一种锚杆紧固力状态指示垫圈的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种锚杆紧固力状态指示垫圈，包括形变单元和电控单元，其中形变单元包括上挤压体、下挤压体和承压体；电控单元包括电路板、光敏感应开关、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源；预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源和光敏感应开关构成完整的回路。本发明外表面光滑，具有量化锚杆预紧力、预警锚杆拉断、消除螺母与托盘之间的摩擦力以及增强托盘的抗剪能力的作用，适宜于产业化推广应用。
【专利说明】一种锚杆紧固力状态指示垫圈
【技术领域】
[0001]本发明涉及锚杆支护领域，特别是指一种锚杆紧固力状态指示垫圈。
【背景技术】
[0002]随着巷道支护技术不断地提高与创新，锚固理论水平的不断发展，巷道锚杆支护预应力锚固技术应用技术水平也在不断地提高，现在广泛应用在隧道、建筑、矿山等诸多地下工程领域。随着经济的快速发展，社会对能源的需求量日益增加，而浅部易采资源日趋枯竭，无法满足经济发展的需要，因此矿山的规模正在不断地扩大，矿井也逐渐向深部快速推进，目前国内外矿山都在进行深部资源的开发。传统的锚杆支护技术已无法适应深部巷道稳定性控制的要求，而高强度的预应力锚杆构成了现代锚杆支护体系，为安全、快速、经济地掘进巷道提供了 一条有效途径。
[0003]锚杆支护作为一种主动且及时的支护，主要体现在锚杆支护体系对巷道围岩施加较大的、及时的初期支护阻力，初期支护阻力提高了围岩的自承能力，有效地控制了巷道围岩变形。锚杆支护体系的初期支护阻力是由锚杆的初锚力产生的，锚杆的初锚力则由安装锚杆时施加在锚杆上的预紧力产生的。因此，锚杆预紧力是体现锚杆支护的主动性、及时性的重要指标。合理的预紧力可提高围岩的自支撑能力，保证整个锚杆支护体系充分发挥支护效能。
[0004]然而，在巷道掘进等工程实践中，往往对锚杆所施加的预紧力没有一种直观的认识，其实际量化一直无从入手，预紧力的监测、量化比较困难；而现场易于采用的扭矩判别方式与预紧力之间的关系又未有明确的判断准则，工人只是凭靠个人经验来施加预紧力，加之现有锚杆预紧力施工机具水平限制，容易造成锚杆预紧力达不到足够的量值或者各个锚杆的预紧力大小不一，不利于巷道支护的整体稳定性；而且，锚杆螺母与托盘之间存在摩擦力，由于锚杆螺母与托盘之间存在的水平摩擦力形成了摩擦扭矩，消减了施工机具提供的预紧扭矩，会造成锚杆预紧力下降。另外，杆体作为锚杆的主体，当锚杆杆体受力过大时，超出其极限抗拉强度而被拉断，容易造成锚杆杆体从围岩中弹出伤人的事故；托盘受剪力作用而破裂，容易致使锚固体失效。因此，开发一种锚杆紧固力状态指示辅助装置有着非常重要的实践意义。
【发明内容】
[0005]本发明提出一种锚杆紧固力状态指示垫圈，解决了现有技术中无法对锚杆紧固力状态进行指示和检测的问题，具有量化锚杆预紧力、预警锚杆拉断、消除螺母与托盘之间的摩擦力以及增强托盘的抗剪能力的作用。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:一种锚杆紧固力状态指示垫圈，包括形变单元和电控单元，所述形变单元包括上挤压体、下挤压体和承压体；所述电控单元包括电路板、光敏感应开关、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源；所述预紧力达标指示装置和所述锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与所述电源和所述光敏感应开关构成完整的回路。
[0007]优选地，所述预紧力达标指示装置包括高触点开关和黄色LED指示灯，锚杆破断预警指示装置包括矮触点开关和红色LED指示灯；所述高触点开关和矮触点开关分别控制黄色LED指示灯和红色LED指示灯。
[0008]优选地，所述上挤压体、所述下挤压体和所述承压体为具有良好弹塑性变形性能的材料制成，所述材料具体为Ρ0Μ、聚四氟乙烯或铁；所述上挤压体、所述下挤压体和所述承压体外形均为同心中空的圆柱体；所述电源具体为纽扣电池或蓄电池。
[0009]优选地，所述上挤压体和所述下挤压体具体为铁片，所述承压体具体为弹簧；所述高触点开关为弹性材料加高结构或弹性装置加高结构，具体为橡胶或弹簧。
[0010]优选地，所述电路板通过螺丝、强力胶水或二者结合的方式固定安装在所述下挤压体上；所述高触点开关和所述矮触点开关通过螺丝、强力胶水或二者结合的方式固定安装在电路板上；所述闻触点开关闻于矮触点开关，且两者构成并联电路。
