CN102216565A - 一种注射式密封的阀门和通道*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种注射式密封的阀门和通道***，适用于在采矿业、民用工程、隧道和建筑中使用的空心岩石锚杆和空心注射杆包括空心自钻岩石锚杆。本发明包括复数个通道，沿通道具有一个或多个单向流量阀门。本发明将一种或多种流体相继或同时泵送入空心岩石锚杆或其他空心延长部件，不与另一通道中的流体交叉污染，也不会沿错误的通道逆流。本发明通常用于安装自钻岩石锚杆，其中，首先在钻孔周期内，将钻孔流体泵送入空心锚杆，随后将双组份化学树脂或水泥浆泵送入空心锚杆，以锚固凿孔中的锚杆。

Description

一种注射式密封的阀门和通道***

本发明大致涉及单个阀门或多个阀门或通道，更具体的，涉及适合控制流体流动的多个阀门和通道。还更具体的，本发明涉及一种适合引导并控制流体通过空心钻杆、空心岩石锚杆或空心自钻岩石锚杆的注射式密封的阀门和通道***。

背景技术

在采矿业和隧道开挖行业中，流体通常指水、或空气、或水泥浆或树脂，其流动通常由泵送入空心管、空心钻杆、空心岩石锚杆和空心自钻岩石锚杆。通常，当使用空心钻杆进行钻孔时，通常使用水或空气来冲洗在凿孔外的岩石切屑。同样，通常将水泥浆或树脂泵送入空心注射杆的中心孔，用以稳固破损、断裂或软弱的岩石或地面。此外，通常也将水泥浆或树脂泵送入空心岩石锚杆或空心自钻岩石锚杆，使所述岩石锚杆锚固于岩石或土地。专利申请号为PCT/AU91/00503的国际申请公开了一种末端具有钻孔尖端的空心自钻岩石锚杆的实施例。

空心钻杆或空心岩石锚杆可以由任何合适的空心杆制成，包括管子、管道或厚壁空心杆，其通常由钢制成，也可以由玻璃纤维或塑料或碳纤维制成。

当将流体泵送入空心杆，以供上述任意一项应用时，通常在空心杆和流体泵送***之间设置一密封件。通常，当钻杆用于供钻孔应用时，流体泵送***通过钻孔机来利用水或空气。

所述密封件很简单，就像在空心杆或空心钻杆或空心岩石锚杆末端设置一螺纹，将螺纹旋入至钻孔机上钻夹头内一相匹配螺纹中。或者，另一种所述密封件通常为设置于空心杆末端或钻夹头内部的O形环。当将流体泵送入空心杆时，所述O形环可防止流体泄漏，这是一种简单、低成本、已证实的方法，适于密封流体的应用。

在某些应用中，为了钻孔应用需要，可同时将两种流体泵送入空心杆。通常，这两种流体是水和空气，并形成一种细微的、用于钻孔的“喷雾”，以减少用水量。另一种方式是，可以将两种流体在不同的时间泵送入空心杆，例如，可以在钻孔周期内利用水来冲洗在凿孔外的岩石切屑，随后再将水泥浆泵送入同一空心杆，用水泥浆填充该凿孔，并将该空心杆锚固至凿孔中。

在民用产业和隧道行业中，该操作通常是这样实现的：首先将一空心杆或空心钻杆或空心岩石锚杆具有螺纹的末端旋入一钻夹头，随后在钻孔周期内旋转该杆。钻孔机的转动使得杆和钻夹头之间的配合螺纹拧紧，并在钻孔周期内形成用于流体的密封件。一旦钻孔周期完成，该杆将从钻夹头上拧开，通常将连接于一灌浆软管的一螺旋接头旋紧至该杆的末端。通常将该螺旋接头手动旋紧于杆的末端，以形成一流体密封件，该流体密封件随后将水泥浆或树脂或其他化学锚固液通过杆泵送进入并填充凿孔。当凿孔填满水泥浆或其他锚固液，将该螺旋接头从该杆旋出并移除。

