专利名称：裂缝注射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及结构裂缝修复领域，本发明尤其适用于通过低压注射方式将裂缝修补物质注入到裂缝，注射压力介于指定最低压力和指定最高压力之间。
背景技术：
建筑物、隧道、公路及其设施、水网/下水道网及其设施、港口/海港设施以及其他类似的建筑结构每天都要进行维修工作。而其中一类维修工作即是修补建筑物裂缝。由于裂缝大小不同，严重情况也有别，从粉墙面发丝细小的裂纹到诸如水泥圆柱或横梁类承载结构产生的大裂缝，这些都要求通过正确恰当的方法进行修补。如果修补工作未能按正确恰当的方式进行，那么不但有损建筑物的美观，同时可能危及建筑物安全。
现在市场上有一种裂缝修补系统。图7到图7F显示该系统模型。图7中显示的裂缝修补系统170是由从图7A至图7F各个部件所组合而成的。图7A显示出容器支承座172与平行于它并闭合的容器178连为一体，该闭合平行的容器178包括一个褶皱形可折叠外壁或者说是风箱状的部分。图7B显示的则是螺旋体184部分，带注射嘴182及止回球管192。而通过容器支承座172中与螺旋体184匹配的内螺纹口，可将螺旋体旋入容器支承座172。一个泵的尖端部插入注射嘴182中。止回球体192通常是一个受带状膜或网束缚的球体，但由于该球体经常无法回到其正常位置，导致产生种种缺憾。容器178有一外部螺旋颈状物，可插入到图7C所示推进盘片194的孔口中，注射颈即可与图7及图7D所示的塞子200相连。而该塞子200被置于有裂纹需修补的结构的表面。图7E和图7F所示的是移动组件，包括螺帽196，螺杆198以及弹簧224。当移动组件如图7组合到一起时，它使得容器支承座172和推进盘片194相互挤紧。
当闭合平行的容器178中空置时，位移组件中的弹簧224向闭合且平行的容器178的风箱状外壁施力，迫使其折叠起来。而当闭合平行的容器178注有胶泥(通过注射嘴182注入的一种裂缝修补物质)后，闭合平行的容器178的风箱状外壁纵向舒张开来。当风箱状外壁舒张开时，容器支承座172和推进盘片194被迫分离，导致弹簧224开始压缩。而当闭合平行的容器178中注入更多的胶泥时，弹簧224进一步压缩。这样弹簧224中便储存有压缩能量。
上述裂缝修复系统170在修补结构裂缝时存在几个不足之处。从前叙的对裂缝修复系统170的描叙来看，很明显闭合平行的容器178其风箱状可折叠内壁完全有可能无法排尽残留的胶泥。另外，不同的移动组件中包括不同的弹簧224，这样不同的弹性使得相同的压缩容量储存了不等量的压缩能量。在储存的压缩能量得以释放时，不同弹簧224的舒张比例也就有可能不同。同时，弹力更强劲的弹簧一般来说也会更重，由于需要两根弹簧，使重量过重。
还有更加重要的一点是，在对裂缝进行修补注射时，裂缝修补系统170无法方便快速地给出胶泥压力指示值。而通常工人必须用眼测量闭合平行的容器178的扩张长度，以确定同等注射量的压力水平。自然这就需要一个高精度压力测量机制，以及一个不用重复作业的精确测量手段。在裂缝修补的领域中，有关部门还经常对裂缝修补工作给出种种必须执行的规定。其中一种规定是注射的胶泥压力必须大于或等于指定最小压力，以免在胶泥注入裂缝中形成气泡。而另外一种规定是注射的胶泥压力必须小于或等于指定最大压力，这样在修复过程中裂缝才不会扩大或加深。而图7系统的不足之处是，任何正向压力都是最小压力，正是通过这种压力闭合平行的容器178才开始扩张。同时，只可能粗略地用“目测”来确定闭合平行的容器178的最大压力。不幸的是，如果施加了过大的压力，胶泥有可能从螺旋体184与容器支承座172的螺旋结合部分溢出。这样造成的后果是过大的压力有可能导致裂缝修补系统的破裂或者损伤。
很明显，我们需要一种改良的裂缝修补系统，将粘性流动物质通过低压注射的方式注入到裂缝中去。
发明内容
