CN108663109B - 一种爆破振动传感器的工作保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种爆破振动传感器的工作保护装置，属于传感器的安全防护领域。包括外部保护层、外层保护罩、侧面耗能环、顶部耗能环、内层保护罩、填充颗粒、隔震支座、传感器连接孔洞。当爆破发生时，爆破产生的爆破砂砾和灰尘直接被外部橡胶保护层阻碍，产生的较大爆破飞石以及爆破冲击波由外部保护层、外层保护罩、侧面耗能环、顶部耗能环、内层保护罩和填充颗粒共同阻挡，并通过隔震支座来减少振动传入地面，同时防止装置吸收地面的振动，影响监测。本发明能够抵抗爆破冲击波中的压力波与振动波，以及爆破飞石的冲击，能够保护传感器，保证爆破监测的顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种爆破振动传感器的工作保护装置，属于传感器的安全防护领域。
背景技术
爆破工程和城市拆除爆破工程所产生的爆破振动会对周边建筑造成不同程度的损伤，会导致周边既有建筑物的变形、局部开裂、甚至倒塌的发生，甚至还会危害居民的人身、财产安全。爆破振动波爆破工程的安全判据关系到周边既有建筑物的安全以及居民的人身、财产安全，爆破传感器能够监测爆破工程周围的地面振动信息，为爆破工程的安全评估提供数据支撑，因此利用爆破传感器监测地面振动对爆破工程的研究具有重要意义。
无论是隧道爆破工程还是城市拆除爆破工程都将有空气冲击波从爆炸中心传播开来。爆破空气冲击波分为压力波与振动波，当监测隧道爆破口和城市拆除爆破附近的地面振动时，冲击波中的压力波会破坏爆破传感器与地面的粘结，甚至导致传感器被掀翻的情况；爆破空气冲击波中的振动波会形成噪声干扰监测地面的振动信息。爆破工程还会产生飞石，体积小的砂石击中传感器，会导致监测数据不准确，体积大的飞石击中传感器，会直接破坏传感器，导致监测失效。
目前对爆破传感器的保护研究很少，当监测点距离爆破中心较近时，爆破产生的冲击波以及飞石经常导致监测失败，以及仪器损坏的情况，造成人力、物力的损失，因此发明一种能够防止爆破传感器受爆破冲击波和飞石影响的保护装置，对爆破工程安全的评估和爆破振动的研究都具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种爆破振动传感器的工作保护装置，用以解决爆破振动时的传感器防护问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种爆破振动传感器的工作保护装置，所述爆破振动传感器的工作保护装置为倒置的圆筒状，包括外部保护层、外层保护罩、侧面耗能环、顶部耗能环、内层保护罩、填充颗粒、隔震支座以及传感器连接线孔洞；所述爆破振动传感器的工作保护装置的侧壁由外到内依次设置有筒状的外部保护层、筒状的外层保护罩以及筒状的内层保护罩，外部保护层与外层保护罩粘结在一起，外层保护罩与内层保护罩之间的侧面和顶面还分别间隔设置有数个侧面耗能环和顶部耗能环，所述侧面耗能环、顶部耗能环两端均与外层保护罩、内层保护罩焊接在一起，所述外层保护罩底部与内层保护罩的底部通过底部圆环焊接在一起；所述填充颗粒填充布置在所述外层保护罩与内层保护罩之间的密封空间内，并被所述侧面耗能环和顶部耗能环所分隔；所述传感器连接线孔洞设置于所述爆破振动传感器的工作保护装置的侧壁上；所述隔震支座为环形，其顶部与底部圆环粘接在一起，隔震支座底部与地面连接；其中，根据场地条件的不同，隔震支座与地面的连接方式也不同，如果是普通土、坚土或砂砾坚土，则隔震支座与地面刚性粘结；如果是松软土，则隔震支座采用嵌入地面的方式；如果离爆破中心较远，隔震支座则采用浮置式连接方式。
