CN219194450U - 一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置，包括控制器、以及分别与千斤顶进油口和回油口连接的进油阀体和回油阀体；进油阀体上还连接有进油压力传感器，回油阀体上还连接有回油压力传感器；千斤顶缸体上固接有位移传感器，活塞杆上连接有测距件；进油压力传感器、回油压力传感器和位移传感器的信号输出端与控制器相连，控制器的报警控制端连接有声光报警器。本实用新型在千斤顶的进油压力、回油压力、顶升位移和回程位移四项中的任意一项实测值超过安全阈值时，声光报警器发出警报，以提醒操作人员，以避免千斤顶在张拉过程中超出安全行程，从而减少千斤顶的损坏和现场安全风险，为工程建设节约成本且减少质量安全隐患。

Description

一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置

技术领域

本实用新型属于隧道锚固技术领域，具体涉及一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置。

背景技术

在预应力施加中，由于软岩大变形隧道围岩软弱，施加预应力时围岩变形量大导致张拉需要反复倒顶，一般为3～5次。由于隧道锚杆(或锚索)张拉时间窗极为有限，基本上采用矿用气动张拉千斤顶来满足快速张拉，张拉用时2～3分钟/每根锚索；然而隧道光线昏暗、环境复杂、工况危险，采用人工测量千斤顶的活塞杆伸出长度的实施难很大。

基于上述现实情况，张拉时间短、速度快、条件差等因素，使得千斤顶极易超出安全行程，长期存在达到千斤顶满行程后持续加载的情况，导致千斤顶活塞杆频繁受力从而损坏，经济代价很高；而且由于千斤顶的活塞杆行程已满，继续加载为顶缸内力，属于无效加载，存在质量安全隐患。

CN201320676246.1披露了一种用于空心千斤顶的压力位移传感装置，其通过设置在传感器座上的位移传感器和压力传感器，可以同时准确测量出千斤顶的压力和位移。上述技术方案适用于智能张拉系统测量千斤顶的压力和位移，实现桥梁领域测量功能，而对于全新的隧道领域，由于工况恶劣，采用的张拉机具通常为手动张拉千斤顶，而前述技术方案仅用于测量千斤顶的压力和位移，不涉及行程安全及预警，不适用手动张拉的千斤顶安全行程预警，因此亟需一种适用于全新隧道的张拉千斤顶的行程安全预警装置。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置，千斤顶包括缸体、以及能够伸进伸出缸体的活塞杆，千斤顶的进油口与进油管相连，千斤顶的回油口与回油管相连；行程安全预警装置包括控制器、设在进油口与进油管之间的并使两者连通的进油阀体、设在回油口与回油管之间的并使两者连通的回油阀体、以及与控制器相连的为该行程安全预警装置供电的电源模块；进油阀体上还连接有用于测量进油压力的进油压力传感器，回油阀体上还连接有用于测量回油压力的回油压力传感器；缸体上固接有位移传感器，活塞杆上连接有随之相对缸体直线运动的测距件，测距件与位移传感器配对设置；进油压力传感器、回油压力传感器和位移传感器的信号输出端与控制器的对应输入端相连，控制器的报警控制端连接有声光报警器。

上述技术方案，进油压力传感器实时检测千斤顶的进油压力并传输给控制器，回油压力传感器实时检测千斤顶的回油压力并传输给控制器，位移传感器以测距挡板为参照对象、实时检测活塞杆的位移并传输给控制器，当千斤顶的进油压力、回油压力、顶升位移和回程位移四项中的任意一项实测值超过安全阈值时，控制器控制声光报警器发出警报，以提醒操作人员，千斤顶即将达到满行程，需停止，以避免千斤顶在张拉过程中超出安全行程，从而减少千斤顶的损坏和现场安全风险，为工程建设节约成本且减少质量安全隐患。另外，与现有技术相比，本实用新型的行程安全预警装置集成有电源模块、控制器和声光报警器，可独立使用。

在本实用新型的一种优选实施方式中，该行程安全预警装置还包括与活塞杆同轴固接的连接圈，测距件与连接圈转动连接，测距件具有径向向外延伸的与位移传感器对应设置的测距部，缸体上还安装有与测距件固接的导向件，在导向件的导向作用下，测距件沿千斤顶的轴线直线运动；或者连接圈卡设在活塞杆上且可相对其转动，测距件与连接圈固接。