因此，在采矿业、民用产业和隧道行业中，通过空心杆、空心钻杆、或空心岩石锚杆泵送流体的最常见的密封方式是使用螺纹或O形环。

螺纹的拧紧和旋松是一项缓慢复杂的操作，当使用灌浆软管和螺旋接头时，通常采用手动操作。该操作不仅费时，而且也不适用于灌浆过程自动化。

此外，使用螺纹或O形环，实现对泵送入空心杆的流体的密封，其主要设计是针对密封端自身泄漏的密封，而不是设计成引导和控制钻夹头内或空心杆内流体的流动。

在自钻岩石锚杆的具体实施例中，将水、或空气、或水和空气，统称为“钻孔液”。通常，将钻孔液泵送入锚杆中，以清除钻孔过程中在凿孔内的岩石切屑。专利申请号为PCT/AU2006/001775的国际专利公开了一种自钻岩石锚杆的实施例。采用一种密封装置用于防止钻孔机和锚杆之间钻孔液的泄漏。一旦完成凿孔，且凿孔内所有的岩石切屑都被清除时，则停止泵送钻孔液。随后，将水泥浆、或树脂、或其他化学流体，统称为“锚固液”。通常，将锚固液泵送入锚杆，以填充凿孔，并充分密封凿孔内的锚杆，一旦锚固液固化并硬化，则使凿孔内的锚杆锚固并凝结。通常现有***是，将钻孔液和锚固液通过单独的软管和配件泵送入自钻岩石锚杆，所述软管和配件只能从自钻岩石锚杆的末端分别连接和断开，且通常是手动实现的。

此外，如果将双组份化学树脂泵送入一空心杆或空心锚杆或空心自钻岩石锚杆，则该双组份化学树脂通常是由一可硬化组分(通称粘胶剂组分)和一硬化组分(通称催化剂组分)组成。通常，一旦粘胶剂组分与催化剂组分相接触，树脂将开始固化，并且其可能在60秒之内硬化，通常是在30秒之内硬化。显然，当树脂的这两种组分被泵送入钻孔机，并通过钻孔机的钻夹头时，所述粘胶剂组分必须与催化剂组分完全分离，否则树脂将发生固化和硬化，并堵塞钻夹头。此外，如果在钻夹头中采用注射喷嘴将双组份树脂注射至空心锚杆中，则化学树脂的双组份，即粘胶剂组分和催化剂组分，应当在注射喷嘴之后或在注射喷嘴上立即分离，否则将过早固化，并导致该注射喷嘴被堵塞。

更进一步，当粘胶剂组分和催化剂组分从注射喷嘴流出时，如果它们内部的泵送压力不平衡，则粘胶剂或催化剂可能沿错误的通道逆流，这也可能导致注射喷嘴的内部被堵塞。专利号为AU 199959340A1的申请公开了一种注射器的实施例，但这种用于自钻岩石锚杆的注射器不具备本发明所述的单向阀门和通道***，容易发生堵塞。

更具体的，当使用一注射喷嘴将一种或多种流体同时或相继泵送入空心杆时，具有以下相当大的优势：即使用注射喷嘴将一种或多种流体泵送入空心杆，不要求拧紧或旋松该杆末端上的不同配件，以将不同流体泵送入杆。因而，专利号为AU 199959340A1的申请所示的树脂注射***容易发生堵塞。发明人发现，如果允许液体树脂的粘胶剂组分和液体树脂的催化剂组分在注射器的末端迅速汇聚，那么，注射器的末端很可能被固化和硬化的树脂堵塞。当树脂的粘胶剂组分和催化剂组分离开注射器时，为了防止注射器被硬化的树脂堵塞，应保持二者完全分离，并促使它们在锚杆末端内沿其各自的通道流动，这是很有必要的。随后，粘胶剂组分和催化剂组分在锚杆内沿其各自的通道流动，仅在远离该注射器末端的某些点汇聚并混合。实际上，注射器末端与粘胶剂和催化剂汇聚并混合的点之间的距离很小，通常是在5毫米至50毫米之间，但不局限于此。

此外，发明人还发现：当将两种或多种流体同时或相继泵送入一空心杆时，通常有必要防止一种或多种流体沿供另一流体使用的通道以错误的方向逆流，和/或通常有必要防止两种或多种流体过早混合。再者，如果将两种或多种流体同时泵送入一空心杆，每一种流体的泵送压力可能不相同，这将导致流体逆流或沿错误的通道流动。因此，一种防止液体树脂沿错误的通道逆流的单向阀门***是很有必要的，通常这可以通过在锚杆内沿每一个通道设置单向阀门来实现。

更进一步，如果仅在注射器内使用分隔的通道和单向阀门，那么，通过双组份液体树脂的固化和硬化，在注射器末端仍可能发生堵塞。例如，专利公开号为WO 2006042530的国际专利公开了一种具有两分隔通道和两分隔阀门的注射头，所述两分隔通道在空心杆或锚杆末端***的连接件处合并成一个单一通道。然而，该专利指出：该连接件中的单一通道在使用后必须彻底冲洗，否则所述双组份液体树脂将在该通道中固化和硬化并进入锚杆，导致注射器不能供以后的锚杆使用。

