专利名称：离层位移计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用机械方法计量长度的设备，特别是涉及一种用于测量岩层离层位移的测量装置。
背景技术：
离层仪是一种监测巷道岩层移动的专用监测仪器。它可以分别显示锚杆长度范围内和锚杆范围外的巷道岩层的离层情况。为煤矿工程技术人员和检测人员提供确定巷道围岩的支护强度，了解所使用的支护参数的合理性、经济性而需要的科学依据，根据巷道围岩变形量及时调整巷道支护参数，防止巷道坍塌事故的发生，确保煤矿安全生产。中国专利 CN201935655U公开了一种简易离层仪，主要是通过将抓岩钩放置在岩体钻孔中，固定连接在抓岩钩的钢丝绳的另一端连接带有刻度的陶瓷管，当岩体离层时，钢丝绳拉动陶瓷管移动，陶瓷管与固定安装在铁质托盘上的基准板之间位置相对变动，二者之间的相对位移读数即为岩层的离层距离。但是，该装置进行安装时，需要将铁质托盘安装在岩体钻孔的孔口上，在用锚固剂将铁质托盘固定在巷道帮上，操作繁琐。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低的离层位移计，能够克服上述不足，安装方便。
本发明离层位移计，包括箱体、钢丝绳、抓岩钩、绕绳滚筒、弹簧，第一安装轴和第二安装轴，第一、第二安装轴同轴，且第一、第二安装轴均转动的安装在箱体的侧壁上，第二安装轴固定连接在第一安装轴上，绕绳滚筒固定安装在第一安装轴上，钢丝绳的一端缠绕在绕绳滚筒上，钢丝绳的另一端穿过箱体上开设的过绳孔后固定连接在抓岩钩上，弹簧为扭簧或卷簧，弹簧的一端固定连接在箱体的侧壁上，弹簧的另一端固定连接在绕绳滚筒、第一安装轴或者第二安装轴上，在第二安装轴上还固定安装有第一读数盘，第一读数盘套装在第二安装轴上，第一读数盘的外圆周面上设置有刻度，第一读数盘位于箱体内，在箱体上开设有第一观察口，第一观察口的位置与第一读数盘相对应，第一安装轴或第二安装轴的一端位于箱体外部。
本发明离层位移计，其中所述第一安装轴或第二安装轴上开设有第一轴键槽，在箱体上与第一安装轴或第二安装轴相对应的安装孔上开设有孔键槽，在第一轴键槽和孔键槽内安装有固定键，第一轴键槽位于箱体外部的部分的长度大于固定键的长度。通过设置固定键，当安装离层位移计，转动第一或第二安装轴后，将固定键插入第一轴键槽和孔键槽中，能够防止第一或第二安装轴反向转动，给弹簧蓄能，无需在离层位移计安装过程中一直给第一或第二安装轴施加扭矩，使本位移计安装更方便，当将抓岩钩放入岩体钻孔中，将固定键抽出即可。
本发明离层位移计，其中所述第二安装轴通过固定键固定连接在第一安装轴上， 第一安装轴为空心轴，第二安装轴插入第一安装轴内，第一、第二安装轴上分别开设有位置相对应的第二、第三轴键槽，第二、第三轴键槽内安装有固定键，固定键位于箱体外部，弹簧的一端固定连接在箱体的侧壁上，弹簧的另一端固定连接第二安装轴上。通过设置固定键， 当安装离层位移计时，将抓岩钩放入岩体钻孔指定位置后，转动第二安装轴使扭簧蓄能，再将固定键插入第二、第三轴键槽中，使第一、第二安装轴同步转动。