本发明的各方面都致力于改进或克服常规裂缝修补系统的一处或多处不足之处。本发明尤其着重于解决在通过常规裂缝修补系统向裂缝中注射修补物质时，无压力指示的问题。
根据本发明的第一个方面，构造一种将液态物质注入裂缝中的装置，该装置包括一个中空的外壳，该外壳至少有一部分为半透明；在中空的外壳中内置有一碟状单元，该碟状单元的外缘与所述外壳内壁的至少一个表面接触，该装置还包括能让液态物质在碟状单元一侧与裂缝之间发生液体交换的装置；以及使外壳内的碟状单元向第一向移动的装置，该碟状单元及移动装置对在裂缝和碟状单元之间通过液体交换产生的压力作出反应，当向碟状单元施压超过预定最小推动压力时，碟状单元将作反向移动；通过部分半透明的外壳，至少有部分碟状单元为可见，以便指示液态物质向碟状单元施加的压力。
根据本发明的第二方面，提出一种用中空外壳和碟状单元将液态物质注入结构的裂缝的方法，该方法包括以下步骤在碟状单元一侧和裂缝之间通过液态物质进行液体交换；移动碟状单元产生一个压力，回应碟状单元一侧和裂缝之间液态物质交换所产生的压力；当液态物质施加的压力超过指定最小压力，碟状单元发生反向位移；显示液态物质向碟状单元施加的压力。
附图概述本发明的具体装置随以下附图予以描述
图1是本发明裂缝注射系统第一实施例的立体视图；图2是图1裂缝注射系统的立体分解视图；图3是图1裂缝注射系统的正面视图；图4A是图1裂缝注射系统的圆筒体和弹簧正面视图；图4B是图1裂缝注射系统的塞子和橡胶垫圈的正面视图；图4C是图1裂缝注射系统的主干部分的正面视图；图4D是图1裂缝注射系统的帽形盖的正面视图；图4E是图4D的帽形盖的底面视图；图4F是图4D的帽形盖的横截面图；
图5A是当图1裂缝注射系统中空置时系统初始状正面视图；图5B是当图1裂缝注射系统中部分充满环氧树脂时的正面视图；图6是图1裂缝注射系统中止回阀正面视图；图7是常规裂缝修补系统的立体视图；图7A-7B是图7中常规裂缝修补系统各部件的立体视图。
以下描叙的本发明的实施例是这样一种装置，此装置通过低压低速的注射方式将裂缝修补物质、泥浆或其他粘性流动物质注射到结构中的裂缝。该裂缝注射系统使泥浆物(最好是环氧树脂)的压力保持在最小值1kgf/cm2和最大值3kgf/cm2之间。裂缝注射系统可以装满53cc的环氧树脂，并将环氧树脂以3kgf/cm2的最大压力注射到裂缝中(参见表一)。
表一
该裂缝注射系统适用于对建筑物、桥梁、隧道、公路及各种设施的结构性/非结构性裂缝的修补工作。同时，该装置允许使用粘度高低不等的不同泥浆材料填补或大或小的裂缝。该裂缝注射系统可以与油泵装置、脚踩泵或类似装置协同使用以进行低压力环氧树脂注射操作。
图1至图3是裂缝注射系统100的立体视图、立体分解视图以及正面视图。裂缝注射系统100由6个部件组成。其中包括推进轴120、帽状盖140、注射筒102、螺旋弹簧108、塞子110以及止回阀130。该裂缝注射系统长度为105毫米，直径为48毫米。螺旋弹簧108被放置在注射筒102空腔内，且围绕推进轴120盘旋。环氧树脂或类似物质可通过推进轴120抽入空腔128，然后又经由塞子110的中心孔被注射到结构裂缝中。止回阀130最好由橡胶材料制成，其尖端有一径向突起，该突起可以防止环氧树脂、泥浆或类似物质泄漏或回流到空腔128中。
图4A是注射筒102的正面视图。注射筒102最好为透明外壁，包括有一圆柱体104。圆柱体104在其一端有一个开口，另外一端为环形底端，底端中央有一个小孔，共同组成一段空腔。圆柱体104外壁上标记有刻度，以纪录裂缝中泥浆的压力值。该刻度可以直接读出盘片的位移毫米值；最好圆柱体104的外壁还有一个环形指示圈，标明所希望的最大压力值。而注射筒102还包含一段颈体或裙体106，该颈体通过外螺纹与圆柱体104的环形底端相联接。颈体106用坚硬且基本透明的材料如硬塑料制成。
