用于大坝水下裂缝检测的喷墨示踪装置的制作方法

本发明属于水下喷墨装置领域，具体涉及一种用于大坝水下裂缝检测的喷墨示踪装置。

背景技术：

大坝在长时间使用后，由于水流冲刷、侵蚀等的作用下会产生裂缝而造成渗漏，对大坝安全造成严重影响，所以必须对大坝中的裂缝进行定期检测。

传统查漏方式是潜水员携带喷墨装置潜入水中，一旦发现危险点，即可打开阀门，岸上的高压装置会将示踪剂打入目标点，目标点附近水域会被染色。若存在裂缝，裂缝内外压差会迫使染色后水体流入裂缝内，从而观察到裂缝位置。

传统查漏方式的缺点如下：1)需要雇佣专业的潜水员进行人为的喷墨检测，操作不便且潜水员下潜深度有限。2)潜水员需要携带装置下水，携带麻烦、重量大。3)喷墨操作需要潜水员与岸上人员协同工作，通讯不方便。

目前，水下机器人代替人工潜水观测已逐渐成为大坝检测的主流方式，通过机器人搭载示踪装置，在靠近大坝裂缝处喷墨，示踪剂能快速扩散到大坝裂缝中，使得能够更加直观清晰地观察识别到裂缝。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种用于大坝水下裂缝检测的喷墨示踪装置，可以方便地在水下进行示踪检测。

本发明所采用的技术方案如下：

本发明包括储墨器、水下电磁阀和稀释喷墨装置，储墨器、水下电磁阀、稀释喷墨装置依次通过pu管相连，水下电磁阀连接到电控设备；

储墨器包括前盖、筒体、后盖、活塞杆和弹簧ⅰ，前盖和后盖通过螺栓连接到筒体左右两侧，筒体内部滑动嵌装有活塞杆，活塞杆由活塞ⅰ和活塞推杆ⅰ组成，活塞推杆ⅰ一端与活塞ⅰ相连，活塞推杆ⅰ另一端通过后盖开有的圆孔伸出后盖，位于筒体内部的活塞推杆ⅰ套装有弹簧ⅰ，弹簧ⅰ一端与活塞ⅰ相连，弹簧ⅰ另一端与后盖相连；储墨器前盖中心设有的螺纹孔与水下电磁阀其中一端之间连接有pu管，前盖、活塞ⅰ与筒体所围区域内储存有高浓度示踪液，活塞杆推动高浓度示踪剂从前盖中心挤出后经pu管输送至水下电磁阀；

稀释喷墨装置包括端盖、左腔体、中腔体、右腔体、底座，端盖、左腔体、中腔体、右腔体、底座通过螺栓同轴依次相连，端盖与左腔体之间连接有挡块ⅰ，左腔体与中腔体之间连接有挡块ⅱ，挡块ⅰ和挡块ⅱ中间均开有通孔；远离挡块ⅰ的端盖一侧中部设有凸台，凸台内部为左右贯穿的通槽，凸台内部中间设有中间开有圆孔的支撑板ⅰ将凸台内部通槽隔离为左右两个凹槽，支撑板ⅰ和挡块ⅱ之间即靠近挡块ⅰ的凹槽内装有弹簧ⅱ，弹簧ⅱ与挡块ⅱ之间装有塞子用于堵住挡块ⅱ中间通孔；

左腔体内部滑动安装有活塞ⅱ，弹簧ⅲ一端与挡块ⅰ固定相连，弹簧ⅲ另一端与活塞ⅱ固定相连，活塞ⅱ中间开有通孔，通孔内嵌装有左单向阀，左腔体、中腔体、右腔体中间分别固定有支撑板ⅱ、支撑板ⅲ和支撑板ⅳ，挡块ⅰ、左腔体与活塞ⅱ所围区域为腔体ⅰ，活塞ⅱ、左腔体与支撑板ⅱ所围区域为腔体ⅱ，支撑板ⅱ、左腔体与挡块ⅱ所围区域为腔体ⅲ，挡块ⅱ、中腔体与支撑板ⅲ所围区域为腔体ⅳ，支撑板ⅲ、中腔体、右腔体与支撑板ⅳ所围区域为腔体ⅴ，支撑板ⅳ、右腔体与底座所围区域为腔体ⅵ；

