Пенетрометр Советский патент 1980 года по МПК G01N3/42 

1

Изобретение относится к области исследования свойств грунта путем приложения к ним механических усилий, например ударами молота.

Известен пенетрометр, который содержит механический сбрасыватель с захватами, направляющие, ударный молот, наковальню, отжимное устройство, лебедку, зонд, устройство управления, состоящее из импульсного счетчика, реле отсчета импульсов, промежуточного и тягового реле, микропереключателей, расположенных на направляющих и на отжимном кольце и связа1шых с лебедкой через устройство управления 1.

Однако данным пенетрометром невозможно производить автоматическую запись на диаграммной ленте количества ударов молота и глубины погружения зонда, ои позволяет лишь производить заданное количество ударов, после чего по линейке (лекале) отсчитьшается интервал погружения зонда и вручную записывается в журнал изыскателя.

Известен также пенетрометр, содержащий зонд со штанговой колонной, соединенной с

приспособлением для погружения -зонда, датчик количества ударов, датчик глубины погружения зонда в систему управления, состоящую из реле тяги, промежуточного репе, лентопротяжного меха1шзма, источника питания, кнопок пуск и стоп, и выключателя 2.

Однако в указанном пенетрометре сумматор выполнен электромеханическим со скользящими контактами, которые в полевых условиях являются весьма ненадежными элементами с не10значительным qjoKOM службы, кроме того, записанная на диаграммную;ленту информация не может быть в дальнейшем использована средствами автоматической обработки.

Цель изобретения- повышение надежности

15 работы пенетрометра.

