CN118168996A - 一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用于粉尘检测领域的一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，通过贯穿孔使得粉尘得以通过防护罩框，进而使得监测仪得以正常进行监测操作，此外通过防护罩框可为监测仪提供弹性的防护保护，在石子块撞击防护罩框导致防护罩框发生局部凹陷变形时，配合阻尼转轴、随动块、限位块以及拦截杆，得以对石子块进行减速处理并避免撞击到监测仪的表面，并在之后防护罩框表面变形部位复位时，通过阻尼转轴、发条弹簧的配合，使得防护罩框得以缓速复位，以此降低石子块弹出时的初始动能，降低后续迸溅至施工现场工人身体表面的可能，确保施工安全。

Description

一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统

技术领域

本发明涉及一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，特别是涉及应用于粉尘检测领域的一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统。

背景技术

在进行水电站的建设时，依据地形不同，周边治理防护措施也相应调整，在水电站附近存在有泥石流沟时，需要对周边的高陡边坡碎裂岩体进行开挖，方便后续的施工操作，在开挖过程中，需要对施工现场的粉尘数据进行监测，以此来维护施工现场的施工安全。

中国发明专利CN202310005177.X说明书公开了一种节能环保的建筑施工用粉尘监测设备，包括防护件、安装底座和延伸架，防护件包括罩设在监测器本体外部周边的防护杆，安置座一侧转动连接的连接杆下端螺纹连接在延伸架的上端，延伸架的下端可拆卸连接在安装底座上。该发明，利用安装底座配合延伸架一同组合形成安装监测器的架体，便于根据实际使用需求将监测器安装时使用部位处，进行有效的空气粉尘监测操作，同时在监测器外部罩设防护件，对监测器进行有效的防护，确保可以稳定的使用，有效的避免外物碰撞或者撞击对监测器造成影响，并且延伸架的长度可根据使用需求进行调试，更为便捷地完成对监测器的安装操作，整体结构简单，便于使用。

现有粉尘监测设备在施工现场进行粉尘监测时，为避免现场迸溅石子块对监测仪造成损害，通常在监测仪的外侧添加金属笼结构，以此来加强抗冲击效果，但是为了保证监测仪正常进行检测，金属笼的缝隙较大，对尺寸较小的石子块的抗冲击效果有限，此外即使金属笼的缝隙较小，可以抵抗石子块的撞击，但是石子块与金属笼之间为刚性碰撞，之后石子块会再次反弹离开金属笼的表面，迸溅至施工现场的工人的身体表面，影响施工安全。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是在保证粉尘监测仪正常检测的基础上，为施工现场的粉尘监测仪提供一种安全有效的防护保护。

为解决上述问题，本发明提供了一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，包括有支撑柱座，支撑柱座的上方安装有橡胶材料制成的防护罩框，且防护罩框的顶部安装有金属材料制成的穹顶结构，防护罩框的内部贯穿设有贯穿孔，防护罩框内壁的八个拐角处均安装有两个呈T字型布置的约束座，其中下方的四个约束座的表面连接有支杆，且支杆的尾端固定连接在支撑柱座的表面，上下两个约束座通过条形板固定连接；

约束座的内部设有圆形凹陷，圆形凹陷的内部安装有阻尼转轴和发条弹簧，且阻尼转轴的内部贯穿连接有挂杆，且挂杆的端部与发条弹簧的活动端连接，发条弹簧的固定端与圆形凹陷的内壁固定连接，圆形凹陷的内壁安装有限位块，挂杆两端端部的表面均安装有位于阻尼转轴和发条弹簧中间的随动块；

挂杆的表面固定安装有拦截杆，且拦截杆的高度小于防护罩框自身高度值的一半，拦截杆的尾端与防护罩框的内壁连接。

在上述泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统中，防护罩框可为监测仪提供弹性的防护保护，并能够在防护罩框复位时降低石子块弹出时的初始动能，降低后续迸溅至施工现场工人身体表面的可能，确保施工安全。

作为本申请的进一步改进，支撑柱座的表面固定安装有风向风速仪，支撑柱座的顶部镶嵌安装有与风向风速仪电性连接的驱动马达，驱动马达的输出端连接有位于防护罩框内侧的监测仪。

