專利名稱：一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的制作方法
一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)本發(fā)明大致涉及單個閥門或多個閥門或通道，更具體的，涉及適合控制流體流動的多個閥門和通道。還更具體的，本發(fā)明涉及一種適合引導并控制流體通過空心鉆桿、空心巖石錨桿或空心自鉆巖石錨桿的注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)。
背景技術：
在采礦業(yè)和隧道開挖行業(yè)中，流體通常指水、或空氣、或水泥漿或樹脂，其流動通常由泵送入空心管、空心鉆桿、空心巖石錨桿和空心自鉆巖石錨桿。通常，當使用空心鉆桿進行鉆孔時，通常使用水或空氣來沖洗在鑿孔外的巖石切屑。同樣，通常將水泥漿或樹脂泵送入空心注射桿的中心孔，用以穩(wěn)固破損、斷裂或軟弱的巖石或地面。此外，通常也將水泥漿或樹脂泵送入空心巖石錨桿或空心自鉆巖石錨桿，使所述巖石錨桿錨固于巖石或土地。 專利申請?zhí)枮镻CT/AU91/00503的國際申請公開了一種末端具有鉆孔尖端的空心自鉆巖石錨桿的實施例?？招你@桿或空心巖石錨桿可以由任何合適的空心桿制成，包括管子、管道或厚壁空心桿，其通常由鋼制成，也可以由玻璃纖維或塑料或碳纖維制成。當將流體泵送入空心桿，以供上述任意一項應用時，通常在空心桿和流體泵送系統(tǒng)之間設置一密封件。通常，當鉆桿用于供鉆孔應用時，流體泵送系統(tǒng)通過鉆孔機來利用水或空氣。所述密封件很簡單，就像在空心桿或空心鉆桿或空心巖石錨桿末端設置一螺紋， 將螺紋旋入至鉆孔機上鉆夾頭內(nèi)一相匹配螺紋中?；蛘?，另一種所述密封件通常為設置于空心桿末端或鉆夾頭內(nèi)部的0形環(huán)。當將流體泵送入空心桿時，所述0形環(huán)可防止流體泄漏，這是一種簡單、低成本、已證實的方法，適于密封流體的應用。在某些應用中，為了鉆孔應用需要，可同時將兩種流體泵送入空心桿。通常，這兩種流體是水和空氣，并形成一種細微的、用于鉆孔的“噴霧”，以減少用水量。另一種方式是， 可以將兩種流體在不同的時間泵送入空心桿，例如，可以在鉆孔周期內(nèi)利用水來沖洗在鑿孔外的巖石切屑，隨后再將水泥漿泵送入同一空心桿，用水泥漿填充該鑿孔，并將該空心桿錨固至鑿孔中。在民用產(chǎn)業(yè)和隧道行業(yè)中，該操作通常是這樣實現(xiàn)的首先將一空心桿或空心鉆桿或空心巖石錨桿具有螺紋的末端旋入一鉆夾頭，隨后在鉆孔周期內(nèi)旋轉(zhuǎn)該桿。鉆孔機的轉(zhuǎn)動使得桿和鉆夾頭之間的配合螺紋擰緊，并在鉆孔周期內(nèi)形成用于流體的密封件。一旦鉆孔周期完成，該桿將從鉆夾頭上擰開，通常將連接于一灌漿軟管的一螺旋接頭旋緊至該桿的末端。通常將該螺旋接頭手動旋緊于桿的末端，以形成一流體密封件，該流體密封件隨后將水泥漿或樹脂或其他化學錨固液通過桿泵送進入并填充鑿孔。當鑿孔填滿水泥漿或其他錨固液，將該螺旋接頭從該桿旋出并移除。因此，在采礦業(yè)、民用產(chǎn)業(yè)和隧道行業(yè)中，通過空心桿、空心鉆桿、或空心巖石錨桿泵送流體的最常見的密封方式是使用螺紋或0形環(huán)。螺紋的擰緊和旋松是一項緩慢復雜的操作，當使用灌漿軟管和螺旋接頭時，通常采用手動操作。該操作不僅費時，而且也不適用于灌漿過程自動化。此外，使用螺紋或0形環(huán)，實現(xiàn)對泵送入空心桿的流體的密封，其主要設計是針對密封端自身泄漏的密封，而不是設計成引導和控制鉆夾頭內(nèi)或空心桿內(nèi)流體的流動。在自鉆巖石錨桿的具體實施例中，將水、或空氣、或水和空氣，統(tǒng)稱為“鉆孔液”。通常，將鉆孔液泵送入錨桿中，以清除鉆孔過程中在鑿孔內(nèi)的巖石切屑。專利申請?zhí)枮镻CT/ AU2006/001775的國際專利公開了一種自鉆巖石錨桿的實施例。采用一種密封裝置用于防止鉆孔機和錨桿之間鉆孔液的泄漏。一旦完成鑿孔，且鑿孔內(nèi)所有的巖石切屑都被清除時， 則停止泵送鉆孔液。隨后，將水泥漿、或樹脂、或其他化學流體，統(tǒng)稱為“錨固液”。通常，將錨固液泵送入錨桿，以填充鑿孔，并充分密封鑿孔內(nèi)的錨桿，一旦錨固液固化并硬化，則使鑿孔內(nèi)的錨桿錨固并凝結(jié)。通常現(xiàn)有系統(tǒng)是，將鉆孔液和錨固液通過單獨的軟管和配件泵送入自鉆巖石錨桿，所述軟管和配件只能從自鉆巖石錨桿的末端分別連接和斷開，且通常是手動實現(xiàn)的。此外，如果將雙組份化學樹脂泵送入一空心桿或空心錨桿或空心自鉆巖石錨桿， 則該雙組份化學樹脂通常是由一可硬化組分(通稱粘膠劑組分)和一硬化組分(通稱催化劑組分)組成。通常，一旦粘膠劑組分與催化劑組分相接觸，樹脂將開始固化，并且其可能在60秒之內(nèi)硬化，通常是在30秒之內(nèi)硬化。顯然，當樹脂的這兩種組分被泵送入鉆孔機， 并通過鉆孔機的鉆夾頭時，所述粘膠劑組分必須與催化劑組分完全分離，否則樹脂將發(fā)生固化和硬化，并堵塞鉆夾頭。