图4B是塞子110及环形垫片11 8的正面视图。塞子110最好以橡胶制成，它有一碟形托片112。该托片是一八角形扁平体，中央有一小孔。塞子主干114位于托片112和圆柱形盖116之间。而塞子主干114在主干中央又纵向形成一段空腔，而该空腔有一段(未显示)伸入到筒圆柱体空腔内。圆柱盖116有一段内螺纹，该内螺纹与颈体106的外螺纹正好相配。圆柱盖116一端开口，另外一端为环形底。塞子110由坚硬材料最好是塑料做成。橡胶垫片118可放置在圆柱盖116的环形底部，在圆柱体104的圆柱形盖116和颈体106之间起密封作用。
图4C是推进轴120的正面视图。推进轴120包括一个加长的推进主干122。推进主干122外表面在近底端处有一个环形凹槽。推进轴还包括在推进主干一端和环状凹槽之间形成的一个横截头，该横截头和凹槽共同组成一个尖端，以通过“夹入”的方式连接到泵的注射嘴，然后通过泵抽入环氧树脂或其它液态物质。这样就使得该注射系统100易于连接到泵或撤除泵的连接。加长推进主干122的空腔128也是圆柱形状，其与横截头相对的一端的直径比另一端直径稍大，以容纳止回阀130。而推进主干122在靠近有较大空腔128的底端一处，向外辐射延伸出一个碟状圆盘124。圆盘124以推进主干122为中心形成一体化结构。圆盘124外边缘也有一个环形凹槽126，该凹槽用于装配O型圈126。O型圈最好由橡胶材料制成。而推进轴120由坚硬材料如硬塑料制成。
图4D是裂缝注射系统100的帽型盖140的正面视图。帽型盖140具有一个扁平的上表面和一个环状外裙体，该环状外裙体从上表面边缘伸出并与一个直径比其小的内裙体同心排列，所述的内裙体从帽型盖140的下表面伸出。内裙体144和外裙体148(参见图4E所示的底视图和图4F所示的横截面图)共同组成了环状凹槽148，该环状凹槽正好可套入圆柱体104的环形开口边缘。帽型盖140在其中央也有一个环形孔。可在凹槽内置入环氧树脂以加固圆柱体104和帽型盖140之间的连接。六角托架142与帽型盖140的上表面连成一体，托架中心也有一个环形空腔。环形空腔通过六角托架中心142延伸到帽型盖140，这一方面使得帽型盖140和托架142衔接到一起，同时又加长了推进主干122。帽型盖140和托架142由坚硬材料如硬塑料制成。
图6是止回阀130的正面视图。止回阀130其一端由一个圆锥部分130A形成一个中心辐射状突起。该圆锥部分130A后部又紧跟有平截头部分130B，从130B部分开始又形成第二个辐射状突起。平接头部分130B后又接有一个锥形颈130C，止回阀底端部分是一个较大的圆柱部分130D。圆柱部分130D有四个向外凸出的条状物，形成四个纵向凹槽，环氧树脂可以在凹槽中流动。
裂缝注射系统100在以下部分参照图3有大量细节说明。在把裂缝注射系统100组装好后，附有碟状单元124的加长的推进主干122一端通过圆柱体104的开口内置于圆柱体104的空腔。O形圈150放置在碟状单元124的环形凹槽126中，使碟状盘124和注射系统圆柱体104之间的间隙得以密封。碟状单元124最好设于推进主干122与横截头相对的一侧，这样推进主干122中与横截头相对的一侧正好可套入颈体106的空腔，碟状单元将更加靠近，或者更能直接接触到圆柱体104的环形底部。止回阀130位于加长推进主干122与横截头相对的空腔128的扩展部分。
用一个销(图中未画出)穿过主干122上的一对孔将止回阀130固定到扩展空腔128中。螺旋弹簧108位于圆柱体104的空腔中，并在碟状单元相对的一侧围绕推进轴120的较长部分盘旋。帽型盖140与圆柱体104相互吻合并连接起来，在注射筒102中把螺旋弹簧限制在碟状单元124和帽型盖140的底侧之间的范围内。螺旋弹簧108由于压缩弹力使碟状单元124向圆柱体104的环形底端空位挤压。注射筒102的颈体106的外部螺纹可以旋入塞子110的圆柱盖116的内壁。
