一种超声波煤堆密度检测装置的制作方法

本实用新型涉及煤堆密度检测技术领域，尤其涉及一种超声波煤堆密度检测装置。

背景技术：

煤炭的密度是计算煤炭存储量的最重要参数之一，现行煤堆密度测量方法一般采用MT/T 739-2011《煤炭堆密度小容器测定方法》或MT/T 740-2011《煤炭堆密度大容器测定方法》，另一种是采用核子密度仪对煤堆进行密度测量。

《煤炭堆密度小容器测定方法》是用200L的正方形容器装满煤，用准确度大于等于0.1％的500kg台秤称重后，去皮并计算煤炭密度。这种方法等效于ISO 567： 1974《煤炭堆密度小容器测定方法》，测量结果较准确，是国际公认的方法，

《煤炭堆密度大容器测定方法》是用载重至少3吨的货车或翻斗车装满煤，用准确度1％的地磅称量后，去皮并计算煤炭密度。这种测量方法借助了大型机械装置，一定程度上减轻了劳动强度。

专利CN 202362226 U一种核子煤堆密度检测装置，提出一种利用放射源铯137 发出的γ射线对煤炭进行密度测量的方案。

《煤炭堆密度小容器测定方法》缺点是：装满煤后容器总重量在200～300kg，需要多人合作抬举容器，手动操作劳动强度大且不适于煤种较多时的大批量测量，且因为测量过程破坏了煤的堆放结构，重复性也较差。

《煤炭堆密度大容器测定方法》缺点是：测量过程中无法保证装煤比较均匀，测量结果准确度比前一种要差，也不适用于多批次的测量。上述两种方法无论哪一种方法都非常费时费力，而且人为操作过程中，煤炭装载时的松紧程度不同对密度测量会有难以消除的误差。

专利CN 202362226 U中提出核子煤堆密度检测装置可快速，不破坏堆放结构对煤进行密度测量，但其装置含有放射源铯137，属于特种设备，要求专业人员使用和专业地点保管，且使用过程中存在一定的放射性危害。

综上所述，如何在煤堆密度测量过程中实现无核条件下的全自动测量，以减少繁琐的人工操作步骤和破坏煤炭的堆放结构带来的误差，减轻劳动强度，缩短测量周期，准确测量出煤堆的密度成为目前亟待解决的一个技术问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的不足之处，本实用新型提供了一种超声波煤堆密度检测装置，以解决现有技术中适用性和测量误差偏大的问题。

本实用新型提供了一种超声波煤堆密度检测装置，包括底板以及安装于所述底板上的驱动机构、钻杆、探测器导向杆、电控箱，所述驱动机构通过传动机构与所述钻杆连接，所述钻杆为中空结构，所述钻杆的中空腔体内设置有发射器固定杆，所述发射器固定杆的底部设置有超声波发射器，所述探测器导向杆上设置有超声波接收器和位移传感器，所述超声波接收器位于所述探测器导向杆底端，所述电控箱内设置有电控单元，所述电控单元分别与所述驱动机构、超声波发射器、超声波接收器、位移传感器电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述探测器导向杆安装方向与所述发射器固定杆安装方向一致。

作为本实用新型的进一步改进，所述探测器导向杆可沿其轴向方向自由移动的安装于所述底板上。

作为本实用新型的进一步改进，所述发射器固定杆固定设置于所述钻杆内，所述发射器固定杆不可自由移动。

作为本实用新型的进一步改进，所述传动机构包括设置于所述驱动机构输出轴上的主动轮、设置于所述钻杆上的从动轮以及套设于所述主动轮、从动轮上的皮带。

作为本实用新型的进一步改进，所述钻杆通过轴承安装于所述底板上。

作为本实用新型的进一步改进，所述钻杆外壳上设置有便于钻孔的螺旋叶片。

作为本实用新型的进一步改进，所述底板边缘上设置有辅助操作的手柄。

本实用新型提供的一种超声波煤堆密度检测装置，将超声波发射器安置于一定深度测煤层，超声波接收器接收超声波发射的超声波，电控单元通过超声波在煤炭中的传导速度和振幅衰减系数，以及位移传感器得出的超声波发射器和超声波接收器相对距离，计算出在其传导途径中煤炭的密度，在钻杆的钻探量程范围内，超声波发射器被安置于不同深度的煤层，超声波接收器可在煤炭表层测量到不同深度的煤炭密度。解决现行的煤堆密度人工测量中存在的：操作步骤繁多，劳动强度大，且破坏煤炭的堆放结构，测量周期长，测量误差较大等问题，且无辐射，安全性和适用性高。

附图说明

图1是本实用新型提供的超声波煤堆密度检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型公开了一种超声波煤堆密度检测装置，包括底板3以及安装于所述底板3上的驱动机构1、钻杆7、探测器导向杆13、电控箱2，所述驱动机构1通过传动机构与所述钻杆7连接，所述钻杆7为中空结构，所述钻杆7 的中空腔体内设置有发射器固定杆8，所述发射器固定杆8的底部设置有超声波发射器10，所述探测器导向杆13上设置有超声波接收器12和位移传感器14，所述超声波接收器12位于所述探测器导向杆13底端，所述电控箱2内设置有电控单元 16，所述电控单元16分别与所述驱动机构1、超声波发射器10、超声波接收器12、位移传感器14电连接。电控单元16用于控制驱动机构1、超声波发射器10、超声波接收器12、位移传感器14的工作情况并接收上述部件传输过来的数据，并计算出煤堆的密度。

其中，所述探测器导向杆13安装方向与所述发射器固定杆8安装方向一致，保证位移传感器14采集到的数据的准确性；所述探测器导向杆13可沿其轴向方向自由移动的安装于所述底板3上，方便工作时调节超声波接收器12紧贴煤堆表面，便于测量不同深度的煤堆密度。自主调节所述发射器固定杆8固定设置于所述钻杆 7内，所述发射器固定杆8不可自由移动，避免使用过程中出现移动导致超声波发射器10位置发生变化，影响测量结果。

实际过程中，传动机构可选择齿轮传动、链条传动或者皮带传动，本实施例中优选皮带传动，具体为所述传动机构包括设置于所述驱动机构1输出轴上的主动轮 4、设置于所述钻杆7上的从动轮6以及套设于所述主动轮4、从动轮6上的皮带5。

所述钻杆7通过轴承11安装于所述底板3上，所述钻杆7外壳上设置有便于钻孔的螺旋叶片9，使钻孔更加高效快捷，所述底板3边缘上设置有辅助操作的手柄15，便于使用时操作员对该装置进行操作。

工作时,操作员持手柄15将设备按要求放置于测量煤堆表面，驱动机构1驱动钻杆7旋转，将超声波发射器10安置于一定深度测煤层，移动探测器导向杆13 使超声波接收器12紧贴煤堆表面，此时将对准超声波接收器12发射超声波；超声波通过发射路径的煤层后，被紧贴煤炭表面的超声波接收器12接收到，电控单元 16通过超声波在煤堆中的传导速度和振幅衰减系数，以及位移传感器14得出的超声波发射器10和超声波接收器12相对距离，计算出在其传导途径中煤堆的密度。在钻杆7的钻探量程范围内，超声波发射器10被安置于不同深度的煤层，超声波接收器12可在煤堆表层测量到不同深度的煤堆密度。

本实用新型提供的一种超声波煤堆密度检测装置解决现行的煤堆密度人工测量中存在的：操作步骤繁多，劳动强度大，且破坏煤炭的堆放结构，测量周期长，测量误差较大等问题，且无辐射，安全性和适用性高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。