Эта цель достигается тем, что пенетрометр, содержащий зонд :со штанговой колонной, соединенной с приспо облением для погружения зонда, датчик количества ударов, датчик глу20бины погружения зонда в : систему управления, состоящую из реле тяги, промежуточного реле, лентопротяжного механизма, источника питания, кнопок- пуск и стоп, и выключателя; система управления снабжена формирователями импульсов количества ударов и глубины погружения зонда, счетчиком, двумя ключами, двумя .триггерами, усилителем мощности, элементом совпадения, элементом задержки, тремя генераторами импульсов и двумя дополнительными промежуточными реле, причем входы формирователя импульсов количества ударов соединены через размыкающие контакты промежуточного реле с датчиком количества ударов, выход формирователя импульсов количест ва ударов подключен к одному из входов пер вого 1енератора импульсов и к одному из входов счетшка, другой вход которого соединен с одьшм из выходов формирователя импульсов глубины погружения зонда, входы которого Соединены с датчиком глубины погружения зонда, другой выход формирователя импульсов глубины погружения зонда соединен с одним из входов первого триггера, выход которого подключен ко входу усилителя мощности, выход которою соединен со входом первого элемента задержки и со входом первого дополнительного промежуточного реле, выход первого элемента задержки подключен к одному из входов второго триггера, один из выходов которого соединен со входом второго элемента задержки, выход которого подключен к другому входу первого триггера, другой выход второго триггера соединен с входом первого генератора и с одним из выходов первого ключа, вход которого подключен к второму генератор а другой вь1ход первого ключа и выход второго ключа соединены с лентопротяжным механизмом, который подключен к замыкающему контакту первого дополнительного промежуточного реле, размыкающий контакт которого включен в цепь питания реле тяги, выходы рчетчика соединены с соответствующими входами элемента совпадения, выход которого подключен к другому входу второго триггера, а один из полюсов источника питания подключен к реле тяги, промежуточному реле, первом дополнительному промежуточному реле и к одному из выводов второго дополнительного про межуточного реле, другой полюс источника питания соединен через выключатель с одним из замыкаюпдах контактов второго дополнительного промежуточного реле и с кнопкой пуск, соединенный с другим замыкающим контактом второго дополнительного промежуточного реле и с кнопкой стоп, которая подключена к другому выводу второго дополнительного промежуточного реле, а другой замыкающий контакт второго дополнительного промежуточного реле и зам псающий и размыкающий контакты первого дополнительного промежуточного реле подключены к датчику количества ударов. На чертеже представлена схема пенетрометра Схема пенетрометра содержит зонд 1, штанговую колонну 2, корпус силового механизма 3 с закрепленным на нем датчиком 4 глубины погружения зонда, направляющую раму 5, с закрепленными на ней кулачками 6, направляющие 7, наковальню 8, ударный молот 9, захваты 10 с закрепленным на них датчиком И количества ударов молота, отжимное устройство 12, трос 13, лебедку 14, тяговое реле 15, источник 16 питания (аккумулятор), кнопку 17 пуск, кнопку 18 стоп, промежуточное реле 19, дополнительные промежуточные реле .20 21, формирователь 22 импульсов количества ударов молота, формирователь 23 импульсов глубины погружения зонда, триггер 24, управляющий цепями запуска и остановки записи лентопротяжного механизма, усилитель 25 мощности, электронный счетчик 26, элемент 27 совпадения, генератор 28 импульсов, частотный ключ 29, коммутирующий сигналы количества ударов молота, частотный ключ 30, коммутируюишй сигналы интервалов глубины погружения зонда, генератор 31, подающий колебания для записи количества ударов молота, генератор 32, подающий колебания для записи числа интервалов глубины погружения зонда, триггер 33 запуска частотных ключей, элемент 34 задержки остановки лентопротяжного механизма, элемент 35 задержки начала записи на ленте, лентопротяжный механизм 36, контакты 37 и 38 промежуточного реле 21, контакты 39 и 40 промежуточного реле 19, контакты 41 и 42 промежуточного реле 20, выключатель 43. Пенетрометр работает следующим образом. При включенном выключателе 43, нажимая кнопку 17 пуск, срабатьтает промежуточное 1еле 21 и своим контактом 37 блокируется, а контактом 38 подает пита1ше на схему от источника 16 питания. Если захваты 10 находятся в ьшжнем положении и захвачен молот 9, то они нажимают на датчик 11 числа ударов молота, последний замыкает свой контакт и срабатьтает промежуточное реле 19, которое своими контактами 39 включает тяговое реле 15. Тяговое реле 15 включает лебедку 14 и захваты 10 с помощью троса 13 поднимаются вместе с молотом 9 и датчиком И количества ударов молота. В верхнем положении отжимное устройство 12 действует на -захваты 10 и последние отпускают молот 9 под свободное па- . дение. Молот 9 ударяется по наковальне 8 и зонд 1 со штанговой колонной 2 погружаются в грунт. Одновременно с отпусканием молота 9 (в верхнем положении) размыкаются контакты 11 датчика количества ударов молота и размыкаются контакты 39 и 40 промежуточного реле 19. В момент размыкания контакта 40 от формирователя 22 импульсов количества ударов молота подается импульс на электронный счетчик 26. Захваты 10 после выключения лебедки 14 под действием собственного веса опускаются и в нижнем положении после захвата молота 9 вновь замыкаются контакты датчика 11 количества ударов молота и вновь тяговое реле 15 включает лебедку 14 и процесс забивания зонда повторяется с выдачей при каждом ударе молота импульса на электронный счетчик 26. Процесс продолжается до тех пор, пока по мере погружения зонда 1 в грунт кулачок 6, за крепленный на раме 5, не нажмет на даг-шк 4 глубины погружеьшя зонда. В момент замыкания контакта датчика 4 глубины погружения зонда от формирователя 23 импульсов глубины погружения зонда подается импульс на триггер, управляющий цепями запуска и остановки записи лентопротяжного механизма 36. Триггер 2 срабатывает и подает потенциал на- усилитель 25 мощности, на выходе которого присоединено промежуточное реле 20, которое срабатывает и контактами 42 включает лентопротяжный механизм 36, а контактами 41 блокирует тяговое реле 15 и процесс пенетрации прекращается. Одновременно с срабатыванием промежуточного реле 20 от усилителя 25 мощности запускается элемент задержки начала записи на ленте (с установкой порядка 1 с , т.е. на время, необходимое для набора оборотов двигателем . лентопротяжного механизма). В момент размыкания контактов датчика 4 импульсов глубины погружения зонда с формирователя 23 импульсов глубины погружения зонда поступает сигнал на электронный счетчик 26 импульсов и производит инверсию счетчика (т.е. все элементы памяти триггера замыкают противоположные положения). После поступления импульса от элемента задержки начала записи на ленте на триггер 33 запуска частотного ключа последний дает импульс и запускает частотный ключ, коммутирующий сигналы интервалов глубины погружения зовда и генератор 28 импульсов. Генератор 28 начинает генерировать импульсы, которые поступают на частотный ключ 29, коммутирующий сигналы количества ударов молота, и электрон ный счетчик 26. Так как в электронном счетчике 26 произведена инверсия, то для зaпoлнe шя счетчика на его вход от генератора 28 импульсов подает ся столько импульсов, сколько было сосчитано за время работы пенетрометра в течение прохождения интервала глубины погружения зонда (расстояние между кулачками 6). За время работы генератора 28 импульсов происходит Запись на лентопротяжном механизме, столько пачек синусоидальных колебаний, сколько импульсов генерирует генератор 28 до замыкания электронного счетчика 26, так как от генератора управляется частотный ключ 19, коммутирующий сигналы количества ударов молота, пропускающий синусоидальные колебания от генератора 3, подающего колебания для записи количества ударов молота на вход лентопротяжного MexamisMa в моменты наличия импульса генератора 28 на входе частотного ключа 29, коммутирующего сигналы количест-. :ва ударов молота. Одновременно на ленту лентопротяжного механизма запись вается синусоидальный сигнал, поступающий через частотный ключ 30, коммутирующий сигналы интервалов глубины погружения зонда от второго генератора 31, подающего колебания для записи числа интерзалов глубины погружения зонда от второго генератора 32, подающего колебания для записи числа интервалов глубины погружения зонда. Процесс записи продолжается до тех пор, пока электронный счетчик 26 возвратится в исходное состояние, что определяется элементом 27 совпадения, который в момент возвращения электронного счетчика 26 в исходное состояние выдаст сигнал и триггер запуска частотных ключей приходит в исходное состояние, после чего генератор 28 импульсов прекращает работу, закрываются частотные ключи 29 и 30 и поступает импульс на элемент задержки остановки лентопротяжного механизма, с которого через некоторое время поступит сигнал для приведения триггера, управляющего цепями запуска и остановки записи лентопротяжного механизма 36, в исходное состояние, т.е. лентопротяжный механизм выключается. Элемент 34 задержки остановки лентопротяжного механизма необходим для того, чтобы лентопротяжный механизм 36 не останавливать в момент заполнения электронного счетчика 26, так как в процессе воспроизведения записанной информации необходима пауза между циклами. В момент прихода триггера 24, управляющего цепями запуска и остановки записи лентопротяжного механизма, в исходное состояние выключается лентопротяжный механизм 36 и вновь включается тяговое реле 15 и возобновляется работа пенетрометра со считыванием количества ударов на задаьшую глубину погружения зонда, которая определяется следующим кулачком 6, расположенным на заданном расстоянии от предьщущего. Формула изобретения Пене.трометр, содержащий зонд со штанговой колонной, соединенной с приспособлением

