CN114076582B - 一种顶板离层位移传感器 - Google Patents

Abstract

一种顶板离层位移传感器，包括传感器本体、锚定管和锚定爪，所述传感器本体中设置有伸出的钢丝绳，所述钢丝绳从锚定管中穿过，末端连接有锚固在岩层中的锚定爪，所述锚定管中设置有导轨架，所述导轨架上设置有贯穿的轨道槽，所述轨道槽将穿过锚定管的钢丝绳隔离开来防止互相缠绕干扰，提高了顶板离层传感器工作的稳定性，所述轨道槽中设置有自锁块，使穿过的钢丝绳能够自锁，方便安装的同时，进一步提高顶板离层传感器工作的稳定性。

Description

一种顶板离层位移传感器

技术领域

本发明涉及矿井施工领域，具体涉及一种顶板离层位移传感器。

背景技术

巷道的下沉和巷道的离层是人的肉眼看不到的。如果巷道的下沉和巷道的离层会造成事故的发生，为了安全必须在煤矿巷道安装顶板离层传感器，顶板离层传感器尽头设置有数个锚爪，锚定在深入岩层的孔中，当锚定位置的岩层发生离层现象时，不同岩层之间发生相对位移，锚定在不同岩层中的锚爪，通过钢丝绳带动传感器内部传动机构，将离层量实时显示在测量仪表上。

目前传统的顶板离层传感器的钢丝绳在传感器内并无隔离，钢丝绳在传感器本体内极易缠绕在一起，如专利号为CN202010537543.2的专利中提到了一种改进型矿用光纤顶板离层传感器，该传感器连接锚爪的钢丝绳在其开槽安装杆中并未采取任何隔离手段，钢丝绳极易在开槽安装杆中缠绕，不利于安装顶板离层传感器，在使用时钢丝绳之间也会互相碰触，导致测量结果不准确，无法为后期的分析及预判做出正确的分析报告。

市面上的离层仪钢丝固定几乎都是采用顶丝固定。现场离层仪安装完后，用小型工具旋转顶丝顶(压)住钢丝绳防止钢丝绳后退。离层仪安装后再拧紧顶丝，由于固定装置小，现场操作空间狭小，现场安装过程极为不便，拧不紧或者压不住都会导致钢丝滑动，以致离层量测量不准确。

地下岩层的在活动变化时，设置锚爪的钻孔的内壁也容易发生形变，导致锚固的锚爪失稳或脱落，影响离层传感器的正常工作，专利号为CN201220034150.0的专利中提到了一种围岩离层位移监测仪，该离层位移监测仪的锚爪采用是市面上常用的锚爪，通过弹性爪片自身的弹性适应钻孔孔壁的变化，局限性比较大，仍然容易从钻孔的内壁上脱落。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种顶板离层位移传感器，该顶板离层传感器的锚定管中内置了导轨架，导轨架上设置有数条互相隔离的轨道槽，与锚爪连接的钢丝绳分别从对应的轨道槽中穿过，杜绝了钢丝绳在传感器本体内缠绕干扰的现象，且轨道槽中设置有自锁块，能够帮助钢丝绳完成自锁方便安装，且该顶板离层传感器的锚爪通过额外的弹簧提供弹力，使爪片向两侧转动弹开，时刻与钻孔的内壁贴合，防止失稳或脱锚。

本发明的技术方案如下：

一种顶板离层位移传感器，包括传感器本体、装配式穿绳装置和锚定爪，所述传感器本体中的钢丝绳经装配式穿绳装置后连接至锚定爪上；

进一步的，所述装配式穿绳装置包括导轨架、锚定管和自锁块，所述导轨架上设置有数根贯穿的轨道槽，所述自锁块固定在轨道槽中，所述传感器本体中的钢丝绳从自锁块中穿过，所述轨道槽将穿过锚定管的钢丝绳隔离开来防止互相缠绕干扰，提高了顶板离层传感器工作的稳定性；

进一步的，围绕所述导轨架外部设置有锚定管进行包裹，所述导轨架的上端从下到上依次连接有上连接座和锚定基台，所述上连接座设置在锚定管中，其边缘通过螺栓与锚定管连接，所述上连接座与锚定基台之间通过螺栓连接，所述锚定基台上横穿过锚定卡条，所述锚定卡条两端之间的距离大于锚定管的直径，所述锚定卡条与钻孔的内壁接触，用于将所述锚定管锚定在岩层钻孔中。所述导轨架下端与传感器本体之间设置有下连接座，所述下连接座连接导轨架和传感器本体；

