CN105717537B - 一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置，包括固定安装回收装置和安装回收杆两部分。固定安装回收装置包括推台、扩展杆、孔壁支撑片、螺纹杆、对接螺纹底座洞孔、对接螺纹底座、底座、扩展杆与孔壁支撑片连接销、底部固定爪、底部与扩展杆连接销以及推台与扩展杆连接销。安装回收杆包括手操摇杆、钛合金钢管、六方模块、喇叭导口。本发明为了实现在岩体中传感器与岩壁良好的耦合；为了实现对传感器的回收，本装置通过旋转手操摇杆以将传感器与对接螺纹底座通过螺纹杆分离开，操作方便，解决了深孔内传感器难于回收的问题。
Description
技术领域
本发明涉及传动领域，具体涉及一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置。
背景技术
微震监测技术是岩石工程灾害监测与防控的重要手段之一，传感器安装与回收是微震监测技术的重要环节，传感器如何安装能确保其与介质的良好耦合且便于回收，对微震信号的获取和监测成本的控制至关重要。目前市场上已有多种传感器安装与回收方法大致可分为两类，一类是不可回收型，该方法用混凝土或其他耦合剂直接将传感器封灌在钻孔内，该方法监测效果一般较好，但传感器无法回收，且后期出现故障无法检修和更换，监测成本高；另一类是可回收型，该方法主要是利用锚固剂将传感器固定在钻孔底部，或者通过楔形体将传感器与岩体介质耦合，这些安装与回收方法，大多是针对某一工程某一地质条件而设计的，可以很好的解决遇到某些工程问题，但仍存在诸多不足：比如底部安装方法不能较好的接收其他两个方向传播来的信号，钻孔只能倾斜向上，对比边坡工程钻孔向下，且一个钻孔需安装多个传感器，该方法难以满足监测的需要；楔形体方法简单方便，但该方法传感器仅与钻孔壁耦合，无法较好的接收钻孔底部传递的信号。目前已有方法缺乏一定的普适性，一个工程往往要设计多种安装方法，耗时耗资且影响微震信息的深入分析。因此，发明一种可任意方向、全孔段、三方向良好耦合的传感器安装与回收装置是非常必要的，也是具有重要市场前景的。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置，包括固定安装回收装置，固定安装回收装置包括底座、对接螺纹底座和推台，底座为两端开口的中空筒状，底座内壁设置有底座内螺纹，对接螺纹底座周向设置有与底座内螺纹适配的螺纹底座外螺纹，对接螺纹底座上设置有对接螺纹底座洞孔，螺纹杆一端通过螺纹与对接螺纹底座洞孔连接，螺纹杆另一端通过螺纹与传感器上的传感器底部洞孔连接，推台套设在传感器上，推台与底座之间通过若干个局部支撑构件连接，局部支撑构件包括2个一端均分别和扩展杆与孔壁支撑片连接销铰接的扩展杆，其中一个扩展杆的另一端通过推台与扩展杆连接销与推台铰接，另一个扩展杆的另一端通过底部与扩展杆连接销与底座铰接，扩展杆与孔壁支撑片连接销与孔壁支撑片连接，传感器上套设有垫片。
一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置，还包括底部固定爪和环形径向摩擦片，所述的底座的底端开设有固定爪螺纹安装孔，底部固定爪包括爪部和与爪部连接的螺杆部，环形径向摩擦片套设在底座上，环形径向摩擦片上与固定爪螺纹安装孔对应的位置开设有穿孔，底座的底端盖设有塑料薄膜，底座内填充有环氧树脂，底部固定爪的螺杆部依次穿过环形径向摩擦片上的穿孔以及塑料薄膜固定在底座上的固定爪螺纹安装孔内。
