专利名称：带有模注的可破裂的插入件的转矩螺帽的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有模注的可破裂的插入件或延迟止动件的转矩螺帽和制造该转矩螺帽的方法。
背景技术：
在矿顶支持的技术领域中众所周知将固定在矿顶内的钻孔中的螺栓张紧以加固在矿顶表面上的未被支持的岩石层，如2005年2月23日递交的、标题为“桁架瓦(TRUSS SHOE)”的美国专利申请系列号11/064,426中所述，该专利结合在此供参考。通常。通过矿顶钻孔进入岩石层。由螺栓端部上的扩张壳与岩石层的啮合或用树脂将螺栓粘接于岩石层、固定岩石层中的螺栓端部，或者使用扩张壳和树脂粘合相结合的方法将矿顶固定件固定在该钻孔中。当然在本讨论中所关注的是转矩螺帽，用转矩螺帽将固定件的一端固定在矿顶内和将矿顶稳定件固定于该固定件的另一端。
通常和如美国专利号5,064,312所述〔该专利结合在此供参考〕，将该固定件固定在钻孔中的技术包括将一封壳插入在矿顶内所钻的一钻孔中，该封壳包括树脂部分和催化剂部分。将固定件的一端移动进入该钻孔中，以使固定件的该端与树脂封壳接触。转动和进一步移动该固定件进入该钻孔，以使树脂封壳破裂和将树脂部分和催化剂部分混和在一起，以提供将固化和硬化在该钻孔中的树脂。在树脂固化之后，将一螺帽拧在从该孔伸出的固定件的螺纹端上，到达矿顶稳定件、例如抵靠于矿顶或壁的支承板或桁架瓦。
在美国专利号4,556,350中揭示了转动固定件以破裂该封壳和/或混和树脂和催化剂的一技术。通常，螺帽在该螺帽端部具有化学固化树脂材料的一塞子，在从该孔延伸出的固定件的螺纹端上转动该螺帽。该螺帽的连续转动使固定件的端部和塞子移动成为相互接触状态，此后螺帽的转动使固定件转动。在树脂硬化以将固定件固定在该钻孔内之后，在加大的转矩作用之下继续转动螺帽使塞子破裂，以及能够在固定件的螺纹端上转动螺帽，以使矿顶稳定件移动、依靠着矿顶。
虽然美国专利号4,556,350中所揭示的螺帽可用于使封壳破裂和/或混和树脂和催化剂，但是有缺点。更具体地，为了将塞子固定在螺帽中，螺帽必须脱油脂，以保证将塞子粘合于螺帽的内表面，用于提供在现场的螺帽的性能一致性。并且，当形成树脂塞子时，需要将螺帽放在用释放剂处理的一盘上，以及将所需数量的树脂注入螺帽内，并让其固化。
如该领域的那些熟练人员能够理解的那样，有利的是提供不要求脱脂步骤、用释放剂处理盘子、以及存放螺帽以固化树脂的具有一塞子、插入件或延迟止动件的一螺帽。
发明内容
本发明涉及具有螺帽本体和可破裂的插入件或延迟止动件的螺帽。在本发明的一非限制性实施例中，转矩螺帽包括具有一第一端和一相对的第二端、并带有连接本体的第一和第二端的有螺纹的内通道的本体，该通道具有内螺纹，模注的可破裂的插入件处于该通道内，同时插入件的周边接合诸内螺纹的所选螺纹的顶部。插入件被模注进入螺帽本体，并具有与螺帽本体的螺纹内通道接合的它的周边，以将插入件牢固地保持在该螺帽内。在本发明的一非限制性实施例中，插入件的一侧具有来自注入口的作为模注件的特征的一标记。在本发明的另一非限制性实施例中，插入件的周边与螺纹的最低点分开，以便于破裂的插入件的碎片脱离螺帽。在本发明的再一非限制性实施例中，在插入件和螺纹的啮合表面部分之间提供无摩擦或低摩擦材料，例如但不是限制本发明，油或油脂。以减少在螺栓和螺帽之间的摩擦和用于从螺帽更完全地释放插入件。
本发明还涉及制造本发明的转矩螺帽的非限制性实施例的方法。在本发明的一非限制性实施例中，使上模移动进入螺帽本体的一端内，注射模进入另一端。两模子的端部分开，以提供所注入的聚合物的空腔。在本发明的一非限制性实施例中，进入空腔的初始聚合物在上模表面上形成一薄的复盖层或溢料，以防止聚合物在诸螺纹和上模的诸壁之间的运动。当聚合物在空腔内固化之后，使模子脱离螺帽本体，提供具有可破裂的插入件的螺帽。在本发明的又一非限制性实施例中，使油或油脂通过上模内的通道移动，以对诸螺纹的诸所选表面部分施加一层油或油脂。在本发明的另一非限制性实施例中，加热注入的聚合物以融合油脂，用于方便油脂流过通道。