[0011]优选地，所述光敏感应开关同时控制所述黄色LED指示灯和所述红色LED指示灯，或者所述光敏感应开关具体拆分为两个光敏感应开关，分别用来控制所述黄色LED指示灯和所述红色LED指示灯；所述上挤压体设置有用于光敏感应开关透光的光敏感应开关透光孔和用于黄色LED指示灯、红色LED指示灯透光的LED指示灯透光孔；所述光敏感应开关透光孔的孔径大于光敏感应开关，LED指示灯透光孔的孔径大于所述黄色LED指示灯和所述红色LED指示灯。
[0012]优选地，所述高触点开关由上电极代替，所述矮触点开关由下电极代替。
[0013]优选地，所述黄色LED指示灯和所述红色LED指示灯由蜂鸣器结构代替。
[0014]优选地,还包括保护单元,所述保护单元包括耐磨的钢体保护外套、用于防爆、抗静电及阻燃的外壳和用于防潮的透明胶体填充结构；所述外壳设置在所述指示垫圈外部。
[0015]优选地，还包括用于防止所述指示垫圈被压裂的与所述指示垫圈同心的圆柱形铁圈。
[0016]本发明提供了 一种锚杆紧固力状态指示垫圈，应用于煤矿巷道等岩土工程预应力锚杆支护技术，指示垫圈能够直观的显示锚杆预紧力是否符合锚杆支护设计对预应力的要求，即指示灯发亮表明预紧力已达到设定值；当锚杆受拉将要达到其抗拉极限强度时，指示灯会预警。本发明是由上中下三个同心中空圆柱体组成的整体结构，其中上下部分为对称挤压体，中间部分为承压体，上述结构体采用具有良好弹塑性性能的材料制作；另外，上述材料具有消除螺母与托盘之间的摩擦力效果以及增强托盘的抗剪能力。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]I)本发明运用了光敏感应开关与LED指示灯，这样就解决了因巷道高度过大，查看锚杆受力情况不方便的问题；同时，光敏感应开关受灯光控制，没有灯光照射时，光敏感应开关处于常开状态，LED指示灯熄灭，这样能够有效延长电源的使用寿命。
[0019]2)本发明能够量化锚杆预紧力，当锚杆预紧力达到设定值时，指示垫圈会提示已达到所设定的预紧力量值，这样能够保证锚杆预紧力达到足够的量值；本发明设置预警值小于杆体极限抗拉强度，能够预警锚杆杆体被拉断破坏，在杆体受拉将要达到其极限抗拉强度时，指示垫圈会提前预警，提醒工人采取措施，避免杆体突然被拉断而弹出伤人。
[0020]3)本发明主要采用具有良好弹塑性变形性能的材料,该类材料单位面积产生弹性变形的抗压能力较高。另外表面光滑，能够起到减摩垫圈的作用，消除了螺母与托盘间的端面摩擦，在相同安装扭矩的情况下锚杆的预紧力大幅提高，低安装扭矩可以实现高预紧力。
[0021]4)本发明外表面光滑且耐磨，通过在螺母与托盘间加设指示垫圈增强托盘的抗剪能力，能够防止托盘失效。托盘是产生锚固力必不可少的构件，如果托盘破裂容易致使失锚。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本发明一种锚杆紧固力状态指示垫圈的结构示意图；
[0024]图2为图1所示锚杆紧固力状态指示垫圈中电路板4的简单示意图；
[0025]图3为图1所示锚杆紧固力状态指示垫圈的结构框图；
[0026]图4为图1所示锚杆紧固力状态指示垫圈外壳的结构示意图。
[0027]图中:
[0028]1、上挤压体；2、下挤压体；3、承压体；4、电路板；5、电源；6、高触点开关；7、矮触点开关；8、光敏感应开关；9、黄色LED指示灯；10、红色LED指示灯；11、光敏感应开关透光孔；12、LED指示灯透光孔；13、铁圈。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]实施例1
[0031 ] 如图1?3所述，本发明包括形变单元和电控单元，形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。电路板4通过螺丝固定安装在下挤压体2上。
[0032]实施例2
[0033]如图1?3所述，本发明包括形变单元和电控单元，形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。预紧力达标指示装置包括高触点开关6和黄色LED指示灯9，锚杆破断预警指示装置包括矮触点开关7和红色LED指示灯10 ;高触点开关6和矮触点开关7分别控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。电源5具体为纽扣电池。电路板4通过强力胶水固定安装在下挤压体2上；高触点开关6和矮触点开关7通过螺丝固定安装在电路板4上；高触点开关6高于矮触点开关7，且两者构成并联电路。[0034]电路板4包括焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充和电器边界。LED指示灯同时受触点开关和光敏感应开关8控制，而光敏感应开关8受灯光控制；为便于查看，在上挤压体I中开有为光敏感应开关8、LED指示灯透光的透光孔。
