CN116025421B - 一种四基点容栅顶板离层仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种四基点容栅顶板离层仪。该四基点容栅顶板离层仪包括导向管、分别可拆卸式连接在导向管两端的机械壳体和导向管限位封头、螺纹连接在导向管外壁靠近机械壳体处的托盘、设于机械壳体内的检测腔室、设于检测腔室内的若干个离层数值监测机构；可以在监测数据出现偏差时可以通过导向管内设置的复位机构自动化地对出现偏差的离层数值监测机构进行复位处理或偏差调节处理，减少外界因素对监测数据精准性的影响，同时在进行调节时，可以将从外部重新进入导向管内的传动钢丝进行清洁处理，防止处于导向管外部的传动钢丝携带水分或泥土等杂质进入导向管内部，减少了外界杂质对设备内零部件的影响，提高了设备的使用寿命。

Description

一种四基点容栅顶板离层仪

技术领域

本发明属于煤矿生产现场监测仪器领域，具体涉及一种四基点容栅顶板离层仪。

背景技术

顶板失稳往往造成冒顶事故，顶板的稳定性是各类巷道围岩稳定性判定的核心。为此，及时掌握巷道顶板的离层情况，通过巷道位移观测数据可较好地判定巷道围岩的运动情况，分析围岩是否进入稳定状态，及早发现顶板失稳征兆，避免顶板事故发生。在巷道内主要通过设置围岩移动传感器（顶板离层仪）监测巷道顶板离层层位、离层量，用于判断顶板破坏范围，对巷道稳定性进行识别，对巷道现有支护进行评价。

现有围岩移动传感器主要分为机械式和电子数显式两大类。

机械式结构简单、可靠性高、防水性好、加工成本低适合大规模推广应用，但需要专人巡检抄数无法做到实时监测，在线预警。

电子数显式相比纯机械式具有如下优点：它可以在线监测，存储、上传测量的离层数据，便于煤矿井上监测站进行分析、比较离层情况，及时发出监测报警信息。

电子数显式采用旋转电位器，其锚爪安装在围岩钻孔内，巷道顶板下沉使锚固在顶板上方的锚爪与指示仪外壳之间的距离产生变化，从而拉动钢丝，钢丝的末端连接发条，发条安装在和刻度尺同轴的滚轮上，滚轮转动带动刻度尺移动，使刻度尺伸出壳体，同时带动同轴的电位器转动，使电位器的输出信号发出变化，变化的信号经放大和A/D转换后，经过芯片处理，在数码管上显示当前顶板位移值。

现有采用旋转电位器的电子数显式围岩移动传感器的缺点与不足：滑动噪声是电位器特有的噪声。在改变电阻值时，由于电位器电阻分配不当、转动***配合不当以及电位器存在接触电阻等原因，会使动触点在电阻体表面移动时，输出端除有用信号外，还伴有随着信号起伏不定的噪声；电位器是通过阻值分压方式由AD采集芯片进行信号捕捉的，由于电位器精度和运动误差，容易造成电压信号采集波动较大的情况；并且在环境复杂的不同岩层内，传动钢丝易受到外界因素的影响，可能会出现局部传动钢丝被拉动的情况，致使出现错误信号数据的获取，而且无法自动化复位，需要人工进行复位，较为麻烦，且复位时，无法对设备外部深入岩层的传动钢丝表面进行清理，易将水分或泥土等杂质携带至设备内部而对设备内部零部件造成影响。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的四基点容栅顶板离层仪。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种四基点容栅顶板离层仪，包括导向管、分别可拆卸式连接在导向管两端的机械壳体和导向管限位封头、螺纹连接在导向管外壁靠近机械壳体处的托盘、设于机械壳体内的检测腔室、设于检测腔室内的若干个离层数值监测机构、通过传动钢丝连接在离层数值监测机构上的锚爪、设于导向管内的若干个复位机构以及设于导向管限位封头内的若干个密封清丝机构，所述离层数值监测机构包括固定连接在机械壳体内壁上的容栅传感器以及设于机械壳体内的容栅动尺，容栅动尺的一端延伸至导向管内，且传动钢丝的一端贯穿导向管限位封头并与容栅动尺连接，所述复位机构用于调节容栅动尺于机械壳体内的移动距离，所述复位机构与密封清丝机构连接，所述导向管限位封头上设有若干个供传动钢丝穿过的线孔，所述密封清丝机构用于密封传动钢丝和线孔之间的间隙。

