一种隧道施工中的风管检测方法及检测设备与流程

1.本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道施工中的风管检测方法及检测设备。


背景技术：

2.目前，随着交通事业的快速发展，公路、铁路和跨海水下长大隧道的建设越来越多，而这些工程往往是整个工程的控制性工程，其主要原因是施工周期长、施工环境较差，施工中单向掘进进尺时间长；且除了隧道掌子面附近的污染物难以排出外，对隧道后面的施工区域带来二次污染，严重影响了隧道工程的施工进度和工人的健康；尤其是高原地区还存在着掌子面附近含氧量不足，导致施工作业设备效率下降，工人频繁更换或者携带较重供氧设备工作，严重影响隧道施工的效率。
3.为了保证隧道能够正常投入使用需要保证隧道的通风条件，使隧道内空气保持畅通，通常在隧道内会设置通风管道向矿井内注入空气。
4.公开号为cn109854963b的专利公开了一种管道检测器，可适用于不同管径的管道检测,其包括驱动设备，驱动设备包括plc控制器、电机、转盘、连杆、第一滑块、第一锁紧缸、第二锁紧缸、机架、第一电磁阀、第二电磁阀和开关；管道检测器固定连接在机架上，第一、第二滑块均滑动连接在机架上；第一锁紧缸的第一缸体固定连接在第一滑块上，第二锁紧缸的第二缸体固定连接在第二滑块上，电机的电机机架固定连接在第二滑块上，转盘传动连接在电机的输出轴上；连杆的一端与转盘的周缘部铰接，连杆的另一端与第一滑块铰接；电机、电源、第一电磁阀的接线端k、第二电磁阀的接线端k和开关均与主控制器电连接。该专利的制造成本及维护成本都非常低且可适用于不同管径的管道。但是，仍然存在下列问题：1.现有技术中还没有一种能够对隧道的风管进行腐蚀、破损监测的设备；2.并且现有技术不能够同时对风管外部进行多工位监测；3.现有技术对隧道的风管进行腐蚀监测还停留在人工视觉检查，检查信息不够精确且检测速度慢。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种隧道施工中的风管检测设备，用以解决现有技术现有技术中还没有一种能够对隧道的风管进行腐蚀监测的设备；并且现有技术不能够同时对风管外部进行多工位监测；现有技术对隧道的风管进行腐蚀监测还停留在人工视觉检查，检查信息不够精确且检测速度慢等问题，本发明还提供了风管检测的方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种隧道施工中的风管检测设备，包括圆弧形的主行走架和副行走架，所述主行走架的弧形为优弧，所述副行走架的弧形为劣弧，所述副行走架通过滑动部活动连接在主
行走架一侧，所述主行走架和副行走架内圆侧均安装有数个均匀分布的检测部。
7.所述主行走架上还设有卡扣结构，当副行走架滑动到主行走架的缺口处时，所述卡扣结构将主行走架和副行走架固定住，防止主行走架与副行走架在工作时发生相对滑动。
8.进一步，所述检测部又包括驱动结构、检测转换结构和复位结构，所述检测转换结构一端安装在主行走架或副行走架内部，所述驱动结构安装在检测转换结构另一端，所述复位结构安装在检测转换结构中部；任意一个所述驱动结构和主行走架之间的连接关系，与任意一个驱动结构和副行走架之间的连接关系相同；在主行走架中，所述复位结构安装在主行走架内部。
9.进一步，驱动结构又包括第三滚轮、滚轮盘和第一电机，所述第三滚轮通过滚轮架安装在滚轮盘一侧，所述滚轮盘另一侧与检测转换结构连接，所述第一电机安装在滚轮架上；还包括第一减速器，所述第一减速器输入端通过第一联轴器与第一电机输出端连接，所述第一减速器输出端与第三滚轮连接。
10.进一步，所述检测转换结构又包括滑杆和滑片，所述滑杆一端与滚轮盘连接，所述滑杆另一端通过滑杆座滑动连接于主行走架内部；所述滑杆上还设有电阻片，所述滑片为“l”形，且所述滑片一端与电阻片滑动连接，所述滑片另一端通过滑片座固定在主行走架上，且所述滑片另一端通过导线与电阻片连接；还包括串联在导线上的电流表、电源和保护电阻。
11.进一步，所述复位结构又包括内支撑环、弹簧和外支撑环，滑杆依次穿过支撑环、弹簧和外支撑环，所述弹簧一端通过内支撑环固定在主行走架上，所述弹簧另一端通过外支撑环固定在滑杆上。
