一种岩石锚杆的传感装置制造方法及图纸

岩石锚杆通常用于为岩层提供支撑并将岩层保持在一起。由于多种原因，岩石锚杆可能会失效。岩石锚杆的失效可能导致岩石锚杆的过载或预载损失。本申请公开的各方面提供了一种用于岩石锚杆的传感装置。传感装置包括一个间隔件和至少一个负载传感器。每个所述至少一个负载传感器包括相应的弹性可压缩元件，与间隔件的相应端部相邻。弹性可压缩元件响应于相应的负载阈值产生压缩。每个负载传感器根据相应的弹性可压缩元件是否被压缩来提供相应的传感器输出。传感装置形成了用于输出指示岩石锚杆状态的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种岩石锚杆的传感装置相关申请本申请要求2016年6月21日提交的美国临时专利申请序列号62/352,827的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本
技术实现思路
涉及用于诸如岩石锚杆的锚杆的传感装置。具体而言，尤其涉及感测一个锚杆的预载损失和/或过载的传感装置。
技术介绍
岩石锚杆通常用于加固岩层中的隧道，例如矿井，交通隧道，堤坝，桥梁等。岩石锚杆可以为岩层提供支撑并且可以在形成裂缝时将岩层保持在一起。如果岩石锚杆发生故障，隧道的结构完整性可能会受到影响，并可能发生致命事故。通常，岩石锚杆可以预加载岩石锚杆额定总负载的一部分。例如，传统的岩石锚杆可以预载到其满载轴承额定值的80％。由于许多原因，岩石锚杆可能会失效，包括但不限于：老旧；腐蚀；超载；由于锚杆周围的锚具故障或者填充材料的破坏导致的岩石滑移或位移；一个松散的或损失的螺母；螺纹滑扣；岩石的裂缝或位移(例如由于爆破作业或地震)；安装错误或不完整；温度变化等。如果岩石锚杆在孔中失去抓地力，它可能会松动并失去预紧力。这种低于预载阈值的负载减小可能导致岩石锚杆不能将岩层牢固地保持在一起。例如，当进行岩石表面的爆破并且振动和裂缝穿过岩层时，在遇到漂移(矿石被移除的前端)时，位移可能很常见。另一个可能发生的故障是过载。如果岩层可能受到地震事件的影响而破裂或移位，则岩石锚杆可能会过载。在本申请中，“过载”意味着岩石锚杆上的张力可能超过岩石锚杆的最大公差，或者小于岩石锚杆的最大公差的预定公差或阈值。当岩层中的锚固良好，但是碎石或较大的岩石开裂并被岩石锚杆吊具垫圈或支承板(以及可能的网格，如果存在的话)阻挡，岩石锚杆可能发生超载。如果来自移动的岩体的力过大，则锚杆将移位或变得过载，并且可能随着岩石破裂和下落。例如，如果正吹塔架的风对基座的一个或多个部件造成负载增大，则安装在塔架基础中的岩石锚杆也可能发生过载。因此，可能需要不断地监测每个岩石锚杆的故障错误或失误。可以使用单个岩石锚杆。然而，典型的操作通常包括大量的岩石锚杆。例如，可以使用数百或数千个岩石锚杆来支撑隧道(例如交通隧道或矿井)。如此大量的岩石锚杆，以及它们经常安装在难以接近的位置的事实，使定期检查成本高昂且耗时。传统的监测和检查方法可能需要定制的岩石锚杆。典型的定制锚杆可以在其内部具有细长的空腔，该空腔基本上沿着锚杆的长度延伸。包括电线等的昂贵且易碎的传感器单元可永久地安装在腔室内。传感器单元本身可能比标准岩石锚杆花费更多。这些传统的仪器和传感器可以仅允许现场进行定期和抽样检查，例如，通过一个攀爬并将检查工具连接到岩石锚杆的人。传统的岩石锚杆传感器可能仅用于研究而不用于大规模安装和监测。一些岩石锚杆传感器阵列用于定期或连续检查，但是在传统的传感器监测系统中这可能非常昂贵。传统的传感器系统可能需要定制或修改岩石锚杆以便与传感器一起使用。这种系统可能是昂贵的并且易于短路和损坏(例如，由于重型车辆通过隧道)。传统的传感器可能很容易被物理运动和/或水进入而损坏。传统的岩石锚杆传感器系统可包括沿其长度具有孔的岩石锚杆以及孔中的应变仪或振动线。这种传感器通常不会在岩石锚杆上施加任何负载。在不触发传感器的情况下，岩石锚杆可能会失去锚固或被破坏/腐蚀。因此，可能无法检测到严重故障。