本发明离层位移计，还包括转动的安装在箱体内的第三、第四、第五安装轴，第三、 第四、第五安装轴均与第二安装轴平行，第二安装轴上还固定安装有第二小齿轮和第二大齿轮，第三安装轴上固定安装有第三大齿轮和第二读数盘，第四安装轴上固定安装有第四小齿轮、第四大齿轮和第三读数盘，第五安装轴上固定安装有第五小齿轮和第四读数盘，第三安装轴位于第二安装轴的一侧，第四、第五安装轴位于第二安装轴的另一侧，第二小齿轮通过第一换向齿轮与第三大齿轮啮合连接，第四小齿轮通过第二换向齿轮与第二大齿轮啮合连接，第五小齿轮通过第三换向齿轮与第四大齿轮啮合连接，第一、第二、第三换向齿轮均通过换向转动轴转动的安装在箱体内，第二、第三、第四读数盘的外圆周面上均设置有刻度，在箱体上与第二、第三、第四读数盘相对的位置分别开设有第二、第三、第四观察口。
本发明离层位移计，其中所述第二小齿轮与第三大齿轮的齿数比为I :10，第四小齿轮与第二大齿轮的齿数比为I :10,第五小齿轮与第四大齿轮的齿数比为I :10,第二小齿轮的齿数与第一换向齿轮的齿数相同，第四小齿轮与第二换向齿轮的齿数相同，第五小齿轮与第三换向齿轮的齿数相同，第一、第二、第三、第四读数盘上的刻度值均为O至9。通过设置第三、第四、第五安装轴和相应的大小齿轮，既能够提高离层位移计的检测精度，又能够增大其量程。
本发明离层位移计，其中所述第一第二、第三、第四读数盘上的刻度值读数均采用荧光标示。刻度值采用荧光标示，有利于井下昏暗条件的读取数据。
本发明离层位移计，其中所述第一安装轴位于箱体外侧的端面或圆周面上开设有第一过孔，绕绳滚筒上也开设有与第一过孔连通的第二过孔，钢丝绳缠绕在绕绳滚筒上的一端依次穿过第二过孔、第一过孔后，通过绳头夹固定。通过设置第一、第二过孔，以及绳头夹，当测量每次测量的岩层钻孔深度不同时，可以通过松开绳头夹，向箱体内送或者抽钢丝绳，来达到测量不同孔深的岩层钻孔的目的，同时，由于可以向箱体外抽钢丝绳，能够有效避免绕绳滚筒上缠绕过多钢丝绳，而影响测量精度。
本发明离层位移计，其中所述抓岩钩包括栓绳圈和两个弹性卡片，两个弹性卡片分别位于栓绳圈的两侧，呈“八”字形布置，两个弹性卡片的上端均固定连接在栓绳圈上。
本发明离层位移计，其中所述弹性卡片的下端均固定连接有一个圆弧形卡片，每个圆弧形卡片的上端均与弹性卡片的下端相切。通过设置圆弧形卡片，能够更有效的将抓岩钩固定在岩层钻孔中。
本发明离层位移计，其中抓岩钩还包括矩形的稳固片，稳固片的上端固定连接在栓绳圈的下端，且稳固片位于两个弹性卡片之间。
本发明离层位移计，其中所述钢丝绳为进行防锈蚀处理的钢丝绳。
本发明离层位移计与现有技术不同之处在于本发明通过设置弹簧，将弹簧的一端与箱体的壳体固定连接，弹簧的另一端与绕绳滚筒固定连接，当安装时，首先转动第一或第二安装轴，使弹簧蓄能，与此同时，从箱体上的过绳孔穿出的钢丝绳长度变长，然后在保持弹簧蓄能的情况下，将抓岩钩放入岩体钻孔中，最后松开第一或第二安装轴，箱体在弹簧势能作用下使钢丝绳缠绕在绕绳滚筒上并使箱体紧贴固定在钻孔岩壁，因此该装置安装使用均很方便。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图I为本发明离层位移计实施例I的主视剖视图2为本发明离层位移计实施例2的主视剖视图3为本发明离层位移计中抓岩钩的主视图4为本发明离层位移计安装导杆的左视图。
具体实施方式
实施例I :
如图I所示，本发明一种离层位移计，包括箱体I、钢丝绳2、抓岩钩3、绕绳滚筒4 和弹簧5。
