卡盘扳手的制作方法

本发明涉及卡盘扳手，并且更具体地涉及可与矿山顶板支撑螺栓一起使用的卡盘扳手。

背景技术：

地下矿山诸如煤矿的扩建涉及挖掘或延伸隧道或通道，所述隧道或通道初始具有无支撑的顶板。为了稳定和支撑隧道或通道的顶板，通常在各种位置将顶板螺栓插入顶板中。也可对预先存在的隧道或通道的顶板采用类似的程序，以提供附加的顶板支撑。

顶板螺栓通过矿山锚杆机在钻孔中旋转。与螺栓的头部接合的扳手由锚杆机驱动。典型的扳手具有连接到承窝的细长轴。在常规布置中，将扳手插入到与旋转驱动件连接或与旋转驱动器形成一体的卡盘中。为了使得扳手和卡盘保持同轴，需要用户初始稳定与扳手和卡盘的手的连接。此外，将扳手插入到卡盘中可使得扳手的底部与卡盘的顶部之间形成夹点。

技术实现要素：

本发明提供了卡盘扳手，该卡盘扳手包括卡盘接合部分和套管。卡盘扳手可用于顶板锚杆操作。在某些实施方案中，卡盘接合部分允许卡盘扳手和卡盘保持同轴，以提供卡盘扳手和卡盘组件的稳定性。套管防止在卡盘扳手与卡盘之间形成夹点。

本发明的一个方面是提供一种卡盘扳手，该卡盘扳手包括具有卡盘接合部分的第一扳手端部、第二扳手端部、从第二扳手端部朝向第一扳手端部延伸的扳手主体、以及围绕卡盘接合部分且沿纵向轴延伸到卡盘接合芯之外的套管，所述卡盘接合部分包括卡盘接合芯和沿卡盘扳手的纵向轴轴向延伸的扳手对准销，该扳手对准销被构造和布置成接合卡盘的中心纵向孔。

本发明的另一方面是提供一种卡盘和卡盘扳手组件，该卡盘和卡盘扳手组件包括卡盘和能够与卡盘接合的卡盘扳手，所述卡盘包括具有大体圆柱形的承窝和邻近该大体圆柱形的承窝的中心纵向孔的轴向前端，该大体圆柱形的承窝包括多个向内指向的突起部，所述卡盘扳手包括第一扳手端部、第二扳手端部、从第二扳手端部朝向第一扳手端部延伸的扳手主体、以及围绕卡盘接合部分且沿纵向轴延伸到卡盘接合芯之外的套管，该第一扳手端部具有包括卡盘接合芯和扳手对准销的卡盘接合部分。

通过下面的描述，本发明的这些和其他方面将更加显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的实施方案的卡盘和卡盘扳手组件的等轴视图。

图2是根据本发明的实施方案的卡盘扳手的等轴视图。

图3是根据本发明的实施方案的卡盘的等轴视图。

图4是图1的卡盘和卡盘扳手组件的左端视图。

图5是沿图4的线5-5截取的卡盘和卡盘扳手组件的局部示意性剖视图。

图6是沿图4的线6-6截取的卡盘和卡盘扳手组件的局部示意性剖视图。

图7是沿图4的线6-6截取的卡盘和卡盘扳手组件的放大剖视图。

图8是图2的卡盘扳手的侧视图。

图9是沿图8的线9-9截取的卡盘扳手的剖视图。

图10是图2的卡盘扳手的前视图。

图11是图3的卡盘的前视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施方案的卡盘和卡盘扳手组件5。卡盘和卡盘扳手组件5包括卡盘10和卡盘扳手30。如图3所示，卡盘10具有轴向前端或顶端12和轴向后端或底端14。前端20包括正面12、外部卡盘表面23和大体圆柱形的承窝16。在所示的实施方案中，大体圆柱形的承窝16包括围绕承窝16的内圆周设置的一组向内指向的突起部18，以用于接合卡盘扳手30，如下文更全面地描述的那样并且如图5至图7所示。所示出的实施方案中，存在八个向内指向的突起部18，但可使用任何其他合适数量的突起部。例如，可存在两个、三个、四个、五个、六个、七个、九个、十个或更多个突起部。在所示的实施方案中，向内指向的突起部18由最内弧形表面19和一对倾斜侧表面21限定，这对倾斜侧表面在相邻的最内弧形表面19之间周向地径向向外延伸。然而，可使用任何其他合适的突起部形状和布置，例如抛物线形状、矩形形状等。如图3以及图5至图7所示，卡盘10包括中心纵向孔22，该中心纵向孔具有邻近大体圆柱形的承窝16的内表面25。根据本发明的一个实施方案，中心纵向孔22的中心对应于卡盘10的纵向轴。根据本发明的一个实施方案，卡盘10的后端14被构造和布置成插入到旋转驱动件(未示出)中。在某些实施方案中，卡盘和卡盘扳手组件5可用于安装矿山顶板支撑螺栓或矿山支撑螺栓。