作为本发明的进一步优化方案，所述导向管内设有导向腔室，且导向腔室的内壁上连接有十字形结构滑轨，所述容栅动尺的一端***十字形结构滑轨内并可沿着十字形结构滑轨的长度方向进行移动。

作为本发明的进一步优化方案，所述导向管的外壁上设有外螺纹，所述托盘上设有与外螺纹相配合的内螺纹。

作为本发明的进一步优化方案，所述复位机构包括动力驱动组件以及连接在动力驱动组件输出端的压复组件，所述压复组件滑动连接在十字形结构滑轨内，所述动力驱动组件用于驱使压复组件沿着十字形结构滑轨的长度方向移动。

作为本发明的进一步优化方案，所述动力驱动组件包括连接在导向腔室内壁上的第一隔板、连接在第一隔板上的集成电机、连接在集成电机输出轴端的丝杆以及连接在丝杆一端的限位盘，所述压复组件与丝杆螺纹连接，限位盘的直径大于丝杆的直径。

作为本发明的进一步优化方案，所述压复组件包括滑动连接在十字形结构滑轨内的复位压块、设于复位压块上的通线穿孔和限位腔室，所述丝杆的一端贯穿复位压块并延伸至限位腔室内，且复位压块与丝杆交接处通过螺纹配合连接，限位盘位于限位腔室内，所述传动钢丝贯穿第一隔板并穿过通线穿孔。

作为本发明的进一步优化方案，所述密封清丝机构包括气压调节组件以及连接在线孔内壁上的密封组件，所述气压调节组件和密封组件内部空间相连通，且气压调节组件与复位压块连接，气压调节组件用于调节密封组件内部空间的气压以调节密封组件施加于传动钢丝上的压力。

作为本发明的进一步优化方案，所述气压调节组件包括连接在导向管限位封头内壁上的第二隔板、连接在第二隔板上的下连接板、连接在下连接板上的复位弹簧、连接在复位弹簧一端的上密封板以及连接在上密封板和下连接板之间的密封气囊体，所述下连接板、密封气囊体以及上密封板之间形成一密封腔室，所述上密封板和复位压块之间通过塑性联动绳索连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述密封组件包括连接在线孔内壁上的清线气囊体以及连接在清线气囊体和上密封板之间的通气软管，所述上密封板上设有气孔，所述通气软管通过气孔与下连接板、密封气囊体以及上密封板之间形成的密封腔室相连通。

作为本发明的进一步优化方案，所述下连接板和上密封板之间连接有伸缩杆。

本发明的有益效果在于：本发明可以在监测数据出现偏差时可以通过导向管内设置的复位机构自动化地对出现偏差的离层数值监测机构进行复位处理或偏差调节处理，减少外界因素对监测数据精准性的影响，同时在进行调节时，可以将从外部重新进入导向管内的传动钢丝进行清洁处理，防止处于导向管外部的传动钢丝携带水分或泥土等杂质进入导向管内部，减少了外界杂质对设备内零部件的影响，提高了设备的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的图1的局部剖视图；

