Нагрузочное устройство к приборам для испытания грунтов Советский патент 1987 года по МПК G01N3/10 G01N33/24 

13

Изобретение относится к строительству, в частности к исследованию физико-механических свойств грунтов. Целью изобретения является упрощение конструкции устройства.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - электрическая схема подключения устройства.

Устройство содержит стол 1, на котором установлен одометр 2 с помещенным в него грунтом 3. Рама 4 связана со штампом 5 и соприкасается с незакрепленным торцом сильфона 6. Противоположный торец сильфона закреплен на резервуаре 7, в резервуар жестко соединен со столом 1. Полости сильфона и резервуара, сообщающиеся через отверстие 8, герметизированы и заполнены жидкостью, например веретенным или трансформаторным маслом. Внутрь резервуара помещены нагреватель 9 и датчик 10 давления, например датчик давления масла ММ358 от автомобиля ГАЗ-24. После подключен к инвертирующему входу компаратора 11, нагрузкой которого является ключ 12, проводящий ток при отсутствии сигнала управления (например, реле с нормально замкнутыми контактами). Нагреватель 9 включен в цепь питания последовательно с контактами ключа. С неинвертирующим входом компаратора соединен движок потенциометра 13, положение которого определяет уровень опорного напряжения, соответствующего требуемой нагрузке. Сопротивления 14 и 15

вместе с датчиком 10 с потенциометром 40 поскольку его знак меняется на противоположный (в данном случае на положительный), диод 17 отпирается, реле 16 срабатывает, и его контакты размыкают цепь нагревателя 9. При малейшем уменьшении давления ,в резервуаре (за счет перемещения штампа из-за увеличения осадки грунта или остывания жидкости) напряжение на датчике 10 возрастает, контакты реле снова замыкаются, включая на-

13 соответственно образуют- для делителя напряжения. Реле 16 и диод 17 входят в состав ключа 12. Источник 18 питания вырабатывает напряжения для питания компаратора и нагревателя.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства начинается нагрев и расширение жидкости в резервуаре 7. Избыток жидкости вытесняется в сильфон 6 через отверстие 8, вызывая растяжение сильфона. Давление со стороны сильфона на раму 4 передается посредством штампа 5 на грунт 3. Б связи с сопротивлением грунта сжатию давление жидкости по- вьшается, мембрана датчика 10 прогибается (см. левую нижнюю часть чертежа) , вызывая перемещение ползунка

45

50

55

греватель, и т.д. Таким образом стабилизируется давление штампа на заданном уровне. Поскольку представленный вьш1е компаратор на операционном усилителе реагирует на сигналы порядка сотых долей милливольта, точность слежения подобной системы достигает десятой доли процента от установленного значения нагрузки

0

5

реохорда, входящего в состав датчика. Р1апряжение на инвертирующем входе компаратора уменьшается. Уровень опорного напряжения на неинвертирующем входе компаратора может быть установлен движком потенциометра 13, .снабженным лимбом с оцифровкой в :единицах нагрузки. Вместо потенциометра возможно применение переключателя постоянных сопротивлений в цепи делителя напряжения - для фиксированного ступенчатого изменения нагрузки. В момент включения устройства по- ложителъное напряжение на инвертирующем входе компаратора определяется соотношением номиналов сопротивления 14 и полного начального сопротивления датчика 10. Соотношение таково, что это напряжение, заведомо больше опорного. Поэтому напряжение на выходе компаратора имеет отрицательную 5 полярность, диод 17 не пропускает ток через обмотку реле 16, и цепь нагревателя остается замкнутой. Повышение давления в резервуаре 7 (как следствие нагрева и расширения жидкости) определяет постепенное уменьшение сопротивления датчика 10 и напряжения на инвертирующем входе компаратора. Но состояние схемы не изменяется до тех пор, пока это напряжение не сравняется с опорным. В .этот момент (соответствующий достижению установленной нагрузки) изменяется скачком (от -Ец до +Е|) напряжение на выходе компаратора.

0

30

35

0 поскольку его знак меняется на противоположный (в данном случае на положительный), диод 17 отпирается, реле 16 срабатывает, и его контакты размыкают цепь нагревателя 9. При малейшем уменьшении давления ,в резервуаре (за счет перемещения штампа из-за увеличения осадки грунта или остывания жидкости) напряжение на датчике 10 возрастает, контакты реле снова замыкаются, включая на-

0

5

греватель, и т.д. Таким образом стабилизируется давление штампа на заданном уровне. Поскольку представленный вьш1е компаратор на операционном усилителе реагирует на сигналы порядка сотых долей милливольта, точность слежения подобной системы достигает десятой доли процента от установленного значения нагрузки

и в основном определяется разрешающей способностью датчика давленияi

Формула изобретения

Нагрузочное устройство к приборам для испытания грунтов, включающее стол, штамп, связанное с ним нагружающее приспособление в виде сообщающихся между собой резервуара и сильфона, закрепленных одним тор

цом неподвижно относительно стола, и датчик давления, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, нагружающее приспособление снабжено нагревателем, источником питания и компаратором с ключом на выходе, при этом датчик давления вмонтирован в резервуар и подключен к одному из входов компаратора, а нагреватель включен в цепь источника питания последовательно с ключом.

-ZIOS

Редактор А.Маковская

Составитель Б.Врачев Техред М.Ходанич

Заказ 4912/42Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг2

Корректор А.Тяско

Изобретение относи тся к области строительства, в частности к исследованию физико-механических свойств грунтов. Целью изобретения является упрощение конструкции устройства. Это достигается путем размещения внутри резервуара 7 жестко закрепленного на столе 1 нагревателя 9 и датчика давления 10. Последний подключен к инвертирующему входу компаратора, нагрузкой которого является ключ. Нагреватель 9 включен в цепь питания последовательно с контактами ключа. С неинвертирующим входом компаратора соединен движок потенциометра, положение которого определяет уровень опорного напряжения, соответствующего требуемой нагрузке. 2 ил. Q SS (Л со СП о со ел