进一步地，所述填充颗粒为粒径为3-8mm的砂砾。
特别是，所述填充颗粒为粒径为5mm的砂砾。
进一步地，所述侧面耗能环、顶部耗能环的横截面为波浪形；所述侧面耗能环为5-10个，所述顶部耗能环为2-6个；所述外部保护层的材料为橡胶，厚度为5-10mm；外层保护罩内径100-200mm，高度100-150mm，厚度为2-5mm，材料为低屈服点软钢；所述侧面耗能环外径为100-200mm，内径为80-150mm，厚度为1-3mm；所述顶部耗能环内径为20-120mm，厚度为2-5mm，横截面为两个反向圆弧组成，材料为建筑钢材；所述内层保护罩外径80-150mm，高度为80-120mm，厚度为2-5mm；所述隔震支座外径为100-200mm，内径为80-150mm，厚度为20-50mm；所述传感器连接线孔洞的直径为8-12mm。
特别是，所述外部保护层厚度为8mm；外层保护罩内径150mm，高度120mm，厚度为3mm；所述侧面耗能环为6个，外径为150mm，内径为110mm，厚度为2mm，横截面为两个反向圆弧组成；所述顶部耗能环为4个，内径分别为25mm、50mm、75mm、105mm，厚度为3mm，横截面为两个反向圆弧组成，材料为建筑钢材；所述内层保护罩外径110mm，高度为100mm，厚度为3mm；所述隔震支座外径为150mm，内径为110mm，厚度为30mm；所述传感器连接线孔洞的直径为10mm。
当爆破发生时，爆破产生的爆破砂砾和灰尘直接被外部保护层阻碍，产生的体积较大的爆破飞石由外部保护层、外层保护罩、侧面耗能环、顶部耗能环、内层保护罩和填充颗粒共同阻挡，通过外层保护罩、侧面耗能环和顶部耗能环的变形耗能来吸收飞石冲击作用，内层保护罩作为二道防线硬度较大，能有效阻挡飞石，防止传感器破坏，并通过隔震支座来减少振动传入地面，影响监测。内部的填充颗粒能够阻挡爆破冲击波中的压力波和振动波，填充颗粒之间的相互振动、摩擦和碰撞能够消耗爆破冲击波中的振动波。通过调整填充颗粒的质量，让装置固有频率和冲击波中的振动波频率接近，达到最好的减振效果，通过隔震支座来减少振动传入地面，影响监测，隔震支座还能防止保护装置吸收地面振动能量，保证地面振动监测的准确。
所述的隔震支座，环形隔震支座比传统圆柱型隔振垫稳定性更强，作用是防止爆破飞石与冲击波的作用传入地面，影响监测数据的准确性，还有让保护装置不吸收地面的振动能量，影响对爆破地面振动的监测。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明中的填充颗粒，能够抵抗冲击波中的压力波与振动波，能够通过调整填充的质量来调节保护装置的固有频率，使其与爆破冲击波的频率接近，达到最好的阻碍作用。
2)本发明中的外部保护层、外层保护罩、内层保护罩和耗能环能够有效抵抗爆破飞石的冲击，隔震支座能够有效减少激励传入地面，不吸收地面振动，既能保护传感器，又能保证不影响地面振动。
3)本发明构造较简单，所用材料成本较低，无需外部能源，机理明确。
附图说明
图1本发明的一种爆破振动传感器的工作保护装置的正剖面示意图；
图2本发明的一种爆破振动传感器的工作保护装置的三维侧视图；
图3本发明的外层保护罩三维侧视图；
图4本发明的保护罩内部的三维测试图；
图5本发明的隔震支座的三维侧视图；
