一种地下深孔重负载缆式牵引装置的制作方法

本实用新型涉及一种深孔牵引装置，具体涉及一种地下深孔重负载缆式牵引装置。属于深孔爬行牵引领域。

背景技术：

随着煤矿开采深度加大,揭露含水层数量增加和距强含水层近的煤层开采,矿井突水次数及突水量增加,以致淹井事故日趋频繁，因此岩溶裂隙水威胁煤层的突水机理研究和防治水已成为影响煤矿安全生产极待解决的重大课题。随着监测技术在煤矿领域的不断发展应用，采用在巷道底板钻孔，并在孔内布置相应的传感器，实时连续主动监测底板破坏深度，及时预测预报岩溶裂隙水害对煤层开采的威胁。现有方式采用多点传感器预埋镶嵌在准备放入深孔中的电缆上，然后把电缆拖入深孔，深孔的深度数百米到上千米不等，深孔中的电缆重量也会在几十到上百千克，把如此重的电缆拖进深孔的难度可想而知。现有已知管道爬行器，多数以检测维修管道为目的，负重能力弱，无法实现较大负重能力电缆的拖放。根据相关研究资料表明，电缆在混凝土管内拖动时的滑动摩擦系数约0.5~0.7，假设电缆重量为100kg，爬行轮与洞壁表面的摩擦系数约1，则需要的水平牵引力为50~70kg，则爬行轮对洞壁的压力至少在50kg~70kg是爬行器取得足够牵引力的必要条件。因此需要一种能够在地下深孔重负载条件下进行牵引的装置来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种地下深孔重负载缆式牵引装置；本实用新型具有牵引力量大、体积小、重量轻、可回收等特点。

本实用新型的技术方案是：一种地下深孔重负载缆式牵引装置，它至少包括壳体、和依次设置在壳体内的离合器a、爬行运动机构、孔洞自适应调整机构、离合器b、马达和电气控制板，所述的马达通过联轴器转动连接有动力驱动轴，离合器a、爬行运动机构、孔洞自适应调整机构、离合器b均设置在动力驱动轴上；马达、离合器a、离合器b匀与电气控制板上的控制器电气连接；

所述的孔洞自适应调整机构包括丝杠和滑母，丝杠套接在动力驱动轴上，滑母套接丝杠上，滑母一端卡套在爬行运动机构的蜗杆的凹槽中；滑母另一端的丝杠与离合器b固定连接，蜗杆另一端与离合器a固定连接。

进一步，所述的滑母为一端带有延长臂的滑母，滑母的延长臂通过销钉与蜗杆固定连接。

进一步，所述的爬行运动机构包括主爬行器，所述的主爬行器包括蜗杆和沿轴向均布在蜗杆周围的四个包含蜗轮和爬行驱动轮的爬行轮组；爬行驱动轮设置在壳体外，蜗轮上设置有同步齿轮，并通过同步带驱动爬行驱动轮。

进一步，所述的爬行轮组包括：蜗轮、爬行驱动轮和连接支架，所述的蜗轮和爬行驱动轮分别设置在连接支架两端；

所述的连接支架上设置有导槽，导槽内设置有轴套或滑动轴，轴套能在导槽中移动；连接支架伸出壳体处设置有固定支架，固定支架上设置有固定轴，固定轴与连接支架的轴套连接；

进一步，所述的固定支架与连接支架接触的部位安装有压力传感器。

进一步，所述的爬行运动机构还包括辅助爬行器，所述的辅助爬行器包括固定架和至少3个后爬行轮，固定架设置在壳体内，每个后爬行轮设置在固定架伸出壳体端，且沿轴向匀布在壳体外部。

进一步，所述的壳体前端设置有前置传感器，壳体后端设置有后置传感器及牵引环；前置传感器和后置传感器均与电气控制板的控制器电气连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以很好的解决重负载牵引问题，并且可以回收后再次使用；可以在运动过程中自动调整爬行轮运动半径，来适应孔洞大小。本实用新型可以调整爬行轮与孔洞壁的接触压力，实现较大的摩擦牵引力；本实用新型的装置结构简单，装置可进可退，可回收。同时本实用新型具有牵引力量大、体积小、重量轻适应能力强等特点。本实用新型的装置可用于其他的管道、深孔检测和重物拖放领域。

