机械式地质探测贴壁柔性耦合探头制造技术

本发明专利技术公开了一种机械式地质探测贴壁柔性耦合探头，包括套筒，以及在套筒内安装的振荡波传感器，其特征在于：该套筒的前端安装有轴向的柔性机械式限位头，套筒中部空腔内安装有原动机构，该原动机构连接有径向膨胀机构；原动机构受原动力驱动后，带动所述径向膨胀机构从套筒的侧壁向外膨胀。本发明专利技术的显著效果是：安装方便，易于回收，既取缔了黄油作为耦合剂的方式，又保证了探头与孔壁之间长期保持过盈配合，确保了信号传递效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】机械式地质探测贴壁柔性耦合探头本专利技术涉及的是一种地质探测贴壁耦合探测装置，具体涉及一种机械式地质探测贴壁柔性耦合探头。
技术介绍
现有的主要几种地质超前预报方法为:雷达法、地震法、钻探法、电磁法等，本专利技术是一个基于地震法的传感器。目前国内外主要采用两种方式:套管式耦合探头和黄油式耦合探头。套管式传感器耦合方式是:在传感器套上套管后放入钻孔中接收地震信号，(刘宝忠.TSP203地质超前预报系统在隧道施工中的应用.山西建筑.2004年6月第30卷第11期)，采用黄油作耦合剂(刘云祯，梅汝吾.TGP隧道地质超前预报新技术.北京市水电物探研究所)等。使用套管这种方法，首先要在钻孔完毕，再对钻孔进行清洗，将浸水后的锚固剂或环氧树脂3—5节送入孔底，再在孔口位置塞入I节锚固剂或环氧树脂，使锚固剂或环氧树脂将套管和围岩牢固、密贴地胶结在一起，随后将传感器送入套管并安放在套管的底部;TGP隧道预报系统的传感器采用黄油作耦合剂，传感器通过黄油直接与钻孔围岩接触。使用套管作为耦合装置时，套管的安装极其重要，套管接收器钻孔孔壁紧密牢固接触，套管与孔壁硬性接触，这种套管传递的信号差。使用套管作为耦合装置时，需要使用两根套管，由于套管价格昂贵，回收困难，探测成本高。使用黄油作为耦合剂时，在黄油分布不均匀的情况下，信号接收效果不佳，且黄油为一次性使用，成本高，探测完成后，由于黄油的原因，设备难以拔出，且难以清理。两种现有探头都存在各自的缺点:—、黄油式耦合探头的缺陷主要有:信号在黄油中传递时，衰减大，探测效果差;黄油与土层之间容易渗透，使用成本高;探测回收时，需要清洗黄油，清洗难度大。二、套管式耦合探头的缺陷主要有:探头结构复杂，安装困难;探头回收困难，成本高;完全的刚性耦合结构，不能适应孔洞内岩土的物理变化，长期使用，探头与孔壁的贴合度难以保证，影响信号传递效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对上述不足，提供了一种安装方便，易于回收的机械式地质探测贴壁柔性耦合探头，既能够取缔黄油作为耦合剂的方式，消除黄油所带来的缺陷，又能够保证探头与孔壁之间长期保持柔性贴合，以确保信号传递效果。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种机械式地质探测贴壁柔性耦合探头，包括套筒，以及在套筒内安装的振荡波传感器，其关键在于:该套筒的前端安装有轴向的柔性机械式限位头，套筒中部空腔内安装有原动机构，该原动机构连接有径向膨胀机构;原动机构受原动力驱动后，带动所述径向膨胀机构从套筒的侧壁向外膨胀。机械式膨胀机构通过套筒侧壁向孔壁扩张，实现耦合探头与侧壁间的过盈配合，通过全固体结构实现震荡波的传递，避免了震荡波因液态介质、胶态介质造成的衰减问题。同时膨胀机构的可伸缩性，便于驱动膨胀机构收缩，探头与钻孔脱离，实现探头回收。所述原动机构包括椭圆状的凸轮，该凸轮经电机驱动旋转，凸轮的外沿抵接有滑动挺柱，该滑动挺柱伸入所述套筒侧壁上的过孔，并被所述过孔限位。限制滑动挺柱只能沿过孔伸出套筒的侧壁，向孔壁膨胀，直至形成挤压。达到探头装置与探测孔的刚性连接，利于震荡波的无衰减传递。所述滑动挺柱上设置有凸台，该滑动挺柱上套有复位弹簧，该复位弹簧抵接在所述凸台与套筒内壁之间。所述滑动挺柱的后端与所述凸轮抵接，滑动挺柱的前端安装有形变簧片。形变簧片可以加大探头与孔壁之间的接触面积，且能够吸收二者之间的挤压力度，易于震荡波的长期传递。所述凸轮抵接有至少两个滑动挺柱，所有滑动挺柱均匀分布在所述套筒侧壁。所述凸轮连接有所述振荡波传感器。所述原动机构包括叶轮状的转盘，该转盘经电机驱动旋转，转盘的外沿抵接有滑动挺柱，该滑动挺柱伸入所述套筒侧壁上的过孔，并被所述过孔限位。