CN115586576A - 一种矿井内地震监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地震监测设备技术领域，且公开了一种矿井内地震监测装置，包括L形螺杆，所述L形螺杆通过螺纹孔与保护下壳的底部中心处固定安装，所述保护下壳的内部中空，且保护下壳的上端内侧壁上有螺纹用于固定安装保护盖，所述保护盖的中部安装有拾震传感器，所述保护盖的底面固定安装有第一滑轨、第二滑轨。本发明通过设置保护壳和保护盖，来实现传感器的快速更换，同时将传感器与外界的高温高湿的环境隔开，同时在保护盖上设置柔性的管道，当整个装置处于倾斜状态时，由于万向球会转动，在地心引力的作用下，柔性的管道会自动的将传感器调整至与地面垂直状态，从而实现找平作用。

Description

一种矿井内地震监测装置

技术领域

本发明涉及地震监测设备技术领域，具体为一种矿井内地震监测装置。

背景技术

现有的矿井内的地震监测装置，一般会在煤矿井内使用传感器进行监测，且这些拾震传感器多是安装在锚杆上，然后再将锚杆安装在刚性结构或基岩上，在安装时，多数的传感器是直接焊接或利用铁丝将其固定在锚杆上，因此现有的专利号为CN216595532U对此连接方式进行了改进，将传感器安装在L形螺柱上，然后在螺杆一端与锚杆连接，另一端与拾震传感器螺纹连接，但是这种连接方式，虽然实现了传感器的快速安装拆卸，但是这种连接方式，无法对整个拾震传感器进行找平调整，使得拾震器与地面之间存在有一定的角度差，当地震仪在倾斜的情况下工作，会使得性能变差，无法进行有效监测，并且整个的地震仪是暴露在煤矿井中，煤矿井中的环境高温高湿高压，会影响传感器的使用寿命。

发明内容

针对背景技术中提出的现有矿井内拾震传感器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种矿井内地震监测装置，具备可以自动调整与地面角度、且能够在高温、高湿、高压的矿井内保护传感器，提高使用寿命，并且方便传感器的更换的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种矿井内地震监测装置，包括L形螺杆，所述L形螺杆通过螺纹孔与保护下壳的底部中心处固定安装，所述保护下壳的内部中空，且保护下壳的上端内侧壁上有螺纹用于固定安装保护盖，所述保护盖的中部安装有拾震传感器，所述保护盖的底面固定安装有第一滑轨、第二滑轨，所述保护盖的远离拾震传感器的外侧中部固定安装有第一气腔，所述第一气腔弧形的管道，所述第一滑轨上端的两出口与第一气腔底部的两端连通，所述保护盖的中心处活动安装有万向球，所述万向球能够在保护盖上多角度转动，所述万向球靠近拾震传感器的底部固定安装有柔性管道，所述拾震传感器与柔性管道之间通过螺纹固定连接。

优选的，所述柔性管道位于第一滑轨、第二滑轨上分别固定安装有滑动球，两个所述滑动球分别在第一滑轨、第二滑轨上滑动，所述滑动球通过拉绳与万向球之间固定连接，所述斥球远离振动膜的另外一侧固定安装有推动杆，所述推动杆的形状与第一滑轨的滑道形状相似，所述推动杆的另外一端延伸至活塞中，且推动杆的另一端固定安装有活塞，所述活塞能够在第一气腔内的空腔中滑动，所述第一气腔的上方中部固定安装有第二气腔，所述第二气腔两端开口，且第二气腔的中部固定安装有隔板，所述第二气腔的上端安装有第三气腔，所述第三气腔将第二气腔中的气体引向两侧，使得第三气腔的出口端倾斜向下，所述第一气腔靠近万向球的内侧开设有一空腔用来放置电源，所述第三气腔靠近第一气腔的一侧开设有，所述第三气腔与第一气腔、第二气腔之间形成一个安装腔，所述安装腔的内部安装有振动膜，所述振动膜通过细小的弹簧与第一气腔、第二气腔的侧壁之间固定安装，所述的位置正对振动膜，所述振动膜远离的一侧固定安装有拉动杆，所述拉动杆靠近第一气腔的一端外侧固定安装有第一导电块，所述第一导电块的保护下壳外侧接触有固定柱，所述固定柱固定安装在第一气腔、第二气腔的外侧壁，所述固定柱的中部开设有滑动腔，所述固定柱上固定安装有第二导电块，所述第二导电块位于滑动腔的两侧，所述第二导电块一端暴露在滑动腔中与第一导电块接触，所述第二导电块的另一端连接有导线。

