可复用的大量程高精度离层仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可复用的大量程高精度离层仪，利用膨胀锚头使离层仪可以重复使用；利用机械式带荧光数字的读数盘，使其在昏暗环境中亦方便读数；利用涡卷弹簧线盘以及多组双层齿轮组成的传动变速齿轮组大大提高了离层仪的测量精度以及扩大了其测量范围。其安装测量方法是通过安装杆将测试装置的膨胀锚头推入钻孔内至测试深度，安装锚头过程中测绳拉动线盘使线盘内涡卷弹簧一定程度收紧，内部围岩发生变形时，膨胀锚头牵动测绳，测绳带动摩擦盘使摩擦盘转动，摩擦盘带动同轴的传动变速齿轮组转动使读数盘读数增加。本实用新型专利技术具有精度高、量程大、可复用、体积小、适应性强、抗干扰能力强、操作便利、费用低等众多优势。

【技术实现步骤摘要】
可复用的大量程高精度离层仪
本技术涉及一种围岩内部变形、离层测量装置，具体涉及一种可复用的大量程高精度离层仪。
技术介绍
岩土工程围岩内部变形离层是围岩对压力作用的响应，其对岩土地下工程塌方冒顶等灾害的发生具有重要的指示作用。岩土工程围岩内部变形离层测量是进行围岩稳定性分析，实现岩土地下工程布局、开挖、支护设计科学决策的必要参数。目前对地下工程离层量测的装置主要是离层仪，根据监测的物理手段不同，主要分为电子离层仪和机械离层仪。电子离层仪由于安装操作复杂、成本高、无法复用、精度低、需要单独供电、易受井下潮湿环境影响、量程有限等问题造成适用范围较窄，目前地下工程中应用最为广泛的仍然是更为可靠的机械式离层仪。机械式离层仪虽然结构原理简单，但现有常用的机械式离层仪同样也存在很多缺陷：①锚头在钻孔内容易松脱，锚固效果差，特别是在钻孔壁较为破碎的情况下锚头松脱导致离层仪读数发生错误，甚至离层仪整体失效；②不可复用；普通离层仪锚头一般采用类似倒刺的结构，仅能向钻孔内推送移动，无法向钻孔外移动，一次安装后无法复用；③量程较小；普通离层仪由于受到外部结构尺寸的限制，最大量程一般为0.5m，无法满足变形离层大而且安装空间小的岩土工程围岩要；④精度较低且无法直读；普通离层仪的刻度设置在读数杆上，受到读数杆尺寸的限制，精度仅能达到5～10mm；由于读数杆为圆杆，读数时无法同时看到刻度和数字，且需要数刻度线才能确定数值大小；且刻度一般是采用印刷或者黏贴的形式固定在读数杆上，极易在搬运和使用过程中发生磨损和缺失。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述不足，本技术提供一种可复用的大量程高精度离层仪，测量精度高、量程大、可重复使用，同时方便读数，安装拆卸简单。为了解决上述问题，本技术一种可复用的大量程高精度离层仪，包括固定在钻孔待测位置的锚头、与锚头相连的测绳、与测绳另一端相连的线盘以及测定测绳移动量的测量装置，线盘和测量装置均安装在装置外壳内，所述锚头为膨胀锚头；装置外壳通过固定锚头锚固在钻孔孔口处；所述线盘包括涡卷弹簧、固定轴以及绕线盘，涡卷弹簧和绕线盘均安装在固定轴上，测绳通过涡卷弹簧缠绕在绕线盘上；所述测量装置包括摩擦轮、传动变速齿轮组和读数盘，摩擦轮的一端为带凹槽的圆轮，另一端为带齿槽的齿轮，由绕线盘伸出的测绳绕在摩擦轮的凹槽内，摩擦轮凹槽的内边缘与膨胀锚头的中心线在同一条直线上；传动变速齿轮组由若干组双层齿轮组成，每组双层齿轮均包括一个大齿轮和一个小齿轮，大齿轮和小齿轮通过齿轮轴固定在装置外壳内壁上，摩擦轮一端的齿轮与其一侧双层齿轮中的小齿轮啮合作为传动变速齿轮组的输入端；读数盘为机械式读数盘，读数盘的输入端为小齿轮，传动变速齿轮组输出端的大齿轮与读数盘上的小齿轮啮合带动小齿轮的旋转，读数盘小齿轮的转动带动读数盘上读数的变化，读数盘的侧面设有复位按钮。进一步的，所述传动变速齿轮组的总传动放大倍数满足测绳移动1mm带动读数盘小齿轮转动一周。