图3是本发明图2中A处放大图；

图4是本发明图2中B处放大图；

图5是本发明图2中C处放大图。

图中：1、导向管；101、外螺纹；102、导向腔室；103、十字形结构滑轨；2、机械壳体；201、检测腔室；3、导向管限位封头；4、托盘；5、锚爪；501、传动钢丝；601、容栅传感器；602、容栅动尺；7、复位机构；701、复位压块；702、通线穿孔；703、限位腔室；704、丝杆；705、限位盘；706、第一隔板；707、集成电机；8、密封清丝机构；801、塑性联动绳索；802、第二隔板；803、下连接板；804、复位弹簧；805、上密封板；806、密封气囊体；807、通气软管；808、清线气囊体。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1-2所示，一种四基点容栅顶板离层仪，包括导向管1、分别可拆卸式连接在导向管1两端的机械壳体2和导向管限位封头3、螺纹连接在导向管1外壁靠近机械壳体2处的托盘4、设于机械壳体2内的检测腔室201、设于检测腔室201内的若干个离层数值监测机构、通过传动钢丝501连接在离层数值监测机构上的锚爪5、设于导向管1内的若干个复位机构7以及设于导向管限位封头3内的若干个密封清丝机构8，离层数值监测机构包括固定连接在机械壳体2内壁上的容栅传感器601以及设于机械壳体2内的容栅动尺602，容栅动尺602的一端延伸至导向管1内，且传动钢丝501的一端贯穿导向管限位封头3并与容栅动尺602连接，复位机构7用于调节容栅动尺602于机械壳体2内的移动距离，复位机构7与密封清丝机构8连接，导向管限位封头3上设有若干个供传动钢丝501穿过的线孔，密封清丝机构8用于密封传动钢丝501和线孔之间的间隙。

需要说明的是，在安装时，依次将相应的锚爪5推入钻好的钻孔内，每一个锚爪5推入钻孔的距离不同，根据实际环境以及相应工程所设定的数值进行调整，当锚爪5推入钻孔适当距离后通过连接的传动钢丝501拉动锚爪5，确定锚爪5稳定固定在钻孔内后，将相应的传动钢丝501截去多余长度后连接在相应的容栅动尺602上，直至所有锚爪5安装完成后，将导向管限位封头3连接在导向管1上后***钻孔内并稳定固定在钻孔内，然后旋转托盘4直至托盘4与顶板接触，而当顶板岩层出现下陷后会带动导向管1以及机械壳体2同步下移，此时设于机械壳体2内的容栅传感器601跟随机械壳体2同步下移，容栅传感器601和容栅动尺602之间发生位移，可以精准地检测顶板下移距离并转换成电信号实时传输至控制中心，因每一个锚爪5固定点的距离不同，但初始变化时，若干个容栅动尺602和容栅传感器601所获取的数据应该是相同的，以达到数据对比的效果，而当多组容栅动尺602和容栅传感器601所获取的数据不同时，如只有一组容栅动尺602和容栅传感器601获取到数据时，而其他均未获得时，则说明获得数据的该组容栅动尺602和容栅传感器601中的容栅传感器601并未移动，而是容栅动尺602发生的移动，则说明连接在该容栅动尺602上的传动钢丝501受到了外界因素的影响而拉动了容栅动尺602，此时可以自动化地控制相应的复位机构7将移动的容栅动尺602进行复位，同时在复位的过程中驱使密封清丝机构8对重新进入导向管1内的传动钢丝501进行清理，可以有效的防止传动钢丝501再次进入导向管1时携带水分或者泥土等杂质，而对到导向管1内的零部件造成影响或损坏。

其中，导向管1内设有导向腔室102，且导向腔室102的内壁上连接有十字形结构滑轨103，容栅动尺602的一端***十字形结构滑轨103内并可沿着十字形结构滑轨103的长度方向进行移动。

需要说明的是，十字形结构滑轨103可以使得各组容栅动尺602在滑动时互不影响，并可以为容栅动尺602提供稳定的移动限位效果。

其中，导向管1的外壁上设有外螺纹101，托盘4上设有与外螺纹101相配合的内螺纹。

响需要说明的是，调节托盘4时通过旋转托盘4使其沿着导向管1的长度方向进行移动，以控制托盘4与顶板相接触并顶紧，当顶板下移时可以实时带动机械壳体2下移，进行数据的获取。

其中，如图2-4所示，复位机构7包括动力驱动组件以及连接在动力驱动组件输出端的压复组件，压复组件滑动连接在十字形结构滑轨103内，动力驱动组件用于驱使压复组件沿着十字形结构滑轨103的长度方向移动。

动力驱动组件包括连接在导向腔室102内壁上的第一隔板706、连接在第一隔板706上的集成电机707、连接在集成电机707输出轴端的丝杆704以及连接在丝杆704一端的限位盘705，压复组件与丝杆704螺纹连接，限位盘705的直径大于丝杆704的直径。

