PL B1. Moduł pomiarowy wielokrotnego użytku do pomiaru temperatury wewnątrz konstrukcji budowlanych. Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa,PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. G01K 1/02 ( ) G01K 1/14 ( ) G01K 13/00 ( ) (54) Moduł pomiarowy wielokrotnego użytku do pomiaru temperatury wewnątrz konstrukcji budowlanych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 19/05 (73) Uprawniony z patentu: Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa,PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/10 (72) Twórca(y) wynalazku: Piotr Witakowski,Warszawa,PL PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest moduł pomiarowy wielokrotnego użytku do pomiaru temperatury wewnątrz konstrukcji budowlanych. W wielu przypadkach występuje konieczność pomiaru temperatury wewnątrz konstrukcji budowlanych. Z przypadkiem takim spotykamy się w przypadku dojrzewających konstrukcji betonowych, gdzie monitorowanie temperatury wewnętrznej betonu jest niezbędne dla określania naprężeń termicznych lub ustalania dojrzałości betonu. Znane z literatury i praktyki budowlanej sposoby rozwiązania takiego zadania polegają na umieszczaniu czujników temperatury (rezystancyjnych, termoparowych lub termistorowych) w deskowaniu przed ułożeniem betonu i wyprowadzeniu przewodów pomiarowych poza obręb deskowania. Przewody pomiarowe podłączone są albo bezpośrednio do aparatury pomiarowej albo do aparatury transmitującej wyniki pomiarów do zdalnej aparatury pomiarowej np. drogą radiową, jak to ma miejsce w przypadku patentu FR W obu przypadkach aparatura pomiarowa oprócz miernika może być wyposażona w dodatkowe urządzenia ułatwiające wizualizację, analizę i rejestrację wyników pomiarowych. Aparatura pomiarowa może więc przybrać formę całej centrali pomiarowej zlokalizowanej bezpośrednio na budowie lub w zdalnym ośrodku kontrolno- -pomiarowym. Po wykonaniu betonowania operator odczytuje z miernika wyniki pomiarów z jednego lub wielu czujników pomiarowych. Jeśli czujniki mają być czujnikami wielokrotnego użycia, muszą być usunięte z miejsca zainstalowania przed związaniem betonu. Dzieje się tak, jeśli czujnik ma się przesuwać wraz z frontem betonowania, jak to ma miejsce przy betonowaniu ślizgowym, co jest przedmiotem patentu JP W tym przypadku wszystkie czujniki powiązane są z deskowaniem ślizgowym i podczas pomiarów podlegają takiemu samemu ruchowi jak deskowanie, co zapewnia, że zawsze znajdują się w obszarze betonu nie związanego. Pomiar temperatury w jednym i tym samym punkcie możliwy jest wyłącznie dzięki temu, że przesuwający się sztywny pręt zawierający ciąg czujników wprowadza co pewien czas w ten sam punkt pomiarowy kolejny czujnik, lecz umożliwia to pomiar wyłącznie w strefie niezwiązanej. Jeśli pomiar temperatury dojrzewającego betonu ma być prowadzony również po zakończeniu wiązania, czujniki są tracone - pozostają wewnątrz betonu. Znane też są metody, gdy czujnik umieszcza się wewnątrz rurki osłonowej, co pozwala na jego późniejsze wyjęcie, lecz w tym przypadku zainstalowanie każdego czujnika wymaga oddzielnej rurki lub też zastosowania rurki o znacznie większej średnicy niż średnica czujników dla przepuszczenia przewodów pomiarowych dla czujników głębiej zainstalowanych. W pierwszym przypadku jest kłopotliwe, a czasem niemożliwe, zainstalowanie dużej liczby rurek. W drugim przypadku pomiary temperatury nie odzwierciedlają temperatury betonu, gdyż brak jest kontaktu między czujnikiem, a betonem. W obu przypadkach niemożliwe jest utrzymanie ścisłych odległości między czujnikami. Odrębną trudność stanowi też akwizycja pomiarów i ich analiza. Ogólnie biorąc wszystkie znane metody pozwalają na bezpośredni pomiar temperatury wewnątrz ośrodka płynnego. Jeśli natomiast ośrodek (np. dojrzewający beton) zmienia swój stan skupienia z płynnego na stały wówczas czujniki pomiarowe są tracone lub co najwyżej możliwy jest pomiar pośredni. Powyższe wady i niedogodności usuwa sposób pomiaru temperatury wewnątrz konstrukcji budowlanych za pomocą modułu pomiarowego wielokrotnego użytku z sondą według wynalazku. Przedmiotem wynalazku jest moduł pomiarowy wielokrotnego użytku do pomiaru temperatury wewnątrz konstrukcji budowlanych zawierający czujniki temperatury i nadajnik radiowy do transmisji wyników, cechujący się tym, że składa się z sondy pomiarowej i głowicy pomiarowej zawierającej procesor, pamięć, nadajnik radiowy i odbiornik GPS, zaś konstrukcja sondy składa się z rurki pomiarowej, umieszczonego w niej zestawu czujników podłączonych równolegle do wspólnego spiralnego przewodu pomiarowego łączącego czujniki z głowicą pomiarową i blaszek kontaktowych, przy czym odległości między czujnikami mogą być zmienione przez zmianę zagęszczenia zwojów przewodu i ustalone w nowej konfiguracji przez założenie stabilizujących położenie czujników blaszek kontaktowych zazębiających się równocześnie z czujnikiem i rurką pomiarową i stanowiących równocześnie mostek cieplny łączący czujniki ze ścianką rurki osłonowej. Przedmiot w przykładowym wykonaniu, ilustrują rysunki fig. 1 i fig. 2. Rysunek fig. 1 przedstawia ogólny widok modułu pomiarowego z wyróżnioną głowicą pomiarową oraz sondą wraz z blaszkami kontaktowymi. Na rysunku fig. 2 przedstawiono w przekroju szczegóły konstrukcyjne sondy. Sonda 1 składa się z wielu czujników 3 połączonych równolegle do tego samego dwużyłowego przewodu pomiarowego 4, lecz posiadających różne adresy i umieszczonych w jednej rurce pomiaro-

