轉(zhuǎn)動(dòng)到軸42的螺紋端40(見圖3)，以對(duì)螺帽10施加預(yù)定的轉(zhuǎn)矩，用于按以下所討論的方式破裂插入件14。在圖1或2所示的本發(fā)明的非限制性實(shí)施例中，在凸緣端部22和端部24之間的螺帽10的外本體部分50有六個(gè)平側(cè)面54(如圖2清楚地所示)。如能夠理解的那樣，本發(fā)明不局限于此，帶有本發(fā)明特征的螺帽本體的外本體部分可以具有任何數(shù)量的側(cè)面54，例如和不是對(duì)本發(fā)明限制，多于或少于六，和/或在相鄰側(cè)面54之間的角可以是棱角或弄圓的角。諸平側(cè)面54便于轉(zhuǎn)動(dòng)螺帽10，以施加預(yù)定轉(zhuǎn)矩；但是，本發(fā)明不局限于此，考慮了螺帽10的外本體部分是圓形的和具有一個(gè)或多個(gè)凹槽60(在圖4中僅示出了一個(gè)凹槽)，以提供嚙合表面，用于轉(zhuǎn)動(dòng)本發(fā)明的螺帽。而且，如能理解的那樣，螺帽本體12的各端部可以具有凸緣端22，如關(guān)于圖4所示的螺帽27的虛線所示，以在諸凸緣端22之間保持轉(zhuǎn)矩施加工具，或者可以具有從例如螺帽本體的端部29的一端延伸到例如螺帽27的端部24的相對(duì)端的均勻一致的外表面，如圖4所示。
螺帽體12的材料不是對(duì)本發(fā)明的限制，通常由金屬、例如鋼制造，以提供所需的物理性能。關(guān)于使用在礦頂內(nèi)的固定件的端部上的螺帽的物理性能方面的更詳細(xì)的規(guī)格可以參閱美國材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)F432。
參閱圖1至3，將討論本發(fā)明的插入件或延遲塞14的非限制性實(shí)施例。圖1和3所示的插入件14具有保持在螺紋16內(nèi)的周邊70、面對(duì)螺帽本體12的凸緣端22的上凸起主表面72、面對(duì)螺紋本體12的端部24的相對(duì)的下凹入主表面74。上凸起主表面72具有一上升的半徑中央部分76，該部分具有隨著離開中央部分76的距離增加不均勻遞增的增大的直徑，以提供帶有半球形上升表面的凸起主表面72。雖然不是對(duì)本發(fā)明的限制，相對(duì)的下凹入表面74大體上平行于表面72，例如表面74具有半球形凹入表面。
圖5所示的螺帽88的插入件或延遲塞86具有固定于內(nèi)螺紋16的周邊89、面對(duì)螺帽本體12的凸緣端22的上凸起主表面90、面對(duì)螺紋本體12的端部24的半球形凹入表面的下凹入主表面74。上凸起主表面90具有上升的中心點(diǎn)92、并帶有隨著離開中心點(diǎn)92的距離中均勻遞增的增大的直徑，以提供如圖5所示的帶上升的錐形主表面的上凸起主表面90。
圖6所示的螺帽101的插入件或延遲塞100具有固定于內(nèi)螺紋16的周邊102、具有面對(duì)螺帽本體12的凸緣端22的上升的錐形主表面、以及面對(duì)螺帽主體12的端部24的相對(duì)的凹入主表面104。下凹入主表面104具有凹入的中心點(diǎn)106、并帶有隨著離開中心點(diǎn)106的距離的增加均勻遞增的增大的直徑。在本發(fā)明的一非限制性實(shí)施例中，插入件100的下凹入主表面104大體上平行于上凸起主表面90。
圖7所示的插入件或延遲塞110具有固定于螺帽本體12的內(nèi)螺紋16的周邊112、面對(duì)于螺帽本體12的凸緣端22的平的上主表面114、以及面對(duì)螺帽本體12的端部24的相對(duì)的下方平的主表面116。雖然對(duì)本發(fā)明不是限制性的，但主表面114和116通常相互平行，以提供帶有盤狀外形或曲棍球外形的插入件110。
