一种多功能监测预警锚杆制造技术

本发明专利技术公开了一种多功能监测预警锚杆，包括杆体、应变片、预警螺帽，杆体内设有液压囊，杆体一端轴向开插孔，插孔的底部与液压囊相接触且接触处嵌有应变片，杆体的开孔端螺纹连接预警螺帽，预警螺帽内设有光电断路电路和压力变送器，插孔内设有铜片，铜片上固定有挡板。本发明专利技术在杆体内设有液压囊与应变片，使得杆体的受力信息，通过液压囊挤压应变片传递应力信号；预警螺帽内部设置有光电断路电路与压力变送器，当液压囊受力挤压应力片时，应力片部分区域形变，使铜片沿插孔方向移动，引起挡板移动，光电断路电路导通，发出声音警报；另外压力变送器可将应变片压力信号传递至压力数字显示器，用于进入工作区域前的安全监测。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能监测预警锚杆
本专利技术涉及锚杆锚固领域，特别涉及一种多功能监测预警锚杆。
技术介绍
目前，采用经济有效的锚杆支护来抑制煤矿巷道变形，已经成为一种常用的有效方案。但在煤矿开采过程中，锚杆所处的应力环境复杂，除原岩应力与支护应力，还受应力波、采动支承应力等开采应力影响，易导致巷道变形或破坏；另外，锚杆支护本身属于隐蔽性工程，锚杆体打入在围岩体内部，施工人员无法直观了解锚杆的应力变化及围岩应力状态。传统的锚杆检测主要是针对单个锚杆，由专业技术人员在井下工作场合使用应变式传感器、压电式传感器、弹性波等精密仪器检测，具有风险大、耗时长、工作量大、即时性弱等缺陷，无法及时对整个锚杆支护系统进行测量、评价，在面对巷道垮落突发性灾害时，亦无法及时提醒人员撤离。因此，研究和开发能够随机、实时、大面积检测的锚杆，对巷道围岩稳定性的监测非常重要。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构简单、实时性强的多功能监测预警锚杆。本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种多功能监测预警锚杆，包括杆体、应变片、预警螺帽和电源，电源为整个预警锚杆提供工作电源，所述杆体内设有液压囊，杆体一端轴向开插孔，插孔的底部与液压囊相接触且接触处嵌有应变片，所述杆体的开孔端螺纹连接预警螺帽，预警螺帽内设有光电断路电路和压力变送器，所述插孔内设有用于连接应变片与预警螺帽内的压力变送器的铜片，所述铜片上固定有用于遮挡预警螺帽内光电断路电路的挡板。上述多功能监测预警锚杆，所述预警螺帽上正对插孔的位置处凸设两个引脚，两个引脚伸入插孔内，两个引脚中间设有用于供铜片插入的铜槽，铜槽通过导线与压力变送器的输入端相连，压力变送器的输出端通过预警螺帽上的导线孔与设置在安全区的压力数字显示器电连接。上述多功能监测预警锚杆，所述预警螺帽的两个引脚上相对设有两个导通孔，光电断路电路中用于发射和接收光的光电元件分别位于两个导通孔中，所述挡板位于两个导通孔中间。上述多功能监测预警锚杆，所述液压囊为内部充满液压油的圆柱状橡胶囊。上述多功能监测预警锚杆，所述应变片直径大于插孔直径，应变片的应变主体结构为圆形且直径小于插孔直径。上述多功能监测预警锚杆，所述挡板采用遮光材料制成。上述多功能监测预警锚杆，所述电源位于地面上，电源上设有工作指示灯。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术在常用的杆体内部设置有液压囊与应变片，使得隐藏在围岩体内杆体的受力信息，通过液压囊挤压应变片传递应力信号，并且在传统锚杆的基础上增加了预警螺帽，预警螺帽内部设置有光电断路电路与压力变送器，当液压囊受力挤压应力片时，应力片部分区域形变，使铜片沿插孔方向移动至某一位置时，引起挡板移动，光电断路电路导通，发出声音警报；另一方面，压力变送器可将应变片压力信号沿导线传递至数百米之外的压力数字显示器，用于进入工作区域前的安全监测，具有结构简单、实时性强、监测精确的优点。2、本专利技术将监测点的预警螺帽内置光电断路电路与压力数字显示器外接地表电源，并设置对应的工作指示灯，当锚杆支护失效导致巷道垮落时，连接锚杆的导线被拉断，导致外接电路断路（断电），地上电源指示灯暗，以此确定受灾害区域，从而指导灾后救灾工作。附图说明图1为本专利技术的整体示意图。图2为图1中杆体的主视图。图3为图1中杆体的立体图。图4为图1中应变片的结构示意图。图5为图4的俯视图。图6为图1中应变片的区域划分示意图。图7为本专利技术的应变片的安装位置示意图。图8为图1中预警螺帽的主视图。图9为图1中预警螺帽的立体图。图10为图1中预警螺帽内光电断路电路的电路图。图11为本专利技术光电断路电路的工作原理图。图12为图1中压力变送器的电路连接图。图13为图1中压力变送器的工作示意图。图14为本专利技术进行区域定位的电路图。图15为本专利技术进行区域定位的工作示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，一种多功能监测预警锚杆，包括杆体8、应变片6、预警螺帽9和电源13。