CN109113789B - 地压多向监测可定位钻孔应力传感器 - Google Patents
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Abstract
地压多向监测可定位钻孔应力传感器，包括测量装置和测量表，所述测量装置与测量表之间通过有线数据或者无线数据连接；所述测量装置包括缸体，所述缸体的首端设有防护罩，所述缸体内设有沿缸体轴向延伸的第一活塞腔，所述第一活塞腔的尾端与螺纹孔联通，所述第一活塞腔的首端设有多个与第一活塞腔连通的第二活塞腔，所述第二活塞腔的尾端设有与其连通的缓冲腔，所述缸体的侧壁上设有与缓冲腔连通且与缸体轴向垂直的第三活塞腔，所述缓冲腔位于缸体首端的一侧设有方向应力传感器，所述第一活塞腔与第二活塞腔内设有轴向活塞，所述第三活塞腔内设有径向活塞。设置多个径向活塞，能够实现多个方向上应力的监测，实现全方位的应力监测，确保煤矿的支护的安全。
Description
技术领域
本发明属于煤矿顶板支护监测设备技术领域，具体涉及地压多向监测可定位钻孔应力传感器。
背景技术
现有煤矿顶板支护监测设备在监测时，只能对一个方向上的应力进行监测，监测方向单一，不能满足全方位对煤矿顶板支护的监测。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供地压多向监测可定位钻孔应力传感器，通过在同一个测量装置上设置多个方向的监测头，满足对多个方向应力的监测，提高监测的准确性和监控的全面性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
地压多向监测可定位钻孔应力传感器，包括测量装置和测量表，所述测量装置与测量表之间通过有线数据或者无线数据连接；所述测量装置包括缸体，所述缸体的尾端设有导向柱，所述导向柱上设有螺纹孔，所述缸体的首端设有防护罩，所述缸体内设有沿缸体轴向延伸的第一活塞腔，所述第一活塞腔的尾端与螺纹孔联通，所述第一活塞腔的首端设有多个与第一活塞腔连通的第二活塞腔，所述第二活塞腔的尾端设有与其连通的缓冲腔，所述缸体的侧壁上设有与缓冲腔连通且与缸体轴向垂直的第三活塞腔，所述缓冲腔位于缸体首端的一侧设有方向应力传感器，所述第一活塞腔与第二活塞腔内设有轴向活塞，所述第三活塞腔内设有径向活塞。设置多个径向活塞，对多个方向同时进行支撑，而通过径向活塞的运动反应不同方向应力的变化，通过方向应力传感器对应力的变化进行监测，实现全方位的应力监测，确保煤矿的支护的安全。
所述测量装置与测量表之间通过数据线有线数据连接。采用数据线实现有线数据连接，能够提高数据传输的速度和准确性，适用于近距离的数据通信。
所述测量装置与测量表之间通过红外通信或者蓝牙通信无线数据连接。采用无线数据连接，能够避免布线的麻烦，同时减轻了携带数据线的不便，使应力计更加轻便。
所述轴向活塞包括第一轴活塞，所述第一轴活塞的一侧设有多个推杆，所述推杆的末端分别设有第二轴活塞，所述第二轴活塞的数量与第二活塞腔的数量一致。将第一轴活塞和第二轴活塞通过推杆一体设置，能够保证轴向活塞使用时的连续性，同时设置多个第二活塞能够对多个方向的应力进行监测，实现全方位、多方向的应力监测。
所述第二活塞腔与第二轴活塞均设有三个。本申请中设置三个第二活塞，相邻两个第二活塞之间呈120°设置，实现三个方向上应力变化的监测。
所述径向活塞的一端插入到第三活塞腔内，所述径向活塞的另一端设有推板。在径向活塞上设置推板，能够增大径向活塞与钻孔之间的接触面积，使径向活塞受力更加均匀，提高径向活塞的灵敏度。
所述推板的外轮廓与缸体的外轮廓一致。将推板的外轮廓设计成与缸体的外轮廓一致，当径向活塞向内收起时，能够与缸体轮廓保持一致，便于存放，当径向活塞向外伸出时，能够与钻孔的内壁轮廓保持一致，提高径向活塞与钻孔内壁的接触面积。
所述防护罩与缸体之间通过螺纹连接。将防护罩与缸体之间通过螺纹连接，能够方便拆卸，便于应力计的后期维护。
所述防护罩的外圆周上设有倒钩。在防护罩的外圆周上设置倒钩，能够使测量装置固定在岩孔内，避免测量装置在岩孔内脱出，提高测量装置放置时的稳定性，保证测量精度。
所述倒钩的材料采用不锈钢弹片。采用不锈钢弹片，能够使倒钩更加有弹性，同时确保倒钩在潮湿环境下不易生锈，延长使用寿命。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，设置多个径向活塞，对多个方向同时进行支撑，而通过径向活塞的运动反应不同方向应力的变化，通过方向应力传感器对应力的变化进行监测，实现全方位的应力监测，确保煤矿的支护的安全；