圖4所示的螺帽27的插入件或延遲塞120具有固定于內(nèi)螺紋16的周邊122、面對(duì)螺帽本體12的端部29的上凸起主表面72、以及面對(duì)螺帽27的螺帽本體12的端部24的下方平表面116。如能夠理解的那樣，本發(fā)明不局限于面對(duì)螺帽本體12的一端的插入件表面的形狀，例如對(duì)本發(fā)明不是限制性的，面對(duì)螺帽本體的端部24的插入件的下表面和插入件的相對(duì)的上表面可以具有圖3-7所示的諸插入件表面的組合。例如，圖8所示的螺帽118的非限制性實(shí)施例具有帶螺紋16的螺帽本體119、凸緣120、以及插入件121。插入件121具有面對(duì)凸緣端120的上表面122、具有面對(duì)螺帽本體119的端部123的半球形凹入表面的下主表面74、以及為了以下所討論的原因的在諸螺紋16之間的和離開螺紋的最大直徑或螺紋的最低點(diǎn)20的一周邊124。上主表面122具有類似于圖5所示的上主表面90的中央升起的錐形部分126，該錐形部分被類似于圖7所示的平上表面114的平表面部分128包圍。
在本發(fā)明的實(shí)踐中，較佳的是使在軸42的端部40和插入件或延遲塞的外徑表面之間的外直徑接觸表面最小，以減小在轉(zhuǎn)動(dòng)螺帽本體12時(shí)施加在插入件上的反轉(zhuǎn)矩。施加在插入件上的反轉(zhuǎn)矩由在軸的端部和插入件的接觸表面之間的外徑表面接觸所產(chǎn)生。這將使從螺帽旋轉(zhuǎn)擰出插入件的運(yùn)動(dòng)最小。從軸的端部到插入件表面的中心部分上將產(chǎn)生更接近垂直的力，并產(chǎn)生作用在插入件的成形螺紋的剪切作用。此外，上凹入表面導(dǎo)致由軸的端部對(duì)插入件施加的力所造成的拱形反作用，這產(chǎn)生了進(jìn)入螺紋的法向力，從而將插入件鎖入螺紋內(nèi)，而且影響插入件破裂的是在成形螺紋上的剪切力。
本發(fā)明的插入件按以下所討論的方式被模注進(jìn)入螺帽本體的螺紋內(nèi)。插入件的周邊被螺紋實(shí)際尺寸的不規(guī)則性保持在螺紋中，該不規(guī)則性與螺帽的機(jī)加工和含有留在螺紋上或螺紋之間的金屬碎屑的機(jī)加工油相關(guān)聯(lián)。因?yàn)椴迦爰槐３衷诼菁y內(nèi)，插入件不被擰出螺帽，但在螺紋中被剪切使插入件破裂，此后諸碎片從螺帽本體脫落。更具體地和不是對(duì)本發(fā)明的限制，隨著螺帽被擰到固定件的螺紋端上對(duì)螺帽使用轉(zhuǎn)矩，引起固定件的螺紋端使插入件斷裂，同時(shí)諸碎片從螺帽本體脫落。由于需要有力使插入件破裂，必須考慮插入件的形狀。例如和不是限制本發(fā)明，如該領(lǐng)域的那些熟練人員所理解的那樣，如圖3所示的插入件14的半球形主表面72和74比圖7所示的插入件110的平表面114和116提供了較強(qiáng)的表面。因此，對(duì)于相同厚度的插入件14和110，比插入件110要求更大的轉(zhuǎn)矩破裂插入件14。而且，插入件14比具有錐形主表面90和104的插入件100更強(qiáng)，以及插入件100比插入件110更強(qiáng)。因此對(duì)于具有相同厚度的插入件14、100和110，比插入件110要求更大的剪切轉(zhuǎn)矩以破裂插入件100。從以上所述，該領(lǐng)域的那些熟練人員能夠確定具有不同主表面的插入件的強(qiáng)度，例如，但不是限制本發(fā)明，圖5所示的插入件86。
如理解的那樣，本發(fā)明不局限于以上所討論的實(shí)施例，在本發(fā)明的實(shí)踐中可以使用插入件的其它形狀。
在現(xiàn)有技術(shù)中，例如以上所討論的美國專利號(hào)4,556,350，對(duì)螺紋清潔以去除在諸螺紋和放置在用釋放劑處理過的盤子上的諸螺帽之間的任何機(jī)加工油和/或碎屑。將樹脂注入螺帽本體和留在盤上過一夜以便固化。在本發(fā)明的較佳實(shí)踐中，將插入件注射模制入螺帽本體內(nèi)，螺帽準(zhǔn)備在1小時(shí)的幾分之一的時(shí)間內(nèi)使用，例如，但不是限制本發(fā)明，在小于15分鐘、5分鐘或1分鐘內(nèi)。如能夠理解的那樣，在注射模制加工中所使用的熱塑性材料在短于1分鐘內(nèi)冷卻，制造和使用本發(fā)明的螺帽的時(shí)間被限制于設(shè)備的周期時(shí)間和處理螺帽的冷卻時(shí)間。