在本发明的又一非限制性实施例中，该方法涉及制造具有可破裂插入件的转矩螺帽，其中该方法包括下列诸步骤提供具有一第一端和一相对的第二端、带有连接螺帽本体的第一端和第二端的内螺纹通道的螺帽本体；使上模的一端处于螺帽本体的第一端内；使注射模的一端处于螺帽的第二端内，同时上模和注射模的诸端部相互分开一预定距离，以提供一空腔；将注入模制材料移动进入该空腔，在上模的端部的诸表面上形成一薄的复盖层，以防止注入的模制材料在通道的诸螺纹和上模的诸相邻壁之间移动；移动两模子离开螺帽本体，以提供具有可破裂的插入件的转矩螺帽。
并且，本发明涉及将固定件固定于一结构、例如(和不是限制本发明)矿顶、矿壁、悬崖的侧面、靠近道路的岩石层和混凝土壁的方法。在本发明的固定方法的一非限制性实施例中，具有模注的可破裂的插入件的本发明的螺帽被拧到张紧螺栓的一端上。该螺栓的其余部分处于该结构内的钻孔中，同时螺栓的相对端接合具有树脂部分和催化剂部分的一封壳。转动螺帽，用于转动螺栓，以使该封壳破裂和/或混和树脂和催化剂部分，从而将螺栓的端部固定在该钻孔内。在加大的转矩作用之下继续转动螺帽，使插入件破裂，沿着轴的端部移动螺帽，以对着该结构偏压和/或固定顶部稳定件。随着螺帽沿着轴的端部移动，轴的端部排出留在螺帽本体内的插入件的任何部分。
在将固定件固定在一结构中的方法的又一非限制性实施例中，其中该方法包括下列诸步骤提供包括螺帽本体的转矩螺帽，该螺帽本体具有被模注进入螺帽本体的可破裂的插入件；将固定件的一端拧入螺帽本体的一端内；将固定件的相对端定位在该结构中的钻孔内，同时固定件的相对端接合具有树脂部分和催化剂部分的一封壳；转动固定件以破裂该封壳和/或混和树脂和催化剂部分，以将固定件的相对端固定在该钻孔内。
附图简述
图1是本发明的一非限制性螺帽的立体图，为了清楚起见去除了某些部分；图2是图1所示的螺帽的端视图；图3是拧在螺纹轴端部上的图1所示的螺帽的侧剖视图；图4是本发明的一螺帽的另一非限制性实施例的侧剖视图；图5是类似于图4的视图，示出了本发明的一螺帽的又一非限制性实施例；图6是类似于图4的视图，示出了本发明的一螺帽的再一非限制性实施例；图7是类似于图4的视图，示出了本发明的一螺帽的再一非限制性实施例；图8是类似于图4的视图，示出了本发明的一螺帽的再一非限制性实施例；图9A-9F示出了用于在螺帽本体内模注一插入件或延迟止动件的本发明的一非限制性实施例；图10是一矿顶的局部剖视图，该矿顶具有安装在矿顶内的钻孔中的固定件的一端和封壳、在固定件的有螺纹的另一端上的矿顶稳定件、以及与该另一端分开的本发明的螺帽；以及图11是类似于图4的视图，示出了本发明的一螺帽的另一非限制性实施例。
具体实施例方式
如本文所使用的那样，空间或方向术语，例如“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平的”、“垂直的”等，涉及到本发明，如附图所示。但是，应该理解本发明可以采取许多可替换选用的方位，因此，这些术语不应理解为限制性的。并且，用在该说明书和权利要求书中的表示尺寸、物理特性等的所有数字应该被理解为在所有的情况下被术语“大约”修饰。因此，除非指出不同，在以下说明书和权利要求书中所述的数值可以根据本发明所寻求获得的所需特性而变化。至少不是意图对权利要求书范围的等价物的原理应用的限制，至少应该以所报告的重要数字和通过使用普通常规技术理解各数值参数。而且，在此所揭示的全部范围将被理解为包括在此所包含的任何和全部子范围。例如，所述的“1至10”范围应该被认为包括在最小值1和最大值10之间(和包含该最小值和最大值之间)的任何和全部子范围；也就是说，所有子范围开始于最小值1或更大和终止于最大值10或更小，例如1至6.7，或3.2至8.1，或5.5至10。