此外，如果在鉆夾頭中采用注射噴嘴將雙組份樹脂注射至空心錨桿中，則化學樹脂的雙組份，即粘膠劑組分和催化劑組分，應當在注射噴嘴之后或在注射噴嘴上立即分離，否則將過早固化，并導致該注射噴嘴被堵塞。更進一步，當粘膠劑組分和催化劑組分從注射噴嘴流出時，如果它們內(nèi)部的泵送壓力不平衡，則粘膠劑或催化劑可能沿錯誤的通道逆流，這也可能導致注射噴嘴的內(nèi)部被堵塞。專利號為AU 199959340A1的申請公開了一種注射器的實施例，但這種用于自鉆巖石錨桿的注射器不具備本發(fā)明所述的單向閥門和通道系統(tǒng)，容易發(fā)生堵塞。更具體的，當使用一注射噴嘴將一種或多種流體同時或相繼泵送入空心桿時，具有以下相當大的優(yōu)勢即使用注射噴嘴將一種或多種流體泵送入空心桿，不要求擰緊或旋松該桿末端上的不同配件，以將不同流體泵送入桿。因而，專利號為AU 199959340A1的申請所示的樹脂注射系統(tǒng)容易發(fā)生堵塞。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果允許液體樹脂的粘膠劑組分和液體樹脂的催化劑組分在注射器的末端迅速匯聚，那么，注射器的末端很可能被固化和硬化的樹脂堵塞。當樹脂的粘膠劑組分和催化劑組分離開注射器時，為了防止注射器被硬化的樹脂堵塞，應保持二者完全分離，并促使它們在錨桿末端內(nèi)沿其各自的通道流動，這是很有必要的。隨后，粘膠劑組分和催化劑組分在錨桿內(nèi)沿其各自的通道流動，僅在遠離該注射器末端的某些點匯聚并混合。實際上，注射器末端與粘膠劑和催化劑匯聚并混合的點之間的距離很小，通常是在5毫米至50毫米之間，但不局限于此。此外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)當將兩種或多種流體同時或相繼泵送入一空心桿時，通常有必要防止一種或多種流體沿供另一流體使用的通道以錯誤的方向逆流，和/或通常有必要防止兩種或多種流體過早混合。再者，如果將兩種或多種流體同時泵送入一空心桿，每一種流體的泵送壓力可能不相同，這將導致流體逆流或沿錯誤的通道流動。因此，一種防止液體樹脂沿錯誤的通道逆流的單向閥門系統(tǒng)是很有必要的，通常這可以通過在錨桿內(nèi)沿每一個通道設置單向閥門來實現(xiàn)。更進一步，如果僅在注射器內(nèi)使用分隔的通道和單向閥門，那么，通過雙組份液體樹脂的固化和硬化，在注射器末端仍可能發(fā)生堵塞。例如，專利公開號為WO 2006042530的國際專利公開了一種具有兩分隔通道和兩分隔閥門的注射頭，所述兩分隔通道在空心桿或錨桿末端插入的連接件處合并成一個單一通道。然而，該專利指出該連接件中的單一通道在使用后必須徹底沖洗，否則所述雙組份液體樹脂將在該通道中固化和硬化并進入錨桿， 導致注射器不能供以后的錨桿使用。因此，一種供空心自鉆巖石錨桿使用的注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)具有相當大的優(yōu)點，其使得 錨桿旋轉(zhuǎn)鉆孔；·水或空氣沖洗鉆孔切屑；·將液體樹脂粘膠劑組分及液體樹脂催化劑組分注射入錨桿，并通過錨桿填充鑿孔；·將兩種液體樹脂組分混合、固化和硬化，并將錨桿錨固在鑿孔中；·擰緊空心自鉆巖石錨桿末端的螺母；·從空心自鉆巖石錨桿中移除注射器；以及，所有功能的實現(xiàn)都不會使樹脂沿注射器內(nèi)錯誤的通道逆流或產(chǎn)生污染物， 或堵塞注射器的任何部分，當注射器從錨桿中移除后，該注射器是完全干凈的，可供下一個空心自鉆巖石錨桿使用。更進一步，具有以下相當大的優(yōu)點，即在具有一個或多個通道的、靜止的注射器與轉(zhuǎn)動的錨桿之間保持一個或多個液壓密封件，其中該注射器插入或連接至轉(zhuǎn)動的錨桿中。本發(fā)明涉及一種注射式密封的通道和閥門裝置，其解決了上述現(xiàn)有系統(tǒng)中存在的問題，允許將一種或多種流體同時或相繼泵送入空心桿、空心鉆桿或空心巖石錨桿，而不產(chǎn)生逆流或污染物，并使錨桿中的樹脂固化和硬化，而不堵塞注射器，從而使得注射器從錨桿中移除后，該注射器是完全干凈的，可安裝下一個錨桿。需要采用改進的機構(gòu)或裝置來解決上述問題，即通過手動改變分隔的軟管和配件，將不同的流體泵送入空心桿，并控制和引導那些流體在空心桿內(nèi)的流動。再者，需要具有可選單向閥門的、分隔的通道來控制化學樹脂的流動，以防止逆流、沿錯誤的通道流動、 以及避免化學樹脂、灌漿或其他錨固液過早混合和固化。本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)，該系統(tǒng)可被安裝在一空心桿或空心鉆桿或空心巖石錨桿或空心自鉆巖石錨桿的末端，或部分設置在一外部注射器之內(nèi)，以解決所述技術問題，并能夠?qū)⒁环N或多種流體泵送進入且通過空心桿或空心鉆桿或空心巖石錨桿或空心自鉆巖石錨桿，以免產(chǎn)生過早混合或逆流或泄漏，實現(xiàn)用最少的人力來安裝所述棒、桿或錨桿，且注射器或鉆夾頭不堵塞。