如图11所示，卡盘10的外表面23形成可根据旋转驱动件而变化的外部卡盘直径do。例如，卡盘10的外部卡盘直径do通常可在0.5英寸至5英寸、或1英寸至4英寸、或1.5英寸至3英寸的范围内。

根据本发明的一个实施方案，卡盘10的中心纵向孔22可类似于2017年8月25日提交的名称为“splinedrivedrillsteelcouplers”的美国专利申请序列号15/686868中所公开的中心孔，该美国专利申请以引用方式并入本文。在所示的实施方案中，中心纵向孔22为圆柱形形状，以便于更好地容纳具有圆柱形外表面的钻钢(未示出)。如图11所示，中心纵向孔22的内表面25形成内径db，该内径db被选择成用于容纳钻钢。例如，中心纵向孔22的内径db通常可在0.2英寸至3英寸、或0.5英寸至2英寸、或0.75英寸至1.5英寸的范围内。在所示的实施方案中，中心纵向孔22为大致圆柱形的，然而，可使用任何其他合适的孔形状，例如矩形、正方形、三角形、卵形、六边形、d形等。

如图1和图2所示，卡盘扳手30具有扳手主体32、第一扳手端部34和第二扳手端部36。在所示的实施方案中，扳手主体32为大致六边形的，然而可使用任何其他合适的扳手主体形状，例如圆柱形、卵形、矩形、三角形等。第一扳手端部34通常邻近卡盘10，如图1所示，并且第二扳手端部36通常邻近矿山顶板支撑螺栓(未示出)。如图3所示，卡盘扳手30的第二扳手端部36包括大体圆柱形的螺栓承窝38，该螺栓承窝具有一组向内指向的突起部39，这组向内指向的突起部被构造和布置成接合将要安装在钻孔中的矿山顶板支撑螺栓(未示出)。根据本发明的一个实施方案，可使用任何其他合适的螺栓承窝形状和/或布置来接合任何形状或尺寸的矿山顶板支撑螺栓。

如图2所示，第一扳手端部30包括卡盘接合部分40，该卡盘接合部分具有在第一扳手端部34处的第一端部42和邻近扳手主体32的第二端部44。根据本发明的一个实施方案，卡盘接合部分40包括面46、卡盘接合芯48、扳手对准销50和套管接纳肩部52。卡盘接合芯48在与卡盘扳手30的纵向轴平行的方向上从面46延伸。在所示的实施方案中，卡盘接合芯48为大致正方形的，然而，可使用任何其他合适的接合芯形状，例如矩形、三角形、六边形、卵形等。扳手对准销50在与卡盘扳手30的纵向轴平行的方向上从卡盘接合芯48延伸。根据本发明的一个实施方案，扳手对准销50为大致圆柱形的，如下文更全面地描述的那样并且如图2以及图5至图7所示。在所示的实施方案中，扳手对准销50为大致圆柱形的，然而，可使用任何其他合适的对准销形状，例如矩形、正方形、三角形、卵形、六边形、d形等。

如图2以及图5至图7所示，套管60围绕卡盘接合部分40设置。套管60包括扳手接合部分62、大致圆柱形的主体64、内表面65和外边缘68。根据本发明的一个实施方案，大致圆柱形的主体64和外边缘68限定卡盘，该卡盘接纳具有内径的开口，该内径基于卡盘接纳的外径来选择。在所示的实施方案中，套管60可焊接地附接到卡盘接合部分40上。然而，可使用任何其他合适的布置，例如机械紧固件、磁体等。另选地，套管60可与卡盘接合部分40螺纹接合或者与卡盘扳手30一体成形。根据本发明的一个实施方案，扳手接合部分62接合卡盘接合部分40的套管接纳肩部52。如图1以及图6至图9所示，大致圆柱形的主体64包括套管固定孔69，该套管固定孔允许套管60可焊接地附接到卡盘接合部分40。

