Прибор для ускоренного определения влажности грунта Советский патент 1993 года по МПК E02D1/00 

ной пластине ступенчатый проем, диаметр верхней части которого соответствует диаметру бюксы, а диаметр нижней части меньше диаметра бюксы. 3 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области строительства при исследовании физико-меха- нических свойств грунтов и может быть использовано при определении влажности грунта в лабораторных и полевых условиях.

Целью изобретения является повышение производительности и уменьшение энергозатрат за счет оптимизации процесса сушки грунта.

На фиг.1 изображен общий вид прибора для ускоренного определения влажности грунта; на фиг.2 - вид А фиг. 1; на фиг.З - узел I на фиг.1; на фиг,4 - сечени А-А на фиг.З; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.З; на фиг.б - узел II на фиг.1; на фиг.7 - сечение Г-Г на фиг.б; на фиг.8 - огибающая контура термоактивного элемента с привязкой центров дуг; на фиг.9 - узел III на фиг.1; на фйг.10 - вид Д на фиг.9; на фиг.11 - вариант выполнения компенсаторов массы грунта в виде шарикоподшипниковых опор; на фиг. 12 - вид Е на фиг.11; на фиг.13 - блок-схема управления прибором; на фиг. 14 - функциональная схема системы управления прибором.. .

Прибор для ускоренного определения влажности грунта состоит из основания 1 со стойкой 2, в верхней части которой жестко закреплен полый вал 3 при помощи гайки 4 Vi шайбы 5 с образованием консоли б. На полом валу 3 установлены шарикоподшипниковые опоры 7, вмонтированные в ступицу 8 диска 9, выполненного с обечайкой 10, установленной с небольшим отступлением от края диска 9 по его периферии. На диске 9 по окружности с радиусом Яш установлены полуоси 11, на которые подвешены качалки, состоящие из вертикальных пластин 12, в оторые вмонтированы компенсаторы 13, и горизонтальных пластин 14, на которые установлены бюксы 15с грунтом 16. Термоактивный элемент в виде ленточного нагревателя 17 размещен по периметру опорного элемента 18, который при помощи специального приспособления 19 жестко закреплен на конце консоли 6. Качалки с бкжсами 15, грунтом 16, опорным элементом 18 и ленточным нагревателем 17 закрыты кожухом 20, который при помощи крепежных бобышек 21 и скобы 22 надет по скользящей посадке на обечайку 10 диска 9 с возможностью регулирования площади вентиляционных щелей 23 и 24, выполненных на боковой поверхности кожуха 20 и обечайки 10 соответственно. На основании

1 установлены двигатель 25 и пульт управления 26, Пульт управления 26 с одной стороны электрически связан приводами 27 с двигателем 25 и проводами 28 с термоактивным элементом, а с другой - с источником питания, входящим в блок-схему системы управления прибором, а привод 25 трансмиссией 29 (см.фиг.1) соединен с диском 9. Провода 28 подвода электротока защищены

термостойким электроизоляционным покрытием 30 (см.фиг.З и 4), уложенным в чехле 31, который прикреплен при помощи скобы 32 и винтов 33 к опорному элементу 18 и направлен от консоли 6 к линейным

нагревателям 17, Специальное приспособление 19, которое жестко закрепляет опорный элемент 18 к консоли 6, выполнено в виде двух втулок со скошенными фланцами, соединенными между собой через опорный

элемент 18 крепежом (винт-гайка) 34. Втулки специального приспособления 19 зафиксированы относительно консоли б при помощи винтов 35. Линейные, нагреватели 17 закреплены по периметру к опорному

элементу 18 посредством державки 36 (см.фиг.б и 7) и винтов 37 с возможностью регулирования своего положения в пазу 38 и заключены в термостойкую электроизоляционную втулку 39, обжатую державкой 36

при помощи крепежных элементов 40, и вписаны в криволинейную фигуру с четырьмя углами, стороны которой образованы дугами окружностей радиусом с центрами верхних дуг 41 (см.фиг.8), расположенных

ниже горизонтальной оси 42 симметрии диска 9 на расстоянии, равном расчетной высоте качалки hK.p, и отстоящей от вертикальной оси 43 в обе стороны на половину расчетной ширины качалки Ьк.р. Цент- ры нижних дуг 44 расположены выше горизонтальной оси 42 диска 9 на величину высоты бюкса 15с грунтом 16 he и аналогичном расстоянии, что и центры верхних дуг 41 от вертикальной оси 43 диска 9. Горизонтэльная ось 45 симметрии опорного элемента 18 смещена относительно оси 42 диска 9 с образованием некоторого эксцентриситета. Компенсатор 13 перекоса качалок может быть выполнен в виде двух альтернативных

вариантов. В первом варианте (см.фиг.9 и 10) он состоит из втулки 46, установленной в вертикальной пластине 12, шарнирно подвешенной к неподвижной полуоси 11. Внутри втулки 46 размещена предварительно

