專利名稱：巖栓的受控?cái)U(kuò)張的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)壓力手工安裝可擴(kuò)張巖栓的改進(jìn)方法和裝置。
背景技術(shù)：
開(kāi)挖隧道經(jīng)常發(fā)生在窄空間內(nèi)，其中需要操作者手工安裝例如巖栓和其它類型的巖栓的支撐。巖栓的手工安裝包括操作者將安裝裝置手工連接到巖栓上。安裝裝置包括連接到泵系統(tǒng)上的安裝臂，通過(guò)該泵系統(tǒng)產(chǎn)生巖栓的加壓。
在加壓中，諸如水的壓力介質(zhì)通過(guò)泵系統(tǒng)(更具體地說(shuō)是高壓泵)壓入巖栓內(nèi)，由此使得巖栓擴(kuò)張。巖栓的擴(kuò)張需要加壓到一定水平，并且該壓力維持足以允許巖栓擴(kuò)張的一段時(shí)間。
用于加壓巖栓的泵系統(tǒng)通常包括具有低智能的控制系統(tǒng)，并且其僅僅努力保持來(lái)自高壓泵的壓力恒定處在預(yù)定的安裝水平。需要的壓力依賴于巖栓的類型，但是經(jīng)常是240或300巴。
在巖栓和高壓泵之間具有三通閥，其功能在于在加壓時(shí)打開(kāi)液體流動(dòng)進(jìn)入巖栓內(nèi)并且當(dāng)安裝完成時(shí)關(guān)閉來(lái)自泵的液體流動(dòng)，并且隨后也排干巖栓內(nèi)的注入液體。該三通閥經(jīng)由手柄由操作者操縱。
當(dāng)前手工安裝巖栓的問(wèn)題在于操作者難于處理安裝程序。由于操作者通過(guò)分別按壓或釋放在安裝裝置內(nèi)的手柄而施加壓力，壓力會(huì)有時(shí)停止并且操作者也難于決定一定壓力已經(jīng)保持了多長(zhǎng)時(shí)間，以及巖栓已經(jīng)處理的多長(zhǎng)時(shí)間。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)手工安裝巖栓時(shí)操作者經(jīng)常高估過(guò)去的時(shí)間，并由此傾向于過(guò)早中斷安裝過(guò)程。在巖石錨桿中，從而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些巖栓不充分?jǐn)U張，出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題以及巖石支撐的不充分可靠性。
從而期望提供一種簡(jiǎn)化并改進(jìn)巖栓的手工安裝的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決上述問(wèn)題的裝置和方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的目的在于提供用于手工巖石錨桿的改進(jìn)方法和裝置，其中用于安裝巖栓的安裝過(guò)程總是完整的。本發(fā)明的另一目的在于提供用于手工巖石錨桿的裝置和方法，其消除了有關(guān)是否可擴(kuò)張巖栓已經(jīng)正確安裝的所有不確定性。
根據(jù)本發(fā)明通過(guò)權(quán)利要求1所述的用于手工安裝可擴(kuò)張巖栓的方法以及根據(jù)如權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)而獲得了這些和其它目的。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)加壓可擴(kuò)張巖栓手工安裝的方法獲得了上述的目的，其包括將壓力源頭手工連接到要被擴(kuò)張的巖栓上，其中操作者啟動(dòng)順序，由此加壓巖栓到預(yù)定壓力。確保在安裝過(guò)程中，在預(yù)定時(shí)間段保持預(yù)定壓力。由此防止操作者錯(cuò)誤地過(guò)早中斷巖栓的安裝，并且可以保證巖石支撐的質(zhì)量。例如如果操作者發(fā)現(xiàn)泄漏等的話，然而他可以通過(guò)故意地按壓復(fù)位按鈕而中斷安裝。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)安裝順序成功執(zhí)行時(shí)給出信號(hào)。