除了制造本發(fā)明的螺帽的較短時(shí)間之外，因?yàn)槁菁y不必清理，所以在螺帽本體內(nèi)模注插入件是較佳的。更具體地，由在機(jī)加工螺紋時(shí)的螺紋16的較小不規(guī)則性將注入的插入件的周邊保持在螺紋內(nèi)的適當(dāng)位置中，而且諸螺紋16之間的空間不必清理。相反，在螺紋之間的任何碎屑，例如但不是限制本發(fā)明，具有在螺紋上的金屬微粒的機(jī)加工油提供了在螺紋和插入件的周邊之間的摩擦力，用于插入件固定在螺帽本體內(nèi)的適當(dāng)位置中。
參閱圖9A-9C，討論圖5所示的螺帽88。如能夠理解的那樣，以下討論可應(yīng)用于制造具有任何形狀的插入件的螺帽，例如但不是限制本發(fā)明，可分別應(yīng)用于圖3、4和6-8的螺帽10、27、101、111和118。在圖9A中，以任何方便的方式將螺帽本體12保持在成形模130和注射?；蜥槜U132之間的適當(dāng)位置中。成形模130的端部134被成形為提供圖5所示的插入件86的表面90，注射模132具有被成形為提供插入件86的表面74的外形的注射端136。將模子130插入螺帽本體12的凸緣端22內(nèi)，橫向部分138擱置在螺帽本體12的凸緣端22上，以將模子130的端部設(shè)置在離開螺帽本體12的端部24的預(yù)定距離處，如圖9B所示。雖然不是限制本發(fā)明，但成形模130的軸140的外側(cè)直徑在等于如在螺紋16的頂部18測(cè)量的通道26的直徑或該直徑的90％的范圍內(nèi)。在成形模130的軸140和螺帽本體12的通道之間的配合防止注入模制空腔的材料在螺紋16和上模130的軸140之間沿著通道26向上運(yùn)動(dòng)和設(shè)置在插入件上方的螺紋上。如現(xiàn)在理解的那樣，在插入件上方的螺紋上的材料可能要求增加轉(zhuǎn)矩，以運(yùn)動(dòng)、例如轉(zhuǎn)動(dòng)固定件的螺紋軸的端部進(jìn)入與插入件的嚙合，和/或以使插入件破裂。如果所要求的轉(zhuǎn)矩太高，可能使保持在鉆孔內(nèi)的固定件的樹脂斷裂。此外，樹脂在螺紋16和上模的軸140之間的流動(dòng)能夠形成一薄層的溢料，該薄層形成一密封，防止聚合物流入螺紋內(nèi)。
在本發(fā)明的另一非限制性實(shí)施例中，模子130處于比注入空腔的樹脂的溫度較低的溫度下。以該方式，當(dāng)聚合物接觸模子130的成形端134時(shí)，在螺帽本體12內(nèi)的模子130的端部上方形成一薄層溢料，以防止聚合物在螺帽本體12的螺紋16和模子130的軸140的外表面139之間流動(dòng)。
參閱圖9C，將下成形模的成形端136移動(dòng)進(jìn)入螺帽本體12的端部24內(nèi)。如圖9C所示，模子130的成形端136大于螺帽本體12的內(nèi)徑，僅僅成形端136的一部分移動(dòng)進(jìn)入螺帽本體12的端部24內(nèi)、離開成形模130的端部134的一距離處，以提供一空腔，該空腔的深度提供了插入件86的所需厚度。如能夠理解的那樣，對(duì)于具有較大內(nèi)徑通道的螺帽本體，注射模的所加工的成形端136移動(dòng)進(jìn)入螺帽本體的端部24內(nèi)，同時(shí)注射模132的肩部142接合螺帽本體12的端部24。關(guān)于這結(jié)構(gòu)，對(duì)于螺帽本體的通道的一內(nèi)徑范圍內(nèi)能夠使用注射模132。
繼續(xù)參閱圖9C，以任何方便的方式施加壓力，在螺帽本體12內(nèi)將上和下模130和132保持在相對(duì)的適當(dāng)位置中?，F(xiàn)在參閱圖9D，通過注射針桿的通道150移動(dòng)聚合物，并注入上和下模之間的空間內(nèi)。在聚合物固化之后，移動(dòng)下模132離開螺帽本體12的端部24(見圖9E)，將上模130脫離螺帽本體12(見圖9F)，將模制的插入件86留在螺帽的螺帽本體12內(nèi)。為了防止模子粘附于所形成的插入件，分別在模子130和132的端部134和136上施加模制釋放材料。
