一种齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器

专利摘要:
本实用新型属于机电一体式监控技术领域；在煤矿灾害中，顶板的监控管理有采用相关机电式传感器，但是只是在很小的范围内进行使用，或者直接通过机械式结构对顶板进行监控，还需要定时安排人员采集数据，实时性及准确性都大打折扣，本实用新型提供一种齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，将顶板的变化通过齿条、齿轮和电位器转换为电子参数，并在显示屏上显示，也可通过齿条之间位置的对比，以机械的形式读出顶板位移变化量，具有结构简单、安装方便、机电同步监控等诸多优点。
公开号:CN214333714U
申请号:CN202120367050.9U
申请日:2021-02-08
公开日:2021-10-01
发明作者:毋凡；徐建兵；陈永峰；徐艳飞；李本刚；王少璞；田帅帅；时珏
申请人:Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group Technology Research Institute Co ltd；
IPC主号:G01B21-02

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及机电一体式监控设备，更具体的说，涉及一种齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器。
[n0002] 顶板灾害是煤矿开采中必须预防的一种安全隐患。在井下巷道成型过程中，常常采用拱形顶模式来增加顶部的支撑力。但是由于煤矿井下地质结构十分复杂，还是会有塌陷的危险。
[n0003] 在煤矿灾害中，瓦斯防护已经做到了地面对井下的全面实时监控。但对于顶板的监控管理，目前整个行业做的还不到位，虽然部分矿井有采用相关机电式传感器，但是只是在很小的范围内进行使用，或者直接通过机械式结构对顶板进行监控，还需要定时安排人员采集数据，实时性及准确性都大打折扣。中国专利（申请号201921432550.5，名称一种基于位移传感器的矿山巷道顶板离层监测装置）结构较复杂，不易操作。
[n0004] 针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，该实用新型被固定在伪顶上，与锚杆、锚抓一起配合使用，用于顶板离层监控。
[n0005] 为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
[n0006] 一种齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，包括机械部分和电气部分，所述机械部壳体包括老顶齿条和直接顶齿条，位移传感器通过锚杆固定于伪顶上，锚杆内设置两条钢丝绳，其中一条钢丝绳的两端分别与老顶齿条、直接顶齿条相连，另一条钢丝绳的两端分别与老顶固定点、直接顶固定点的锚抓相连；老顶齿条与直接顶齿条分别配置与齿条相匹配啮合使用的齿轮，齿轮通过齿条上下移动带动齿轮旋转；电气部分包括天线、电位器、电源组件及电气部壳体，电位器通过齿轮旋转输出旋转角度的变化值传输至电路板。
[n0007] 进一步，齿轮与电位器同轴，齿轮与电位器之间设有涡卷弹簧。
[n0008] 进一步，齿轮外侧设置用于固定涡卷弹簧的反弹力所引起的串动的压板。
[n0009] 进一步，齿条设有用于显示顶板塌落状态的刻度。
[n0010] 进一步，电路板设置用于显示电路板参数转换的显示屏。
[n0011] 进一步，电气部壳体设置传输无线信号的天线，天线的信号输入端连接位移传感器。
[n0012] 进一步，电气部壳体内设置用于电气部分供电的电源组件。
[n0013] 综上所述，发明具有以下有益效果：
[n0014] 本实用新型计量精准，通过齿轮齿条形式进行位移数据传递，相比传统形式，不但移动数据传递更加精准，而且齿与齿芿上后，不易脱落，电子数据稳定性更高；本实用新型方便井下工人实时观察，同时包括机械和电子两种观察方式，一方面工人可以根据测管上下的位移量，配合不同的颜色示数进行观察，另一方面也可以直接读取电路板连接的LED屏显示的读数；实时向井上进行数据传输，把顶板离层位移的数据及时传输给外部分站，以便于矿方对顶板进行24小时动态监控管理。
[n0015] 图1为本实用新型工作原理示意图；
[n0016] 图2为本实用新型俯视示意图。
[n0017] 图中：1、老顶；2、老顶锚爪；3、直接顶；4、直接顶锚爪；5、伪顶；6、锚杆；7、老顶齿条；8、直接顶齿条；9、压板；10、齿轮；11、涡卷弹簧；21、天线；22、电路板；23、显示屏；24、电位器；25、电源组件；26、电气部壳体。
[n0018] 下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[n0019] 如图1~2所示，本实用新型公开了一种齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，包括机械部分和电气部分，机械部壳体包括老顶齿条7和直接顶齿条8，齿条设有用于显示顶板塌落状态的刻度，也可在齿条刻度处用各种显目颜色标识出正常区及危险区，以方便井下工人识别当前位移量对应巷道顶板状态的危险程度；齿条顶部用铅封、顶丝、绳结等方法与钢丝绳连在一起，实现了齿条与钢丝绳同步升降的功能；位移传感器通过锚杆6固定于伪顶5上，位移传感器与锚杆、锚爪配合使用，锚杆6内设置两条钢丝绳，其中一条钢丝绳的两端分别与老顶齿条7、直接顶齿条8相连，另一条钢丝绳的两端分别与老顶1固定点、直接顶3固定点的锚抓相连；老顶齿条7与直接顶齿条8分别配置与齿条相匹配啮合使用的齿轮10，齿轮10通过齿条上下移动带动齿轮10旋转；齿轮10与电位器24同轴，通过齿轮与齿条齿与齿的啮合传递位移变化量，转换为电位器24轴的旋转角度；齿轮10与电位器24之间设有涡卷弹簧11，涡卷弹簧11与相应齿条啮合运动，齿条上移，齿轮10带动涡卷弹簧11收缩；顶板下移，涡卷弹簧11回弹力驱动齿轮10，带动齿条下移；齿轮10外侧设置用于固定涡卷弹簧11的反弹力所引起的串动的压板9；
[n0020] 电气部分包括天线21、电位器24、电源组件25及电气部壳体26，电位器24通过齿轮10旋转输出旋转角度的变化值传输至电路板22，把顶板的位移量变化转位为电位器24轴的旋转角度变化，电路板22设置用于显示电路板参数转换的显示屏23，便于井下工人获取顶板的位移变化；电气部壳体26设置传输无线信号的天线21，天线21的信号输入端连接位移传感器，位移信号可以通过天线传输至井下其他接收分站，也可通过有线电缆，将信号传输至井上调度室主程序内分析；电气部壳体26内设置用于电气部分供电的电源组件25，电源组件25在电气部壳体26内胶封，电气部壳体26不得在井下开盖，维护时上井进行相应模块整体更换。
[n0021] 本实用新型选用的位移传感器是一种机电一体式装置，通过钢丝绳的位移，不但可以在齿条上清晰的了解到直接顶位移情况，还可以通过电位器把实时数据传递至电路板，并经显示屏23标示出来供井下工人记录，通过天线及时把数据逐级传输至井上监控室，方便矿方对井下顶板位移情况，进行充分了解，并安排维护检修。
[n0022] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