由此，操作者不再必須自身估計(jì)巖栓的擴(kuò)張已經(jīng)進(jìn)行了多久，并且由此消除了過(guò)早中斷擴(kuò)張的風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，當(dāng)安裝順序沒(méi)有成功執(zhí)行時(shí)，給出信號(hào)，同時(shí)也優(yōu)選地給出錯(cuò)誤信息。由此警告操作者安裝已經(jīng)失敗的事實(shí)，并且可以重新進(jìn)行安裝。由此提供了巖栓的質(zhì)量確保的安裝。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，如果在預(yù)定時(shí)間段中預(yù)定壓力低于指示的壓力水平的話，用于時(shí)間測(cè)量的定時(shí)器或者一些其它構(gòu)件清零，并且當(dāng)再次到達(dá)指示的預(yù)定壓力水平時(shí)進(jìn)一步重啟。由此確保在預(yù)定時(shí)間段中實(shí)際保持所需用于完全擴(kuò)張巖栓的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，用于安裝的卡盤或其它構(gòu)件保持夾持巖栓直到預(yù)定時(shí)間段已經(jīng)過(guò)去為止。由此提供了安全和可靠的巖栓安裝。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在順序開(kāi)始之前的一定時(shí)間段內(nèi)，安裝的啟動(dòng)需要操作者的動(dòng)作。由此給出操作者一定量的時(shí)間來(lái)查看在系統(tǒng)中的任何可能的錯(cuò)誤，并且在該時(shí)間過(guò)程中操作者可以防止順序的啟動(dòng)。
本發(fā)明也涉及用于手工安裝可擴(kuò)張巖栓的控制系統(tǒng)，由此獲得了對(duì)應(yīng)于上述的優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在本發(fā)明的不同方面中獲得并且通過(guò)下面的描述將會(huì)變得明白。


圖1示出巖栓的手工安裝。
圖2示意性示出用于擴(kuò)張巖栓的擴(kuò)張過(guò)程。
圖3示出例示根據(jù)本發(fā)明的安裝順序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的可擴(kuò)張巖栓的手工安裝。操作者1使用用于放置巖栓的安裝裝置，該安裝裝置包括安裝臂2，安裝臂2在一端具有手柄3在另一端具有安裝卡盤4。安裝臂2連接到高壓泵5上，該高壓泵5通過(guò)預(yù)定壓力泵吸諸如水之類的壓力介質(zhì)進(jìn)入巖栓6內(nèi)。通過(guò)例如按壓手柄3而不是通過(guò)按壓復(fù)位按鈕，操作者1啟動(dòng)隨后他不可以中斷的安裝順序，上述復(fù)位按鈕優(yōu)選放在高壓泵5上。
不像現(xiàn)有技術(shù)，在現(xiàn)有技術(shù)中操作者自身不得不決定是否巖栓的安裝完成并且自身不得不估計(jì)巖栓已經(jīng)被允許擴(kuò)張了多久，根據(jù)本發(fā)明操作者1僅僅需要啟動(dòng)安裝順序。
參照?qǐng)D2，現(xiàn)在簡(jiǎn)要描述巖栓的擴(kuò)張過(guò)程，以便使得安裝順序清楚。在標(biāo)記1的階段，巖栓充滿水(或者其它液體)，由此壓力不需要那么高。之后超過(guò)永久變形的壓力極限，由2標(biāo)記。當(dāng)永久變形發(fā)生時(shí)，階段3壓力下降一些，并且?guī)r栓的缺口打開(kāi)并且在階段4被按壓以對(duì)接巖石。在階段4，也發(fā)生巖石的彈性應(yīng)變。在最后的階段，其是安裝的關(guān)鍵階段，壓力到達(dá)預(yù)定極限。壓力應(yīng)當(dāng)維持在該水平預(yù)定時(shí)間段，通常為6秒，以便允許巖栓在鉆孔內(nèi)完全擴(kuò)張。不同的螺栓需要不同的壓力，并且即使在相同種類的巖栓中阻力也會(huì)變化一些。然而稍微高于300巴的壓力通常是足夠的。
