CN215595524U - 障碍环境自进退单孔声波换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种障碍环境自进退单孔声波换能器。它包括护罩系统、一发双收超声波传感器、连接套管、供电及通讯线缆和推杆连接口，护罩系统与一发双收超声波传感器连接，一发双收超声波传感器与连接套管连接，供电及通讯线缆与一发双收超声波传感器连接，推杆连接口设置在护罩系统上，护罩系统包括前端护罩结构和后端护罩结构，一发双收超声波传感器的前端安装前端护罩结构、后端安装后端护罩结构；前端护罩结构包括锥形钻头和前端护罩，前端护罩内设置驱动电机，驱动电机分别与锥形钻头、供电及通讯线缆连接；第一刀片结构设置在锥形钻头外壁上。它具备自进和自退能力，保证检测过程的顺利推进和复杂地质条件下的适应性的优点。

Description

障碍环境自进退单孔声波换能器

技术领域

本实用新型涉及一种障碍环境自进退单孔声波换能器。

背景技术

岩土工程中，采用钻孔超声波技术探测开挖引起的围岩扰动状态是合理评价工程开挖质量和工程稳定性分析的基础性工作，图1所示为目前岩土工程中广泛采用的超声波探测换能器形式，其在常规钻孔探测环境下表现出了很好的工程适应性和数据准确性。但面对诸如软岩、破碎围岩、断层等复杂地质条件时，钻孔并不能很好地保持初始形态，往往会发生钻孔变形、孔内淤泥、落石、掉块甚至坍塌等障碍环境，由于一发双收的声波传感器测试要求，换能器采用软连接方式，导致在障碍环境下无法顺利推进到测试点位，甚至导致设备被卡，无法移动或损坏。

因此，开发一种适应复杂地质条件的单孔声波换能器很有必要。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种障碍环境自进退单孔声波换能器，使换能器具备自进和自退能力，保证复杂地质条件下钻孔超声波探测技术的适应性。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：障碍环境自进退单孔声波换能器，其特征在于：包括护罩系统、一发双收超声波传感器、连接套管、供电及通讯线缆和推杆连接口，护罩系统与一发双收超声波传感器连接，一发双收超声波传感器与连接套管连接，供电及通讯线缆与一发双收超声波传感器连接，推杆连接口设置在护罩系统上，

护罩系统包括前端护罩结构和后端护罩结构，一发双收超声波传感器的前端安装前端护罩结构、后端安装后端护罩结构；

前端护罩结构包括锥形钻头和前端护罩，前端护罩内设置驱动电机，驱动电机分别与锥形钻头、供电及通讯线缆连接；

第一刀片结构设置在锥形钻头外壁上。

在上述技术方案中，第一刀片结构呈三角形结构。

在上述技术方案中，第一刀片结构有多块；多块第一刀片结构间隔设置在锥形钻头外壁上。

在上述技术方案中，一发双收超声波传感器包括一发双收超声波传感器Ⅰ、一发双收超声波传感器Ⅱ、一发双收超声波传感器Ⅲ；一发双收超声波传感器Ⅰ、一发双收超声波传感器Ⅱ、一发双收超声波传感器Ⅲ通过连接套管依次连接；前端护罩与一发双收超声波传感器Ⅰ连接；后端护罩结构与一发双收超声波传感器Ⅲ连接。

在上述技术方案中，后端护罩结构包括套筒、轴承、转向齿轮、电机和后端护罩；

后端护罩与一发双收超声波传感器Ⅲ连接；

套筒设置在后端护罩外周，轴承位于套筒与后端护罩之间；

电机设置在后端护罩内；

转向齿轮设置在套筒与后端护罩之间、且与电机连接；

套筒内壁设置齿轮结构，齿轮结构与转向齿轮啮合。

在上述技术方案中，第二刀片结构设置在套筒外壁上。

在上述技术方案中，第二刀片结构呈三角形结构。

在上述技术方案中，第二刀片结构有多块；多块第二刀片结构间隔设置在套筒外壁上。

在上述技术方案中，推杆连接口设置在后端护罩的端部。

所述障碍环境自进退单孔声波换能器中的障碍环境是指软岩、破碎围岩、断层等复杂地质条件以及常规地质条件钻孔中可能发生的掉块、淤泥等不利环境。

本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型中的前端护罩结构用于实现单孔声波换能器的自动钻进功能，后端护罩结构用于实现单孔声波换能器的自动退出功能，从而实现本实用新型的自进和自退功能，提高了本实用新型在复杂地质条件下的适用性；克服了现有技术采用软连接方式在障碍环境下无法顺利推进到测试点位，甚至导致设备被卡，无法移动或导致损坏的缺点；