图中：1、外部保护层，2、外层保护罩，3、侧面耗能环，4、顶部耗能环，5、内层保护罩，6、填充颗粒，7、隔震支座，8、传感器连接线孔洞。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1-图5所示，本实施例的一种爆破振动传感器的工作保护装置，爆破振动传感器的工作保护装置为倒置的圆筒状，包括外部保护层1、外层保护罩2、侧面耗能环3、顶部耗能环4、内层保护罩5、填充颗粒6、隔震支座7以及传感器连接线孔洞8。爆破振动传感器的工作保护装置的侧壁由外到内依次设置有筒状的外部保护层1、筒状的外层保护罩2以及筒状的内层保护罩5，外部保护层1与外层保护罩2粘结在一起，外层保护罩2与内层保护罩5之间的侧面和顶面还分别间隔设置有数个侧面耗能环3和顶部耗能环4，侧面耗能环3、顶部耗能环4两端均与外层保护罩2、内层保护罩5焊接在一起，外层保护罩2底部与内层保护罩5的底部通过底部圆环焊接在一起。填充颗粒6填充布置在外层保护罩2与内层保护罩5之间的密封空间内，并被侧面耗能环3和顶部耗能环4所分隔。传感器连接线孔洞8设置于爆破振动传感器的工作保护装置的侧壁上。隔震支座7为环形，其顶部与底部圆环粘接在一起，隔震支座7底部与地面连接。
本实施例中，应用对象为一边长为65毫米的立方体爆破传感器。本发明安装在爆破传感器上方，罩住爆破传感器。根据设计结果，外层保护罩2内径150毫米，高度120毫米，厚度3毫米，材料为低屈服点软钢。外部保护层1材料选用橡胶,厚度为8毫米，粘结在外层保护罩2外部。6个侧面耗能环3竖向间隔18毫米焊接在外层保护罩2，外径为150毫米，内径为110毫米，厚度2毫米，横截面为两个反向圆弧，材料为低屈服点软钢，4个顶部耗能环4焊接在外层保护罩2，内径分别为25毫米、50毫米、75毫米、105毫米，厚度为3毫米，横截面为两个反向圆弧组成，截面与侧面耗能环截面相同，材料为建筑钢材。内层保护罩5外径为110毫米，底部圆环外径150毫米，高度为100毫米，厚度为3毫米，与外层保护罩2通过底部圆环焊接。外层保护罩2与内层保护罩5之间填充颗粒6，采用粒径小于5毫米的砂砾，均匀分布在每层侧面耗能环3与顶部耗能环4之间。隔震支座7采用橡胶支座,外径150毫米，内径110毫米，厚度30毫米，顶部与内层保护罩5粘结，下部与地面粘结，传感器连接线孔洞8直径为10毫米，穿入传感器连接线后通过胶带进行密封。
本实施例中，当爆破发生时，爆破产生的爆破砂砾和灰尘直接被外部保护层1阻碍，产生的体积较大的爆破飞石由外部保护层1、外层保护罩2、侧面耗能环3、顶部耗能环4、内层保护罩5和填充颗粒6共同阻挡，通过外层保护罩2、侧面耗能环3和顶部耗能环4的变形耗能来吸收飞石冲击作用，内层保护层作为二道防线硬度较大，能有效阻挡飞石，防止传感器破坏，并通过隔震支座7来减少振动传入地面，影响监测。内部填充颗粒6能够阻挡爆破冲击波中的压力波和振动波，通过调整填充颗粒6的质量，让装置固有频率和冲击波中的振动波频率接近，达到最好的减振效果，通过隔震支座7来减少振动传入地面，影响监测，传感器连接线从传感器连接线孔洞8通过。
本实施例的制作方法是按如下步骤制作的：
首先，根据传感器的尺寸、爆破药量、爆破中心距和冲击波中的振动波频率等选取填充颗粒6的最优填充质量，以及外部保护层1、外层保护罩2、侧面耗能环3、顶部耗能环4、外层保护罩2、内层保护罩5、隔震支座7、传感器连接线孔洞8的尺寸。
其次，根据设计方案，加工制作各个部件。外部保护层1与外层保护罩2粘结，侧面耗能环3、顶部耗能环4与外层保护罩2、内层保护罩5焊接，填充颗粒6布置在外层保护罩2与内层保护罩5之间，外层保护罩2与内层保护罩5底部焊接，隔震支座7与内层保护罩5下的底部圆环粘接。
之后，根据场地条件的不同，隔震支座7与地面的连接方式也不同，如果是普通土、坚土或砂砾坚土，则隔震支座7与地面刚性粘结；如果是松软土，隔震支座7采用嵌入地面的方式，嵌入深度不大于传感器底面深度；如果离爆破中心较远，橡胶隔振垫7采用浮置式，适合地表冲击波较小的振动采集，安装使用方便。
