Устройство для калибровки датчиков порового давления

 

Изобретение предназначено для калибровки датчиков порового давления « Калибровка датчиков осуществля ется в испытательной ка йере 1 с нагрузочным поршнем 6, на дне которой установлены дисковый фильтр 5 и образцовый датчик 8 давления. Имеется гидравлическая камера 10с поршнем 11 и нагрузочным приспособлением, которая соединена каналом с образцовым датчиком и фильтром. Повьшение точности достигается выполнением фильтра двухслойным с соотношением диаметров пор и толщин верхнего и нижнего слоев 0,07-0,13, соотношением Диаметров пор верхнего слоя и диаметра частиц наименьшей фракции грунта 0,3-0,5 и диаметров пор нижнего слоя фильтра и его толщины 0,002-0,003. 1 ил. 9 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4G 01 L 27 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4251372/24-10 (22) 03.04.87 (46) 23.11.88. Бюл. И- 43 (71) Государственный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и проектный институт угольной промышленности "УкрНИИпроект" (72) ц).Д.Мазур-Джуриловский (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 709962, кл. G 01. L 27/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ ПОРОВОГО ДАВЛЕНИЯ

I (57) Изобретение предназначено для калибровки датчиков порового давления. Калибровка датчиков осуществля ется в испытательной камере 1 с нагрузочным поршнем б, на дне которой установлены дисковый фильтр 5 и образцовый датчик 8 давления, Имеется гидравлическая камера 10 с поршнем

11 и нагрузочным приспособлением, которая соединена каналом с образцовым датчиком и фильтром. Повышение точности достигается выполнением фильтра двухслойным с соотношением диаметров пор и толщин верхнего и нижнего слоев О, 07-0, 13, соотношением диаметров пор верхнего слоя и диаметра частиц наименьшей фракции грунта 0,3-0,5 и диаметров пор нижнего слоя фильтра и его толщины

0,002-0,003. 1 ил.

1439422

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испсльзовано при измерениях в инженерной геологии для определения устойчивос5 ти строительных сооружений.

Цель изобретения — повышение точности калибровки датчиков порового давления.

На чертеже схематично изображено .1п предлагаемое устройство.

Устройство состоит из жесткой испытательной камеры 1, имеющей B верхней части наружную резьбу и уплотнительные кольцевые выступы 2. С наруж-15 ной стороны на корпусе установлен герметичный разъем 3 для вывода из корпуса соединительных проводников от калибруемого датчика 4 порового давления. Грунт располагается межцу 20 двухслойным фильтром 5 .и нагрузочным поршнем 6. Дно камсры имеет Bûемку 7, в которой установлен образцовый мембранный тензорезисторный датчик 8 давления. Выемка соединена 25 каналом 9 с внутренней полостью камеры. Рядом с ней расположена гидравлическая камера 10 с винтовым поршнем 11, проходящим ерез крышку цилиндра 12. Контргайкой 13 поршень может быть закреплен в заданном положении. Горизонтальный канал 14 соединяет полости камеры и цилиндра .

Наружный вывод канала перекрывается игольчатым клапаном 15, который может быть заменен манометром.

Устройство работает следующим образом.

Перемещая поршень 1! гидравлической камеры 10, добиваются появления воды на поверхности фильтра

5, после чего излишек воды с его поверхности убирают. Затем горизонтальный канал закрывают клапаном, исполнительную камеру 1 заполняют грунтом с закладкой в средней части

его объема калибруемого датчика 4 порового давления и на грунт устанавливают нагрузочный поршень 6. На поршень подают ступенчатую нагрузку, при которой сопоставляют показания

50 датчика 4 и датчика 8 давления. При малом количестве выделяющейся поровой воды малая жесткость измерительной системы может привести к существенным погрешностям измерений. В фильтре большое удалвное гидравлическое сопротивление имеет лишь его верхний мелкопористый слой, удержива ощий частицы грунта. Так как он тонок, а нижняя часть фильтра имеет малое удельное и общее гидравлическое сопротивления, то общее сопротивление фильтра оказывается малым.

Точность устройств для калибровки датчиков порового давления должна быть не менее чем на порядок выше точности калибруемых датчиков и гидравлическое сопротивление фильтра устройства должно быть на порядок меньше сопротивления фильтра датчика, что может быть достигнуто соот- ветствующим уменьшением (в десять раз) толщины фильтра.