压复组件包括滑动连接在十字形结构滑轨103内的复位压块701、设于复位压块701上的通线穿孔702和限位腔室703，丝杆704的一端贯穿复位压块701并延伸至限位腔室703内，且复位压块701与丝杆704交接处通过螺纹配合连接，限位盘705位于限位腔室703内，传动钢丝501贯穿第一隔板706并穿过通线穿孔702。

需要说明的是，如上所述，当出现数据异常获取并判定为传动钢丝501受外界因素影响而拉动相应的容栅动尺602时，通过相应的复位机构7将该容栅动尺602重新复位或误差调整，具体为，通过动力驱动组件中的集成电机707驱动相应的丝杆704转动，丝杆704转动后驱动滑动连接在十字形结构滑轨103内的复位压块701沿着十字形结构滑轨103进行移动，直至复位压块701接触相应的容栅动尺602并将容栅动尺602推动，使得容栅动尺602重新恢复至初始位置或误差删除初始值所对应的位置，在移动过程中，不会对传动钢丝501造成影响。

其中，如图2、图4-5所示，密封清丝机构8包括气压调节组件以及连接在线孔内壁上的密封组件，气压调节组件和密封组件内部空间相连通，且气压调节组件与复位压块701连接，气压调节组件用于调节密封组件内部空间的气压以调节密封组件施加于传动钢丝501上的压力。

气压调节组件包括连接在导向管限位封头3内壁上的第二隔板802、连接在第二隔板802上的下连接板803、连接在下连接板803上的复位弹簧804、连接在复位弹簧804一端的上密封板805以及连接在上密封板805和下连接板803之间的密封气囊体806，下连接板803、密封气囊体806以及上密封板805之间形成一密封腔室，上密封板805和复位压块701之间通过塑性联动绳索801连接。

密封组件包括连接在线孔内壁上的清线气囊体808以及连接在清线气囊体808和上密封板805之间的通气软管807，上密封板805上设有气孔，通气软管807通过气孔与下连接板803、密封气囊体806以及上密封板805之间形成的密封腔室相连通。

需要说明的是，如上所述，在对相应的容栅动尺602进行复位处理时，随着复位压块701的移动，塑性联动绳索801逐渐的形变直至拉动气压调节组件中的上密封板805，上密封板805被拉动后跟随复位压块701的移动而同向移动，上密封板805在移动的过程中逐渐的挤压复位弹簧804以及密封气囊体806，使得下连接板803、密封气囊体806以及上密封板805之间形成的密封腔室逐渐的被压缩变小，其内部预存的气体逐渐的被挤压至通气软管807中，并通过通气软管807输送至清线气囊体808中，使得清线气囊体808中的气压逐渐增大并对包裹在清线气囊体808中间的传动钢丝501进行清理和擦拭，需要注意的是，清线气囊体808外表面设置有吸水、耐磨材料层，可以对传动钢丝501的外表面进行清理，同时，因清线气囊体808内部气压增大，清线气囊体808所施加于传动钢丝501上的压力增大，可以有效的阻隔传动钢丝501在移动的过程中将外部的泥土等杂质携带至导向管1内，同时也可以对传动钢丝501表面进行有效的清理，可以有效的防止外界杂质进入导向管1内而对导向管1内的零部件造成影响。