为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

附图标记说明：

图中：1、爬行运动机构；1.1、蜗杆；1.2、蜗轮；1.3、爬行驱动轮；1.4、连接支架；1.5、导槽；1.6、轴套；1.8、同步带；1.9、爬行轮组；1.10、固定架；1.11、后爬行轮；2、孔洞自适应调整机构；2.1、丝杠；2.2、滑母；3、离合器a；3.1、从动法兰a；3.2、离合模组a；3.3、伸缩销钉a；3.4、滑台；4、离合器b；4.1、从动法兰b；4.2、离合模组b；4.3、伸缩销钉b；5、动力驱动轴；5.1、滑槽；6、联轴器；7、马达；8、电气控制板；9、后置传感器；10、牵引环；11、前置传感器；12、固定支架；12.1、固定轴；13、压力传感器；14、壳体。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

需说明的是，在本实用新型中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的一种地下深孔重负载缆式牵引装置的上、下、左、右。

现参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1

如图1所示，一种地下深孔重负载缆式牵引装置，它至少包括壳体14、和依次设置在壳体14内的离合器a3、爬行运动机构1、孔洞自适应调整机构2、离合器b4、马达7和电气控制板8，所述的马达7通过联轴器6转动连接有动力驱动轴5，离合器a3、爬行运动机构1、孔洞自适应调整机构2、离合器b4均设置在动力驱动轴5上；马达7、离合器a3、离合器b4均与电气控制板8上的控制器电气连接；

所述的孔洞自适应调整机构2包括丝杠2.1和滑母2.2，丝杠2.1套接在动力驱动轴5上，滑母2.2套接丝杠2.1的凹槽中，滑母2.2一端卡套在爬行运动机构1的蜗杆1.1上；滑母2.2另一端的丝杠2.1与离合器b4固定连接，蜗杆1.1另一端与离合器a3固定连接。

爬行运动机构的爬行驱动轮的运动半径和与孔洞壁间的接触压力由自适应调整机构实现的。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1所示，所述的滑母2.2为一端带有延长臂的滑母，滑母2.2的延长臂通过销钉与蜗杆1.1固定连接，在动力驱动轴5驱动下，丝杠2.1带动滑母2.2，使蜗杆1.1与滑母2.2同步运动。

进一步，所述的爬行运动机构1包括主爬行器，所述的主爬行器包括蜗杆1.1和沿轴向均布在蜗杆1.1周围的四个包含蜗轮1.2和爬行驱动轮1.3的爬行轮组1.9；爬行驱动轮1.3设置在壳体14外，蜗轮1.2上设置有同步齿轮，并通过同步带1.8驱动爬行驱动轮1.3每个蜗轮1.2与蜗杆1.1同时啮合。

进一步，所述的爬行轮组1.9包括：蜗轮1.2、爬行驱动轮1.3和连接支架1.4，所述的蜗轮1.2和爬行驱动轮1.3分别设置在连接支架1.4两端；

进一步，所述的连接支架1.4上设置有导槽1.5，导槽1.5内设置有轴套1.6或滑动轴，轴套1.6能在导槽1.5中移动；连接支架1.4伸出壳体14处设置有固定支架12，固定支架12上设置有固定轴12.1，固定轴12.1与连接支架1.4的轴套1.6连接。

滑母与蜗杆、离合模组a在动力驱动轴的轴向方向与丝杠同步运动；丝杠的旋转使滑母移动，推动蜗杆和离合器a相应移动；爬行轮组1.9的倾斜角度发生变化，爬行驱动轮的运动半径和与孔洞壁间的接触压力随之改变。

进一步，所述的固定支架12与连接支架1.4接触的部位安装有压力传感器13。压力传感器也可设置在蜗杆1.1与滑母2.2接触部位的凹槽中，可以间接检测爬行时爬行轮组与孔洞壁之间接触压力。