丝杆一端与支撑板ⅲ固定相连，丝杆另一端穿过支撑板ⅳ与步进电机输出轴相连，步进电机位于腔体ⅵ内；丝杆上套装有沿丝杆滑动的螺母，螺母靠近支撑板ⅲ的一侧通过螺栓连接有滑杆架，滑杆架穿过支撑板ⅲ在螺母带动下在腔体ⅳ和腔体ⅴ内滑动，位于腔体ⅳ内的滑杆架端部与左单向阀之间连接有活塞推杆ⅱ，挡块ⅱ中间通孔嵌装有套装于活塞推杆ⅱ上的右单向阀，支撑板ⅱ与右单向阀之间连接有弹簧ⅳ，且弹簧ⅳ套装于活塞推杆ⅱ上；腔体ⅳ上下两侧均开有两个通孔与外界水流相通，水下电磁阀另一端通过pu管与腔体ⅲ上侧开有的通孔相连。

所述喷墨示踪装置的工作流程如下：

步骤s1：打开水下电磁阀，弹簧ⅰ推动活塞杆朝前盖移动，高浓度示踪液通过pu管经电磁阀流入稀释喷墨装置左腔体，之后迅速关闭水下电磁阀；

步骤s2：与螺母相连的活塞推杆ⅱ在步进电机带动下朝端盖移动，从而推动活塞ⅱ压缩弹簧ⅱ，腔体ⅰ内的高压强大于弹簧ⅱ的弹簧预紧力时，塞子被迫顶出，挡块ⅰ通孔打开，腔体ⅰ内空气通过挡块ⅰ通孔被排空；

步骤s3：活塞ⅱ朝端盖移动过程中，腔体ⅱ内部压强减小，中腔体与腔体ⅱ内部压力差值大于弹簧ⅳ弹力时，推动右单向阀打开，外界水流通过腔体ⅳ内上下通孔经挡块ⅱ流入左腔体，使腔体ⅱ内高浓度示踪液稀释为稀释示踪剂，直至中腔体与腔体ⅱ内部压力差值达到平衡，右单向阀关闭；

步骤s4：通过步进电机控制活塞推杆ⅱ朝底座移动，腔体ⅱ内压强逐渐增大，直至腔体ⅱ内压强与弹簧ⅲ弹力相等时，活塞ⅱ停止朝底座移动，活塞推杆ⅱ继续朝底座移动，与活塞推杆ⅱ相连的左单向阀逐渐打开，腔体ⅱ内的稀释示踪剂通过活塞ⅱ中间通孔流入腔体ⅰ，这一过程可以适当加快活塞推杆的移动速度，以保证左单向阀尽早打开；与此同时由于腔体ⅱ腔内压力只增不减所以右单向阀始终处于关闭状态；

步骤s5：重复步骤s1-s4直至检测结束，当活塞推杆ⅱ再次朝端盖移动时，腔体ⅰ内的高压强将塞子顶出，挡块ⅰ通孔打开，腔体ⅰ内稀释示踪剂通过挡块ⅰ通孔挤出到外界，与此同时完成了下一次高浓度示踪液的稀释。

所述储墨器与水下电磁阀位于同一高度，连接储墨器与水下电磁阀的pu管内的示踪剂两端受到的水压近似相等；水下电磁阀打开后，活塞杆的活塞推杆ⅰ在pu管两端水压相抵消情况下仅受到弹簧ⅰ的弹簧作用力，在弹簧作用力推动下高浓度示踪剂往外排出，而与外界水深和水压无关。