一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置，还包括安装回收杆，安装回收杆包括手操摇杆、钛合金钢管、六方模块和喇叭导口，手操摇杆设置在钛合金钢管一端，钛合金钢管另一端设置有六方模块，六方模块内设置有六边形孔，喇叭导口套设在钛合金钢管设置有六方模块的一端，传感器的端部设置有与六边形孔适配的六角方头。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
1、为了实现在岩体中传感器与岩壁良好的耦合，本装置将传感器与对接螺纹底座通过螺纹杆进行连接，螺纹底座与底座通过螺纹连接，再通过螺纹杆把扩展杆两端分别与底座和推台连接，这样传感器与整个传感器固定安装回收装置牢牢耦固在一起，成为一个整体，实现了传感器与孔壁的良好耦合。
2、为了实现对传感器的回收，本装置通过旋转手操摇杆以将传感器与对接螺纹底座通过螺纹杆分离开，操作方便。此方法，较好地解决了深孔内传感器难于回收的问题。
附图说明
图1为本发明固定安装回收装置与传感器的正视图；
图2为本发明安装回收杆与传感器的俯视图；
图3为本发明图1的整体俯视图。
其中：1-六角方头；2-传感器；3-垫片；4-推台；5-扩展杆；6-孔壁支撑片；7-传感器底部洞孔；8-螺纹杆；9-对接螺纹底座洞孔；10-对接螺纹底座；11-底座；12-扩展杆与孔壁支撑片连接销；13-底部固定爪；14-底座与扩展杆连接销；15-推台与扩展杆连接销；16-手操摇杆；17-钛合金钢管；18-六方模块；19-喇叭导口；20-钻孔；21-孔壁；22-孔底；23-传感器信号线；24-底座腔体；25-环形径向摩擦片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进一步详细说明：
一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置，包括固定安装回收装置，固定安装回收装置包括底座11、对接螺纹底座10和推台4，底座11为两端开口的中空筒状，底座11内壁设置有底座内螺纹，对接螺纹底座10周向设置有与底座内螺纹适配的螺纹底座外螺纹，对接螺纹底座10上设置有对接螺纹底座洞孔9，螺纹杆8一端通过螺纹与对接螺纹底座洞孔9连接，螺纹杆8另一端通过螺纹与传感器2上的传感器底部洞孔7连接，推台4套设在传感器2上，推台4与底座11之间通过若干个局部支撑构件连接，局部支撑构件包括2个一端均分别和扩展杆与孔壁支撑片连接销12铰接的扩展杆5，其中一个扩展杆5的另一端通过推台与扩展杆连接销15与推台4铰接，另一个扩展杆5的另一端通过底部与扩展杆连接销14与底座11铰接，扩展杆与孔壁支撑片连接销12与孔壁支撑片6连接，传感器2上套设有垫片3。
一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置，还包括底部固定爪13和环形径向摩擦片25，所述的底座11的底端开设有固定爪螺纹安装孔，底部固定爪13包括爪部和与爪部连接的螺杆部，环形径向摩擦片25套设在底座11上，环形径向摩擦片25上与固定爪螺纹安装孔对应的位置开设有穿孔，底座11的底端盖设有塑料薄膜，底座11内填充有环氧树脂，底部固定爪13的螺杆部依次穿过环形径向摩擦片25上的穿孔以及塑料薄膜固定在底座11上的固定爪螺纹安装孔内。
一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置，还包括安装回收杆，安装回收杆包括手操摇杆16、钛合金钢管17、六方模块18和喇叭导口19，手操摇杆16设置在钛合金钢管17一端，钛合金钢管17另一端设置有六方模块18，六方模块18内设置有六边形孔，喇叭导口19套设在钛合金钢管17设置有六方模块18的一端，传感器2的端部设置有与六边形孔适配的六角方头。