作為主要功能，根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)7不得不確保在圖2中描述的循環(huán)不能由操作者1手工中斷。從而操作者1應(yīng)當(dāng)不能夠通過(guò)移動(dòng)手柄3來(lái)中斷安裝，并且即使操作者1應(yīng)當(dāng)釋放手柄1時(shí)，安裝順序也連續(xù)。
在圖1中示出的控制系統(tǒng)7僅僅示意性作為連接到高壓泵5上的單獨(dú)單元，但是意識(shí)到其可以構(gòu)成高壓泵5的一部分，或者例如形成在泵系統(tǒng)中的其它部分。控制系統(tǒng)7包括例如定時(shí)器構(gòu)件，當(dāng)預(yù)定時(shí)間過(guò)去時(shí)，使繼電器切斷高壓泵5。在階段5指示的時(shí)間段內(nèi)應(yīng)當(dāng)以預(yù)定壓力加壓巖栓，例如6秒，并且在該時(shí)間過(guò)去之前卡盤4不松開(kāi)其對(duì)巖栓6的夾持。如果在該階段壓力應(yīng)當(dāng)降到指示壓力之下的話，定時(shí)器復(fù)位，并當(dāng)指示壓力再次到達(dá)時(shí)重啟。
安裝包括圖3的流程圖例示的如下步驟在步驟100，操作者手工將壓力源頭連接到要被擴(kuò)張的巖栓上；在步驟102，操作者啟動(dòng)順序，由此巖栓加壓到預(yù)定壓力；以及在步驟104，控制系統(tǒng)7確保在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)保持預(yù)定壓力，不會(huì)由操作者影響。
例如，當(dāng)操作者按壓在巖栓安裝裝置內(nèi)的手柄時(shí)，手柄內(nèi)傳感器可以給出信號(hào)到控制系統(tǒng)7，由此啟動(dòng)安裝順序。該傳感器連接到控制高壓泵5的控制系統(tǒng)7。然后控制系統(tǒng)7例如通過(guò)定時(shí)器啟動(dòng)時(shí)間測(cè)量，并且控制在一定預(yù)定時(shí)間過(guò)程中(對(duì)應(yīng)于圖2中階段5的時(shí)間和壓力)在巖栓中到達(dá)設(shè)定壓力。當(dāng)預(yù)定時(shí)間段過(guò)去時(shí)，從定時(shí)器接收信號(hào)的繼電器會(huì)切斷壓力源頭，例如高壓泵5。時(shí)間測(cè)量不必由機(jī)械單元管理，但是當(dāng)然可以可替換地由軟件完成。當(dāng)預(yù)定時(shí)間已經(jīng)過(guò)去時(shí)，操作者知道安裝完成，并且隨后確信巖栓已經(jīng)正確安裝。
從而根據(jù)本發(fā)明，在介紹部分描述的三通閥可以省略并且例如通過(guò)傳感器替換。
有時(shí)發(fā)生巖栓不能擴(kuò)張，例如如果在巖栓內(nèi)沒(méi)有孔的話。如果是這種情況，壓力會(huì)立刻到達(dá)指示數(shù)值并且像通常一樣在預(yù)定時(shí)間段之后中斷順序。那么然而巖栓將不擴(kuò)張并且不存在局部擴(kuò)張的巖栓留在鉆孔內(nèi)的危險(xiǎn)。由此操作者明白如下事實(shí)巖栓是有缺陷的并且由此能夠總是保證巖石支撐的質(zhì)量。
控制系統(tǒng)7也處理當(dāng)在巖栓中的預(yù)定壓力不能到達(dá)時(shí)遇到的情況，這是例如當(dāng)巖栓滲漏的情況。那么操作者可以通過(guò)按壓在安裝臂手柄上或者在高壓泵自身等等上的復(fù)位按鈕而停止高壓泵?？商鎿Q地，可以實(shí)現(xiàn)功能，其中例如定時(shí)器控制在預(yù)定最大時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行順序，在該預(yù)定最大時(shí)間段內(nèi)預(yù)定壓力應(yīng)當(dāng)已經(jīng)到達(dá)并在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)保持。然后定時(shí)器設(shè)定有關(guān)總安裝時(shí)間的時(shí)間段，并且如果該時(shí)間段超出的話，安裝順序中斷。重要的是設(shè)定的總安裝時(shí)間段不設(shè)定的太短，這是由于巖栓的安裝會(huì)過(guò)早中斷，而操作者沒(méi)有意識(shí)到此。如果控制系統(tǒng)7包括這種最大安裝時(shí)間的話，在安裝順序結(jié)束之后，可以給出一定信號(hào)，以便警告操作者最大時(shí)間已經(jīng)超出。而且，例如“安裝失敗”之類的錯(cuò)誤信息可以提供給操作者。然后操作者必須重啟(復(fù)位)系統(tǒng)。
