一种电容式引张线仪自适应中间极的制作方法

本发明涉及一种电容式引张线仪自适应中间极，属于电容式引张线仪技术领域。

背景技术：

电容式引张线仪是安装在水工建筑物或其他工程建筑物所设置的引张线准直系统的测点上，测量建筑物各测点垂直于线体水平方向位移的仪器。设备采用差动电容感应原理非接触的比率测量方式，通过测量固定在引张线体上的中间极与固定在测点处仪器内两平行极板间的相对位置变化所引起的两电容的比值变化，将测点相对于引张线的位置变化转换为电容比变化量输出。测量电容比即可测定监测点相对于引张线的位移。

目前水工建筑物或其他工程建筑物水平位移检测设置的引张线准直系统，引张线采用的是不锈钢丝，长度因建筑物的不同而不同，但通常也在200m左右，同时，监测点基本都处于室外环境，引张线受温度影响热胀冷缩长度变化较大。如上段落所述，目前应用的电容式引张线仪，为保证检测精度，中间极是固定在引张线上的，因此，引张线热胀冷缩长度的变化，必然导致中间极跟随引张线的移动。该仪器的实际使用也表明：这种移动不仅对检测精度产生不利影响，在冬夏温差大的地区，常常发生中间极移出电容极板的现象，导致检测数据不准确或失效；在实际检测过程中，为保证检测精度与准确性，根据气温变化，要定期实施人工检查、调整中间极相对电容极板的位置，费工费时，操作不便。

另外，目前应用产品的中间极是穿挂式，中间极必须从引张线的一端穿入，这在多点检测的引张线准直系统上，安装、维修都极不方便；引张线的线径随其长度的不同也不尽相同，通常在Φ0.8～Φ 1.5mm，这样，又需配置不同孔径区间的中间极，否则中间极会出现难穿入或不能达到可靠固定的问题，影响检测精度。

基于仪器的上述实际应用问题，设计制造不受引张线长度、线径、测点数量变化影响，能自动调整、自动回位、自动达到平衡(静止) 并消除水平干扰力的自适应中间极就显得很必要了。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有产品固定式中间极的设计与技术不足，提供一种不受引张线长度、线径、测点数量变化影响，能自动调整、自动回位、自动达到平衡(静止)并消除水平干扰力的自适应中间极。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种电容式引张线仪自适应中间极，包括平行设置的两电容极板和置于两电容极板之间的中间极，还包括自由移动机构：所述自由移动机构包括支架和与支架连接的引导轴，所述引导轴平行所述电容极板，所述支架两端固定有两相对设置的第一支座，所述中间极两端分别固定在支架两端的第一支座上，所述第一支座上设有弧形卡槽，所述自由移动机构通过所述弧形卡槽悬挂在所述引张线上；

轴向自由限位机构：所述轴向自由限位机构包括垂直电容极板设置的水平限位槽口，所述引导轴一端与所述支架连接，一端穿过所述水平限位槽口并悬空。

进一步，所述引导轴一端转动连接在所述支架上，所述的水平限位槽口为由两水平限位轴形成的缝隙，所述水平限位轴垂直所述电容极板设置且两端转动连接在第二支座上。

进一步，所述两弧形卡槽最高点连线与所述中间极轴向平行。

进一步，所述弧形槽口周向设置在转动轴上，所述转动轴两端转动连接在所述第一支座上，所述转动轴轴向垂直于引张线设置。

进一步，所述第一支座上设有两相对的支撑板，所述转动轴两端通过轴承转配在两支撑板上。

进一步，所述第一支座上包括挂板和回形挂钩，所述回形挂钩两端固定在挂板上。

进一步，所述第二支座为绝缘隔振支座，所述电容极板固定在所述第二支座上，所述水平限位轴通过轴承和轴承座固定在所述第二支座上，所述第二支座与所述电容极板的接触面和所述第二支座与所述轴承座的接触面之间设有隔振槽孔，所述隔振槽孔减弱轴承座振动引起的电容极板振动。

进一步，所述水平限位槽口宽度与所述引导轴的直径宽度差小于 2mm。

进一步，所述第一支座上设有用于中间级导线穿过的过线孔，所述中间级导线与所述中间级焊接连接。

进一步，所述中间极两端设有端绝缘接头，所述中间极通过螺纹固定连接在所述第一支座上。

本发明中的自由移动机构承载中间极，在共同自重的驱动下，沿引张线做自由移动并最终达成重力平衡即静止状态。轴向自由限位机构则对自由移动机构的轴向自由移动实施行程自由限定，即：限定轴向行程的同时，当运动达到平衡(静止)时，水平干扰力亦自动消失，另一方面，除轴向外，其余方向移动则是完全自由的，无干扰力。

中间极在引张线上的安装，采用挂式安装，在滑动阻力可忽略的情况下，也可采用挂式、穿挂安装，引张线与穿、挂结构间是圆弧与圆弧的点或线接触，引张线穿过的弧形槽径大于引张线最大线径(如≥Φ2.0mm)，因此中间极安装不受引张线长度、线径、测点数量的限制，安装、维修方便。