权利要求:
Claims (7)
[0001] 1.一种齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，包括机械部分和电气部分，其特征在于：所述机械部壳体包括老顶齿条（7）和直接顶齿条（8），位移传感器通过锚杆（6）固定于伪顶（5）上，锚杆（6）内设置两条钢丝绳，其中一条钢丝绳的两端分别与老顶齿条（7）、直接顶齿条（8）相连，另一条钢丝绳的两端分别与老顶（1）固定点、直接顶（3）固定点的锚抓相连；所述老顶齿条（7）与直接顶齿条（8）分别配置与齿条相匹配啮合使用的齿轮（10），齿轮（10）通过齿条上下移动带动齿轮（10）旋转；
所述电气部分包括天线（21）、电位器（24）、电源组件（25）及电气部壳体（26），电位器（24）通过齿轮（10）旋转输出旋转角度的变化值传输至电路板（22）。
[0002] 2.根据权利要求1所述的齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，其特征在于：所述齿轮（10）与电位器（24）同轴，齿轮（10）与电位器（24）之间设有涡卷弹簧（11）。
[0003] 3.根据权利要求1或2所述的齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，其特征在于：所述齿轮（10）外侧设置用于固定涡卷弹簧（11）的反弹力所引起的串动的压板（9）。
[0004] 4.根据权利要求1所述的齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，其特征在于：所述齿条设有用于显示顶板塌落状态的刻度。
[0005] 5.根据权利要求1所述的齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，其特征在于：所述电路板（22）设置用于显示电路板参数转换的显示屏（23）。
[0006] 6.根据权利要求1或5所述的齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，其特征在于：所述电气部壳体（26）设置传输无线信号的天线（21），天线（21）的信号输入端连接位移传感器。
[0007] 7.根据权利要求1或5所述的齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器，其特征在于：所述电气部壳体（26）内设置用于电气部分供电的电源组件（25）。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120367050.9U|CN214333714U|2021-02-08|2021-02-08|一种齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器|CN202120367050.9U| CN214333714U|2021-02-08|2021-02-08|一种齿轮齿条式顶板离层监测位移传感器|