优选的，所述第一滑轨的半径小于第二滑轨的半径，且第一滑轨、第二滑轨圆心共线，所述第二滑轨的圆心比第一滑轨的圆心更加靠近拾震传感器，此时第一滑轨、第二滑轨的距离从中间到两侧会逐渐减小。

优选的，所述万向球包括球体，所述球体上靠近保护盖的一侧安装有触块，所述触块的底部安装有金属线，所述金属线的另一侧连通到整个球体靠近拾震传感器的一侧，且所述保护盖上安装有半球形的触环，所述触环与触块之间接触，不论万向球的上方怎么转动，都能够保证触块与触环之间接触。

优选的，所述柔性管道的内部填充有电流变液，所述柔性管道分为可形变区与不可形变区，且可形变区主要位于第一滑轨、第二滑轨之间。

优选的，所述第一滑轨上滑动设置有斥球，所述斥球设有两个，分别位于滑动球的两侧，且所述第一滑轨上的滑动球与两个斥球之间的磁性相同。

优选的，所述电源上的电流与触环之间通过导线电性连接，所述金属线的另一端通向柔性管道的内部，所述柔性管道内设置有导线，能够将来自金属线的电流从柔性管道的上端一直连通到柔性管道的下端。

优选的，所述振动膜、弹簧、拉动杆、第一导电块、固定柱、滑动腔、第二导电块为一组通电开关。

优选的，所述第二气腔两侧的通电开关之间串联。

优选的，所述第一滑轨、第二滑轨的摩擦因数不同，且第一滑轨的摩擦因数大于第二滑轨的摩擦因数。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过设置保护壳和保护盖，来实现传感器的快速更换，同时将传感器与外界的高温高湿的环境隔开，同时在保护盖上设置柔性的管道，当整个装置处于倾斜状态时，由于万向球会转动，在地心引力的作用下，柔性的管道会自动的将传感器调整至与地面垂直状态，从而实现找平作用。

2、本发明通过在柔性管道的内部填充电流变液，来稳定传感器，防止传感器在后续工作时，不会随着震动而移动，安装时，传感器会左右摇摆，在摇摆的过程中，会带动滑动球在滑轨上来回移动，从而引起气腔中的气流流动，在吸气口的作用下，使得振动膜颤动，颤动的振动膜会使9中的电流变液断电，而当传感器稳定之后又会在电流的作用下，固化，由于两个滑道的圆心只共线不共点，因此，整个装置开始工作时，即使受到震动，也会在固化的柔性管道作用下限位，防止工作时传感器与地面不倾斜。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1中A处结构示意图；