本发明零件制造、产品组装简单，并大量采用标准件，制造工艺性良好。

本发明可产生的有益效果：1、本发明中的自由移动机构可随引张线移动做位置调整，使引张线最终处于弧形卡槽的最高点，即可最终调整为引张线与中间级轴向平行；2、本发明中的自由移动机构在引张线方向的运动受轴向自由限位机构的约束，使中间级始终处于两电容极板之间，克服了传统引张线仪中中间级因引张线长度变化导致的中间级偏离两电容极板；3、本发明中的第二支座上设有隔震槽，可防止水平限位轴传递到第二支座上的振动传至电容极板，影响测量精度；4、本发明中的弧形槽可适应不同直径的引张线，该中间级不受引张线直径的限制；5、本发明中的弧形槽装配在第一支座上，可自由拆卸，因而每个中间级均是相对独立的，可自由从引张线上拆卸和安装。

附图说明

图1是本发明的一种实施例省去一侧电容极板的轴测图的结构示意图。

图1-1是本发明的一种实施例的主视图的结构示意图。

图1-2是本发明的一种实施例的左视图的结构示意图。

图2-1是本发明的叉型挂钩的主视图的结构示意图。

图2-2是本发明的叉型挂钩的左视图的结构示意图。

图3是本发明的导轮轴的主视图的结构示意图。

图4是本发明的轴承盖的主视图的结构示意图。

图5-1是本发明的支架的主视图的结构示意图。

图5-2是本发明的支架的俯视图的结构示意图。

图6是本发明的轴承套的主视图的结构示意图。

图7是本发明的引导轴的主视图的结构示意图。

图8-1是本发明的端绝缘螺柱接头的主视图的结构示意图。

图8-2是本发明的端绝缘螺柱接头的左视图的结构示意图。

图9-1是本发明的绝缘隔振支座的主视图的结构示意图。

图9-2是本发明的绝缘隔振支座的左视图的结构示意图。

图9-3是本发明的绝缘隔振支座的俯视图的结构示意图。

图10-1是本发明的轴承座的主视图的结构示意图。

图10-2是本发明的轴承座的左视图的结构示意图。

图11是本发明的水平限位轴的主视图的结构示意图。

图12-1是实施例2中第一支座的主视图；

图12-2是实施例2中第一支座的左视图；

图13-1是实施例3中第一支座的主视图；

图13-2是实施例3中第一支座的左视图；

图14是实施例3中回形挂钩的主视图；

图15-1是实施例4中穿挂结构的主视图；

图15-2是实施例4中穿挂结构的左视图。

图中标记的含义：1-自由移动机构，101-叉型挂钩，102-螺钉， 103、104-轴承，105-轴承套，106-支架板，108-引导轴，109-导轮轴， 110-轴承盖，111-第一支座；2-中间极，201-极管，202-螺母，203- 端绝缘接头；3-轴向自由限位机构，301-水平限位轴，302-轴承座， 303-第二支座，304、305-螺钉，4、电容极板，5、引张线，6、底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

图1是本发明的一种实施例省去一侧电容极板4的轴测图的结构示意图，本发明提出一种电容式引张线仪自适应中间极，包括自由移动机构1、中间极2、轴向自由限位机构3。图1-1和图1-2分别是本发明的一种实施的主视图和左视图的结构示意与装配关系图。中间极 2固定在自由移动机构1上，自由移动机构1挂装在引张线5上并带动中间极2沿引张线5轴向自由运动，轴向自由限位机构3固定在设备底座6上。自由移动机构1的下方，设置有可水平自由转动的引导轴108，轴向自由限位机构3沿引张线5垂直方向设置有2个相互平行、可铅垂自由转动的水平限位轴301；引张线移动时，引导轴108 在机构自重和限位轴301的作用下，驱动自由移动机构1及中间极2 上下、前后的实现自由运动，并最终达到无水平干扰力的重力平衡(静止)，使引张线与中间级的相对位置保持不变。

自由移动机构1包括支架板、设置在支架板两端的第一支座111 和设置在支架板中间的引导轴108，第一支座111包括：中间呈弧度变细的导轮轴109和用于固定导轮轴109的叉型挂钩101，导轮轴109 两端设有轴承盖110和轴承104，轴承用于实现导轮轴109的自由转动；支架板106中间设有安装孔1064，安装孔1064内设有轴承103，外设有轴承套105，引导轴108一端通过轴承103安装在支架板106 的安装孔1064、轴承套105内，引导轴108可实现水平自由转动，叉型挂钩101、轴承套105通过螺钉102固定在支架板106上；轴承 103包括上下两个轴承件。

中间极2包括：极管201、2个锁紧螺母202、2个端绝缘接头 203，极管两端设有端绝缘接头203，端绝缘接头203上设有螺纹柱，极管201通过螺纹柱和螺母202装配在第一支座111上。

轴向自由限位机构3包括：2个第二支座303、2个轴承座302、 2个水平限位轴301、多个装配固定螺钉304、305；第二支座303为绝缘隔振支座，水平限位轴301垂直电容极板4设置，两端通过轴承103和轴承座302固定在绝缘隔振支座303上。