2、本发明的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，采用数据线实现有线数据连接，能够提高数据传输的速度和准确性，适用于近距离的数据通信；采用无线数据连接，能够避免布线的麻烦，同时减轻了携带数据线的不便，使应力计更加轻便；
3、本发明的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，将第一轴活塞和第二轴活塞通过推杆一体设置，能够保证轴向活塞使用时的连续性，同时设置多个第二活塞能够对多个方向的应力进行监测，实现全方位、多方向的应力监测；
4、本发明的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，在径向活塞上设置推板，能够增大径向活塞与钻孔之间的接触面积，使径向活塞受力更加均匀，提高径向活塞的灵敏度；
5、本发明的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，在防护罩的外圆周上设置倒钩，能够使测量装置固定在岩孔内，避免测量装置在岩孔内脱出，提高测量装置放置时的稳定性，保证测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的测量装置结构示意图；
图3是本发明的图2中A-A剖面结构示意图；
图4是本发明的图2中B-B剖面结构示意图；
图5是本发明的图2中C-C剖面结构示意图；
图6是本发明的轴向活塞位置结构示意图；
图7是本发明的轴向活塞主视结构示意图；
图8是本发明的轴向活塞侧视结构示意图；
图9是本发明的倒钩位置结构示意图；
图10是本发明的倒钩分布结构示意图；
其中，1、测量表，2、数据线，3、测量装置，4、轴向活塞，5、缸体，6、螺纹孔，7、第一活塞腔，8、第二活塞腔，9、缓冲腔，10、径向活塞，11、方向应力传感器，12、第一轴活塞，13、推杆，14、第二轴活塞，15、防护罩，16、倒钩。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，地压多向监测可定位钻孔应力传感器，包括测量装置3和测量表1，所述测量装置3与测量表1之间通过有线数据或者无线数据连接；所述测量装置3与测量表1之间通过数据线2有线数据连接。采用数据线2实现有线数据连接，能够提高数据传输的速度和准确性，适用于近距离的数据通信。当测量装置3与测量表1之间的距离过大时，所述测量装置3与测量表1之间通过红外通信或者蓝牙通信无线数据连接。采用无线数据连接，能够避免布线的麻烦，同时减轻了携带数据线2的不便，使应力计更加轻便，红外线数据连接或者蓝牙数据连接的原理已是现有技术，在此不再对其原理进行描述。
如图2所示，所述测量装置3包括缸体5，所述缸体5的尾端设有导向柱，所述导向柱上设有螺纹孔6，螺纹孔6内设有调节螺栓，所述缸体5的首端设有防护罩15，所述缸体5 内设有沿缸体5轴向延伸的第一活塞腔7，所述第一活塞腔7的尾端与螺纹孔6联通，所述第一活塞腔7的首端设有多个与第一活塞腔7连通的第二活塞腔8，所述第二活塞腔8的尾端设有与其连通的缓冲腔9，所述缸体5的侧壁上设有与缓冲腔9连通且与缸体5轴向垂直的第三活塞腔，所述缓冲腔9位于缸体5首端的一侧设有方向应力传感器11，所述第一活塞腔7与第二活塞腔8内设有轴向活塞4，所述第三活塞腔内设有径向活塞10。本申请中，方向应力传感器由加速度传感器和应力传感器组合而成，其中加速度传感器集成芯片 ADXL345B，应力传感器应变片CF1000-13KA，设置多个径向活塞10，对多个方向同时进行支撑，而通过径向活塞10的运动反应不同方向应力的变化，通过方向应力传感器11对应力的变化进行监测，实现全方位的应力监测，确保煤矿的支护的安全。
如图6-8所示，所述轴向活塞4包括第一轴活塞12，所述第一轴活塞12的一侧设有多个推杆13，所述推杆13的末端分别设有第二轴活塞14，所述第二轴活塞14的数量与第二活塞腔8的数量一致。将第一轴活塞12和第二轴活塞14通过推杆13一体设置，能够保证轴向活塞4使用时的连续性，同时设置多个第二活塞能够对多个方向的应力进行监测，实现全方位、多方向的应力监测，其中缓冲腔9内设有液压油，调节螺栓与第一轴活塞12接触，当转动调节螺栓时，调节螺栓推动第一轴活塞12运动，进而，第一轴活塞12通过推杆13 推动第二轴活塞14运动，当第二轴活塞14运动时，在液压油的作用下对径向活塞10施力，径向活塞10向外伸出。
