CN104864832B - 一种用于排水管道沉积淤泥的压力传感器测厚装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于排水管道沉积淤泥的压力传感器测厚装置，由红外测距仪、压力传感器、测压头连接件、直流电机、编码器、压力杆、控制板、密封组件、滚珠丝杆、丝杆螺母、同步带、直线导杆、同步轮组成。此装置安装在固有的移动设备上，通过红外测距仪器测量管道，并计算出管道的直径和测泥装置的具体位置。同时，预设淤泥的压力阈值，通过安装在丝杆螺母上的压力传感器的压力值达到阈值确定淤泥面的高度，通过软件计算出淤泥的实际厚度。

Description

一种用于排水管道沉积淤泥的压力传感器测厚装置
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种用于排水管道沉积淤泥的压力传感器测厚装置，适用于城市排水系统中的雨水管道、污水管道以及合流管道沉积淤泥厚度的测量。
背景技术
城市排水管道是城市防汛排水、污水收集输送的重要基础设施。目前为止，上海市已建成排水管道一万多公里，但同时也面临管道内有大量沉积淤泥的问题，这些沉积淤泥既会侵占排水管道的容量，减少其过水能力，还可能被冲刷排放至水体，造成水体污染。同时也给排水管道的清通维护带来很大的工作量。因此，开展排水管道沉积淤泥的检测，并根据检测结果合理安排清通计划，提高工作效率，对城市的防汛安全以及排水管道的高效维护具有重要的意义。
目前传统的排水管道沉积淤泥厚度测量是在检查井内通过尺或者量泥斗进行测量，或者人工下井在靠近检查井的排水管道边缘处进行测量，并以此作为整个排水管道内的淤泥厚度，与实际情况具有较大的偏差。而声纳检测法，是目前应用于管道检测中最快速、直观、易操作的高科技产品。虽然能够提供准确的淤泥厚度量化数据，但它适宜安装在较大的管径中，且具有一定的水深要求，对于管径较小的排水管道则不适用。而近年来兴起的超声波法，由于其自身结构的限制，当管道内淤泥上覆水较小时，超声波无法进行准确的淤泥测厚。因此，我们提出采用压力传感器来测量较小排水管径和较小上覆水的沉积淤泥，弥补现有测量方法的不足。
发明内容
本发明的目的是针对现有排水管道沉积淤泥测量方法的不足，提出一种用于排水管道沉积淤泥的压力传感器测厚装置，通过合理设置压力阈值，解决了压力杆对排水管道沉积淤泥压缩所造成的测量误差大的问题，同时也解决了通过压力突然变化来确定泥面所造成的读数不准确的问题，从而提高测量精度。
本发明提出的一种用于排水管道沉积淤泥的压力传感器测厚装置，包括传感器座1、密封件、接近开关7、运动座8、丝杆11、玻璃片13、红外测距仪14、同步带16、伺服电机18和压力传感器19，其中：红外测距仪14通过第一十字螺钉15固定于传感器座1上，传感器座1通过第一螺钉2、压紧玻璃片13和第二密封件12固定于上盖26上；伺服电机18通过第一螺钉2紧固于机座28上，丝杆11通过角接触轴承6一端安装在轴承座5上，另一端安装在下盖29上，使丝杆11固定不能轴向串动，并能实现旋转运动；接近开关7连接轴承座5，轴承座5通过第三螺钉10固定在机座28上，一个同步带轮17安装在伺服电机18的输出轴上，另一个同步带轮17安装在丝杆11上，两个同步带轮17之间通过同步带16连接，使伺服电机18的动力通过同步带16传递给丝杆11；丝杆螺母9通过第三螺钉12固定在运动座8上，测力杆22固定在压力传感座20上面，压力传感器19套在压力传感座20后面，压力传感座20通过轴内卡簧21卡在运动座8上面，使其不能掉出来，丝杆螺母9套在丝杆11上，通过旋转丝杆11，使丝杆螺母9依次带动运动座8、测力杆22、压力传感座20和测力杆22一起上下运动。接近开关7连接在下盖29上，控制器24通过第四螺钉23固定在下盖29上，控制器24分别连接伺服电机18、压力传感器19、红外测距仪14和接近开关7；第三密封件25安装在下盖29槽内，导杆32固定在下盖29与机座28中，起到丝杆导向和防止丝杆螺母9绕丝杆11旋转运动，保证测力杆22直线上下运动；上盖26通过第五螺钉27把第一密封件3压在机座28上，下盖29通过第五螺钉27把第一密封件3压在机座28上，插座34通过第二十字螺钉33固定在下盖29上，插座34起到通信和供电作用，触盘30安装在测力杆22上。