图3为本发明图2中B处结构示意图；

图4为本发明图3中C处结构示意图；

图5为本发明滑轨处受力示意图。

图中：1、L形螺杆；2、保护下壳；3、保护盖；4、拾震传感器；5、第一滑轨；6、第二滑轨；7、第一气腔；8、万向球；801、触块；802、金属线；803、触环；9、柔性管道；10、滑动球；11、斥球；12、拉绳；13、推动杆；14、活塞；15、第二气腔；16、第三气腔；17、电源；18、吸气口；19、振动膜；20、弹簧；21、拉动杆；22、第一导电块；23、固定柱；24、滑动腔；25、第二导电块；26、导线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，一种矿井内地震监测装置，包括L形螺杆1，L形螺杆1通过螺纹孔与保护下壳2的底部中心处固定安装，保护下壳2的内部中空，且保护下壳2的上端内侧壁上有螺纹用于固定安装保护盖3，保护盖3的中部安装有拾震传感器4，保护盖3的底面固定安装有第一滑轨5、第二滑轨6，第一滑轨5的半径小于第二滑轨6的半径，且第一滑轨5、第二滑轨6圆心共线，第二滑轨6的圆心比第一滑轨5的圆心更加靠近拾震传感器4，此时第一滑轨5、第二滑轨6的距离从中间到两侧会逐渐减小，保护盖3的远离拾震传感器4的外侧中部固定安装有第一气腔7，第一气腔7弧形的管道，第一滑轨5上端的两出口与第一气腔7底部的两端连通，保护盖3的中心处活动安装有万向球8，万向球8能够在保护盖3上多角度转动，万向球8包括球体，球体上靠近保护盖3的一侧安装有触块801，触块801的底部安装有金属线802，金属线802的另一侧连通到整个球体靠近拾震传感器4的一侧，且保护盖3上安装有半球形的触环803，触环803与触块801之间接触，不论万向球8的上方怎么转动，都能够保证触块801与触环803之间接触，万向球8靠近拾震传感器4的底部固定安装有柔性管道9，柔性管道9的内部填充有电流变液，柔性管道9分为可形变区与不可形变区，且可形变区主要位于第一滑轨5、第二滑轨6之间，柔性管道9位于第一滑轨5、第二滑轨6上分别固定安装有滑动球10，两个滑动球10分别在第一滑轨5、第二滑轨6上滑动，滑动球10通过拉绳12与万向球8之间固定连接，第一滑轨5上滑动设置有斥球11，斥球11设有两个，分别位于滑动球10的两侧，且第一滑轨5上的滑动球10与两个斥球11之间的磁性相同，斥球11远离振动膜19的另外一侧固定安装有推动杆13，推动杆13的形状与第一滑轨5的滑道形状相似，推动杆13的另外一端延伸至活塞14中，且推动杆13的另一端固定安装有活塞14，活塞14能够在第一气腔7内的空腔中滑动，第一气腔7的上方中部固定安装有第二气腔15，第二气腔15两端开口，且第二气腔15的中部固定安装有隔板，将来自第一气腔7两侧的气流分别引出，避免彼此之间影响流动，第二气腔15的上端安装有第三气腔16，第三气腔16将第二气腔15中的气体引向两侧，使得第三气腔16的出口端倾斜向下，这样的设置，能够有效的防止外来异物掉落在第二气腔15中，从而影响活塞14的滑动，第一气腔7靠近万向球8的内侧开设有一空腔用来放置电源17，电源17上的电流与触环803之间通过导线电性连接，金属线802的另一端通向柔性管道9的内部，柔性管道9内设置有导线，能够将来自金属线802的电流从柔性管道9的上端一直连通到柔性管道9的下端，第三气腔16靠近第一气腔7的一侧开设有18，第三气腔16与第一气腔7、第二气腔15之间形成一个安装腔，安装腔的内部安装有振动膜19，振动膜19通过细小的弹簧20与第一气腔7、第二气腔15的侧壁之间固定安装，18的位置正对振动膜19，振动膜19远离18的一侧固定安装有拉动杆21，拉动杆21靠近第一气腔7的一端外侧固定安装有第一导电块22，第一导电块22的保护下壳2外侧接触有固定柱23，固定柱23固定安装在第一气腔7、第二气腔15的外侧壁，固定柱23的中部开设有滑动腔24，固定柱23上固定安装有第二导电块25，第二导电块25位于滑动腔24的两侧，第二导电块25一端暴露在滑动腔24中与第一导电块22接触，第二导电块25的另一端连接有导线26。

其中，振动膜19、弹簧20、拉动杆21、第一导电块22、固定柱23、滑动腔24、第二导电块25为一组通电开关。

其中，第二气腔15两侧的通电开关之间串联。

其中，第一滑轨5、第二滑轨6的摩擦因数不同，且第一滑轨5的摩擦因数大于第二滑轨6的摩擦因数。

综上，整个装置开始安装时，此时电源17处于断电状态，将拾震传感器4安装柔性管道9的底部，然后保护盖3旋转安装在保护下壳2的顶部，再将整个装置安装L形螺杆1上，打开电源，如果整个装置不是平衡的状态，则在柔性管道9的作用自动调整平衡，并且由于柔性管道9此时处于柔性状态，安装时，会带动拾震传感器4来回摇晃，当拾震传感器4开始摇晃时，由于第二滑轨6上的滑动球10会在拾震传感器4的作用下来回摇摆，拉动第一滑轨5上的滑动球10左右摇摆，由于第一滑轨5上滑动球10左右设置有斥球11，此时参考图2，磁斥力会使得斥球11也会左右摇摆，当第一滑轨5上滑动球10两侧斥球11左右摇摆时，也会带动推动杆13移动，使得活塞14在第一气腔7的内腔来回移动，由于第一气腔7是与整个外界连通的，此时第三气腔16中会有气流吸入吹出，由于18的设置，当气流在第三气腔16中流动时，会引起振动膜19的颤动，由于振动膜19上的第一导电块22最开始与第二导电块25之间接触的，一旦振动膜19开始颤动，会引起拉动杆21在滑动腔24内部沿着滑动腔24的轴向来回移动，从而使得第二导电块25之间处于断开状态，柔性管道9中的电流变液是液态的，而当整个装置逐渐处于稳定的状态时，此时振动膜19将不再颤动，趋于稳定，第二导电块25通电，并且只有两侧的通电开关都处于不颤动时，此时整个装置才是为稳定状态，此时电源17的电流，会传到触环803上，然后再通过柔性管道9内的导线传递到最低部，使得整个柔性管道9内部的电流变液都接触电流，然后固化，以此来保证拾震传感器4处于稳定状态，当检测震动时，拾震传感器4不会移动，防止移动影响拾震传感器4监测效果。

