CN103822575A - 一种可置换的磨蚀传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可置换的磨蚀传感器，包括传感器本体、与传感器本体连接的电缆、以及与磨蚀传感器本体连接的电缆存储装置。电缆存储装置上表面设有出线孔，下表面设有进线孔，电缆置于电缆存储装置内。同时，本发明还提供了该磨蚀传感器及其电缆存储装置的装配方法和使用方法。适用于水力学原型观测传感器的修复置换及水利水电工程的安全监测与检测领域，解决了修复置换磨蚀传感器时电缆长度不足的问题，给磨蚀传感器的多次维护带来了方便。

Description

一种可置换的磨蚀传感器

技术领域

本发明涉及水利水电工程的安全监测与检测技术领域，具体涉及一种可置换的磨蚀传感器。

背景技术

目前，我国水利水电工程用于测量泄水建筑物混凝土磨蚀破坏深度的磨蚀传感器有：电阻式磨蚀传感器和导线断通式磨蚀传感器，两种磨蚀传感器的安装方法相同，即：在混凝土浇筑时将磨蚀传感器以及电缆埋设在被测混凝土材料中，磨蚀传感器的顶面与混凝土表面齐平。当混凝土表面发生磨蚀破坏时，磨蚀传感器也开始从顶部受到磨蚀破坏，磨蚀传感器内部的电阻发生改变或电缆芯线之间出现不同的断通状态，由此分级判断混凝土磨蚀深度。

在水利水电工程的安全监测和检测方面会经常需要预留电缆，以便后续的维护方便。例如，当混凝土表面发生磨蚀破坏，需要修补混凝土表面并置换新的磨蚀传感器本体时，可以将新的磨蚀传感器本体连接在原来的电缆上，但此时电缆必须有足够的连接长度。现有技术的磨蚀传感器存在的缺陷在于，由于磨蚀传感器本体以及电缆直接埋设在混凝土中，难以得到足够的电缆长度，导致无法修复置换磨蚀传感器。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明提供一种修复置换更方便的磨蚀传感器。

本发明解决问题的技术方案是：一种可置换的磨蚀传感器，包括传感器本体、与传感器本体连接的电缆、以及与磨蚀传感器本体连接的电缆存储装置。电缆存储装置上表面设有出线孔，下表面设有进线孔，电缆置于电缆存储装置内；所述电缆存储装置结构形式可以为多种，优选为分隔式和组合式。

上述技术方案中，分隔式电缆存储装置包括盘线管、面板。所述盘线管包括管壁、底板和绕线柱，底板与管壁下端固定连接,形成一空间，该空间中设有绕线柱并固定于底板上，底板上设有进线孔。面板上设有出线孔，面板与管壁上端固定连接；为使得可以对磨蚀传感器进行多次修复置换，电缆存储装置腔内还包括分隔板，将盘线管分隔出多个空间。所述分隔板的中心位置以及不同直径的圆周上固定有多个绕线柱，且分隔板上开有进线孔。分隔板与盘线管内壁固定连接。分隔板沿电缆存储装置内壁按所需的高度设有一块或多块；为使得在修复过程中，不损坏预留电缆，一种优选的技术方案是，在预留电缆上方空间内铺设有起缓冲作用的填充物。

上述所说的带分隔式电缆存储装置的磨蚀传感器的第二种形式为：包括多个串连的上述电缆存储装置（不加分隔板的分隔式电缆存储装置）。即：其磨蚀传感器所带的分隔式电缆存储装置的组成形式不是在盘线管腔内添加分隔板，而是用多个上述不带分隔板的电缆存储装置串连，组成一个可进行多次修复置换的分隔式电缆存储装置。

上述技术方案中，组合式电缆存储装置包括第一盘线管、面板，其中，第一盘线管包括管壁、底板、承托环和绕线柱，底板与管壁固定连接，底板上设有进线孔，绕线柱固定于底板中心位置，承托环固定于盘线管顶端；为使得可以对磨蚀传感器进行多次修复置换，该电缆存储装置还包括与第一盘线管连接的第二盘线管或更多个盘线管。除第一盘线管之外（第二盘线管或更多个盘线管）的盘线管包括管壁、连接板、承托环和绕线柱，连接板与管壁固定连接，连接板上设有进线孔，绕线柱固定于连接板中心位置，承托环固定于盘线管顶端；面板上设有出线孔，面板与该电缆存储装置最顶端的盘线管上的承托环连接；面板、连接板以及承托环外径大于盘线管壁外径。

