FI89823B - Baerighetsmaetare - Google Patents

Description

! h 9 ? r> h

KANTAVUUDEN MITTAUSLAITE

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty kantavuuden mittauslaite.

5 Teiden ja katujen rakennekerrosten, erilaisten rakennuspohjien ja myös kaivantojen täyttöjen yhteydessä on usein tarpeen mitata tällaisten pintojen kantavuutta. Teiden kantavuutta mitataan yleisesti laitteilla, joissa kuormitus kohdistetaan mitattavaan rakenteeseen kuorma-10 auton takapyörien kuormituksella (Benkelmanpalkki, Lacroix-taipumamittausauto), staattisena kuormituksena jäykän kuormituslevyn avulla (levykuormituskoe) tai dynaamisena kuormituksena jäykälle levylle pudotuspainon avulla (pudotuspainolaite).

15 Nykyisillä tunnetuilla laitteilla on yksi yhteinen ja merkittävä epäkohta. Ne ovat suuria, kalliita ja kömpelöitä käyttää, ja täten pienemmissä kohteissa kantavuuden mittauksia ei voida tehdä. Tällainen kohde on esimerkiksi teillä ja kaduilla erilaisten 20 kaivantojen täytöt, jotka kerros kerrallaan täyttämällä ja välillä tiivistämällä ja mittaamalla sopivalla kantavuuden mittauslaitteella voitaisiin täyttää heti yhdellä kertaa niin, että myöhemmin tiehen ei syntyisi kuoppia tai jäisi kohoumia.

25 Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudenlainen kevytrakenteinen kantavuuden mittauslaite, jolla kantavuuden mittaukset voidaan suorittaa nopeasti riittävällä tarkkuudella ja joka on 30 siirrettävissä helposti esim. kantamalla mittauskoh-teesta toiseen.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.

Keksinnön mukaiseen kantavuuden mittauslait-35 teeseen kuuluu sopivan suuruinen pudotuspaino, suuruusluokkaa esim. noin 10 kiloa, pudotuspainon pito- ja irrotuselimet sekä mittauslaite pudotuspainon pudotuksen 2 h 3 L: 2 3 aiheuttaman mitattavan pinnan painuman mittaamiseksi. Keksinnön mukaisesti laitteeseen kuuluu putkimainen runko, jonka sisään pudotuspaino on järjestetty putken suunnassa olennaisesti vapaasti liikkuvaksi. Lisäksi 5 rungon alapää on suljettu kuormituslevyllä, jota vasten pudotuspaino iskeytyy sen päästessä vapaasti putoamaan rungon sisällä. Keksinnön mukaisesti laitteeseen kuuluu esim. runkoon tuettu kiihtyvyysanturi, joka on järjestetty mittaamaan laitteen rungon liikettä iskun aikana.

10 Kiihtyvyysanturia käytettäessä liikkeen suuruus eli pinnan painuma saadaan integroimalla kiihtyvyyssignaali nopeudeksi ja edelleen siirtymäksi. Kiihtyvyysanturin sijasta voidaan tietysti käyttää myös nopeusanturia tai esim. seismistä siirtymäanturia.

15 Edullisesti mittauslaite kiihtyvyysantureineen on sijoitettu rungon yläosaan, pudotuspainon yläasennon yläpuolelle, jolloin suurimman osan mittauslaitteista muodostaa ontto, molemmista päistään suljettu putki, jonka sisällä pudotuspaino pääsee painovoiman avulla 20 liikkumaan suuntaan tai toiseen putken asennon mukaan.

Edullisesti pudotuspainon alapintaan on järjestetty joustoelin, esimerkiksi kumivaimennin, joka estää liian äkkinäiset ja terävät mitattavaan pintaan kohdistuvat iskut, jolloin isku tarkemmin vastaa esimerkiksi 25 autojen tienpintaan aiheuttamia rasituksia.

Eräässä edullisessa keksinnön sovellutuksessa rungon yläosaan kuuluvan pito- ja irrotuselimen muodostaa magneetti, jonka ohjaus eli pudotuspainon irrotus on järjestetty tapahtumaan sähköisellä impulssilla, 30 joka annetaan rungon ulkopuoleisesta irrotuspainikkees-ta. Pudotuspainon irrotus ja kiinnitys voi tapahtua myös mekaanisesti.