在本發(fā)明的一非限制性實(shí)施例中，在模制加工期間使、例如但不是限制本發(fā)明、油或油脂的低摩擦材料移動(dòng)通過模子130，使該低摩擦材料流到螺紋上。更具體地，油脂通過上模130內(nèi)的通道151(僅在圖9C中示出)移動(dòng)進(jìn)入在上和下模130和132之間的空腔內(nèi)。來自聚合物的熱量加熱上模和油脂，降低流過通道151朝向注射模132到達(dá)螺紋上的油脂的粘度。在模子130和132之間注入的聚合物含有在螺帽本體的上螺紋部分內(nèi)的油脂層。以這方式，當(dāng)插入件破裂時(shí)，在螺紋上的插入件的諸碎片較容易從螺紋脫落。本發(fā)明不局限于該周邊和螺紋的最低點(diǎn)的分開距離。在如圖3-7的非限制性實(shí)施例中，插入件的周邊靠近螺紋的最低點(diǎn)。在圖8所示的本發(fā)明的非限制性實(shí)施例中，周邊124與螺紋16的最低點(diǎn)20分開。已經(jīng)明確該周邊與該最低點(diǎn)分開比與螺紋的最低點(diǎn)20接觸、插入件更容易脫落。雖然對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這兩種非限制性的實(shí)施例都是可以接受的，但在本發(fā)明的較佳實(shí)踐中，該周邊是與該最低點(diǎn)是分開的。已經(jīng)明確隨著該周邊離開該最低點(diǎn)20的距離的增加該塞子被斷脫離螺帽本體之后的剩余力矩減小。在本發(fā)明的實(shí)踐中，雖然不局限于此，但插入件的周邊和螺紋的最低點(diǎn)之間的距離(在圖8中用字母“X”表示)在螺紋高度的大于0至25％的范圍內(nèi)，較佳地在螺紋高度的大于0至20％的范圍內(nèi)，更較佳地在螺紋高度的大于0至15％的范圍內(nèi)。在用于3/4英寸的螺帽的本發(fā)明的一非限制性的實(shí)施例中，插入件的周邊和螺紋的最低點(diǎn)之間的距離在0.005至0.100英寸的范圍內(nèi)。
將聚合物注射進(jìn)入模子130和132之間的空腔的速率對(duì)本發(fā)明不是限制性的。但是，已觀察到聚合物進(jìn)入模子130和132之間的空腔內(nèi)的快速注射，例如1至3秒，比起聚合物進(jìn)入模子130和132之間的空腔的慢速注射，例如6至20秒，填滿了該空腔的更多部分，減小了插入件的周邊和螺紋的最底點(diǎn)之間的距離。而且，已經(jīng)觀察到在高壓下、例如但不是限制本發(fā)明、1,000至10,000表壓、磅/平方英寸的慢速注射提供了與螺紋頂點(diǎn)的緊密接觸，隨著聚合物在螺紋之間的緩慢運(yùn)動(dòng)，螺紋根部冷卻防止聚合物完全填滿該根部。另方面，隨著快速注射，能夠完全填滿該根部。
在本發(fā)明的實(shí)踐中所使用的聚合物材料包括但不局限于任何熱固性或熱塑性材料，這些熱固性和熱塑性材料包括但不局限于聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烴、酚醛塑料、聚酰胺、聚酰胺-酰亞胺、聚酯、聚氯乙烯、脲甲醛、密胺甲醛和它們的組合，但如以下所討論的不局限于此。
如能夠理解的那樣，模注技術(shù)是眾所周知的，為了理解和實(shí)踐本發(fā)明似乎不需要比以上所討論的內(nèi)容更詳細(xì)的討論。
本發(fā)明不局限于其中將一螺帽安裝在固定件的螺紋端上或?qū)⒐潭ㄓ诘V頂?shù)念愋偷墓潭穆菁y端上的方式。如能夠理解的那樣，除非有其它說明，本發(fā)明的插入件的任何非限制性實(shí)施例能夠以下列方式安裝。在本發(fā)明的一非限制性實(shí)施例中，利用在美國專利號(hào)6,619,888的圖6所示的和所述的固定件將螺帽安裝在礦頂系統(tǒng)中，該專利結(jié)合在此供參考。