上述几种技术方案中，为使得电缆存储装置与磨蚀传感器本体连接方便，面板外侧出线孔位置设有与传感器本体相配合的螺纹接头。

上述几种技术方案中，面板、分隔板以及连接板材料可以为多种，优选为PVC硬质灰塑板，以便使用时容易破穿。

本发明提供的带分隔式电缆存储装置的磨蚀传感器装配方法如下：

（Ⅰ）将电缆自下而上依序分层盘放在盘线管的每个空腔内，分层盘放的电缆上方预留一定的空间，并用填充物覆压，将分隔板和面板固定在盘线管内壁上；

（Ⅱ）利用活动接头将磨蚀传感器本体与螺纹接头固定，使磨蚀传感器本体与电缆存储装置成为一个整体；

（Ⅲ）将电缆存储装置固定，并保证磨蚀传感器本体的顶面与混凝土表面齐平，然后浇筑混凝土。

所述第二种形式的带分隔式电缆存储装置的磨蚀传感器的装配方法重复上述步骤，所不同的是第（Ⅰ）步骤中，用多个不带分隔板的电缆存储装置串连，组成一个可进行多次修复置换的分隔式电缆存储装置，而不是用分隔板分隔出多个空间。

进一步的，当需要修复置换磨蚀传感器时，本发明提供带分隔式电缆存储装置的磨蚀传感器的使用方法如下：

（a）根据电缆存储装置的尺寸大小选择合适的钻具；

（b）将钻具定位，保证钻具中心线与磨蚀传感器本体的中心线在同一条直线上，利用管状钻头的回转切削作用将电缆存储装置的面板（或分隔板）破穿，混凝土芯样在面板（或分隔板）与盘线管之间断开；

（c）提取混凝土芯样，牵出预先盘放在电缆存储装置内的电缆，并修复置换被磨蚀的传感器本体；

（d）在钻孔内重新安装并固定磨蚀传感器本体，保证磨蚀传感器本体的顶面与混凝土表面齐平，然后回填混凝土，即完成磨蚀传感器的修复置换；

重复上述步骤，即可进行多次修复置换。

本发明提供的带组合式电缆存储装置的磨蚀传感器的装配方法如下：

（Ⅰ）将电缆自下而上依序分层盘放在第一盘线管内，将电缆从第二盘线管的连接板进线口穿出，然后用紧固螺钉将第二盘线管的连接板与第一盘线管的承托环固定。根据所需的电缆长度和修复次数，可按照上述方法连接更多的盘线管。

（Ⅱ）将面板与承托环固定，利用活动接头将磨蚀传感器本体与面板上的螺纹接头固定，使磨蚀传感器本体与电缆存储装置成为一个整体；

（Ⅲ）将电缆存储装置固定，并保证磨蚀传感器本体的顶面与混凝土表面齐平，然后浇筑混凝土。

进一步的，当需要修复置换磨蚀传感器时，本发明提供的带组合式电缆存储装置的磨蚀传感器使用方法如下：

（a）根据电缆存储装置的尺寸大小选择钻具，使钻具的成孔直径大于盘线管的外径，且小于均布于面板上的螺孔的分度圆直径；

（b）将钻具定位，保证钻具中心线与磨蚀传感器本体的中心线在同一条直线上，利用管状钻头的回转切削作用将电缆存储装置的面板（或连接板）破穿，混凝土芯样在面板（或连接板）与承托环之间断开；

（c）提取混凝土芯样，牵出预先盘放在电缆存储装置内的电缆，并修复置换被磨蚀的传感器本体；

（d）在钻孔内重新安装并固定磨蚀传感器本体，保证磨蚀传感器本体的顶面与混凝土表面齐平，然后回填混凝土，即完成磨蚀传感器的修复置换；

重复上述步骤，即可进行多次修复置换。

本发明的显著效果是：

1．带电缆存储装置的磨蚀传感器内预留了足够长度的电缆，使得修复置换磨蚀传感器时可以顺利进行。同时，带分隔式电缆存储装置的磨蚀传感器内含有多块分隔板将盘线管分隔成多个盘线空腔；带组合式电缆存储装置的磨蚀传感器由多个独立的盘线管组合而成。两者均可实现多次修复置换。

