CN113279780A - 一种隧道衬砌空洞检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种隧道衬砌空洞检测装置及方法，其包括车架以及固定在车架上的支撑架，所述支撑架的顶端设有摩擦轮，所述支撑架内还设有凸轮和同步带，所述摩擦轮与隧道顶壁抵接，所述凸轮通过同步带与摩擦轮同步转动，所述凸轮外周滑动连接有滑动杆，所述滑动杆远离凸轮的一端设有检测锤，所述支撑架的顶端设有检测器，所述凸轮每转动一周带动检测锤敲击隧道顶壁次数相等。本申请具有减少人力消耗且使得检测点之间的距离更加相近的效果。

Description

一种隧道衬砌空洞检测装置及方法

技术领域

本申请涉及隧道空洞检测的领域，尤其是涉及一种隧道衬砌空洞检测装置及方法。

背景技术

铁路隧道的健康状况关系着铁路交通运输的安全，铁路运营多年后可能导致隧道出现渗漏水、衬砌变形、衬砌后背脱空、浅层空洞、空隙、掉块等病害现象，因此，需要定期对隧道进行检测以防止意外发生。

隧道衬砌空洞检测的方法包括有损检测和无损检测，有损检测过程中需破坏隧道的衬砌结构，因此更多会使用无损检测，常用的无损检测方法即人工使用检测装置对隧道的墙壁进行敲击，检测装置可对敲击回声进行分析从而对隧道内壁结构进行判断是否出现空洞的情况。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：人工敲击检测时，隧道内需检测的面积较大，遇到长度较长的隧道时，敲击隧道的工作量大，消耗人力，且检测效率低。

发明内容

为了提高检测隧道空洞的效率，本申请提供一种隧道衬砌空洞检测装置及方法。

本申请提供的一种隧道衬砌空洞检测装置及方法采用如下的技术方案：

一种隧道衬砌空洞检测装置及方法，包括车架以及固定在车架上的支撑架，所述支撑架的顶端设有摩擦轮，所述支撑架内还设有凸轮和同步带，所述摩擦轮与隧道顶壁抵接，所述凸轮通过同步带与摩擦轮同步转动，所述凸轮外周滑动连接有滑动杆，所述滑动杆远离凸轮的一端设有检测锤，所述支撑架的顶端设有检测器，所述凸轮每转动一周带动检测锤敲击隧道顶壁次数相等。

通过采用上述技术方案，车架在行走时，摩擦轮与隧道顶壁抵接从而受到隧道顶壁的摩擦力，进而带动摩擦轮滚动，而凸轮与摩擦轮转动的速度相同，摩擦轮走过一定路程即可带动凸轮转动一圈，因此不论车速如何发生变化，摩擦轮行程决定凸轮的转动周期，因此决定了检测锤敲击隧道内壁的频率，使得当车速发生改变时，检测锤敲击隧道内壁的敲击点之间的距离不变，使得检测锤更加均匀地检测隧道内壁，有利于减少车速加快时检测锤的检测点之间的距离不稳定的情况，使得隧道内壁可得到更加均匀的检测，同时，无需设置过多驱动装置即可使得检测锤不停敲击隧道内壁，有利于节约能耗，且有利于减少人工，并减少人工检测时耗费人力并容易出现不均匀的情况。

优选的，所述摩擦轮同轴连接有同步轮，所述同步轮的直径小于摩擦轮直径，所述同步带与同步轮套接。

通过采用上述技术方案，使得凸轮的转动速度变慢，有利于减少多次高频敲击导致检测锤容易损坏的情况。

优选的，所述安装板的底部固定连接导向杆，所述导向杆垂直于安装板，所述导向杆滑动套接有联动杆，所述滑动杆凹陷有供联动杆底端插入的位移槽，所述联动杆的底端侧壁呈供联动杆滑出位移槽的倾斜导向面，所述联动杆与检测锤相连。