Однако фильтры изготавливаются из хрупких материалов и применение их с толщиной менее 1 — 2 мм при диаметре несколько сантиметров нецелесообразно, так как работа с подобными фильтрами,.как и технология их изготовления, черезвычайно усложняется. Поэтому необходимый эффект снижения сопротивления фильтра может быть достигнут при изготовлении его двухслойным с соотношением диаметра пор верхнего и нижнего слоев и их толщины 1 : !0, Так как гидравлическое сопротивление фильтра пропорционально квадрату диаметра пор, то сопротивление нижнего слоя при этом оказывается в 10 раз меньше сопротивления верхнего слоя и величиной его можно пренебречь. Общее снижение сопротивления поэтому можно считать пропорциональным уменьшению толщины верхнего слоя, т.е. примерно на порядок.

Размер пор фильтров определяется фракционным составом зернистого материала, используемого для изготовления фильтров. В производственных условиях он может быть определен с погрешностью + ЗОЕ. Отсюда с учетом погрешностей определения фракционного состава соотношение диаметров пор и толщин верхнего и нижнего слоев составляет не О, 1, а 0,,07-0, 13.

Условием нормальной работы фильтра является задержка самых малых частиц

I грунта, т.е. максимальный диаметр пор верхнего слоя фильтра не должен превосходить минимальный размер частиц грунта.

Связывая диаметр пор верхнего слоя со средним диаметром частиц наименьшей фракции грунта и принимая ее за единицу, получают предельный

1439422

Применение изобретения позволит повысить точность инженерных расчетов и снизить расходы материалов и затрат на строительатво.

Составитель И.Невский

Техред А.Кравчук Корректор В.Гирняк

Редактор А.Коэориз

Заказ 6067/40 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 наименьший диаметр частиц грунта

0,7 от среднего диаметра частиц, что одновременно определяет и значение наибольшего допустимого диаметра пор фильтра.

Однако практически это значение может быть также задано с погрешностью + +307. При погрешности + 307 частицы грунта не задерживаются.

Следовательно, средний диаметр пор должен быть уменьшен еще на 307 (т.е. он составит 0,5 диаметра частиц грунта).

Полученное значение в то же время дает лишь предельное соотношение диаметра пор и частиц грунта, когда они могут быть равны и когда частицы равновероятно могут быть или задержаны или пропущены фильтром. Для гарантированной задержки частиц диаметр пор должен быть уменьшен еще на один интервал отклонения от среднего значения или на 30 (т.е. 0,4 диаметра частиц грунта). С учетом естественного разброса значений диаметр пор составляет 0,4+303 =

= 0,4 + 0,1 или 0,3 — 0,5 среднего диаметра наименьшей фракции частиц грунта.

Соотношение среднего диаметра пор нижнего слоя и его толщины, составляющего основную толщину фильтра, определяется условиями изготовления фильтров, при которых минимальная толщина их составляет 1 — 2 мм. Со-, отношение 0,002-0,003 получают на основе данных применительно к измерениям в глинах, где частицы имеют наименьшие размеры.

Расчет конструктивных параметров фильтра для случая определения поро1 вого давления в глинах со средним диаметром мельчайшей фракции 0,001 мм (по средним значениям параметров)

5 следующий, мм: диаметр пор верхнего слоя 0,0004; диаметр пор нижнего слоя 0,004; толщина нижнего слоя

1,6," толщина верхнего слоя О, 16.

10 При измерении порового давления в грунтах более крупных фракций возможно соответственно увеличение толщины фильтра.

20 Формула изобретения

Устройство для калибровки датчиков порового давления, содержащее испытательную камеру в виде цилиндоа

25 с нагрузочным поршнем, на дне которой установлен образцовый датчик давления, отделенный от рабочего объема камеры дисковым фильтром, гидравлическую камеру с поршнем и нагрузочным приспособлением, связанную каналом с образцовым датчиком и фильтром, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в нем фильтр выполнен двухслойным с соотношением диаметров пор и толщин верхнего и нижнего слоев 0,07-0, 13, при этом соотношение диаметров пор верхнего слоя и среднего диаметра частиц наименьшей фракции испытывае4> мого грунта 0,3-0 5, а диаметров пор нижнего слоя фильтра и его толщины

0,002-0,003.