CN108490492A - 一种可重复使用的膨胀电极及其使用方法 - Google Patents

一种可重复使用的膨胀电极及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可重复使用的膨胀电极及其使用方法。该膨胀电极由金属螺柱、金属椭圆环、金属螺母、金属弹簧片、金属垫片、空心圆台导电海绵组成。通过旋转金属螺柱使第三个金属螺母和第四个金属螺母相互分离或靠近，使连接在第三个金属螺母和第四个金属螺母之间的金属弹簧片向内收缩或向外膨胀，从而使金属弹簧片与安装该电极的电极孔壁分离或紧密接触，实现本电极在电法勘探过程中的重复拆卸或安装。在硬化路面等接地困难的测区内开展电法勘探时，普通电极难以满足接地要求，使用本发明提供的电极采用本发明提供的使用方法有助于改善接地条件、降低接地电阻、提高电法勘探数据精确度和工作效率。

Description

一种可重复使用的膨胀电极及其使用方法
技术领域
本发明属于电法勘探或监测技术领域，特别涉及一种电法勘探或监测 技术领域的可重复使用的电极及其使用方法。
背景技术
电阻率法是一种传导类测试方法，不适用于被混凝土、柏油、块 石等材料硬化后的环境。为了提高电极的接地条件，目前采用的方式 主要有：
第一种方式是采用铜棒或铁棒作为电法勘探的电极，这种简单的 电极可以比较轻松地插入到松软的表土里进行固定和耦合，但对于坚 硬的地面，特别是混凝土路面或者坚硬的岩石表面，需要借助一些辅 助措施，如通常采用打钻孔和堆土的方式进行固定，然后利用浇水的 方式进行耦合。但在人员活动比较频繁的地区开展工作时，该种电极 很容易受到人员活动干扰，影响勘探工作的开展。
第二种方式是采用大面积机械或局部人工锤击破坏硬化表面，再 布置常规电极进行供电或数据采集，但这种方法对路面破坏较大，施 工成本高，施工周期长。
第三种方式是如专利《一种硬质介质地电场快速测试装置》的方 法是通过改进电极构架，促使电极与硬质介质精密接触，有利于快速 测试，但该专利还是难以克服硬质介质对测试信号的干扰，且该装置 不宜携带，不易大量使用。该电极也容易受到人员活动的影响。
第四种方式是如专利《用于改善硬化堤坝接触的装置及并行电法 定向检测装置》所提供的电极，该电极内部骨架是有铜棒和输液导管 构成，电极中间位置的外部包裹有导电海绵和导电绒布。该电极容易 受到周围人员活动的干扰或影响周围人员活动。
第五种方式是如专利《一种用于测量硬地表电法电极及其应用》 所提到的一种电极，该电极的导电胶层紧贴于附着层的下部，导电胶 层的下部粘贴有防粘纸层，导电胶层中部与防粘纸层之间的垫片槽内 装有金属垫片，附着层的上面中部装有金属垫片，铁座置于金属垫片 上，铁座下面装有铜棒，铜棒穿过金属垫片、附着层和导电胶层，下 端顶在防粘纸层上，瓦形磁铁上表面呈U形凹槽面，铁座上部呈与瓦 形磁铁上表面相对应的U形凹面状，瓦形磁铁经左右两边的粘结胶层 固定在铁座上，铁座的侧面上装有螺丝。
以上对于硬化表面使用的电极方式均有一定程度的优势，但也存 在比较多的问题，如成本高、适用性不强、容易受到人员活动等的干 扰。特别是在城市电法勘探中，由于人员活动频繁，很容易导致布置 的电极接地更加困难，也容易影响周围的人员活动等。故有必要设计 一种更适用于硬化表面的电极，提高硬化表面开展电法勘探的效果和 精度。
发明内容：
