一种用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置的制作方法

1.本实用新型涉及声波无损探测技术领域，具体地说是涉及一种用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置。


背景技术：

2.对于煤与瓦斯突出矿井，在工作面开采前需在煤层中施工大量的预抽瓦斯排放钻孔，利用这些钻孔可以进行声波探测工作，通过煤层的声学参数可以获得煤层瓦斯的赋存状况、煤层的裂隙发育程度、应力集中区及煤层厚度等参数，为保障煤矿工作面安全开采提供技术理论支持。钻孔声波探测的一个关键技术问题是声波传感器与钻孔煤壁的耦合问题，测量时必须使声波传感器的声波辐射面与孔壁贴紧实现完全耦合，以保证声波能量辐射到煤层中。若声波传感器辐射面与孔壁不能完全耦合，则在辐射面与孔壁之间存在空气层，辐射的大部分声波能量将被孔壁反射而不能进入煤层，此时另一钻孔的声波接收传感器将接收不到声波信号，从而不能完成声波探测工作。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置，使声波传感器的声波辐射面与孔壁贴紧实现完全耦合。
4.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术解决方案如下：
5.一种用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置，包括内筒、外筒、连接杆、声波传感器和驱动单元；
6.内筒位于外筒的内部，内筒与外筒同轴线布置；
7.外筒内部设置有轨道，轨道的延伸方向垂直于外筒的侧壁，外筒的侧壁靠近轨道的末端位置开设通孔；
8.连接杆的一端经铰链连接内筒；
9.连接杆的中间位置与连接杆的另一端之间的位置设置有滚轮，滚轮活动连接于轨道上，滚轮可相对于轨道滚动；
10.连接杆的另一端设置声波传感器，声波传感器可穿过所述通孔；
11.外筒内部设置驱动单元，驱动单元动力连接有驱动齿轮；
12.内筒上设置有与驱动齿轮啮合的第一齿条。
13.优选的，外筒内部设置支撑柱，支撑柱的末端设置有支撑齿轮；内筒上设置有与支撑齿轮啮合的第二齿条。
14.优选的，还包括视频探头，所述视频探头设置于外筒的末端。
15.优选的，还包括灯珠，若干个灯珠设置于外筒的末端。
16.优选的，还包括手持显示器，所述手持显示器信号连接所述视频探头。
17.优选的，所述手持显示器经蓝牙连接视频探头。
18.优选的，外筒的侧壁沿外筒的轴向设置若干个支撑轮组，所述支撑轮组包括若干
个支撑轮，若干个支撑轮沿外筒的圆周方向布置。
19.优选的，所述驱动单元包括电池和电动机，电池及电动机均设置于外筒内部，电池经电缆连接电动机，电动机的转轴连接所述驱动齿轮。
20.优选的，还包括控制手柄，所述控制手柄经信号线缆连接电动机的控制端。
21.优选的，还包括加长杆，加长杆的一端连接所述外筒。
22.本实用新型的有益技术效果是：
23.本实用新型的用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置，将其布置于钻孔内部，通过支撑轮实现对外筒的支撑，使外筒(内筒)的轴线与钻孔的轴线基本重合；通过控制驱动单元使驱动齿轮正转或反转，进而带动内筒相对于外筒沿前后方向移动；内筒相对于外筒向前移动时，连接杆相对于内筒摆动，连接杆相对于轨道摆动，滚轮相对于轨道向远离外筒轴线的方向滚动，连接杆另一端上的声波传感器经通孔探出外筒，声波传感器的末端(辐射面)紧密贴合孔壁，实现声波传感器的末端(辐射面)与孔壁的完全耦合；内筒相对于外筒向后移动时，使连接杆另一端上的声波传感器经通孔缩回外筒，以在装置布置于钻孔或从钻孔撤出时，避免声波传感器与孔壁间发生磕碰损坏。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置中的局部放大图；
26.图3为本实用新型实施例用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置放置于布置于钻孔内部的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。本实用新型某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本实用新型的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本实用新型满足适用的法律要求。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型实施例中，提供一种用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置，请参考图1至图3所示。
