CN116295190A - 一种围岩移动实时观测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿顶板支护监测设备领域，具体为一种围岩移动实时观测传感器，包括背板、壳体、第一盖板、电控装置、导槽、滑块、弹性元件、定位槽和第二盖板。背板上设置有通孔。壳体设置在背板上。第一盖板设置在壳体上。电控装置设置在电子仓内。导槽的长度方向与通孔的轴线方向一致，且设置在壳体的外壁上。导槽与通孔相通。滑块设置在导槽内。弹性元件与滑块相连。定位槽设置在壳体的外壁上。弹性元件设置在定位槽内。第二盖板与壳体形成机械仓。导槽、滑块、弹性元件和定位槽设置在机械仓内。本申请整体为一体结构，提高了测量数据的准确性，同时，比传统传感器减小了整体体积，操作人员在安装、拆卸过程中操作方便，省时省力，提高工作效率。

Description

一种围岩移动实时观测传感器

技术领域

本发明涉及煤矿顶板支护监测设备领域，具体为一种围岩移动实时观测传感器。

背景技术

煤矿井下采用锚杆支护技术的巷道，其顶板离层是最大的安全隐患。巷道顶板的离层位移数据需要随时进行监测，以便了解锚杆的支护参数设定的合理性，巷道在使用期间顶板的稳定性，以及巷道顶板上覆岩层裂隙位置的发育等情况。主要目的是：对顶板离层情况进行及时掌握，及早发现顶板失稳的征兆，以避免冒顶事故的发生，对煤矿安全生产具有重要意义。

目前这种传感器是在固定管上连接有机械壳体和电器壳体，在机械壳体内安装左右两个齿轮、与其啮合的两根齿条以及复位弹簧，再将两根带卡爪的细钢绳分别固定在齿条上，由复位弹簧拉紧和复位。电器壳体内安装角传感器，角传感器的转轴插接在齿轮轴上，角传感器导线接在信号变送器输入端，信号变送器输出端接在壳体的信号输出口上，使用时细钢绳的另一端通过卡爪固定在围岩钻孔中。围岩离层时，细钢绳拉动齿条转动，从而带动角传感器转动，输出电位信号，送监测站进行数据处理。

在现有技术中是由于井下环境复杂，会受到震动或碰撞造成刻度卷尺被带动，引起误报。另外，平时围岩离层情况显示不直观，只能在发生电信号报警时才知道离层情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种围岩移动实时观测传感器，解决了现有技术中的机械壳体与电器壳体为分体结构，从而影响数据的准确性的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种围岩移动实时观测传感器，包括：

背板；所述背板上设置有通孔；

壳体，设置在所述背板上，且与所述背板相连接形成电子仓；

第一盖板，设置在所述壳体上，且与所述壳体相连接；

电控装置，设置在所述电子仓内，且与所述壳体相连接；

导槽；所述导槽的长度方向与所述通孔的轴线方向一致；所述导槽设置在所述壳体的外壁上，且与所述壳体相连接；所述导槽与所述通孔相连通；

滑块，设置所述导槽内，与所述导槽滑动连接；

弹性元件，第一端与所述滑块相连接，第二端与所述电控装置相连；

定位槽，设置在所述壳体的外壁上；所述弹性元件设置在所述定位槽内；和

第二盖板，第一端与所述背板相连，且第二端与所述壳体外壁相连；所述第二盖板与所述壳体外壁形成机械仓；所述导槽、所述滑块、所述弹性元件和所述定位槽设置在所述机械仓内。