膨胀锚头便于安装拆卸，锚固效果好，使离层仪可以重复使用；测绳通过涡卷弹簧缠绕在绕线盘上，使测绳在弹性力的作用下始终保持拉紧状态，当岩层发生形变时，由于涡卷弹簧扭矩作用拉动测绳缩回的同时继续保持拉紧状态，保证离层仪的测量精度；测绳通过摩擦轮缠绕后与膨胀锚头相连，一方面保证测绳始终处于竖直拉近状态，防止在测量过程中测绳打滑，另一方面，由于绕线盘上绕线的多少会影响其绕线盘直径的变化，如果将绕线盘作为直接传动部件会造成测量的准确度下降，因此利用摩擦盘作为中间传动结构，无论绕线盘上测绳缠绕多少圈都不会影响摩擦盘的直径变化，故而不会影响测量的准确度；通过多组双层齿轮构成的传动变速齿轮组来将测绳移动变化放大数倍，大大提高了测量精度；且测量范围不限于钻孔深度的测绳长度，还包括缠绕在绕线盘上的长度，因此大大提高了离层仪的量程；读数盘为机械式读数盘，其竖直的变化取决于外侧连接的小齿轮的转动角度，小齿轮转动一圈，读数盘的读数变化1mm，这种机械式读数盘故障率低，使用方便，无需电源或者其他动力设备，因此适用范围广。进一步的，所述读数盘的测量精度为0.1mm；量程为0-9999.9mm。通过上述结构可以本离层仪的测量精度大大提高，可以精确反应围岩里层变化规律，更具参考价值；较以前的机械式离层仪，本装置量程扩大近二十倍，满足大多数工况使用。作为膨胀锚头的优选结构，所述膨胀锚头包括外锚壳和内膨胀体，内膨胀体与外锚壳通过螺纹配合，外锚壳的上端设开有倒锥形通孔，且外锚壳的外壁上均匀开设若干裂槽；内膨胀体的头部为倒锥形结构，且倾斜面与上端面之间的夹角小于外锚壳上倒锥形通孔倾斜面与上端面之间的夹角；内膨胀体上开设有安装孔。通过内膨胀体与外锚壳之间螺纹配合使内膨胀体沿着外锚头内壁上下移动，由于内膨胀体倾斜面与上端面之间的夹角小于外锚壳上倒锥形通孔倾斜面与上端面之间的角，因此在内膨胀体相对于外锚壳向下移动时，内膨胀体的斜面挤压外锚壳的倒锥形通孔使外锚壳膨胀并固定在钻孔内壁上，这种结构锚固可靠，还可以自由拆卸。所述膨胀锚头的结构不限于上文描述结构，只要是可以自由拆卸的结构均可以实现上述目的。为了进一步提高摩擦轮的摩擦力，防止测绳移动过程中打滑，摩擦轮的凹槽内衬为高摩擦力耐磨橡胶；绕线盘伸出的测绳在摩擦轮的凹槽内绕绳一周。由于井下光线较弱，因此，为了便于读数，所述读数盘上的数字具有荧光显示功能。读数盘上的读数是通过小齿轮带动变化的，因此相较于普通的读数杆，不易磨损缺失，同时便于读数。进一步的，所述测绳为钢绞线，其长度不小于测试深度与线盘缠绕测绳长度之和。进一步的，内膨胀体上开设的安装孔为方孔，其侧壁上开有L型安装槽，且安装槽与方孔贯通。安装孔与安装槽均为了安装杆设置，通过方孔插入安装杆并利用L型安装槽固定安装杆，防止安装杆在旋转膨胀锚头过程中脱落。一种可复用的大量程高精度离层仪的安装测量方法，其特征在于，包括以下步骤第一步、根据围岩情况施工安装钻孔；第二步、从离层仪中拉出一段测绳使线盘内涡卷弹簧收紧，确保离层仪内剩余测绳长度不小于10m；第三步、将安装杆插入膨胀锚头内膨胀体的方孔中，通过安装杆将离层仪膨胀锚头推入钻孔内至测试深度，再利用安装杆顺时针旋转内膨胀体，使外锚壳沿着外壁上的裂槽膨胀开，从而使膨胀锚头固定在钻孔内壁上；第四步、通过固定锚头将离层仪装置外壳固定在钻孔孔口，读取读数盘数值记录钻孔内部膨胀锚头安装深度，按动读数盘复位按钮，使读数盘归零，离层仪安装完毕；第五步、据一定观测频率对离层仪读数进行定期读取和记录；第六步、离层仪使用完成后需要取出时，将离层仪主机从钻孔孔口拔下，然后将安装杆推入钻孔并与膨胀锚头接触卡牢后进行逆时针旋转使膨胀锚头脱离钻壁，利用安装杆取下膨胀锚头；同时按动读数盘复位按钮，使读数盘归零，以备下次使用。进一步的，所述安装杆的头部为方形杆，方形杆的上部设有销钉；第三步中，将安装杆安装在内膨胀体中时，要使销钉安装在内膨胀体L形安装槽的短边槽孔中。