箱体I呈长方体状，箱体I内设置有隔板39，隔板39将箱体I分为左腔室40和右腔室41。绕绳滚筒4的一端固定连接有第一安装轴6，在绕绳滚筒4的另一端固定安装有第二安装轴7，第一安装轴6和第二安装轴7的轴线重合，在箱体I的左侧壁和右侧壁上均开设有安装孔22，第一安装轴6转动的安装在箱体I左侧壁上的安装孔22内，第二安装轴 7转动的安装在箱体I右侧壁上的安装孔22内，且第二安装轴7穿过隔板39，且能够相对隔板39旋转，从而使绕绳滚筒4能在箱体I的左腔室40内转动。第一安装轴6的左端位于箱体I外，当然也可以将第二安装轴7的右端设置于箱体I外。在第一安装轴6上开设有第一轴键槽20，在箱体I左侧壁上的安装孔22上开设有孔键槽21，在第一轴键槽20和孔键槽21内安装有固定键23，第一轴键槽20位于箱体I外部的部分的长度大于固定键23 的长度，以方便固定键23的安装与取出。当然，固定建也可以安装在第二安装轴7上，同样起到在安装离层位移计时，防止绕绳滚筒旋转的目的。
在第一安装轴6的左端面上开设有第一过孔，在绕绳滚筒4上也开设有与第一过孔连通的第二过孔，钢丝绳2的一端缠绕在绕绳滚筒4上后，依次穿过第二过孔、第一过孔， 露出箱体I外的部分通过绳头夹34固定。当然，如果第二安装轴7的右端位于箱体I夕卜， 第一过孔也可以开设在第二安装轴7的右端或者第二安装轴7位于箱体I的外端的圆周面上。第一过孔也可以开设在第一安装轴6位于箱体I的外端的圆周面上。钢丝绳2的另一端穿过箱体I上开设的过绳孔11后固定连接在抓岩钩3上。本实施例中的钢丝绳2为进行防锈蚀处理的钢丝绳，以适应井下工况环境。
结合图3所示，抓岩钩3包括栓绳圈35和两个弹性卡片36，两个弹性卡片36分别位于栓绳圈35的两侧，呈“八”字形布置，两个弹性卡片36的上端均焊接在栓绳圈35上， 钢丝绳2固定连接在栓绳圈35上。在每个弹性卡片36的下端均固定连接有一个圆弧形卡片37，每个圆弧形卡片37的上端均与弹性卡片36的下端相切，在栓绳圈35的下端还固定连接有矩形的稳固片38，稳固片38位于两个弹性卡片36之间。当向岩层钻孔中安装抓岩钩3时，可以通过如图4所示的安装导杆42安装，安装时将抓岩钩3的稳固片38卡装在安装导杆42上端的与稳固片38相配的稳固槽43内，然后通过安装导杆42将抓岩钩3送入岩层钻孔中。稳固片38与稳固槽43配合深度为30毫米左右，保证安装时，抓岩钩3不会从安装导杆42上脱落。
弹簧5为扭簧或卷簧，本实施例中弹簧5采用扭簧。弹簧5的一端固定连接在箱体I的侧壁上，弹簧5的另一端固定连接在绕绳滚筒4、第一安装轴6或者第二安装轴7上， 本实施例中，弹簧5套装在第二安装轴7上，弹簧位于左腔室40中，弹簧5的一端固定连接在绕绳滚筒4的右端面上，弹簧5的另一端固定连接在隔板39上。
在箱体I的右腔室41内还转动的安装有第三、第四、第五安装轴8、9、10，第三、第四、第五安装轴8、9、10均与第二安装轴7平行，第三安装轴8位于第二安装轴7的下侧，第四、第五安装轴9、10位于第二安装轴7的上侧。在第二安装轴7上从左到右依次固定安装有第二小齿轮24、第二大齿轮25和第一读数盘12，第三安装轴8上从左到右依次固定安装有第三大齿轮26和第二读数盘13，在第四安装轴9上从左到右依次固定安装有第四大齿轮28、第四小齿轮27和第三读数盘14，在第五安装轴10上从左到右依次固定安装有第五小齿轮29和第四读数盘15。第一、第二、第三、第四读数盘12、13、14、15均位于同一竖直直线上。