因此，一种供空心自钻岩石锚杆使用的注射式密封的阀门和通道***具有相当大的优点，其使得：

·锚杆旋转钻孔；

·水或空气冲洗钻孔切屑；

·将液体树脂粘胶剂组分及液体树脂催化剂组分注射入锚杆，并通过锚杆填充凿孔；

·将两种液体树脂组分混合、固化和硬化，并将锚杆锚固在凿孔中；

·拧紧空心自钻岩石锚杆末端的螺母；

·从空心自钻岩石锚杆中移除注射器；

以及，所有功能的实现都不会使树脂沿注射器内错误的通道逆流或产生污染物，或堵塞注射器的任何部分，当注射器从锚杆中移除后，该注射器是完全干净的，可供下一个空心自钻岩石锚杆使用。

更进一步，具有以下相当大的优点，即在具有一个或多个通道的、静止的注射器与转动的锚杆之间保持一个或多个液压密封件，其中该注射器***或连接至转动的锚杆中。

本发明涉及一种注射式密封的通道和阀门装置，其解决了上述现有***中存在的问题，允许将一种或多种流体同时或相继泵送入空心杆、空心钻杆或空心岩石锚杆，而不产生逆流或污染物，并使锚杆中的树脂固化和硬化，而不堵塞注射器，从而使得注射器从锚杆中移除后，该注射器是完全干净的，可安装下一个锚杆。

需要采用改进的机构或装置来解决上述问题，即通过手动改变分隔的软管和配件，将不同的流体泵送入空心杆，并控制和引导那些流体在空心杆内的流动。再者，需要具有可选单向阀门的、分隔的通道来控制化学树脂的流动，以防止逆流、沿错误的通道流动、以及避免化学树脂、灌浆或其他锚固液过早混合和固化。

本发明的发明人提出了一种注射式密封的阀门和通道***，该***可被安装在一空心杆或空心钻杆或空心岩石锚杆或空心自钻岩石锚杆的末端，或部分设置在一外部注射器之内，以解决所述技术问题，并能够将一种或多种流体泵送进入且通过空心杆或空心钻杆或空心岩石锚杆或空心自钻岩石锚杆，以免产生过早混合或逆流或泄漏，实现用最少的人力来安装所述棒、杆或锚杆，且注射器或钻夹头不堵塞。

更进一步，在钻孔操作期间，当锚杆旋转时，所述注射式密封的阀门和通道***能够将水泵送入一空心自钻岩石锚杆，随后在灌浆周期内，该***能将树脂或水泥浆泵送入锚杆，而不改变该密封或阀门***。当空心自钻岩石锚杆旋转时，钻孔速度通常为500转/分，所述注射式密封的阀门和通道***能够起作用并进行液压密封，而在灌浆周期内，其也能够液压密封并分离双组份树脂、化学物或灌浆。其相当大的优势在于不需要在当前实际的钻孔周期和灌浆周期之间改变锚杆末端上的配件。

发明内容

本发明提供了一种注射式密封的阀门和通道***(以下简称“阀门***”)，应用于在采矿业、民用工程、隧道施工和建设中使用的空心延长部件包括自钻岩石锚杆，所述阀门***包括复数个通道，其中，至少一个通道在沿该通道的若干位置上设有至少一个流量阀门。该流量阀门通常是单向流量阀门。

所述通道能使流体沿其流动，而不与其他通道中的流体交叉污染，其中，至少一个通道能够调节一种或多种流体相继或同时地沿其流动。此外，所述通道通常包含于空心杆或锚杆之内，通常也可部分包含于外部注射器之内，该外部注射器将空心杆或锚杆液压密封。

无论是在杆和注射器之间没有相对旋转，还是在钻孔周期内，杆和注射器之间有相对旋转时，在杆或锚杆中的通道随后都与注射器中的通道液压连接并液压密封。

所述通道的边缘可用任何方式构成，通常可以由一个或多个分隔的物件或部件构成。通道的进口端和出口端通常都是开口，但通常也在沿通道长度的任意位置上设置一个或多个单向阀门。通道可以具有不同的长度和不同的横截面。

注射器中的通道延伸超出该注射器的末端，使流体沿注射器内的分隔的通道流动，随后流体继续沿杆或锚杆内的分隔的通道流动，直至通过注射器末端之后，流体才汇聚，从而使流体不能在注射器末端处混合，也不能在注射器末端处硬化并堵塞开口。

空心延长部件内的通道通常具有一个密封件或多个密封件，以供其与通道形成液压密封，该通道包含于一个或多个外部注射喷嘴之内。

优选地，所述通道具有一个或多个单向阀门或阀门组，使得流体沿其单向流动，而防止流体沿通道相反方向流动。

优选地，所述通道可以调节单种或多种流体同时或连续流动。

优选地，实际上，锚杆或杆内的通道和阀门组件(以下简称“阀门组件”)由塑料制成，其实质上由一具有至少一内通道的塑料圆筒形部件、一单向阀门、以及至少一具有另一单向阀门的外通道组成，以实现将一种流体泵送入内通道，而另一种流体则泵送入外通道。