Tässä kuvattu laite on tarkoitettu kannettavaksi maastossa, joten ulkopuolista sähkövirran syöttöä ei 35 ole yleensä käytettävissä. Irrotusmagneetin tarvitsema esim. 24 V irrotuspulssi saadaan edullisesti esimerkiksi kolmesta sarjaankytketystä 9 V neppariparistosta, jotka li k '< 3 lataavat irrotusvarauksen esim. 600 ohmin vastuksen kautta esim. 2200 mikrofaradin elektrolyyttiseen kondensaattoriin, joka irrotushetkellä puretaan magneetin solenoidiin. Solenoidin navoissa näkyvä nopeasti vaime-5 neva pulssimuoto sopii myös käytettäväksi elektroniikan perusnollaukseen juuri ennen törmäystä. Mittauselektro-niikka rakennetaan edullisesti vähän virtaa kuluttavalla CMOS-tekniikalla ja näyttölaitteena voidaan edullisesti käyttää nestekidenäyttöä (LCD).

10 Edullisesti rungon muodostaa jotain kevyttä materiaalia oleva putki, esim. alumiiniputki. Näin itse laitteisto on mahdollisimman kevyt ja ainoastaan pudo-tuspainolla on riittävän suuri massa. Näin mittauslaitteen muun osan hitaus ei suuresti vaikuta suoritettavaan 15 mittaukseen.

Edullisesti runkoon kuuluu ainakin yksi, sopivasti kaksi erillistä kantokahvaa, joista mittauslaitetta voidaan kantaa ja joista sitä voidaan helposti kääntää niin, että pudotuspaino saadaan luisumaan rungon 20 sisällä ala-asennosta yläasentoon.

Eräässä edullisessa keksinnön sovellutuksessa kiihtyvyysanturi on rungon yläosassa ympäröity sopivalla ohuella ja joustavalla kerroksella, esimerkiksi kumivai-palla, joka sopivasti vaimentaa liian teräviä anturiin 25 kohdistuvia liikkeitä, ja näin mittauksista saadaan tasaisempia ja tarkempia.

Eräässä edullisessa keksinnön sovellutuksessa putkimaiseen runkoon on järjestetty reikiä, joiden kautta ilma pääsee virtaamaan pudotuspainon liikkuessa 30 putken sisällä. Myös pudotuspainoon voi kuulua sopivia, sen liikkeen suuntaisia ilmakanavia. Käytännössä on kuitenkin havaittu, että pudotuspaino putoaa olennaisesti täysin vapaasti noin 1 m matkan putkessa vasten kuormituslevyä ilman ilmareikiäkin, kunhan pudotuspaino 35 on mitoitettu siten, että sen ja putkimaisen rungon väliin jää muutaman millimetrin rako.

Eräässä edullisessa keksinnön sovellutuksessa 4 s 9 H ? 3 kuormituslevy on vaihdettava tai siihen voidaan kiinnittää, esim. sen ulkopuolelle, pinta-alaltaan erisuuruisia levyjä, jolloin samaa pudotuspainoa käytettäessä voidaan tehdä erilaisia mittauksia.

5 Keksinnön etuna tunnettuihin kantavuuden mit tauslaitteisiin on ennen kaikkea laitteen yksinkertainen ja kevyt rakenne, joka mahdollistaa sen helpon ja nopean käytön ja mukana kannettavuuden pienissä ja ahtaissakin käyttökohteissa.

10 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskoh taisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää kaaviollisesti sivukuvaa eräästä keksinnön mukaisesta kantavuuden mittauslaitteesta ja kuva 2 esittää kuvan 1 laitetta päältä katsottuna.

15 Piirustuksen esittämään erääseen keksinnön mukaiseen kantavuuden mittauslaitteeseen kuuluu poikkileikkaukseltaan pyöreä putkimainen runko 4, jonka sulkee alapäästä kuormituslevy 5 ja yläpäästä mittauslaite 3. Näiden väliin jää olennaisen vapaa, suoravii-20 vainen putkimainen ontelo, jonka pituus on noin 80-90 % laitteen koko pituudesta. Ontelon sisään on järjestetty sylinterimäinen, halkaisijaltaan ontelon sisähal-kaisijaa vähän pienempi pudotuspaino 1, jonka alapintaan on kiinnitetty joustoelimenä 7 toimiva kumityyny. Mit-25 tauslaitteen pohjaan on järjestetty pito- ja irrotuseli-met 2, jonka tässä sovellutuksessa muodostaa magneetti 8, jonka vetovoima on niin suuri, että se pystyy pitämään pudotuspainoa 1 paikallaan.

Mittauslaitteeseen 3 kuuluu kiihtyvyysanturi 30 6, joka tukeutuu mittauslaitteen runkoon, ja se näin mittaa laitteen rungon liikettä pudotuspainon iskeytyessä vapaan pudotuksen jälkeen kuormituslevyyn 5.

Laitteen kanteen 10 on järjestetty näyttölaite 11 sekä virtakytkin 13 ja irrotuspainike 12. Lisäksi 35 mittauslaitteeseen kuuluu kaksi kantokahvaa 9, toinen mittauslaitteen yläosassa ja toinen alaosassa.

