CN110082433A - 一种适用于固定传感器的辅助机械装置及固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于固定传感器的辅助机械装置及固定方法，包括拧合膨胀螺栓和传感器压合装置；拧合膨胀螺栓包括拧合钉、连接套筒；所述的拧合钉外圈与连接套筒的内圈通过螺纹配合，所述的拧合钉的一端为半球钉头，在所述的连接套筒的一个端部连接有膨胀摩擦片，所述拧合钉的半球钉头从连接套筒的另一个端部插入；在所述的连接套筒的中间位置设有一个六角固定环；传感器压合装置，包括两个固定件，在每个固定件上设有供拧合膨胀螺栓穿过的安装孔；在两个固定件的内侧设有弹性带收纳盒，在每个弹性带收纳盒设有一个旋转轴，在所述的旋转轴内插装有一个固定轴，固定轴和旋转轴之间设有复位弹性；两个旋转轴之间通过弹性带相连。

Description

一种适用于固定传感器的辅助机械装置及固定方法

技术领域

本发明涉及一种适用于固定传感器的辅助机械装置及固定方法。

背景技术

二十世纪六十年代，在美国先进技术发展计划基金支持下，美国国家安全局网络了众多资深地球物理学家应用利用地震波勘测技术来研究地层应力消除现象以及地层结构扫描成像，简称TRT技术。2006年，为推广这一先进技术美国C-Thru公司从国家安全局继承了相关资产，与中国铁道科学研究院联合推出了TRT6000超前地质预报系统。

TRT系统的工作基于地震波的反射原理，在地震波遇到声学阻抗差异(密度和波速乘积)界面时，一部分信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质。声学阻抗差异通常发生在地质岩层界面或者岩体内不连续界面。反射的信号被高灵敏地震信号传感器接收，反射体的尺寸越大，回波就越明显，越容易被探测到。通过分析，被用来了解隧道工作面前方地质体的性质(软弱带、破碎带、断层、含水等)，位置，形状，大小。

TRT系统的主要组成部分是主机、基站、无线模块、传感器和触发器。其中传感器的安装通常是通过膨胀性快干水泥粘结到隧道洞壁相应的布设位置上。

发明人发现由于隧道施工条件复杂，经常会遇到渗水或者围岩等级太差岩石剥落的情况，影响传感器的布设，尤其是拱顶部位的传感器，容易发生坠落，不仅增加探测过程的时间，影响探测结果的准确性，还会造成传感器的损坏。

发明内容

本发明针对现有问题提出了一种适用于固定传感器的辅助机械装置及固定方法，可以在传感器包裹耦合剂后，将其固定在相应的布设位置，满足传感器的固定和耦合要求。

本发明的第一发明目的就在于克服现有技术条件的缺点和不足，提供一种适用于绝大部分表面情况和位置情形下的固定传感器的辅助机械装置。

本发明采用下述技术方案：

一种适用于固定传感器的辅助机械装置，包括拧合膨胀螺栓和传感器压合装置；

所述的拧合膨胀螺栓包括拧合钉、连接套筒；所述的拧合钉外圈与连接套筒的内圈通过螺纹配合，所述的拧合钉的一端为半球钉头，在所述的连接套筒的一个端部连接有膨胀摩擦片，所述拧合钉的半球钉头从连接套筒的另一个端部插入；在所述的连接套筒的中间位置设有一个六角固定环；

所述的传感器压合装置，包括两个固定件，在每个固定件上设有供拧合膨胀螺栓穿过的安装孔；在两个固定件的内侧设有弹性带收纳盒，在每个弹性带收纳盒设有一个旋转轴，在所述的旋转轴内插装有一个固定轴，固定轴和旋转轴之间设有复位弹性；两个旋转轴之间通过弹性带相连。

本发明可以通过旋转其中的拧合钉使得螺栓顶部膨胀；所述的拧合膨胀螺栓穿过所述的传感器压合装置，并通过旋转拧合钉固定在事先打好的钻孔之中，从而将传感器压合装置固定在预先布设的相应位置；所述的传感器压合装置分为对称的两部分，中间通过弹性带连接，当传感器压合装置被拧合膨胀螺栓固定好后，弹性带可以对传感器起到固定压紧作用，使得传感器、耦合剂、洞壁表面充分接触、耦合。