[0035]光敏感应开关8同时控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。上挤压体I设置有用于光敏感应开关8透光的光敏感应开关透光孔11和用于黄色LED指示灯9、红色LED指示灯10透光的LED指示灯透光孔12 ;光敏感应开关透光孔11的孔径大于光敏感应开关8，LED指示灯透光孔12的孔径大于黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。
[0036]承压体3受压产生弹性形变，其不同的形变值反映了其所受不同大小的压力，形变越大，压力越大；经多次试验，推导出形变值与压力值的对应关系，以此来决定高触点开关6、矮触点开关7与上挤压体I的距离。
[0037]高触点开关6固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，给锚杆施加预紧力时，承压体3受压产生横向形变，当承压体变形量达到一定值时，高触点开关6与上挤压体I接触，触发高触点开关6。矮触点开关7固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，当承压体3持续受压产生大的横向形变时，矮触点开关7与上挤压体I接触，触发矮触点开关7。所述光敏感应开关8受灯光控制，当矿灯从光敏感应开关上移开时，光敏感应开关关闭，LED指示灯熄灭，这样能够有效延长纽扣电池的使用寿命。
[0038]上挤压体1、下挤压体2和承压体3为具有良好弹塑性变形性能的材料制成，具体为POM (聚甲醛树脂)，表面光面处理，形成减少摩擦力的表面结构。
[0039]实施例3
[0040]如图1?3所述，本发明包括形变单元和电控单元，形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。预紧力达标指示装置包括高触点开关6和黄色LED指示灯9，锚杆破断预警指示装置包括矮触点开关7和红色LED指示灯10 ;高触点开关6和矮触点开关7分别控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。电源5具体为蓄电池。电路板4通过螺丝和强力胶水固定安装在下挤压体2上；高触点开关6和矮触点开关7通过强力胶水固定安装在电路板4上；高触点开关6高于矮触点开关7，且两者构成并联电路。高触点开关6为弹性材料加高结构，上挤压体1、下挤压体2和承压体3外形均为同心中空的圆柱体。电路板4包括焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充和电器边界。
[0041]光敏感应开关8具体为两个光敏感应开关，分别用来控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10 ;上挤压体I设置有用于光敏感应开关8透光的光敏感应开关透光孔11和用于黄色LED指示灯9、红色LED指示灯10透光的LED指示灯透光孔12 ;光敏感应开关透光孔11的孔径大于光敏感应开关8，LED指示灯透光孔12的孔径大于黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。
[0042]承压体3受压产生弹性形变，其不同的形变值反映了其所受不同大小的压力，形变越大，压力越大；经多次试验，推导出形变值与压力值的对应关系，以此来决定高触点开关6、矮触点开关7与上挤压体I的距离。
[0043]高触点开关6固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，给锚杆施加预紧力时，承压体3受压产生横向形变，当承压体变形量达到一定值时，高触点开关6与上挤压体I接触，触发高触点开关6。矮触点开关7固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，当承压体3持续受压产生大的横向形变时，矮触点开关7与上挤压体I接触，触发矮触点开关7。所述光敏感应开关8受灯光控制，当矿灯从光敏感应开关上移开时，光敏感应开关关闭，LED指示灯熄灭，这样能够有效延长纽扣电池的使用寿命。
[0044]上挤压体1、下挤压体2和承压体3为具有良好弹塑性变形性能的材料制成，具体为高分子材料，如聚四氟乙烯，表面光面处理，形成减少摩擦力的表面结构。
[0045]实施例4