图5A是裂缝注射系统在初始使用阶段的正面视图，这时裂缝注射系统中空置，图5B是裂缝注射系统中使用时注射了部分环氧树脂的正面视图。要用环氧树脂或类似物质填补裂缝，就要把注射用的泵连接到圆柱形推进器122中由横截头和凹槽组成的尖端或突起物。具体而言是指环氧树脂经由推进主干122尖端或突起处的泵结合部注射嘴，通过常规的方法注入圆柱形空腔128。推进主干122的端部结构有效减少了人力。当环氧树脂注入到圆柱空腔128时，它流经过空腔128后再依次流过止回阀130的130A、130B、130C和130D各部分。
环氧树脂将首先流入塞子主干114，填满其中的圆柱形空腔。由于塞子主干114的圆柱空腔与修补中的裂缝有液体交换，环氧树脂就会流向裂缝。对环氧树脂流向裂缝的阻力就在裂缝中的环氧树脂中建立起压力，这样压力就传向塞子主干114空腔内的环氧树脂。通过螺旋弹簧108的压力把碟状盘124向裂缝方向推进，使推进主干122插入颈体106的内腔，并在推进主干122的此端形成一个反压力，该反压力与塞子主干114空腔中环氧树脂的压力相平衡。当环氧树脂的压力超过插入颈体106内腔的推进主干122一端形成的反压力时，整个推进器120被塞子主干114圆柱内腔中的环氧树脂推动。这时环氧树脂压力达到预定最小压力，压力值为1kgf/cm2。当整个推进轴120被环氧树脂推开时，圆柱空腔128中便被注入更多的环氧树脂，环氧树脂开始充满颈体106。推进主干122底端不断被推离颈体106，直至推进主干122在一个特殊点脱离颈体106。环氧树脂就在这个特殊点流入圆柱体104空腔。环氧树脂容量不断增加产生更大的压力，该压力直接作用于圆柱体104内壁以及碟状盘124上。碟状盘124表面与环形树脂相接触又生成反压力。当环氧树脂不断流向圆柱体104的空腔，产生的压力值超过螺旋弹簧108制造的反压力时，碟状盘124被环氧树脂向后推动。碟状盘124往里压缩，并使螺旋弹簧108受载。
流向圆柱体104的空腔的环氧树脂也对止回阀130产生作用，其方向与流经止回阀130的环氧树脂的流向相反。由于止回阀130和推进轴空腔128的特殊结构，环氧树脂回流压力无法超越由平截体130B和锥体130D共同产生的反压力。
当圆柱体104空腔中充满了足够多的环氧树脂(如图5B所示)而达到希望的水平时，如3kgf/cm2或20mm时，环氧树脂便会停止导入。这时，裂缝中环氧树脂的压力就可以使用前叙方法，通过观察注射筒上的刻度160得到精确压力值。这样，圆柱体104的空腔内碟状盘124的位置通过关联到圆柱体104的固定刻度，便指示出裂缝中环氧树脂的压力值。这种方法同时可用于测量出环氧树脂的容量。
当环氧树脂停止流向圆柱体104的空腔时，碟状盘124被承压的螺旋弹簧108推移，开始向圆柱体104空腔内的环氧树脂施压。该压力迫使圆柱体空腔中的环氧树脂通过塞子主干114的空腔射出，射入裂缝开口中。由于自注入式注射系统100设计为产生1kgf/cm2的预定最小压力以及3kgf/cm2的预定最大压力，如果环氧树脂受到这种范围内的压力，环氧树脂则会被喷射出来，其喷射强度会随环氧树脂粘度或固化程度及硬化时速变化而变化。同时，由于碟状盘124不断向环氧树脂施压，直到环氧树脂内部达到1kgf/cm2的预定最小压力值才会停止，通过喷射出环氧树脂保证了裂缝中产生预定最小压力。本发明的另一个优点就是能够轻而易举地测到注射系统中的压力值，这样就保证使用者能精确地控制压力，避免了系统破裂或者受损。
如前所述公开了一种用于修复结构中的裂缝的装置和方法，然而很明显对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的精神实质的前提下，还可能对这些种装置和方法作出诸多的修改和/或调整。
权利要求
