一种采煤机超声煤岩识别装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种采煤机超声煤岩识别装置，包括可以安装在采煤机摇臂上的喷水器和超声波换能器，所述喷水器包括相连通的进水管部分和出水管部分，进水管部分的轴线和出水管部分的轴线之间存在夹角；在出水管部分端头设置有喷头螺母，超声波换能器设置在出水管部分端尾，出水管部分的轴线和超声波换能器的轴线相重合；工作时，超声波换能器以喷水器向煤岩界面喷射出的水流作为耦合介质，沿轴线方向向煤岩界面发送超声波，并实时接收煤岩界面反射回的回波，根据回波特性进行煤岩识别，为采煤机的自适应调高提供科学依据，避免采煤机截割硬岩，提高采煤机效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采煤机超声煤岩识别装置。
技术介绍
随着煤矿开采技术水平的不断发展，以及国家对职业健康要求的不断提高，传统的煤矿开采工作面的作业过程正朝着少人化和无人化的方向发展。采煤机是煤矿井下综采工作面的主要设备之一，因此实现采煤机摇臂和滚筒的自动化调高不仅是实现采煤工作面自动化的重要环节，也是提高矿山装备可靠性、延长煤矿机械装备使用寿命、保障操作人员安全的重要手段。而采煤机的摇臂自动调高的关键技术是如何实现工作面煤层和岩壁的自动识别，依此自动调整采煤机摇臂的高度，以期尽量绕开坚硬的岩石顶、底板，防止采煤机截齿被硬岩所破坏；同时又要尽可能全面的截割煤层，保证煤层的整体回采率，提高煤矿企业的生产效率。当前，应用最多的采煤机调高技术手段还是依赖井下工作面操作员的手动调整，危险性大、调高精度低、效率低下。近年来国内外在煤岩自动识别领域的研宄也有采取一些其它手段，例如:基于煤岩自然伽玛射线辐射特性的传感器法，基于采煤机切割力响应的煤岩界面识别传感器法，煤层界面红外线探测法等，然而实际使用的效果均不太理想，没有大规模地推广应用。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种采煤机超声煤岩识别装置，通过对超声波的回波信号进行分析，自动识别待采煤层的煤岩界面，辅助采煤机摇臂的自动调高。技术方案:为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:一种采煤机超声煤岩识别装置，包括可以安装在采煤机摇臂上的喷水器和超声波换能器，所述喷水器包括相连通的进水管部分和出水管部分，进水管部分的轴线和出水管部分的轴线之间存在夹角；在出水管部分端头设置有喷头螺母，超声波换能器设置在出水管部分端尾，出水管部分的轴线和超声波换能器的轴线相重合；工作时，超声波换能器以喷水器向煤岩界面喷射出的水流作为耦合介质，沿轴线方向向煤岩界面发送超声波，并实时接收煤岩界面反射回的回波，根据回波特性(包括回波时间、能量和频谱特性等)进行煤岩识别，为采煤机的自适应调高提供科学依据，避免采煤机截割硬岩，提高采煤机效率。优选的，所述超声波换能器的作用是通过接入高频交变电流，以发出超声波，具体包括超声换能器外壳、有机玻璃保护片、压电晶片和阻尼块，所述超声换能器外壳端口与出水管部分端尾密封连接，有机玻璃保护片、压电晶片和阻尼块由前至后依次设置在超声换能器外壳内腔，机玻璃保护片密封隔断出水管部分和超声换能器外壳内腔。优选的，所述超声换能器外壳内腔的端面上设置有引线喇叭口，连接压电晶片上端面的B电极导线和连接压电晶片下端面的A电极导线从引线喇叭口引出。优选的，所述进水管部分的轴线和出水管部分的轴线之间的夹角为90°。优选的，所述出水管部分的直径大于等于(一般略大于)压电晶片的直径。优选的，喷水器和超声波换能器外壳之间采用螺纹结构连接，便于安装和维护。优选的，该采煤机超声煤岩识别装置上设置有安装孔，可以通过螺栓连接，直接安装在采煤机的摇臂上。优选的，将采煤机摇臂上原先采煤使用的喷水器进行改进设计，使得其能够同时作为采煤用喷水器和超声煤岩识别装置的喷水器。有益效果:本专利技术提供的采煤机超声煤岩识别装置，可以通过安装超声煤岩识别装置获取工作面煤层的煤岩界面信息，辅助采煤机摇臂的自动调高，降低采煤机截齿磨损量和故障率，提高采煤机使用寿命，减少工作面作业人员数量，降低劳动强度；同时采用超声传感技术具有信号稳定抗干扰能力强，设备成本低，对作业人员无害等优点。【附图说明】图1为本专利技术的采煤机超声煤岩识别装置结构图；图2为本专利技术的采煤机超声煤岩识别装置安装示意图；图中:1_进水管部分；2_出水管部分；3_超声换能器外壳；4_有机玻璃保护片；5-压电晶片；6_阻尼块；7_A电极导线；8_B电极导线；9_米煤机摇臂；10_米煤机滚筒；11-采煤机超声煤岩识别装置；12_超声耦合水柱；13_待采煤壁。