[0046]如图1?3所述，本发明包括形变单元和电控单元，形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。预紧力达标指示装置包括高触点开关6和黄色LED指示灯9，锚杆破断预警指示装置包括矮触点开关7和红色LED指示灯10 ;高触点开关6和矮触点开关7分别控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。电路板4通过螺丝固定安装在下挤压体2上；高触点开关6和矮触点开关7通过螺丝和强力胶水固定安装在电路板4上；闻触点开关6闻于矮触点开关7,且两者构成并联电路。闻触点开关6为弹性装置加高结构，上挤压体1、下挤压体2和承压体3外形均为同心中空的圆柱体。
[0047]光敏感应开关8具体为两个光敏感应开关，分别用来控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10 ;上挤压体I设置有用于光敏感应开关8透光的光敏感应开关透光孔11和用于黄色LED指示灯9、红色LED指示灯10透光的LED指示灯透光孔12 ;光敏感应开关透光孔11的孔径大于光敏感应开关8，LED指示灯透光孔12的孔径大于黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。
[0048]承压体3受压产生弹性形变，其不同的形变值反映了其所受不同大小的压力，形变越大，压力越大；经多次试验，推导出形变值与压力值的对应关系，以此来决定高触点开关6、矮触点开关7与上挤压体I的距离。
[0049]高触点开关6固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，给锚杆施加预紧力时，承压体3受压产生横向形变，当承压体变形量达到一定值时，高触点开关6与上挤压体I接触，触发高触点开关6。矮触点开关7固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，当承压体3持续受压产生大的横向形变时，矮触点开关7与上挤压体I接触，触发矮触点开关7。所述光敏感应开关8受灯光控制，当矿灯从光敏感应开关上移开时，光敏感应开关关闭，LED指示灯熄灭，这样能够有效延长纽扣电池的使用寿命。
[0050]上挤压体1、下挤压体2和承压体3为具有良好弹塑性变形性能的材料制成，具体为铁，上挤压体I和下挤压体2具体为铁片，承压体3具体为弹簧。弹簧与铁片焊接组成形变单元。
[0051]安装锚杆时，将本发明套装在锚杆尾部，位于螺母与托盘之间。给锚杆施加预紧力时，承压体3受压发生弹性形变，上挤压体1、下挤压体2距离减小，触发高触点开关6，此时用矿灯照射光敏感应开关8，电源5给黄色LED指示灯9供电，黄色LED指示灯9亮起，即表明锚杆预紧力已达到要求。工作面回采后，受支撑压力影响，承压体3受压进一步产生横向形变，上挤压体1、下挤压体2距离随之缩小，当承压体3变形量达到设定值时，触发矮触点开关7，此时用矿灯照射光敏感应开关8，电源5给红色LED指示灯10供电，红色LED指示灯10亮起，即表明锚杆所受拉力即将达到其极限抗拉强度。
[0052]实施例5
[0053]如图1?3所述，本发明包括形变单元和电控单元，形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。预紧力达标指示装置包括高触点开关6和黄色LED指示灯9，锚杆破断预警指示装置包括矮触点开关7和红色LED指示灯10 ;高触点开关6和矮触点开关7分别控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。电源5具体为纽扣电池。电路板4通过螺丝固定安装在下挤压体2上；高触点开关6和矮触点开关7通过螺丝和强力胶水固定安装在电路板4上；高触点开关6高于矮触点开关7，且两者构成并联电路。
[0054]光敏感应开关8同时控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。上挤压体I设置有用于光敏感应开关8透光的光敏感应开关透光孔11和用于黄色LED指示灯9、红色LED指示灯10透光的LED指示灯透光孔12 ;光敏感应开关透光孔11的孔径大于光敏感应开关8，LED指示灯透光孔12的孔径大于黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。
[0055]承压体3受压产生弹性形变，其不同的形变值反映了其所受不同大小的压力，形变越大，压力越大；经多次试验，推导出形变值与压力值的对应关系，以此来决定高触点开关6、矮触点开关7与上挤压体I的距离。