作为本申请的再进一步改进，防护罩框的底部为镂空设计，且约束座的表面与防护罩框的内表面连接，监测仪在竖直方向的投影面积小于防护罩框在竖直方向的投影面积。

作为本申请的更进一步改进，拦截杆自初始状态翻转至监测仪表面运动的弧形对应的圆心角为α，随动块自初始状态运动至限位块位置处弧形对应的圆心角为β，且α大于等于β。

作为本申请的更进一步改进，阻尼转轴对挂杆转动时的阻力小于发条弹簧惯性作用力，且阻尼转轴位于拦截杆和随动块的中间。

作为本申请的又一种改进，随动块为永磁体，限位块为电磁块，且限位块与随动块之间相互吸引，限位块的表面安装有与限位块电性连接的压力感应器。

作为本申请的又一种改进的补充，限位块和随动块之间的磁力吸引作用力大于发条弹簧的弹性作用力。

作为本申请的再一种改进，防护罩框的外表面安装有呈鱼鳞状铺放的鳞片条，且鳞片条与贯穿孔间隔布置，鳞片条背离防护罩框的一侧表面的尾端布置有截面为直角三角形的尖锐部。

作为本申请的再一种改进的补充，鳞片条为弹性材料制成，尖锐部为高强度耐磨材料制成。

综上所述，本粉尘监测系统，通过贯穿孔使得粉尘得以通过防护罩框，进而使得监测仪得以正常进行监测操作，此外通过防护罩框可为监测仪提供弹性的防护保护，在石子块撞击防护罩框导致防护罩框发生局部凹陷变形时，配合阻尼转轴、随动块、限位块以及拦截杆，得以对石子块进行减速处理并避免撞击到监测仪的表面，并在之后防护罩框表面变形部位复位时，通过阻尼转轴、发条弹簧的配合，使得防护罩框得以缓速复位，以此降低石子块弹出时的初始动能，降低后续迸溅至施工现场工人身体表面的可能，确保施工安全。

附图说明

图1为本申请第一至三种实施方式的整体结构外观示意图；

图2为本申请第一至三种实施方式的防护罩框内部结构示意图；

图3为本申请第一至三种实施方式的挂杆、拦截杆和约束座安装示意图；

图4为本申请第一至三种实施方式的约束座内部组成结构示意图；

图5为本申请第一至二种实施方式的石子块撞击防护罩框的状态示意图；

图6为本申请第一种实施方式的石子块撞击防护罩框后防护罩框表面凹陷变形的变化状态图；

图7为本申请第二种实施方式的电磁块和压力感应器以及随动块安装图；

图8为本申请第二种实施方式的石子块撞击防护罩框后防护罩框表面凹陷变形的变化状态图；

图9为本申请第二种实施方式的电磁块启动且石子块撞击后速度为零沿着防护罩框表面凹陷自主滚落的状态图；

图10为本申请第三种实施方式的鳞片条和防护罩框的侧视图；

图11为本申请第三种实施方式的鳞片条和防护罩框的正视图；

图12为本申请第三种实施方式的鳞片条和尖锐部的示意图；

图13为本申请第三种实施方式的石子块速度不为零继续深入防护罩框内时遇到鳞片条的拦截状态示意图；

图14为本申请第三种实施方式的石子块继续运动受到鳞片条的阻拦时推动鳞片条表面形成褶皱的状态示意图。

图中标号说明：

1、支撑柱座；2、风向风速仪；3、防护罩框；31、鳞片条；32、尖锐部；4、监测仪；5、约束座；51、发条弹簧；52、随动块；53、阻尼转轴；54、限位块；6、挂杆；7、拦截杆。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的三种实施方式作详细说明。

第一种实施方式：

图1-5示出一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，包括有支撑柱座1，支撑柱座1的上方安装有橡胶材料制成的防护罩框3，且防护罩框3的顶部安装有金属材料制成的穹顶结构，防护罩框3的内部贯穿设有贯穿孔，防护罩框3内壁的八个拐角处均安装有两个呈T字型布置的约束座5，其中下方的四个约束座5的表面连接有支杆，且支杆的尾端固定连接在支撑柱座1的表面，上下两个约束座5通过条形板固定连接；

约束座5的内部设有圆形凹陷，圆形凹陷的内部安装有阻尼转轴53和发条弹簧51，且阻尼转轴53的内部贯穿连接有挂杆6，且挂杆6的端部与发条弹簧51的活动端连接，发条弹簧51的固定端与圆形凹陷的内壁固定连接，圆形凹陷的内壁安装有限位块54，挂杆6两端端部的表面均安装有位于阻尼转轴53和发条弹簧51中间的随动块52；

挂杆6的表面固定安装有拦截杆7，且拦截杆7的高度小于防护罩框3自身高度值的一半，拦截杆7的尾端与防护罩框3的内壁连接。

具体的，在监测仪4工作时，外部的粉尘得以通过贯穿孔进入防护罩框3的内部，以此保证监测仪4得以正常进行粉尘监测操作；

在遭遇外部的石子块的撞击时，石子块先接触到防护罩框3，随后该侧的防护罩框3发生内陷形变，此时防护罩框3带动与之连接的拦截杆7发生偏转，在拦截杆7发生弧形偏转时，带动挂杆6转动（转动弧长小于一周），在挂杆6转动时，由于阻尼转轴53的阻力作用下，会对挂杆6的转动起到阻力效果，进而对正在撞击状态的石子块起到减速效果，削减石子块的动能；