Keksinnön mukaista kantavuuden mittauslaitetta s ο :: 9 5 5 käytetään seuraavasti. Mitattaessa pääasiassa vaakata-soisen pinnan kantavuutta, mittauslaite asetetaan pystyasennossa pinnan päälle tätä vasten ja kuormituslevy 5 mitattavaa kohtaa vasten. Pudotuspainon 1 ollessa 5 kuvan 1 mukaisesti yläasennossaan virtakytkimestä 13 käännetään laitteeseen virta päälle ja tämän jälkeen irrotuspainikkeesta 12 painamalla aikaansaadaan magneettiin 8 kohdistuva irrotusimpulssi, joka irrottaa pudotuspainon 1, joka pääsee vapaasti putoamaan putken 10 sisällä päin kuormituslevyä 5. Pudotuspainon isku kuor-mituslevyyn 5 aiheuttaa mitattavan pinnan painumisen alaspäin ja samalla laitteen rungon painautumisen saman verran alaspäin, joka siirtymä mitataan kiihtyvyysanturin 6 avulla sinänsä tunnetulla tavalla. Kun mittaus 15 halutaan uusia, kantokahvoista 9 kiinnipitämällä mittauslaite käännetään toisinpäin, jolloin pudotuspaino 1 saadaan palautumaan kontaktiin magneetin 8 kanssa ja kiinnittymään siihen. Tämän jälkeen mittaus voidaan uusia. Laitteen nollaus on järjestetty esim. irrotus-20 painikkeen 12 yhteyteen siten, että kun irrotuspaini-ketta painetaan eli juuri ennen kuin pudotuspaino iskeytyy kuormituslevyä 5 vasten, laite nollautuu.

Edellä keksintöä on selostettu yksityiskohtaisesti viittaamalla sen erääseen edulliseen raken-25 neratkaisuun keksinnön eri sovellutusten ollessa kuitenkin mahdollisia oheisten patenttivaatimusten rajaaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (11)

1. Kantavuuden mittauslaite, johon kuuluu - pudotuspaino (1), 5. pudotuspainon pito- ja irrotuselimet (2), - mittauslaite (3) pudotuspainon pudotuksen aiheuttaman mitattavan pinnan painuman mittaamiseksi, - mitattavan pinnan päälle pystyyn asetettava putkimainen runko (4), jonka sisään pudotuspaino on järjestetty 10 olennaisesti vapaasti rungon suunnassa liikkuvaksi, - rungon alapään sulkeva kuormituslevy (5), jota vasten pudotuspaino on järjestetty iskeytymään sekä - runkoon tukeutuva kiihtyvyysanturi (6), joka on järjestetty mittaamaan rungon siirtymä iskun aikana, 15 tunnettu siitä, että pito- ja irrotuselimen (2) muodostaa magneetti (8), jonka ohjaus eli pudotuspainon irrotus on järjestetty tapahtumaan sähköisellä impulssilla, jolla myös laitteen nollaus tapahtuu.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittauslaite, 20 tunnettu siitä, että mittauslaite (3) kiihty- vyysantureineen (6) on sijoitettu pudotuspainon (1) yläasennon yläpuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että laitteeseen 25 kuuluu esim. pudotuspainon (1) alapintaan tai kuormitus-levyn yläpintaan sijoitettu joustoelin (7), esim. kumi-jousi.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että rungon (4) 30 muodostaa kevytrakenteinen, mutta tukeva putki, esim. alumiiniputki.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että runkoon (4) kuuluu ainakin yksi, edullisesti kaksi kantokahvaa (9).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että yksi kantokahva (9) sijaitsee etäisyyden päässä rungon (4) alapäästä siten, että l· 1. o r' '7 '' V ' / "> 7 siitä kannettaessa laite on tasapainossa pudotuspainon (I) ollessa ala-asennossaan vasten kuormituslevyä (5).

6 ^f'?3

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että mittauslait- 5 teen yläpäähän, sen kanteen (10) kuuluu näyttölaite (II) painuman näyttämiseksi sekä painon irrotuspainike (12) .

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että kiihtyvyysan- 10 turi (6) on ympäröity ohuella joustavalla kerroksella, esim. kumivaipalla.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että pudotuspai-noon (1) ja/tai runkoon (4) kuuluu ilmakanavia mahdol- 15 listamaan painon pudotuksen aikana ilman vapaa virtaus.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että magneetille (8) tuleva irrotuspulssi saadaan vastuksen kautta varatusta kondensaattorista, joka irrotushetkellä pure- 20 taan magneetin solenoidiin.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen mittauslaite, tunnettu siitä, että solenoidissa nopeasti vaimenevaa pulssia käytetään laitteen elektroniikan nollauksessa juuri ennen iskua. b 9 β 2 o