第二小齿轮24通过第一换向齿轮30与第三大齿轮26啮合连接，第四小齿轮27通过第二换向齿轮31与第二大齿轮25啮合连接，第五小齿轮29通过第三换向齿轮32与第四大齿轮28啮合连接，第一、第二、第三换向齿轮30、31、32均通过换向转动轴33转动的安装在箱体I内，每个换向转动轴33的左右两端均各自转动的安装在一个支撑板45上，每个支撑板45的前后两端均固定连接在箱体I的前后侧壁上。第二小齿轮24与第三大齿轮26 的齿数比为I :10,第四小齿轮27与第二大齿轮25的齿数比为I :10,第五小齿轮29与第四大齿轮28的齿数比为I :10,第二小齿轮24的齿数与第一换向齿轮30的齿数相同,第四小齿轮27与第二换向齿轮31的齿数相同,第五小齿轮29与第三换向齿轮32的齿数相同,在第一、第二、第三、第四读数盘12、13、14、15的外圆周面上均设置有刻度，刻度值均为O至9， 刻度值读数均采用荧光标示。在箱体I上与第一、第二、第三、第四读数盘12、13、14、15相对应的位置分别开设有第一、第二、第三、第四观察口 16、17、18、19，便于观察读数。在每个观察口上均安装有透明罩，以防止粉尘颗粒进入，同时透明罩采用放大镜制作，使读数更加方便。
在本实施例中，绕绳滚筒4的周长为100毫米，即绕绳滚筒4每转动一周，钢丝绳 2的放出或收回量为100毫米，第一读数盘12上每个刻度均代表10毫米，由于大小齿轮的齿数比为10 :1，所以第二读数盘13上每个刻度均代表100毫米，第三读数盘14上每个刻度均代表I毫米，第四读数盘15上每个刻度均代表O. I毫米。所以本离层位移计的最大量程为1000毫米，精度为O. I毫米。适合不同变形量巷道位移测量。当然，也可以通过调整绕绳滚筒4的直径及大小齿轮齿数比，实现离层位移计量程和精度的调整。
本发明离层位移计在使用时，首先将固定键23取出，再转动第一安装轴6，使弹簧 5蓄能，与此同时，从箱体I上的过绳孔11穿出的钢丝绳2长度变长，然后将固定键23插入第一轴键槽20和孔键槽21内，使弹簧5保持蓄能，然后将抓岩钩3用安装导杆42放入岩体钻孔44中，然后再从第一轴键槽20取出，在扭簧5势能作用下使钢丝绳2缠绕在绕绳滚筒4上，并通过钢丝绳2带动箱体I固定在岩壁上。当岩层离层时，抓岩钩3将钢丝绳2向钻孔44内拉入，带动绕绳滚筒4转动，绕绳滚筒4带动第二安装轴7转动，第三、第四、第五安装轴8、9、10随之转动，第一第二、第三、第四读数盘12、13、14、15也随之转动，从而实现离层距离的测量。
本装置不仅适用于测量煤矿巷道围岩离层测量，也可用于非煤矿山工作空间围岩离层测量。
实施例2:
如图2所示，本实施例与实施例I的不同之处仅在于第二安装轴7通过固定键23 固定连接在第一安装轴6上。第一安装轴6为空心轴，第二安装轴7插入第一安装轴6内， 在第一、第二安装轴6、7上分别开设有位置相对应的第二、第三轴键槽60、61，第二、第三轴键槽60、61内安装有固定键23，固定键23位于箱体I外部，通过安装固定键23，能够防止第一、第二安装轴6、7相对转动。弹簧5的一端固定连接在箱体I的隔板39上，弹簧5的另一端固定连接第二安装轴7上。