如图3-4所示，可以根据需要测定的方向的数量设置第二活塞腔8和第二轴活塞14的数量，本申请中，所述第二活塞腔8与第二轴活塞14均设有三个。其中第二活塞腔8在缸体5内均布，相邻两个第二活塞腔8之间呈120°设置，本申请中设置三个第二活塞，相邻两个第二活塞之间呈120°设置，实现三个方向上应力变化的监测。
如图5所示，所述径向活塞10的一端插入到第三活塞腔内，所述径向活塞10的另一端设有推板。在径向活塞10上设置推板，能够增大径向活塞10与钻孔之间的接触面积，使径向活塞10受力更加均匀，提高径向活塞10的灵敏度。
所述推板的外轮廓与缸体5的外轮廓一致。将推板的外轮廓设计成与缸体5的外轮廓一致，当径向活塞10向内收起时，能够与缸体5轮廓保持一致，便于存放，当径向活塞10向外伸出时，能够与钻孔的内壁轮廓保持一致，提高径向活塞10与钻孔内壁的接触面积。
所述防护罩15与缸体5之间通过螺纹连接。将防护罩15与缸体5之间通过螺纹连接，能够方便拆卸，便于应力计的后期维护。
如图9-10所示，所述防护罩15的外圆周上设有倒钩16。在防护罩15的外圆周上设置倒钩16，能够使测量装置3固定在岩孔内，避免测量装置3在岩孔内脱出，提高测量装置3放置时的稳定性，保证测量精度。所述倒钩16的材料采用不锈钢弹片。采用不锈钢弹片，能够使倒钩16更加有弹性，同时确保倒钩16在潮湿环境下不易生锈，延长使用寿命。
地压多向监测可定位钻孔应力传感器的工作原理如下：
将测量装置3放入钻孔内，然后转动调节螺栓，使径向活塞10伸出，支撑在钻孔内，此时纵向活塞与钻孔壁接触，当钻孔壁的其中一个方向上有压力变化时，会推动该方向上的纵向活塞向缸体5内运动，此时，该方向上的缓冲腔9内的液压油压力增大，与该缓冲腔9连通的方向应力传感器11的数值变化，并通过有线通信或者无线通信的方式将数值传输给测量表1，记录数值，若数值超出设定范围时进行报警，实现对钻孔全方位，多方向的应力监测。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (7)
1.地压多向监测可定位钻孔应力传感器，其特征在于，包括测量装置和测量表，所述测量装置与测量表之间通过有线数据或者无线数据连接；所述测量装置包括缸体，所述缸体的尾端设有导向柱，所述导向柱上设有螺纹孔，所述缸体的首端设有防护罩，所述缸体内设有沿缸体轴向延伸的第一活塞腔，所述第一活塞腔的尾端与螺纹孔联通，所述第一活塞腔的首端设有多个与第一活塞腔连通的第二活塞腔，所述第二活塞腔的尾端设有与其连通的缓冲腔，所述缸体的侧壁上设有与缓冲腔连通且与缸体轴向垂直的第三活塞腔，所述缓冲腔位于缸体首端的一侧设有方向应力传感器，所述第一活塞腔与第二活塞腔内设有轴向活塞，所述第三活塞腔内设有径向活塞；
所述轴向活塞包括第一轴活塞，所述第一轴活塞的一侧设有多个推杆，所述推杆的末端分别设有第二轴活塞，所述第二轴活塞的数量与第二活塞腔的数量一致；
所述第二活塞腔与第二轴活塞均设有三个；
所述径向活塞的一端插入到第三活塞腔内，所述径向活塞的另一端设有推板。
2.根据权利要求1所述的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，其特征在于，所述测量装置与测量表之间通过数据线有线数据连接。
3.根据权利要求1所述的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，其特征在于，所述测量装置与测量表之间通过红外通信或者蓝牙通信无线数据连接。
4.根据权利要求1所述的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，其特征在于，所述推板的外轮廓与缸体的外轮廓一致。
5.根据权利要求1所述的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，其特征在于，所述防护罩与缸体之间通过螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，其特征在于，所述防护罩的外圆周上设有倒钩。
7.根据权利要求6所述的地压多向监测可定位钻孔应力传感器，其特征在于，所述倒钩的材料采用不锈钢弹片。
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| 气体膨胀型自力式温度调节阀传感器设计;贺连娟;李树勋;把桥环;杜兆年;石油化工设备;第35卷(第06期);24-26 * |
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