30.一种用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置，包括外筒1、内筒2、连接杆3、声波传感器31和驱动单元等。
31.外筒1为筒状结构，内筒2位于外筒1的内部，内筒2与外筒1同轴线布置。
32.一根轨道13、一个铰链21、一个滚轮22、一根连接杆3构成一组动作机构，内筒2与外筒1之间布置多组动作机构。
33.外筒1的侧壁沿外筒1的轴向设置若干个支撑轮组，支撑轮组包括若干个支撑轮16，若干个支撑轮16沿外筒1的圆周方向布置。在将装置布置于钻孔8内部时，通过支撑轮16实现对外筒1的支撑，使外筒1(内筒2)的轴线与钻孔8的轴线基本重合，便于后续声波传感器31从外筒1探出，使声波传感器31的末端(辐射面)与孔壁完全耦合。
34.加长杆9的一端连接外筒1，以便于将装置伸入钻孔8内部深处。
35.外筒1内部设置轨道13，轨道13的延伸方向垂直于外筒1的侧壁，外筒1的侧壁靠近轨道13的末端位置开设通孔。连接杆3的一端经铰链21连接内筒2的外壁。连接杆3的中间位置与连接杆3的另一端之间的位置设置滚轮22，滚轮22活动连接于轨道13上，滚轮22可相对于轨道13滚动。连接杆3的另一端设置声波传感器31，声波传感器31可穿过外筒1侧壁上的通孔。
36.内筒2可以相对于外筒1向前或向后移动，内筒2相对于外筒1向前移动时，连接杆3相对于内筒2摆动，连接杆3相对于轨道13摆动，滚轮22相对于轨道13向远离外筒1轴线的方向滚动，连接杆3另一端上的声波传感器31经通孔探出外筒1，声波传感器31的末端(辐射面)紧密贴合孔壁，以实现声波传感器31的末端(辐射面)与孔壁的完全耦合。内筒2相对于外筒1向后移动时，连接杆3相对于内筒2摆动，连接杆3相对于轨道13摆动，滚轮22相对于轨道13向靠近外筒1轴线的方向滚动，使接杆3另一端上的声波传感器31经通孔缩回外筒1，以在装置布置于钻孔8或从钻孔8撤出时，避免声波传感器31与孔壁间发生磕碰损坏。
37.外筒1内部设置驱动单元，驱动单元动力连接驱动齿轮51，内筒2的一端外壁上设置有与驱动齿轮51啮合的第一齿条41。本实施例中，驱动单元包括电池6和电动机12，电池6及电动机12均设置于外筒1内部，电池6经电缆连接电动机12，电动机12的转轴连接驱动齿轮51。控制手柄7经信号线缆连接电动机12的控制端。操作人员通过控制手柄7控制电动机12的正转或反转，以使驱动齿轮51带动第一齿条41向前或向后移动，进而带动内筒2相对于外筒1向前或向后移动。
38.外筒1内部设置支撑柱11，支撑柱11的末端设置支撑齿轮52，内筒2的一端外壁上设置有与支撑齿轮52啮合的第二齿条42。在驱动齿轮51啮合第一齿条41时，使支撑齿轮52与第二齿条42啮合，以实现支撑柱11对内筒2的支撑。
39.视频探头14设置于外筒1的末端，外筒的末端于视频探头14的四周设置若干个灯珠15。通过灯珠15将钻孔8内壁照亮，以便于视频探头14探测钻孔8的内壁结构。操作人员携带手持显示器，手持显示器经蓝牙连接视频探头14。操作人员可以通过手持显示器观察钻孔8的内壁结构，以便于将装置布置于钻孔8内的合适位置。
40.至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置有了清楚的认识。本实用新型用于矿井预抽瓦斯排放钻孔的声波传感器耦合装置，将其布置于钻孔8内部，通过支撑轮16实现对外筒1的支撑，使外筒1(内筒2)的轴线与钻孔8的轴线基本重合；通过控制驱动单元使驱动齿轮51正转或反转，进而带动内筒2相对于外筒1沿前后方向移动；内筒2相对于外筒1向前移动时，连接杆3相对于内筒2摆动，连接杆3相对于轨道13摆动，滚轮22相对于轨道13向远离外筒1轴线的方向滚动，连接杆3另一端上的声波传感器31经通孔探出外筒
1，声波传感器31的末端(辐射面)紧密贴合孔壁，实现声波传感器31的末端(辐射面)与孔壁的完全耦合；内筒2相对于外筒1向后移动时，使连接杆3另一端上的声波传感器31经通孔缩回外筒1，以在装置布置于钻孔8或从钻孔8撤出时，避免声波传感器31与孔壁间发生磕碰损坏。
41.以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。