1.一种用于将液态物质注入到裂缝中的装置，包括一个中空的外壳，该外壳至少有一部分为半透明；置于该外壳中的一个碟状单元，该碟状单元的外缘与所述中空的外壳所形成的内部空腔的至少一个内表面相接触；让液态物质在所述碟状单元的一侧与所述裂缝之间进行液体交换的装置；以及在所述外壳内沿第一方向移动所述碟状单元的移动装置，所述碟状单元及所述移动装置对在所述裂缝和所述碟状单元之间通过所述液体交换产生的压力作出反应，当施向所述碟状单元的液态物质的压力超过预定最小推动压力时，所述碟状单元将作反向移动，通过所述的部分透明的外壳，至少有部分所述碟状单元为可见，以便于反映所述液态物质向碟状单元所施的压力。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的液体交换装置包括一个控制液态物质单向流动的止回阀。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的外壳至少部分透明的一段包括刻度标尺，该刻度标尺标示出所述液态物质对所述碟状单元所施加的压力。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的移动装置包括螺旋弹簧。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的液体交换装置包括加长的中空件，该中空件与所述外壳内腔中的所述碟状单元和所述止回阀相联接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的刻度标尺还包括一个用于指示液态物质施加的压力校准的刻度范围，该刻度范围为1kgf/cm2至3kgf/cm2，包括1kgf/cm2和3kgf/cm2，所述的预定最小压力为1kgf/cm2。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的刻度标尺还包括用于指示所述外壳内腔容量的校准的刻度范围，该容量范围为2.6cc到53cc.
8.一种通过使用中空外壳和碟状单元将液态物质注入结构中的裂缝的方法，包括以下步骤使所述碟状单元一侧的所述液态物质与所述裂缝发生液体交换；移动所述碟状单元，对在所述碟状单元的一侧与裂缝之间进行液体交换的液态物质所施加的压力产生一个回应的压力，当所述液态物质产生的压力超过预定最小压力时，碟状单元发生反向位移；标示所述液态物质向碟状单元施加的压力值。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的移动步骤包括使用弹簧移动所述碟状单元。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的标示液态物质向碟状单元施加的压力值的步骤，包括使用部分透明的材料组成至少一部分所述外壳，从而使所述碟状单元能透过所述外壳的至少部分透明的部分被看到，这样液态物质向碟状单元施加的压力就可以通过外壳观测到。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的标示步骤还包括在所述的至少部分透明的外壳部分标上刻度标尺，至少有一个所述的刻度标尺用来指示预定最小压力。
全文摘要
本发明公开了一种把液态物质注射到裂缝中的装置(100),该装置(100)包括有一个中空的外壳(102),所述外壳(102)至少为部分为半透明;所述装置(100)还包括位于所述外壳内的碟状单元(124);该碟状单元(124)的外缘与所述外壳所形成的内壁的至少一个内表面接触;所述装置(100)还包括能让液态物质在碟状单元一侧与裂缝之间发生液体交换的装置,以及使外壳内的碟状单元沿第一方向移动的装置;所述碟状单元及移动装置对在裂缝和碟状单元之间进行液体交换产生的压力作出反应,当向碟状单元所施压力超过预定最小推动压力时,碟状单元将作反向移动;通过部分半透明的外壳,至少部分碟状单元能看见,以便于反映液态物质向碟状单元所施压力。
文档编号E04G23/02GK1339080SQ99816499
公开日2002年3月6日 申请日期1999年3月19日 优先权日1999年3月19日
发明者克奇菲利克斯·坦 申请人:克奇菲利克斯·坦