在挂杆6转动过程中，随动块52同步运动，当随动块52与限位块54接触时，限位块54阻拦随动块52继续转动，进而对挂杆6起到阻停效果，进而避免拦截杆7跟随防护罩框3内陷变形部分过度运动对监测仪4的侧壁表面造成撞击影响，进而保护监测仪4；

图6示出，在防护罩框3内陷变形结束后，需要复位，此时挂杆6在发条弹簧51的惯性作用下复位，在复位过程中，挂杆6同样受到阻尼转轴53的阻力作用，因此在防护罩框3内陷变形部分恢复至原状的过程中，处于减速状态，因此可避免陷在防护罩框3内陷变形部分中的石子块高速弹出（原理类似于弹弓），对凹陷变形的防护罩框3在复位过程中进行减速处理，从而使得撞击在防护罩框3表面的石子块得以缓速离开防护罩框3的表面，降低石子块对岩体开挖现场施工人员造成迸溅伤害的可能，保证施工现场的安全。

支撑柱座1的表面固定安装有风向风速仪2，支撑柱座1的顶部镶嵌安装有与风向风速仪2电性连接的驱动马达8，驱动马达8的输出端连接有位于防护罩框3内侧的监测仪4。

具体的，通过风向风速仪2，可对防护罩框3外侧环境的风向进行测试，并将相关信息传送至驱动马达8位置处，使得驱动马达8带动监测仪4发生位置调整，使得监测仪4的监测面始终与迎风面相同，保证监测操作正常进行。

防护罩框3的底部为镂空设计，且约束座5的表面与防护罩框3的内表面连接，监测仪4在竖直方向的投影面积小于防护罩框3在竖直方向的投影面积。

具体的，在工作时，底部镂空的设计方便监测仪4进行散热，此外由于监测仪4与防护罩框3的内壁之间存在间隙，因此为拦截杆7的偏转运动提供空间，进而为撞击的石子块提供减速操作空间。

拦截杆7自初始状态翻转至监测仪4表面运动的弧形对应的圆心角为α，随动块52自初始状态运动至限位块54位置处弧形对应的圆心角为β，且α大于等于β。

具体的，由于α大于等于β，因此拦截杆7在运动至极限位置处（也即随动块52运动至限位块54位置处）时，拦截杆7不会撞击至监测仪4的表面（即使拦截杆7接触到监测仪4的表面也是处于贴合状态，不会发生撞击事故）。

阻尼转轴53对挂杆6转动时的阻力小于发条弹簧51惯性作用力，且阻尼转轴53位于拦截杆7和随动块52的中间。

具体地，阻尼转轴53提供的阻力略小于发条弹簧51惯性作用力，因此可大幅度削弱发条弹簧51的惯性作用，因此可起到较好的减速效果。

第二种实施方式：

图7-9示出随动块52为永磁体，限位块54为电磁块，且限位块54与随动块52之间相互吸引，限位块54的表面安装有与限位块54电性连接的压力感应器。

限位块54和随动块52之间的磁力吸引作用力大于发条弹簧51的弹性作用力。

与第一种实施方式不同的是，本实施方式中利用限位块54和随动块52之间的磁吸作用，使得拦截杆7运动至极限位置处后得以保持该状态一段时间，避免防护罩框3内陷变形部分在变形至极致后立即回弹，延长变形部分对石子块的包围时长，如此在石子块运动至拦截杆7极限位置且在内陷变形部分处速度为零时，可沿着凹陷的坡面自主滚落离开防护罩框3的表面。

具体的，在随动块52运动至限位块54位置处时，对限位块54的表面产生挤压效果，此时压力感应器可控制电磁块启动，对永磁体的随动块52产生吸引维持作用。

第三种实施方式：

图10-12示出防护罩框3的外表面安装有呈鱼鳞状铺放的鳞片条31，且鳞片条31与贯穿孔间隔布置，鳞片条31背离防护罩框3的一侧表面的尾端布置有截面为直角三角形的尖锐部32。

鳞片条31为弹性材料制成，尖锐部32为高强度耐磨材料制成。

与第二种实施方式不同的是，由于拦截杆7不是板状结构，且与防护罩框3未接触的部位不具有拦截继续弹性变形的效果，若石子块落在拦截杆7与防护罩框3未接触的部位且在石子块运动至拦截杆7极限位置处速度不为零仍具有一定动能时，石子块会继续带动防护罩框3内陷变形，可能会撞击监测仪4的表面，此时借助鳞片条31和尖锐部32可改善此问题。