根据本发明的一个实施方案，套管60的大致圆柱形的主体64形成承窝以接纳卡盘10的轴向前端12。如图7和图10所示，套管60的大致圆柱形的主体64的内表面65具有内部套管直径ds，该内部套管直径ds可根据卡盘10的外部卡盘直径do而变化。例如，套管60的内部套管直径ds通常可在0.5英寸至5英寸、或1英寸至4英寸、或1.5英寸至3英寸的范围内。可选择内部套管直径ds以减少或防止夹点，例如对于手指而言在套管60与卡盘10的轴向前端12之间的夹点。例如，套管60的内部套管直径ds可比外部卡盘直径do大零英寸至0.5英寸，例如，大0.001英寸至0.25英寸，或者大0.01英寸至0.15英寸。因此，如图7所示，径向缝隙66限定卡盘10的外表面23与套管60的内表面65之间的间隙距离dc。例如，卡盘10的外表面23与套管60的内表面65之间的间隙距离dc可为零英寸至0.25英寸、或0.0005英寸至0.125英寸、或0.005英寸至0.075英寸。间隙距离dc允许套管60容易地接合卡盘10的轴向前端12，同时防止手指或衣服被夹在卡盘扳手30与卡盘10之间。在某些实施方案中，套管60的内表面65和卡盘10的外表面23之间存在零容差或间隙距离dc，以向卡盘和卡盘扳手组件5提供附加的稳定性。在所示的实施方案中，套管60为圆柱形的以接合卡盘10的前端12，然而，可使用任何其他合适的套管形状来接合任何合适的卡盘形状，例如矩形、三角形、六边形、卵形等。

根据本发明的一个实施方案，卡盘接合芯48被构造和布置成用于接合卡盘10的大体圆柱形的承窝16和向内导向的突起部18，以有利于将扭矩从卡盘10传递到扳手30。如图5至图7所示，可将卡盘扳手30的卡盘接合芯48的尺寸设计成当扳手与卡盘10接合时(例如，当卡盘接合部分40轴向插入到卡盘10的轴向前端12时)与大体圆柱形的承窝16的向内指向的突起部18形成扭矩传递关系。在图10中，将卡盘接合芯48示出为具有斜面周边边缘。周边边缘可设置在卡盘接合芯48上，以便有利于卡盘接合芯48插入到承窝16中。

图5和图6是示出卡盘接合部分40如何被容纳在卡盘10的大体圆柱形的承窝16和中心纵向孔22中的剖视图。如图5所示，卡盘接合芯48的拐角部分与大体圆柱形的承窝16的向内指向的突起部18的斜侧表面21接触。这种关系允许卡盘10与卡盘扳手30之间形成扭矩传递关系。如图6所示，卡盘接合芯48的平坦部分未与大体圆柱形的承窝16的向内指向的突起部18接触。

在图5至图7所示，当卡盘扳手30与卡盘10接合时，卡盘10的轴向前端12的正面20可与卡盘扳手30的卡盘接合部分40的面46接触。在安装期间，卡盘10与卡盘扳手30之间的接触可提供抵靠矿山支撑螺栓的轴向力。

如图5至图10所示，接合部分40的扳手对准销50从卡盘接合芯48轴向延伸。如图9所示，扳手对准销50具有轴向长度la，该轴向长度允许扳手对准销50延伸到卡盘10的中心纵向孔22中。例如，扳手对准销50的轴向长度la可为至少0.2英寸，例如0.25英寸至3英寸、或0.5英寸至2英寸、或0.75英寸至1.5英寸。选择轴向长度la以允许扳手对准销50延伸到卡盘10的中心纵向孔22中，从而以用于提供具有稳定性的卡盘和卡盘扳手组件5，并且保护其不受可导致卡盘10和卡盘扳手30不对准的横向力的影响。卡盘10和卡盘扳手30保持同轴允许在安装期间向矿山顶板支撑螺栓施加纵向力。扳手对准销50在不需要使用者使用他们的手的情况下减少或消除了扳手30在卡盘10中的非期望横向移动。