12.进一步，所述检测部还包括转向结构，所述转向结构安装在滑杆与滚轮盘之间；所述转向结构又包括安装在滑杆上的第二电机、第二减速器和主动齿轮，所述第二电机输出轴通过第二联轴器与第二减速器输入端连接，所述第二减速器输出端与主动齿轮连接；还包括设于滚轮盘上的从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮齿动连接。
13.进一步，所述滑动部又包括滑槽、支撑板、数个第一滚轮和数个第二滚轮，数个第一滚轮和数个第二滚轮均匀交替安装在支撑板一侧，且数个所述第一滚轮与滑槽的槽底滚动连接，数个所述第二滚轮与滑槽的槽壁滚动连接，进一步，所述支撑板为弧形且弧度与滑槽的弧度相同。所述支撑板的弧度与滑槽的弧度相同，使安装在支撑板上的数个第一滚轮和数个第二滚轮排列成弧形，使数个第一滚轮和数个第二滚轮在滑槽内滑动。
14.进一步，所述支撑板数量为多个，且两个相邻支撑板之间通过合页转动连接，所述合页设于第一滚轮和第二滚轮之间。
15.如上述的一种隧道施工中的风管检测方法，包括以下步骤：s1，双支架式安装调节，所述主行走架套在风管外部，所述滑动部带动副行走架滑动，使副行走架滑动到主行走架的缺口处，此时主行走架和副行走架呈环形包裹在风管外部。
16.s2，数据采集，所述驱动结构直接接触风管外部，所述第一电机驱动第三滚轮在风管外部滚动，将风管表面的凹凸程度这一物理信号传递到检测转换结构中。
17.s3，数据处理，所述检测转换结构将物理信号转化为电信号，当第三滚轮滚动到风管外部腐蚀或锈蚀处时，所述滑杆将沿径向滑动，从而改变滑片与电阻片的接触位置，使闭合回路中电阻片的有效电阻值发生变化，进而使电流表发生变化，通过观察电流表值的变化可以直接监测到风管外部腐蚀或锈蚀情况。
18.s2与s3同步进行。
19.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：工作前，所述主行走架套在风管外部，所述滑动部带动副行走架滑动，使副行走架滑动到主行走架的缺口处，此时主行走架和副行走架呈环形包裹在风管外部；监测工作时，数个所述检测部同时启动，带动主行走架和副行走架沿风管的轴向运动，在运动过程中，每个所述检测部均按压在风管外壁，并且每个所述检测部能够通过检查风管外壁的凹凸程度，独立判断所接触的风管外壁位置是否发生腐蚀，并将这种腐蚀检查结果转化为电信号，方便检查信息的传递和观测。
20.本发明能够对隧道的风管进行腐蚀、破损监测；并且能够同时对风管外部进行多工位监测，监测范围广，速度快；本设备还能够将检查到的风管外部数据转换为电信号，方便检查信息的传递和观测；本设备特殊的形状结构，方便随时从风管上任意一个位置开始安装并工作。
21.通过滑动部将主行走架和副行走架组合为环形包裹在风管外部；通过所述驱动结构直接接触风管外部，将风管表面的凹凸程度这一物理信号传递到检测转换结构中，所述检测转换结构将物理信号转化为电信号，让操作人员能够通过电信号直接监测到风管外部的腐蚀、破损情况，本发明的方法精度高，检测信号反应及时。
附图说明
22.图1为本发明一种隧道施工中的风管检测设备实施例的立体结构示意图（工作状态一）；图2为本发明一种隧道施工中的风管检测设备实施例的立体结构示意图（工作状态二）；图3为本发明一种隧道施工中的风管检测设备实施例的正视结构示意图（工作状态二）；图4为图3中a-a处的剖视结构示意图；图5为图4中b处的局部放大结构示意图；图6为本发明一种隧道施工中的风管检测设备实施例的侧视结构示意图；图7为图6中c-c处的剖视结构示意图；图8为图6中d处的局部放大结构示意图；图9为本发明一种隧道施工中的风管检测设备实施例一中滑动部的立体结构示意图（除去滑槽）；图10为本发明一种隧道施工中的风管检测设备实施例二中滑动部的立体结构示意图（除去滑槽）；
说明书附图中的附图标记包括：主行走架1、副行走架2、滑动部3、滑槽31、安装座32、支撑板33、合页331、第一滚轮34、第二滚轮35；检测部4、驱动结构41、第三滚轮411、滚轮架412、滚轮盘413、第一电机414、第一联轴器415、第一减速器416；检测转换结构42、滑杆421、电阻片422、滑杆座423、滑片424、滑片座425、导线426、电流表427、电源428、保护电阻429；复位结构43、内支撑环431、弹簧432、外支撑环433；转向结构44、第二电机441、第二联轴器442、第二减速器443、主动齿轮444、从动齿轮445、风管5。
具体实施方式