本发明的第二发明目的是提供一种基于上述辅助机械装置的固定方法，如下：

A、根据现场情况标记所有需要布设传感器的位置；

B、以预先标记的传感器布设位置为中心，平行于掌子面方向用冲击钻钻头对称钻两个钻孔；

C、将拧合膨胀螺栓穿过传感器压合装置一侧的六角固定孔和圆通孔，并用六角扳手旋转拧合钉，将拧合膨胀螺栓固定，从而固定传感器压合装置一侧；

D、将弹性带拉出，把传感器压合装置另一侧移动至另外一个钻孔上方，重复C步骤；

E、将包裹好耦合剂的传感器通过弹性带压合到预先标记好的传感器布设位置；

F、根据现场情况重复B-E步骤直至所有预先标记好的传感器布设位置都布设好传感器。

本发明的有益效果是：

(1)本发明为传感器在不同表面情况和位置情形下的布设提供了一种强有力的固定装置，通过冲击钻进行简单打孔后即可完成压合装置的安装，操作简单，使用方便。

(2)本发明传感器压合装置构造简单，不容易损坏，体积小，质量轻，便于随身携带，并且可以重复利用，节约了成本。

(3)本装置效果好，可以让传感器、洞壁表面和耦合剂充分接触、耦合，有利于信号的采集。安装完成后传感器被牢牢固定，轻易不会发生坠落问题，安全性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明装置拧合膨胀螺栓正常态剖面图。

图2是本发明装置拧合膨胀螺栓膨胀态剖面图。

图3、图4是本发明装置拧合膨胀螺栓的左视图和右视图。

图5、图6是本发明传感器压合装置正视图和俯视图。

图7是本发明在隧道中固定传感器示意图。

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。其中：1拧合膨胀螺栓，2拧合钉，3六角头，4外螺纹杆，5半球钉头，6六角固定环，7连接套筒，8内螺纹，9弹性焊接片，10膨胀摩擦片，11摩擦花纹，12固定耳，13六角固定孔，14圆通孔，15弹性带收纳盒，16固定轴，17复位弹簧，18旋转轴，19弹性带，20传感器压合装置，21隧道洞壁，22数据线，23传感器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中的术语“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，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者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的具体含义。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中由于隧道施工条件复杂，经常会遇到渗水或者围岩等级太差岩石剥落的情况，影响传感器的布设，尤其是拱顶部位的传感器，容易发生坠落，不仅增加探测过程的时间，影响探测结果的准确性，还会造成传感器的损坏，本发明针对现有问题提出了一种适用于固定传感器的辅助机械装置及固定方法，可以在传感器包裹耦合剂后，将其固定在相应的布设位置，满足传感器的固定和耦合要求。

实施例1：

本实施例公开来的一种适用于固定传感器的辅助机械装置，包括拧合膨胀螺栓和传感器压合装置；

拧合膨胀螺栓包括拧合钉、连接套筒；所述的拧合钉外圈与连接套筒的内圈通过螺纹配合，所述的拧合钉的一端为半球钉头，在所述的连接套筒的一个端部连接有膨胀摩擦片，所述拧合钉的半球钉头从连接套筒的另一个端部插入；在所述的连接套筒的中间位置设有一个六角固定环；

传感器压合装置，包括两个固定件，在每个固定件上设有供拧合膨胀螺栓穿过的安装孔；在两个固定件的内侧设有弹性带收纳盒，在每个弹性带收纳盒设有一个旋转轴，在所述的旋转轴内插装有一个固定轴，固定轴和旋转轴之间设有复位弹性；两个旋转轴之间通过弹性带相连。

本发明可以通过旋转其中的拧合钉使得螺栓顶部膨胀；所述的拧合膨胀螺栓穿过所述的传感器压合装置，并通过旋转拧合钉固定在事先打好的钻孔之中，从而将传感器压合装置固定在预先布设的相应位置；所述的传感器压合装置分为对称的两部分，中间通过弹性带连接，当传感器压合装置被拧合膨胀螺栓固定好后，弹性带可以对传感器起到固定压紧作用，使得传感器、耦合剂、洞壁表面充分接触、耦合。