本发明离层位移计在使用时，首先将抓岩钩3用安装导杆送入岩体钻孔44中，其次调整绳头夹34，从第二过孔、第一过孔抽出多余钢丝绳，使岩壁至箱体预留约IOOOmm的钢丝绳2，然后转动第二安装轴7，使弹簧5蓄能，把固定键23插入第二、第三轴键槽60、61， 固定键23可以通过缠绕胶带或者采用过盈配合方式固定，防止固定键23从键槽中脱落。最后在扭簧5势能作用下使钢丝绳2缠绕在绕绳滚筒4上，并通过钢丝绳2带动箱体I固定在岩壁上。当岩层离层时，抓岩钩3将钢丝绳2向钻孔44内拉入，带动绕绳滚筒4转动，绕绳滚筒4带动第二安装轴7转动，第三、第四、第五安装轴8、9、10随之转动，第一、第二、第三、第四读数盘12、13、14、15也随之转动，从而实现离层位移的测量。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种离层位移计，其特征在于包括箱体(I)、钢丝绳(2)、抓岩钩(3)、绕绳滚筒(4)、弹簧(5)，第一安装轴(6)和第二安装轴(7)，所述第一第二安装轴(6、7)同轴，且第一、第二安装轴(6、7)均转动的安装在箱体(I)的侧壁上，所述第二安装轴(7)固定连接在第一安装轴(6)上，所述绕绳滚筒(4)固定安装在第一安装轴(6)上，所述钢丝绳(2)的一端缠绕在绕绳滚筒(4)上，钢丝绳(2)的另一端穿过箱体(I)上开设的过绳孔(11)后固定连接在抓岩钩(3)上，所述弹簧(5)为扭簧或卷簧，所述弹簧(5)的一端固定连接在箱体(I)的侧壁上，弹簧(5)的另一端固定连接在绕绳滚筒(4)、第一安装轴(6)或者第二安装轴(7)上，在所述第二安装轴(7)上还固定安装有第一读数盘(12)，所述第一读数盘(12)套装在第二安装轴(7)上，所述第一读数盘(12)的外圆周面上设置有刻度，所述第一读数盘(12)位于箱体(I)内，在箱体(I)上开设有第一观察ロ( 16)，所述第一观察ロ( 16)的位置与第一读数盘(12)相对应，所述第一安装轴(6)或第二安装轴(7)的一端位于箱体(I)外部。
2.根据权利要求I所述的离层位移计，其特征在于在所述第一安装轴(6)或第二安装轴(7)上开设有第一轴键槽(20)，在箱体(I)上与第一安装轴(6)或第二安装轴(7)相对应的安装孔(22)上开设有孔键槽(21)，在第一轴键槽(20)和孔键槽(21)内安装有固定键(23)，所述第一轴键槽(20)位于箱体(I)外部的部分的长度大于固定键(23)的长度。
3.根据权利要求I所述的离层位移计，其特征在于所述第二安装轴(7)通过固定键(23)固定连接在第一安装轴(6)上，所述第一安装轴(6)为空心轴，所述第二安装轴(7)插入第一安装轴(6)内，所述第一、第二安装轴(7)上分別开设有位置相对应的第二、第三轴键槽(60、61)，所述第二、第三轴键槽(60、61)内安装有固定键(23)，所述固定键(23)位于箱体(I)外部，弹簧(5)的一端固定连接在箱体(I)的侧壁上，弹簧(5)的另一端固定连接第二安装轴(7)上。
4.根据权利要求I或2或3所述的离层位移计，其特征在于还包括转动的安装在箱体(I)内的第三、第四、第五安装轴(8、9、10)，所述第三、第四、第五安装轴(8、9、10)均与第ニ安装轴(7)平行，所述第二安装轴上还固定安装有第二小齿轮(24)和第二大齿轮(25)，所述第三安装轴(8)上固定安装有第三大齿轮(26)和第二读数盘(13)，所述第四安装轴(9)上固定安装有第四小齿轮(27)、第四大齿轮(28)和第三读数盘(14)，所述第五安装轴(10)上固定安装有第五小齿轮(29)和第四读数盘(15)，所述第三安装轴(8)位于第二安装轴(7)的ー侧，第四、第五安装轴(9、10)位于第二安装轴(7)的另ー侧，所述第二小齿轮(24)通过第一换向齿轮(30