进一步，所述的离合机构a3包括从动法兰a3.1、离合模组a3.2和伸缩销钉a3.3，伸缩销钉a3.3设置在离合模组a3.2中，并受其控制伸出或缩进；从动法兰a3.1与蜗杆1.1固定在一起，并通过轴套与动力驱动轴5连接，离合模组a3.2在径向方向与动力驱动轴5同步旋转，动力驱动轴5的旋转动力通过电气控制板8控制器对离合模组a3.2的伸缩销钉a3.3进行控制，使伸缩销钉a3.3带动从动法兰a3.1实现马达7动力与蜗杆1.1的传递，从而实现爬行运动。

进一步，所述的离合机构b4包括从动法兰b4.1、离合模组b4.2和伸缩销钉b4.3，伸缩销钉b4.3设置在离合模组b4.2内，并受其控制伸出或缩进；从动法兰b4.1与丝杠2.1一体，与动力驱动轴5通过轴套连接，离合模组b4.2与动力驱动轴5固定并与之同步旋转。

进一步，所述的动力驱动轴5前端设置有滑槽5.1，所述的离合模组a3.2在安装轴方向设置有凸起的滑台3.4，滑台3.4与动力驱动轴上的滑槽5.1配合，可以在动力驱动轴的轴向移动，在径向方向与动力驱动轴同步旋转。

本实用新型一种地下深孔重负载缆式牵引方法，采用上述方法的地下深孔重负载缆式牵引装置牵引电缆或其他设备正常前行或退出时，电气控制板8的控制器控制马达7驱动动力轴5旋转，离合机构a3打开，动力驱动轴5驱动蜗杆1.1，带动爬行轮组1.9前行或退出运动；当孔洞直径变大时，装置与孔壁压力变小，电气控制板8的控制器检测到压力传感器13信号变小，则打开离合机构b4，丝杠2.1顺时针旋转，推动滑母2.2前移，带动离合机构a3和蜗杆1.1前移，由于固定支架12的固定轴12.1的作用，爬行轮组1.9和通过支架滑动轴套1.6绕固定轴12.1旋转，爬行驱动轮1.3运动半径变大，适应孔直径的变化，同时装置与孔壁之间的压力变大，则牵引能力也随之变大；当孔洞直径变小时，丝杠2.1反向旋转，调整爬行驱动轮1.3运动半径变小；在正常牵引爬行时，离合机构b4断开，由于丝杠2.1具有自锁功能，使爬行驱动轮1.3的运动半径得以保持，以足够的摩擦牵引力牵引物体。

实施例3

在实施例1或2的基础上，所述的爬行运动机构1还包括辅助爬行器，所述的辅助爬行器包括固定架1.10和至少3个后爬行轮1.11，固定架1.10设置在壳体14内，每个后爬行轮1.11设置在固定架1.10伸出壳体14端，且沿轴向匀布在壳体14外部。辅助爬行器在装置运动过程中起辅助支撑和转向作用，并保证装置的正常爬行。

所述的壳体14前端设置有前置传感器11，壳体14后端设置有后置传感器9及牵引环10；前置传感器11和后置传感器9均与电气控制板8的控制器电气连接。前置传感器和后置传感器为装置的行走提供导向。

本实用新型装置中电气控制板8上留有摄像头、照明灯数据接口，与装置前后安装前置传感器11和后置传感器9连接，以观察装置运动时周围的数据；电气控制板8上还留有控制、通讯等接口，可外扩附加控制设备，还可以把装置检测的数据通过光缆或电缆传输至孔外监控设备，或者把外面操作人员的控制指令下发给电气控制板，以执行相应的动作。

实施例4

在实施例1或2或3的基础上，本实用新型的装置与牵引电缆之间设置有脱扣器，脱扣器与电气控制板的控制器电气连接，气控制板的控制器控制脱扣器可以使装置与牵引电缆之间连接或断开，可以实现装置重复使用。脱扣器属于现有技术这里不做详细说明。

进一步，本实用新型的牵引环与牵引电缆之间设置有脱扣器。

上述实施例中的控制器可以是单片机或plc。

以上实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知部件和常用结构或常用手段，此处不再一一详细说明。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。