参考图5，假设滑动球10位于第二滑轨6上的球为a,第二滑轨6上的滑动球10为b，万向球8到a之间的距离为L1，a到b之间的距离为L2，b到拾震传感器4之间的距离为L3，根据上述可知L2具有弹性，可以形变，L1、L3不可形变，并且由于第一滑轨5、第二滑轨6的圆心不共点而是共线的，从第一滑轨5、第二滑轨6之间的距离从中部往两侧逐渐减小，并且第一滑轨5、第二滑轨6之间的摩擦因数不同，受力之后，摆动的幅度大小也不同，b更光滑点，因此摆动的幅度更大，当拾震传感器4摆动时，b会拉动a，因为a的摩擦力f2大于f1，整个装置处于稳定状态时，此时a、b的位置会有一定的偏差，形成如图5显示的状态，整个装置感受到震动时，由于第一滑轨5的圆心与第二滑轨6的圆心不在同一点，因此拾震传感器4震动时，L2处于固定状态，长度一定，第二滑轨6、第一滑轨5轨迹圆心不同，假设b能动，此时，第一滑轨5的运动轨迹沿着与第二滑轨6同心的轨迹上移，但是由于会对a有一个限位的效果，a无法移动，反推过来，第二滑轨6也会被L2抵住，而无法移动，整个装置能够在监测地震震动时，传感器也不会移动。

本发明的使用方法如下：

开始时，电源17处于断电状态，将拾震传感器4的螺纹孔安装在柔性管道9的底部，然后保护盖3旋转安装在保护下壳2的顶部，再将整个装置安装L形螺杆1上，打开电源，如果整个装置不是平衡的状态，则在柔性管道9的作用自动调整平衡，并且由于柔性管道9此时处于柔性状态，安装时，会带动拾震传感器4来回摇晃，当拾震传感器4开始摇晃时，由于第二滑轨6上的滑动球10会在拾震传感器4的作用下来回摇摆，拉动第一滑轨5上的滑动球10左右摇摆，由于第一滑轨5上滑动球10左右设置有斥球11，参考图2，磁斥力会使得斥球11也会左右摇摆，当第一滑轨5上滑动球10两侧斥球11左右摇摆时，也会带动推动杆13移动，使得活塞14在第一气腔7的内腔来回移动，第一气腔7与整个外界连通，第三气腔16中会有气流吸入吹出，气流在第三气腔16中流动，由于18的设置，当气流在第三气腔16中流动时，由于负压作用，会引起振动膜19的颤动，由于振动膜19上的第一导电块22最开始与第二导电块25之间接触的，一旦振动膜19开始颤动，会引起拉动杆21在滑动腔24内部沿着滑动腔24的轴向来回移动，从而使得第二导电块25之间处于断开状态，柔性管道9中的电流变液是液态的，而当整个装置逐渐处于稳定的状态时，此时振动膜19将不再颤动，趋于稳定，第二导电块25通电，并且只有两侧的通电开关都处于不颤动时，此时整个装置才是为稳定状态，此时电源17的电流，会传到触环803上，然后再通过柔性管道9内的导线传递到最低部，使得整个柔性管道9内部的电流变液都接触电流，然后固化，拾震传感器4处于稳定状态，最后实现调整找平之后，传感器不再移动。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种矿井内地震监测装置，包括L形螺杆（1），其特征在于：所述L形螺杆（1）通过螺纹孔与保护下壳（2）的底部中心处固定安装，所述保护下壳（2）的内部中空，且保护下壳（2）的上端内侧壁上有螺纹用于固定安装保护盖（3），所述保护盖（3）的中部安装有拾震传感器（4），所述保护盖（3）的底面固定安装有第一滑轨（5）、第二滑轨（6），所述保护盖（3）的远离拾震传感器（4）的外侧中部固定安装有第一气腔（7），所述第一气腔（7）弧形的管道，所述第一滑轨（5）上端的两出口与第一气腔（7）底部的两端连通，所述保护盖（3）的中心处活动安装有万向球（8），所述万向球（8）能够在保护盖（3）上多角度转动，所述万向球（8）靠近拾震传感器（4）的底部固定安装有柔性管道（9），所述拾震传感器（4）与柔性管道（9）之间通过螺纹固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种矿井内地震监测装置，其特征在于：所述柔性管道（9）位于第一滑轨（5）、第二滑轨（6）上分别固定安装有滑动球（10），两个所述滑动球（10）分别在第一滑轨（5）、第二滑轨（6）上滑动，所述滑动球（10）通过拉绳（12）与万向球（8）之间固定连接，所述斥球（11）远离振动膜（19）的另外一侧固定安装有推动杆（13），所述推动杆（13）的形状与第一滑轨（5）的滑道形状相似，所述推动杆（13）的另外一端延伸至活塞（14）中，且推动杆（13）的另一端固定安装有活塞（14），所述活塞（14）能够在第一气腔（7）内的空腔中滑动，所述第一气腔（7）的上方中部固定安装有第二气腔（15），所述第二气腔（15）两端开口，且第二气腔（15）的中部固定安装有隔板，所述第二气腔（15）的上端安装有第三气腔（16），所述第三气腔（16）将第二气腔（15）中的气体引向两侧，使得第三气腔（16）的出口端倾斜向下，所述第一气腔（7）靠近万向球（8）的内侧开设有一空腔用来放置电源（17），所述第三气腔（16）靠近第一气腔（7）的一侧开设有（18），所述第三气腔（16）与第一气腔（7）、第二气腔（15）之间形成一个安装腔，所述安装腔的内部安装有振动膜（19），所述振动膜（19）通过细小的弹簧（20）与第一气腔（7）、第二气腔（15）的侧壁之间固定安装，所述（18）的位置正对振动膜（19），所述振动膜（19）远离（18）的一侧固定安装有拉动杆（21），所述拉动杆（21）靠近第一气腔（7）的一端外侧固定安装有第一导电块（22），所述第一导电块（22）的保护下壳（2）外侧接触有固定柱（23），所述固定柱（23）固定安装在第一气腔（7）、第二气腔（15）的外侧壁，所述固定柱（23）的中部开设有滑动腔（24），所述固定柱（23）上固定安装有第二导电块（25），所述第二导电块（25）位于滑动腔（24）的两侧，所述第二导电块（25）一端暴露在滑动腔（24）中与第一导电块（22）接触，所述第二导电块（25）的另一端连接有导线（26）。