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图1、图2所示为一种采煤机超声煤岩识别装置，包括可以安装在采煤机摇臂上的喷水器和超声波换能器，所述喷水器包括相连通的进水管部分I和出水管部分2，进水管部分I的轴线和出水管部分2的轴线之间的夹角为90° ;在出水管部分2端头设置有喷头螺母，超声波换能器设置在出水管部分2端尾，出水管部分2的轴线和超声波换能器的轴线相重合；工作时，超声波换能器以喷水器向煤岩界面喷射出的水流作为耦合介质，沿轴线方向向煤岩界面发送超声波，并实时接收煤岩界面反射回的回波，根据回波特性进行煤岩识别。所述超声波换能器包括超声换能器外壳3、有机玻璃保护片4、压电晶片5和阻尼块6，所述超声换能器外壳3端口与出水管部分2端尾密封连接，有机玻璃保护片4、压电晶片5和阻尼块6由前至后依次设置在超声换能器外壳3内腔，机玻璃保护片4密封隔断出水管部分2和超声换能器外壳3内腔；所述超声换能器外壳3内腔的端面上设置有引线喇叭口，连接压电晶片5上端面的B电极导线8和连接压电晶片5下端面的A电极导线7从引线喇叭口引出。所述出水管部分2的直径略大于压电晶片5的直径。所述出水管部分2和喷头螺母之间通过螺纹连接，组成采煤机超声煤岩识别装置的上半部分，主要功能是通过喷水器结构实现超声耦合水柱12的喷射，水流由采煤机摇臂9提供，需要保证一定的压力，从而使得超声耦合水柱12的扬程满足要求，且保证超声波的耦合效果。机玻璃保护片4通过胶封安装不漏水，保证超声波换能器内部的各元器件正常工作。通过采煤机摇臂9接入高频交变电流到A电极导线7和B电极导线8两端，产生超声波。超声波换能器发出的超声波经过超声耦合水柱12的传播到待采煤壁13表面，超声波在待采煤壁13的界面发生反射和透射，部分反射回波再通过超声耦合水柱12回传由压电晶片5接收，输入采煤机摇臂9上的分析系统进行煤岩界面的分析、识别。该采煤机超声煤岩识别装置，通过螺栓连接安装在采煤机摇臂9上，随着采煤机的移动而移动，实时检测和识别煤岩界面。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出:对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。【主权项】1.一种采煤机超声煤岩识别装置，包括可以安装在采煤机摇臂上的喷水器，其特征在于:还包括超声波换能器，所述喷水器包括相连通的进水管部分(I)和出水管部分(2)，进水管部分(I)的轴线和出水管部分(2)的轴线之间存在夹角；在出水管部分(2)端头设置有喷头螺母，超声波换能器设置在出水管部分(2)端尾，出水管部分(2)的轴线和超声波换能器的轴线相重合；工作时，超声波换能器以喷水器向煤岩界面喷射出的水流作为耦合介质，沿轴线方向向煤岩界面发送超声波，并实时接收煤岩界面反射回的回波，根据回波特性进行煤岩识别。2.根据权利要求1所述的采煤机超声煤岩识别装置，其特征在于:所述超声波换能器包括超声换能器外壳(3)、有机玻璃保护片(4)、压电晶片(5)和阻尼块(6)，所述超声换能器外壳⑶端口与出水管部分⑵端尾密封连接，有机玻璃保护片(4)、压电晶片(5)和阻尼块(6)由前至后依次设置在超声换能器外壳(3)内腔，机玻璃保护片(4)密封隔断出水管部分⑵和超声换能器外壳(3)内腔。3.根据权利要求2所述的采煤机超声煤岩识别装置，其特征在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采煤机超声煤岩识别装置，包括可以安装在采煤机摇臂上的喷水器，其特征在于：还包括超声波换能器，所述喷水器包括相连通的进水管部分(1)和出水管部分(2)，进水管部分(1)的轴线和出水管部分(2)的轴线之间存在夹角；在出水管部分(2)端头设置有喷头螺母，超声波换能器设置在出水管部分(2)端尾，出水管部分(2)的轴线和超声波换能器的轴线相重合；工作时，超声波换能器以喷水器向煤岩界面喷射出的水流作为耦合介质，沿轴线方向向煤岩界面发送超声波，并实时接收煤岩界面反射回的回波，根据回波特性进行煤岩识别。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡而已，胡元，邵营，孙如华，赵成喜，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32