优选地，当自钻岩石锚杆***钻孔机中时，实质上包含于自钻岩石锚杆之内的阀门***与钻孔机内的注射喷嘴形成匹配和密封的安装，以使得注射喷嘴中的通道和锚杆中的通道之间形成一个或多个液压密封件。当钻孔周期内锚杆旋转时，或当灌浆周期内锚杆静止时，均可运行一个或多个液压密封件。随后，将水或空气或树脂或水泥浆或其他流体，通过注射喷嘴泵送入自钻岩石锚杆，并通过阀门***泵送入正确的管道，不会逆流或在错误的通道中流动，从而避免了流体的过早混合或其他问题。

优选地，当注射喷嘴从锚杆中移出时，塑料阀门***的一部分大体上可以将注射喷嘴清理干净。

优选地，所述阀门***仅用于安装一个自钻岩石锚杆，但并不局限于此。

优选地，所述阀门***具有两个分隔的通道，但不局限于此，其可以具有三个或更多个分隔的通道。

特别优选地，所述阀门组件大体上由一个或多个塑料圆筒组成，该塑料圆筒具有一个或多个圆形塑料裙阀或瓣阀，其紧靠并液压密封住注射器的圆形部分。当流体沿一个方向流动时，所述裙阀或瓣阀打开，而当任何流体沿相反方向流动时，所述裙阀或瓣阀则关闭。

特别优选地，即使驱动旋转杆或锚杆中的阀门组件，其仍可以液压密封住静止的注射器。

特别优选地，在至少一个通道中的阀门可以允许多种流体沿通道连续流动，使得树脂或灌浆注射后，该通道可用冲洗液彻底冲洗。

值得本领域技术人员注意的是，本发明的不同种实施方式适用于空心自钻岩石锚杆、空心岩石锚杆、空心注射管或任何其他用于一种或多种流体流动的装置。

纵观本说明书，除非是上下文中限定，否则单词“包括”，或其变形例如“包含”或“组成”，理解为包括所指定的一个元素、整体或步骤、或一组元素、整体或步骤，但不排除任何其他的元素、整体或步骤，或一组元素、整体或步骤。

本说明书中所包括的对任何文件、条例、材料、装置、论文或类似物的讨论仅仅出于交待本发明背景的目的。尽管在本说明书每一项权利要求的优先权日之前该文件已在澳大利亚存在，仍不能认为任何或所有主题均构成现有技术基础的一部分，或是与本发明相关技术领域的公知常识。

为了更清楚地理解本发明，参照以下附图和实施例对优选的实施方式进行描述。

附图说明

图1是依照本发明一优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于自钻岩石锚杆，表示闭合状态的单向阀门。

图2是依照本发明另一优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的一部分的剖面示意图，适用于自钻岩石锚杆，表示打开状态的单向阀门。

图3是依照图2所示本发明同一实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，但其单向阀门处于闭合状态。

图4是一种阀门组件的剖面示意图，该阀门组件构成图2所示本发明同一实施方式的一部分。

图5是依照图4所示本发明一优选实施方式的阀门组件的端视图，适用于自钻岩石锚杆。

图6是依照图5所示本发明一优选实施方式的阀门组件的三维视图，适用于自钻岩石锚杆。

图7是依照本发明另一优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于具有两个处于闭合状态的单向阀门的自钻岩石锚杆。

图8是依照图7所示本发明一优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于具有两个处于打开状态的单向阀门的自钻岩石锚杆。

图9是依照本发明另一优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于具有两个处于闭合状态的单向阀门的自钻岩石锚杆。

图10是依照图9所示本发明另一优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于具有两个处于打开状态的单向阀门的自钻岩石锚杆。

图11是依照本发明再另一优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于具有多个处于闭合状态的单向阀门的自钻岩石锚杆。

图12是依照图11所示本发明优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于自钻岩石锚杆，其具有多个供水流动的打开的单向阀门及多个供粘胶剂和催化剂流动的闭合的单向阀门。

图13是依照图11所示本发明优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于自钻岩石锚杆，其具有多个供粘胶剂和催化剂流动的打开的单向阀门，及多个供水流动的闭合的单向阀门。

图14是依照图11所示本发明优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于自钻岩石锚杆，其具有从杆或锚杆中部分移除的注射器，但注射器仍与杆或锚杆中的密封件及单向阀门液压密封。

图15是依照图11所示本发明优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于自钻岩石锚杆，其具有从杆或锚杆中完全移除的注射器。

图16是依照图11所示本发明优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于自钻岩石锚杆，其中，部分或全部阀门和通道***包含于一注射套筒内的，该注射套筒旋紧于杆或锚杆的末端。