本发明的目的是基于目前上述电法勘探或监测领域的电极存在 的问题，提出一种具有减小电法勘探中电极的接地电阻、适用于人员 活动区开展电法勘探工作、适用于硬化路面布置等优点的可重复使用 的膨胀电极及使用方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
可重复使用的膨胀电极包括：金属螺柱、金属椭圆环、第一个金 属螺母、第二个金属螺母、第三个金属螺母、第四个金属螺母、金属 垫片、金属弹簧片、空心圆台导电海绵。
可重复使用的膨胀电极，其特征在于，其中金属螺柱的外螺纹分 为两段，金属螺柱的第一段外螺纹与金属螺柱的第二段外螺纹的旋向 相反；金属螺柱的第一段外螺纹总长度不小于金属螺柱的第二段外螺 纹总长度，优选地选择金属螺柱的第一段外螺纹总长度不小于金属螺 柱的第二段外螺纹总长度的1.5倍。
可重复使用的膨胀电极，其特征在于，其中金属螺柱的第一段外 螺纹上安装与金属螺柱的第一段外螺纹相匹配的第一个金属螺母、第 二个金属螺母和第三个金属螺母，其中第一个金属螺母安装在金属螺 柱的第一段外螺纹最外侧，第三个金属螺母安装在金属螺柱的第一段 外螺纹最里侧，第二个金属螺母安装在第一个金属螺母和第三个金属 螺母之间。
可重复使用的膨胀电极，其特征在于，其中第三个金属螺母分为 两段，更靠近第二个金属螺母的一端的对边宽度大，更靠近第四个金 属螺母的一端的对边宽度小；第三个金属螺母对边宽度大的一端的对 边宽度大于需要安装该种电极的电极孔直径；第三个金属螺母对边宽 度小的一端的对角宽度小于需要安装该种电极的电极孔直径；第三个 金属螺母对边宽度大的一端朝向第四个金属螺母的一面加工为凹凸 不平的面，如锯齿状、网纹状等，以便增加与地面之间的摩擦力。
可重复使用的膨胀电极，其特征在于，其中金属垫片安装在第一 个金属螺母和第二个金属螺母之间；金属垫片的内环直径小于第一个 金属螺母和第二个金属螺母的对边宽度；两个金属垫片之间安装导 线，导线通过金属垫片、金属螺柱、第三个金属螺母、金属弹簧片、 空心圆台导电海绵与电极孔外壁相连通。
可重复使用的膨胀电极，其特征在于，金属螺柱的第二段外螺纹 上安装与金属螺柱的第二段外螺纹相匹配的第四个金属螺母。第四个 金属螺母的对边宽度小于需要安装该种电极的电极孔直径。
可重复使用的膨胀电极，其特征在于，其中每个金属弹簧片的两 端分别焊接在第三个金属螺母的对边宽度小的一端和第四个金属螺 母的外侧；金属弹簧片的数量不少于2片，且均匀分布；金属弹簧片 采用弧形面，其中凸面朝外，凹面朝向金属螺柱，以便当金属弹簧片 受到平行金属螺柱方向的压力后，金属弹簧片往远离金属螺柱侧向运 动，从而增加与电极孔壁的压力和摩擦力。
可重复使用的膨胀电极，其特征在于，在第四个金属螺母和金属 弹簧片的外围固定空心圆台导电海绵，空心圆台导电海绵的外围直径 长的一端相对于空心圆台导电海绵的外围直径短的一端更接近第二 个金属螺母；其中空心圆台导电海绵外围直径长的一端的外围直径大 于第三个金属螺母对边宽度小的一端的对角宽度，空心圆台导电海绵 外围直径短的一端的外围直径大于第四个金属螺母的对角宽度；其中 金属螺柱的第一段外螺纹的自由端焊接金属椭圆环。
可重复使用的膨胀电极，其特征在于，可优选地把远离金属椭圆 环的金属螺柱的一端加工为圆锥体，以便该种电极更方便安装在电极 孔。