其中，下连接板803和上密封板805之间连接有伸缩杆。

需要说明的是，为了防止上密封板805在下移过程中出现位置偏差而使得复位弹簧804弯曲变形，可以在下连接板803和上密封板805之间增设一个伸缩杆，以控制上密封板805的移动路径始终保持不变。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和替换。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种四基点容栅顶板离层仪，其特征在于：包括导向管（1）、分别可拆卸式连接在导向管（1）两端的机械壳体（2）和导向管限位封头（3）、螺纹连接在导向管（1）外壁靠近机械壳体（2）处的托盘（4）、设于机械壳体（2）内的检测腔室（201）、设于检测腔室（201）内的若干个离层数值监测机构、通过传动钢丝（501）连接在离层数值监测机构上的锚爪（5）、设于导向管（1）内的若干个复位机构（7）以及设于导向管限位封头（3）内的若干个密封清丝机构（8），所述离层数值监测机构包括固定连接在机械壳体（2）内壁上的容栅传感器（601）以及设于机械壳体（2）内的容栅动尺（602），容栅动尺（602）的一端延伸至导向管（1）内，且传动钢丝（501）的一端贯穿导向管限位封头（3）并与容栅动尺（602）连接，所述复位机构（7）用于调节容栅动尺（602）于机械壳体（2）内的移动距离，所述复位机构（7）与密封清丝机构（8）连接，所述导向管限位封头（3）上设有若干个供传动钢丝（501）穿过的线孔，所述密封清丝机构（8）用于密封传动钢丝（501）和线孔之间的间隙；

所述密封清丝机构（8）包括气压调节组件以及连接在线孔内壁上的密封组件，所述气压调节组件和密封组件内部空间相连通，气压调节组件用于调节密封组件内部空间的气压以调节密封组件施加于传动钢丝（501）上的压力；

所述导向管（1）内设有导向腔室（102），且导向腔室（102）的内壁上连接有十字形结构滑轨（103），所述容栅动尺（602）的一端***十字形结构滑轨（103）内并可沿着十字形结构滑轨（103）的长度方向进行移动；

所述复位机构（7）包括动力驱动组件以及连接在动力驱动组件输出端的压复组件，所述压复组件滑动连接在十字形结构滑轨（103）内，所述动力驱动组件用于驱使压复组件沿着十字形结构滑轨（103）的长度方向移动。

2.根据权利要求1所述的一种四基点容栅顶板离层仪，其特征在于：所述导向管（1）的外壁上设有外螺纹（101），所述托盘（4）上设有与外螺纹（101）相配合的内螺纹。

3.根据权利要求2所述的一种四基点容栅顶板离层仪，其特征在于：所述动力驱动组件包括连接在导向腔室（102）内壁上的第一隔板（706）、连接在第一隔板（706）上的集成电机（707）、连接在集成电机（707）输出轴端的丝杆（704）以及连接在丝杆（704）一端的限位盘（705），所述压复组件与丝杆（704）螺纹连接，限位盘（705）的直径大于丝杆（704）的直径。

4.根据权利要求3所述的一种四基点容栅顶板离层仪，其特征在于：所述压复组件包括滑动连接在十字形结构滑轨（103）内的复位压块（701）、设于复位压块（701）上的通线穿孔（702）和限位腔室（703），所述丝杆（704）的一端贯穿复位压块（701）并延伸至限位腔室（703）内，且复位压块（701）与丝杆（704）交接处通过螺纹配合连接，限位盘（705）位于限位腔室（703）内，所述传动钢丝（501）贯穿第一隔板（706）并穿过通线穿孔（702）。

5.根据权利要求4所述的一种四基点容栅顶板离层仪，其特征在于：气压调节组件与复位压块（701）连接。

6.根据权利要求5所述的一种四基点容栅顶板离层仪，其特征在于：所述气压调节组件包括连接在导向管限位封头（3）内壁上的第二隔板（802）、连接在第二隔板（802）上的下连接板（803）、连接在下连接板（803）上的复位弹簧（804）、连接在复位弹簧（804）一端的上密封板（805）以及连接在上密封板（805）和下连接板（803）之间的密封气囊体（806），所述下连接板（803）、密封气囊体（806）以及上密封板（805）之间形成一密封腔室，所述上密封板（805）和复位压块（701）之间通过塑性联动绳索（801）连接。

7.根据权利要求6所述的一种四基点容栅顶板离层仪，其特征在于：所述密封组件包括连接在线孔内壁上的清线气囊体（808）以及连接在清线气囊体（808）和上密封板（805）之间的通气软管（807），所述上密封板（805）上设有气孔，所述通气软管（807）通过气孔与下连接板（803）、密封气囊体（806）以及上密封板（805）之间形成的密封腔室相连通。

8.根据权利要求7所述的一种四基点容栅顶板离层仪，其特征在于：所述下连接板（803）和上密封板（805）之间连接有伸缩杆。

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