图17是依照图11所示本发明优选实施方式的一种注射式密封的阀门和通道***的剖面示意图，适用于自钻岩石锚杆，其中，部分阀门和通道***包含于一注射套筒内的，该注射套筒旋紧于杆或锚杆的末端，而注射器则完全从杆或锚杆中移除。

具体实施方式

本说明书所指的“杆”或“空心杆”或“空心钻杆”或“空心岩石锚杆”或“空心自钻岩石锚杆”或“空心延长部件”或“空心注射管”或“管子”或“管道”，在本发明中应理解为包括所有此类变化和修正，并且上述变形包括任何长空心延长部件，其包括自钻岩石锚杆。

本说明书所指的“注射喷嘴”或“单个喷嘴”或“多个喷嘴”或“注射器”或“外部注射器”，应理解为包括所有此类变化和修正，并且一个或多个注射喷嘴的变形，该注射喷嘴具有一个或多个通道，所述通道可分隔一种或多种流体的流动。

本说明书所指的“注射套筒”或“套筒”，应理解为包括所有此类变化和修正，并且一注射套筒的变形可与一外部注射器调节和密封，所述注射套筒包括一个或多个通道、一个或多个单向阀门、以及一个或多个密封件。

本说明书所指的“单个密封件”或“多个密封件”或“密封装置”，应理解为包括所有此类变化和修正，并且单个密封件的变形包括：螺纹、O形环、瓣片、阀门、或任何其他能够液压密封住流体的装置，以防流体泄漏或往不合需要的方向流动。

本说明书所指的“单个阀门”或“多个阀门”或“单向阀门”或“单向流量阀门”，应理解为包括所有此类变化和修正，并且单个阀门的变形包括：单向流量阀门或任何其他能够控制或引导流体流动的装置。

本说明书所指的“瓣阀”或“裙阀”，应理解为包括所有此类变化和修正，并且单向阀在一个方向上随流体流动而开放，而在相反方向则随流体流动关闭。

本说明书所指的“单个通道”或“多个通道”，应理解为包括上述所有此类变化和修正，包括：管子、管道、任何形状的孔、任何可形成通孔或导通通道的构件的集合，以及任何其他可容纳流体并使流体从其中流过的部件或部件的集合。所述通道可在钻孔旋转期间形成，也可在不钻孔旋转时形成。

本说明书所指的“阀门***”或“阀门和通道***”，应理解为包括一种注射式密封的阀门和通道***，该***可以由多个部分形成，以及上述所有此类变化和修正。

本说明书所指的“阀门组件”或“阀门和通道组件”，应理解为包括一阀门和通道组件，即包括至少一个通道和至少一个单向阀门，通常由一塑料管组件和多个单向阀门构成，还包括上述所有此类变化和修改，无论其以何种方式构成。

为了保持连贯，附图中的附图标记指的是同一特征或设计构件。

图1至图17所示的优选实施方式中，表示了该注射式密封的阀门和通道***(简称“阀门***”)，其中，在注射器2和杆1之间可发生旋转运动，而注射器2中的通道和杆1中的通道之间可仍维持液压密封。通常杆1是围绕静止的注射器2旋转的。

图1表示该注射式密封的阀门和通道***(简称“阀门***”)的一实施方式，该***包括一空心延长杆1和外部注射喷嘴2，空心延长杆1通过一个或多个密封件3与一外部注射喷嘴2实现液压密封，外部注射喷嘴2其内具有一个或多个分隔的通道7和8。空心延长杆1具有一中心孔12，中心孔12可调节阀门和通道组件4。阀门和通道组件4在其内10或在其外周11具有一个或多个分隔的通道。阀门和通道组件4在其内或其外周具有至少一个阀门13。所述阀门13通过弹簧14或其他方式来控制。

在操作过程中，注射喷嘴2安装设置于空心杆1的末端之上或之内，使注射喷嘴2中的至少一个通道7与阀门和通道组件4中的通道10液压连接。注射喷嘴2中的附加通道8也与位于空心杆1内的阀门和通道组件4的内部或外周通道11液压连接。

图2表示阀门***的另一实施方式的剖面图，其中注射喷嘴2具有三个分隔的通道7、8和9。图2也表示阀门13打开，使流体从通道7流入阀门和通道组件4中的通道10，随后流体通过阀门和通道组件4流入空心杆1中的中心通道12。图2也表示流体能从通道8流入阀门和通道组件4中的通道10，随后流体通过阀门和通道组件4流入空心杆1中的中心通道12。图2还表示注射喷嘴2中的通道9与通道11液压连接，通道11依次连接至空心杆1中的中心孔12。通道9和11与通道7、8和10是相互分隔开的。