[0056]高触点开关6固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，给锚杆施加预紧力时，承压体3受压产生横向形变，当承压体变形量达到一定值时，高触点开关6与上挤压体I接触，触发高触点开关6。矮触点开关7固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，当承压体3持续受压产生大的横向形变时，矮触点开关7与上挤压体I接触，触发矮触点开关7。所述光敏感应开关8受灯光控制，当矿灯从光敏感应开关上移开时，光敏感应开关关闭，LED指示灯熄灭，这样能够有效延长纽扣电池的使用寿命。
[0057]上挤压体1、下挤压体2和承压体3为具有良好弹塑性变形性能的材料制成，具体为POM (聚甲醛树脂)，高触点开关6为弹性材料加高结构，具体为橡胶。
[0058]在预紧固力合格时，上挤压体I挤压高触点开关6控制黄色LED指示灯9亮起；在锚杆受到其极限抗拉强度之前，所受拉力接近其破断力时，上挤压体I挤压矮触点开关7控制红色LED指示灯10亮起。
[0059]实施例6
[0060]如图1?3所述，本发明包括形变单元和电控单元，形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。预紧力达标指示装置包括高触点开关6和黄色LED指示灯9，锚杆破断预警指示装置包括矮触点开关7和红色LED指示灯10 ;高触点开关6和矮触点开关7分别控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。电源5具体为纽扣电池。电路板4通过螺丝固定安装在下挤压体2上；高触点开关6和矮触点开关7通过螺丝和强力胶水固定安装在电路板4上；高触点开关6高于矮触点开关7，且两者构成并联电路。电路板4设置有两个安装孔，主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电器边界等组成。
[0061]光敏感应开关8具体为两个光敏感应开关，分别用来控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10 ;上挤压体I设置有用于光敏感应开关8透光的光敏感应开关透光孔11和用于黄色LED指示灯9、红色LED指示灯10透光的LED指示灯透光孔12 ;光敏感应开关透光孔11的孔径大于光敏感应开关8，LED指示灯透光孔12的孔径大于黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。
[0062]上挤压体1、下挤压体2和承压体3为具有良好弹塑性变形性能的材料制成，具体为POM (聚甲醛树脂)，表面光面处理，形成减少摩擦力的表面结构。该材料同时具有消除螺母与托盘之间的摩擦力效果以及增强托盘的抗剪能力。高触点开关6为弹性装置加高结构，具体为弹簧。
[0063]承压体3受压产生弹性形变，其不同的形变值反映了其所受不同大小的压力，形变越大，压力越大；经多次试验，推导出形变值与压力值的对应关系，以此来决定高触点开关6、矮触点开关7与上挤压体I的距离。
[0064]高触点开关6固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，给锚杆施加预紧力时，承压体3受压产生横向形变，当承压体变形量达到一定值时，高触点开关6与上挤压体I接触，触发高触点开关6。矮触点开关7固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，当承压体3持续受压产生大的横向形变时，矮触点开关7与上挤压体I接触，触发矮触点开关7。所述光敏感应开关8受灯光控制，当矿灯从光敏感应开关上移开时，光敏感应开关关闭，LED指示灯熄灭，这样能够有效延长纽扣电池的使用寿命。黄色LED指示灯9、红色LED指示灯10初发光颜色不同，其他参数均相同。
[0065]实施例7
[0066]如图1?4所述，本发明包括形变单元、电控单元和保护单元，形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。电路板4通过螺丝固定安装在下挤压体2上。保护单元包括由耐磨的钢体保护外套、用于防爆、抗静电及阻燃的外壳和用于防潮的透明胶体填充结构；外壳设置在指示垫圈外部。
[0067]实施例8
[0068]如图1?4所述，本发明包括形变单元、电控单元和保护单元，形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。电路板4通过螺丝固定安装在下挤压体2上。保护单元包括由耐磨的钢体保护外套、用于防爆、抗静电及阻燃的外壳和用于防潮的透明胶体填充结构；外壳设置在指示垫圈外部。本发明还包括用于防止指示垫圈被压裂的与指示垫圈同心圆柱的铁圈13。电路板4设置有两个安装孔，主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电器边界等组成。