參閱圖10，在礦頂153的土壤和巖石中產(chǎn)生鉆孔152。該鉆孔152尤其適合于接納樹脂/催化劑封殼154和礦頂螺栓或固定件156，例如有螺紋端的鋼肋。樹脂/催化劑154、通常是包含樹脂和催化劑的一封殼被插入由礦頂153形成的鉆孔152內(nèi)，然后礦頂螺栓156的端部157插入鉆孔152。由在該領(lǐng)域中所使用的類型的支持板或桁架瓦162所形成的小孔160放在該螺紋端上，以及將螺帽88擰到螺栓156的端部158上。
轉(zhuǎn)動(dòng)螺帽88，直至螺帽88的插入件或延遲止動(dòng)件86接合螺栓156的端部158，引起礦頂螺栓156在鉆孔152內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺栓156的端部157移動(dòng)進(jìn)入與具有樹脂/催化劑的封殼154接觸和使該封殼破裂。該軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)使螺栓156轉(zhuǎn)動(dòng)，以混和樹脂/催化劑154，用于形成粘接劑或薄膠泥。隨著粘接劑/薄膠泥固化，螺帽88和礦頂螺栓156的轉(zhuǎn)動(dòng)不再能夠繼續(xù)帶有以前所施加的均勻轉(zhuǎn)矩。隨著螺帽88進(jìn)一步圍繞現(xiàn)在靜止的礦頂螺栓156被轉(zhuǎn)動(dòng)，該軸的端部對(duì)插入件86作用力，引起插入件86破裂和從螺帽本體12的端部24脫落。然后礦頂螺栓156的外部有螺紋端158繼續(xù)通過螺帽88的螺帽本體12的端部24，允許螺帽88沿著礦頂螺栓156的長(zhǎng)度前進(jìn)。以這方式，能夠進(jìn)一步擰緊螺帽88，整齊地抵靠著支承板162，用于依靠著礦頂153壓緊支承板162。
如能夠理解的那樣，本發(fā)明不局限于本發(fā)明的螺帽固定于礦頂?shù)闹С邪寤蛳到y(tǒng)的類型。
用于制造本發(fā)明的插入件的樹脂對(duì)本發(fā)明不是限制性的，選擇插入件或延遲塞的材料和外形，以提供適當(dāng)?shù)钠屏艳D(zhuǎn)矩，即足以混和樹脂/催化劑和在粘接劑/薄膠泥固化時(shí)使插入件破裂，而不削弱在孔壁和固定件之間的薄膠泥的粘接。已經(jīng)明確在30至250英尺磅的范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩下破裂的插入件足以使樹脂/催化劑包破裂，混和樹脂和催化劑，以及使插入件破裂，而不損壞粘接劑或薄膠泥的粘接。
在本發(fā)明的一非限制性實(shí)施例中，螺帽10包括為3/4英寸×每英尺10個(gè)螺紋的TPI凸緣螺帽的螺帽本體、以及插入件或延遲塞14。延遲塞具有在表面72和74之間測(cè)量的3/8英寸厚度，以及由聚碳酸酯制造。使用上述的和在圖9A-9F所示的模注方法在螺帽本體12的通道內(nèi)模注延遲塞。
本發(fā)明不局限于聚碳酸酯制造的插入件，可以使用以上所討論的其它材料。
如現(xiàn)在能夠理解的那樣，本發(fā)明不局限于在螺帽本體內(nèi)的模注插入件或延遲塞。尤其和如圖11中所示，通過將聚合物模注進(jìn)入由兩個(gè)模子半部(未示出)形成的空腔內(nèi)可以形成插入件170，從模子取出所形成的插入件，以及將插入件擰到螺帽本體12的端部24上，以提供螺帽172。
雖然已詳細(xì)敘述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，該領(lǐng)域的那些熟練人員會(huì)理解到按照該揭示內(nèi)容的總原理能夠研制關(guān)于那些細(xì)節(jié)的修改和變化。例如，以及不是限制本發(fā)明，固定件或螺栓可以安裝在礦頂中或混凝土底板或壁中。并且，本文所述的目前較佳的實(shí)施例意味著僅僅對(duì)于本發(fā)明的范圍是示例性的而不是限制性的，本發(fā)明的范圍產(chǎn)生了所附權(quán)利要求書的全部廣泛的內(nèi)容和它的任何和全部等價(jià)物。