在讨论本发明的非限制性实施例之前，应该理解本发明不局限于在此所示的和所讨论的具体的非限制性实施例的细节，这是由于本发明可以有其它实施例。此外，本文中讨论本发明所用的术语是用于叙述目的，是非限制性的。并且，在以下讨论中除非另有指示，相同的标号涉及相同的部分。
参阅图1至3，示出了带有本发明的一非限制性实施例的特征的一螺帽10。该螺帽10包括螺帽本体12和按以下所讨论的方式被包含在螺帽本体12内的一模注插入件或延迟塞14。尤其参阅图1和3，螺帽本体12具有带基本均匀的螺纹高度和节距的内螺纹16。术语“螺纹高度”被定义为在螺纹较小内径、例如螺纹16的最高点或顶点18和螺纹最大内径、例如螺纹16的相应的最低点20之间所测量的距离。术语“节距”被定义为在相邻螺纹16的顶点18之间的间距。
内螺纹16从有凸缘的敞开端22延伸到相对的敞开端24，以提供带有内螺纹通道26的螺帽本体12。在图1和3中所示的螺纹16延伸通道26的长度，即从端部22到端部24。如能够理解的那样，本发明考虑了具有仅在内通道的一部分上的螺纹16，例如在离开螺帽本体12的诸端部22、24的一个或两个一距离处开始。更具体地和不是对本发明限制，图4所示的螺帽27具有内通道28，该通道具有从一敞开端29延伸的和终止于离一端部24一距离处的螺纹部分30，以提供无螺纹部分32。通道28的无螺纹部分32具有等于或大于内螺纹最大直径或螺纹最低点20的直径的一直径，以通过图3所示的螺纹轴42的螺纹端40。
再参阅图1和3，螺帽本体12的外表面的轮廓不是对本发明的限制，较佳地具有能够例如被扳手或棘轮啮合的有轮廓的或成形的外表面，以便将螺帽10转动到轴42的螺纹端40(见图3)，以对螺帽10施加预定的转矩，用于按以下所讨论的方式破裂插入件14。在图1或2所示的本发明的非限制性实施例中，在凸缘端部22和端部24之间的螺帽10的外本体部分50有六个平侧面54(如图2清楚地所示)。如能够理解的那样，本发明不局限于此，带有本发明特征的螺帽本体的外本体部分可以具有任何数量的侧面54，例如和不是对本发明限制，多于或少于六，和/或在相邻侧面54之间的角可以是棱角或弄圆的角。诸平侧面54便于转动螺帽10，以施加预定转矩；但是，本发明不局限于此，考虑了螺帽10的外本体部分是圆形的和具有一个或多个凹槽60(在图4中仅示出了一个凹槽)，以提供啮合表面，用于转动本发明的螺帽。而且，如能理解的那样，螺帽本体12的各端部可以具有凸缘端22，如关于图4所示的螺帽27的虚线所示，以在诸凸缘端22之间保持转矩施加工具，或者可以具有从例如螺帽本体的端部29的一端延伸到例如螺帽27的端部24的相对端的均匀一致的外表面，如图4所示。
螺帽体12的材料不是对本发明的限制，通常由金属、例如钢制造，以提供所需的物理性能。关于使用在矿顶内的固定件的端部上的螺帽的物理性能方面的更详细的规格可以参阅美国材料试验标准F432。
参阅图1至3，将讨论本发明的插入件或延迟塞14的非限制性实施例。图1和3所示的插入件14具有保持在螺纹16内的周边70、面对螺帽本体12的凸缘端22的上凸起主表面72、面对螺纹本体12的端部24的相对的下凹入主表面74。上凸起主表面72具有一上升的半径中央部分76，该部分具有随着离开中央部分76的距离增加不均匀递增的增大的直径，以提供带有半球形上升表面的凸起主表面72。虽然不是对本发明的限制，相对的下凹入表面74大体上平行于表面72，例如表面74具有半球形凹入表面。
图5所示的螺帽88的插入件或延迟塞86具有固定于内螺纹16的周边89、面对螺帽本体12的凸缘端22的上凸起主表面90、面对螺纹本体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具有上升的中心点92、并带有随着离开中心点92的距离中均匀递增的增大的直径，以提供如图5所示的带上升的锥形主表面的上凸起主表面90。