进一步的，所述自锁块包括外部的外框和内部的自锁簧，所述自锁簧形状包括S型，压缩在外框内，其长度方向的一端设有开孔，所述钢丝绳自自锁簧开孔一端先后穿过外框和自锁簧开孔，然后经过自锁簧另一端与外框的挤压点后，从外框另一侧穿出进入轨道槽中。相对于市场上常用的顶丝固定，所述自锁块能够使穿过的钢丝绳自锁，方便安装。

如上所述的一种顶板离层位移传感器，所述传感器本体上方设置有数个出绳孔，优选的，所述出绳孔聚集在一起，方便统一穿过锚定管，所述导轨架下端与传感器本体上方设置有出绳孔的位置之间设置有下连接座，所述下连接座用于连接导轨架的传感器本体。

进一步的，所述下连接座上在出绳孔的位置设置有第一穿绳孔，所述第一穿绳孔的位置也与导轨架上的轨道槽相对应。

进一步的，所述上连接座与锚定基台在导轨架轨道槽的相对位置分别设置有第二穿绳孔和第三穿绳孔，所述钢丝绳从传感器本体中伸出后，依次经过第一穿绳孔、轨道槽、第二穿绳孔和第三穿绳孔，最后从锚定基台穿出与锚定在钻孔中的锚定爪连接，在该过程中，每根钢丝绳都处于独立的通孔空间中，互不干涉，不会发生钢丝绳之间互相缠绕碰触干扰的问题，保证了所述顶板离层传感器工作的稳定性。

如上所述的一种顶板离层位移传感器，所述导轨架设置有数根贯穿的限位孔，所述上连接座上表面和下连接座下表面在相对位置分别设置有对应的限位销，所述限位销的截面形状与限位孔截面形状一致，所述限位销插入限位孔中，防止导轨架在锚定管中晃动或转动干扰到钢丝绳。

如上所述的一种顶板离层位移传感器，所述轨道槽的截面形状包括倒置的梯形型，长边朝外，短边朝内，所述外框的形状包括矩形，其两侧的形状与轨道槽的截面形状相同，都为倒置的梯形型，使所述外框能够固定在轨道槽中。钢丝绳从轨道槽中穿过时，存在与轨道槽的内壁接触的可能性，而轨道槽中自锁块的设置，能够防止钢丝绳触碰轨道槽的内壁而导致顶板离层传感器的检测结果出现误差，而轨道槽也使自锁块的活动受到一定的限制，防止钢丝绳上因为增加了自锁块而更容易互相碰触缠绕。

进一步的，所述自锁簧的开孔与相邻外框上的开孔不对齐，所述钢丝绳从中穿过，形成第一自锁点,所述自锁簧的下端侧边与外框活动连接，所述钢丝绳从自锁簧的下端侧边与外框之间穿过,形成第二自锁点。所述自锁块通过两处自锁点完成对钢丝绳的自锁，向下拉动钢丝绳时，第一自锁点和第二自锁点解锁，钢丝绳顺利拉出，反之向上拉动钢丝绳时，第一自锁点和第二自锁点锁定，阻止钢丝绳向上拉动。

如上所述的一种顶板离层位移传感器，所述锚定爪包括锚杆和锚定部，所述锚杆的尾部与从锚定管中伸出的钢丝绳连接，头部与锚定部通过螺纹连接，所述锚定部包括的连接螺母和连接螺母两侧转动连接的左锚爪和右锚爪，围绕所述锚杆设置有弹簧，所述锚定部与弹簧上端之间设置有垫片法兰，所述垫片法兰边缘与左锚爪和右锚爪的下表面接触，所述锚杆从下到上依次穿过弹簧、垫片法兰和连接螺母。所述锚定爪其结构类似雨伞，相对传统锚爪增加了弹簧和可活动的左右锚爪，锚定的钻孔内壁收到侵蚀，导致锚定位置的两点距离增大时，左右锚爪在弹簧的作用下能够增加伸展开的长度，以适应锚定位置的变化，使所述锚定爪不会像传统锚爪一样因为钻孔内壁的侵蚀失稳或脱锚，进一步提高了所述顶板离层传感器工作的稳定性，检测更加精准。