作为本申请另一实施例，所述电控装置包括：

转轴，第一端与所述弹性元件相连，第二端设置在所述电子仓内；

分度盘，与所述转轴同轴设置，且设置在所述转轴的第二端上；和

传感器，设置在所述电子仓内，且与所述分度盘连接。

作为本申请另一实施例，所述电控装置还包括：

支架，设置所述电子仓内，且与所述壳体相连接；和

支撑孔，设置在所述支架上；所述转轴穿设在所述支撑孔内。

作为本申请另一实施例，一种围岩移动实时观测传感器还包括：

穿孔，设置在所述壳体上，且所述转轴穿设在所述穿孔内。

作为本申请另一实施例，所述穿孔与所述定位槽同轴设置；所述定位槽上设置有敞口，所述弹性元件的一端穿过所述敞口与所述滑块相连接。

作为本申请另一实施例，弹性元件为发条弹簧。

作为本申请另一实施例，所述第二盖板上设置有开口，且所述开口与所述导槽相通。

作为本申请另一实施例，一种围岩移动实时观测传感器还包括：

挡板，设置在所述机械仓内，且与所述壳体的外壁相连接。

作为本申请另一实施例，一种围岩移动实时观测传感器还包括：

钢丝线，第一端与所述滑块的第一端相连；

锚爪，设置在所述钢丝线的第二端上；

盘线，第一端与所述滑块的第二端相连；和

盘线盒，设置在所述盘线的第二端。

作为本申请另一实施例，一种围岩移动实时观测传感器还包括：

电源，用于提供电力。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

背板上设置有通孔。壳体设置在背板上，且与背板相连接形成电子仓。第一盖板设置在壳体上，且与壳体相连接。电控装置设置在电子仓内，且与壳体相连接。导槽的长度方向与通孔的轴线方向一致。导槽设置在壳体的外壁上，且与壳体相连接。导槽与通孔相连通。滑块设置导槽内，与导槽滑动连接。弹性元件的第一端与滑块相连接，第二端与电控装置相连。定位槽设置在壳体的外壁上。弹性元件设置在定位槽内。第二盖板的第一端与背板相连，且第二端与壳体外壁相连。第二盖板与壳体外壁形成机械仓。导槽、滑块、弹性元件和定位槽设置在机械仓内。

在组装时，壳体安装在背板上，第一盖板盖设在壳体上，背板、壳体及第一盖板围设并形成电子仓。导槽、滑块、弹性元件和定位槽安装在电子仓的外侧。第二盖板安装在壳体外壁上，背板、壳体及第二盖板围设并形成机械仓，而导槽、滑块、弹性元件和定位槽都设置在机械仓内。

当矿井内的巷道顶板有变化时，滑块在导槽内发生位移，在滑块位移的同时带动弹性元件变化，再通过电控装置对变化的弹性元件进行比对、分析，当位移较大时，电控装置直接进行电子报警，提醒矿井内的工作人员警觉。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：机械仓紧挨电子仓，背板、壳体、第一盖板及第二盖板形成一体式结构，避免了传统分体式结构因其它原因引起的震动造成电子数据误报，或者是分体式结构接触不灵敏而造成的漏报。另外，安装或者维护时操作方便，大大提高了工作效率，操作时省时省力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种围岩移动实时观测传感器的示意图；

图2是本发明实施例提供的另一角度的示意图；

图3是本发明实施例提供的背板、壳体、第一盖板和第二盖板的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的背板、壳体、定位槽、导槽和第二盖板的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的壳体和挡板的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的定位槽、滑块、挡板、发条弹簧、钢丝线、锚爪、盘线和盘线盒的结构示意图；