图6所示的螺帽101的插入件或延迟塞100具有固定于内螺纹16的周边102、具有面对螺帽本体12的凸缘端22的上升的锥形主表面、以及面对螺帽主体12的端部24的相对的凹入主表面104。下凹入主表面104具有凹入的中心点106、并带有随着离开中心点106的距离的增加均匀递增的增大的直径。在本发明的一非限制性实施例中，插入件100的下凹入主表面104大体上平行于上凸起主表面90。
图7所示的插入件或延迟塞110具有固定于螺帽本体12的内螺纹16的周边112、面对于螺帽本体12的凸缘端22的平的上主表面114、以及面对螺帽本体12的端部24的相对的下方平的主表面116。虽然对本发明不是限制性的，但主表面114和116通常相互平行，以提供带有盘状外形或曲棍球外形的插入件110。
图4所示的螺帽27的插入件或延迟塞120具有固定于内螺纹16的周边122、面对螺帽本体12的端部29的上凸起主表面72、以及面对螺帽27的螺帽本体12的端部24的下方平表面116。如能够理解的那样，本发明不局限于面对螺帽本体12的一端的插入件表面的形状，例如对本发明不是限制性的，面对螺帽本体的端部24的插入件的下表面和插入件的相对的上表面可以具有图3-7所示的诸插入件表面的组合。例如，图8所示的螺帽118的非限制性实施例具有带螺纹16的螺帽本体119、凸缘120、以及插入件121。插入件121具有面对凸缘端120的上表面122、具有面对螺帽本体119的端部123的半球形凹入表面的下主表面74、以及为了以下所讨论的原因的在诸螺纹16之间的和离开螺纹的最大直径或螺纹的最低点20的一周边124。上主表面122具有类似于图5所示的上主表面90的中央升起的锥形部分126，该锥形部分被类似于图7所示的平上表面114的平表面部分128包围。
在本发明的实践中，较佳的是使在轴42的端部40和插入件或延迟塞的外径表面之间的外直径接触表面最小，以减小在转动螺帽本体12时施加在插入件上的反转矩。施加在插入件上的反转矩由在轴的端部和插入件的接触表面之间的外径表面接触所产生。这将使从螺帽旋转拧出插入件的运动最小。从轴的端部到插入件表面的中心部分上将产生更接近垂直的力，并产生作用在插入件的成形螺纹的剪切作用。此外，上凹入表面导致由轴的端部对插入件施加的力所造成的拱形反作用，这产生了进入螺纹的法向力，从而将插入件锁入螺纹内，而且影响插入件破裂的是在成形螺纹上的剪切力。
本发明的插入件按以下所讨论的方式被模注进入螺帽本体的螺纹内。插入件的周边被螺纹实际尺寸的不规则性保持在螺纹中，该不规则性与螺帽的机加工和含有留在螺纹上或螺纹之间的金属碎屑的机加工油相关联。因为插入件被保持在螺纹内，插入件不被拧出螺帽，但在螺纹中被剪切使插入件破裂，此后诸碎片从螺帽本体脱落。更具体地和不是对本发明的限制，随着螺帽被拧到固定件的螺纹端上对螺帽使用转矩，引起固定件的螺纹端使插入件断裂，同时诸碎片从螺帽本体脱落。由于需要有力使插入件破裂，必须考虑插入件的形状。例如和不是限制本发明，如该领域的那些熟练人员所理解的那样，如图3所示的插入件14的半球形主表面72和74比图7所示的插入件110的平表面114和116提供了较强的表面。因此，对于相同厚度的插入件14和110，比插入件110要求更大的转矩破裂插入件14。而且，插入件14比具有锥形主表面90和104的插入件100更强，以及插入件100比插入件110更强。因此对于具有相同厚度的插入件14、100和110，比插入件110要求更大的剪切转矩以破裂插入件100。从以上所述，该领域的那些熟练人员能够确定具有不同主表面的插入件的强度，例如，但不是限制本发明，图5所示的插入件86。
如理解的那样，本发明不局限于以上所讨论的实施例，在本发明的实践中可以使用插入件的其它形状。