发明相对于现有技术所取得的有益效果在于：

本发明一种顶板离层位移传感器，所述离层传感器在锚定管中增加了导轨架，在所述导轨架上设置分隔贯穿的轨道槽，使连接锚定爪的钢丝绳之间单独工作，一方面，防止钢丝绳安装前在锚定管中互相缠绕影响安装效率，另一方面，防止钢丝绳安装后在锚定管中互相触碰影响离层传感器工作的准确度。所述轨道槽中设置有自锁块，所述自锁块的使用方便钢丝绳安装的同时，也进一步减少了钢丝绳在轨道槽中的晃动，提高了顶板离层传感器的工作稳定性。所述锚定爪采用伞式结构，通过弹簧使锚定爪左右两个锚爪卡入钻孔的内壁中，且能够随着内壁的形状变化调节锚爪展开的长度，确保左右两个锚爪的末端无时无刻都能与钻孔内壁保持接触，不会失稳或脱锚，增强了所述顶板离层传感器工作的可靠性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

在附图中：

图1为实施例1中一种顶板离层位移传感器结构示意图；

图2为实施例1中锚定管内部结构示意图；

图3为实施例1中锚定管截面结构示意图；

图4为实施例1中下连接座结构示意图；

图5为实施例1中上连接座结构示意图；

图6为实施例1中上连接座与锚定基台安装结构示意图；

图7为实施例1中自锁块结构示意图；

图8为实施例1中自锁块俯视图；

图9为实施例1中自锁块内部结构示意图；

图10为实施例1中锚定爪结构示意图；

图中各附图标记所代表的组件为：

1、传感器本体，2、锚定管，21、导轨架，211、轨道槽，212、限位孔，22、下连接座，221、第一穿绳孔，222、连接环，23、上连接座，231、第二穿绳孔，24、锚定基台，241、第三穿绳孔，25、锚定卡条，26、限位销，3、锚定爪，31、锚杆，32、锚定部，4、自锁块，41、外框，411、解锁孔，42、自锁簧，421、上一段，422、上二段，423、上三段，424、中段，425、下一段，426、下二段，5、钢丝绳。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本发明中提及的方位“前后”、“左右”等，仅用来表达相对的位置关系，而不受实际应用中任何具体方向参照的约束。

实施例1

参见图1-图10，一种顶板离层位移传感器，包括传感器本体1、装配式穿绳装置和锚定爪3，所述传感器本体1中的钢丝绳5经装配式穿绳装置后连接至锚定爪3上；

进一步的，所述装配式穿绳装置包括导轨架21、锚定管2和自锁块4，所述导轨架21上设置有4根贯穿的轨道槽211，所述自锁块4固定在轨道槽211中，所述传感器本体1中的钢丝绳5从自锁块4中穿过，本实施例所述顶板离层传感器基于现有技术，在所述锚定管2中增加了导轨架21，所述导轨架21将每根钢丝绳5都隔离在单独的轨道槽211中，防止钢丝绳5之间互相缠绕干扰，提高了顶板离层传感器工作的稳定性；

进一步的，围绕所述导轨架21外部设置有锚定管2进行包裹，所述导轨架21的上端从下到上依次连接有上连接座23和锚定基台24，所述上连接座23设置在锚定管2中，其边缘通过螺栓与锚定管2连接，所述上连接座23与锚定基台24之间通过螺栓连接，所述锚定基台上横穿过锚定卡条25，所述锚定卡条25两端之间的距离大于锚定管2的直径，优选的，本实施例所述锚定卡条25的形状为字母V字型，开口朝下，所述导轨架21下端与传感器本体1之间设置有下连接座22，所述下连接座22连接导轨架21和传感器本体1；

进一步的，所述自锁块4包括外部的外框41和内部的自锁簧42，所述自锁簧42形状为S型，压缩在外框内，其长度方向的一端设有开孔，所述钢丝绳5自自锁簧42开孔一端先后穿过外框41和自锁簧42开孔，然后经过自锁簧42另一端与外框41的挤压点后，从外框41另一侧穿出进入轨道槽211中。相对于市场上常用的顶丝固定，所述自锁块4能够使穿过的钢丝绳5自锁，方便安装。

参见图2-图6，所述传感器本体1上方设置有4个出绳孔，优选的，所述出绳孔聚集在一起，方便统一穿过锚定管2，所述导轨架21下端与传感器本体1上方设置有出绳孔的位置之间设置有下连接座22，所述下连接座22用于连接导轨架21的传感器本体1。

进一步的，所述下连接座22上在出绳孔的位置设置有第一穿绳孔221，所述第一穿绳孔221的位置也与导轨架21上的轨道槽211相对应。

进一步的，所述下连接座22与传感器本体1接触的一端边缘设置有凸起的连接环222，所述连接环222上设置有通孔，所述连接环222通过在通孔上旋入螺栓连接下连接座22和传感器本体1。