(2)本实用新型中的锥形钻头为带刀片的锥形钻头，带刀片的锥形钻头通过护罩内部安装的电机驱动，并通过供电及通讯线缆控制电机，实现带刀片的锥形钻头的转动，对钻孔内的落石、掉块、淤泥等障碍进行清理除渣，保证设备后续部件的顺利行进，实现本实用新型所述换能器的自进模式；

(3)在后端护罩外部安装套筒，套筒与后端护罩间采用轴承连接固定，使得套筒在旋转过程中可以保证后端护罩整体保持静止，后端护罩内部安装电机，并通过转向齿轮改变电机输出的旋转方向，通过套筒内部的齿轮结构，实现套筒旋转的电机控制；套筒外部设置有一组刀片，在套筒旋转过程中实现对钻孔内障碍的清理除渣，实现障碍环境下换能器的自退模式。

附图说明

图1为现有常规超声波探测换能器的结构示意图。

图2为本实用新型中的前端护罩结构、一发双收超声波传感器的连接结构示意图。

图3为本实用新型中的后端护罩结构、一发双收超声波传感器的连接结构示意图。

图4为本实用新型的结构示意图。

图中1-护罩系统，11-前端护罩结构，111-锥形钻头，112-前端护罩，11a-第一刀片结构，12-后端护罩结构，121-套筒，1211-齿轮结构，122-轴承，123-后端护罩，124-转向齿轮，125-电机，12b-第二刀片结构，2-一发双收超声波传感器，21-一发双收超声波传感器Ⅰ，22-一发双收超声波传感器Ⅱ，23-一发双收超声波传感器Ⅲ，3-连接套管，4-供电及通讯线缆，5-推杆连接口。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。

本实用新型所述的自进退单孔声波换能器形式，通过改变传统换能器的前端护罩和后端护罩，提高障碍环境下检测设备的行进和后退能力，保证检测过程的顺利推进以及复杂地质条件下钻孔超声波探测技术的适应性。

参阅附图可知：障碍环境自进退单孔声波换能器，包括护罩系统1、一发双收超声波传感器2、连接套管3、供电及通讯线缆4和推杆连接口5，护罩系统1与一发双收超声波传感器2连接，一发双收超声波传感器2与连接套管3连接，供电及通讯线缆4与一发双收超声波传感器2连接，推杆连接口5设置在护罩系统1上，

护罩系统1包括前端护罩结构11和后端护罩结构12，一发双收超声波传感器2的前端安装前端护罩结构11、后端安装后端护罩结构12；前端护罩结构11用于实现单孔声波换能器的自动钻进功能；后端护罩结构12用于实现单孔声波换能器的自动退出功能；

前端护罩结构11包括锥形钻头111和前端护罩112，前端护罩112呈中空的筒状结构，前端护罩112内设置驱动电机，驱动电机分别与锥形钻头111、供电及通讯线缆4连接，锥形钻头111通过前端护罩112内部安装的电机驱动，并通过供电及通讯线缆4控制电机，实现锥形钻头111的转动，对钻孔内的落石、掉块、淤泥等障碍进行清理除渣，保证设备后续部件的顺利行进，实现换能器的自进模式。

第一刀片结构11a设置在锥形钻头111外壁上(如图2、图4所示)，锥形钻头111为带刀片的锥形钻头，带刀片的锥形钻通过护罩112内部安装的电机驱动，并通过供电及通讯线缆4控制电机，实现带刀片的锥形钻的转动，对钻孔内的落石、掉块、淤泥等障碍进行清理除渣，保证设备后续部件的顺利行进，实现本实用新型所述换能器的自进模式。

进一步地，第一刀片结构11a呈三角形结构。

进一步地，第一刀片结构11a有多块；多块第一刀片结构11a间隔设置在锥形钻头111外壁上(如图2、图4所示)，形成与锥形钻头111的结构相似、方向一致的锥形结构，便于对钻孔内的落石、掉块、淤泥等障碍进行清理除渣，实现本实用新型所述换能器的自进模式。

一发双收超声波传感器2有多个，多个一发双收超声波传感器2通过连接套管3连接。

进一步地，一发双收超声波传感器2包括一发双收超声波传感器Ⅰ21、一发双收超声波传感器Ⅱ22、一发双收超声波传感器Ⅲ23；一发双收超声波传感器Ⅰ21、一发双收超声波传感器Ⅱ22、一发双收超声波传感器Ⅲ23通过连接套管3依次连接；前端护罩112与一发双收超声波传感器Ⅰ21连接；后端护罩结构12与一发双收超声波传感器Ⅲ23连接。

进一步地，后端护罩结构12包括套筒121、轴承122、转向齿轮124、电机125和后端护罩123；后端护罩12兼具铺设电缆和设备顶杆推进的功能；

后端护罩123与一发双收超声波传感器Ⅲ23连接；

套筒121设置在后端护罩123外周，轴承122位于套筒121与后端护罩123之间；轴承122有多个，多个轴承122呈间隔设置、且分别设置在在套筒121两端；套筒121与后端护罩12间采用轴承122连接固定，使得套筒121在旋转过程中可以保证后端护罩12整体保持静止；