通过采用上述技术方案，当位移槽滑动至联动杆下方时，联动杆下滑并插接在位移槽内，当滑动杆继续滑动时，联动杆与位移槽的内壁配合从而使得联动杆滑出至位移槽内，往返运动，从而使得检测锤被带动敲击隧道顶壁。

优选的，所述安装板的下表面固定连接有支撑环，所述支撑环内转动连接有转动杆，所述转动杆一端与检测锤相连，另一端与所述联动杆转动连接。

通过采用上述技术方案，联动杆上下滑动时，使得转动杆形成杠杆，当联动杆下滑时带动转动杆一端转动并下滑，从而使得检测锤向上敲击，使得检测锤的敲击更加有力。

优选的，所述联动杆的顶端固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧穿设在导向杆上，所述第二弹簧一端与导向杆固定连接，所述第二弹簧始终处于压缩状态。

通过采用上述技术方案，使得联动杆保持在稳定下落的趋势，使得联动杆插入位移槽后更加稳定，且第二弹簧可给联动杆弹力，从而使得联动杆的的一端。

优选的，所述支撑板固定连接有连接架，所述连接架上表面水平，所述连接架与滑动杆滑动连接。

通过采用上述技术方案，使得连接杆更加容易保持在水平面上滑动的状态，使得滑动杆的滑动更加稳定。

优选的，所述凸轮外周还有运动轨，所述运动轨内滚动连接有滚轮，所述滚轮安装于滑动杆的一端。

通过采用上述技术方案，凸轮驱动滑动杆滑动，因此凸轮与滑动杆的一端为滑动连接，滚轮的设置，防止凸轮与滑动杆分离，且有利于减少滑动杆端部与凸轮外周滑动过程中磨损凸轮的情况。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.当车速发生改变时，检测锤敲击隧道内壁的敲击点之间的距离不变，使得检测锤更加均匀地检测隧道内壁，有利于减少车速加快时检测锤的检测点之间的距离不稳定的情况，使得隧道内壁可得到更加均匀的检测，同时，无需设置过多驱动装置即可使得检测锤不停敲击隧道内壁，有利于节约能耗，且有利于减少人工，并减少人工检测时耗费人力并容易出现不均匀的情况；

2.使得联动杆保持在稳定下落的趋势，使得联动杆插入位移槽后更加稳定，且第二弹簧可给联动杆弹力，从而使得联动杆的的一端；

3.凸轮驱动滑动杆滑动，因此凸轮与滑动杆的一端为滑动连接，滚轮的设置，防止凸轮与滑动杆分离，且有利于减少滑动杆端部与凸轮外周滑动过程中磨损凸轮的情况。

附图说明

图1是本申请一种隧道衬砌空洞检测装置的整体结构示意图；

图2是本申请一种隧道衬砌空洞检测装置的剖视图。

附图标记说明：1、车架；2、支撑架；3、检测器；4、连接筒；5、支脚；6、安装板；7、脚轮；8、摩擦轮；9、安装孔；10、连接板；11、凸轮；12、连接杆；13、支撑板；14、滑槽；15、运动轨；16、滚轮；17、连接架；18、连接脚；19、基板；20、燕尾槽；21、导向杆；22、联动杆；23、垂直杆；24、限制环；25、滑动槽；26、第二弹簧；27、位移槽；28、转动杆；29、检测锤；30、活动孔；31、同步轮；32、同步带；33、滑动杆；。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种隧道衬砌空洞检测装置及方法。

参照图1，一种隧道衬砌空洞检测装置及方法包括车架1以及安装在车架1上的支撑架2，支撑架2上设有敲击装置以及用于驱动敲击装置敲击隧道内壁的驱动组件，支撑架2的顶端设有用于检测空洞信号的检测器3。