3.根据权利要求1所述的一种矿井内地震监测装置，其特征在于：所述第一滑轨（5）的半径小于第二滑轨（6）的半径，且第一滑轨（5）、第二滑轨（6）圆心共线，所述第二滑轨（6）的圆心比第一滑轨（5）的圆心更加靠近拾震传感器（4），此时第一滑轨（5）、第二滑轨（6）的距离从中间到两侧会逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的一种矿井内地震监测装置，其特征在于：所述万向球（8）包括球体，所述球体上靠近保护盖（3）的一侧安装有触块（801），所述触块（801）的底部安装有金属线（802），所述金属线（802）的另一侧连通到整个球体靠近拾震传感器（4）的一侧，且所述保护盖（3）上安装有半球形的触环（803），所述触环（803）与触块（801）之间接触，不论万向球（8）的上方怎么转动，都能够保证触块（801）与触环（803）之间接触。

5.根据权利要求1所述的一种矿井内地震监测装置，其特征在于：所述柔性管道（9）的内部填充有电流变液，所述柔性管道（9）分为可形变区与不可形变区，且可形变区主要位于第一滑轨（5）、第二滑轨（6）之间。

6.根据权利要求2所述的一种矿井内地震监测装置，其特征在于：所述第一滑轨（5）上滑动设置有斥球（11），所述斥球（11）设有两个，分别位于滑动球（10）的两侧，且所述第一滑轨（5）上的滑动球（10）与两个斥球（11）之间的磁性相同。

7.根据权利要求4所述的一种矿井内地震监测装置，其特征在于：所述电源（17）上的电流与触环（803）之间通过导线电性连接，所述金属线（802）的另一端通向柔性管道（9）的内部，所述柔性管道（9）内设置有导线，能够将来自金属线（802）的电流从柔性管道（9）的上端一直连通到柔性管道（9）的下端。

8.根据权利要求2所述的一种矿井内地震监测装置，其特征在于：所述振动膜（19）、弹簧（20）、拉动杆（21）、第一导电块（22）、固定柱（23）、滑动腔（24）、第二导电块（25）为一组通电开关。

9.根据权利要求2所述的一种矿井内地震监测装置，其特征在于：所述第二气腔（15）两侧的通电开关之间串联。

10.根据权利要求1所述的一种矿井内地震监测装置，其特征在于：所述第一滑轨（5）、第二滑轨（6）的摩擦因数不同，且第一滑轨（5）的摩擦因数大于第二滑轨（6）的摩擦因数。

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