图3表示阀门***的剖面图，其中，通过弹簧14关闭阀门13，并防止流体向下通道7中逆流。

图4表示具有阀门13的阀门和通道组件4的剖面图，阀门13是由弹簧14控制的。

图5表示如图4所示的阀门和通道组件4的端面图，该阀门和通道组件4具有阀门13、内通道10及另一内通道11。

图6表示如图4和图5所示的阀门和通道组件4的三维视图，该阀门和通道组件4具有阀门13、内通道10及另一内通道11。

图7表示阀门***的另一实施方式的剖面图，其中，注射喷嘴2具有两个分隔的通道7和8，所述通道7和8与阀门和通道组件4内或外周的通道10和11液压连接。阀门和通道组件4具有一内阀门13，该内阀门13在图7中示出其处于闭合状态。图7还表示阀门和通道组件4也具有一内阀门15，该内阀门15也处于闭合状态。

图8表示与图7所示同一实施方式的剖面图，但是，阀门13和15是处于打开状态，阀门13的打开可允许流体从通道7进入通道10，并最终进入杆1的中心孔12，同样阀门15的打开可允许流体从通道8进入通道11，并最终进入杆1的中心孔12。图8也表示阀门和通道组件4通过一定位突起17固定在空心杆1内，该定位突起17卡在空心杆1的凹槽16中。

图9表示阀门***的另一实施方式的剖面图，其中，注射喷嘴2具有两个分隔的通道7和8，这两个通道7和8与阀门和通道组件4内或外周的通道10和11液压连接。阀门和通道组件4具有一内阀门13，该内阀门13由一内弹簧14触发，图9表示该内阀门13处于闭合状态。图9还表示阀门和通道组件4也具有一内阀门15，该内阀门15也处于闭合状态。

图10表示与图9所示同一实施方式的剖面图，但所示阀门13和15是处于打开状态。阀门13的打开可允许流体从通道7进入通道10，并最终进入杆1的中心孔12，同样阀门15的打开可允许流体从通道8进入通道11，并最终进入杆1的中心孔12。

图11表示阀门***另一种更优选实施方式的剖面图，其中，注射喷嘴2已完全***空心杆1中，并通过液压密封件3和23在空心杆1内部实现两者的液压密封。从端视图(图中未示出)看，密封件3和23为圆形，用以密封注射喷嘴2的圆形部分。注射喷嘴具有两个内通道24和25，该内通道24和25分别通过两个单向阀门19和20与通道8连接。注射喷嘴还有一个内通道26，该内通道26通过一个单向阀门18与通道7连接。杆1同样也包含阀门组件4，其具有三个单向阀门15、13和22。阀门15、13和22优选地是采用圆形塑料的瓣阀或裙阀，以紧靠注射喷嘴2的圆形部分。注射器2具有一圆形中心杆21，用以密封住阀门13和22。在该实施方式中，阀门组件4具有两个通道10和11，其由部件29分成的两个管状部分组成。图11表示注射喷嘴2具有两个分隔的通道7和8，该通道7和8分别与通道10和11液压连接。在注射喷嘴2的通道7和8内，沿通道长度方向也设有一个或多个单向阀门18、19和20。单向阀门18、19和20可以是任何类型的单向流量阀门，但优选的是弹簧制动阀门(图中未示出)。图11还表示注射喷嘴2中的通道8具有两个单向阀门19和20，图中表示阀门处于闭合状态，但当打开阀门时，可允许两种不同的流体从通道24和25流入通道8中。阀门19通常由来自通道24中的流体压力打开。阀门20通常由来自通道25中的流体压力打开。阀门18通常由来自通道26中的流体压力打开。图11也表示通道8通过阀门和通道组件4中的单向阀门15与通道11液压连接，图中阀门15处于闭合状态。图11也表示通道7通过阀门和通道组件4中的两个单向阀门13和22与通道10液压连接，图中阀门13和22也处于闭合状态。图11也表示阀门和通道组件4***到空心杆1的末端，并通过密封件3来防止其从杆1中脱落。

图12表示与图11所示同一实施方式的剖面图，但阀门13、22和18全部处于闭合状态，以防止流体从任何方向流入通道7。阀门19也处于闭合状态，以防止任何流体通过阀门19逆流。阀门20和15均处于打开状态，以允许流体通过阀门20进入通道8，以及通过阀门15进入通道11，最终流入杆1的中心孔12。通常图12表示在钻孔周期内的阀门构造，其中水通过阀门20泵入并进入通道8中，随后在水压作用下打开阀门15，从而使得水流入通道11，并最终进入杆1的中心孔12。阀门13和22均处于闭合状态，以防止任何水倒流至通道7中。