本发明中，压力传感器19可以采用应变式压力传感器、硅压力传感器或陶瓷压力传感器中的一种。
本发明中，压力阈值为0.01-0.5kg。
本发明中，第一密封件、第二密封件和第三密封件的形状可以是骨架油封、O型密封圈、V型密封圈或Y型密封圈中的一种，材质可以是丁晴橡胶，氟胶、氢化丁晴、氟硅橡胶、硅胶，聚四氟乙烯或丁苯橡胶中的一种。
本发明的有益效果在于如下：
利用与压力传感器连接的压力杆在触碰排水管道沉积淤泥时会发生明显压力变化的特点，进行排水管道淤泥厚度的测量。同时通过设定压力阈值，使本发明的测厚装置检测更方便、准确。
附图说明
图1为本发明的侧视图；
图2为图1的B-B剖视图；
图3为本发明的正视图；
图4为图3的A-A剖视图。
图中标号：1传感器座、2第一螺钉、3第一密封件、4第二螺钉、5轴承座、6角接触轴承、7接近开关、8运动座、9丝杆螺母、10第三螺钉、11丝杆、12第二密封件、13玻璃片、14红外测距仪、15第一十字螺钉、16同步带、17同步带轮、18伺服电机、19压力传感器、20压力传感座、21轴内卡簧、22测力杆、23第四螺钉、24控制器、25第三密封件、26上盖、27第五螺钉、28机座、29下盖、30触盘、31导杆滑块、32导杆、33第二十字螺钉、34插座。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
实施例1：如图1－图2所示，测泥器安装在固定或移动设备上，通过红外测距仪测出管道直径，压力传感器测出接触淤泥距离，由软件自动计算出淤泥厚度，测泥器防水等级达到Ip68；
红外测距仪14通过第一十字螺钉（M3X6）15固定在传感器座1上，传感器座1再通过第一螺钉（M3X8）2、压紧玻璃片13和密封件（32.5）12固定在上盖26上。伺服电机18通过第一螺钉（M3X8）2紧固在机座28上，丝杆11通过角接触轴承（S708）6一端安装在轴承座5，另一端安装在下盖29上，使丝杆11固定不能轴向串动并能实现旋转运动，接近开关7连接轴承座5，轴承座5通过第二螺钉（M3X10）4固定在机座28上。一个同步带轮17安装在伺服电机18的输出轴上，另一个同步带轮17安装在丝杆11上，中间通过同步带16连接起来，把伺服电机18的动力通过同步带16传递给丝杆11。丝杆螺母9通过第三螺钉（M3X12）10固定在运动座8上，测力杆22固定在压力传感座20上面，压力传感器19套在压力传感座20后面，压力传感座20用轴内卡簧21卡在运动座8上面，使其不能掉出来，丝杆螺母9套在丝杆11上，丝杆11旋转丝杆螺母9带动运动座8、测力杆22、压力传感座20、测力杆22一起上下运动。接近开关7连接在下盖29上，控制器24通过第四螺钉（M3x6）23固定在下盖29上，控制器24是测泥器的大脑，协调和控制伺服电机18、压力传感器19、红外测距仪14和接近开关7。第三密封件25安装在下盖29槽内，导杆32固定在下盖29与机座28中，起到丝杆导向和防止丝杆螺母9绕丝杆11旋转运动，保证测力杆22直线上下运动。上盖26通过第五螺钉（M5x16）27把第一密封件（69）3压在机座28上，下盖29通过第五螺钉（M5x16）27把第一密封件（69）3压在机座28上，插座34通过第二十字螺钉（M3x5）33固定在下盖29上，插座34起到通信和供电作用。触盘30安装在测力杆22上。