更進一步，在鉆孔操作期間，當錨桿旋轉(zhuǎn)時，所述注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)能夠?qū)⑺盟腿胍豢招淖糟@巖石錨桿，隨后在灌漿周期內(nèi)，該系統(tǒng)能將樹脂或水泥漿泵送入錨桿，而不改變該密封或閥門系統(tǒng)。當空心自鉆巖石錨桿旋轉(zhuǎn)時，鉆孔速度通常為500轉(zhuǎn)/ 分，所述注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)能夠起作用并進行液壓密封，而在灌漿周期內(nèi)，其也能夠液壓密封并分離雙組份樹脂、化學物或灌漿。其相當大的優(yōu)勢在于不需要在當前實際的鉆孔周期和灌漿周期之間改變錨桿末端上的配件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)(以下簡稱“閥門系統(tǒng)”)，應用于在采礦業(yè)、民用工程、隧道施工和建設中使用的空心延長部件包括自鉆巖石錨桿，所述閥門系統(tǒng)包括復數(shù)個通道，其中，至少一個通道在沿該通道的若干位置上設有至少一個流量閥門。該流量閥門通常是單向流量閥門。所述通道能使流體沿其流動，而不與其他通道中的流體交叉污染，其中，至少一個通道能夠調(diào)節(jié)一種或多種流體相繼或同時地沿其流動。此外，所述通道通常包含于空心桿或錨桿之內(nèi)，通常也可部分包含于外部注射器之內(nèi)，該外部注射器將空心桿或錨桿液壓密封。無論是在桿和注射器之間沒有相對旋轉(zhuǎn)，還是在鉆孔周期內(nèi)，桿和注射器之間有相對旋轉(zhuǎn)時，在桿或錨桿中的通道隨后都與注射器中的通道液壓連接并液壓密封。所述通道的邊緣可用任何方式構(gòu)成，通常可以由一個或多個分隔的物件或部件構(gòu)成。通道的進口端和出口端通常都是開口，但通常也在沿通道長度的任意位置上設置一個或多個單向閥門。通道可以具有不同的長度和不同的橫截面。注射器中的通道延伸超出該注射器的末端，使流體沿注射器內(nèi)的分隔的通道流動，隨后流體繼續(xù)沿桿或錨桿內(nèi)的分隔的通道流動，直至通過注射器末端之后，流體才匯聚，從而使流體不能在注射器末端處混合，也不能在注射器末端處硬化并堵塞開口?？招难娱L部件內(nèi)的通道通常具有一個密封件或多個密封件，以供其與通道形成液壓密封，該通道包含于一個或多個外部注射噴嘴之內(nèi)。優(yōu)選地，所述通道具有一個或多個單向閥門或閥門組，使得流體沿其單向流動，而防止流體沿通道相反方向流動。優(yōu)選地，所述通道可以調(diào)節(jié)單種或多種流體同時或連續(xù)流動。優(yōu)選地，實際上，錨桿或桿內(nèi)的通道和閥門組件(以下簡稱“閥門組件”)由塑料制成，其實質(zhì)上由一具有至少一內(nèi)通道的塑料圓筒形部件、一單向閥門、以及至少一具有另一單向閥門的外通道組成，以實現(xiàn)將一種流體泵送入內(nèi)通道，而另一種流體則泵送入外通道。優(yōu)選地，當自鉆巖石錨桿插入鉆孔機中時，實質(zhì)上包含于自鉆巖石錨桿之內(nèi)的閥門系統(tǒng)與鉆孔機內(nèi)的注射噴嘴形成匹配和密封的安裝，以使得注射噴嘴中的通道和錨桿中的通道之間形成一個或多個液壓密封件。當鉆孔周期內(nèi)錨桿旋轉(zhuǎn)時，或當灌漿周期內(nèi)錨桿靜止時，均可運行一個或多個液壓密封件。隨后，將水或空氣或樹脂或水泥漿或其他流體， 通過注射噴嘴泵送入自鉆巖石錨桿，并通過閥門系統(tǒng)泵送入正確的管道，不會逆流或在錯誤的通道中流動，從而避免了流體的過早混合或其他問題。優(yōu)選地，當注射噴嘴從錨桿中移出時，塑料閥門系統(tǒng)的一部分大體上可以將注射
噴嘴清理干凈。優(yōu)選地，所述閥門系統(tǒng)僅用于安裝一個自鉆巖石錨桿，但并不局限于此。優(yōu)選地，所述閥門系統(tǒng)具有兩個分隔的通道，但不局限于此，其可以具有三個或更多個分隔的通道。特別優(yōu)選地，所述閥門組件大體上由一個或多個塑料圓筒組成，該塑料圓筒具有一個或多個圓形塑料裙閥或瓣閥，其緊靠并液壓密封住注射器的圓形部分。當流體沿一個方向流動時，所述裙閥或瓣閥打開，而當任何流體沿相反方向流動時，所述裙閥或瓣閥則關閉。特別優(yōu)選地，即使驅(qū)動旋轉(zhuǎn)桿或錨桿中的閥門組件，其仍可以液壓密封住靜止的
注射器。特別優(yōu)選地，在至少一個通道中的閥門可以允許多種流體沿通道連續(xù)流動，使得樹脂或灌漿注射后，該通道可用沖洗液徹底沖洗。值得本領域技術人員注意的是，本發(fā)明的不同種實施方式適用于空心自鉆巖石錨桿、空心巖石錨桿、空心注射管或任何其他用于一種或多種流體流動的裝置?？v觀本說明書，除非是上下文中限定，否則單詞“包括”，或其變形例如“包含”或 “組成”，理解為包括所指定的一個元素、整體或步驟、或一組元素、整體或步驟，但不排除任何其他的元素、整體或步驟，或一組元素、整體或步驟。本說明書中所包括的對任何文件、條例、材料、裝置、論文或類似物的討論僅僅出于交待本發(fā)明背景的目的。盡管在本說明書每一項權(quán)利要求的優(yōu)先權(quán)日之前該文件已在澳大利亞存在，仍不能認為任何或所有主題均構(gòu)成現(xiàn)有技術基礎的一部分，或是與本發(fā)明相關技術領域的公知常識。為了更清楚地理解本發(fā)明，參照以下附圖和實施例對優(yōu)選的實施方式進行描述。