作为容纳在岩石锚杆内的腔室中的传感器线的替代方案，传统的岩石锚杆可具有围绕岩石锚杆的外周缠绕的线或具有振动线型传感器的第二金属管。这种电线可能暴露在围绕岩石锚杆的灰浆或环氧树脂中。岩石锚杆的安装可包括旋转锚杆用来混合杂乱的灰浆或环氧树脂。灰浆或环氧树脂也可能干扰访问传感器部件。此外，如果传统的岩石锚杆包括应变仪，则它必须位于岩层中的孔内，该孔可以是灌浆的。这可能需要长的电线和连接器连接到墙壁上的外壳以进行信号收集和无线传输。一旦岩石锚杆安装在地层中的一个孔内，由于所述传感器在岩石锚杆的腔室之内，或者是所述孔内，并可能覆盖有水泥浆或环氧树脂，常规的传感器也可能是不可访问的。
技术实现思路
根据一个方面，本专利技术提供了一种用于岩石锚杆的传感装置，该传感装置包括：一个间隔件，具有第一端和与第一端相对的第二端，间隔件形成了从第一端到第二端的通道，用于使岩石锚杆通过；至少一个负载传感器，每个所述至少一个负载传感器包括相应的弹性可压缩元件，所述弹性可压缩元件定位在所述间隔件的第一端和第二端中的一端，每个所述弹性可压缩元件响应于相应的负载阈值进行压缩，并且每个所述至少一个负载传感器根据相应的弹性可压缩元件是否被压缩来提供相应的传感器输出；输出装置用于产生装置输出，该输出指示锚杆的状态，作为每个所述至少一个负载传感器的传感器输出的函数。在一些实施例中，对于每个所述至少一个负载传感器，负载传感器还包括一个相应的开关，每个所述开关包括两个或更多个导电触点，所述导电触点定位成使得弹性可压缩元件在相应负载阈值处的压缩使两个导电触点中的一个移动以接触至少另一个导电触点，从而闭合开关。在一些实施例中，该装置还包括电子器件外壳，该外壳至少在间隔件外围部分延伸。在一些实施例中，外壳是可偏转的并且对于每个至少一个负载传感器包括，一个面向所述弹性可压缩元件的相应的外表面，对于每个所述至少一个负载传感器：相应的开关的两个电触点中的第一个设置在外壳内，与外壁相邻并与对应的外表面相对，当弹性可压缩元件未压缩时，两个导电触点中的第二个设置在外壳内并与第一导电触点间隔开；在相应的负载阈值处压缩弹性可压缩元件使得弹性可压缩元件压靠外壁并使外壁向内偏转，使得第一导电触点接合第二导电触点。在一些实施例中，对于每个所述负载传感器，第一导电触点包括导电环。在一些实施例中，第二导电触点包括导电弧形弹簧。在一些实施例中，对于每一个所述负载传感器，所述弹性可压缩元件包括形成供锚杆通过的孔的碟形弹簧，碟形弹簧的孔与所述间隔件的通道对准。在一些实施例中，所述至少一个负载传感器包括以下中的至少一个：预载传感器，其中所述预载传感器的负载阈值是预载阈值；过载传感器，其中过载传感器的负载阈值是过载阈值。在一些实施例中，该装置包括预载传感器，其中，如果预载传感器的两个导电触点脱离，则装置输出指示不保持预载，使得预载传感器的开关打开。在一些实施例中，该装置包括过载传感器，其中，如果过载传感器的两个导电触点接合使得预载传感器的开关闭合，则装置输出指示锚杆过载。在一些实施例中，过载阈值大于预载阈值。在一些实施例中，当传感装置连接到锚杆并且锚杆安装在岩层中时，传感装置设置在锚杆的头端和岩层之间。在一些实施例中，该装置还包括电子器件外壳，该外壳至少围绕间隔件的部分外围延伸，其中，对于每个所述至少一个负载传感器，相应的导电触点从电子器件外壳突出并定位使得相应的弹性可压缩元件在压缩时基本上接合导电触点。在一些实施例中，所述输出包括一个发射器。在一些实施例中，所述输出装置包括灯，并且装置的输出包括视觉指示器。在一些实施例中，该装置还包括为传感装置供电的电源。在一些实施例中，该装置还包括用于测量锚杆上的负载的应变仪。在一些实施例中，所述电子器件外壳是可拆卸和可更换的。在一些实施例中，在保持预载并且锚杆没有过载的同时，输出方式周期性地发送指示锚杆状态的信号作为装置输出。