上述技术方案，通过设置连接圈和导向件，在活塞杆会相对缸体转动时，测距件不会相对活塞杆转动，测距件只是随活塞杆一起直线运动，保证位移传感器能够根以测距挡板为参照对象获得活塞杆的顶升位移和回程位移。

在本实用新型的一种优选实施方式中，导向件包括相对缸体固定的套筒、以及穿入套筒中且与套筒滑动连接的活动杆，活动杆远离套筒的一端与测距件固接。

上述技术方案，导向件为由套管和活动杆组成的伸缩杆结构，结构简单。

在本实用新型的一种优选实施方式中，进油阀体、回油阀体和测距板顺次设置，套筒的一端与进油阀体固接，套筒的另一端与回油阀体固接。

上述技术方案，套筒与进油阀体和回油阀体固接为一体，由此无需现场将套筒固定在千斤顶缸体。

在本实用新型的一种优选实施方式中，测距件为环设在活塞杆外且与之固接的测距环。

上述技术方案，提出了测距件的另一种方案，该方式无需设置导向件和连接圈，也能保证位移传感器能够以测距挡板为参照对象、实时检测活塞杆的位移，适用于活塞杆外周空间较大的场合。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，控制器包括第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器；第一比较器的第一输入端与进油压力传感器的输出端连接，第一比较器的第二输入端与进油压力阈值存储器连接，第二比较器的第一输入端与回油压力传感器的输出端连接，第二比较器的第二输入端与回油压力阈值存储器连接，第三比较器的第一输入端与位移传感器的输出端连接，第三比较器的第二输入端与顶升位移阈值存储器连接，第四比较器的第一输入端与位移传感器的输出端连接，第四比较器的第二输入端与回程位移阈值存储器连接；第一比较器的输出端、第二比较器的输出端、第三比较器的输出端以及第四比较器的输出端分别与或门的输入端连接，或门的输出端与声光报警器的控制端相连。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，控制器、位移传感器、电源模块和声光报警器设置在进油阀体和回油阀体之间，控制器、位移传感器、电源模块、声光报警器、进油阀体和回油阀体固接为一体。

上述技术方案，将控制器、位移传感器、电源模块、声光报警器、进油阀体和回油阀体固接为一体，由此将进油阀体和回油阀体分别与千斤顶的进油口和回油口固接，便可将控制器、位移传感器、电源模块、声光报警器、进油阀体和回油阀体整体固定安装在千斤顶缸体上，安装、拆卸方便。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例的结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：进油阀体10、进油接口11、进油管接口12、回油阀体20、回油管接口21、电源模块30、控制器40、进油压力传感器51、回油压力传感器52、位移传感器53、声光报警器54、测距件60、连接圈61、套筒62、活动杆63。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型提供了一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置，千斤顶包括缸体、以及能够伸进伸出缸体的活塞杆，千斤顶的进油口与进油管相连，千斤顶的回油口与回油管相连，千斤顶的进油口远离活塞杆的伸出方向设置，千斤顶的回油口靠近活塞杆的伸出方向设置。

如图1所示，在一种优选实施方式中，该行程安全预警装置包括控制器40、设在千斤顶进油口与进油管之间的并使两者连通的进油阀体10、设在千斤顶回油口与回油管之间的并使两者连通的回油阀体20、以及与控制器40相连的为该行程安全预警装置供电的电源模块30，电源模块30可采用充电电池。具体电源模块30分别与控制器40、进油压力传感器51、回油压力传感器52、位移传感器53、声光报警器54的电源端连接，为以上部件供电。

其中，进油阀体10为三通阀体，进油阀体10包括与千斤顶进油口连接的进油接口11、与进油管连接的进油管接口12、以及第一测压接口，进油阀体10的第一测压接口处连接有用于测量进油压力的进油压力传感器51，进油压力传感器51可以但不限于采用CY2-53型。回油阀体20也为三通阀体，回油阀体20包括与千斤顶回油口连接的回油接口、与回油管连接的回油管接口21、以及第二测压接口，回油阀体20的第二测压接口连接有用于测量回油压力的回油压力传感器52，回油压力传感器52也可但不限于采用CY2-53型。千斤顶的缸体上固接有位移传感器53，位移传感器53可采用光学距离传感器，或者红外距离传感器，或者超声波距离传感器，可以但不限于采用53ZTW280IF型，活塞杆上连接有随之相对缸体直线运动的测距件60，测距件60与位移传感器53配对设置。进油压力传感器51、回油压力传感器52和位移传感器53的信号输出端与控制器4 0的输入端相连，控制器40的报警控制端连接有声光报警器54。

在本实施方式中，控制器40包括第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器。第一比较器的第一输入端与进油压力传感器51的输出端连接，第一比较器的第二输入端与进油压力阈值存储器(比如预设进油压力阈值为53MPa)连接；第二比较器的第一输入端与回油压力传感器52的输出端连接，第二比较器的第二输入端与回油压力阈值存储器(比如预设回油压力阈值为15MPa)连接；第三比较器的第一输入端与位移传感器53的输出端连接，第三比较器的第二输入端与顶升位移阈值存储器(比如预设顶升位移安全阈值为活塞杆额定行程的95％)连接；第四比较器的第一输入端与位移传感器53的输出端连接，第四比较器的第二输入端与回程位移阈值存储器(比如预设回程位移安全阈值为活塞杆额定行程的5％，即回程时留5％不缩回，避免活塞杆顶缸体底部)连接。第一比较器的输出端、第二比较器的输出端、第三比较器的输出端以及第四比较器的输出端分别与或门的输入端连接，或门的输出端与声光报警器54的控制端相连。

在另一优选的实施方式中，该行程安全预警装置还包括与活塞杆同轴固接的连接圈61，连接圈61通过螺栓固定安装在活塞杆上。测距件60与连接圈61转动连接，比如连接圈61的外壁上具有环形凹槽，测距件60卡设在环形凹槽中、并可在环形凹槽中转动。测距件60具有径向向外延伸的与位移传感器53对应设置的测距部，千斤顶的缸体上还安装有与测距件60固接的导向件，导向件的轴线与千斤顶的轴线平行，在导向件的导向作用下，测距件60沿千斤顶的轴线直线运动。其中，导向件包括相对缸体固定的套筒62、以及穿入套筒62中且与套筒62滑动连接的活动杆63，活动杆63远离套筒62的一端与测距件60固接，比如通过螺纹连接。套筒62的一端与进油阀体10固接，套筒62的另一端与回油阀体20固接。

实际中，部分张拉千斤顶在进行张拉工作时，活塞杆会相对缸体转动，通过设置连接圈61和导向件，测距件60不会相对活塞杆转动，测距件60只是随活塞杆一起直线运动，保证位移传感器53能够以测距挡板为参照对象获得活塞杆的顶升位移和回程位移。

需要说明的是，连接圈61也可卡设在活塞杆上且可相对活塞杆转动，测距件60与连接圈61固接，则在套筒62和活动杆63的导向作用下，测距件60不会随活塞杆转动。

在另一优选的实施方式中，控制器40、位移传感器53、电源模块30和声光报警器54设置在进油阀体10和回油阀体20之间，控制器40、位移传感器53、电源模块30、声光报警器54、进油阀体10和回油阀体20固接为一体，安装和运输方便。具体地，控制器40设在进油阀体10的右侧，进油压力传感器51设在进油阀体10与控制器40之间并与两者固接，位移传感器53固接在控制器40的外侧，电源模块30固定安装在控制器40的右端，声光报警器54安装在控制器40与回油阀体20之间并与两者固接。优选地，套筒62也穿过控制器40的外壳与之固接，提高该行程安全预警装置连接的稳固性。

本实用新型的行程安全预警装置用于安装到张拉施工所用千斤顶，安装时将进油阀体10的进油接口11固定连接在千斤顶的进油口，将进油管与进油阀体10的进油管接口12连接；将回油阀体20的回油接口固定连接在千斤顶的回油口，将回油管与回油阀体20的回油管接口21连接；通过在套管中移动活动杆63以调整连接圈61的位置，然后将连接圈61安装在千斤顶的活塞杆上，连接圈61安装好后，位移传感器53能够对准测距板。