图7本发明实施例提供的定位槽、发条弹簧、滑块和导槽结构示意图；

图8本发明实施例提供的转轴、分度盘和传感器结构示意图；

图9本发明实施例提供的壳体、支架、支撑孔和穿孔的结构示意图；

图10本发明实施例提供的壳体、定位槽、穿孔和导槽的结构示意图。

附图标记说明：

10-背板；101-通孔；21-壳体；22-第一盖板；23-支架；231-支撑孔；24-穿孔；31-转轴；32-分度盘；33-传感器；41-导槽；42-滑块；43-发条弹簧；44-定位槽；441-敞口；45-第二盖板；451-开口；46-挡板；51-钢丝线；52-锚爪；53-盘线；54-盘线盒；55-电源。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明实施例提供了一种围岩移动实时观测传感器，结合图1、图2、图3、图4、图6和图7所示，一种围岩移动实时观测传感器包括背板10、壳体21、第一盖板22、电控装置、导槽41、滑块42、弹性元件、定位槽44和第二盖板45。背板10上设置有通孔101。壳体21设置在背板10上，且与背板10相连接形成电子仓。第一盖板22设置在壳体21上，且与壳体21相连接。电控装置设置在电子仓内，且与壳体21相连接。导槽41的长度方向与通孔101的轴线方向一致。导槽41设置在壳体21的外壁上，且与壳体21相连接。导槽41与通孔101相连通。滑块42设置导槽41内，与导槽41滑动连接。滑块42用于与矿井的巷道顶板相连。弹性元件的第一端与滑块42相连接，第二端与电控装置相连。定位槽44设置在壳体21的外壁上。弹性元件设置在定位槽44内。第二盖板45的第一端与背板10相连，且第二端与壳体21外壁相连。第二盖板45与壳体21外壁形成机械仓。导槽41、滑块42、弹性元件和定位槽44设置在机械仓内。

当矿井的巷道顶板发生位移时，带动滑块42沿导槽41移动；滑块42带动弹性元件发生形变；电控装置接收弹性元件的形变，并将形变量转化为数据；电控装置通过对形变量的分析，在形变量超过预设值时发出报警。

在组装时，壳体21安装在背板10上，第一盖板22盖设在壳体21上，背板10、壳体21及第一盖板22围设并形成电子仓。导槽41、滑块42、弹性元件和定位槽44安装在电子仓的外侧。第二盖板45安装在壳体21外壁上，背板10、壳体21及第二盖板45围设并形成机械仓，而导槽41、滑块42、弹性元件和定位槽44都设置在机械仓内。

在现有技术中，机械仓与电子仓是分离的，只是通过数据线进行连接。当机械仓或者电子仓因为碰撞、磕碰等原因造成数据线接触不良或者引起报警时，就会给矿井中的工作人员造成困扰。

导槽41设置在壳体21的外壁上，且长度方向与通孔101的轴线方向一致。滑块42设置在导槽41内，滑块42沿导槽41的方向进行移动。本实施例中，机械仓紧挨电子仓，背板10、壳体21、第一盖板22及第二盖板45形成为一体式结构，当矿井内的巷道顶板有变化时，滑块42在导槽41内发生位移，在滑块42位移的同时带动弹性元件变化，再通过电控装置对变化的弹性元件进行比对、分析，当位移较大时，电控装置直接进行电子报警，提醒矿井内的工作人员警觉。

具体的，导槽41与壳体21固定连接。具体的，导槽41与壳体21为焊接连接，也可以为一次注塑成形。具体的，定位槽44与壳体21固定连接。具体的，定位槽44与壳体21焊接连接，也可以为一次注塑成形。本实施例，优选为一次注塑成形，这样大大节约成本。

具体的，滑块42设置在导槽41内，并与导槽41滑动连接。具体的，弹性元件与滑块42是可拆卸连接。具体的，弹性元件与滑块42可以为螺栓连接，也可以为挂勾连接。

作为一种实施例，第一盖板22还包括窗口和电子显示器，窗口设置在第一盖板22上。电子显示器设置在窗口上。设置在第一盖板22上的电子显示器，可以直观的显示数据变化。

在现有技术中，在传感器上安装尺子，通过尺子露出的长短来表现巷道顶板位移多少，在矿井下尺子很容易附着上污泥或者受到外力而损坏，同时矿井下光线昏暗无法正确看清尺子的标数，造成误判会影响生产安全。

背板10和壳体21相连接，背板10、壳体21及第一盖板22围设形成电子仓，而电控装置安装在电子仓内。第二盖板45与壳体21相连接，背板10、壳体21及第二盖板45围设形成机械仓，而导槽41、滑块42、弹性元件和定位槽44安装在机械仓内。背板10、第一盖板22和第二盖板45将重要的部件和电控装置保护起来，同时缩短了电子仓与机械仓的距离。

具体的，背板10和壳体21为固定连接。具体的，第一盖板22与壳体21为可拆卸连接。具体的，第一盖板22与壳体21为螺栓连接。具体的，第二盖板45与壳体21为可拆卸连接。具体的，第二盖板45与壳体21为螺栓连接。