具体的，如图1、图2、图3、图4所示，所述的拧合膨胀螺栓1由拧合钉2、六角固定环6、连接套筒7、内螺纹8、弹性焊接片9、膨胀摩擦片10构成；

拧合钉2包括六角头3、外螺纹杆4、半球钉头5，三者可以选择一体成型，或者三者焊接在一起，所述的拧合钉通过螺纹拧合在连接套筒7中。所述的连接套筒7通过弹性焊接片9与膨胀摩擦片10固连在一起。所述的六角固定环6通过焊接与连接套筒7固连在一起。所述的六角头3可以通过常规的六角扳手进行旋转，从而使得拧合钉2向前推进。所述的外螺纹4与内螺纹8配套，可以顺畅旋进旋出。所述的半球钉头5可以在拧合钉2的推进下，将膨胀摩擦片10从中间缝隙向两侧顶开，使得摩擦花纹11与孔壁接触、挤压、固定。

优选的，所述拧合钉2预先拧合安装在拧合膨胀螺栓中，且半球钉头5和六角头3的直径大于拧合螺栓的连接套筒直径，可以保证拧合钉与拧合膨胀螺栓一直处于配套状态，不会出现拧合钉从拧合膨胀螺栓中滑落丢失的情况。

优选的，所述的六角固定环6与连接套筒焊接在一起，采用高强度耐磨钢材制成，不会发生相对滑动；所述的拧合钉采用高强度耐磨钢材制成，可以用常规的六角扳手作用于六角头从而对拧合钉进行旋转。

优选的，所述的膨胀摩擦片10通过弹性焊接片与连接套筒焊接在一起，所述的膨胀摩擦片采用高强度耐磨钢材制成,所述弹性焊接片具有一定弹性，可以满足膨胀摩擦片与连接套筒之间相对20度以内的弹性弯曲变形。更近一步的，膨胀摩擦片10包括两个，两个膨胀摩擦片10对称的设置在连接套筒的端部。当然不难理解的，膨胀摩擦片10还可以设置成3个，4个等。

进一步的，所述的半球钉头5与膨胀摩擦片内表面的摩擦系数极低，保证半球钉头可以顺畅地将膨胀摩擦片向两侧顶开。

所述的膨胀摩擦片上的摩擦花纹11采用合适的浮雕花纹类型和厚度，可以保证拧合膨胀螺栓膨胀状态下与钻孔孔壁之间的摩擦力满足固定压合装置的要求。

进一步的，各个部分的具体尺寸可以尺寸，膨胀摩擦片总长度可以设置成5厘米，连接套筒总长度4厘米，六角固定环厚度1厘米，拧合钉外螺纹部分长度9厘米，从而可以保证膨胀摩擦片可以被半球钉头顶开膨胀至最大限度(且弹性焊接片弯曲角度不超过20度)。

优选的，所述的钻孔可以采用18毫米冲击钻头进行打孔，两个钻孔间距在20厘米以内；所述的拧合膨胀螺栓的膨胀摩擦片和连接套筒直径为14毫米，保证螺栓可以顺畅插入钻孔；所述的膨胀摩擦片最大膨胀直径在25毫米以上，保证螺栓可以结实地固定在钻孔中。

如图5、图6所示，所述的传感器压合装置20由固定耳12、六角固定孔13、圆通孔14、弹性带收纳盒15、固定轴16、复位弹簧17、旋转轴18、弹性带19构成。

所述的固定耳12上设置有六角固定孔13和圆通孔14。传感器压合装置上所设六角固定孔与圆通孔跟拧合膨胀螺栓相应部位外尺寸契合，可以顺畅插入并防止轴向旋转。拧合膨胀螺栓1的六角固定环6、连接套筒7可以穿过六角固定孔13和圆通孔14插入钻孔，并将传感器压合装置20固定在洞壁表面上。

弹性带收纳盒15内设置有固定轴16，旋转轴18通过复位弹簧17与固定轴16连接。固定耳12与弹性带收纳盒15固连在一起。

弹性带19两端分别固定在两根旋转轴18上，并在复位弹簧17作用下缠绕在旋转轴18上。弹性带可以通过复位弹簧和旋转轴进行自动收纳，总长度为20厘米，具有一定弹性，可以满足对传感器的压合固定作用。

