PL84063B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ba¬ dania zwiezlosci gleby i gruntu.

Zwiezlosc jest jedna z podstawowych wlasciwo¬ sci fizykomechanicznych gleby i gruntu. Wlasci¬ wosc ta przejawia sie w oporze gruntu na rozgnia¬ tanie badz rozklinowanie. Opór ten wystepuje wskutek istnienia sil wzajemnego powiazania ele¬ mentarnych czastek glebowych. Wlasciwosc ta jest dominujaca wlasciwoscia fizykomechaniczna.

Zwiezlosc gleby i gruntu zalezy od jej skladu mechanicznego, wilgotnosci i struktury. Badanie dynamiki zwiezlosci gleby w zaleznosci od poda¬ nych wyzej czynników pozwala na okreslenie mie¬ dzy innymi optymalnych warunków uprawy oraz ma wplyw na projektowanie narzedzi rolniczych.

Badanie zwiezlosci gruntu daje istotne informacje przy wnoszeniu budynków i w budownictwie dróg.

Miara zwiezlosci jest opór gleby (takze gruntu) na rozklinowanie, który to opór wyraza sie jako stosunek sily potrzebnej na wprowadzenie w gle¬ be stozkowego wglebnika o kacie wierzcholkowym ° do powierzchni podstawy tego stozka. Zwiezlosc jest wiec wyrazona w KG/cm2 Wsród wielu, urzadzen do badania zwiezlosci gle¬ by znane sa takze tak zwane sondy sprezynowe.

W sondach tych miernikiem sily potrzebnej do roz- klinowania gleby jest sprezyna przekazujaca sile dzialajaca na wglebnik. Okresowe ugiecia sprezyny przy wprowadzaniu wglebnika w glebe sa reje¬ strowane przez sterowane mechanicznie urzadzenie samopiszace.

Znana jest sonda sprezynowa skladajaca sie z plytowej podstawy do której sa zamocowane cztery pionowe prety stanowiace konstrukcje nosna.

Prety te u góry sa polaczone z pozioma rama, w której jest osadzona obrotowo os z kolem zebatym.

Os jest zakonczona wyprowadzona poza rame kor¬ ba. Wewnatrz konstrukcji nosnej utworzonej przez pionowe prety znajduje sie pionowa kolumna, któ¬ rej przedluzeniem jest pret zakonczony stozkiem, stanowiacy wglebnik sondy. Pionowa kolumna w górnej czesci ma zebatke wspólpracujaca z kolem zebatym osadzonym na osi zakonczonej korba.

Dolna czesc kolumny stanowi cylindryczna komore ograniczona od góry i od dolu denkami, w których wykonane sa centrycznie otwory. Wewnatrz cylin¬ drycznej komory jest krazek, do którego jest trwale zamocowany pret wglebnika wprowadzony luzno do komory przez otwór w dolnym denku. Pomie¬ dzy krazkiem a górnym denkiem znajduje sie spiralna sprezyna naciskowa dociskajaca krazek do denka dolnego. Celem zapewnienia w pelni poosio¬ wego prowadzenia wglebnika, czesc preta znajdu- jaca sie w komorze ponad krazkiem jest wprowa¬ dzona w otwór w denku górnym. Równolegle z pio¬ nowa kolumna jest zamocowany obrotowo pret z nacieta na nim linia srubowa o duzym skoku. Na precie tym jest osadzony beben rejestratora pola- czony konstrukcyjnie sztywno z wglebnikiem, nato- 84 06384 063 3 4 miast do dolnego denka kolumny jest zamocowany pisak.

Dzialanie opisanej sondy sprezynowej polega na tym, ze poprzez przekladnie zebata przesuwa sie w miare jednostajnie kolumne w dól, co powoduje wprowadzanie wglebnika w glebe. Opuszczajaca sie kolumna" pociaga za soba beben rejestratora, który przesuwajac sie po linii srubowej obraca sie jednoczesnie wokól swojej osi. Opór, rozklimowywa- nej gleby uwidacznia sie odpowiednim ugieciem na¬ ciskowej sprezyny, na która jest wywierany nacisk kolumny. Zamocowany do kolumny pisak kresli wiec na bebnie rejestratora kazdoczesna wielkosc ugiecia sprezyny w stosunku do jej pozycji sta¬ tycznej. Znajac charakterystyke sprezyny przelicza sie nastepnie krzywa z wykresu na wartosci sily w funkcji gleEokol^ijwprowadzania wglebnika.

Konstrukcja opisanfej znanej sondy sprezynowej ma wiele niedogodnosci. Nie pozwala mianowicie na boz^fetsp^rmi^Wdczyt wyniku pomiaru i wymaga dodoffikoWycrf'"czynnosci dla uzyskania tego wyni¬ ku. Najwieksza jednak wada sondy jest zupelne znieksztalcenie pomiaru w przypadku, gdy wgleb- nik natrafi na opór wywolujacy maksymalne ugie¬ cia sprezyny az do zetkniecia sie jej zwojów. Ma to miejsce wtedy, gdy na drodze wglebnika znaj¬ dzie sie warstwa o duzo wiekszej spoistosci w sto¬ sunku do gleby badz tez. przykladowo kamien.

Wówczas kolumna zgniata calkowicie sprezyne i naped mechanizmu zebatego jest przenoszony bez¬ posrednio na wglebnik. Po przejsciu przez twarda warstwe nastepuje 'gwaltowne rozprezenie nacisko¬ wej sprezyny rejestrowane na bebnie. Wskutek' tego wglebnik zostaje wprowadzony w glebe z sila duzo wieksza od sily niezbednej dla rozklinowania, przez pomiarowa stozek wglebnika, a wiec w konsekwen¬ cji wykres na bebnie nie odpowiada rzeczywistemu pomiarowi zwiezlosci.

Celem wynalazku jest usuniecie opisanych nie¬ dogodnosci. Dla osiagniecia tego celu postawiono zadanie skonstruowania takiego urzadzenia, w któ¬ rym bedzie mozliwym bezposredni odczyt wyniku pomiaru oraz które pozwoli na pomiar zwiezlosci z wieksza niz dotychczas dokladnoscia.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku aksonometrycznym urzadzenie do pomiaru zwiezlosci gleby, fig. 2 — w przekroju podluznym sprezynowy czujnik urzadzenia z fig. 1, natomiast fig. 3 — przykladowy wykres pomiaru sily w funkcji glebokosci Wnikania wglebnika, wy¬ konany za pomoca urzadzenia wedlug wynalazku.

Urzadzenie wedlug wynalazku pod wzgledem za¬ sady dzialania nalezy do grupy sond sprezynowych.

Zawiera wiec konstrukcje nosna w postaci czterech pionowych pretów 1, 2, 3, 4 zamocowanych trwale do dwóch plaskich belek 5 i 6, z których dolna belka 5 pelni role podstawy urzadzenia (fig. 1).

Od spodu podstawy 5 zamocowane sa do niej dwa obrotowe plaskowniki 7, które w stanie rozlozonym tworza wraz z podstawa krzyzak. Na górnej belce 6 jest osadzony mechanizm napedowy 8 sondy, na przyklad mechanizm srubowy z napedem recznym.

Element mechanizmu realizujacy ruch postepowy jest polaczony za pomoca popychacza 9 ze spre¬ zynowym czujnikiem 10 urzadzenia. Czujnik 10 jest usytuowany miedzy belka górna 6'a podstawa 5 równolegle do pretów 1, 2, 3, 4, zas jego przedlu¬ zeniem jest wglebnik 11 przechodzacy przez otwór w podstawie 5 i zakonczony stozkiem 12. Sprezy¬ nowy czujnik 10 ma dwie ustawione pod katem rolki 13 prowadzone wzdluz preta 1 zapewniajac przez to prostoliniowy ruch czujnika. Na przeciw¬ leglym do preta 1 precie 2 jest przymocowana po¬ dluzna tarcza 14 rejestratora z uchwytami 15 na papier. Tarcza J,4 jest ustawiona pionowo i stanowi wycinek teoretycznego kola, którego promien jest równy odleglosci od osi wglebnika 11 do preta 2.

Wysokosc tarczy 14 odpowiada maksymalnej gle¬ bokosci na jaka moze byc wprowadzony wgleb¬ nik 1,1 w glebe.

Istotne zespoly tworzace wlasciwa sonde pomia¬ rowa sa pokazane w przykladowym wykonaniu na fig. 2. Sprezynowy czujnik sklada sie z cylin¬ dra 16, wewnatrz którego jest suwliwy tlok 17 do¬ ciskany spiralna sprezyna naciskowa 18 do dna 19 cylindra. Od góry cylinder 16 jest zamkniety den¬ kiem 20 z zamocowanym do tego denka popycha- czem 9. Tlok 17 w górnej swej czesci ma wyko¬ nany zderzak 21, zas w Czesci dolnej ma króciec 22 wyprowadzony poza cylinder 16. Od czola krócca 22 znajduje sie gwintowane gniazdo, w które wkreca sie wglebnik 11. Wglebnik 11 jest wymienny. Kró¬ ciec 22 ma ponadto wykonany podluzny rowek 23 stanowiacy prowadnice dla sworznia 24 osadzonego w dnie 19 cylindra 16 i zabezpieczajacego tlok 17 przed obracaniem sie /w cylindrze. Pod cylindrem 16 na wglebniku '11 jest osadzony mechanizm reje¬ strujacy ruch postepowy wglebnika oraz jedno¬ czesnie przetwarzajacy ugiecie sprezyny czujnika i rejestrujacy to ugiecie. Mechanizm ten sklada sie z cylindrycznego korpusu 25 zwienczonego koron¬ ka zawierajaca dwie klowe prowadnice 26 i 27..

Czola prowadnic 26 i 27 wspólpracuja z rolka 28- osadzona obrotowo w widelkach trzpienia 29 zamo¬ cowanego do dna 19 cylindra 16. Wewnatrz cylin¬ drycznego korpusu 25, wspólosiowo z nim jest za¬ mocowana obrotowo tuleja 30 osadzona luzno na wglebniku 11. Tuleja 30 jest ulozyskowana w kor¬ pusie 25 za pomoca lozyska 31 i równoczesnie sta¬ nowi ostoje dla spiralnej sprezyny 32 ' napinanej przez obrót korpusu 25. Pozycja tulei 30 wzgledem wglebnika 11 jest utrzymywana za pomoca sruby dociskowej 33. Na zewnatrz cylindrycznego korpu¬ su 25 jest osadzony pierscien 34 z zamocowanym do niego pisakiem 35. Pierscien 34 jest blokowany z korpusem 25 sruba 36.

Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku opisano nizej na przykladzie wykonania pomiaru zwiezlosci gleby. Przed pomiarem luzuje sie srube 36 oraz srube dociskowa 33 i przemieszcza sie korpus 25 mechanizmu przetwarzajacego wzgledem wglebni¬ ka 11 tak, aby wierzcholek wybranej klowej pro¬ wadnicy 23 lub 27 oparl sie o rolke 28. Nastepnie napina sie spiralna sprezyne 32, obracajac tuleje 30 o okolo 120° i przytrzymujac korpus 25. W tej po¬ zycji dokreca sie srube dociskowa 33 co powoduje zamocowanie mechanizmu przetwarzajacego na wglebniku 11. Po ustawieniu pisaka 35 w odpo- 40 v 45 50 55 60V 84063 6 wiedniej pozycji na papierze przymocowanym do tarczy 14, pozycje te ustala sie dokrecajac srube 36 i unieruchamiajac pierscien 34 na korpusie 25. Po wykonaniu opisanych czynnosci wstepnych przyste¬ puje sie do wykonania pomiaru.

Urzadzenie ustawia sie w miejscu badania zwie¬ zlosci i w zaleznosci od potrzeby obciaza sie je wykorzystujac rozlozone plaskowniki 7. Nastepnie obraca sie korba przykladowego mechanizmu nape¬ dowego 8, co wywoluje poosiowy ruch popycha- cza 9 w dól. Ruch popychacza przenosi sie na cylinder 16, a dalej na sprezyne naciskowa 18, która naciska na tlok 17. Tlok 17 dziala bezposred¬ nio na wglebnik 11 i wprowadza go w glebe. Ra¬ zem z wglebnikiem 11 przesuwa sie w dól zamo¬ cowany do niego za posrednictwem mechanizm przetwarzajacego pisak 35. W trakcie wprowadza¬ nia wglebnika 11 gleba bedzie stawiala opór, co przejawi sie ugieciem sprezyny naciskowej 18 pro¬ porcjonalnie do oporu. Ugiecie sprezyny 18 spowo¬ duje nacisk rolki 28 na skosna czesc klowej pro¬ wadnicy 26 lub 27 wybranej przed pomiarem. Na¬ cisk rolki wywola wiec odpowiedni obrót korpu¬ su 25 mechanizmu przetwarzajacego a z nim takze obrót pisaka 35. W rezultacie na papierze przymo¬ cowanym do tarczy 14 pisak 35 bedzie kreslil krzy¬ wa A odzwierciedlajaca wielkosc ugiecia sprezy¬ ny 18 w funkcji glebokosci wnikania stozka 12 wglebnika 11 (fig. 3). W przykladzie wykonania mechanizm przetwarzajacy ma dwie klowe prowad¬ nice 26' i 27 rózniace sie miedzy soba katem skosu.

Kat ten jest tak dobrany, ze prowadnica 26 prze¬ twarza osmiomilimetrowe ugiecie sprezyny 18 na 80 milimetrów poziomego zapisu pisaka 35, nato¬ miast prowadnica 27 przetwarza cztery milimetry ugiecia sprezyny takze na 80 milimetrów pozio¬ mego ruchu pisaka 35. Umozliwia to badanie gleb o róznej zwiezlosci za pomoca tego sa¬ mego urzadzenia i bez koniecznosci wymiany sprezynowego czujnika. Jezeli na drodze stozka 12 wglebnika 11 znajdzie sie warstwa o spoistosci znacznie wiekszej niz spoistosc gleby, wówczas na¬ stapi maksymalne ugiecie sprezyny 18 co zostanie przeksztalcone na maksymalny obrót pisaka 35 (krzywa B na fig. 3). Jednoczesnie czolo popycha¬ cza 9 oprze sie o czolo zderzaka 21 tloka 17. Sila nacisku zostanie wówczas przylozona bezposrednio na wglebnik 11 «co pozwoli przebic warstwe. Po przebiciu warstwy nastapi rozprezenie sprezyny 18 i gwaltowny ruch wglebnika 11 w glebe. Ruch ten jednak dzieki mechanizmowi przetwarzajacemu be¬ dzie wynosil maksimum osiem lub nawet tylko cztery milimetry zaleznie od stosowanej klowej pro¬ wadnicy, po czym bedzie znów rejestrowana sila rzeczywista (krzywa C na fig. 3). Podczas powrotu wglebnika 11 w górne polozenie pisak 35 kresli linie zerowa D, dlatego tez nie jest wymagane do¬ kladnie powtarzalne ustawienie startowe pisaka.

Otrzymany wykres jest wiernym odtworzeniem zmian zwiezlosci w profilu glebowym i nadaje sie do bezposredniego odczytu.

Claims (3)

1. Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do badania zwiezlosci gleby i gruntu skladajace sie z pretowej pionowej konstrukcji nosnej, wewnatrz której jest umieszczony sprezy¬ nowy czujnik polaczony z mechanizmem napedo¬ wym oraz zawierajace wglebnik zakonczony stoz¬ kiem, a wglebnik ten stanowi przedluzenie sprezy¬ nowego czujnika i przechodzi przez otwór w pod¬ stawie urzadzenia, znamienne tym, ze sprezynowy czujnik sklada sie z cylindra (16), wewnatrz któ¬ rego jest suwliwy tlok (17) dociskany spiralna sprezyna naciskowa (13) do dna (19) cylindra, zas od góry cylinder jest zamkniety denkiem (20) z za¬ mocowanym do tego denka popychaczem (9) pola¬ czonym z mechanizmem napedowym (8), a do tlo¬ ka (17) jest przymocowany wglebnik. tf 15 20 25 30 3584 063 7 ,5 FIG. 1 FIG.

2 FIG.

3 PZG Bydg., zam. 1645/76, nakl. 130-f20 Cena 10 zl