2．带分隔式电缆存储装置的磨蚀传感器，在盘放的电缆上方预留有一定的空间，并用填充物覆压。当钻具钻进到填充物时，钻具负载会减小，或有填充物从钻孔中溢出，操作人员能够据此判断钻头在盘线管内的位置，从而停止钻进，避免损伤电缆。

3．带组合式电缆存储装置的磨蚀传感器的面板、连接板以及承托环的外径大于盘线管的外径，钻具的成孔直径大于盘线管的外径，当钻头破穿面板（或连接板）时，可以避免损伤电缆。

4．分隔式电缆存储装置的面板、分隔板与盘线管之间，以及组合式电缆存储装置的面板、连接板与承托环之间可以断开分离，容易使芯样形成断裂面，提取芯样即可牵出预留的电缆，使得牵引电缆更方便。

5．电缆存储装置内设置的绕线柱可以使电缆自下而上依序分层盘放，防止电缆缠绕，便于牵引。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。

图1是本发明实施例1可置换的磨蚀传感器的装配示意图。

图2是本发明实施例1电缆存储装置的剖面图。

图3是本发明实施例1面板俯视图。

图4是图3的A-A剖面图。

图5是本发明实施例1承托环俯视图。

图6是图5的B-B剖面图。

图7是本发明实施例1盘线管腔俯视图。

图8是本发明实施例2可置换的磨蚀传感器的装配示意图。

图9是本发明实施例2电缆存储装置的剖面图。

图10是本发明实施例2面板俯视图。

图11是图10的C-C剖面图。

图12是本发明实施例2承托环俯视图。

图13是图12的D-D剖面图。

其中,1—管壁,2—绕线柱,3—底板,4—承托环a,5—分隔板,6—面板,7—进线孔,8—出线孔,9—螺纹接头,10—电缆,11—填充物,12—磨蚀传感器本体,13-盘线管，41-承托环b，51-连接板，131-第一盘线管，132-第二盘线管。

具体实施方式

实施例1

如图1～7所示，一种可置换的磨蚀传感器，包括传感器本体、与传感器本体连接的电缆、以及与磨蚀传感器本体连接的电缆存储装置。电缆存储装置包括盘线管13、面板6、承托环a4、分隔板5以及填充物11。

所述盘线管13由管壁1和底板3组成，盘线管13高度为210mm，管壁1采用外径210mm，壁厚4.5mm的无缝钢管；底板3采用厚度5mm的钢板，底板与管壁焊接，绕线柱2固定于底板上，绕线柱共13根，采用直径10mm、高度25mm的塑胶管材，其中1根垂直固定在底板3的中心位置上，另外12根均匀分布在直径分别为140mm、80mm的圆周上，交错布置，同时，底板3上设有与电缆10直径相同的进线孔7。

所述分隔板5将盘线管13分成2个盘线空腔，每个空腔内预留电缆10长度2m，分隔板5采用PVC硬质灰塑板制作，外径200mm，厚度10mm。在以分隔板中心为圆心直径为180mm的圆周上，开设6个均布的螺孔。同时，分隔板上开有与电缆10直径相同的进线孔7。并且，采用和底板上设置绕线柱同样的方法在分隔板5上设置绕线柱2。

所述承托环a4有2个，用钢板制作，外径200mm，厚度10mm，内径160mm。在直径180mm的圆周上开有均布的6个螺孔。承托环a4分别焊接在盘线管13的中部和顶部内壁。面板6与顶部承托环a4固定连接，分隔板5与中部承托环a4固定连接，承托环a4起支承作用。

所述面板6采用PVC硬质灰塑板制作，外径200mm，厚度10mm。以面板6中心为圆心在直径180mm的圆周上开设有均布的6个螺孔。面板6中心位置设有与电缆10直径相同的出线孔8。同时，出线孔8位置外侧设有与磨蚀传感器本体12连接的螺纹接头9。