实施例2

利用实施例1所述的装置对传感器进行固定的方法，如下：

A、根据现场情况标记所有需要布设传感器23的位置；

B、以预先标记的传感器23布设位置为中心，平行于掌子面方向用18毫米冲击钻钻头对称钻上两个间距小于20厘米的钻孔；

C、将拧合膨胀螺栓1穿过传感器压合装置20一侧的六角固定孔13和圆通孔14，并用六角扳手旋转拧合钉2，将拧合膨胀螺栓1固定，从而固定传感器压合装置20一侧；

D、将弹性带19拉出，把传感器压合装置20另一侧移动至另外一个钻孔上方，重复C步骤；

E、将包裹好耦合剂的传感器23通过弹性带19压合到预先标记好的传感器23布设位置；安装后的结构图可以参考图7。

F、根据现场情况重复B-E步骤直至所有预先标记好的传感器23布设位置都布设好传感器23。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本发明为传感器在不同表面情况和位置情形下的布设提供了一种强有力的固定装置，通过冲击钻进行简单打孔后即可完成压合装置的安装，操作简单，使用方便。

(2)本发明传感器压合装置构造简单，不容易损坏，体积小，质量轻，便于随身携带，并且可以重复利用，节约了成本。

(3)本装置效果好，可以让传感器、洞壁表面和耦合剂充分接触、耦合，有利于信号的采集。安装完成后传感器被牢牢固定，轻易不会发生坠落问题，安全性好。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种适用于固定传感器的辅助机械装置，其特征在于，包括拧合膨胀螺栓和传感器压合装置；

所述的拧合膨胀螺栓包括拧合钉、连接套筒；所述的拧合钉外圈与连接套筒的内圈通过螺纹配合，所述的拧合钉的一端为半球钉头，在所述的连接套筒的一个端部连接有膨胀摩擦片，所述拧合钉的半球钉头从连接套筒的另一个端部插入；在所述的连接套筒的中间位置设有一个六角固定环；

所述的传感器压合装置，包括两个固定件，在每个固定件上设有供拧合膨胀螺栓穿过的安装孔；在两个固定件的内侧设有弹性带收纳盒，在每个弹性带收纳盒设有一个旋转轴，在所述的旋转轴内插装有一个固定轴，固定轴和旋转轴之间设有复位弹性；两个旋转轴之间通过弹性带相连。

2.如权利要求1所述的适用于固定传感器的辅助机械装置，其特征在于，所述的膨胀摩擦片包括两个，两个膨胀摩擦片相对于连接套筒的轴线对称的设置在连接套筒的端部；

3.如权利要求1所述的适用于固定传感器的辅助机械装置，其特征在于，在每个所述的膨胀摩擦片上设有摩擦花纹。

4.如权利要求1所述的适用于固定传感器的辅助机械装置，其特征在于，所述的膨胀摩擦片通过弹性焊接片与连接套筒焊接在一起；所述弹性焊接片具有一定弹性，可以满足膨胀摩擦片与连接套筒之间相对20度以内的弹性弯曲变形。

5.如权利要求1所述的适用于固定传感器的辅助机械装置，其特征在于，所述的膨胀摩擦片采用高强度耐磨钢材制成。

6.如权利要求1所述的适用于固定传感器的辅助机械装置，其特征在于，所述半球钉头和六角头的直径大于拧合螺栓的连接套筒直径。

7.如权利要求1所述的适用于固定传感器的辅助机械装置，其特征在于，所述的六角固定环与连接套筒焊接在一起，其采用高强度耐磨钢材制成；

进一步的，所述的拧合钉采用高强度耐磨钢材制成。

8.如权利要求1所述的适用于固定传感器的辅助机械装置，其特征在于，所述的膨胀摩擦片总长度大于连接套筒的总长度，拧合钉的外螺纹部分长度等于膨胀摩擦片和连接套筒之和。

9.如权利要求1所述的适用于固定传感器的辅助机械装置，其特征在于，所述的安装孔包括同轴设置的六角固定孔与圆通孔，六角固定孔与圆通孔与拧合膨胀螺栓相应部位外尺寸契合。

10.如权利要求9任一所述的适用于固定传感器的辅助机械装置的固定方法，其特征在于，

A、根据现场情况标记所有需要布设传感器的位置；

B、以预先标记的传感器布设位置为中心，平行于掌子面方向用冲击钻钻头对称钻两个钻孔；

C、将拧合膨胀螺栓穿过传感器压合装置一侧的六角固定孔和圆通孔，并用六角扳手旋转拧合钉，将拧合膨胀螺栓固定，从而固定传感器压合装置一侧；

D、将弹性带拉出，把传感器压合装置另一侧移动至另外一个钻孔上方，重复C步骤；

E、将包裹好耦合剂的传感器通过弹性带压合到预先标记好的传感器布设位置；

F、根据现场情况重复B-E步骤直至所有预先标记好的传感器布设位置都布设好传感器。