在现有技术中，例如以上所讨论的美国专利号4,556,350，对螺纹清洁以去除在诸螺纹和放置在用释放剂处理过的盘子上的诸螺帽之间的任何机加工油和/或碎屑。将树脂注入螺帽本体和留在盘上过一夜以便固化。在本发明的较佳实践中，将插入件注射模制入螺帽本体内，螺帽准备在1小时的几分之一的时间内使用，例如，但不是限制本发明，在小于15分钟、5分钟或1分钟内。如能够理解的那样，在注射模制加工中所使用的热塑性材料在短于1分钟内冷却，制造和使用本发明的螺帽的时间被限制于设备的周期时间和处理螺帽的冷却时间。除了制造本发明的螺帽的较短时间之外，因为螺纹不必清理，所以在螺帽本体内模注插入件是较佳的。更具体地，由在机加工螺纹时的螺纹16的较小不规则性将注入的插入件的周边保持在螺纹内的适当位置中，而且诸螺纹16之间的空间不必清理。相反，在螺纹之间的任何碎屑，例如但不是限制本发明，具有在螺纹上的金属微粒的机加工油提供了在螺纹和插入件的周边之间的摩擦力，用于插入件固定在螺帽本体内的适当位置中。
参阅图9A-9C，讨论图5所示的螺帽88。如能够理解的那样，以下讨论可应用于制造具有任何形状的插入件的螺帽，例如但不是限制本发明，可分别应用于图3、4和6-8的螺帽10、27、101、111和118。在图9A中，以任何方便的方式将螺帽本体12保持在成形模130和注射模或针杆132之间的适当位置中。成形模130的端部134被成形为提供图5所示的插入件86的表面90，注射模132具有被成形为提供插入件86的表面74的外形的注射端136。将模子130插入螺帽本体12的凸缘端22内，横向部分138搁置在螺帽本体12的凸缘端22上，以将模子130的端部设置在离开螺帽本体12的端部24的预定距离处，如图9B所示。虽然不是限制本发明，但成形模130的轴140的外侧直径在等于如在螺纹16的顶部18测量的通道26的直径或该直径的90％的范围内。在成形模130的轴140和螺帽本体12的通道之间的配合防止注入模制空腔的材料在螺纹16和上模130的轴140之间沿着通道26向上运动和设置在插入件上方的螺纹上。如现在理解的那样，在插入件上方的螺纹上的材料可能要求增加转矩，以运动、例如转动固定件的螺纹轴的端部进入与插入件的啮合，和/或以使插入件破裂。如果所要求的转矩太高，可能使保持在钻孔内的固定件的树脂断裂。此外，树脂在螺纹16和上模的轴140之间的流动能够形成一薄层的溢料，该薄层形成一密封，防止聚合物流入螺纹内。
在本发明的另一非限制性实施例中，模子130处于比注入空腔的树脂的温度较低的温度下。以该方式，当聚合物接触模子130的成形端134时，在螺帽本体12内的模子130的端部上方形成一薄层溢料，以防止聚合物在螺帽本体12的螺纹16和模子130的轴140的外表面139之间流动。
参阅图9C，将下成形模的成形端136移动进入螺帽本体12的端部24内。如图9C所示，模子130的成形端136大于螺帽本体12的内径，仅仅成形端136的一部分移动进入螺帽本体12的端部24内、离开成形模130的端部134的一距离处，以提供一空腔，该空腔的深度提供了插入件86的所需厚度。如能够理解的那样，对于具有较大内径通道的螺帽本体，注射模的所加工的成形端136移动进入螺帽本体的端部24内，同时注射模132的肩部142接合螺帽本体12的端部24。关于这结构，对于螺帽本体的通道的一内径范围内能够使用注射模132。
继续参阅图9C，以任何方便的方式施加压力，在螺帽本体12内将上和下模130和132保持在相对的适当位置中。现在参阅图9D，通过注射针杆的通道150移动聚合物，并注入上和下模之间的空间内。在聚合物固化之后，移动下模132离开螺帽本体12的端部24(见图9E)，将上模130脱离螺帽本体12(见图9F)，将模制的插入件86留在螺帽的螺帽本体12内。为了防止模子粘附于所形成的插入件，分别在模子130和132的端部134和136上施加模制释放材料。