所述填充物11为聚乙烯泡沫塑料，填充物铺设在预留电缆10上方空腔内起缓冲作用，以防使用过程中损坏电缆。

上述磨蚀传感器的装配方法如下：

（Ⅰ）将4m长度的电缆10自下而上依序分层盘放在盘线管13的2个空腔内，每个空腔盘放2层；分层盘放的电缆10上方预留60mm的空间，并用聚乙烯泡沫塑料作为填充物11覆压，利用紧固螺钉分别将分隔板5及面板6与承托环a4固定；

（Ⅱ）利用活动接头将磨蚀传感器本体12与螺纹接头9固定，使磨蚀传感器本体12与电缆存储装置成为一个整体；

（Ⅲ）通过焊接或绑扎的方式将电缆存储装置固定，并保证磨蚀传感器本体12的顶面与混凝土表面齐平，然后浇筑混凝土。

当需要修复置换磨蚀传感器时，该电缆存储装置的使用方法如下：

（a）根据电缆存储装置的尺寸大小选择合适的钻具，使钻头直径小于承托环a4内径；

（b）将钻具定位，保证钻具中心线与磨蚀传感器本体12的中心线在同一条直线上，利用管状钻头的回转切削作用将电缆存储装置的面板6（或分隔板5）破穿，混凝土芯样在面板（或分隔板）与承托环a4之间断开；

（c）提取混凝土芯样，牵出预先盘放在电缆存储装置内的电缆10，并修复置换被磨蚀的传感器本体12；

（d）在钻孔内重新安装并固定磨蚀传感器本体12，保证磨蚀传感器本体的顶面与混凝土表面齐平，然后回填混凝土，即完成磨蚀传感器的修复置换；

重复上述步骤，即可进行多次修复置换。

实施例2

如图8～13所示，一种可置换的磨蚀传感器，包括传感器本体、与传感器本体连接的电缆、以及与磨蚀传感器本体连接的电缆存储装置。电缆存储装置包括第一盘线管131、第二盘线管132、面板6。

所述第一盘线管131由管壁1、底板3、承托环b41和绕线柱2组成，第一盘线管131高度为100mm，管壁1采用外径57mm，壁厚1.5mm的无缝钢管；所述底板3采用厚度5mm的钢板，其上设有与电缆10直径相同的进线孔7，底板3与管壁1焊接；所述绕线柱2垂直固定于底板3的中心位置上，绕线柱采用直径10mm、高度90mm的塑胶管材；所述承托环b41用钢板制作，外径200mm，厚度10mm，内径57mm。在直径180mm的圆周上开有均布的6个螺孔。承托环b41焊接在第一盘线管131的顶部，起连接支承作用。

所述第二盘线管132由管壁1、连接板51、承托环b41和绕线柱2组成，第二盘线管132高度为100mm，管壁1采用外径57mm，壁厚1.5mm的无缝钢管；所述连接板51采用PVC硬质灰塑板制作，外径200mm，厚度10mm，其上设有与电缆10直径相同的进线孔7，连接板51与管壁1固定连接；所述绕线柱2垂直固定于连接板51的中心位置上，绕线柱采用直径10mm、高度90mm的塑胶管材；所述承托环b41用钢板制作，外径200mm，厚度10mm，内径57mm。在直径180mm的圆周上开有均布的6个螺孔。承托环b41焊接在第二盘线管132的顶部，起连接支承作用。

所述面板6采用PVC硬质灰塑板制作，外径200mm，厚度10mm。以面板6中心为圆心在直径180mm的圆周上开设有均布的6个螺孔。面板中心位置设有与电缆10直径相同的出线孔8。同时，出线孔8位置外侧设有与磨蚀传感器本体连接的螺纹接头9。

上述磨蚀传感器的装配方法如下：

（Ⅰ）将2m长度的电缆10自下而上依序分层盘放在第一盘线管131内，将电缆10从第二盘线管132的连接板进线口穿出，然后用紧固螺钉将第二盘线管132的连接板51与第一盘线管131的承托环b41固定。每个盘线管内盘放电缆长度为1m。