)与第三大齿轮(26)啮合连接，所述第四小齿轮(27)通过第二换向齿轮(31)与第二大齿轮(25)啮合连接，所述第五小齿轮(29)通过第三换向齿轮(32)与第四大齿轮(28)啮合连接，所述第一、第二、第三换向齿轮(30、31、32)均通过换向转动轴(33)转动的安装在箱体(I)内，所述第二、第三、第四读数盘(13、14、15)的外圆周面上均设置有刻度，在箱体(I)上与第二、第三、第四读数盘(13、14、15)相対的位置分别开设有第ニ、第三、第四观察ロ(17、18、19)。
5.根据权利要求4所述的离层位移计，其特征在于所述第二小齿轮(24)与第三大齿轮(26)的齿数比为I :10,第四小齿轮(27)与第二大齿轮(25)的齿数比为I :10,第五小齿轮(29)与第四大齿轮(28)的齿数比为I :10,所述第二小齿轮(24)的齿数与第一换向齿轮(30)的齿数相同，所述第四小齿轮(27)与第二换向齿轮(31)的齿数相同，所述第五小齿轮(29)与第三换向齿轮(32)的齿数相同，所述第一、第二、第三、第四读数盘(12、13、14、15)上的刻度值均为O至9。
6.根据权利要求5所述的离层位移计，其特征在于所述第一、第二、第三、第四读数盘(12、13、14、15)上的刻度值读数均采用荧光标示。
7.根据权利要求I或2或3所述的离层位移计，其特征在于所述第一安装轴(6)位于箱体(I)外侧的端面或圆周面上开设有第一过孔，所述绕绳滚筒(4)上也开设有与第一过孔连通的第二过孔，所述钢丝绳(2)缠绕在绕绳滚筒(4)上的一端依次穿过第二过孔、第一过孔后，通过绳头夹(34)固定。
8.根据权利要求I或2或3所述的离层位移计，其特征在于所述抓岩钩(3)包括栓绳圈(35)和两个弹性卡片(36)，两个弹性卡片(36)分别位于栓绳圈(35)的两侧，呈“八”字形布置，两个弹性卡片(36)的上端均固定连接在栓绳圈(35)上。
9.根据权利要求8所述的离层位移计，其特征在于每个所述弹性卡片(36)的下端均固定连接有ー个圆弧形卡片(37)，每个所述圆弧形卡片(37)的上端均与弾性卡片(36)的下端相切。
10.根据权利要求9所述的离层位移计，其特征在于还包括矩形的稳固片(38)，所述稳固片(38)的上端固定连接在栓绳圈(35)的下端，且所述稳固片(38)位于两个弾性卡片(36)之间。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量岩层离层位移的测量装置。其目的是为了提供一种结构简单、成本低、安装方便的离层位移计。本发明离层位移计，包括箱体、钢丝绳、抓岩钩、绕绳滚筒和弹簧，绕绳滚筒上固定连接有第一、第二安装轴，钢丝绳的一端缠绕在绕绳滚筒上，钢丝绳的另一端穿过箱体上开设的过绳孔后固定连接在抓岩钩上，弹簧的一端固定连接在箱体的侧壁上，弹簧的另一端固定连接在绕绳滚筒上，在第二安装轴上还固定安装有第一读数盘，第一读数盘套装在第二安装轴上，第一读数盘的外圆周面上设置有刻度，第一安装轴的一端位于箱体外部。本装置通过设置有弹簧，能够方便的安装在巷道壁上。
文档编号G01B5/02GK102980476SQ20121024757
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年7月17日
发明者徐乃忠, 金学玉, 彭永贵, 涂敏, 韩磊, 吴志坚, 付志亮 申请人:安徽理工大学