圖1是依照本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于自鉆巖石錨桿，表示閉合狀態(tài)的單向閥門。圖2是依照本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的一部分的剖面示意圖，適用于自鉆巖石錨桿，表示打開狀態(tài)的單向閥門。圖3是依照圖2所示本發(fā)明同一實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，但其單向閥門處于閉合狀態(tài)。圖4是一種閥門組件的剖面示意圖，該閥門組件構(gòu)成圖2所示本發(fā)明同一實施方式的一部分。圖5是依照圖4所示本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的閥門組件的端視圖，適用于自鉆巖石錨桿。圖6是依照圖5所示本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的閥門組件的三維視圖，適用于自鉆巖石錨桿O圖7是依照本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于具有兩個處于閉合狀態(tài)的單向閥門的自鉆巖石錨桿。圖8是依照圖7所示本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于具有兩個處于打開狀態(tài)的單向閥門的自鉆巖石錨桿。圖9是依照本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于具有兩個處于閉合狀態(tài)的單向閥門的自鉆巖石錨桿。圖10是依照圖9所示本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于具有兩個處于打開狀態(tài)的單向閥門的自鉆巖石錨桿。
圖11是依照本發(fā)明再另一優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于具有多個處于閉合狀態(tài)的單向閥門的自鉆巖石錨桿。圖12是依照圖11所示本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于自鉆巖石錨桿，其具有多個供水流動的打開的單向閥門及多個供粘膠劑和催化劑流動的閉合的單向閥門。圖13是依照圖11所示本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于自鉆巖石錨桿，其具有多個供粘膠劑和催化劑流動的打開的單向閥門，及多個供水流動的閉合的單向閥門。圖14是依照圖11所示本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于自鉆巖石錨桿，其具有從桿或錨桿中部分移除的注射器，但注射器仍與桿或錨桿中的密封件及單向閥門液壓密封。圖15是依照圖11所示本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于自鉆巖石錨桿，其具有從桿或錨桿中完全移除的注射器。圖16是依照圖11所示本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于自鉆巖石錨桿，其中，部分或全部閥門和通道系統(tǒng)包含于一注射套筒內(nèi)的，該注射套筒旋緊于桿或錨桿的末端。圖17是依照圖11所示本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)的剖面示意圖，適用于自鉆巖石錨桿，其中，部分閥門和通道系統(tǒng)包含于一注射套筒內(nèi)的， 該注射套筒旋緊于桿或錨桿的末端，而注射器則完全從桿或錨桿中移除。
具體實施例方式本說明書所指的“桿”或“空心桿”或“空心鉆桿”或“空心巖石錨桿”或“空心自鉆巖石錨桿”或“空心延長部件”或“空心注射管”或“管子”或“管道”，在本發(fā)明中應理解為包括所有此類變化和修正，并且上述變形包括任何長空心延長部件，其包括自鉆巖石錨桿。本說明書所指的“注射噴嘴”或“單個噴嘴”或“多個噴嘴”或“注射器”或“外部注射器”，應理解為包括所有此類變化和修正，并且一個或多個注射噴嘴的變形，該注射噴嘴具有一個或多個通道，所述通道可分隔一種或多種流體的流動。本說明書所指的“注射套筒”或“套筒”，應理解為包括所有此類變化和修正，并且一注射套筒的變形可與一外部注射器調(diào)節(jié)和密封，所述注射套筒包括一個或多個通道、一個或多個單向閥門、以及一個或多個密封件。