當(dāng)壓力不到達(dá)預(yù)定和需要水平時(shí)可以使用上述功能，但是同時(shí)如果在需要時(shí)間已經(jīng)過(guò)去之前壓力突然下落到該水平之下的話，也可以使用上述功能。那么螺栓不精確地安裝，但是已經(jīng)僅僅部分地?cái)U(kuò)張，并且控制系統(tǒng)7應(yīng)當(dāng)警告操作者。例如會(huì)在巖栓開(kāi)始泄漏的情況下或者如果在泵系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏的話會(huì)產(chǎn)生局部擴(kuò)張的螺栓。根據(jù)本發(fā)明由于操作者僅僅可以通過(guò)按壓復(fù)位按鈕手工中斷安裝，并且由于否則他將被提供錯(cuò)誤信息或信號(hào)，所以他從而將總是知道巖栓還沒(méi)有正確安裝的情況。
如果操作者錯(cuò)誤啟動(dòng)安裝順序，例如如果他在卡盤內(nèi)沒(méi)有巖栓的情況下啟動(dòng)順序，則在可替換實(shí)施例中控制系統(tǒng)7感測(cè)到此?？刂葡到y(tǒng)7控制壓力的增加是正常的，這不是例如如果沒(méi)有巖栓的情況?？刂葡到y(tǒng)7然后中斷順序并且能夠立刻重啟該相同的順序。在可替換實(shí)施例中，在一定確定時(shí)間段過(guò)程中，安裝的啟動(dòng)需要操作者的動(dòng)作，例如在順序啟動(dòng)也就是說(shuō)進(jìn)行鎖定并且不能由操作者中斷之前，在一定時(shí)間段過(guò)程中操作者按壓手柄，例如2秒。在該啟動(dòng)階段，在順序自身開(kāi)始之前，操作者具有時(shí)間看例如是否在泵系統(tǒng)內(nèi)存在泄漏，并且可以隨后防止順序的開(kāi)始。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，控制系統(tǒng)7也可以包括記錄正確安裝螺栓的數(shù)目的計(jì)算器。當(dāng)一定數(shù)量的巖栓已經(jīng)安裝是特別重要的或者如果需要統(tǒng)計(jì)時(shí)，這可以例如是有益的。
根據(jù)本發(fā)明，巖栓的擴(kuò)張不能由錯(cuò)誤過(guò)早中斷，并由此沒(méi)有將巖栓錨定進(jìn)入巖石內(nèi)減少并由此呈現(xiàn)巖石支撐不足的風(fēng)險(xiǎn)。
而且，通過(guò)本發(fā)明，可以消除可擴(kuò)張巖栓是否已經(jīng)正確安裝的所有操作者的不確定性。根據(jù)本發(fā)明，操作者總是知道安裝是否已經(jīng)成功。
根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)7確保巖栓6通過(guò)預(yù)定壓力加壓并且在預(yù)定的期望時(shí)間段內(nèi)保持該壓力。這提供了很可靠的巖栓手工安裝。
本發(fā)明提供存儲(chǔ)各個(gè)螺栓的壓力和時(shí)間用于后面質(zhì)量跟蹤的可能性。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)加壓可擴(kuò)張巖栓用于手工安裝的方法，包括將壓力源頭手工連接到要被擴(kuò)張的巖栓上，其特征在于，該方法包括步驟操作者啟動(dòng)順序，由此巖栓加壓到預(yù)定壓力，以及通過(guò)所述順序確保預(yù)定壓力保持預(yù)定的時(shí)間段。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)成功執(zhí)行順序時(shí)給出信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中當(dāng)沒(méi)有成功執(zhí)行順序時(shí)給出信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中當(dāng)成功執(zhí)行順序時(shí)給出錯(cuò)誤信息。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，如果在預(yù)定時(shí)間段中預(yù)定壓力低于指示的壓力水平的話，定時(shí)器清零，并且當(dāng)再次到達(dá)預(yù)定壓力水平時(shí)進(jìn)一步重啟。