3 PL B1 3 wej 5. Podczas składania sondy można czujniki 3 rozmieścić w różnych odległościach między sobą bez potrzeby ingerencji w połączenia elektryczne, gdyż przewód pomiarowy 4 ma kształt spiralny. Zmontowanie sondy polega na wycięciu podłużnych otworów 6 w rurce pomiarowej 5 w miejscach, w których mają się znaleźć czujniki, wciągnięciu zestawu czujników do rurki i zablokowaniu czujników w miejscach wycięć przez włożenie spiralnych metalowych blaszek kontaktowych 7. Blokują one położenie czujnika 3 w ten sposób, że zazębiają się one z czujnikiem 3 i z wycięciem 6 w rurce pomiarowej 5. Blaszki 7 częścią swej długości owinięte są wewnątrz rurki 5 wokół czujnika 3, a częściowo tworzą metalową spiralę na zewnątrz rurki 5. Przeprowadzenie pomiaru wymaga wcześniejszego zainstalowania rurek osłonowych 8 o grubości ścianki od 1 do 2 mm i średnicy wewnętrznej większej o 2 do 4 milimetrów od zewnętrznej średnicy rurki pomiarowej 5. Rurki osłonowe 8 instaluje się w wybranych miejscach przed rozpoczęciem betonowania. Po wsunięciu sondy 1 do rurki osłonowej 8 blaszki 7 blokujące położenie czujników swą wystającą częścią przylegają do wewnętrznej powierzchni rurki osłonowej 8 i zapewniają zgodność temperatury czujnika 3 z betonem w miejscu lokalizacji czujnika. Głowica pomiarowa 2 sondy zawiera procesor wraz z pamięcią, nadajnik radiowy, odbiornik GPS i zasilacz bateryjny. Po uruchomieniu pomiarów procesor powoduje cykliczne odczytanie pomiarów ze wszystkich czujników i zapisanie wyników w pamięci oraz cykliczne odczytanie pozycji geograficznej z odbiornika GPS. W określonym przez program czasie wyniki te są transmitowane drogą radiową do centrali pomiarowej, gdzie poddawane są stosownej analizie i przetwarzaniu. Po zakończeniu pomiarów moduł można wyjąć z rurki osłonowej 8, i wykorzystać ponownie do pomiarów w innym miejscu przy nowym ustawieniu czujników 3 na długości rurki pomiarowej 5, po wykonaniu w stosownych miejscach nowych otworów 6 w tej samej rurce pomiarowej 5 lub wykorzystaniu nowej rurki z potrzebnym rozłożeniem otworów 6. Sposób pomiaru temperatury wewnątrz konstrukcji budowlanych za pomocą modułu pomiarowego wielokrotnego użytku polega na tym, że w miejscu pomiaru instaluje się przed betonowaniem rurkę osłonową 8 do której wsuwa się sondę 1 modułu pomiarowego zawierającą czujniki 3 umieszczone na wspólnym przewodzie pomiarowym 4, przy czym położenie każdego z czujników 3 jest zastabilizowane przez blaszkę kontaktową 7 zazębiającą się z czujnikiem 3 i rurką sondy 5 stanowiącą równocześnie mostek cieplny łączący czujnik 3 ze ścianką rurki osłonowej 8, którego temperatura przesyłana jest do głowicy pomiarowej 2 zawierającej procesor, pamięć, nadajnik radiowy i odbiornik GPS, w której następuje okresowa rejestracja wyników pomiarów i odczytów położenia geograficznego, a następnie okresowa transmisja drogą radiową do centrali pomiarowej tych wyników i współrzędnych geograficznych położenia modułu odczytanych przez odbiornik GPS. Po zakończeniu pomiarów moduł wyjmuje się z rurki osłonowej 8 i można go ponownie użyć w innym miejscu z możliwością innego rozstawienia czujników 3 wewnątrz rurki 5. Zastrzeżenie patentowe Moduł pomiarowy wielokrotnego użytku do pomiaru temperatury wewnątrz konstrukcji budowlanych zawierający czujniki temperatury i nadajnik radiowy do transmisji wyników, znamienny tym, że składa się z sondy pomiarowej (1) i głowicy pomiarowej (2), zawierającej procesor, pamięć, nadajnik radiowy i odbiornik GPS, zaś konstrukcja sondy składa się z rurki pomiarowej (5), umieszczonego w niej zestawu czujników (3) podłączonych równolegle do wspólnego spiralnego przewodu pomiarowego (4) łączącego czujniki (3) z głowicą pomiarową (2) i blaszek kontaktowych (7), przy czym odległość między czujnikami (3) zmieniana jest przez zmianę zagęszczenia zwojów przewodu (4) i ustalana w nowej konfiguracji przez założenie stabilizujących położenie czujników (3) blaszek kontaktowych (7) zazębiających się równocześnie z czujnikiem (3) i rurką pomiarową (5) i stanowiących równocześnie mostek cieplny łączący czujniki (3) ze ścianką rurki osłonowej (8).

4 4 PL B1 Rysunki

5 PL B1 5

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.