本說明書所指的“單個密封件”或“多個密封件”或“密封裝置”，應理解為包括所有此類變化和修正，并且單個密封件的變形包括螺紋、0形環(huán)、瓣片、閥門、或任何其他能夠液壓密封住流體的裝置，以防流體泄漏或往不合需要的方向流動。本說明書所指的“單個閥門”或“多個閥門”或“單向閥門”或“單向流量閥門”，應理解為包括所有此類變化和修正，并且單個閥門的變形包括單向流量閥門或任何其他能夠控制或弓I導流體流動的裝置。本說明書所指的“瓣閥”或“裙閥”，應理解為包括所有此類變化和修正，并且單向閥在一個方向上隨流體流動而開放，而在相反方向則隨流體流動關閉。本說明書所指的“單個通道”或“多個通道”，應理解為包括上述所有此類變化和修正，包括管子、管道、任何形狀的孔、任何可形成通孔或?qū)ㄍǖ赖臉?gòu)件的集合，以及任何其他可容納流體并使流體從其中流過的部件或部件的集合。所述通道可在鉆孔旋轉(zhuǎn)期間形成，也可在不鉆孔旋轉(zhuǎn)時形成。本說明書所指的“閥門系統(tǒng)”或“閥門和通道系統(tǒng)”，應理解為包括一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以由多個部分形成，以及上述所有此類變化和修正。本說明書所指的“閥門組件”或“閥門和通道組件”，應理解為包括一閥門和通道組件，即包括至少一個通道和至少一個單向閥門，通常由一塑料管組件和多個單向閥門構(gòu)成， 還包括上述所有此類變化和修改，無論其以何種方式構(gòu)成。為了保持連貫，附圖中的附圖標記指的是同一特征或設計構(gòu)件。圖1至圖17所示的優(yōu)選實施方式中，表示了該注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)(簡稱“閥門系統(tǒng)”)，其中，在注射器2和桿1之間可發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，而注射器2中的通道和桿 1中的通道之間可仍維持液壓密封。通常桿1是圍繞靜止的注射器2旋轉(zhuǎn)的。圖1表示該注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)(簡稱“閥門系統(tǒng)”)的一實施方式，該系統(tǒng)包括一空心延長桿1和外部注射噴嘴2，空心延長桿1通過一個或多個密封件3與一外部注射噴嘴2實現(xiàn)液壓密封，外部注射噴嘴2其內(nèi)具有一個或多個分隔的通道7和8。空心延長桿1具有一中心孔12，中心孔12可調(diào)節(jié)閥門和通道組件4。閥門和通道組件4在其內(nèi) 10或在其外周11具有一個或多個分隔的通道。閥門和通道組件4在其內(nèi)或其外周具有至少一個閥門13。所述閥門13通過彈簧14或其他方式來控制。在操作過程中，注射噴嘴2安裝設置于空心桿1的末端之上或之內(nèi)，使注射噴嘴2 中的至少一個通道7與閥門和通道組件4中的通道10液壓連接。注射噴嘴2中的附加通道8也與位于空心桿1內(nèi)的閥門和通道組件4的內(nèi)部或外周通道11液壓連接。圖2表示閥門系統(tǒng)的另一實施方式的剖面圖，其中注射噴嘴2具有三個分隔的通道7、8和9。圖2也表示閥門13打開，使流體從通道7流入閥門和通道組件4中的通道10， 隨后流體通過閥門和通道組件4流入空心桿1中的中心通道12。圖2也表示流體能從通道 8流入閥門和通道組件4中的通道10，隨后流體通過閥門和通道組件4流入空心桿1中的中心通道12。圖2還表示注射噴嘴2中的通道9與通道11液壓連接，通道11依次連接至空心桿1中的中心孔12。通道9和11與通道7、8和10是相互分隔開的。圖3表示閥門系統(tǒng)的剖面圖，其中，通過彈簧14關閉閥門13，并防止流體向下通道 7中逆流。圖4表示具有閥門13的閥門和通道組件4的剖面圖，閥門13是由彈簧14控制的。圖5表示如圖4所示的閥門和通道組件4的端面圖，該閥門和通道組件4具有閥門13、內(nèi)通道10及另一內(nèi)通道11。圖6表示如圖4和圖5所示的閥門和通道組件4的三維視圖，該閥門和通道組件 4具有閥門13、內(nèi)通道10及另一內(nèi)通道11。圖7表示閥門系統(tǒng)的另一實施方式的剖面圖，其中，注射噴嘴2具有兩個分隔的通道7和8，所述通道7和8與閥門和通道組件4內(nèi)或外周的通道10和11液壓連接。閥門和通道組件4具有一內(nèi)閥門13，該內(nèi)閥門13在圖7中示出其處于閉合狀態(tài)。圖7還表示閥門和通道組件4也具有一內(nèi)閥門15，該內(nèi)閥門15也處于閉合狀態(tài)。圖8表示與圖7所示同一實施方式的剖面圖，但是，閥門13和15是處于打開狀態(tài)，閥門13的打開可允許流體從通道7進入通道10，并最終進入桿1的中心孔12，同樣閥門15 的打開可允許流體從通道8進入通道11，并最終進入桿1的中心孔12。圖8也表示閥門和通道組件4通過一定位突起17固定在空心桿1內(nèi)，該定位突起17卡在空心桿1的凹槽16中。