使用张力千斤顶张拉时，该行程安全预警装置实时采集数据，具体为：进油压力传感器51实时检测千斤顶的进油压力并传输给控制器40，回油压力传感器52实时检测千斤顶的回油压力并传输给控制器40，位移传感器53实时检测活塞杆的位移并传输给控制器40，当千斤顶的进油压力、回油压力、顶升位移和回程位移四项中的任意一项实测值超过阈值时，控制器40控制声光报警器54发出警报，以提醒操作人员，千斤顶即将达到满行程，需停止。

需要说明的是，张拉工作时，千斤顶的进油腔供油，千斤顶活塞杆往前伸，千斤顶的回油腔供油，千斤顶活塞杆往后缩，活塞杆伸出后缩回即为张拉一次。在此过程中，位移传感器53测量活塞杆的行程采用相对位移的方式，建立开始基点(零点)获得进程和回程的相对位移值(也可以采用CN115285085A中获取前进位移和回退位移的方法)，以使活塞杆保持在安全阈值范围内活动。

实施例二

本实施例的结构原理同实施例一的结构原理基本相同，不同的地方在于，测距件60的结构不同，在本实施方式中，无需设置导向件和连接圈61，测距件60为环设在活塞杆外且与之固接的测距环，本实施例的测距件60为一个圆环，即使其随活塞杆一起转动，也能保证位移传感器53能够以测距挡板为参照对象、实时检测活塞杆的位移。

在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置，所述千斤顶包括缸体、以及能够伸进伸出缸体的活塞杆，千斤顶的进油口与进油管相连，千斤顶的回油口与回油管相连；其特征在于，所述行程安全预警装置包括控制器、设在所述进油口与进油管之间的并使两者连通的进油阀体、设在所述回油口与回油管之间的并使两者连通的回油阀体、以及与控制器相连的为该行程安全预警装置供电的电源模块；

所述进油阀体上还连接有用于测量进油压力的进油压力传感器，所述回油阀体上还连接有用于测量回油压力的回油压力传感器；

所述缸体上固接有位移传感器，活塞杆上连接有随之相对缸体直线运动的测距件，所述测距件与位移传感器配对设置；

所述进油压力传感器、回油压力传感器和位移传感器的信号输出端与所述控制器的对应输入端相连，所述控制器的报警控制端连接有声光报警器。

2.如权利要求1所述的一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置，其特征在于，还包括与所述活塞杆同轴固接的连接圈，所述测距件与连接圈转动连接，所述测距件具有径向向外延伸的与所述位移传感器对应设置的测距部，所述缸体上还安装有与测距件固接的导向件，在所述导向件的导向作用下，所述测距件沿千斤顶的轴线直线运动；

或者所述连接圈卡设在所述活塞杆上且可相对其转动，所述测距件与所述连接圈固接。

3.如权利要求2所述的一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置，其特征在于，所述导向件包括相对所述缸体固定的套筒、以及穿入所述套筒中且与套筒滑动连接的活动杆，所述活动杆远离套筒的一端与所述测距件固接。

4.如权利要求3所述的一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置，其特征在于，所述进油阀体、回油阀体和测距板顺次设置，所述套筒的一端与进油阀体固接，套筒的另一端与回油阀体固接。

5.如权利要求1所述的一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置，其特征在于，所述测距件为环设在所述活塞杆外且与之固接的测距环。

6.如权利要求1-5中任一项所述的一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置，其特征在于，所述控制器包括第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器；

所述第一比较器的第一输入端与进油压力传感器的输出端连接，第一比较器的第二输入端与进油压力阈值存储器连接，第二比较器的第一输入端与回油压力传感器的输出端连接，第二比较器的第二输入端与回油压力阈值存储器连接，第三比较器的第一输入端与位移传感器的输出端连接，第三比较器的第二输入端与顶升位移阈值存储器连接，第四比较器的第一输入端与位移传感器的输出端连接，第四比较器的第二输入端与回程位移阈值存储器连接；

第一比较器的输出端、第二比较器的输出端、第三比较器的输出端以及第四比较器的输出端分别与或门的输入端连接，或门的输出端与声光报警器的控制端相连。

7.如权利要求1-5中任一项所述的一种隧道张拉千斤顶的行程安全预警装置，其特征在于，所述控制器、位移传感器、电源模块和声光报警器设置在所述进油阀体和回油阀体之间，所述控制器、位移传感器、电源模块、声光报警器、进油阀体和回油阀体固接为一体。

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