поджатая пружина 47, опирающаяся с одной стороны на шарик 48, а с другой на упорный винт 49. Во втором варианте (см.фиг.11 и 12) компенсатор 13 выполнен в виде шарикоподшипниковой опоры 50, установленной в обойме 51, прикрепленной с наружной стороны диска 9, и шарикоподшипниковой опоре 52, установленной в обойме 53, прикрепленной с внутренней стороны диска 9. Вертикальная пластина 12 качалки жестко прикреплена к полуоси 11, установленной в шарокоподшипниковых опорах 50 и 52. Горизонтальная пластина 14 качалки как в первом, так и во втором случае выполнена со ступенчатым проемом 54, диаметр нижней части которого меньше, чем площадь оснований бюкс 15 с грунтом 16. Расчетные и истинные значения высоты и ширины качалок, а также истинное значение радиуса установки полуосей 11 на диске 9 определены по вышеприведенным формулам. Система управления прибором представлена блок-схемой (см. фиг.13) и функциональной схемой (см. фиг. 14) и состоит из источника питания 55 (переменного или постоянного тока), пульта управления 26, включающего переключатель 56, соединенный с одной стороны с источником тока 55, а с другой со входами коммутаторов 57 и 58, выходы которых связаны со входами привода 25 и термоактивного элемента 17. Коммутатор 57 привода 25 включает реле времени 59, управляющего переключателями 60 и 61, переключателя холостого вращения 62 и переключателя направления вращения привода 63, а коммутатор 57 термоактивного элемента содержит терморегулятор 64, электрически соединенный с датчиком температуры 65, установленным на опорном элементе 18 (на фиг.1, 2 не показан). Переключатели 56, 62, 63, а также ручки регулировки времени и температуры сушки вынесены на лицевую панель пульта 26. Термоактивные элементы выполнены в виде линейных нагревателей 17, которыми могут быть спирали, ТЭНы и другие нагревательные элементы подобного типа.

Прибор для ускоренного определения влажности грунта работает следующим образом.

Посредством скобы 22 кожух 20 снижают с обечайки 10 диска 9. Затем с помощью, например, пинцета бюксы 15 поочередно извлекают из пластин 14 качалок, заполняют пробами грунта 16 так, чтобы грунт не выступал за верхнюю кромку бюксы, взвешивают с регистрацией массы Ры (I - номер бюксы) и вновь устанавливают на качалку. После заполнения прибора необходимым количеством проб кожух устанавливают на прежнее место и путем его поворота относительно обечайки производят регулировку раскрытия проемов, образованных вентиляционными щелями 23 и 24. Далее указатель терморегулятора 64 выставляют на требуе- 5 мую температуру сушки, замыканием пере- ключателя 56 источник питания 55 подключают к входам коммутаторов 57 и 58, а указатель реле времени 59 устанавливают на заданное время сушки с одновременным

0 замыканием переключателей 60 и 61, которые подают ток от источника питания к приводу 25 по проводам 27 и к термоактивному элементу 17 по проводам 28. Привод 25 посредством трансмиссии 29 вызывает враще5 ние диска 9, который через полуоси 11 приводит в плоско-параллельное движение качалки с установленными на них бюксами вокруг термоактивного элемента. Компенсатор 13 не допускает перекоса качалки,

0 вызванного эксцентриситетом силы веса грунта в бюксах относительно точки крепления качалки на полуоси 11, При этом в вари- анте, изображенном на фиг.9, 10, компенсирующий реактивный момент вы5 зывается силой опирания шарика 48 на диск 9, а в альтернативном варианте (фиг.11, 12)- силами, возникающими в шарикоподшипниковых опорах 50, 52. Энергия, излучаемая термоактивным элементом,

0 нагревает грунт и приводит к испарению из него влаги - высушиванию в оптимальном режиме. Оптимальность режима обеспечивают тем, что:

- термоактивный элемент вписан в кри- 5 волинейную фигуру (фиг.8) с четырьмя угла- . ми, геометрически подобную траектории движения ребер (а,б на фиг.10) пластины 12 и отстоящую от этой траектории на минимальном расстоянии,задаваемом конструк- 0. тивным размером качалки AI (фиг.10) и величинами Дь и Дь, вычисляемыми по вышеприведенным формулам с учетом экспериментально определенного вероятного отклонения оси качалки от вертикали, вы- 5 званного неравномерностью загрузки бюкс (бюксы) грунтом;

- горизонтальная пластина 14 качалки имеет проем 54, наличие которого улучшает прогрев объемов грунта, прилегающих к 0 днищу бюксы;

- плоско-параллельное движение бюкс . вокруг термоактивного элемента позволяет осуществить всесторонний прогрев пробы грунта;

5 - истинные геометрические размеры Ик.Ьк.Рш, определенные по вышеприведенным формулам, исключают возможность качания качалок за другие конструктивные элементы прибора.

где Дь ( 0,5 - 0,5 cos p + + Нк.р. sln0)b«.p. ;

Ah(+Trbr Sln - slnptg# - 1 )rtK.p.:

AT - расстояние от центра полуоси верхней точки качалки;

i

arct9Tr 72T3pT;

Д, 0,15/(3-пб) - эмпирический коэффициент;

пб - количество бюксов на одной качалке,, а на боковой поверхности кожуха и обечайки выполнены вентиляционные щели, при этом кожух установлен на обечайку диска по скользящей посадке с возможностью регулирования площади вентиляционных щелей.

0

5

Q

щены термостойким электроизоляционным покрытием.

/г

0f/S. 6.