如图2、图3所示，所述杆体8内设有液压囊7，液压囊7为内部充满液压油的圆柱状橡胶囊，杆体8一端轴向开插孔18，插孔18的底部与液压囊7相接触且接触处嵌有应变片6。所述杆体8的开孔端螺纹连接预警螺帽9，预警螺帽9内设有光电断路电路1和压力变送器2，所述插孔18内设有用于连接应变片6与预警螺帽9内的压力变送器2的铜片19，所述铜片19上固定有用于遮挡预警螺帽9内光电断路电路1的挡板20。应变片6直径大于插孔18直径，应变片6包括圆形主体结构26，且圆形主体结构26直径小于插孔18直径，铜片19长度小于插孔18深度。本实施例以DL412系列内部电理结构图为例，做简要介绍。如图5所示，DL412系列电理结构图22中RS代表硅压阻效应电阻，R代表无压阻电阻，八个引脚编号①—⑧，当压阻效应电阻RS受压变化时，电路整体电阻变化，引发电流变化形成压力信号；圆形主体结构26外壳使用隔离膜片、不锈钢材料保护电路稳定运行。DL412系列电理结构图22与外壳共同组成了应变片6的圆形主体结构26；铜片19一端与引脚①—⑧分别接连，另一端作为应变片6的外接端口。如图6所示，圆形主体结构26的电阻区域定义为应变片感压区24；铜片19所在区域定义为应变片位移区25。如图4所示，铜片19部分区域固定有挡板20。如图7所示，应变片6镶嵌在杆体8内，由于圆形主体结构26直径大于插孔18直径，应变片感压区24受杆体8与液压囊7挤压，用以感应此时液压囊7的挤压力；应变片位移区25一侧为液压囊7，一侧为插孔18，在受液压囊7挤压力作用后，应变片位移区25可向插孔18开口方向发生形变至某一阀值时，从而引发所在区域的铜片19位移，带动挡板20移离遮挡区。在本专利技术中的主要作用为：应变片感压区24接收液压囊7的挤压，转换为压力信号，由铜片19向外传递信号，应变片位移区25受力发生位移变化，引发铜片19上的挡板20移动，离开遮挡区域，从而导通光电断路电路1，触发声音警报。如图8、图9所示，所述预警螺帽9上正对插孔18的位置处凸设两个引脚，两个引脚伸入插孔18内，两个引脚上相对设有两个导通孔23，光电断路电路1中用于发射和接收光的光电元件分别位于两个导通孔23中，所述挡板20位于两个导通孔23中间，挡板20采用遮光材料制成；两个引脚中间设有用于供铜片19插入的铜槽5，铜槽5通过细导线4与压力变送器2的输入端相连，压力变送器2的输出端用导线3通过预警螺帽9上的导线孔21与设置在安全区的压力数字显示器10电连接。由于光电断路器种类众多，本专利技术对光电断路电路1作简要说明，并保留原电路图图例，实际工作中不做种类限制。如图10、图11所示，图中代表继电器，代表发声器，代表光电二级管，代表光电三级管，光电二级管与光电三级管共同组成MSA59010光电传感器，代表二极管，代表BG9013型三极管，代表电阻，代表连接电路，代表开关，（其工作原理为：当挡板20遮挡时，光电三级管的光电流仅有暗电流，BG9013型三极管截止；当挡板20移离遮挡区时，光电三级管的发光电流使光电二极管产生接近电源的电压，BG9013型三极管导通，继电器吸合，发声器得电发声警报）。使用时，闭合开关，光电三极管与光电二极管之间经由导通孔23被挡板20挡住，不会触发警报，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能监测预警锚杆，其特征在于：包括杆体、应变片、预警螺帽和电源，电源为整个预警锚杆提供工作电源，所述杆体内设有液压囊，杆体一端轴向开插孔，插孔的底部与液压囊相接触且接触处嵌有应变片，所述杆体的开孔端螺纹连接预警螺帽，预警螺帽内设有光电断路电路和压力变送器，所述插孔内设有用于连接应变片与预警螺帽内的压力变送器的铜片，所述铜片上固定有用于遮挡预警螺帽内光电断路电路的挡板。

【技术特征摘要】
1.一种多功能监测预警锚杆，其特征在于：包括杆体、应变片、预警螺帽和电源，电源为整个预警锚杆提供工作电源，所述杆体内设有液压囊，杆体一端轴向开插孔，插孔的底部与液压囊相接触且接触处嵌有应变片，所述杆体的开孔端螺纹连接预警螺帽，预警螺帽内设有光电断路电路和压力变送器，所述插孔内设有用于连接应变片与预警螺帽内的压力变送器的铜片，所述铜片上固定有用于遮挡预警螺帽内光电断路电路的挡板。2.根据权利要求1所述的多功能监测预警锚杆，其特征在于：所述预警螺帽上正对插孔的位置处凸设两个引脚，两个引脚伸入插孔内，两个引脚中间设有用于供铜片插入的铜槽，铜槽通过导线与压力变送器的输入端相连，压力变送器的输出端通过预警螺帽上的导线孔与设置在安...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐海，易帅，丁安松，王建龙，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43