一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，包括风速调控装置、导向管体和扫描单元，扫描单元滑动设置于导向管体的内部；风速调控装置与外部风管连接；风速调控装置的一侧设置有风筒，风筒与风速调控装置连通，风筒一端与导向管体连接；扫描单元包括与扫描单元壳体，扫描单元壳体内设置有超声波测距仪和扫描驱动电机，扫描驱动电机设置于扫描单元壳体内侧壁面上，扫描驱动电机的电机轴上连接有传动轴，传动轴的一端与超声波测距仪连接；超声波测距仪上设置有超声波探头；风速调控装置与扫描单元壳体之间设置有牵引线。本实用新型专利技术的装置能够获得整个钻孔的钻孔内壁超声波测距数据，对钻孔塌孔位置检测。

A data acquisition device for ultrasonic distance measurement of borehole inner wall

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置
本技术属于煤炭开采
，具体涉及一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置。
技术介绍
国内大部分地区煤炭开采条件恶劣，开采深度大，煤层中的瓦斯含量高、压力大、煤层透气性低，地质构造条件复杂，很容易产生瓦斯事故，减少防止瓦斯事故成为煤矿安全领域一个亟待解决的问题。目前，我国抽采瓦斯最普遍的方法是利用钻孔对开采工作面煤层瓦斯提前预抽，最常用的瓦斯抽采方式是综合瓦斯抽放，瓦斯抽采钻孔的形式包括地面垂直钻孔、地面垂直-井下水平定向钻孔和井下本煤层钻孔。由于在高瓦斯松软煤层中煤体变软，在施工长距离定向钻孔时容易因为钻孔塌孔而造成钻进过程中卡钻。为对不同煤层、不同工作面、不同应力环境下的钻孔塌孔现象进行防治，首先要确定钻孔的塌孔位置，然后争对易塌孔区域进行针对性支护固孔，从而提高瓦斯抽采钻孔的抽采效率。因此对塌孔位置的判断及钻孔整个长度孔壁布局的掌握是整个塌孔防治工作中的重要基础，传统塌孔位置判断方法多依靠钻进过程中钻屑量结合工人师傅的工作经验来进行大致判断，判断精度不高，塌孔严重程度不明确，且不能对钻孔成孔后整个钻孔的孔壁情况进行有效掌握。存在塌孔位置判断不准确，钻孔塌孔孔周渐变过程不明确等问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置。该装置能够获得整个钻孔的钻孔内壁超声波测距数据，对钻孔塌孔位置检测。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，包括风速调控装置、导向管体和设置于导向管体内部的扫描单元，所述扫描单元滑动设置于导向管体的内部；所述风速调控装置与外部风管连接；所述风速调控装置且远离外部风管的一侧设置有风筒，所述风筒与风速调控装置连通，所述风筒且远离风速调控装置的一端与导向管体连接；所述扫描单元包括与风速调控装置连接的扫描单元壳体，所述扫描单元壳体内设置有超声波测距仪和扫描驱动电机，所述扫描驱动电机设置于扫描单元壳体内侧壁面上，所述扫描驱动电机的电机轴上连接有传动轴，所述传动轴且远离电机轴的一端与超声波测距仪连接；所述超声波测距仪上设置有超声波探头；所述风速调控装置与扫描单元壳体之间设置有用于牵拉扫描单元壳体的牵引线。上述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述扫描单元还包括设置于超声波探头上的角度感应器和与角度感应器输出端连接的数据采集器；所述数据采集器和超声波测距仪均与计算机连接。上述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述角度感应器包括倾角传感器和/或陀螺仪。上述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述风筒包括管部和漏斗部，所述风筒的管部一端与风速调控装置连通，所述风筒的管部且远离风速调控装置的一端与漏斗部连接；所述漏斗部包括相互连通的小口端和大口端，所述漏斗部的小口端与所述风筒的管部连接，所述漏斗部的大口端与导向管体连接，所述漏斗部的大口端与导向管体的连接处设置有用于连接大口端和导向管体的接头。上述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述导向管体的内壁面上设置有凹槽，所述扫描单元壳体的外侧壁面上设置有可在凹槽内滑动的滚珠。上述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述风速调控装置包括外壳和筒体，所述外壳设置于外部风管与风筒之间，所述筒体穿设于外壳上；所述外壳内部设置有交错轴齿轮组件和用于驱动所述交错轴齿轮组件转动的齿轮驱动电机；所述外壳上开设有用于穿设筒体的第一通孔和第二通孔，所述筒体穿过第一通孔和第二通孔，所述筒体穿过第一通孔的一端与外部风管连通，所述筒体穿过第二通孔的一端与风筒连通；所述筒体上开设有开口，所述开口内设置有可用来阻挡筒体内风流通的板体，所述筒体上且与所述开口连通处设置有用于容纳板体的板体腔，所述板体腔上设置有用于转动连接板体的转轴，所述板体套设于转轴位于板体腔内的部分上，所述转轴位于板体腔外的部分与交错轴齿轮组件连接，所述交错轴齿轮组件包括轴向垂直且相互齿合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮套设于转轴上，所述第二齿轮套设于齿轮驱动电机的电机轴上，所述齿轮驱动电机且远离电机轴的一端固定于外壳的内壁面上。上述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述板体腔与筒体一体成型。上述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述外壳上设置有电源模块，所述电源模块上设置有用于与井下电源连接的电源接口；所述齿轮驱动电机和扫描驱动电机电连接于电源模块上。