在本发明的一非限制性实施例中，在模制加工期间使、例如但不是限制本发明、油或油脂的低摩擦材料移动通过模子130，使该低摩擦材料流到螺纹上。更具体地，油脂通过上模130内的通道151(仅在图9C中示出)移动进入在上和下模130和132之间的空腔内。来自聚合物的热量加热上模和油脂，降低流过通道151朝向注射模132到达螺纹上的油脂的粘度。在模子130和132之间注入的聚合物含有在螺帽本体的上螺纹部分内的油脂层。以这方式，当插入件破裂时，在螺纹上的插入件的诸碎片较容易从螺纹脱落。本发明不局限于该周边和螺纹的最低点的分开距离。在如图3-7的非限制性实施例中，插入件的周边靠近螺纹的最低点。在图8所示的本发明的非限制性实施例中，周边124与螺纹16的最低点20分开。已经明确该周边与该最低点分开比与螺纹的最低点20接触、插入件更容易脱落。虽然对于实现本发明的这两种非限制性的实施例都是可以接受的，但在本发明的较佳实践中，该周边是与该最低点是分开的。已经明确随着该周边离开该最低点20的距离的增加该塞子被断脱离螺帽本体之后的剩余力矩减小。在本发明的实践中，虽然不局限于此，但插入件的周边和螺纹的最低点之间的距离(在图8中用字母“X”表示)在螺纹高度的大于0至25％的范围内，较佳地在螺纹高度的大于0至20％的范围内，更较佳地在螺纹高度的大于0至15％的范围内。在用于3/4英寸的螺帽的本发明的一非限制性的实施例中，插入件的周边和螺纹的最低点之间的距离在0.005至0.100英寸的范围内。
将聚合物注射进入模子130和132之间的空腔的速率对本发明不是限制性的。但是，已观察到聚合物进入模子130和132之间的空腔内的快速注射，例如1至3秒，比起聚合物进入模子130和132之间的空腔的慢速注射，例如6至20秒，填满了该空腔的更多部分，减小了插入件的周边和螺纹的最底点之间的距离。而且，已经观察到在高压下、例如但不是限制本发明、1,000至10,000表压、磅/平方英寸的慢速注射提供了与螺纹顶点的紧密接触，随着聚合物在螺纹之间的缓慢运动，螺纹根部冷却防止聚合物完全填满该根部。另方面，随着快速注射，能够完全填满该根部。
在本发明的实践中所使用的聚合物材料包括但不局限于任何热固性或热塑性材料，这些热固性和热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、聚烯烃、酚醛塑料、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺、聚酯、聚氯乙烯、脲甲醛、密胺甲醛和它们的组合，但如以下所讨论的不局限于此。
如能够理解的那样，模注技术是众所周知的，为了理解和实践本发明似乎不需要比以上所讨论的内容更详细的讨论。
本发明不局限于其中将一螺帽安装在固定件的螺纹端上或将固定于矿顶的类型的固定件的螺纹端上的方式。如能够理解的那样，除非有其它说明，本发明的插入件的任何非限制性实施例能够以下列方式安装。在本发明的一非限制性实施例中，利用在美国专利号6,619,888的图6所示的和所述的固定件将螺帽安装在矿顶系统中，该专利结合在此供参考。
参阅图10，在矿顶153的土壤和岩石中产生钻孔152。该钻孔152尤其适合于接纳树脂/催化剂封壳154和矿顶螺栓或固定件156，例如有螺纹端的钢肋。树脂/催化剂154、通常是包含树脂和催化剂的一封壳被插入由矿顶153形成的钻孔152内，然后矿顶螺栓156的端部157插入钻孔152。由在该领域中所使用的类型的支持板或桁架瓦162所形成的小孔160放在该螺纹端上，以及将螺帽88拧到螺栓156的端部158上。
转动螺帽88，直至螺帽88的插入件或延迟止动件86接合螺栓156的端部158，引起矿顶螺栓156在钻孔152内转动，使螺栓156的端部157移动进入与具有树脂/催化剂的封壳154接触和使该封壳破裂。该轴继续转动使螺栓156转动，以混和树脂/催化剂154，用于形成粘接剂或薄胶泥。随着粘接剂/薄胶泥固化，螺帽88和矿顶螺栓156的转动不再能够继续带有以前所施加的均匀转矩。随着螺帽88进一步围绕现在静止的矿顶螺栓156被转动，该轴的端部对插入件86作用力，引起插入件86破裂和从螺帽本体12的端部24脱落。然后矿顶螺栓156的外部有螺纹端158继续通过螺帽88的螺帽本体12的端部24，允许螺帽88沿着矿顶螺栓156的长度前进。以这方式，能够进一步拧紧螺帽88，整齐地抵靠着支承板162，用于依靠着矿顶153压紧支承板162。