如图10所示，扳手对准销50具有形成外径da的外表面51，该外径被选择为允许扳手对准销50插入到卡盘10的中心纵向孔22中。例如，对准销50的外径da通常可在至少0.2英寸至3英寸、或0.5英寸至2英寸、或0.75英寸至1.5英寸的范围内。根据本发明的一个实施方案，扳手对准销50可被构造成与卡盘10的中心纵向孔22形成滑动配合以允许同轴对准。根据本发明的一个实施方案，扳手对准销50的外表面51接合或配合在中心纵向孔22的内表面25内，以使卡盘扳手30居中位于卡盘10中。例如，扳手对准销50的外径da可比中心纵向孔22的内径db小零至0.2英寸，例如0.002英寸至0.1英寸，或0.005英寸至0.02英寸。然而，扳手对准销50和中心纵向孔22之间可使用任何其他合适类型的配合，诸如滑动配合、压配合等。根据本发明的一个实施方案，扳手对准销50的形状被选择为对应于卡盘10的中心纵向孔22的形状。对应的形状允许扳手对准销50的外表面51与中心纵向孔22的内表面25形成关系。

图11的端视图示出了卡盘10的大体圆柱形的承窝16的向内指向的突起部18的斜侧表面21，以及如图中虚线所示的与斜滑动表面21接合的卡盘扳手30的卡盘接合芯48。图11还示出了卡盘10的中心纵向孔22的内表面25，其中卡盘扳手30的扳手对准销50以虚线示出并且插入到中心纵向孔22内。根据本发明的一个实施方案，扳手对准销50与中心纵向孔22的内表面25之间的径向距离限定其间的间隙距离，该间隙距离通过对扳手对准销50的外径da和中心纵向孔22的内径db的选择来确定。因此，扳手对准销50的外表面51与中心纵向孔22的内表面25之间的间隙距离可为零英寸至0.1英寸、或0.001英寸至0.05英寸、或0.0025英寸至0.01英寸。卡盘扳手30的卡盘接合芯48和扳手对准销50被构造成与卡盘10的大体圆柱形的承窝16和中心纵向孔22成一定关系，使得卡盘10的纵向轴和卡盘扳手30的纵向轴是同轴的。

如图5所示，当卡盘扳手30与卡盘10接合时，套管60在卡盘的轴向前端上方具有重叠长度lo。例如，重叠长度lo可为至少0.2英寸，例如0.25英寸至3英寸、或0.5英寸至2英寸、或0.75英寸至1.5英寸。期望重叠长度lo防止形成夹点，并且向卡盘扳手30和卡盘10接合提供附加稳定性。附加稳定性允许卡盘扳手30在安装矿山顶板支撑螺栓期间与卡盘10保持同轴。如图9所示，重叠长度lo由套管60的外缘68形成，该外缘轴向延伸经过卡盘接合部分40的面46，以形成轴向承窝长度ls。轴向承窝长度ls允许套管60轴向延伸到卡盘接合芯48之外并且允许卡盘30的一部分被接纳在套管60内。例如，轴向承窝长度ls可为至少0.2英寸，例如0.25英寸至3英寸、或0.5英寸至2英寸、或0.75英寸至1.5英寸。

卡盘10和卡盘扳手30可由任何合适的材料制成，诸如钢、铝、钛或具有足够强度的任何其他材料。本发明的卡盘扳手可通过任何合适的技术制造，诸如机械加工以提供卡盘接合部分和向内指向的突起部。

出于上文描述的目的，应当理解，除明确被指定为相反的地方之外，本发明可具有各种可替代的变型和步骤顺序。此外，表示例如说明书和权利要求书中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本发明要获得的期望特性而变化。至少且并不试图限制等同原则的应用，每个数值参数应至少根据记录的有效数位的数目并且通过应用惯常的四舍五入法来进行解释。

应当理解，本文所列举的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。例如，范围“1至10”旨在包括在所列举的最小值1与所列举的最大值10之间(并且包括1和10)的所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值以及等于或小于10的最大值。

在本专利申请中，除非另外特别说明，否则单数的使用包括复数，并且复数包含单数。此外，在本专利申请中，除非另外特别说明，否则使用“或”意指“和/或”，即使在某些情况下可明确地使用“和/或”。在本专利申请中，除非清楚且明确地限于一个指代物，否则冠词“一”、“一个”和“该”包括复数指代物。

尽管上文出于说明目的已描述了本发明的特定实施方案，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求书中限定的本发明的情况下，可以对本发明的细节做出许多变型。