6.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，在預(yù)定時(shí)間段已經(jīng)過(guò)去之前，用于安裝的卡盤不釋放其對(duì)巖栓的夾持。
7.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，在順序開(kāi)始之前在一定確定時(shí)間段內(nèi)，安裝的啟動(dòng)需要來(lái)自操作者的動(dòng)作。
8.一種通過(guò)加壓可擴(kuò)張巖栓用于手工安裝的用于連接到壓力源頭上的控制系統(tǒng)，其特征在于，該控制系統(tǒng)(7)包括用于確保巖栓加壓到預(yù)定壓力的構(gòu)件，以及用于確保在預(yù)定時(shí)間段中保持所述壓力的構(gòu)件。
9.如權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中用于確保壓力的所述構(gòu)件包括布置成確定預(yù)定壓力的持續(xù)時(shí)間的傳感器。
10.如權(quán)利要求9所述的控制系統(tǒng)，其中，如果在預(yù)定時(shí)間段中期望的壓力低于給定壓力水平的話，定時(shí)器布置成清零，并且進(jìn)一步布置成當(dāng)再次到達(dá)給出的壓力水平時(shí)重啟。
11.如權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)(7)包括用于使得安裝能夠中斷的復(fù)位按鈕。
12.如權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)(7)包括計(jì)算正確安裝巖栓數(shù)目的計(jì)算器。
13.如權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)(7)包括布置成當(dāng)安裝已經(jīng)成功時(shí)給出信號(hào)的構(gòu)件。
14.如權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中控制系統(tǒng)(7)包括布置成當(dāng)安裝沒(méi)有成功時(shí)給出信號(hào)的構(gòu)件。
15.如權(quán)利要求8-14中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)沒(méi)有成功執(zhí)行順序時(shí)給出錯(cuò)誤信息。
16.一種通過(guò)壓力介質(zhì)用于安裝可擴(kuò)張巖栓的裝置，包括壓力源頭和用于手工結(jié)合到可擴(kuò)張巖栓上的構(gòu)件，其特征在于，該裝置包括入權(quán)利要求8-15中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)壓力介質(zhì)用于手工安裝可擴(kuò)張巖栓的方法，包括將壓力源頭手工結(jié)合到要被擴(kuò)張的巖栓上。該方法包括如下步驟操作者啟動(dòng)順序，由此巖栓加壓到預(yù)定壓力，以及確保預(yù)定壓力保持預(yù)定的時(shí)間段。本發(fā)明也涉及這種控制系統(tǒng)，以及包括這種控制系統(tǒng)的裝置。
文檔編號(hào)E21D21/00GK1791734SQ200480012869
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月12日
發(fā)明者T·佩爾松, M·坎弗洛德, F·厄貝里, T·托伊沃寧, N·厄加斯, H·古斯塔夫松, G·舍斯泰特 申請(qǐng)人:阿特拉斯科普科鑿巖機(jī)股份公司