（Ⅱ）将面板6与第二盘线管132的承托环b41固定，利用活动接头将磨蚀传感器本体12与面板6上的螺纹接头9固定，使磨蚀传感器本体12与电缆存储装置成为一个整体；

（Ⅲ）将电缆存储装置固定，并保证磨蚀传感器本体12的顶面与混凝土表面齐平，然后浇筑混凝土。

当需要修复置换磨蚀传感器时，该电缆存储装置的使用方法如下：

（a）根据电缆存储装置的尺寸大小选择合适的钻具，使钻具的成孔直径大于盘线管的外径57mm，且小于均布于面板上的螺孔的分度圆直径180mm；

（b）将钻具定位，保证钻具中心线与磨蚀传感器本体12的中心线在同一条直线上，利用管状钻头的回转切削作用将电缆存储装置的面板6（或连接板51）破穿，混凝土芯样在面板6（或连接板51）与承托环b41之间断开；

（c）提取混凝土芯样，牵出预先盘放在电缆存储装置内的电缆10，并修复置换被磨蚀的传感器本体12；

（d）在钻孔内重新安装并固定磨蚀传感器本体12，保证磨蚀传感器本体的顶面与混凝土表面齐平，然后回填混凝土，即完成磨蚀传感器的修复置换；

重复上述步骤，即可进行多次修复置换。

本发明提供的带电缆存储装置的磨蚀传感器解决了修复置换磨蚀传感器本体时电缆长度不足的问题，具有维护方便并可多次修复的特点。

Claims (11)

1.一种可置换的磨蚀传感器，包括传感器本体（12）以及与传感器本体连接的电缆（10），其特征在于：磨蚀传感器本体连接有电缆存储装置，电缆存储装置上表面设有出线孔（8），下表面设有进线孔（7），电缆置于电缆存储装置内。

2.根据权利要求1所述的磨蚀传感器，其特征在于：还包括铺设在电缆上方空腔内的填充物（11）。

3.根据权利要求1所述的磨蚀传感器，其特征在于：所述电缆存储装置包括盘线管（13）、面板（6），其中，盘线管（13）包括管壁（1）、底板（3）和绕线柱（2），面板（6）与管壁（1）上端固定连接，底板（3）与管壁（1）下端固定连接,形成一空间，该空间中设有绕线柱（2）并固定于底板（3）上，底板上设有进线孔（7），面板（6）上设有出线孔（8）。

4.根据权利要求3所述的磨蚀传感器，其特征在于：所述电缆存储装置腔内还设有分隔板（5），将盘线管（13）分隔出多个空间，所述分隔板（5）上固定有绕线柱（2）且开有进线孔（7），分隔板与盘线管内壁固定连接，分隔板沿电缆存储装置内壁按所需的高度设有一块或多块。

5.根据权利要求4所述的磨蚀传感器，其特征在于：所述分隔板（5）的中心位置以及不同直径的圆周上固定有多个绕线柱（2）。

6.根据权利要求3所述的磨蚀传感器，其特征在于：该磨蚀传感器包括多个串连的电缆存储装置。

7.根据权利要求1所述的磨蚀传感器，其特征在于：所述电缆存储装置包括第一盘线管（131）、面板（6），其中，面板（6）上设有出线孔（8），第一盘线管（131）由管壁（1）、底板（3）、承托环b（41）和绕线柱（2）组成，底板（3）与管壁（1）固定连接，底板上设有进线孔（7），绕线柱（2）固定于底板（3）上，承托环b（41）固定于盘线管顶端。

8.根据权利要求7所述的磨蚀传感器，其特征在于：该电缆存储装置还包括与第一盘线管（131）连接的第二盘线管（132）或更多个盘线管，所述第二盘线管（132）或更多个盘线管由管壁（1）、连接板（51）、承托环b（41）和绕线柱（2）组成，连接板（51）与管壁（1）固定连接，连接板上设有进线孔（7），绕线柱（2）固定于连接板上，承托环b（41）固定于盘线管顶端，面板（6）与该电缆存储装置最顶端的盘线管上的承托环b（41）连接。

9.根据权利要求7或8所述的磨蚀传感器，其特征在于：承托环b（41）外径大于盘线管壁（1）外径。

10.根据权利要求3、7或8所述的磨蚀传感器，其特征在于：面板（6）外侧出线孔位置设有与传感器本体（12）配合的螺纹接头（9）。

11.根据权利要求3、4、5、7或8所述的磨蚀传感器，其特征在于：所述面板（6）、分隔板（5）以及连接板（51）材料为PVC硬质灰塑板。

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