电机125设置在后端护罩123内；

转向齿轮124设置在套筒121与后端护罩123之间、且与电机125的输出轴连接；

转向齿轮124呈L型结构；

套筒121内壁设置齿轮结构1211，齿轮结构1211与转向齿轮124啮合(如图3、图4所示)，通过转向齿轮124改变电机125输出的旋转方向，通过套筒121内壁的齿轮结构1211，实现套筒121旋转的电机控制。

更进一步地，第二刀片结构12b设置在套筒121外壁上，在套筒121旋转过程中实现对钻孔内障碍的清理除渣，实现障碍环境下换能器的自退模式。

更进一步地，第二刀片结构12b呈三角形结构。

更进一步地，第二刀片结构12b有多块，多块第二刀片结构12b组成一组刀片；多块第二刀片结构12b间隔设置在套筒121外壁上(如图3、图4所示)，形成与锥形钻头111的结构相似、方向相反的锥形结构，便于在套筒121旋转过程中实现对钻孔内障碍的清理除渣，实现障碍环境下换能器的自退模式。

更进一步地，推杆连接口5设置在后端护罩123的端部；

供电及通讯线缆4穿过后端护罩123、且位于电机125的下方。

为了能够更加清楚的说明本实用新型所述的障碍环境自进退单孔声波换能器与现有技术相比所具有的优点，工作人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表：

由上表可知，本实用新型所述的障碍环境自进退单孔声波换能器与现有技术相比，适用性强，适用于任何地质条件，具备自进功能和自退功能。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (9)

1.障碍环境自进退单孔声波换能器，其特征在于：包括护罩系统(1)、一发双收超声波传感器(2)、连接套管(3)、供电及通讯线缆(4)和推杆连接口(5)，护罩系统(1)与一发双收超声波传感器(2)连接，一发双收超声波传感器(2)与连接套管(3)连接，供电及通讯线缆(4)与一发双收超声波传感器(2)连接，推杆连接口(5)设置在护罩系统(1)上，

护罩系统(1)包括前端护罩结构(11)和后端护罩结构(12)，一发双收超声波传感器(2)的前端安装前端护罩结构(11)、后端安装后端护罩结构(12)；

前端护罩结构(11)包括锥形钻头(111)和前端护罩(112)，前端护罩(112)内设置驱动电机，驱动电机分别与锥形钻头(111)、供电及通讯线缆(4)连接；

第一刀片结构(11a)设置在锥形钻头(111)外壁上。

2.根据权利要求1所述的障碍环境自进退单孔声波换能器，其特征在于：第一刀片结构(11a)呈三角形结构。

3.根据权利要求2所述的障碍环境自进退单孔声波换能器，其特征在于：第一刀片结构(11a)有多块；多块第一刀片结构(11a)间隔设置在锥形钻头(111)外壁上。

4.根据权利要求3所述的障碍环境自进退单孔声波换能器，其特征在于：一发双收超声波传感器(2)包括一发双收超声波传感器Ⅰ(21)、一发双收超声波传感器Ⅱ(22)、一发双收超声波传感器Ⅲ(23)；一发双收超声波传感器Ⅰ(21)、一发双收超声波传感器Ⅱ(22)、一发双收超声波传感器Ⅲ(23)通过连接套管(3)依次连接；前端护罩(112)与一发双收超声波传感器Ⅰ(21)连接；后端护罩结构(12)与一发双收超声波传感器Ⅲ(23)连接。

5.根据权利要求4所述的障碍环境自进退单孔声波换能器，其特征在于：后端护罩结构(12)包括套筒(121)、轴承(122)、转向齿轮(124)、电机(125)和后端护罩(123)；

后端护罩(123)与一发双收超声波传感器Ⅲ(23)连接；

套筒(121)设置在后端护罩(123)外周，轴承(122)位于套筒(121)与后端护罩(123)之间；

电机(125)设置在后端护罩(123)内；

转向齿轮(124)设置在套筒(121)与后端护罩(123)之间、且与电机(125)连接；

套筒(121)内壁设置齿轮结构(1211)，齿轮结构(1211)与转向齿轮(124)啮合。

6.根据权利要求5所述的障碍环境自进退单孔声波换能器，其特征在于：第二刀片结构(12b)设置在套筒(121)外壁上。

7.根据权利要求6所述的障碍环境自进退单孔声波换能器，其特征在于：第二刀片结构(12b)呈三角形结构。

8.根据权利要求7所述的障碍环境自进退单孔声波换能器，其特征在于：第二刀片结构(12b)有多块；多块第二刀片结构(12b)间隔设置在套筒(121)外壁上。

9.根据权利要求8所述的障碍环境自进退单孔声波换能器，其特征在于：推杆连接口(5)设置在后端护罩(123)的端部。

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