權(quán)利要求
1.一轉(zhuǎn)矩螺帽，該螺帽包括具有一第一端和一相對(duì)的第二端的、帶有連接該本體的第一端和第二端的一有螺紋的內(nèi)通道的一本體，該通道具有內(nèi)螺紋；以及在該通道內(nèi)的一模注的可破裂的插入件，同時(shí)插入件的周邊接合諸內(nèi)螺紋的選定的諸螺紋的諸頂部。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于，插入件的一表面具有來自注入口的、作為模注件的特征的一標(biāo)記，并將插入件固定地安裝在該通道內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于，插入件的一表面具有來自注入口的、作為模注件的特征的一標(biāo)記，并將插入件通過螺紋安裝在該通道內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于，插入件的周邊的諸部分處在諸相鄰的螺紋之間，并與諸相鄰的螺紋的最低點(diǎn)分開。
5.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于，從一無摩擦材料、一低摩擦材料、以及它們的組合的材料組中選擇的材料的一層處于在諸螺紋和與該諸螺紋嚙合的插入件的所選諸表面部分之間。
6.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于，插入件與本體的第一端分開，本體的第一端還包括一凸緣。
7.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于，插入件與本體的第二端分開。
8.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于，插入件具有面對(duì)本體的第一端的一第一表面和面對(duì)本體的第二端的一第二表面，其中插入件的第一表面具有從一凸起表面、一弄圓的凸起表面、一錐形凸起表面、一平表面、以及它們的組合的集合中選擇的一形狀。
9.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于，插入件具有面對(duì)本體的第一端的一第二表面和面對(duì)本體的第二端的一第二表面，其中插入件的第二表面具有從一凹入表面、一弄圓的凹入表面、一錐形凹入表面、一平表面、以它們的組合的集合中選擇的一形狀。
10.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于，還包括擰入本體的諸端部的一端部?jī)?nèi)的一礦頂螺栓的一端。
11.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于插入件的一表面具有來自注入口的、作為模注件的特征的一標(biāo)記；插入件的周邊的諸部分處于諸相鄰的螺紋之間，并與諸相鄰螺紋的最低點(diǎn)分開；插入件與本體的第一端分開，以及本體的第一端還包括一有凸緣的第一端；插入件具有面對(duì)本體的第一端的一第一表面和面對(duì)本體的第二端的一第二表面，其中插入件的第一表面具有從一凸起表面、一弄圓的凸起表面、一錐形凸起表面、一平面、以及它們的組合的集合中選擇的一形狀；以及插入件的第二表面具有從一凹入表面、一弄圓的凹入表面、一錐形凹入表面、一平表面、以及它們的組合的集合中選擇的一形狀。
12.如權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)矩螺帽，其特征在于，從一無摩擦材料、一低摩擦材料、以及它們的組合的集合中選擇的一材料的一層處于在諸螺紋和與該諸螺紋嚙合的插入件的所選的諸表面部分之間，以及插入件與本體的第二端分開。