所述滑动挺柱上设置有凸台，该滑动挺柱上套有复位弹簧，该复位弹簧抵接在所述凸台与套筒内壁之间。所述滑动挺柱的后端与所述转盘抵接，滑动挺柱的前端安装有形变簧片。所述叶轮状的转盘设置有至少二扇叶片，每扇叶片对应装配有一个滑动挺柱，所有滑动挺柱均匀分布在所述套筒侧壁。所述转盘连接有所述振荡波传感器。所述原动机构为直线驱动机构。所述直线驱动机构包括螺杆、该螺杆经电机驱动旋转，螺杆上套装有滑动螺母、滑动螺母上固定有至少二个支耳，该支耳作为移动点连接在形变簧片的一端，形变簧片的另一端连接在所述套筒上。滑动螺母沿螺杆轴向移动，迫使形变簧片弯曲，向外膨胀，形变簧片形变量越大，探头与孔壁的接触越紧密，挤压效果越好，即使长期使用，探头与孔壁之间也能保持可靠贴入口 ο所述套筒上设置有直线滑槽，所述支耳在直线滑槽内滑动。所述滑动螺母连接有至少三片形变簧片，所有形变簧片均匀分布在套筒外壁上。所述螺杆连接有所述振荡波传感器。无论从形变簧片到滑动螺母、到螺杆、到振荡波传感器，还是从形变簧片到套筒、到振荡波传感器，都是刚性结构件在传递震荡波，其传递效果明显强于黄油的传递效果。所述直线驱动机构包括螺杆、该螺杆经电机驱动旋转，螺杆上套装有滑块(8)、滑块(8)的斜面抵接有滑动挺柱，该滑动挺柱伸入所述套筒侧壁上的过孔，并被所述过孔限位，所述滑动挺柱上设置有凸台，该滑动挺柱上套有复位弹簧，该复位弹簧抵接在所述凸台与套筒内壁之间。所述滑动挺柱的一端抵接在滑块上，滑动挺柱的另一端固定有形变簧片。所述套筒包括固定套筒和活动套筒，所述原动机构包括固定在固定套筒上的电机，该电机经螺杆连接所述活动套筒；所述固定套筒和活动套筒的外壳之间连接有形变簧片；所述固定套筒和活动套筒还配合安装有防转机构，该防转机构防止活动套筒旋转。防转机构限制活动套筒沿螺杆直线运动，防转技术非常成熟，在此不做赘述。所述固定套筒呈哑铃状，所述螺杆和活动套筒位于哑铃中部，其中螺杆一端经电机与固定套筒前端连接，另一端经轴承与固定套筒尾端连接。哑铃状结构可以保证固定套筒不会再探测孔内转动，保证固定套筒不会转动的结构方式较多。设置通过外力固定住固定套筒，再驱动活动套筒，都可以实现。所述套筒外包裹有胶套。膨胀机构的设计，难免探测孔内的细微砂砾落入探头内，在套筒外包裹有胶套，起到了隔离砂砾的效果。所述柔性机械式限位头包括设置在所述套筒前部的空腔，该空腔内安装有T形的轴向顶紧头，该轴向顶紧头的小头端穿出所述套筒前端的通孔，所述轴向顶紧头的小头端穿出套筒通孔后，固定有压块，轴向顶紧头的大头端位于空腔内，并与空腔腔底之间抵接有压缩弹簧。压缩弹簧推动轴向顶紧头长期与孔底紧密接触。压块增大了探头前端与孔底间的接触面积，提高了探头与孔底间的抵接效果。所述原动机构的动力原为直流减速电机，该直流减速电机的供电回路上设置有过流保护电路。当膨胀机构膨胀到位后，直流减速电机会发生堵转，电机电流瞬间提高，过流保护电路启动，电机停止工作，并锁定住当前状态，避免膨胀机构收缩。所述套筒尾部设置有过孔，控制、电源及数据线经过孔传出。与现有技术相比较，本专利技术的显著效果:提供了一种安装方便，易于回收的机械式地质探测贴壁柔性耦合探头，消除了黄油所带来的缺陷，又能够保证探头与孔壁之间长期保持过盈配合，确保了信号传递效果。【附图说明】图1是实施例三的结构示意图；图2是实施例一收缩时的工作原理图；图3是实施例一膨胀时的工作原理图；图4是实施例二的结构原理图；图5是实施例四的结构示意图；图6是实施例五收缩时的工作原理图；图7是实施例五膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械式地质探测贴壁柔性耦合探头，包括套筒(1)，以及在套筒(1)内安装的振荡波传感器(2)，其特征在于：该套筒(1)的前端安装有轴向的柔性机械式限位头，套筒(1)中部空腔内安装有原动机构，该原动机构连接有径向膨胀机构；原动机构受原动力驱动后，带动所述径向膨胀机构从套筒(1)的侧壁向外膨胀。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付志红，胡绪权，魏秋生，邱婧竹，陈景明，
申请(专利权)人：重庆璀陆探测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85