可重复使用的膨胀电极的使用方法，其特征在于：在需要布置可 重复使用的膨胀电极的硬化路地面上采用电钻施工适合布置可重复 使用的膨胀电极的电极孔，把可重复使用的膨胀电极的金属螺柱的未 安装金属椭圆环的一端先插入电极孔中，当第三个金属螺母的对边宽 度大的一端接触需要安装该种电极的硬化路地面后，通过金属椭圆环 旋转金属螺柱使第三个金属螺母和第四个金属螺母相互靠近，使连接 在第三个金属螺母和第四个金属螺母之间的金属弹簧片相对于金属 螺柱向外膨胀，从而使金属弹簧片与电极孔的孔壁紧密接触，从而实 现可重复使用的膨胀电极在电法勘探过程中的安装；通过金属椭圆环 旋转金属螺柱使第三个金属螺母和第四个金属螺母相互分离，使连接 在第三个金属螺母和第四个金属螺母之间的金属弹簧片相对于金属 螺柱向内收缩，从而使金属弹簧片与电极孔的孔壁分离，从而实现可 重复使用的膨胀电极在电法勘探过程中的拆卸。
附图说明：
图1为可重复使用的膨胀电极平面图(其中金属弹簧片处于收缩状态， 空心圆台导电海绵与其他部件分离)；
图2为可重复使用的膨胀电极平面图(其中金属弹簧片处于收缩状态， 空心圆台导电海绵与其他部件组合)；
图3为可重复使用的膨胀电极平面图(其中金属弹簧片处于松弛状态， 空心圆台导电海绵与其他部件分离)；
图4为可重复使用的膨胀电极平面图(其中金属弹簧片处于松弛状态， 空心圆台导电海绵与其他部件组合)；
图5为可重复使用的膨胀电极的各个部件拆分的平面图；
图6为可重复使用的膨胀电极中轴线纵剖面图(其中金属弹簧片处于 收缩状态，空心圆台导电海绵与其他部件分离)；
图7为可重复使用的膨胀电极中轴线纵剖面图(其中金属弹簧片处于 收缩状态，空心圆台导电海绵与其他部件组合)；
图8为可重复使用的膨胀电极中轴线纵剖面图(其中金属弹簧片处于 松弛状态，空心圆台导电海绵与其他部件分离)；
图9为可重复使用的膨胀电极中轴线纵剖面图(其中金属弹簧片处于 松弛状态，空心圆台导电海绵与其他部件组合)；
图10为安装在硬化路的电极孔中的可重复使用的膨胀电极剖面图(其 中金属弹簧片处于收缩状态)；
图11为安装在硬化路的电极孔中的可重复使用的膨胀电极剖面图(其 中金属弹簧片处于松弛状态)；
图中的1为金属螺柱，1-1为金属螺柱1的第一段外螺纹，1-2为金属螺 柱1的第二段外螺纹，1-3为金属螺柱1的圆锥体端，1-4为金属螺柱1 的第一段外螺纹1-1的自由端，2为金属椭圆环，3为第一个金属螺母，4为金属垫片，5为第二个金属螺母，6为第三个金属螺母，6-1为第三 个金属螺母6的对边宽度大的一端，6-2为第三个金属螺母6的对边宽 度小的一端，6-3为第三个金属螺母6的锯齿，7为金属弹簧片，8为第 四个金属螺母，9为空心圆台导电海绵，10为硬化路，11为电极孔。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合所有附 图和实施例对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本实施方式的可重复使用的膨胀电极包括：金属螺柱1、金属椭 圆环2、第一个金属螺母3、第二个金属螺母5、第三个金属螺母6、 第四个金属螺母8、金属垫片4、金属弹簧片7、空心圆台导电海绵9。
金属螺柱1的外螺纹分为两段，分别为：金属螺柱1的第一段外 螺纹1‐1与金属螺柱1的第二段外螺纹1‐2；金属螺柱1的第一段外 螺纹1‐1与金属螺柱1的第二段外螺纹1‐2的旋向相反；金属螺柱1 的第一段外螺纹1‐1总长度不小于金属螺柱1的第二段外螺纹1‐2总 长度的1.5倍。