圖9表示閥門系統(tǒng)的另一實施方式的剖面圖，其中，注射噴嘴2具有兩個分隔的通道7和8，這兩個通道7和8與閥門和通道組件4內(nèi)或外周的通道10和11液壓連接。閥門和通道組件4具有一內(nèi)閥門13，該內(nèi)閥門13由一內(nèi)彈簧14觸發(fā)，圖9表示該內(nèi)閥門13處于閉合狀態(tài)。圖9還表示閥門和通道組件4也具有一內(nèi)閥門15，該內(nèi)閥門15也處于閉合狀態(tài)。圖10表示與圖9所示同一實施方式的剖面圖，但所示閥門13和15是處于打開狀態(tài)。閥門13的打開可允許流體從通道7進入通道10，并最終進入桿1的中心孔12，同樣閥門15的打開可允許流體從通道8進入通道11，并最終進入桿1的中心孔12。圖11表示閥門系統(tǒng)另一種更優(yōu)選實施方式的剖面圖，其中，注射噴嘴2已完全插入空心桿1中，并通過液壓密封件3和23在空心桿1內(nèi)部實現(xiàn)兩者的液壓密封。從端視圖 (圖中未示出)看，密封件3和23為圓形，用以密封注射噴嘴2的圓形部分。注射噴嘴具有兩個內(nèi)通道M和25，該內(nèi)通道M和25分別通過兩個單向閥門19和20與通道8連接。 注射噴嘴還有一個內(nèi)通道沈，該內(nèi)通道沈通過一個單向閥門18與通道7連接。桿1同樣也包含閥門組件4，其具有三個單向閥門15、13和22。閥門15、13和22優(yōu)選地是采用圓形塑料的瓣閥或裙閥，以緊靠注射噴嘴2的圓形部分。注射器2具有一圓形中心桿21，用以密封住閥門13和22。在該實施方式中，閥門組件4具有兩個通道10和11，其由部件四分成的兩個管狀部分組成。圖11表示注射噴嘴2具有兩個分隔的通道7和8，該通道7和8分別與通道10和11液壓連接。在注射噴嘴2的通道7和8內(nèi)，沿通道長度方向也設有一個或多個單向閥門18、19和20。單向閥門18、19和20可以是任何類型的單向流量閥門，但優(yōu)選的是彈簧制動閥門(圖中未示出)。圖11還表示注射噴嘴2中的通道8具有兩個單向閥門19和20，圖中表示閥門處于閉合狀態(tài)，但當打開閥門時，可允許兩種不同的流體從通道對和25流入通道8中。閥門19通常由來自通道M中的流體壓力打開。閥門20通常由來自通道25中的流體壓力打開。閥門18通常由來自通道沈中的流體壓力打開。圖11 也表示通道8通過閥門和通道組件4中的單向閥門15與通道11液壓連接，圖中閥門15處于閉合狀態(tài)。圖11也表示通道7通過閥門和通道組件4中的兩個單向閥門13和22與通道10液壓連接，圖中閥門13和22也處于閉合狀態(tài)。圖11也表示閥門和通道組件4插入到空心桿1的末端，并通過密封件3來防止其從桿1中脫落。圖12表示與圖11所示同一實施方式的剖面圖，但閥門13、22和18全部處于閉合狀態(tài)，以防止流體從任何方向流入通道7。閥門19也處于閉合狀態(tài)，以防止任何流體通過閥門19逆流。閥門20和15均處于打開狀態(tài)，以允許流體通過閥門20進入通道8，以及通過閥門15進入通道11，最終流入桿1的中心孔12。通常圖12表示在鉆孔周期內(nèi)的閥門構(gòu)造，其中水通過閥門20泵入并進入通道8中，隨后在水壓作用下打開閥門15，從而使得水流入通道11，并最終進入桿1的中心孔12。閥門13和22均處于閉合狀態(tài)，以防止任何水倒流至通道7中。圖13表示與圖11所示同一實施方式的剖面圖，但閥門18、13和22均處于打開狀態(tài)，以允許流體流過通道7并流入通道10中，最終流入桿1的中心孔12。閥門19和15也處于打開狀態(tài)，以允許流體流過通道8并流入通道11中，最終流入桿1的中心孔12。閥門 20處于閉合狀態(tài)，以防止任何流體經(jīng)過閥門20逆流。通常，圖13表示在樹脂泵送周期內(nèi)的閥門構(gòu)造。其中樹脂的一種組分，通常是將一種非水溶性組分，在此稱為A組分，泵送入通道7和10，而樹脂的第二組分，通常是將一種水溶性組分，在此稱為B組分，泵送入通道8 和11。閥門15將阻止任何A組分逆流至通道8中，因為通道8是B組分的通道。閥門13 和22將阻止任何B組分逆流至通道7中，因為通道7是A組分的通道。圖14表示與圖11所示同一實施方式的剖面圖，但注射噴嘴2有部分從桿1以及閥門和通道組件4中移除，注射噴嘴2還是通過密封件3與桿1實現(xiàn)液壓密封，通過密封件 23與閥門和通道組件4實現(xiàn)液壓密封。圖15表示與圖11所示同一實施方式的剖面圖，但注射噴嘴2已完全從與桿1以及閥門和通道組件4的液壓密封連接中移除。通道7中的閥門18是閉合的，且通道8中的閥門19也是閉合的。通道8中的閥門20則是打開的。通常，圖15表示水沖洗操作期間的閥門構(gòu)造，其中水經(jīng)過閥門20泵送進來，將樹脂的B組分從通道8沖出去。水將樹脂的B組分從通道8中沖出，流過并與通道7前部附近或中心桿21上殘留的樹脂殘余A組分混合。 當樹脂的B組分與樹脂的A組分快速混合時，水流將樹脂的B組分和A組分一起從注射噴嘴2中沖洗出去。圖15還表示當沖洗水(圖中未示出)從通道8中流出時，部分水流也將沖洗并清潔閥門和通道組件4的末端。