如能够理解的那样，本发明不局限于本发明的螺帽固定于矿顶的支承板或系统的类型。
用于制造本发明的插入件的树脂对本发明不是限制性的，选择插入件或延迟塞的材料和外形，以提供适当的破裂转矩，即足以混和树脂/催化剂和在粘接剂/薄胶泥固化时使插入件破裂，而不削弱在孔壁和固定件之间的薄胶泥的粘接。已经明确在30至250英尺磅的范围内的转矩下破裂的插入件足以使树脂/催化剂包破裂，混和树脂和催化剂，以及使插入件破裂，而不损坏粘接剂或薄胶泥的粘接。
在本发明的一非限制性实施例中，螺帽10包括为3/4英寸×每英尺10个螺纹的TPI凸缘螺帽的螺帽本体、以及插入件或延迟塞14。延迟塞具有在表面72和74之间测量的3/8英寸厚度，以及由聚碳酸酯制造。使用上述的和在图9A-9F所示的模注方法在螺帽本体12的通道内模注延迟塞。
本发明不局限于聚碳酸酯制造的插入件，可以使用以上所讨论的其它材料。
如现在能够理解的那样，本发明不局限于在螺帽本体内的模注插入件或延迟塞。尤其和如图11中所示，通过将聚合物模注进入由两个模子半部(未示出)形成的空腔内可以形成插入件170，从模子取出所形成的插入件，以及将插入件拧到螺帽本体12的端部24上，以提供螺帽172。
虽然已详细叙述了本发明的特定实施例，该领域的那些熟练人员会理解到按照该揭示内容的总原理能够研制关于那些细节的修改和变化。例如，以及不是限制本发明，固定件或螺栓可以安装在矿顶中或混凝土底板或壁中。并且，本文所述的目前较佳的实施例意味着仅仅对于本发明的范围是示例性的而不是限制性的，本发明的范围产生了所附权利要求书的全部广泛的内容和它的任何和全部等价物。
权利要求
1.一转矩螺帽，该螺帽包括具有一第一端和一相对的第二端的、带有连接该本体的第一端和第二端的一有螺纹的内通道的一本体，该通道具有内螺纹；以及在该通道内的一模注的可破裂的插入件，同时插入件的周边接合诸内螺纹的选定的诸螺纹的诸顶部。
2.如权利要求1所述的转矩螺帽，其特征在于，插入件的一表面具有来自注入口的、作为模注件的特征的一标记，并将插入件固定地安装在该通道内。
3.如权利要求1所述的转矩螺帽，其特征在于，插入件的一表面具有来自注入口的、作为模注件的特征的一标记，并将插入件通过螺纹安装在该通道内。
4.如权利要求1所述的转矩螺帽，其特征在于，插入件的周边的诸部分处在诸相邻的螺纹之间，并与诸相邻的螺纹的最低点分开。
5.如权利要求1所述的转矩螺帽，其特征在于，从一无摩擦材料、一低摩擦材料、以及它们的组合的材料组中选择的材料的一层处于在诸螺纹和与该诸螺纹啮合的插入件的所选诸表面部分之间。
6.如权利要求1所述的转矩螺帽，其特征在于，插入件与本体的第一端分开，本体的第一端还包括一凸缘。
7.如权利要求1所述的转矩螺帽，其特征在于，插入件与本体的第二端分开。
8.如权利要求1所述的转矩螺帽，其特征在于，插入件具有面对本体的第一端的一第一表面和面对本体的第二端的一第二表面，其中插入件的第一表面具有从一凸起表面、一弄圆的凸起表面、一锥形凸起表面、一平表面、以及它们的组合的集合中选择的一形状。
9.如权利要求1所述的转矩螺帽，其特征在于，插入件具有面对本体的第一端的一第二表面和面对本体的第二端的一第二表面，其中插入件的第二表面具有从一凹入表面、一弄圆的凹入表面、一锥形凹入表面、一平表面、以它们的组合的集合中选择的一形状。
10.如权利要求1所述的转矩螺帽，其特征在于，还包括拧入本体的诸端部的一端部内的一矿顶螺栓的一端。
11.如权利要求1所述的转矩螺帽，其特征在于插入件的一表面具有来自注入口的、作为模注件的特征的一标记；插入件的周边的诸部分处于诸相邻的螺纹之间，并与诸相邻螺纹的最低点分开；插入件与本体的第一端分开，以及本体的第一端还包括一有凸缘的第一端；插入件具有面对本体的第一端的一第一表面和面对本体的第二端的一第二表面，其中插入件的第一表面具有从一凸起表面、一弄圆的凸起表面、一锥形凸起表面、一平面、以及它们的组合的集合中选择的一形状；以及插入件的第二表面具有从一凹入表面、一弄圆的凹入表面、一锥形凹入表面、一平表面、以及它们的组合的集合中选择的一形状。