所述储墨器的活塞杆与弹簧ⅰ适用于刚性材料或软性材料，软性材料如压缩软囊等。

所述储墨器中活塞杆的活塞ⅰ与筒体间通过两层活塞密封圈进行密封，稀释喷墨装置中的活塞ⅱ与左腔体间通过两层活塞密封圈进行密封。

所述步进电机通过螺栓与右腔体相连。

所述高浓度示踪液为食用色素赤鲜红。

本发明的有益效果：

本发明结构紧凑、部件较少、操作方便，仅需要通过电控控制电磁阀的通断以及通过步进电机控制丝杠螺母的左右运动，即可实现大坝坝体裂缝检测的示踪手段，且在使用时不受水深(外部水压)的影响。

本发明为独立设备，可以搭载于载人潜水器等水下机器人工作，方便使用。

本发明体积较小，重量较轻，效率高，只需携带高度浓缩的示踪剂下水，其稀释所用的水为外界的水，所以少量浓缩后的示踪剂在经过与外界水混合稀释后仍能产生大量稀释后的染色水。

附图说明

图1为本发明的总体连接图。

图2为本发明储墨器的结构示意图。

图3为本发明稀释喷墨装置的结构示意图。

图4为本发明喷墨示踪装置的工作流程。

图中：1-储墨器，2-电磁阀，3-pu管，4-稀释喷墨装置，5-前盖，6-筒体，7-高浓度示踪液，8-活塞杆，9-弹簧ⅰ，10-后盖，11-端盖，12-弹簧ⅱ，13-塞子，14-挡块ⅰ，15-弹簧ⅲ，16-稀释示踪剂，17-左腔体，18-活塞，19-左单向阀，21-活塞推杆ⅱ，22-弹簧ⅳ，23-挡块ⅱ，24-右单向阀，25-水，26-中腔体，27-滑杆，28-螺母，29-丝杠，30-右腔体，31-步进电机，32-底座，33-支撑板ⅰ，34-支撑板ⅱ，35-支撑板ⅲ，36-支撑板ⅳ，37-腔体ⅰ，38-腔体ⅱ，39-腔体ⅲ，40-腔体ⅳ，41-腔体ⅴ，42-腔体ⅵ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步详细说明：

如图1所示，本发明包括储墨器1、水下电磁阀2和稀释喷墨装置4，储墨器1、水下电磁阀2、稀释喷墨装置4依次通过pu管3相连，水下电磁阀2连接到电控设备。

如图2所示，储墨器1包括前盖5、筒体6、后盖10、活塞杆8和弹簧ⅰ9，前盖5和后盖10通过螺栓连接到筒体6左右两侧，筒体6内部滑动嵌装有活塞杆8，活塞杆8由活塞ⅰ和活塞推杆ⅰ组成，活塞推杆ⅰ一端与活塞ⅰ相连，活塞推杆ⅰ另一端通过后盖10开有的圆孔伸出后盖10，位于筒体6内部的活塞推杆ⅰ套装有弹簧ⅰ9，弹簧ⅰ9一端与活塞ⅰ相连，弹簧ⅰ9另一端与后盖10相连；储墨器1前盖5中心设有的螺纹孔与水下电磁阀2其中一端之间连接有pu管3，前盖5、活塞ⅰ与筒体6所围区域内储存有高浓度示踪液7，活塞杆8推动高浓度示踪剂7从前盖5中心挤出后经pu管3输送至水下电磁阀2。

如图3所示，稀释喷墨装置3包括端盖11、左腔体17、中腔体26、右腔体30，端盖11、左腔体17、中腔体26、右腔体30、底座32通过螺栓同轴依次相连，端盖11与左腔体17之间连接有挡块ⅰ14，左腔体17与中腔体26之间连接有挡块ⅱ23，挡块ⅰ14和挡块ⅱ23中间均开有通孔；远离挡块ⅰ14的端盖11一侧中部设有凸台，凸台内部为左右贯穿的通槽，凸台内部中间设有中间开有圆孔的支撑板ⅰ33将凸台内部通槽隔离为左右两个凹槽，支撑板ⅰ33和挡块ⅱ23之间即靠近挡块ⅰ14的凹槽内装有弹簧ⅱ12，弹簧ⅱ12与挡块ⅱ23之间装有用于堵住挡块ⅱ23中间通孔的塞子13。