参照图1，车架1顶部水平且固定连接有四根连接筒4，连接筒4竖直设置。支撑架2包括四个支脚5，支脚5滑动连接于连接筒4内。连接筒4内固定连接有第一弹簧，第一弹簧一端与连接筒4的底壁固定连接，另一端与支脚5底部固定连接，第一弹簧的长度方向与连接筒4的长度方向一致。

参照图2，支脚5远离连接筒4的一端固定连接有安装板6，安装板6平行于车架1顶部，安装板6的底部安装有四个脚轮7，安装板6的底部还安装有摩擦轮8，摩擦轮8的直径为脚轮7直径的三倍，安装板6开有供摩擦轮8插入的安装孔9，摩擦轮8的转轴插接转动在安装孔9的两个侧壁上。安装板6的底壁还固定连接有两块连接板10，连接板10呈长方板状，两块连接板10分别连接于摩擦轮8沿厚度方向的两侧，连接板10转动连接有凸轮11。

参照图1以及图2，摩擦轮8还同轴连接有同步轮31，同步轮31的直径为摩擦轮8直径的二分之一，同步轮31套接有同步带32，且同步带32与凸轮11的转轴套接，使得摩擦轮8转动时可带动凸轮11转动。

参照图1以及图2，支撑架2还固定连接有连接杆12以及用于支撑驱动组件的支撑板13，连接杆12设有两根，连接杆12与位于车架1沿长度方向的一侧的两个支脚5的侧壁固定连接，支撑板13沿长度方向的两端分别固定连接于两根连接杆12上。

参照图1以及图2，凸轮11开有外周开有滑槽14，滑槽14沿宽度方向的两侧开有运动轨15，滑槽14内滑动连接有滚轮16，滚轮16的转轴滑动连接于两侧的运动轨15内。滚轮16的转轴转动连接有滑动杆33，支撑板13固定连接有供滑动杆33滑动连接的连接架17，连接架17包括与支撑板13固定连接的连接脚18以及与连接脚18远离支撑板13一端固定连接的基板19，基板19长度方向与滑动杆33的长度方向一致。滑动杆33的底壁固定连接有燕尾块，基板19的上表面开有燕尾槽20，燕尾槽20的长度方向与基板19的长度方向一致。燕尾槽20与燕尾块的配合，使得滑动杆33与基板19不易分离，同时限制滑动杆33滑动使得滑动只可沿水平方向滑动。

参照图1以及图2，安装板6的底部固定连接导向杆21，导向杆21垂直于安装板6设置，导向杆21滑动套接有联动杆22，联动杆22开有供导向杆21插入滑动的空腔。安装板6底部还固定连接有两根垂直杆23，垂直杆23远离安装板6的一侧固定连接有限制环24，两根垂直杆23位于限制环24的两侧。联动杆22的外周开有滑动槽25，限制环24卡接在滑动槽25内，从而限制限制环24的滑动行程，有利于减少联动杆22与导向杆21分离的情况。

参照图1以及图2，联动杆22的顶端固定连接有第二弹簧26，第二弹簧26穿设在导向杆21外，第二弹簧26远离联动杆22的一端固定连接在安装板6的底部，第二弹簧26的长度方向与导向杆21的长度方向一致。

参照图1以及图2，滑动杆33的上表面开有供联动杆22插入的位移槽27，位移槽27位于滑动杆33远离凸轮11的一端，位移槽27的侧壁呈圆台状，位移槽27的底壁直径小于位移槽27顶端开口的直径。联动杆22的底端呈圆台状，联动杆22的底端的直径小于联动杆22顶端的直径。位移槽27呈圆台状的设置，使得联动杆22的底端在插入位移槽27后，位移槽27继续滑动时联动杆22可沿位移槽27的侧壁向上移动，使得联动杆22在位移槽27移动时可实现自动与位移槽27分离。