此外，當注射器從桿1中撤出時，密封件3會將通道 8的外表面清理干凈，并將通道8中任何多余樹脂清除。類似地，密封件23和裙閥15會將通道7的外表面清理干凈，并將通道7中任何多余樹脂清除。此外，裙閥13和22會將中心桿21的外表面清理干凈，并將中心桿21中任何多余樹脂清除。圖16表示與圖11所示同一實施方式的剖面圖，但所有的閥門組件14都包含在空心注射套筒27之內(nèi)，套筒27通過螺紋觀或焊接或任何其他適合的方式與桿1連接。圖17表示與圖11所示同一實施方式的等比剖面示意圖，但注射器2已完全從注射套筒27中去除。圖17表示閥門組件4完全包含在空心注射套筒27之內(nèi)，且部件四將閥門組件4的內(nèi)管和外管分開。圖17還表示閥門15、13和22都是圓形裙閥，密封件23是圓形唇式密封件，密封件3是0形環(huán)。從端面圖上(圖中未示出)看，閥門15、13和22、密封件23、以及密封件3都是圓形，因而可圍繞從端面圖(圖中未示出)上看也是圓形的注射器2旋轉(zhuǎn)，并始終保持液壓密封。圖17也表示注射器2具有內(nèi)通道M、25和26，內(nèi)通道 24,25和沈中分別設有單向閥門19、21和18，這些單向閥門控制從通道沈流入至通道7 中、以及從通道M和25流入至通道8中的流體的流動。圖17還表示閥門組件4通過0形環(huán)3保持在注射套筒27內(nèi)部。在優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明不要求使用單獨的軟管或連接器或其他灌漿系統(tǒng)， 因此，節(jié)省了大量體力勞動，也減少對操作人員的傷害。本發(fā)明采用自動或半自動鉆孔機， 并通過自鉆巖石錨桿自動鉆孔和注射樹脂或水泥漿。在優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明將兩種或多種成分的化學樹脂或灌漿注射并通過空心桿或空心錨桿或空心自鉆巖石錨桿，流體不會過早混合或發(fā)生逆流，從而防止產(chǎn)生不必要的堵塞。在一特別優(yōu)選的實施方式中，至少一部分錨固液是水溶性的，錨固液能通過一單向閥門流入一通道，隨后將沖洗的水通過一單獨的單向閥門泵送入同一通道中，使得水溶性錨固液隨水一起沖出。在一優(yōu)選的實施方式中，閥門和通道組件、及用于閥門和通道組件中的單向閥門均由塑料制成，也可由任何合適的材料制成。閥門和通道組件通常包括兩個或多個組合在一起的、大致呈管狀的部件。在一優(yōu)選的實施方式中，一些單向閥門為瓣閥或裙閥。這些瓣閥或裙閥通過流體的流動實現(xiàn)打開或閉合，并密封住圓形注射器或圓形桿。在一特別優(yōu)選的實施方式中，具有至少一個中心圓形桿或圓形管，其使得至少一個瓣閥或裙閥將該桿或管的外表面閉合。在一特別優(yōu)選的實施方式中，將裙閥、密封件及注射器全部設計為注射器能從桿中部分移出，并仍與桿和閥門組件保持液壓密封。在一特別優(yōu)選的實施方式中，部分或全部通道均包含于空心注射套筒中，空心注射套筒與空心桿螺紋連接，通過擰松螺紋可將空心注射套筒從空心桿中移除。值得注意的是，本發(fā)明能夠?qū)⑺蚩諝饣蛩涂諝獗盟腿肟招臈U或空心錨桿或空心自鉆巖石錨桿，該空心桿或空心錨桿或空心自鉆巖石錨桿可逆時針或順時針鉆孔旋轉(zhuǎn)。 隨后本發(fā)明也能夠?qū)崿F(xiàn)將雙組份或多組分的化學樹脂或灌漿注射并通過空心桿或空心錨桿或空心自鉆巖石錨桿，而不必將桿或錨桿從鉆夾頭中移除，也不會讓流體沿錯誤的通道逆流。本發(fā)明能夠進一步通過從桿或錨桿中移除注射器，并在移除注射器后開啟水流，從而將水溶性化學樹脂或水泥漿從注射器的前端及桿或錨桿的末端沖出。當從桿或錨桿中移除注射器時，本發(fā)明還能夠進一步通過裙閥、唇式密封件和0形環(huán)將注射器的圓形管和桿部分清潔干凈。本發(fā)明還能夠進一步通過0形環(huán)密封件閥門組件保持在注射套筒或桿之內(nèi)。本領域技術人員可以理解的是，對本發(fā)明所述的特定實施方式進行各種變化和/ 或和修正，將不違背本發(fā)明廣義描述的精神或范圍。因而，本發(fā)明的實施方式在各方面都被認為是例證型的而不局限于此。
權(quán)利要求
1.一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)(簡稱“閥門系統(tǒng)”)，適用于自鉆巖石錨桿或巖石錨桿或鋼纜錨桿或空心注射桿，包括復數(shù)個通道，其中至少一個所述通道，在沿其特定位置上具有至少一單向流量閥門；以及，所述通道能使流體沿其流動，而避免與另一通道中流體交叉污染；以及，至少一個所述通道，其能調(diào)節(jié)一種或多種流體沿其相繼或同時流動；以及，其中所述通道，基本上包含于空心桿或空心錨桿或空心注射套筒之中；以及，當桿或錨桿或套筒與外部注射器之間無相對轉(zhuǎn)動時，以及當桿或錨桿或套筒與外部注射器之間有相對轉(zhuǎn)動時，其中所述空心桿或空心錨桿或空心注射套筒內(nèi)的通道，能夠與外部注射器內(nèi)的通道實現(xiàn)液壓連接并液壓密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門系統(tǒng)，其特征在于所述通道的邊緣可以任何方式構(gòu)成， 