在一些实施例中，每个所述至少一个传感器用于：在相应的警报条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩石锚杆的传感装置，该传感装置包括：一个间隔件，具有第一端和与第一端相对的第二端，间隔件形成了从第一端到第二端的供锚杆通过的通道；至少一个负载传感器，每个所述的至少一个负载传感器包括分别位于间隔件的第一端和第二端的一个相应的弹性可压缩元件，每个所述弹性可压缩元件响应于相应的负载阈值产生压缩，和每个所述至少一个负载传感器根据相应的弹性可压缩元件是否被压缩而提供相应的传感器输出；和输出，用于产生装置输出指示岩石锚杆状态，所述锚杆的状态作为每个所述的至少一个负载传感器的传感器输出的应变量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.21 US 62/352,8271.一种岩石锚杆的传感装置，该传感装置包括：一个间隔件，具有第一端和与第一端相对的第二端，间隔件形成了从第一端到第二端的供锚杆通过的通道；至少一个负载传感器，每个所述的至少一个负载传感器包括分别位于间隔件的第一端和第二端的一个相应的弹性可压缩元件，每个所述弹性可压缩元件响应于相应的负载阈值产生压缩，和每个所述至少一个负载传感器根据相应的弹性可压缩元件是否被压缩而提供相应的传感器输出；和输出，用于产生装置输出指示岩石锚杆状态，所述锚杆的状态作为每个所述的至少一个负载传感器的传感器输出的应变量。2.根据权利要求1所述的传感装置，其特征在于，对于每个所述至少一个负载传感器，所述负载传感器还包括相应的开关，每个所述开关包括两个或更多个导电触点，所述导电触点定位在：所述弹性可压缩元件在相应负载阈值处的压缩移动两个导电触点中的一个以接触其他导电触点中的至少一个，从而闭合开关。3.根据权利要求2所述的传感装置，其特征在于，还包括电子器件外壳，所述外壳延伸围绕于至少所述间隔件的部分外围。4.根据权利要求3所述的传感装置，其特征在于，所述外壳是可偏转的，并且对于每个至少一个负载传感器，包括面向所述弹性可压缩元件的对应外表面，和对于每个所述至少一个负载传感器：相应开关的两个导电触点中的第一个设置在外壳内，与外壁相邻并与对应的外表面相对，两个导电触点中的第二个设置在外壳内并当弹性可压缩元件未压缩时与第一个导电触点间隔开；在各自的负载阈值处压缩弹性可压缩元件使得弹性可压缩元件压靠外壁并使外壁向内偏转，使得第一导电触点接合第二导电触点。5.根据权利要求4所述的传感装置，其特征在于，对于每个所述负载传感器，所述第一导电触点包括导电环。6.根据权利要求5或6所述的传感装置，其特征在于，所述第二导电触点包括导电弧形弹簧。7.根据权利要求1-6之一所述的传感装置，其特征在于，对于每个所述负载传感器，所述弹性可压缩元件包括碟形弹簧，所述碟形弹簧形成供锚杆穿过的孔，所述碟形弹簧的孔与间隔件的通道对齐。8.根据权利要求1-7之一所述的传感装置，其特征在于，所述至少一个负载传感器包括以下中的至少一个：一个预载传感器，所述预载传感器的负载阈值是预载阈值；和一个过载传感器，所述过载传感器的负载阈值是过载阈值。9.根据权利要求8所述的传感装置，其特征在于，包括所述预载传感器，其特征在于，如果所述预载传感器的两个导电触点脱离，则所述装置输出指示不维持预载，使得所述预载传感器的开关断开。10.根据权利要求8或9所述的传感装置，包括过载传感器，其特征在于，如果过载传感器的两个导电触点接合使得过载传感器的开关闭合，则装置输出指示锚杆过载。11.根据权利要求9所述的传感装置，其特征在于，所述过载阈值大于所述预载阈值。12.根据权利要求1至11中任一项所述的传感装置，其特征在于，当所述传感装置连接到所述锚杆并且所述锚杆安装在岩层中时，所述传感装置位于所述锚杆的头端和...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯特尔·哥德马尔，约瑟夫·罗伯特·曼考斯基，
申请(专利权)人：警报技术有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA