PL222524B1 - Reduktor elektrooporowy - Google Patents

Description

(21) Num^{er z}gł^os^zenia: 398360 G01R 1/067 (2006.01)

G01R 27/20 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 08.03.2012 (54)

Reduktor elektrooporowy

	(73) Uprawniony z patentu: SZKOŁA GŁÓWNA GOSPODARSTWA WIEJSKIEGO W WARSZAWIE, Warszawa, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 16.09.2013 BUP 19/13	(72) Twórca(y) wynalazku:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	MARIUSZ LECH, Warszawa, PL MAREK BAJDA, Warszawa, PL KATARZYNA MARKOWSKA-LECH, Biała Podlaska, PL
31.08.2016 WUP 08/16	(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Grażyna Padee

PL 222 524 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest reduktor elektrooporowy przeznaczony do pomiarów oporności elektrycznej ośrodka gruntowego.

Elektrometria znajduje szerokie zastosowanie w praktyce inżynierskiej, zarówno w badaniach geologiczno-inżynierskich, jak i w badaniach środowiskowych; badania te można podzielić na dwie główne grupy: badania nieinwazyjne i inwazyjne.

Jednym z najczęściej wykorzystywanych badań terenowych służących do rozpoznania podłoż a gruntowego jest sondowanie stożkiem elektrycznym z możliwością pomiaru ciśnienia wody w porach (badanie CPTU (Cone Penetration Test) z możliwością pomiaru ciśnienia porowego). Umożliwia ono zarówno określenie profilu stratygraficznego podłoża, jak również pozyskanie wielu parametrów geotechnicznych wykorzystywanych w projektowaniu. W szczególności sondowanie CPTU pozwala określić stopień plastyczności lub stopień zagęszczenia gruntu oraz wytrzymałość na ścinanie w warunkach bez odpływu. Za pomocą wzorów obliczyć można spójność i kąt tarcia, a także moduł odkształcenia gruntu.

Do zakresu parametrów mierzonych w terenie dołączono również pomiar parametru oporności elektrycznej gruntu. Połączono tu w jednym urządzeniu - sondzie statycznej CPTU - pomiar oporu w trakcie penetracji z pomiarem oporności elektrycznej ośrodka gruntowego. Powstała sonda RCPTU (CCPTU) składa się z dwóch zasadniczych części: pierwsza z nich służy do pomiarów parametrów określanych w standardowym badaniu CPTU, druga część sondy to moduł mierzący oporność (przewodność) elektryczną badanego ośrodka. Moduł ten jest zbudowany z dwóch lub czterech elektrod w kształcie pierścieni, pomiędzy którymi znajduje się element z tworzywa sztucznego stanowiący izolator.

Kolejnym istotnym elementem przy wykonywaniu sondowań geotechnicznych jest reduktor tarcia. Większość geotechnicznych sond pomiarowych wciskanych jest statycznie w podłoże gruntowe z wykorzystaniem żerdzi pomiarowych. Jako pierwsza za końcówką pomiarową instalowana jest żerdź określana nazwą reduktora tarcia. Jest to przeważnie półmetrowa żerdź z naspawanym pierścieniem, którego zadaniem jest zmniejszenie tarcia gruntu o żerdzie poprzez zwiększenie średnicy otworu za końcówką pomiarową.

Sonda RCPTU jest zatem jednym urządzeniem, w którym zintegrowano dwa moduły, przeznaczone do wykonywania szerokiego wachlarza pomiarów. Do podstawowych, najczęściej wykonywanych badań gruntu wystarczająca jest sonda CPTU, badania oporności elektrycznej gruntu wykonuje się rzadziej, a jednak, w celu ich wykonania niezbędne jest posługiwanie się sondą zawierającą jednocześnie oba moduły, tj. RCPTU. Koszt takiej sondy jest oczywiście wyższy, niż sondy CPTU. Ponadto, w sytuacji, gdy badany grunt jest spoisty, niezbędne jest użycie dodatkowego modułu, czyli reduktora tarcia, w celu zapewnienia możliwości wciśnięcia urządzenia w grunt na znaczną głębokość.

Wynalazek rozwiązuje wyżej zdefiniowane problemy, dzięki zaproponowaniu oddzielnego, ro złącznie montowanego modułu, przeznaczonego do pomiaru oporności elektrycznej gruntu oraz pełniącego jednocześnie rolę reduktora tarcia.

Reduktor elektrooporowy według wynalazku jest wyposażony w elektrody w kształcie pierścieni umożliwiające pomiar oporności elektrycznej, pomiędzy którymi znajduje się element z tworzywa sztucznego stanowiący izolator. Reduktor charakteryzuje się tym, że ma formę walca, o średnicy w środkowej części większej, niż w częściach początkowej i końcowej, przy czym elektrody są umieszczone w części o większej średnicy. Reduktor jest zakończony na jednym końcu elementem łączącym.

Korzystnie reduktor zawiera dwie lub cztery elektrody.

Korzystnie element łączący ma kształt stożka ściętego. Zewnętrzna powierzchnia elementu łączącego oraz wewnętrzna powierzchnia drugiego końca reduktora są wyposażone w gwint.

Reduktor według wynalazku montuje się za końcówką pomiarową urządzenia pomiarowego. Urządzenie to jest uniwersalne tzn. może być instalowane za wszystkimi sondami geotechnicznymi (CPTU, dylatometrem Marchettiego, sondą BAT) wciskanymi w grunt, rozszerzając uzyskane z sondowań wielkości o wartość oporności elektrycznej badanego ośrodka. Wykonanie oddzielnego, ro złącznego modułu mierzącego oporność elektryczną zapewnia możliwość stosowania reduktora dodatkowo przy okazji badań standardowymi końcówkami pomiarowymi. Pogrubienie reduktora w miejscu zainstalowania elektrod zapewnia dobry kontakt elektrod z otaczającym gruntem i jednocześnie spełnia funkcję reduktora tarcia gruntu o żerdzie.

PL 222 524 B1

Zasada działania modułu mierzącego oporność elektryczną składającego się z czterech elektrod jest oparta na pomiarze opisanym w metodzie Wennera (Zahody A.A.P., Eaton G.P., Mabey D.R. (1974): Electrical methods in US Geological Survey. Ch. 2: Application of surface geophysics to ground - water investigations. Technical Water Resources, USGS Publications).

Budowę reduktora według wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok ogólny reduktora, fig. 2 przedstawia przekrój podłużny B-B przez fragment reduktora, w którym znajduje się elektroda, fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny A-A przez elektrodę, fig. 4 przedstawia sondę CPTU z reduktorem według wynalazku, a fig. 5 przedstawia sondę DMT z reduktorem według wynalazku.

Jak pokazano na figurach rysunku reduktor ma kształt walca, o średnicy 36 mm, natomiast w miejscu zainstalowania elektrod 40 mm. Dwie skrajne elektrody (A i B) to elektrody prądowe, pomiędzy którymi przepływa prąd elektryczny; elektrody wewnętrzne (M i N) to elektrody mierzące potencjał pola elektrycznego w gruncie. Pierścienie stalowe 1, stanowiące elektrody osadzone są w gniazdach - pierścieniach 2 wykonanych z tworzywa stanowiącego izolator dla przepływu prądu elektrycznego. Z pierścienia elektrody przez nawiercony otwór wyprowadzony jest przewód elektryczny 3 do urządzeń pomiarowych. Reduktor jest zakończony elementem łączącym 4 w kształcie stożka ściętego. Element łączący jest wyposażony w gwint i jest wkręcany w końcówkę pomiarową sondy.

Jak pokazano na fig. 4 i fig. 5, reduktor montuje się jako następny moduł, za końcówką pomiarową sondy. Element łączący wkręca się w zakończenie końcówki pomiarowej, a z drugiej strony reduktora wkręca się kolejny moduł sondy. Po wykonaniu pomiaru w znany sposób reduktor odłącza się od urządzenia pomiarowego.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Reduktor elektrooporowy wyposażony w elektrody w kształcie pierścieni umożliwiające pomiar oporności elektrycznej, pomiędzy którymi znajduje się element z tworzywa sztucznego stanowiący izolator, znamienny tym, że ma formę walca, o średnicy w środkowej części większej, niż w częściach początkowej i końcowej, przy czym elektrody są umieszczone w części o większej średnicy, a na jednym końcu jest zakończony elementem łączącym.
2. 2. Reduktor według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w dwie lub cztery elektrody.
3. 3. Reduktor według zastrz. 1, znamienny tym, że element łączący ma kształt stożka ściętego.
4. 4. Reduktor według zastrz. 1, znamienny tym, że zewnętrzna powierzchnia elementu łączącego oraz wewnętrzna powierzchnia drugiego końca reduktora są wyposażone w gwint.