12.如权利要求11所述的转矩螺帽，其特征在于，从一无摩擦材料、一低摩擦材料、以及它们的组合的集合中选择的一材料的一层处于在诸螺纹和与该诸螺纹啮合的插入件的所选的诸表面部分之间，以及插入件与本体的第二端分开。
13.制造具有一可破裂的插入件的一转矩螺帽的一方法，该方法包括下列诸步骤提供具有一第一端和一相对的第二端、并带有连接螺帽本体的第一端和第二端的一有内螺纹的通道的一螺帽本体；将一上模的一端设置在螺帽本体的第一端内；将一注射模的一端设置在螺帽本体的第二端内，同时上模和注射模的诸端部相互分开一预定距离，用于提供一空腔；将一注射模制材料移动进入空腔，以在上模的端部的诸表面部分上形成一薄的复盖层，用于防止模注材料在通道的诸螺纹和上模的诸相邻壁之间移动；以及移动两模子离开螺帽本体，以提供具有一可破裂的插入件的转矩螺帽。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，模注材料是一流体聚合物，在该流体聚合物固化之后执行使诸模子移动脱离螺帽本体的步骤，以及还包括下列步骤移动一无摩擦或低摩擦材料通过在上模内的一通道至诸螺纹的所选的诸表面部分上，其中在移动一流体聚合物进入空腔的步骤之前执行移动一无摩擦或低摩擦材料的所述步骤。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，无摩擦或低摩擦材料是油脂，以及加热流体聚合物以融化该油脂，以使该油脂流动到通道的诸螺纹上。
16.在一结构内固定一固定件的方法，该方法包括下列诸步骤提供包括具有模注进入螺帽本体内的一可破裂的插入件的一螺帽本体的一转矩螺帽；将固定件的一端拧入螺帽本体的一端内；将固定件的相对端定位在该结构内的一钻孔内，同时固定件的相对端与具有一树脂部分和一催化剂部分的一封壳接合；以及转动固定件，以破裂该封壳和/或混和树脂和催化剂部分，用于将固定件的该相对端固定在该钻孔内。
17.如权利要求16的方法，其特征在于，还包括下列步骤在加大的转矩作用之下继续转动固定件，以破裂插入件和沿着固定件的轴移动转矩螺帽，用于将保持在张紧螺栓上的一零件偏压和/或固定在该结构上。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，随着螺帽沿着固定件的轴移动，固定件的端部排出留在螺帽本体内的插入件的任何部分。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，从一支承板、一桁架瓦、以及它们的组合的集合中选择所述零件，以及从一矿顶、一矿壁、一悬崖的一侧面、靠近一道路的一岩石层、一混凝土壁、以及它们的组合的集合中选择所述结构。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，插入件具有来自注入口、作为模注件的特征的一标记。
全文摘要
具有模注插入件或延迟止动件的一螺帽被拧在固定件的一端上。包含树脂部分和催化剂部分的一封壳和固定件的另一端被放置在矿顶、矿壁、悬崖的侧面、混凝土壁或混凝土底面的一钻孔中。该螺帽的螺纹端接触插入件，螺帽的转动使固定件转动，破裂该封壳和混和诸部分。该诸部分固化之后，施加更大的转矩，用于使插入件破裂，并沿着该轴的螺纹端依靠着该轴上的顶稳定件移动该螺帽。
文档编号E21D20/02GK1840924SQ20061006795
公开日2006年10月4日 申请日期2006年3月14日 优先权日2005年3月15日
发明者K·A·卡兰德拉, J·G·奥德森, W·J·西蒙斯, W·N·西蒙斯 申请人:简恩马股份有限公司