六角方头1和垫片3设置在传感器2的顶端，传感器2尾端的端面中心设置有带螺纹的传感器底部洞口7，并根据传感器2尺寸确定推台4、螺纹杆8、对接螺纹底座洞孔9、对接螺纹底座10、底座11、六方模块18、喇叭导口19的相应尺寸，根据钻孔20确定扩展杆5和孔壁支撑片6尺寸，根据孔深确定钛合金钢管17长度。螺纹底座10为圆盘状，中心有对接螺纹底座洞孔9。底座11为中空筒状，内部即为底座腔体24，底座11的底部均匀设置有4个底部固定爪13。底部固定爪13一端是爪部，一端是螺杆部。环形径向摩擦片25是有一定弹性的不锈钢片，环形径向摩擦片25上设置有和底座11底部安装底部固定爪13的四个固定爪螺纹安装孔相应的穿孔，环形径向摩擦片25内径和底座11外径相同，环形径向摩擦片25的外径略大于孔壁21直径。传感器底部洞孔7内设置有内螺纹，螺纹杆8外设置有与传感器底部洞孔7的内螺纹适配的外螺纹。对接螺纹底座洞孔9内设置有内螺纹，螺纹杆8外设置有与对接螺纹底座洞孔9的内螺纹适配的外螺纹。底座11的内壁设置有底座内螺纹，对接螺纹底座10圆盘外缘周向设置有与底座11的底座内螺纹适配的螺纹底座外螺纹。
本发明制作时，包括固定安装回收装置和安装回收杆两部分的制作。
固定安装回收装置部分，首先将对接螺纹底座10通过螺纹和底座11固定，使之成为一个整体。推台4与底座11之间通过4个局部支撑构件连接，局部支撑构件包括2个一端均分别和扩展杆与孔壁支撑片连接销12铰接的扩展杆5，其中一个扩展杆5的另一端通过推台与扩展杆连接销15与推台4铰接，另一个扩展杆5的另一端通过底部与扩展杆连接销14与底座11铰接，扩展杆与孔壁支撑片连接销12与孔壁支撑片6连接，完成固定安装回收装置的制作。
安装回收杆部分，首先将钛合金钢管17的一端焊穿，焊穿的洞孔要可以通过手操摇杆16，手操摇杆16设置在焊穿的洞孔内，然后将六方模块18焊死在钛合金钢管17的另一端，六方模块18内设置有六边形孔，钛合金钢管17设置有六方模块18的一端还设置有喇叭导口19，完成对安装回收杆的制作。
本发明装置的孔底安装与回收使用过程如下：
第一步，将螺纹杆8安装至传感器2的传感器底部洞孔7内。
第二步，将传感器2装入固定安装回收装置中，通过螺纹杆8将传感器2固定在螺纹底座10上，然后通过顺时针旋转传感器2通过螺纹杆8带动螺纹底座10沿底座11内壁的底座内螺纹旋转，螺纹底座10整体旋进底座11内使垫片3刚好与推台4紧贴在一起。
第三步，将事先调制好的环氧树脂倒入底座腔体24中，用塑料薄膜将环氧树脂进行封装，并将环形径向摩擦片25安置在底座11设置有底部固定爪13的端部。四个底部固定爪13依次穿过环形径向摩擦片25、塑料薄膜并通过设置在底座11上的固定爪螺纹安装孔固定在底座11上，从而保证环氧树脂不会漏出。
第四步，将传感器信号线23穿过中空的钛合金钢管17，将钛合金钢管17上的喇叭导口19对准传感器六角方头1，通过喇叭导口19的导向作用，使六方模块18的六边形孔套在六角方头1上，然后将传感器和固定安装回收装置通过安装回收杆推入钻孔20中，推进过程环形径向摩擦片25与孔壁21紧密接触，直到底部固定爪13抵住孔底22。
第五步，顺时针转动手操摇杆16，钛合金钢管17和焊死在另一端的六方模块18转动，使得传感器2通过螺纹杆8带动螺纹底座10沿底座11内壁的底座内螺纹整体旋进，进而使得设置在传感器2上的垫片3对推台4产生压力作用，从而使四个孔壁支撑片6向外撑起，使孔壁支撑片6与孔壁21紧密耦合。同时封装在塑料薄膜内的环氧树脂在对接螺纹底座10的挤压下，塑料薄膜破坏，环氧树脂从底座腔体24内溢出，并充填在由环形径向摩擦片25、孔壁21和钻孔孔底22封闭的空间内，环氧树脂发挥强度后，达到三方向刚性耦合的效果。
