CN215718707U - 用于深地围岩测压的气囊装置 - Google Patents

Abstract

一种用于深地围岩测压的气囊装置，包括盾壳以及与盾壳外围凹槽大小适配的若干气囊组件，气囊组件包括气囊本体、气囊嘴；气囊嘴安装在气囊组件尾部，气囊嘴前段包括外壳、主通口、侧通口、压力传感器、存储芯片，对称布置的侧通口位于主通口的两侧，压力传感器位于气囊嘴外壳的上侧面，压力传感器下端安置存储芯片；气囊嘴中段包括气囊嘴外螺纹、固定盖，气囊嘴外螺纹与固定盖的内螺纹适配，纹路契合；气囊嘴后段包括气压控制阀、软管，气压控制阀置于气囊嘴后段上侧面，软管密封衔接于气囊嘴的尾部。本实用新型能够实现深地环境下围岩压力监测作业的实时开展，并且其环形设计可以自动化感知复杂围岩的地质情况，提高施工效率，保障施工质量。

Description

用于深地围岩测压的气囊装置

技术领域

本实用新型涉及一种气囊装置，具体是一种用于深地围岩测压的气囊装置，可以适用于深地环境围岩监测的气囊设备，属于围岩测压技术领域。

背景技术

随着我国科学技术的不断发展和对基础资源需求的不断提高，关于地下空间的探索和开发提出了深度更大、范围更广的要求，以获取人类所需的煤矿等资源。唯有全方位地优化、改进现代深地开发领域中的各项技术，才能为国家基础能源的挖掘提供有力的技术保障与支撑。

以各类盾构机为主的深地掘进装备，由于深地开发存在作业环境恶劣、地质条件复杂、施工工序多等问题，其技术层面尚存在以下几点问题：(1)智能化程度低，关于深地环境的相关参数仍需人工监测，操作人员安全问题难以保障；(2)监测作业开展环节少，在围岩支护阶段，一般的深地开挖工序缺少监测环节，实时、准确的围压数据难以提供；(3)施工灵活度差，非均质、各项异性的深地围岩需要装备提供不同的技术方案，单一的监测技术无法合理解决复杂的地质问题，技术应用灵活度难以有效改善。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于深地围岩测压的气囊装置，结构简单，使用方便，能够实现深地环境下围岩压力监测作业的实时开展，并且其环形设计可以自动化感知复杂围岩的地质情况，提高施工效率，保障施工质量。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于深地围岩测压的气囊装置，包括盾壳以及与盾壳外围凹槽大小适配的若干气囊组件，形成由若干气囊组件组成的环形柔膜圈，气囊组件包括气囊本体、气囊嘴；所述气囊本体共设置两层，内层为橡胶层，外层为耐磨防滑层；

气囊嘴安装在气囊组件尾部，气囊嘴前段包括外壳、主通口、侧通口、压力传感器、存储芯片，对称布置的侧通口位于主通口的两侧，压力传感器位于气囊嘴外壳的上侧面，压力传感器下端安置存储芯片；气囊嘴中段包括气囊嘴外螺纹、固定盖，气囊嘴外螺纹与固定盖的内螺纹适配，纹路契合；气囊嘴后段包括气压控制阀、软管，气压控制阀置于气囊嘴后段上侧面，软管密封衔接于气囊嘴的尾部。

作为本实用新型的进一步改进，气囊组件上还设置有连接挂耳，所述连接挂耳在气囊本体前后两端均有布置，气囊组件和盾壳之间通过连接挂耳和钻孔互连，捆绑固定。

作为本实用新型的进一步改进，软管上端口与气囊嘴尾部紧密衔接，下端口与高压气源装置紧密衔接，并且若干气囊组件的软管的下端口均连接于一个高压气源装置，方便充气时的集中控制。

作为本实用新型的进一步改进，压力传感器将相关压力数据传输至存储芯片以作存储，同时向单片机控制系统传输压力信号，单片机控制系统可控制气压控制阀放气。

与现有技术相比，本实用新型优化了盾壳整体结构，环形布置于盾壳外围的气囊组件均集中连接在一个高压气源装置上，依靠高压气源进行充气，当气囊组件与围岩充分接触后，高压气源装置停止充气，待气囊组件与围岩接触前和接触后气囊内的气压差稳定时，压力传感器将监测数据传输至存储芯片存储，同时向单片机控制系统发送信号，单片机控制系统接收信号，打开气压控制阀放出气体，如此往复，实现围岩压力的有效监测；在围岩支护阶段，增设了监测围压的环节，气囊装置为围岩合理化支护提供实时数据，弥补原有条件下围压数据参考价值低的不足；为减少深地环境下的人工作业量，保障施工作业安全性，监测过程中围岩监测采用自动化电气技术，完成数据监测与获取，提高智能化水平；另外考虑到深地环境下设备易腐蚀、易磨损，利用橡胶层、耐磨防滑层双层致密材料保护气囊内部设备，延长装备使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中气囊组件的结构示意图；