作为一种实施例，结合图8所示，电控装置包括转轴31、分度盘32和传感器33。转轴31的第一端与弹性元件相连，第二端设置在电子仓内。分度盘32与转轴31同轴设置，且设置在转轴31的第二端上。传感器33设置在电子仓内，且与分度盘32连接。

弹性元件的第二端与转轴31相连接。当滑块42在导槽41内产生位移时，滑块42带动弹性元件发生形变，弹性元件带动转轴31进行转动。在转轴31转动时，带动安装在转轴31第二端上的分度盘32进行转动。在分度盘32上均匀设置有若干个栅格激光成像点。传感器33对栅格激光成像点进行对比分析，计算观测结果。

作为一种实施例，一种围岩移动实时观测传感器还包括控制器。传感器33与控制器电性连接，且用于将检测到的分度盘32的变化值发送至控制器。控制器用于将传感器33检测的数值与设定值进行对比；并在传感器33检测的数值达到设定值时，控制器发送警报信号。

具体的，转轴31与弹性元件为可拆卸连接。具体的，转轴31与弹性元件可以为螺栓连接，也可以为卡扣连接。具体的，转轴31与分度盘32为可拆卸连接。具体的，转轴31与分度盘32为螺栓连接。具体的，传感器33与壳体21为可拆卸连接。具体的，传感器33与壳体21螺栓连接。

作为一种实施例，结合图8和图9所示，电控装置还包括支架23和支撑孔231。支架23设置电子仓内，且与壳体21相连接。支撑孔231设置在支架23上。转轴31穿设在支撑孔231内。

转轴31穿设在支架23的支撑孔231内，支架23为转轴31起到支撑和稳定的作用。当转轴31转动时，保证转轴31的另一端的分度盘32能够均匀转动，且在转动时不发生晃动或者位移的情况，如果分度盘32晃动或发生位移会造成传感器33无法正常对比分析数据。

具体的，支架23与壳体21为固定连接。具体的，支架23与壳体21可以为焊接连接，也可以为一次注塑成形。本实施例，优选一次注塑成形。

作为一种实施例，结合图8、图9和图10所示，一种围岩移动实时观测传感器还包括穿孔24。穿孔24设置在壳体21上，且转轴31穿设在穿孔24内。

转轴31穿设于壳体21上的穿孔24，且转轴31的另一端设置在电子仓内。通过设置穿孔24对转轴31起到了固定和支撑的作用，防止弹性元件带动转轴31发生偏移。

作为一种实施例，结合图4、图6、图7和图10所示，穿孔24与定位槽44同轴设置；定位槽44上设置有敞口441，弹性元件的一端穿过敞口441与滑块42相连接。

穿孔24与定位槽44同轴设置，保证弹性元件的转动均匀传导至转轴31。

作为一种实施例，结合图4、图6、图7和图10所示，弹性元件为发条弹簧43。

作为一种实施例，结合图3和图4所示，第二盖板45上设置有开口451，且开口451与导槽41相通。

第二盖板45上设置有开口451，开口451与导槽41相通。背板10上设置有通孔101，通孔101与导槽41相通。使得开口451、导槽41和通孔101均相通。

作为一种实施例，结合图5和图6所示，一种围岩移动实时观测传感器还包括挡板46。挡板46设置在机械仓内，且与壳体21外壁相连接。

挡板46安装在机械仓内，在与滑块42的滑动平面相垂直的方向上安装在导槽41和定位槽44的上方。在滑块42在导槽41内移动时，对滑块42起到限位作用，使滑块42只能沿导槽41的方向进行移动。同时挡板46也对安装在定位槽44内的发条弹簧43起到限位作用，防止发条弹簧43在拉伸过程或者回力过程发生位移或者打结。

作为一种实施例，结合图1、图2、图5和图6所示，一种围岩移动实时观测传感器还包括钢丝线51、锚爪52、盘线53和盘线盒54。钢丝线51的第一端与滑块42的第一端相连。锚爪52设置在钢丝线51的第二端上。盘线53的第一端与滑块42的第二端相连。盘线盒54设置在盘线53的第二端。