дня погружения зонда, датчик количества ударов, датчик глубины погружения зонда я. систему управления, состоящую из реле тяги, промежуточного реле, лентопротяжного механизма, источника пнтания кнопок пуск и стоп и вьпслючателя, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что с целью повышешя надежности работы, система управления санабжена формирователями импульсов количества ударов и .глубины погружения зонда, счегшком, двумя ключами, двумя триггерами, усшштелем мощности, элементом совпадения, элементами задержки, тремя генераторами импульсов 0 двумя дополнительными промежуточньвш реле, причем входьг формирователя импульсов количества ударов сог единены через размыкающие контакты промежуточного реле с датчиком количества ударов, выход формирователя импульсов количества ударов подключен к одному из входов лерво го генератора импульсов к к одному из входов счетчика, дфугой вход которого соединен о одним из° выходов формирователя импульсов глубины погружения зонда, входы которого соединеньх с датчапсом глубины погружения зонда, другой выход формирователя импульсов глубины погружения зонда соединен с одним из входов первого триггера, выход которого подключен ко входу усилителя мощности, выход которого соединен со входом первого элемента задержки и со входом первого дополнителыюго промежуточного реле, выход первого элемента задержки подключен к одному из входов второго триггера, один из выходов которого соединен со входом второго элемента задержки, выход которого подклютен к дру гому входу первого триггера, другой выход

второго триггера соединен с другим входом первого генератора, с одннм из выходов первого ключа, вход которого подключен к второму генератору, а другой выход первого ключа и выход второго ключа соединены с лентопротяжным механизмом, который подключен кзамыкающему контакту первого дополнительного промежуточного реле, размыкающий кон такт которого включен в цепь питания реле тяги, выходы счетчика соединены с соответствующими входами элемента совпадения, выход которого подключен к другому входу второго триггера, а один из полюсов источника питания подключен к реле тя1И, промежуточного реле, первому дополнительному промежуточному реле и к одному из выводов второго дополнительного промежуточного реле, другой полюс источника питания соединен через выключатель с одним из заМьпсающих контактов второго дополнительного промежуточного реле и с кнопкой пуск, соединенной с другим замыкающим контактом второго дополнительного промежуточного реле и с кнопкой стоп, которая подключена к другому выводу второго дополнительного промежуточного реле, а другой замьпсающйй контакт второго дополнительного промежуточного реле и замыкающий и размьпсающий контакты первого дополнительного промежуточного реле подключены к датчику количества ударов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 194697, кл. Е 21 В 3/02, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР № 412528, кл. G 01 N 3/42, 1972.

ft /5

3