进一步的，所述上连接座23与锚定基台24在导轨架21轨道槽211的相对位置分别设置有第二穿绳孔231和第三穿绳孔241，所述钢丝绳5从传感器本体1中伸出后，依次经过第一穿绳孔221、轨道槽211、第二穿绳孔231和第三穿绳孔241，最后从锚定基台24穿出与锚定在钻孔中的锚定爪3连接，在该过程中，每根钢丝绳5都处于独立的通孔空间中，互不干涉，不会发生钢丝绳5之间互相缠绕碰触干扰的问题，保证了所述顶板离层传感器工作的稳定性。

进一步的，所述导轨架21设置有4个贯穿的限位孔212，所述上连接座23上表面和下连接座22下表面在相对位置分别设置有对应的限位销26，所述限位销26的截面形状与限位孔212截面形状一致，所述限位销26插入限位孔212中，防止导轨架21在锚定管2中晃动或转动干扰到钢丝绳5。

参见图3和图7-图9，所述轨道槽211的截面形状为倒置的梯形型，长边朝外，短边朝内，所述外框的形状为矩形，其两侧的形状与轨道槽的截面形状相同，都为倒置的梯形型，使所述外框41能够固定在轨道槽211中。钢丝绳5从轨道槽211中穿过时，存在与轨道槽211的内壁接触的可能性，而轨道槽211中自锁块4的设置，能够防止钢丝绳5触碰轨道槽211的内壁而导致顶板离层传感器的检测结果出现误差。

进一步的，所述自锁簧42的开孔与相邻外框41上的开孔不对齐，所述钢丝绳5从中穿过，形成第一自锁点,所述自锁簧42的下端侧边与外框41活动连接，所述钢丝绳5从自锁簧42的下端侧边与外框41之间穿过,形成第二自锁点。所述自锁块4通过两处自锁点完成对钢丝绳5的自锁，向下拉动钢丝绳5时，第一自锁点和第二自锁点解锁，钢丝绳5顺利拉出，反之向上拉动钢丝绳5时，第一自锁点和第二自锁点锁定，阻止钢丝绳5向上拉动。

进一步的，使用所述自锁块4时，将钢丝绳5从上连接座23、锚定基台24和自锁块4中依次穿过，然后将自锁块4置于轨道槽211中，将锚定基台24和自锁块4固定在锚定管2的顶端，将钢丝绳5的多余部分从传感器本体1的下方拉出即可，使所述顶板离层传感器安装更加方便快捷。

进一步的，所述自锁簧42水平设置在外框41中，本实施例所述自锁簧42的宽度与外框41的宽度相同，防止钢丝绳5从第二自锁点滑脱导致锁定失效，所述外框41设置在轨道槽211中，其朝外一侧(即左侧)的框体上设置有解锁孔411，可以通过从该孔中插入细长棒状的解锁工具(该物体直径要小于解锁孔411)，向下按压自锁簧42，使自锁块4对钢丝绳5的锁定解除。

优选的，所述外框41采用切割好的钢铁片直接弯曲成型，减少了制造成本。

优选的，本实施例所述自锁簧42大致分为五段，依次是上端的上一段421、上二段422和上三段423，中间的中段424和下端的下一段425和下二段426，所述自锁簧42处于自锁定时，所述上一段421与上二段422的角度为120度，所述上一段421末端顶住外框41左侧边框的内侧，与上二段422的连接转折处顶住外框41上侧边框的内侧，所述上二段422上设置有通孔，钢丝绳5从该统孔穿过上二段422后从外框41的下侧边框穿出，且该通孔与外框41的上侧边框上的通孔交错，且上二段422紧贴外框41上侧边框内侧挤住钢丝绳5，即为第一自锁点，所述上二段422和上三段423的角度为90度，所述上三段423紧贴上侧边框左侧，所述上三段423与中段424的角度为160度，所述中段424与下一段425的角度为100度，本实施例所述中段424与下一段425的连接转折处紧贴外框41左侧边框的内侧，钢丝绳5从中间穿过，该处转折处于外框41内侧形成第二自锁点，第二自锁点位于解锁孔411下方，既伸入解锁工具实际接触按压的是中段424，所述下一段425与下二段426的角度为70度，所述下一段425与下二段426的连接转折处顶住外框41的下侧边框内侧，钢丝绳5从外框41的下侧边框穿入进入到外框41中，该连接转折处位于钢丝绳5穿入点的右侧。