作为一种实施例，结合图1和图2所示，一种围岩移动实时观测传感器还包括电源55。电源55用于提供电力。

围岩移动实时观测传感器可以通过铺设电线为电控装置提供电力，也可以通过设置充电电池为电控装置提供电力。

本申请中一种围岩移动实时观测传感器的工作过程为：锚爪52与矿井内的巷道顶板相连；当矿井内的巷道顶板发生移动时，锚爪52通过钢丝线51带动滑块42移动，滑块42通过盘线53带动盘线盒54转动；盘线盒54、盘线53与钢丝线51、锚爪52分别从滑块42的两端拉住滑块42，并对滑块42起到限位作用。

滑块42沿导槽41移动时，带动发条弹簧43发生形变；发条弹簧43带动转轴31转动；转轴31带动分度盘32转动；传感器33用于检测分度盘32转动的角度。当分度盘32转动的角度大于设定值时，本申请的传感器发出报警。

该装置能够保证在井下复杂的工作环境中，整体为一体结构，提高了测量数据的准确性，避免了传统分体式的传感器，因外部磕碰造成接触不良影响数据的准确性。同时，比传统传感器减小了整体体积，操作人员在安装、拆卸过程中操作方便，省时省力，提高工作效率。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种围岩移动实时观测传感器，其特征在于，包括：

背板；所述背板上设置有通孔；

壳体，设置在所述背板上，且与所述背板相连接形成电子仓；

第一盖板，设置在所述壳体上，且与所述壳体相连接；

电控装置，设置在所述电子仓内，且与所述壳体相连接；

导槽；所述导槽的长度方向与所述通孔的轴线方向一致；所述导槽设置在所述壳体的外壁上，且与所述壳体相连接；所述导槽与所述通孔相连通；

滑块，设置所述导槽内，与所述导槽滑动连接；

弹性元件，第一端与所述滑块相连接，第二端与所述电控装置相连；

定位槽，设置在所述壳体的外壁上；所述弹性元件设置在所述定位槽内；和

第二盖板，第一端与所述背板相连，且第二端与所述壳体外壁相连；所述第二盖板与所述壳体外壁形成机械仓；所述导槽、所述滑块、所述弹性元件和所述定位槽设置在所述机械仓内。

2.根据权利要求1所述的一种围岩移动实时观测传感器，其特征在于，所述电控装置包括：

转轴，第一端与所述弹性元件相连，第二端设置在所述电子仓内；

分度盘，与所述转轴同轴设置，且设置在所述转轴的第二端上；和

传感器，设置在所述电子仓内，且与所述分度盘连接。

3.根据权利要求2所述的一种围岩移动实时观测传感器，其特征在于，所述电控装置还包括：

支架，设置所述电子仓内，且与所述壳体相连接；和

支撑孔，设置在所述支架上；所述转轴穿设在所述支撑孔内。

4.根据权利要求2所述的一种围岩移动实时观测传感器，其特征在于，还包括：

穿孔，设置在所述壳体上，且所述转轴穿设在所述穿孔内。

5.根据权利要求4所述的一种围岩移动实时观测传感器，其特征在于：

所述穿孔与所述定位槽同轴设置；所述定位槽上设置有敞口，所述弹性元件的一端穿过所述敞口与所述滑块相连接。

6.根据权利要求1所述的一种围岩移动实时观测传感器，其特征在于：所述弹性元件为发条弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种围岩移动实时观测传感器，其特征在于：所述第二盖板上设置有开口，且所述开口与所述导槽相通。

8.根据权利要求1所述的一种围岩移动实时观测传感器，其特征在于，还包括：

挡板，设置在所述机械仓内，且与所述壳体的外壁相连接。

9.根据权利要求1所述的一种围岩移动实时观测传感器，其特征在于，还包括：

钢丝线，第一端与所述滑块的第一端相连；

锚爪，设置在所述钢丝线的第二端上；

盘线，第一端与所述滑块的第二端相连；和

盘线盒，设置在所述盘线的第二端。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种围岩移动实时观测传感器，其特征在于，还包括：

电源，用于提供电力。

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