参照图1以及图2，联动杆22还转动连接有转动杆28，转动杆28远离联动杆22的一端固定连接有检测锤29。转动杆28侧壁开有活动孔30，活动孔30的长度方向与转动杆28的长度方向一致，安装板6的下表面固定连接有支撑环，支撑环为方环，支撑环内固定连接有限制杆，限制杆插接在活动孔30内。由于限制杆的设置，使得转动杆28形成杠杆。当联动杆22下滑时，联动杆22带动转动杆28一端向下滑动，检测锤29则向上移动从而敲击隧道顶壁；当联动杆22上滑时，检测锤29则反向向下位移从而与隧道分离。

参照图1以及图2，检测器3安装于安装板6上，检测器3顶端到安装板6上表面的距离小于脚轮7到安装板6上表面的最大距离，有利于减少检测器3磨损的情况。

本申请实施例一种隧道衬砌空洞检测装置及方法的实施原理为：车架1在运动的过程中，摩擦轮8与隧道顶壁抵接从而在摩擦力的作用下转动，进而带动同步轮31转动，同步轮31通过同步带32带动凸轮11转动，凸轮11转动时，位于运动轨15内的滚轮16沿着运动轨15的外周运动，从而带动滑动杆33滑动，滑动杆33滑动至位移槽27与联动杆22正对，从而使得联动杆22滑落至位移槽27内，带动转动杆28一端下落，由于杠杆的构造，检测锤29向上敲击使得声波传递，从而使得检测器3可接受到声波信号并判断隧道内壁的空洞情况。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隧道衬砌空洞检测装置及方法，其特征在于：包括车架(1)以及固定在车架(1)上的支撑架(2)，所述支撑架(2)的顶端设有摩擦轮(8)，所述支撑架(2)内还设有凸轮(11)和同步带(32)，所述摩擦轮(8)与隧道顶壁抵接，所述凸轮(11)通过同步带(32)与摩擦轮(8)同步转动，所述凸轮(11)外周滑动连接有滑动杆(33)，所述滑动杆(33)远离凸轮(11)的一端设有检测锤(29)，所述支撑架(2)的顶端设有检测器(3)，所述凸轮(11)每转动一周带动检测锤(29)敲击隧道顶壁次数相等。

2.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌空洞检测装置及方法，其特征在于：所述摩擦轮(8)同轴连接有同步轮(31)，所述同步轮(31)的直径小于摩擦轮(8)直径，所述同步带(32)与同步轮(31)套接。

3.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌空洞检测装置及方法，其特征在于：所述安装板(6)的底部固定连接导向杆(21)，所述导向杆(21)垂直于安装板(6)，所述导向杆(21)滑动套接有联动杆(22)，所述滑动杆(33)凹陷有供联动杆(22)底端插入的位移槽(27)，所述联动杆(22)的底端侧壁呈供联动杆(22)滑出位移槽(27)的倾斜导向面，所述联动杆(22)与检测锤(29)相连。

4.根据权利要求3所述的一种隧道衬砌空洞检测装置及方法，其特征在于：所述安装板(6)的下表面固定连接有支撑环，所述支撑环内转动连接有转动杆(28)，所述转动杆(28)一端与检测锤(29)相连，另一端与所述联动杆(22)转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种隧道衬砌空洞检测装置及方法，其特征在于：所述联动杆(22)的顶端固定连接有第二弹簧(26)，所述第二弹簧(26)穿设在导向杆(21)上，所述第二弹簧(26)一端与导向杆(21)固定连接，所述第二弹簧(26)始终处于压缩状态。

6.根据权利要求5所述的一种隧道衬砌空洞检测装置及方法，其特征在于：所述支撑板(13)固定连接有连接架(17)，所述连接架(17)上表面水平，所述连接架(17)与滑动杆(33)滑动连接。

7.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌空洞检测装置及方法，其特征在于：所述凸轮(11)外周还有运动轨(15)，所述运动轨(15)内滚动连接有滚轮(16)，所述滚轮(16)安装于滑动杆(33)的一端。

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