并通常由一個或多個分隔的物件或單獨的部件構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥門系統(tǒng)，其特征在于所述通道的入口端和出口端通常是打開的，但沿其長度方向的任意位置上設有一個或多個單向閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥門系統(tǒng)，其特征在于所述通道可以是任何形狀、任何長度和任何橫截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閥門系統(tǒng)，其特征在于所述通道具有一個或多個單向閥門， 以允許流體沿其從一個方向流動，并防止流體沿所述通道向相反方向流動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閥門系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)中的閥門是單向閥門，通過流體壓力打開并流動，但可以任何方式關閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥門系統(tǒng)，其特征在于所述通道基本上包含于空心桿或空心錨桿或空心注射套筒之內(nèi)，且可部分地包含在外部注射器之內(nèi)。
8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的閥門系統(tǒng)，其特征在于所述通道能夠調(diào)節(jié)單種或多種流體實現(xiàn)相繼或同時流動。
9.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的一種在錨桿或桿內(nèi)的通道和閥門組件(簡稱“閥門組件”)，其特征在于所述閥門組件優(yōu)選是由塑料制成，并插入至空心自鉆巖石錨桿的末端， 但也可由任何材料制成，并插入至任何空心桿或空心錨桿或空心注射套筒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥門組件，其特征在于所述閥門組件可調(diào)節(jié)全部或部分外部注射噴嘴或噴嘴，并與之液壓密封，以使全部或部分外部注射噴嘴或噴嘴安裝在所述閥門組件內(nèi)部或其外周。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閥門組件，其特征在于所述閥門組件主要由端面呈圓形的裝配部件組成，在其內(nèi)或上部安裝有注射噴嘴，所述注射噴嘴具有一相匹配圓形端面，使其與所述閥門組件形成液壓密封連接，從而令所述閥門組件和所述注射噴嘴之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，并保持所述閥門組件和所述注射噴嘴之間的液壓密封連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閥門組件，其特征在于所述閥門組件主要由兩個或多個大體上為管狀的部件組成，所述管狀部件裝配形成至少兩個分隔的通道。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的閥門組件，其特征在于當所述注射噴嘴從所述閥門組件中移出時，所述閥門組件基本上將所述注射噴嘴清理干凈。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的閥門組件，其特征在于所述閥門組件中的所述單向流量閥門為裙閥或瓣閥。
15.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的閥門組件，其特征在于在所述閥門系統(tǒng)之內(nèi)的一個或多個通道能用水或空氣徹底沖洗。
全文摘要
本發(fā)明提供一種注射式密封的閥門和通道系統(tǒng)，適用于在采礦業(yè)、民用工程、隧道和建筑中使用的空心巖石錨桿和空心注射桿包括空心自鉆巖石錨桿。本發(fā)明包括復數(shù)個通道，沿通道具有一個或多個單向流量閥門。本發(fā)明將一種或多種流體相繼或同時泵送入空心巖石錨桿或其他空心延長部件，不與另一通道中的流體交叉污染，也不會沿錯誤的通道逆流。本發(fā)明通常用于安裝自鉆巖石錨桿，其中，首先在鉆孔周期內(nèi)，將鉆孔流體泵送入空心錨桿，隨后將雙組份化學樹脂或水泥漿泵送入空心錨桿，以錨固鑿孔中的錨桿。
文檔編號E21B21/10GK102216565SQ200980145204
公開日2011年10月12日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者彼得·安德魯·格雷 申請人:彼得·安德魯·格雷