23.为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：需要说明，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
24.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
25.实施例一如图1-4所示，一种隧道施工中的风管检测设备，包括圆弧形的主行走架1和副行走架2，主行走架1的弧形为优弧，主行走架1的缺口大于风管5的直径，副行走架2的弧形为劣弧，副行走架2通过滑动部3活动连接在主行走架1一侧。工作前，主行走架1套在风管5外部，滑动部3带动副行走架2滑动，使副行走架2滑动到主行走架1的缺口处，此时主行走架1和副行走架2呈环形包裹在风管5外部；主行走架1和副行走架2内圆侧均安装有数个均匀分布的检测部4。监测工作时，数个检测部4同时启动，带动主行走架1和副行走架2沿风管5的轴向运动，在运动过程中，每个检测部4均按压在风管5外壁，并且每个检测部4能够通过检查风管5外壁的凹凸程度，独立判断所接触的风管5外壁位置是否发生腐蚀，并将这种腐蚀检查结果转化为电信号，方便检查信息的传递和观测。
26.主行走架1上还设有卡扣结构，当副行走架2滑动到主行走架1的缺口处时，卡扣结构将主行走架1和副行走架2固定住，防止主行走架1与副行走架2在工作时发生相对滑动。本发明的设备能够对隧道的风管5进行腐蚀监测；并且能够同时对风管5外部进行多工位监测，监测范围广，速度快；本设备还能够将检查到的风管5外部数据转换为电信号，方便检查信息的传递和观测；本设备特殊的形状结构，方便随时从风管5上任意一个位置开始安装并工作。
27.如图4所示，检测部4又包括驱动结构41、检测转换结构42和复位结构43，检测转换结构42一端安装在主行走架1或副行走架2内部，驱动结构41安装在检测转换结构42另一端。驱动结构41直接接触风管5外部，将风管5表面的凹凸程度这一物理信号传递到检测转换结构42中，检测转换结构42将物理信号转化为电信号，让操作人员能够通过电信号直接监测到风管5外部的腐蚀情况。复位结构43安装在检测转换结构42中部，复位结构43能够施加一个力将驱动结构41紧密接触在风管5外部。
28.任意一个驱动结构41和主行走架1之间的连接关系，与任意一个驱动结构41和副行走架2之间的连接关系相同；在主行走架1中，复位结构43安装在主行走架1内部。
29.如图5和图8所示，驱动结构41又包括第三滚轮411、滚轮盘413和第一电机414，第三滚轮411通过滚轮架412安装在滚轮盘413一侧，滚轮盘413另一侧与检测转换结构42连接，第一电机414安装在滚轮架412上；第一电机414驱动第三滚轮411在风管5外部滚动。
30.还包括第一减速器416，第一减速器416输入端通过第一联轴器415与第一电机414输出端连接，第一减速器416输出端与第三滚轮411连接。第一减速器416能够对第一电机414输出的动力减速增矩，提高第三滚轮411滚动的平稳性和精确性。
31.如图5所示，检测转换结构42又包括滑杆421和滑片424，滑杆421一端与滚轮盘413连接，滑杆421另一端通过滑杆座423滑动连接于主行走架1内部；滑杆421上还设有电阻片422，滑片424为“l”形，且滑片424一端与电阻片422滑动连接，滑片424另一端通过滑片座425固定在主行走架1上，且滑片424另一端通过导线426与电阻片422连接；还包括串联在导线426上的电流表427、电源428和保护电阻429。
32.由于腐蚀、破损后的风管5外壁会出现凹坑，或者锈蚀处会出现铁锈凸起；当第三滚轮411滚动到风管5外部腐蚀或锈蚀处时，滑杆421将沿径向滑动，从而改变滑片424与电阻片422的接触位置，使闭合回路中电阻片422的有效电阻值发生变化，进而使电流表427发生变化，通过观察电流表427值的变化可以直接监测到风管5外部腐蚀或锈蚀情况。
33.如图5所示，复位结构43又包括内支撑环431、弹簧432和外支撑环433，滑杆421依次穿过支撑环431、弹簧432和外支撑环433，弹簧432始终处于被压缩状态，以保证弹簧432的弹力将第三滚轮411紧密地接触在风管5外部，弹簧432一端通过内支撑环431固定在主行走架1上，弹簧432另一端通过外支撑环433固定在滑杆421上。当第三滚轮411在风管5外部腐蚀处时，能够带动滑杆421向凹坑能滑动。