图2-1和图2-2分别是本发明的叉型挂钩的主视图和左视图的结构示意图，叉型挂钩101上设置有轴承装配孔1016、1019，限位台阶孔1017，U形槽1018，中间极装配孔1012，用于穿过中间级导线的过线孔1013，用于装配在支架板106上的螺孔1014，轴承固定面 1011和装配用螺孔1015。

图3是本发明的导轮轴的主视图，导轮轴109为左右对称结构，轴两端设置有螺纹1091，中间设置法兰盘1094，法兰盘1094的中间设置引张线5圆弧沟槽1092，法兰盘1094的两端设置限位台阶1093，在螺纹1091与限位台阶1093间设置轴承装配轴颈1095。

图4是本发明的轴承盖的主视图，轴承盖110设置有避让孔1101，螺钉过孔1102及与之对应的凸耳1103。

图5-1和图5-2分别是本发明的支架的主视图和左视图的结构示意图，支架板106两端设置有长槽形沉台螺钉过孔1061，中间设置轴承安装孔1064，限位过孔1063，轴承套装配螺孔1062。

图6是本发明的轴承套的主视图，轴承套105设置有轴承装配孔 1054，补强过孔1052，法兰盘1051，螺钉过孔1053。

图7是本发明的引导轴的主视图，引导轴108设置有端部螺纹 1081，台阶轴承轴颈1082、1083。

图8-1和图8-2分别是本发明的端绝缘螺柱接头的主视图和左视图的结构示意图，端绝缘螺柱接头203上设置有与自由移动机构1装配的定位轴颈2032与螺柱2031，与极管装配的定位止口2034，中间有多边形限位法兰盘2033，盘面上设置过线孔2035与排泄孔2036。极管201以止口2034定位与绝缘螺柱接头203间采用刚性连接。

图9-1、图9-2、图9-3分别是本发明的绝缘隔振支座的主视图、左视图和俯视图的结构示意图，绝缘隔振支座303上设置有内支座 3031，隔振槽3032，极板支架3034，极板装配螺孔3033，轴承座装配螺孔3035、螺钉过孔3036。

图10-1和图10-2分别是本发明的轴承座的主视图和左视图的结构示意图，轴承座302上设置轴承孔3022，避让孔3031，螺钉过孔 3023。

图11是本发明的水平限位轴的主视图的结构示意图，水平限位轴301两端设置有轴承装配轴颈3011。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处仅在于第一支座111的结构，第一支座111包括爪形挂钩和转动连接在爪形挂钩上的转动装置，本实施例中的转动装置为弧槽滚轮A103，滚轮轴A102为穿过弧槽滚轮 A103的中轴，弧槽滚轮A103可以滚轮轴A102为轴自由转动，图12-1 和图12-2分别是本实施例第一支座111的主视图、左视图的结构示意图。第一支座111包括：爪形挂钩A101，滚轮轴A102，弧槽滚轮 A103，螺钉A104，轴承盖A105，锁紧螺套A106，防脱弹性销A107，挂钩锁紧螺母A108。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处仅在于第一支座111的结构，图13-1和图13-2分别是本发明在引张线与弧形槽之间的滑动阻力可忽略的情况下的一种实施例第一支座111的主视图、左视图的结构示意图。第一支座111包括：挂板B101，挂钩固定螺钉B102，不锈钢丝回形挂钩B103，不锈钢丝回形挂钩B103固定在挂板B101上。

图14是本发明的一种回形挂钩的主视图，不锈钢丝回形挂钩 B103上设置有弧形槽B1031、用于与挂板固定的固定槽B1032。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处仅在于第一支座111的结构，图 15-1和图15-2分别是本发明在滑动阻力可忽略的情况下的又一种实施例穿挂结构的主视图、左视图的结构示意图。第一支座111包括：挂板C101，轴承C102，连接固定螺钉C103，中间极C2，引张线穿过轴承C102设置。

本发明具有如下六个优点。

一、自驱式的自适应方法。采用地球重力场自由状态原理，以自重驱动、自由限位与引导的方法实现自适应。

二、自重驱动。依靠自由移动机构1、中间极2等的自重做驱动，无需外加驱动力。

三、自适应。在自重的驱动下，通过自由限位与引导，中间极自动调整、自动回位、自动达到平衡(静止)并消除水平干扰力，最终保持地球重力场自由状态。不受引张线5热胀冷缩长度变化的影响，应用环境适应性广。

四、结构简单。①无外加驱动力；②中间极与引张线5为点或线的自由接触，无相对固定结构；③除滚轮结构稍复杂外，导轮轴、挂钩、穿挂结构相对都比较简单，零件亦无特殊或较复杂的构造，便于大批量生产；④轴承、紧固件均采用标准件。

五、安装、维护简单方便。挂装、穿挂安装可选，不受引张线5 长度、测点数量的限制。

六、工艺性好。零件加工既无特殊、也无较高技术要求，除中间极部件外，其余各件间均可自由装、拆。另外，产品组装简单。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。