上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。
Claims (4)
1.一种爆破振动传感器的工作保护装置，其特征在于：所述爆破振动传感器的工作保护装置为倒置的圆筒状，包括外部保护层(1)、外层保护罩(2)、侧面耗能环(3)、顶部耗能环(4)、内层保护罩(5)、填充颗粒(6)、隔震支座(7)以及传感器连接线孔洞(8)；所述爆破振动传感器的工作保护装置的侧壁由外到内依次设置有筒状的外部保护层(1)、筒状的外层保护罩(2)以及筒状的内层保护罩(5)，外部保护层(1)与外层保护罩(2)粘结在一起，外层保护罩(2)与内层保护罩(5)之间的侧面和顶面还分别间隔设置有数个侧面耗能环(3)和顶部耗能环(4)，所述侧面耗能环(3)、顶部耗能环(4)两端均与外层保护罩(2)、内层保护罩(5)焊接在一起，所述外层保护罩(2)底部与内层保护罩(5)的底部通过底部圆环焊接在一起；所述填充颗粒(6)填充布置在所述外层保护罩(2)与内层保护罩(5)之间的密封空间内，并被所述侧面耗能环(3)和顶部耗能环(4)所分隔；所述传感器连接线孔洞(8)设置于所述爆破振动传感器的工作保护装置的侧壁上；所述隔震支座(7)为环形，其顶部与底部圆环粘接在一起，隔震支座(7)底部与地面连接；其中，根据场地条件的不同，隔震支座(7)与地面的连接方式也不同，如果是普通土、坚土或砂砾坚土，则隔震支座(7)与地面刚性粘结；如果是松软土，则隔震支座(7)采用嵌入地面的方式；如果离爆破中心较远，隔震支座(7)则采用浮置式连接方式；所述侧面耗能环(3)、顶部耗能环(4)的横截面为波浪形；所述侧面耗能环(3)为5-10个，所述顶部耗能环(4)为2-6个；所述外部保护层(1)的材料为橡胶，厚度为5-10mm；外层保护罩(2)内径100-200mm，高度100-150mm，厚度为2-5mm，材料为低屈服点软钢；所述侧面耗能环(3)外径为100-200mm，内径为80-150mm，厚度为1-3mm；所述顶部耗能环(4)内径为20-120mm，厚度为2-5mm，横截面为两个反向圆弧组成，材料为建筑钢材；所述内层保护罩(5)外径80-150mm，高度为80-120mm，厚度为2-5mm；所述隔震支座(7)外径为100-200mm，内径为80-150mm，厚度为20-50mm；所述传感器连接线孔洞(8)的直径为8-12mm。
2.根据权利要求1所述的一种爆破振动传感器的工作保护装置，其特征在于：所述填充颗粒(6)为粒径为3-8mm的砂砾。
3.根据权利要求2所述的一种爆破振动传感器的工作保护装置，其特征在于：所述填充颗粒(6)为粒径为5mm的砂砾。
4.根据权利要求1所述的一种爆破振动传感器的工作保护装置，其特征在于：所述外部保护层(1)厚度为8mm；外层保护罩(2)内径150mm，高度120mm，厚度为3mm；所述侧面耗能环(3)为6个，外径为150mm，内径为110mm，厚度为2mm，横截面为两个反向圆弧组成；所述顶部耗能环(4)为4个，内径分别为25mm、50mm、75mm、105mm，厚度为3mm，横截面为两个反向圆弧组成，材料为建筑钢材；所述内层保护罩(5)外径110mm，高度为100mm，厚度为3mm；所述隔震支座(7)外径为150mm，内径为110mm，厚度为30mm；所述传感器连接线孔洞(8)的直径为10mm。
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