金属螺柱1的第一段外螺纹1‐1上安装与金属螺柱1的第一段外 螺纹1‐1相匹配的第一个金属螺母3、第二个金属螺母5和第三个金 属螺母6，其中第三个金属螺母6安装在金属螺柱1的第一段外螺纹 1‐1里侧，第一个金属螺母3安装在金属螺柱1的第一段外螺纹1‐1外侧，第二个金属螺母5安装在第一个金属螺母3和第三个金属螺母6之间，金属垫片4安装在第一个金属螺母3和第二个金属螺母5之 间。
第三个金属螺母6有两种对边宽度，第三个金属螺母6对边宽度 大的一端6‐1靠近第二个金属螺母5，第三个金属螺母6对边宽度小 的一端6‐2靠近第四个金属螺母8；第三个金属螺母6对边宽度大的 一端6‐1的对边宽度大于需要安装该种电极的电极孔11直径；第三 个金属螺母6对边宽度大的一端6‐1朝向金属螺柱1的第二段外螺纹 1‐2的一面加工为锯齿6‐3，以便增加与硬化路10地面之间的摩擦力。
金属垫片4安装在第一个金属螺母3和第二个金属螺母5之间； 金属垫片4的外环直径不小于第二个金属螺母5的对边宽度，金属垫 片4的内环直径小于第一个金属螺母3和第二个金属螺母5的对边宽 度；两个金属垫片4之间安装导线，导线通过金属垫片4、金属螺柱 1、第三个金属螺母6、金属弹簧片7与电极孔11外壁相连通。
金属螺柱1的第二段外螺纹1‐2上安装与金属螺柱1的第二段外 螺纹1‐2相匹配的第四个金属螺母8。第四个金属螺母8的对角宽度 小于需要安装该种电极的电极孔11直径。
每个金属弹簧片7的两端分别焊接在第三个金属螺母6的对边宽 度小的一端6‐2和第四个金属螺母8的外侧；金属弹簧片7的数量不 少于2片，并均匀焊接在第三个金属螺母6的对边宽度小的一端6‐2 和第四个金属螺母8的外侧上；金属弹簧片7采用弧形面，其中凸面 朝外，凹面朝向金属螺柱1。
在第四个金属螺母8和金属弹簧片7的外围固定空心圆台导电海 绵9，空心圆台导电海绵9的外围直径长的一端更接近第三个金属螺 母6；其中空心圆台导电海绵9外围直径长的一端的外围直径大于第 三个金属螺母6的对边宽度小的一端6‐2的对边宽度，空心圆台导电 海绵9外围直径短的一端的外围直径大于第四个金属螺母8的对角宽 度；其中金属螺柱1的第一段外螺纹1‐1的自由端焊接金属椭圆环2。
可优选地把远离金属椭圆环2的金属螺柱1的一端加工为圆锥 体，以便该种电极更方便安装在电极孔11中。
可重复使用的膨胀电极的使用方法为：在需要布置可重复使用的 膨胀电极的硬化路10上采用电钻施工适合布置可重复使用的膨胀电 极的电极孔11。电极孔11的深度不小于金属螺柱的2/3长度。把可 重复使用的膨胀电极的金属螺柱1的圆锥体端1‐3先插入电极孔11 中，当第三个金属螺母6的对边宽度大的一端6‐1的锯齿6‐3接触需 要安装该种电极的硬化路10的地面后，通过金属椭圆环2旋转金属 螺柱1使第三个金属螺母6和第四个金属螺母8相互靠近，使连接在 第三个金属螺母6和第四个金属螺母8之间的金属弹簧片7相对于金 属螺柱1向外膨胀，从而使金属弹簧片7与电极孔11的孔壁紧密接 触，从而实现可重复使用的膨胀电极在电法勘探过程的电极孔11中 的安装；通过金属椭圆环2旋转金属螺柱1使第三个金属螺母6和第 四个金属螺母8相互分离，使连接在第三个金属螺母6和第四个金属 螺母8之间的金属弹簧片7相对于金属螺柱1向内收缩，从而使金属 弹簧片7与电极孔11的孔壁分离，从而实现可重复使用的膨胀电极 在电法勘探过程的电极孔11中的拆卸。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明内。