具体的，在石子块处于上述描述的情况时，石子块存在有继续深入防护罩框3内带动其继续变形的倾向，此时石子块下部分表面与变形部分的下部分的鳞片条31发生对向挤压运动（如图13所示），石子块接触挤压尖锐部32并导致鳞片条31的表面产生褶皱（如图14所示），加强石子块继续深入运动的阻力，进而起到减速效果。

综上，本粉尘监测系统，通过贯穿孔使得粉尘得以通过防护罩框3，进而使得监测仪4得以正常进行监测操作，此外通过防护罩框3可为监测仪4提供弹性的防护保护，在石子块撞击防护罩框3导致防护罩框3发生局部凹陷变形时，配合阻尼转轴53、随动块52、限位块54以及拦截杆7，得以对石子块进行减速处理并避免撞击到监测仪4的表面，并在之后防护罩框3表面变形部位复位时，通过阻尼转轴53、发条弹簧51的配合，使得防护罩框3得以缓速复位，以此降低石子块弹出时的初始动能，降低后续迸溅至施工现场工人身体表面的可能，确保施工安全。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，包括有支撑柱座（1），其特征在于：所述支撑柱座（1）的上方安装有橡胶材料制成的防护罩框（3），且防护罩框（3）的顶部安装有金属材料制成的穹顶结构，所述防护罩框（3）的内部贯穿设有贯穿孔，所述防护罩框（3）内壁的八个拐角处均安装有两个呈T字型布置的约束座（5），其中下方的四个约束座（5）的表面连接有支杆，且支杆的尾端固定连接在支撑柱座（1）的表面，上下两个所述约束座（5）通过条形板固定连接；

所述约束座（5）的内部设有圆形凹陷，所述圆形凹陷的内部安装有阻尼转轴（53）和发条弹簧（51），且阻尼转轴（53）的内部贯穿连接有挂杆（6），且挂杆（6）的端部与发条弹簧（51）的活动端连接，所述发条弹簧（51）的固定端与圆形凹陷的内壁固定连接，所述圆形凹陷的内壁安装有限位块（54），所述挂杆（6）两端端部的表面均安装有位于阻尼转轴（53）和发条弹簧（51）中间的随动块（52）；

所述挂杆（6）的表面固定安装有拦截杆（7），且拦截杆（7）的高度小于防护罩框（3）自身高度值的一半，所述拦截杆（7）的尾端与防护罩框（3）的内壁连接。

2.根据权利要求1所述的一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，其特征在于：所述支撑柱座（1）的表面固定安装有风向风速仪（2），所述支撑柱座（1）的顶部镶嵌安装有与风向风速仪（2）电性连接的驱动马达（8），所述驱动马达（8）的输出端连接有位于防护罩框（3）内侧的监测仪（4）。

3.根据权利要求2所述的一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，其特征在于：所述防护罩框（3）的底部为镂空设计，且约束座（5）的表面与防护罩框（3）的内表面连接，所述监测仪（4）在竖直方向的投影面积小于防护罩框（3）在竖直方向的投影面积。

4.根据权利要求1所述的一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，其特征在于：所述拦截杆（7）自初始状态翻转至监测仪（4）表面运动的弧形对应的圆心角为α，所述随动块（52）自初始状态运动至限位块（54）位置处弧形对应的圆心角为β，且α大于等于β。

5.根据权利要求1所述的一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，其特征在于：所述阻尼转轴（53）对挂杆（6）转动时的阻力小于发条弹簧（51）惯性作用力，且阻尼转轴（53）位于拦截杆（7）和随动块（52）的中间。

6.根据权利要求1所述的一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，其特征在于：所述随动块（52）为永磁体，所述限位块（54）为电磁块，且限位块（54）与随动块（52）之间相互吸引，所述限位块（54）的表面安装有与限位块（54）电性连接的压力感应器。

7.根据权利要求6所述的一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，其特征在于：所述限位块（54）和随动块（52）之间的磁力吸引作用力大于发条弹簧（51）的弹性作用力。

8.根据权利要求1所述的一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，其特征在于：所述防护罩框（3）的外表面安装有呈鱼鳞状铺放的鳞片条（31），且鳞片条（31）与贯穿孔间隔布置，所述鳞片条（31）背离防护罩框（3）的一侧表面的尾端布置有截面为直角三角形的尖锐部（32）。

9.根据权利要求8所述的一种泥石流沟高陡边坡碎裂岩体开挖粉尘监测系统，其特征在于：所述鳞片条（31）为弹性材料制成，所述尖锐部（32）为高强度耐磨材料制成。