参见图8，所述锚定爪3包括锚杆31和锚定部32，所述锚杆31的尾部与从锚定管2中伸出的钢丝绳5连接，头部与锚定部32通过螺纹连接，所述锚定部32包括的连接螺母和连接螺母两侧转动连接的左锚爪和右锚爪，围绕所述锚杆31设置有弹簧，所述锚定部32与弹簧上端之间设置有垫片法兰，所述垫片法兰边缘与左锚爪和右锚爪的下表面接触，所述锚杆从下到上依次穿过弹簧、垫片法兰和连接螺母。优选的，所述垫片法兰形状为圆形，能够使弹簧的弹性均匀平衡的施加在左锚爪和右锚爪上，使左锚爪和右锚爪尽可能的张开同样的角度，提高所述锚定爪3锚定在钻孔中时的稳定性。所述锚定爪3其结构类似雨伞，相对传统锚爪增加了弹簧和可活动的左右锚爪，锚定的钻孔内壁受到侵蚀，导致锚定位置的两点距离增大时，左右锚爪在弹簧的作用下能够增加伸展开的长度，以适应锚定位置的变化，使所述锚定爪3不会像传统锚爪一样因为钻孔内壁的侵蚀失稳或脱锚，进一步提高了所述顶板离层传感器工作的稳定性，检测更加精准。

优选的，所述连接螺母与锚杆31通过螺纹连接，通过转动连接螺母使锚定部32在锚杆31上上下移动，能够改变弹簧施加在左锚爪和右锚爪上的弹力的大小，调节左锚爪和右锚爪张开时的松紧度，以使所述锚定爪3在不同的使用环境中都能稳固锚定，保证所述顶板离层传感器工作的稳定性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或增减替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种顶板离层位移传感器，其特征在于，包括传感器本体、装配式穿绳装置和锚定爪，所述传感器本体中的钢丝绳经装配式穿绳装置后连接至锚定爪上；

所述装配式穿绳装置包括导轨架、锚定管和自锁块，所述导轨架上设置有数根贯穿的轨道槽，所述自锁块固定在轨道槽中，所述传感器本体中的钢丝绳从自锁块中穿过；

围绕所述导轨架外部设置有锚定管进行包裹，所述导轨架的上端从下到上依次连接有上连接座和锚定基台，所述上连接座设置在锚定管中，其边缘通过螺栓与锚定管连接，所述上连接座与锚定基台之间通过螺栓连接，所述锚定基台上横穿过锚定卡条，所述锚定卡条两端之间的距离大于锚定管的直径，所述导轨架下端与传感器本体之间设置有下连接座，所述下连接座连接导轨架和传感器本体；

所述自锁块包括外部的外框和内部的自锁簧，所述自锁簧的形状包括S型，压缩在外框内，其长度方向的一端设有开孔，所述钢丝绳自自锁簧开孔一端先后穿过外框和自锁簧开孔，然后经过自锁簧另一端与外框的挤压点后，从外框另一侧穿出进入轨道槽中。

2.根据权利要求1所述的一种顶板离层位移传感器，其特征在于，所述传感器本体上方设置有数个出绳孔，所述下连接座上在出绳孔的位置设置有第一穿绳孔，所述第一穿绳孔的位置与导轨架上的轨道槽相对应。

3.根据权利要求2所述的一种顶板离层位移传感器，其特征在于，所述上连接座与锚定基台在导轨架轨道槽的相对位置分别设置有第二穿绳孔和第三穿绳孔，所述钢丝绳从传感器本体中伸出，依次经过第一穿绳孔、轨道槽、第二穿绳孔和第三穿绳孔，最后从锚定基台穿出与锚定在钻孔中的锚定爪连接。

4.根据权利要求1所述的一种顶板离层位移传感器，其特征在于，所述导轨架设置有数根上下贯穿的限位孔，所述上连接座上表面和下连接座下表面在相对位置分别设置有对应的限位销，所述限位销的截面形状与限位孔截面形状一致。

5.根据权利要求1所述的一种顶板离层位移传感器，其特征在于，所述轨道槽的截面形状包括倒置的梯形型，长边朝外，短边朝内，所述外框的形状包括矩形，其两侧的形状与轨道槽的截面形状相同。

6.根据权利要求1所述的一种顶板离层位移传感器，其特征在于，所述自锁簧的开孔与相邻外框上的开孔不对齐。

7.根据权利要求1所述的一种顶板离层位移传感器，其特征在于，所述锚定爪包括锚杆和锚定部，所述锚杆的尾部与从锚定管中伸出的钢丝绳连接，头部与锚定部通过螺纹连接，所述锚定部包括的连接螺母和连接螺母两侧转动连接的左锚爪和右锚爪，围绕所述锚杆设置有弹簧，所述锚定部与弹簧上端之间设置有垫片法兰，所述垫片法兰的边缘与左锚爪和右锚爪的下表面接触，所述锚杆从下到上依次穿过弹簧、垫片法兰和连接螺母。