如图3所示，左腔体17内部滑动安装有活塞ⅱ18，弹簧ⅲ15一端与挡块ⅰ14固定相连，弹簧ⅲ15另一端与活塞ⅱ18固定相连，活塞ⅱ18中间开有通孔，通孔内嵌装有左单向阀19，左腔体17、中腔体26、右腔体30中间分别固定有支撑板ⅱ34、支撑板ⅲ35和支撑板ⅳ36；丝杆29一端与支撑板ⅲ35固定相连，丝杆29另一端穿过支撑板ⅳ36与步进电机31输出轴相连，步进电机31位于右腔体30右侧腔体内；丝杆29上套装有沿丝杆29滑动的螺母28，螺母28靠近支撑板ⅲ35的一侧通过螺栓连接有滑杆架，滑杆架穿过支撑板ⅲ35在螺母28带动下在腔体ⅳ40和腔体ⅴ41内滑动，位于腔体ⅳ40内的滑杆架端部与左单向阀19之间连接有活塞推杆ⅱ21，挡块ⅱ23中间通孔嵌装有套装于活塞推杆ⅱ21上的右单向阀24，支撑板ⅱ34与右单向阀24之间连接有弹簧ⅳ22，且弹簧ⅳ22套装于活塞推杆ⅱ21上；腔体ⅳ40上下两侧均开有两个通孔与外界水流相通，水下电磁阀2另一端通过pu管与腔体ⅲ39上侧开有的螺纹孔相连。

实施例：

在岸上安装储墨器1和稀释喷墨装置4：将穿过后盖10的活塞杆8上套上弹簧ⅰ9，后盖10与筒体6通过螺栓固连，前盖5与筒体6通过螺栓固连，用针筒将高浓度示踪液7从前盖5中心的螺纹孔中注入，将pu管3通过快接接头与前盖5螺纹孔相连，pu管3连接水下电磁阀2一端，水下电磁阀2另一端通过pu管3连接稀释喷墨装置4。将弹簧ⅱ12放入端盖中心的右侧凹槽中并连接塞子13，将左单向阀19与活塞推杆21固连插入左腔体17，再装入活塞ⅱ18和弹簧ⅲ15，将端盖11、挡块ⅰ14和左腔体17通过螺栓连接。在活塞推杆21的另一端套上弹簧ⅱ22并套入右单向阀24，用挡块ⅱ23套上活塞推杆21并顶住右单向阀24。滑杆27穿过支撑板ⅲ35后与活塞推杆ⅱ21固连，左腔体17、挡块ⅱ23和中腔体26通过螺栓依次连接。丝杠29与螺母28连接后装入腔体ⅴ41，并将螺母28与滑杆27通过螺栓固连。将右腔体30与中腔体26通过螺栓连接，步进电机31从右腔体30装入，与丝杠29连接后再与右腔体30中支撑板ⅳ36通过螺栓连接，最后将底座32与右腔体30通过螺栓连接。之后只需重新往前盖5螺纹孔中注入高浓度示踪液7，无需拆下整个设备重新安装。

喷墨示踪装置的工作流程如图4所示：将整体装置搭载水下机器人潜入水下进行工作，当岸上人员发现大坝的裂缝时，通过电控装置打开水下电磁阀2，时间约1s后立即关闭水下电磁阀2，使得少量高浓度示踪液7进入稀释喷墨装置4，初次使用时，控制步进电机31运转推动活塞推杆ⅱ21向左移动，使外界的水进入稀释喷墨装置4稀释高浓度示踪液7，再控制步进电机31运转使活塞推杆21向右移动，将稀释后的稀释示踪剂16运输至活塞ⅱ18左侧即腔体ⅰ37，待下次活塞推杆ⅱ21向左运动时将稀释示踪剂16从端盖11中心喷出，同时将下一次的高浓度示踪液7进行稀释。