图3为图2中气囊嘴的结构示意图。

图中：1、盾壳，11、钻孔，2、气囊本体，21、橡胶层，22、耐磨防滑层，3、气囊嘴，31、固定盖，32、气压控制阀，33、压力传感器，34、存储芯片，35、气囊嘴外螺纹，36、主通口，37、侧通口，38、外壳，39、软管，4、外套管，5、连接盘，6、卡块，7、连接槽，8、卡槽，9、挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明(以下描述中的前后上下方向与图3中的前后上下相同，只是为了描述本实用新型)。

如图1至图3所示，一种用于深地围岩测压的气囊装置，包括盾壳1以及与盾壳1外围凹槽大小适配的若干气囊组件，以此形成由若干气囊组件组成的环形柔膜圈，气囊组件包括气囊本体2、气囊嘴3；所述气囊本体2共设置两层，内层为橡胶层21，外层为耐磨防滑层22；

气囊嘴3安装在气囊组件尾部，气囊嘴前段包括外壳38、主通口36、侧通口37、压力传感器33、存储芯片34，对称布置的侧通口37位于主通口36的两侧，压力传感器33位于气囊嘴外壳38的上侧面，压力传感器33下端安置存储芯片34；气囊嘴3中段包括气囊嘴外螺纹35、固定盖31，气囊嘴外螺纹35与固定盖31的内螺纹适配，纹路契合；气囊嘴3后段包括气压控制阀32、软管39，气压控制阀32置于气囊嘴3后段上侧面，软管39密封衔接于气囊嘴3的尾部。

气囊组件上还设置有连接挂耳4，所述连接挂耳4在气囊本体2前后两端均有布置。气囊组件和盾壳1之间通过连接挂耳和钻孔互连，捆绑固定。

软管39上端口与气囊嘴3尾部紧密衔接，下端口与高压气源装置紧密衔接，并且若干气囊组件的软管39的下端口均连接于一个高压气源装置，方便充气时的集中控制。

压力传感器33将相关压力数据传输至存储芯片34以作存储，同时向单片机控制系统传输压力信号，单片机控制系统可控制气压控制阀32放气。

当掘进装备在一段围岩下处于稳定状态，高压气源装置开始工作，通过对各条与气囊组件相通的软管39充气，待气囊本体2与围岩充分接触，压力传感器33监测环境压力值，等待压力值较为稳定，压力传感器33向存储芯片34传输压力数据，存储芯片34存储数据并上传至终端接收器，供操作人员作为支护方案的参考数据，同时压力传感器向单片机控制系统传输信号，单片机控制系统操控气压控制阀32放气，完成一轮围压监测作业。

本实用新型中的单片机控制系统、压力传感器以及存储芯片等部件都是现有的，可以通过市售获得。

采用本实用新型的具体流程为：

第一步：整体装备稳定状态下，启动高压气源装置向气囊组件充气；

第二步：气囊本体与围岩充分接触，压力传感器监测压力值；

第三步：压力传感器传输数据至存储芯片，存储芯片存储并传输数据至终端，提供围岩支护方案的参考数据；

第四步：压力传感器传输信号至控制系统，控制系统操控气压控制阀放气。

装置完成围压监测。

Claims (4)

1.一种用于深地围岩测压的气囊装置，包括盾壳(1)以及与盾壳(1)外围凹槽大小适配的若干气囊组件，其特征在于，气囊组件包括气囊本体(2)、气囊嘴(3)；所述气囊本体(2)共设置两层，内层为橡胶层(21)，外层为耐磨防滑层(22)；

气囊嘴(3)安装在气囊组件尾部，气囊嘴前段包括外壳(38)、主通口(36)、侧通口(37)、压力传感器(33)、存储芯片(34)，对称布置的侧通口(37)位于主通口(36)的两侧，压力传感器(33)位于气囊嘴外壳(38)的上侧面，压力传感器(33)下端安置存储芯片(34)；气囊嘴(3)中段包括气囊嘴外螺纹(35)、固定盖(31)，气囊嘴外螺纹(35)与固定盖(31)的内螺纹适配，纹路契合；气囊嘴(3)后段包括气压控制阀(32)、软管(39)，气压控制阀(32)置于气囊嘴(3)后段上侧面，软管(39)密封衔接于气囊嘴(3)的尾部。

2.根据权利要求1所述的一种用于深地围岩测压的气囊装置，其特征在于，气囊组件上还设置有连接挂耳(4)，所述连接挂耳(4)在气囊本体(2)前后两端均有布置。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于深地围岩测压的气囊装置，其特征在于，软管(39)上端口与气囊嘴(3)尾部紧密衔接，下端口与高压气源装置紧密衔接，且若干气囊组件的软管(39)的下端口均连接于一个高压气源装置。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于深地围岩测压的气囊装置，其特征在于，压力传感器(33)将压力数据传输至存储芯片(34)存储，同时向单片机控制系统传输压力信号，单片机控制系统控制气压控制阀(32)放气。

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