34.如图5和图8所示，检测部4还包括转向结构44，转向结构44安装在滑杆421与滚轮盘413之间；增加转向结构44能够使第三滚轮411在风管5外部的运动轨迹由轴向直线变为规则的螺旋曲线，大大增加了检测面积，减少了检测死角。
35.转向结构44又包括安装在滑杆421上的第二电机441、第二减速器443和主动齿轮444，主动齿轮444和从动齿轮445均为锥齿轮，第二电机441输出轴通过第二联轴器442与第二减速器443输入端连接，第二减速器443输出端与主动齿轮444连接；还包括设于滚轮盘413上的从动齿轮445，主动齿轮444和从动齿轮445齿动连接。第二电机441带动主动齿轮444旋转，主动齿轮444通过从动齿轮445带动驱动结构41三百六十度旋转。
36.如图9所示，滑动部3又包括滑槽31、支撑板33、数个第一滚轮34和数个第二滚轮35，数个第一滚轮34和数个第二滚轮35均匀交替安装在支撑板33一侧，且数个第一滚轮34
与滑槽31的槽底滚动连接，数个第一滚轮34能够减少支撑板33与滑槽31槽底的摩擦，数个第二滚轮35与滑槽31的槽壁滚动连接，数个第二滚轮35能够减少支撑板33与滑槽31槽壁的摩擦，滑槽31为弧形且固定在主行走架1侧面，支撑板33另一侧通过安装座32与副行走架2固定。
37.同时，滑槽31开口处还设有槽牙，槽牙将数个第一滚轮34限制在滑槽31内部，防止第一滚轮34掉出滑槽31。
38.支撑板33为弧形且弧度与滑槽31的弧度相同。支撑板33的弧度与滑槽31的弧度相同，使安装在支撑板33上的数个第一滚轮34和数个第二滚轮35排列成弧形，使数个第一滚轮34和数个第二滚轮35在滑槽31内滑动。
39.实施例二本实施例作为上一实施例的进一步改进，相同之处不再叙述，不同之处在于：如图10所示，支撑板33数量为多个，且两个相邻支撑板33之间通过合页331转动连接，合页331设于第一滚轮34和第二滚轮35之间。
40.支撑板33被封为多份，通过合页331将多份支撑板33连接起来，能够使支撑板33适应不同半径的滑槽31，增加本设备的通用性。
41.实施例二相对于实施例一的优点在于：实施例二中发明的设备将支撑板33被封为多份，通过合页331将多份支撑板33连接起来，能够使支撑板33适应不同半径的滑槽31，增加本设备的通用性。对于直径不同的风管5，使用不同半径的主行走架1、副行走架2和滑槽31，采用本结构，通过合页331连接的多份支撑板33能够弯曲为适宜的角度，以适应不同半径的滑槽31。
42.如上述的一种隧道施工中的风管检测方法，包括以下步骤：s1，双支架式安装调节，主行走架1套在风管5外部，滑动部3带动副行走架2滑动，使副行走架2滑动到主行走架1的缺口处，此时主行走架1和副行走架2呈环形包裹在风管5外部；s2，数据采集，驱动结构41直接接触风管5外部，第一电机414驱动第三滚轮411在风管5外部滚动，将风管5表面的凹凸程度这一物理信号传递到检测转换结构42中；s3，数据处理，检测转换结构42将物理信号转化为电信号，当第三滚轮411滚动到风管5外部腐蚀或锈蚀处时，滑杆421将沿径向滑动，从而改变滑片424与电阻片422的接触位置，使闭合回路中电阻片422的有效电阻值发生变化，进而使电流表427发生变化，通过观察电流表427值的变化可以直接监测到风管5外部腐蚀或锈蚀情况；s2与s3同步进行。
43.另外，第一滚轮34、第二滚轮35中的一个或多个可以替换为驱动轮，使滑动部3能够通过驱动轮主动运动。风管一般通过固定座吊装在隧道上部，当检测设备通过固定座时，会被其阻挡；此时，滑动部3再次带动副行走架2滑动，使主行走架1的缺口打开1/2至1/3，具体以检测设备不会从风管脱落为准，固定座从缺口处穿过，穿过固定座后缺口再次封闭，进行正常检测流程，可持续地进行的风管检测。
44.本发明的方法操作方便，简单易懂，操作人员经过简单的培训，即可熟练掌握；通过滑动部3将主行走架1和副行走架2组合为环形包裹在风管5外部；通过驱动结构41直接接触风管5外部，将风管5表面的凹凸程度这一物理信号传递到检测转换结构42中，检测转换
结构42将物理信号转化为电信号，让操作人员能够通过电信号直接监测到风管5外部的腐蚀情况，本发明的方法精度高，检测信号反应及时。
45.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。