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、本技术的钻孔内壁超声波测距数据采集装置通过设置风速调控装置、导向管体和扫描单元，能够实现钻孔内壁的测距数据采集，将获得的距离数据和角度信息作为原始信息经后续处理，能够获得整个钻孔的三维扫描图像，进行钻孔塌孔位置检测。2、本技术通过风速调控装置来提供扫描单元的动力，进入导向管体内的风速可调，能够避免外部风管内风速过大损坏装置和检测不准确等问题，通过超声波测距仪和超声波探头来获取距离数据，通过角度感应器来获得超声波探头的角度信息，实现钻孔内壁扫描成像。3、作为优选的，本技术的角度感应器为倾角传感器和/或陀螺仪，可以根据施工需要和精度要求进行选择，满足传感器探头静态倾角以及动态角度的获得需求，提高测距数据采集装置的准确性。4、作为优选的，本技术采用交错轴齿轮组件作为齿轮驱动电机与连接有板体的转轴的传动装置，能够有效提高传动的精度，利于对板体角度的控制和调节，提高风速控制的稳定性和准确性。5、本技术的钻孔内壁超声波测距数据采集装置的使用方法简单、操作方便，具有良好的成像效果。下面结合附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为图1的局部放大图；图3为本技术的风速调控装置的结构示意图；图4为本技术的风速调控装置去掉外壳和齿轮驱动电机的结构示意图；图5为本技术的扫描单元的结构示意图；图6为本技术的扫描单元的侧视图；图7为本技术的具体实施方式中的硬件结构示意框图。附图标记说明1—钻孔；2—外部风管；3—电源接口；5—接头；6—牵引线；7—导线；8—牵引线接头；9—导向管体；10—钻孔内壁；11—外壳；11-1—第一通孔；11-2—第二通孔；11-3—筒体；11-4—齿轮驱动电机；11-5—板体腔；11-6—第一齿轮；11-7—第二齿轮；11-8—转轴；11-9—电机轴；11-10—板体；12-2—数据采集器；12-3—角度感应器；13—风筒；14—电源模块；15—扫描驱动电机；16—滚珠；17—扫描单元壳体；18—传动轴；19—凹槽；20—超声波测距仪；21—超声波探头；22—计算机。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，包括风速调控装置、导向管体(9)和设置于导向管体(9)内部的扫描单元，所述扫描单元滑动设置于导向管体(9)的内部；/n所述风速调控装置与外部风管(2)连接；所述风速调控装置且远离外部风管(2)的一侧设置有风筒(13)，所述风筒(13)与风速调控装置连通，所述风筒(13)且远离风速调控装置的一端与导向管体(9)连接；/n所述扫描单元包括与风速调控装置连接的扫描单元壳体(17)，所述扫描单元壳体(17)内设置有超声波测距仪(20)和扫描驱动电机(15)，所述扫描驱动电机(15)设置于扫描单元壳体(17)内侧壁面上，所述扫描驱动电机(15)的电机轴上连接有传动轴(18)，所述传动轴(18)且远离电机轴的一端与超声波测距仪(20)连接；所述超声波测距仪(20)上设置有超声波探头(21)；所述风速调控装置与扫描单元壳体(17)之间设置有用于牵拉扫描单元壳体(17)的牵引线(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，包括风速调控装置、导向管体(9)和设置于导向管体(9)内部的扫描单元，所述扫描单元滑动设置于导向管体(9)的内部；
所述风速调控装置与外部风管(2)连接；所述风速调控装置且远离外部风管(2)的一侧设置有风筒(13)，所述风筒(13)与风速调控装置连通，所述风筒(13)且远离风速调控装置的一端与导向管体(9)连接；
所述扫描单元包括与风速调控装置连接的扫描单元壳体(17)，所述扫描单元壳体(17)内设置有超声波测距仪(20)和扫描驱动电机(15)，所述扫描驱动电机(15)设置于扫描单元壳体(17)内侧壁面上，所述扫描驱动电机(15)的电机轴上连接有传动轴(18)，所述传动轴(18)且远离电机轴的一端与超声波测距仪(20)连接；所述超声波测距仪(20)上设置有超声波探头(21)；所述风速调控装置与扫描单元壳体(17)之间设置有用于牵拉扫描单元壳体(17)的牵引线(6)。


2.根据权利要求1所述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述扫描单元还包括设置于超声波探头(21)上的角度感应器(12-3)和与角度感应器(12-3)输出端连接的数据采集器(12-2)；所述数据采集器(12-2)和超声波测距仪(20)均与计算机(22)连接。


3.根据权利要求2所述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述角度感应器(12-3)包括倾角传感器和/或陀螺仪。


4.根据权利要求1所述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述风筒(13)包括管部和漏斗部，所述风筒(13)的管部一端与风速调控装置连通，所述风筒(13)的管部且远离风速调控装置的一端与漏斗部连接；所述漏斗部包括相互连通的小口端和大口端，所述漏斗部的小口端与所述风筒(13)的管部连接，所述漏斗部的大口端与导向管体(9)连接，所述漏斗部的大口端与导向管体(9)的连接处设置有用于连接大口端和导向管体(9)的接头(5)。


5.根据权利要求1所述的一种钻孔内壁超声波测距数据采集装置，其特征在于，所述导向管体(9)的内壁面上设置有凹槽(19)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，刘超，靳高汉，杨朴超，王星龙，薛俊华，孙宝强，常杰，刘华，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61