[0069]实施例9
[0070]如图1?4所述,本发明包括形变单元、电控单元和保护单元,形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。预紧力达标指示装置包括高触点开关6和黄色LED指示灯9，锚杆破断预警指示装置包括矮触点开关7和红色LED指示灯10 ;高触点开关6和矮触点开关7分别控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。电源5具体为纽扣电池。电路板4通过螺丝固定安装在下挤压体2上；高触点开关6和矮触点开关7通过螺丝和强力胶水固定安装在电路板4上；高触点开关6高于矮触点开关7，且两者构成并联电路。保护单元包括由耐磨的钢体保护外套、用于防爆、抗静电及阻燃的外壳和用于防潮的透明胶体填充结构；外壳设置在指示垫圈外部。
[0071]光敏感应开关8具体为两个光敏感应开关，分别用来控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10 ;上挤压体I设置有用于光敏感应开关8透光的光敏感应开关透光孔11和用于黄色LED指示灯9、红色LED指示灯10透光的LED指示灯透光孔12 ;光敏感应开关透光孔11的孔径大于光敏感应开关8，LED指示灯透光孔12的孔径大于黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。
[0072]上挤压体1、下挤压体2和承压体3为具有良好弹塑性变形性能的材料制成，具体为POM (聚甲醛树脂)，高触点开关6为弹性装置加高结构，具体为弹簧。
[0073]承压体3受压产生弹性形变，其不同的形变值反映了其所受不同大小的压力，形变越大，压力越大；经多次试验，推导出形变值与压力值的对应关系，以此来决定高触点开关6、矮触点开关7与上挤压体I的距离。
[0074]高触点开关6固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，给锚杆施加预紧力时，承压体3受压产生横向形变，当承压体变形量达到一定值时，高触点开关6与上挤压体I接触，触发高触点开关6。矮触点开关7固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，当承压体3持续受压产生大的横向形变时，矮触点开关7与上挤压体I接触，触发矮触点开关7。所述光敏感应开关8受灯光控制，当矿灯从光敏感应开关上移开时，光敏感应开关关闭，LED指示灯熄灭，这样能够有效延长纽扣电池的使用寿命。
[0075]指示垫圈外部装有防爆外壳，防爆外壳具有防爆、抗静电、阻燃等性能，完全符合煤矿安全规程的要求，防爆外壳同样设置有光敏感应开关与LED指示灯的透光孔。同样，钢体保护外套上设置有光敏感应开关透光孔11和LED指示灯透光孔12相匹配的保护结构。外壳的上挤压体I部分有两个缺口，目的是预留透光孔，方便查看。黄色LED指示灯9、红色LED指示灯10初发光颜色不同，其他参数均相同。
[0076]安装锚杆时，将本发明套装在锚杆尾部，位于螺母与托盘之间。给锚杆施加预紧力时，承压体3受压发生弹性形变，上挤压体1、下挤压体2距离减小，触发高触点开关6，此时用矿灯照射光敏感应开关8，电源5给黄色LED指示灯9供电，黄色LED指示灯9亮起，即表明锚杆预紧力已达到要求。工作面回采后，受支撑压力影响，承压体3受压进一步产生横向形变，上挤压体1、下挤压体2距离随之缩小，当承压体3变形量达到设定值时，触发矮触点开关7，此时用矿灯照射光敏感应开关8，电源5给红色LED指示灯10供电，红色LED指示灯10亮起，即表明锚杆所受拉力即将达到其极限抗拉强度。
[0077]实施例10
[0078]如图1?4所述,本发明包括形变单元、电控单元和保护单元,形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。预紧力达标指示装置包括高触点开关6和黄色LED指示灯9，锚杆破断预警指示装置包括矮触点开关7和红色LED指示灯10 ;高触点开关6和矮触点开关7分别控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。电源5具体为纽扣电池。电路板4通过螺丝固定安装在下挤压体2上；高触点开关6和矮触点开关7通过螺丝和强力胶水固定安装在电路板4上；高触点开关6高于矮触点开关7，且两者构成并联电路。保护单元包括由耐磨的钢体保护外套、用于防爆、抗静电及阻燃的外壳和用于防潮的透明胶体填充结构；外壳设置在指示垫圈外部。本发明还包括用于防止指示垫圈被压裂的与指示垫圈同心的圆柱形铁圈13。
[0079]光敏感应开关8具体为两个光敏感应开关，分别用来控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10 ;上挤压体I设置有用于光敏感应开关8透光的光敏感应开关透光孔11和用于黄色LED指示灯9、红色LED指示灯10透光的LED指示灯透光孔12 ;光敏感应开关透光孔11的孔径大于光敏感应开关8，LED指示灯透光孔12的孔径大于黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。外壳设置有与光敏感应开关透光孔11和所述LED指示灯透光孔12相对应的透光孔。
[0080]承压体3受压产生弹性形变，其不同的形变值反映了其所受不同大小的压力，形变越大，压力越大；经多次试验，推导出形变值与压力值的对应关系，以此来决定高触点开关6、矮触点开关7与上挤压体I的距离。
[0081]高触点开关6固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，给锚杆施加预紧力时，承压体3受压产生横向形变，当承压体变形量达到一定值时，高触点开关6与上挤压体I接触，触发高触点开关6。矮触点开关7固定安装在电路板4上，与上挤压体I并无接触，当承压体3持续受压产生大的横向形变时，矮触点开关7与上挤压体I接触，触发矮触点开关7。所述光敏感应开关8受灯光控制，当矿灯从光敏感应开关上移开时，光敏感应开关关闭，LED指示灯熄灭，这样能够有效延长纽扣电池的使用寿命。
[0082]上挤压体1、下挤压体2和承压体3为具有良好弹塑性变形性能的材料制成，具体为POM (聚甲醛树脂)，高触点开关6为弹性装置加高结构，具体为弹簧。
[0083]安装锚杆时,锚杆从本发明挤压体和承压体的中空部位穿过，由施工机具对锚杆施加预紧力，当锚杆预紧力达到设定值时，本发明受压产生横向变形，上挤压体与下挤压体之间的距离减小，高触点开关接触，光敏感应开关受矿灯照射后黄色LED指示灯亮起，说明此时锚杆支护预紧力达到设计要求；当工作面回采后，受支撑压力影响，锚杆受力加大，上挤压体与下挤压体之间的距离进一步减小，锚杆所受拉力将要达到其极限抗拉强度时，矮触点开关接触，光敏感应开关受矿灯照射后红色LED指示灯亮起，说明锚杆即将被拉断，提醒现场工作人员及时采取措施。
[0084]实施例11
[0085]如图1?3所述，本发明包括形变单元和电控单元，形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。预紧力达标指示装置包括上极片和黄色LED指示灯9，锚杆破断预警指示装置包括下极片和红色LED指示灯10 ;上极片和下极片分别控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。电源5具体为纽扣电池。电路板4通过螺丝固定安装在下挤压体2上；上极片和下极片通过螺丝和强力胶水固定安装在电路板4上；上极片高于下极片，且两者构成并联电路。
[0086]光敏感应开关8具体为两个光敏感应开关，分别用来控制黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10 ;上挤压体I设置有用于光敏感应开关8透光的光敏感应开关透光孔11和用于黄色LED指示灯9、红色LED指示灯10透光的LED指示灯透光孔12 ;光敏感应开关透光孔11的孔径大于光敏感应开关8，LED指示灯透光孔12的孔径大于黄色LED指示灯9和红色LED指示灯10。
[0087]上挤压体1、下挤压体2和承压体3为具有良好弹塑性变形性能的材料制成，具体为POM (聚甲醛树脂)，该材料同时具有消除螺母与托盘之间的摩擦力效果以及增强托盘的抗剪能力。上极片为弹性装置加高结构，具体为弹簧。
[0088]上电极安装在上挤压体I上，下电极安装在下挤压体2上。平时，两片电极不相接触，当受到相当大的挤压力时，两片电极接触，LED指示灯所在电路闭合。
[0089]以上实施例中的黄色LED指示灯可以替换为绿色LED指示灯。
[0090]实施例12
[0091 ] 如图1?3所述，本发明包括形变单元和电控单元，形变单元包括上挤压体1、下挤压体2和承压体3 ；电控单元包括电路板4、光敏感应开关8、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源5 ;预紧力达标指示装置和锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与电源5和光敏感应开关8构成完整的回路。预紧力达标指示装置包括高触点开关6和第一蜂鸣器，锚杆破断预警指示装置包括矮触点开关7和第二蜂鸣器；高触点开关6和矮触点开关7分别控制第一蜂鸣器和第二蜂鸣器。电源5具体为纽扣电池。电路板4通过螺丝固定安装在下挤压体2上；高触点开关6和矮触点开关7通过螺丝和强力胶水固定安装在电路板4上；闻触点开关6闻于矮触点开关7,且两者构成并联电路。电路板4设置有两个安装孔，主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电器边界等组成。
[0092]光敏感应开关8同时控制第一蜂鸣器和第二蜂鸣器。上挤压体I设置有用于光敏感应开关8透光的光敏感应开关透光孔11和用于第一蜂鸣器、第二蜂鸣器透光的透光孔12 ;光敏感应开关透光孔11的孔径大于光敏感应开关8，透光孔12的孔径大于第一蜂鸣器和第二蜂鸣器。
[0093]上挤压体1、下挤压体2和承压体3为具有良好弹塑性变形性能的材料制成，具体为POM (聚甲醛树脂)，该材料同时具有消除螺母与托盘之间的摩擦力效果以及增强托盘的抗剪能力。高触点开关6为弹性材料加高结构，具体为橡胶。
[0094]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种锚杆紧固力状态指示垫圈，其特征在于:包括形变单元和电控单元， 所述形变单元包括上挤压体(I)、下挤压体(2 )和承压体(3 ); 所述电控单元包括电路板(4)、光敏感应开关(8)、预紧力达标指示装置、锚杆破断预警指示装置和电源(5);所述预紧力达标指示装置和所述锚杆破断预警指示装置并联在电路中，与所述电源(5)和所述光敏感应开关(8)构成完整的回路。
2.根据权利要求1所述的一种锚杆紧固力状态指示垫圈，其特征在于:所述预紧力达标指示装置包括高触点开关(6)和黄色LED指示灯(9),锚杆破断预警指示装置包括矮触点开关(7)和红色LED指示灯(10);所述高触点开关(6)和矮触点开关(7)分别控制黄色LED指示灯(9)和红色LED指示灯(10)。
3.根据权利要求2所述的一种锚杆紧固力状态指示垫圈，其特征在于:所述上挤压体(I)、所述下挤压体(2)和所述承压体(3)为具有弹塑性变形性能的材料制成，所述材料具体为POM、聚四氟乙烯或铁；所述上挤压体(I)、所述下挤压体(2)和所述承压体(3)外形均为同心中空的圆柱体；所述电源(5)具体为纽扣电池或蓄电池。
4.根据权利要求2所述的一种锚杆紧固力状态指示垫圈，其特征在于:所述上挤压体(I)和所述下挤压体(2)具体为铁片，所述承压体(3)具体为弹簧；所述高触点开关(6)为弹性材料加高结构或弹性装置加高结构，具体为橡胶或弹簧。
5.根据权利要求2所述的一种锚杆紧固力状态指示垫圈，其特征在于:所述电路板(4)通过螺丝、强力胶水或二者结合的方式固定安装在所述下挤压体(2)上；所述高触点开关(6)和所述矮触点开关(7)通过螺丝、强力胶水或二者结合的方式固定安装在电路板(4)上；所述高触点开关(6)高于矮触点开关(7)，且两者构成并联电路。
6.根据权利要求2所述的一种锚杆紧固力状态指示垫圈，其特征在于:所述光敏感应开关(8)同时控制所述黄色LED指示灯(9)和所述红色LED指示灯(10)，或者所述光敏感应开关(8)具体拆分为两个光敏感应开关，分别用来控制所述黄色LED指示灯(9)和所述红色LED指示灯(10 );所述上挤压体(I)设置有用于光敏感应开关(8 )透光的光敏感应开关透光孔(11)和用于黄色LED指示灯(9 )、红色LED指示灯(10 )透光的LED指示灯透光孔(12);所述光敏感应开关透光孔(11)的孔径大于光敏感应开关(8)，LED指示灯透光孔(12)的孔径大于所述黄色LED指示灯(9)和所述红色LED指示灯(10)。
7.一种根据权利要求2所述的锚杆紧固力状态指示垫圈，其特征在于:所述高触点开关(6)由上电极代替，所述矮触点开关(7)由下电极代替。
8.一种根据权利要求2所述的锚杆紧固力状态指示垫圈，其特征在于:所述黄色LED指示灯(9)和所述红色LED指示灯(10)由蜂鸣器结构代替。
9.根据权利要求1?8任一项所述的一种锚杆紧固力状态指示垫圈，其特征在于:还包括保护单元，所述保护单元包括耐磨的钢体保护外套、用于防爆、抗静电及阻燃的外壳和用于防潮的透明胶体填充结构；所述外壳设置在所述指示垫圈外部。
10.根据权利要求9所述的一种锚杆紧固力状态指示垫圈，其特征在于:还包括用于防止所述指示垫圈被压裂的与所述指示垫圈同心的圆柱形铁圈(13)。
【文档编号】E21D21/02GK103670473SQ201310624415
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】黄屹峰, 林超, 连小勇 申请人:尤洛卡矿业安全工程股份有限公司