Claims (5)

1.一种可重复使用的膨胀电极，其特征在于，该电极包括：金属螺柱、金属椭圆环、第一个金属螺母、第二个金属螺母、第三个金属螺母、第四个金属螺母、金属垫片、金属弹簧片、空心圆台导电海绵；其中金属螺柱的外螺纹分为两段，金属螺柱的第一段外螺纹与金属螺柱的第二段外螺纹的旋向相反；金属螺柱的第一段外螺纹上安装与金属螺柱的第一段外螺纹相匹配的第一个金属螺母、第二个金属螺母和第三个金属螺母，其中第一个金属螺母安装在金属螺柱的第一段外螺纹的最外侧，第三个金属螺母安装在金属螺柱的第一段外螺纹的最里侧，第二个金属螺母安装在第一个金属螺母和第三个金属螺母之间；其中金属垫片安装在第一个金属螺母和第二个金属螺母之间；金属螺柱的第二段外螺纹上安装与金属螺柱的第二段外螺纹相匹配的第四个金属螺母；其中第三个金属螺母分为两段，更靠近第二个金属螺母的一端的对边宽度大，更靠近第四个金属螺母的一端的对边宽度小；第三个金属螺母对边宽度大的一端的对边宽度大于需要安装该种电极的电极孔直径；第三个金属螺母对边宽度小的一端的对角宽度小于需要安装该种电极的电极孔直径；第四个金属螺母的对边宽度小于需要安装该种电极的电极孔直径；第三个金属螺母对边宽度大的一端朝向第四个金属螺母的一面加工为凹凸不平的面；其中每片金属弹簧片两端分别焊接在第三个金属螺母的对边宽度小的一端和第四个金属螺母的外侧；在第四个金属螺母和金属弹簧片的外围固定空心圆台导电海绵，空心圆台导电海绵的外围直径长的一端相对于外围直径短的一端更接近第三个金属螺母；其中金属螺柱的第一段外螺纹的自由端焊接金属椭圆环。
2.根据权利要求1所述的一种可重复使用的膨胀电极，其特征在于，可优选地把未焊接金属椭圆环的金属螺柱的一端加工为圆锥体。
3.根据权利要求1所述的一种可重复使用的膨胀电极，其特征在于，金属弹簧片的数量不少于2片，且均匀分布在第三个金属螺母的对边宽度小的一端和第四个金属螺母的外侧；金属弹簧片采用弧形面，其中凸面朝外，凹面朝向金属螺柱。
4.根据权利要求1所述的一种可重复使用的膨胀电极，其特征在于：金属螺柱的第一段外螺纹总长度不小于金属螺柱的第二段外螺纹总长度的1.5倍。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的一种可重复使用的膨胀电极的使用方法，其特征在于：在需要布置可重复使用的膨胀电极的硬化路上采用电钻施工适合布置可重复使用的膨胀电极的电极孔，把可重复使用的膨胀电极的金属螺柱的未安装金属椭圆环的一端先插入电极孔中，当第三个金属螺母的对边宽度大的一端接触需要安装该种电极的硬化路地面后，通过金属椭圆环旋转金属螺柱使第三个金属螺母和第四个金属螺母相互靠近，使连接在第三个金属螺母和第四个金属螺母之间的金属弹簧片相对于金属螺柱向外膨胀，使金属弹簧片与电极孔的孔壁紧密接触，从而实现可重复使用的膨胀电极在电极孔中的安装；通过金属椭圆环旋转金属螺柱使第三个金属螺母和第四个金属螺母相互分离，使连接在第三个金属螺母和第四个金属螺母之间的金属弹簧片相对于金属螺柱向内收缩，使金属弹簧片与电极孔的孔壁分离，从而实现可重复使用的膨胀电极在电法勘探过程中的拆卸。
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