13.制造具有一可破裂的插入件的一轉(zhuǎn)矩螺帽的一方法，該方法包括下列諸步驟提供具有一第一端和一相對(duì)的第二端、并帶有連接螺帽本體的第一端和第二端的一有內(nèi)螺紋的通道的一螺帽本體；將一上模的一端設(shè)置在螺帽本體的第一端內(nèi)；將一注射模的一端設(shè)置在螺帽本體的第二端內(nèi)，同時(shí)上模和注射模的諸端部相互分開一預(yù)定距離，用于提供一空腔；將一注射模制材料移動(dòng)進(jìn)入空腔，以在上模的端部的諸表面部分上形成一薄的復(fù)蓋層，用于防止模注材料在通道的諸螺紋和上模的諸相鄰壁之間移動(dòng)；以及移動(dòng)兩模子離開螺帽本體，以提供具有一可破裂的插入件的轉(zhuǎn)矩螺帽。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，模注材料是一流體聚合物，在該流體聚合物固化之后執(zhí)行使諸模子移動(dòng)脫離螺帽本體的步驟，以及還包括下列步驟移動(dòng)一無摩擦或低摩擦材料通過在上模內(nèi)的一通道至諸螺紋的所選的諸表面部分上，其中在移動(dòng)一流體聚合物進(jìn)入空腔的步驟之前執(zhí)行移動(dòng)一無摩擦或低摩擦材料的所述步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，無摩擦或低摩擦材料是油脂，以及加熱流體聚合物以融化該油脂，以使該油脂流動(dòng)到通道的諸螺紋上。
16.在一結(jié)構(gòu)內(nèi)固定一固定件的方法，該方法包括下列諸步驟提供包括具有模注進(jìn)入螺帽本體內(nèi)的一可破裂的插入件的一螺帽本體的一轉(zhuǎn)矩螺帽；將固定件的一端擰入螺帽本體的一端內(nèi)；將固定件的相對(duì)端定位在該結(jié)構(gòu)內(nèi)的一鉆孔內(nèi)，同時(shí)固定件的相對(duì)端與具有一樹脂部分和一催化劑部分的一封殼接合；以及轉(zhuǎn)動(dòng)固定件，以破裂該封殼和/或混和樹脂和催化劑部分，用于將固定件的該相對(duì)端固定在該鉆孔內(nèi)。
17.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于，還包括下列步驟在加大的轉(zhuǎn)矩作用之下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)固定件，以破裂插入件和沿著固定件的軸移動(dòng)轉(zhuǎn)矩螺帽，用于將保持在張緊螺栓上的一零件偏壓和/或固定在該結(jié)構(gòu)上。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，隨著螺帽沿著固定件的軸移動(dòng)，固定件的端部排出留在螺帽本體內(nèi)的插入件的任何部分。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，從一支承板、一桁架瓦、以及它們的組合的集合中選擇所述零件，以及從一礦頂、一礦壁、一懸崖的一側(cè)面、靠近一道路的一巖石層、一混凝土壁、以及它們的組合的集合中選擇所述結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，插入件具有來自注入口、作為模注件的特征的一標(biāo)記。
全文摘要
具有模注插入件或延遲止動(dòng)件的一螺帽被擰在固定件的一端上。包含樹脂部分和催化劑部分的一封殼和固定件的另一端被放置在礦頂、礦壁、懸崖的側(cè)面、混凝土壁或混凝土底面的一鉆孔中。該螺帽的螺紋端接觸插入件，螺帽的轉(zhuǎn)動(dòng)使固定件轉(zhuǎn)動(dòng)，破裂該封殼和混和諸部分。該諸部分固化之后，施加更大的轉(zhuǎn)矩，用于使插入件破裂，并沿著該軸的螺紋端依靠著該軸上的頂穩(wěn)定件移動(dòng)該螺帽。
文檔編號(hào)E21D20/02GK1840924SQ20061006795
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月15日
發(fā)明者K·A·卡蘭德拉, J·G·奧德森, W·J·西蒙斯, W·N·西蒙斯 申請(qǐng)人:簡(jiǎn)恩馬股份有限公司