图13表示与图11所示同一实施方式的剖面图，但阀门18、13和22均处于打开状态，以允许流体流过通道7并流入通道10中，最终流入杆1的中心孔12。阀门19和15也处于打开状态，以允许流体流过通道8并流入通道11中，最终流入杆1的中心孔12。阀门20处于闭合状态，以防止任何流体经过阀门20逆流。通常，图13表示在树脂泵送周期内的阀门构造。其中树脂的一种组分，通常是将一种非水溶性组分，在此称为A组分，泵送入通道7和10，而树脂的第二组分，通常是将一种水溶性组分，在此称为B组分，泵送入通道8和11。阀门15将阻止任何A组分逆流至通道8中，因为通道8是B组分的通道。阀门13和22将阻止任何B组分逆流至通道7中，因为通道7是A组分的通道。

图14表示与图11所示同一实施方式的剖面图，但注射喷嘴2有部分从杆1以及阀门和通道组件4中移除，注射喷嘴2还是通过密封件3与杆1实现液压密封，通过密封件23与阀门和通道组件4实现液压密封。

图15表示与图11所示同一实施方式的剖面图，但注射喷嘴2已完全从与杆1以及阀门和通道组件4的液压密封连接中移除。通道7中的阀门18是闭合的，且通道8中的阀门19也是闭合的。通道8中的阀门20则是打开的。通常，图15表示水冲洗操作期间的阀门构造，其中水经过阀门20泵送进来，将树脂的B组分从通道8冲出去。水将树脂的B组分从通道8中冲出，流过并与通道7前部附近或中心杆21上残留的树脂残余A组分混合。当树脂的B组分与树脂的A组分快速混合时，水流将树脂的B组分和A组分一起从注射喷嘴2中冲洗出去。图15还表示当冲洗水(图中未示出)从通道8中流出时，部分水流也将冲洗并清洁阀门和通道组件4的末端。此外，当注射器从杆1中撤出时，密封件3会将通道8的外表面清理干净，并将通道8中任何多余树脂清除。类似地，密封件23和裙阀15会将通道7的外表面清理干净，并将通道7中任何多余树脂清除。此外，裙阀13和22会将中心杆21的外表面清理干净，并将中心杆21中任何多余树脂清除。

图16表示与图11所示同一实施方式的剖面图，但所有的阀门组件14都包含在空心注射套筒27之内，套筒27通过螺纹28或焊接或任何其他适合的方式与杆1连接。

图17表示与图11所示同一实施方式的等比剖面示意图，但注射器2已完全从注射套筒27中去除。图17表示阀门组件4完全包含在空心注射套筒27之内，且部件29将阀门组件4的内管和外管分开。图17还表示阀门15、13和22都是圆形裙阀，密封件23是圆形唇式密封件，密封件3是O形环。从端面图上(图中未示出)看，阀门15、13和22、密封件23、以及密封件3都是圆形，因而可围绕从端面图(图中未示出)上看也是圆形的注射器2旋转，并始终保持液压密封。图17也表示注射器2具有内通道24、25和26，内通道24、25和26中分别设有单向阀门19、21和18，这些单向阀门控制从通道26流入至通道7中、以及从通道24和25流入至通道8中的流体的流动。图17还表示阀门组件4通过O形环3保持在注射套筒27内部。

在优选的实施方式中，本发明不要求使用单独的软管或连接器或其他灌浆***，因此，节省了大量体力劳动，也减少对操作人员的伤害。本发明采用自动或半自动钻孔机，并通过自钻岩石锚杆自动钻孔和注射树脂或水泥浆。

在优选的实施方式中，本发明将两种或多种成分的化学树脂或灌浆注射并通过空心杆或空心锚杆或空心自钻岩石锚杆，流体不会过早混合或发生逆流，从而防止产生不必要的堵塞。

在一特别优选的实施方式中，至少一部分锚固液是水溶性的，锚固液能通过一单向阀门流入一通道，随后将冲洗的水通过一单独的单向阀门泵送入同一通道中，使得水溶性锚固液随水一起冲出。

在一优选的实施方式中，阀门和通道组件、及用于阀门和通道组件中的单向阀门均由塑料制成，也可由任何合适的材料制成。阀门和通道组件通常包括两个或多个组合在一起的、大致呈管状的部件。