测泥传感器的工作原理是：测泥传感器安装在固定或移动设备上，通过红外测距仪14发出三道以上的红外光，同时测出三个以上不同方向的距离，发出三道以上的红外光是在一个圆截面上，通过同一平面内三点确定圆定理，计算出管道的直径D和测泥器的当前位置离管道中心的距离H，多次测量求平均值。在通过测泥器上位机发出测泥信号后，控制器24驱动伺服电机18运动，伺服电机18的动力通过同步带16传递给丝杆11，使丝杆11旋转带动丝杆螺母9带动运动座8、测力杆22、压力传感座20、测力杆22、触盘30一起向外运动，发信号前设定好淤泥的压力阈值，当触盘30接触淤泥后等到触盘30通过测力杆22和压力传感座20传递给压力传感器19，压力传感器19测出的值等于设定好淤泥的压力阈值时，控制器24计算出丝杆的行程L、管道直径D、测泥器的当前位置离管道中心的距离H，通过控制器24计算出淤泥的厚度h，多次测量求平均值，发送给上位机处理，从而得到了淤泥的厚度。压力传感器19测出的值等于设定好淤泥的压力阈值时，测泥器自动回到测泥器初始位子，以便下次测量。

Claims (4)

1.一种用于排水管道沉积淤泥的压力传感器测厚装置，包括传感器座(1)、密封件、接近开关(7)、运动座(8)、丝杆(11)、玻璃片(13)、红外测距仪(14)、同步带(16)、伺服电机(18)和压力传感器(19)，其中：第一螺钉(2)和接近开关(7)均为两个，其特征在于：红外测距仪(14)通过第一十字螺钉(15)固定于传感器座(1)上，传感器座(1)通过一个第一螺钉(2)、压紧玻璃片(13)和第二密封件(12)固定于上盖(26)上；伺服电机(18)通过另一个第一螺钉(2)紧固于机座(28)上，丝杆(11)通过角接触轴承(6)一端安装在轴承座(5)上，另一端安装在下盖(29)上，使丝杆(11)固定不能轴向串动，并能实现旋转运动；一个接近开关(7)连接轴承座(5)，轴承座(5)通过第三螺钉(10)固定在机座(28)上，一个同步带轮(17)安装在伺服电机(18)的输出轴上，另一个同步带轮(17)安装在丝杆(11)上，两个同步带轮(17)之间通过同步带(16)连接，使伺服电机(18)的动力通过同步带(16)传递给丝杆(11)；丝杆螺母(9)通过第三螺钉(10)固定在运动座(8)上，测力杆(22)固定在压力传感座(20)上面，压力传感器(19)套在压力传感座(20)后面，压力传感座(20)通过轴内卡簧(21)卡在运动座(8)上面，使其不能掉出来，丝杆螺母(9)套在丝杆(11)上，通过旋转丝杆(11)，使丝杆螺母(9)依次带动运动座(8)、压力传感座(20)和测力杆(22)一起上下运动；另一个接近开关(7)连接在下盖(29)上，控制器(24)通过第四螺钉(23)固定在下盖(29)上，控制器(24)分别连接伺服电机(18)、压力传感器(19)、红外测距仪(14)和接近开关(7)；第三密封件(25)安装在下盖(29)槽内，导杆(32)固定在下盖(29)与机座(28)中，起到丝杆导向和防止丝杆螺母(9)绕丝杆(11)旋转运动，保证测力杆(22)直线上下运动；上盖(26)通过第五螺钉(27)把一个第一密封件(3)压在机座(28)上，下盖(29)通过第五螺钉(27)把另一个第一密封件(3)压在机座(28)上，插座(34)通过第二十字螺钉(33)固定在下盖(29)上，插座(34)起到通信和供电作用，触盘(30)安装在测力杆(22)上。
2.根据权利要求1所述的用于排水管道沉积淤泥的压力传感器测厚装置，其特征在于压力传感器(19)采用应变式压力传感器、硅压力传感器或陶瓷压力传感器中的一种。
3.根据权利要求1所述的用于排水管道沉积淤泥的压力传感器测厚装置，其特征在于压力阈值为0.01-0.5kg。
4.根据权利要求1所述的用于排水管道沉积淤泥的压力传感器测厚装置，其特征在于第一密封件、第二密封件和第三密封件的形状是骨架油封、O型密封圈、V型密封圈或Y型密封圈中的一种，材质是丁晴橡胶、氟胶、氢化丁晴、氟硅橡胶、硅胶、聚四氟乙烯或丁苯橡胶中的一种。
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