本技术利用膨胀锚头使离层仪可以重复使用；利用机械式带荧光数字的读数盘，使其在昏暗环境中亦方便读数；利用涡卷弹簧线盘以及多组双层齿轮组成的传动变速齿轮组大大提高了离层仪的测量精度以及扩大了其测量范围；安装及测量方法操作简单，既可反映围岩压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可复用的大量程高精度离层仪，包括固定在钻孔(1)待测位置的锚头、与锚头相连的测绳(2)、与测绳(2)另一端相连的线盘以及测定测绳移动量的测量装置，线盘和测量装置均安装在装置外壳(3)内，其特征在于，所述锚头为膨胀锚头(4)；装置外壳(3)通过固定锚头(5)锚固在钻孔孔口处；所述线盘包括涡卷弹簧(6)、固定轴(7)以及绕线盘(8)，涡卷弹簧(6)和绕线盘(8)均安装在固定轴(7)上，测绳(2)通过涡卷弹簧(6)缠绕在绕线盘(8)上；所述测量装置包括摩擦轮(9)、传动变速齿轮组(10)和读数盘(11)，摩擦轮(9)的一端为带凹槽的圆轮(9.1)，另一端为带齿槽的齿轮(9.2)，由绕线盘(8)伸出的测绳(2)绕在摩擦轮(9)的凹槽内，摩擦轮(9)凹槽的内边缘与膨胀锚头(4)的中心线在同一条直线上；传动变速齿轮组(10)由若干组双层齿轮组成，每组双层齿轮均包括一个大齿轮和一个小齿轮，大齿轮和小齿轮通过齿轮轴固定在装置外壳(3)内壁上，摩擦轮(9)一端的齿轮(9.2)与其一侧双层齿轮中的小齿轮啮合作为传动变速齿轮组(10)的输入端；读数盘(11)为机械式读数盘，读数盘(11)的输入端为小齿轮(11.1)，传动变速齿轮组(10)输出端的大齿轮与读数盘(11)上的小齿轮(11.1)啮合带动小齿轮(11.1)的旋转，读数盘小齿轮(11.1)的转动带动读数盘(11)上读数的变化，读数盘(11)的侧面设有复位按钮(11.2)。...

【技术特征摘要】
1.一种可复用的大量程高精度离层仪，包括固定在钻孔(1)待测位置的锚头、与锚头相连的测绳(2)、与测绳(2)另一端相连的线盘以及测定测绳移动量的测量装置，线盘和测量装置均安装在装置外壳(3)内，其特征在于，所述锚头为膨胀锚头(4)；装置外壳(3)通过固定锚头(5)锚固在钻孔孔口处；所述线盘包括涡卷弹簧(6)、固定轴(7)以及绕线盘(8)，涡卷弹簧(6)和绕线盘(8)均安装在固定轴(7)上，测绳(2)通过涡卷弹簧(6)缠绕在绕线盘(8)上；所述测量装置包括摩擦轮(9)、传动变速齿轮组(10)和读数盘(11)，摩擦轮(9)的一端为带凹槽的圆轮(9.1)，另一端为带齿槽的齿轮(9.2)，由绕线盘(8)伸出的测绳(2)绕在摩擦轮(9)的凹槽内，摩擦轮(9)凹槽的内边缘与膨胀锚头(4)的中心线在同一条直线上；传动变速齿轮组(10)由若干组双层齿轮组成，每组双层齿轮均包括一个大齿轮和一个小齿轮，大齿轮和小齿轮通过齿轮轴固定在装置外壳(3)内壁上，摩擦轮(9)一端的齿轮(9.2)与其一侧双层齿轮中的小齿轮啮合作为传动变速齿轮组(10)的输入端；读数盘(11)为机械式读数盘，读数盘(11)的输入端为小齿轮(11.1)，传动变速齿轮组(10)输出端的大齿轮与读数盘(11)上的小齿轮(11.1)啮合带动小齿轮(11.1)的旋转，读数盘小齿轮(11.1)的转动带动读数盘(11)上读数的变化，读数盘(11)的侧面设有复位按钮(11.2)。2.根据权利要求1所述的可复用的大量程高精度离层仪，其特征在于，所述传动变速齿轮组(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟波，靖洪文，杨圣奇，方尧，危俊杰，
申请(专利权)人：中国矿业大学，徐州万测矿山科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32