在一优选的实施方式中，一些单向阀门为瓣阀或裙阀。这些瓣阀或裙阀通过流体的流动实现打开或闭合，并密封住圆形注射器或圆形杆。

在一特别优选的实施方式中，具有至少一个中心圆形杆或圆形管，其使得至少一个瓣阀或裙阀将该杆或管的外表面闭合。

在一特别优选的实施方式中，将裙阀、密封件及注射器全部设计为：注射器能从杆中部分移出，并仍与杆和阀门组件保持液压密封。

在一特别优选的实施方式中，部分或全部通道均包含于空心注射套筒中，空心注射套筒与空心杆螺纹连接，通过拧松螺纹可将空心注射套筒从空心杆中移除。

值得注意的是，本发明能够将水或空气或水和空气泵送入空心杆或空心锚杆或空心自钻岩石锚杆，该空心杆或空心锚杆或空心自钻岩石锚杆可逆时针或顺时针钻孔旋转。随后本发明也能够实现将双组份或多组分的化学树脂或灌浆注射并通过空心杆或空心锚杆或空心自钻岩石锚杆，而不必将杆或锚杆从钻夹头中移除，也不会让流体沿错误的通道逆流。本发明能够进一步通过从杆或锚杆中移除注射器，并在移除注射器后开启水流，从而将水溶性化学树脂或水泥浆从注射器的前端及杆或锚杆的末端冲出。当从杆或锚杆中移除注射器时，本发明还能够进一步通过裙阀、唇式密封件和O形环将注射器的圆形管和杆部分清洁干净。本发明还能够进一步通过O形环密封件阀门组件保持在注射套筒或杆之内。

本领域技术人员可以理解的是，对本发明所述的特定实施方式进行各种变化和/或和修正，将不违背本发明广义描述的精神或范围。因而，本发明的实施方式在各方面都被认为是例证型的而不局限于此。

Claims (15)

1.一种注射式密封的阀门和通道***(简称“阀门***”)，适用于自钻岩石锚杆或岩石锚杆或钢缆锚杆或空心注射杆，包括复数个通道，其中：

至少一个所述通道，在沿其特定位置上具有至少一单向流量阀门；以及，

所述通道能使流体沿其流动，而避免与另一通道中流体交叉污染；以及，

至少一个所述通道，其能调节一种或多种流体沿其相继或同时流动；以及，

其中所述通道，基本上包含于空心杆或空心锚杆或空心注射套筒之中；以及，

当杆或锚杆或套筒与外部注射器之间无相对转动时，以及当杆或锚杆或套筒与外部注射器之间有相对转动时，其中所述空心杆或空心锚杆或空心注射套筒内的通道，能够与外部注射器内的通道实现液压连接并液压密封。

2.根据权利要求1所述的阀门***，其特征在于：所述通道的边缘可以任何方式构成，并通常由一个或多个分隔的物件或单独的部件构成。

3.根据权利要求2所述的阀门***，其特征在于：所述通道的入口端和出口端通常是打开的，但沿其长度方向的任意位置上设有一个或多个单向阀门。

4.根据权利要求3所述的阀门***，其特征在于：所述通道可以是任何形状、任何长度和任何横截面。

5.根据权利要求4所述的阀门***，其特征在于：所述通道具有一个或多个单向阀门，以允许流体沿其从一个方向流动，并防止流体沿所述通道向相反方向流动。

6.根据权利要求5所述的阀门***，其特征在于：所述***中的阀门是单向阀门，通过流体压力打开并流动，但可以任何方式关闭。

7.根据权利要求6所述的阀门***，其特征在于：所述通道基本上包含于空心杆或空心锚杆或空心注射套筒之内，且可部分地包含在外部注射器之内。

8.根据上述任一权利要求所述的阀门***，其特征在于：所述通道能够调节单种或多种流体实现相继或同时流动。

9.根据上述任一权利要求所述的一种在锚杆或杆内的通道和阀门组件(简称“阀门组件”)，其特征在于：所述阀门组件优选是由塑料制成，并***至空心自钻岩石锚杆的末端，但也可由任何材料制成，并***至任何空心杆或空心锚杆或空心注射套筒。

10.根据权利要求9所述的阀门组件，其特征在于：所述阀门组件可调节全部或部分外部注射喷嘴或喷嘴，并与之液压密封，以使全部或部分外部注射喷嘴或喷嘴安装在所述阀门组件内部或其外周。

11.根据权利要求10所述的阀门组件，其特征在于：所述阀门组件主要由端面呈圆形的装配部件组成，在其内或上部安装有注射喷嘴，所述注射喷嘴具有一相匹配圆形端面，使其与所述阀门组件形成液压密封连接，从而令所述阀门组件和所述注射喷嘴之间产生旋转运动，并保持所述阀门组件和所述注射喷嘴之间的液压密封连接。

12.根据权利要求11所述的阀门组件，其特征在于：所述阀门组件主要由两个或多个大体上为管状的部件组成，所述管状部件装配形成至少两个分隔的通道。

13.根据权利要求12所述的阀门组件，其特征在于：当所述注射喷嘴从所述阀门组件中移出时，所述阀门组件基本上将所述注射喷嘴清理干净。

14.根据权利要求13所述的阀门组件，其特征在于：所述阀门组件中的所述单向流量阀门为裙阀或瓣阀。

15.根据上述任一权利要求所述的阀门组件，其特征在于：在所述阀门***之内的一个或多个通道能用水或空气彻底冲洗。

Images