第六步，将安装回收杆取出，用PVC盖子封住孔口进行监测，完成传感器的安装。
第七步，在监测完毕后，打开孔口，使传感器信号线穿过安装回收杆，然后将安装回收杆探入孔中，调整角度使得六方模块18和六角方头1吻合，接着逆时针转动手操摇杆16，由于推台4活动套设在传感器上，使六方模块18带动六角方头1及传感器2转动，使传感器2与对接螺纹底座10分离，将传感器2从钻孔内拉出，完成回收。
传感器安装与回收不在孔底时，除下述4点与孔底安装和回收不同之外，其余步骤相同。
1）第二步中，传感器2底部与螺纹底座10除了通过螺纹杆8连接，还要用环氧树脂将传感器2与螺纹杆8、螺纹底座10与螺纹杆8固定在一起以便整体回收；
2）第三步中，底座腔体24中不用封装环氧树脂，因为没有接触孔底22，底部不存在封闭空间；
3）第四步中，当顺时针转动手操摇杆16，传感器2和螺纹底座10旋进，阻止固定安装回收装置旋转的仅有环形径向摩擦片25，此时底部固定爪13处于临空状态；
4）第七步回收时，传感器2和整个安装回收装置被回收，而不是仅有传感器2，虽然可以回收更多部分，但这种情况会影响到监测效果。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (2)
1.一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置，其特征在于，包括固定安装回收装置，固定安装回收装置包括底座(11)、对接螺纹底座(10)和推台(4)，底座(11)为两端开口的中空筒状，底座(11)内壁设置有底座内螺纹，对接螺纹底座(10)周向设置有与底座内螺纹适配的螺纹底座外螺纹，对接螺纹底座(10)上设置有对接螺纹底座洞孔(9)，螺纹杆(8)一端通过螺纹与对接螺纹底座洞孔(9)连接，螺纹杆(8)另一端通过螺纹与传感器(2)上的传感器底部洞孔(7)连接，推台(4)套设在传感器(2)上，推台(4)与底座(11)之间通过若干个局部支撑构件连接，局部支撑构件包括2个一端均分别和扩展杆与孔壁支撑片连接销(12)铰接的扩展杆(5)，其中一个扩展杆(5)的另一端通过推台与扩展杆连接销(15)与推台(4)铰接，另一个扩展杆(5)的另一端通过底部与扩展杆连接销(14)与底座(11)铰接，扩展杆与孔壁支撑片连接销(12)与孔壁支撑片(6)连接，传感器(2)上套设有垫片(3)，
还包括底部固定爪(13)和环形径向摩擦片(25)，所述的底座(11)的底端开设有固定爪螺纹安装孔，底部固定爪(13)包括爪部和与爪部连接的螺杆部，环形径向摩擦片(25)套设在底座(11)上，环形径向摩擦片(25)上与固定爪螺纹安装孔对应的位置开设有穿孔，底座(11)的底端盖设有塑料薄膜，底座(11)内填充有环氧树脂，底部固定爪(13)的螺杆部依次穿过环形径向摩擦片(25)上的穿孔以及塑料薄膜固定在底座(11)上的固定爪螺纹安装孔内。
2.根据权利要求1所述的一种任意方向全孔段三向刚性耦合传感器安装及回收装置，其特征在于，还包括安装回收杆，安装回收杆包括手操摇杆(16)、钛合金钢管(17)、六方模块(18)和喇叭导口(19)，手操摇杆(16)设置在钛合金钢管(17)一端，钛合金钢管(17)另一端设置有六方模块(18)，六方模块(18)内设置有六边形孔，喇叭导口(19)套设在钛合金钢管(17)设置有六方模块(18)的一端，传感器(2)的端部设置有与六边形孔适配的六角方头。
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