Устройство для измерения удельного электрического сопротивления земли
Владельцы патента RU 2284531:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет (RU)
Изобретение относится к энергетике и, в частности, к предпроектным изысканиям при строительстве объектов электроэнергетики, линий электропередачи. Технический результат изобретения: расширение функциональных возможностей и области применения устройства, снижение трудовых затрат на измерения, повышение точности измерения, сохранение окружающей среды. Сущность: устройство выполнено в виде диэлектрической трубы, торец нижнего основания которой оснащается токовым электродом с пилообразными зубьями. Устройство устанавливается вертикально и погружается в землю, при этом в трубе формируется электрически изолированный образец земли, на котором производятся измерения без его извлечения из земли и из устройства. Устройство снабжено рядом потенциальных электродов, размещенных внутри трубы и контактирующих с образцом земли на различных уровнях. Устройство позволяет определить удельное сопротивление каждого отдельно взятого слоя земли, а также среднее сопротивление слоя земли на полную глубину погружения. 2 ил.
Изобретение относится к энергетике, в частности к проектным изысканиям при строительстве объектов энергетики.
Известны устройства для измерения удельного электрического сопротивления грунта. Например, устройство по а.с. SU №1320771, кл. G 01 R 27/20, опублик. 30.06.87. Бюл. №27, содержащее измерительные приборы, токовые и два потенциальных электрода. Имеет недостаток, заключающийся в том, что технология измерения весьма трудоемка, а точность измерения низка.
Известно устройство для измерения удельного сопротивления грунта по а.с. SU №1312495, кл. G 01 R 27/20, опублик. 23.05.87. Бюл. №19, содержащее штыревые вертикальные зонды-электроды, размещенные коаксиально относительно центрального зонда-электрода, содержащего в средней части измерительную проводящую зону и симметрично по высоте расположенные, относительно этой зоны, две охранные зоны. Недостатком устройства является то, что для измерения требуется много вспомогательных боковых зондов-электродов, установка которых требует больших трудозатрат и увеличивает расход металла.
Известно устройство для измерения удельной электропроводности жидких сред по а.с. SU №1684724, кл. G 01 R 27/22, опублик. 15.10.91. Бюл. №38 (принято за прототип). Устройство содержит диэлектрическую трубу, токовые электроды и измерительные электроды.
Недостаток устройства состоит в том, что оно применимо только для измерения удельной электропроводности жидких сред и не приспособлено для измерения удельного сопротивления земли.
Техническим решением задачи является расширение функциональных возможностей и области применения устройства, снижение материальных и финансовых затрат на измерения удельного электрического сопротивления земли, повышение точности измерений, сохранение окружающей среды.
Для решения поставленной задачи в устройстве для измерения удельного электрического сопротивления земли, содержащем диэлектрическую трубу, токовые электроды, измерительные электроды, его диэлектрическая труба по периметру своего нижнего основания оснащена кольцевым токовым электродом, торец которого имеет пилообразную форму с зубьями, режущие острия которых расположены под углом 30-45° к линии, касательной к окружности трубы, а на внутренней поверхности диэлектрической трубы расположен ряд кольцевых измерительных электродов, каждый из которых подключен самостоятельным проводником, заложенным в стенку диэлектрической трубы, к выводным контактам при этом на верхнем торце диэлектрической трубы установлены стойки для направления винтовой штанги с дисковым токовым электродом и диэлектрической прижимной шайбой, причем стойки выполнены разъемными и закреплены на трубе шарнирно с возможностью поворота в горизонтальное положение для использования их в качестве рукояток при вращении диэлектрической трубы во время погружения ее в землю и подготовки образца земли к измерениям.
Новизна устройства заключается в том, что оно устанавливается и погружается в землю вертикально, для чего оснащено торцевым электродом, имеющим зубья и выполняющим одновременно функции бурового инструмента и токового электрода.
Устройство создает электрически изолированный образец для измерения непосредственно в толще исследуемого участка земли, без разрушения ее естественной структуры, без извлечения образца земли на поверхность. Кроме этого, устройство снабжено рядом потенциальных электродов, контактирующих с образцом земли на разных глубинах, что расширяет его функции и область применения, позволяет определить общее удельное сопротивление земли и отдельных ее слоев, а также применять различные способы измерений и измерительные приборы.
На чертежах, в состоянии готовности для измерений, изображено устройство для измерения удельного электрического сопротивления земли: фиг.1 - вертикальный разрез по оси устройства; фиг.2 - вид снизу токового электрода с зубьями.
Устройство для измерения удельного электрического сопротивления земли содержит диэлектрическую трубу 1, на нижнем конце которой закреплен кольцевой токовый электрод 2 с зубьями 3. Внутри трубы 1 размещены кольцевые измерительные электроды 4, присоединенные к электрическим проводникам 5 и выводным контактам 6. На верхнем торце 1 установлены разъемные стойки 7 с возможностью поворота в шарнирах 8. На торцах стоек выполнена резьба, предназначенная для удержания и направления штанги 9 с электродом 10 и прижимной шайбой 11. Внутри трубы 1 размещается сформированный ею образец земли 12.
Устройство для измерения удельного электрического сопротивления земли работает следующим образом.
На местности, в районе строительства линии электропередач, выбирается участок для сооружения заземляющего устройства и измерения удельного электрического сопротивления земли. В точке измерения устанавливается устройство таким образом, чтобы диэлектрическая труба 1 занимала вертикальное положение и ее кольцевой электрод 2, оснащенный пилообразными зубьями 3, опирался на свободную от растительности землю.
Разъемные стойки 7, установленные на верхнем торце трубы 1 с возможностью поворота в шарнирах 8, разводятся в горизонтальное положение (на фиг.1 левая стойка показана пунктиром) и используются как рукоятки, с помощью которых оператор вращает трубу 1 (на фиг.2 показано стрелкой), погружает ее в землю, формирует и подготавливает к измерению образец земли 12. При этом токовый электрод 2 с зубьями 3, режущие кромки которых расположены под углом 30-45° к линии, касательной к окружности трубы 1 (фиг.2), захватывают частицы земли, отбрасывают их к стенкам образовавшейся скважины, уплотняют стенки и тем предотвращают осыпание земли и заклинивание трубы 1 в скважине. Высоту диэлектрической трубы 1 и глубину ее погружения в землю выбирают такими, чтобы отношение высоты образца земли 12 к его диаметру было не меньше пятикратного.
При достижении заданной глубины погружения в трубу 1 устанавливают винтовую штангу 9 с токовым электродом 10 и диэлектрической прижимной шайбой 11. Стойки 7 поворачиваются в исходное положение, соединяют их таким образом, чтобы нарезанная на концах стоек 7 резьба образовывала вокруг штанги 9 направляющую гайку. Вращением штанги 9 электрод 10 и шайба 11 прижимаются к образцу земли 12, уплотняют его и создают надежный электрический контакт с токовыми электродами 2 и 10 и измерительными электродами 4. Электроды 2, 10, 4 с помощью проводников 5, заложенных в стенки диэлектрической трубы 1, и выводных контактов 6 присоединяются к измерительным приборам (на фиг.1 не показано).
В случаях, когда земля сухая и ее влажность слишком низкая, сначала измеряют сопротивление сухого образца земли, а затем образец 12 увлажняют дистиллированной водой до 100% влажности и измеряют его удельное сопротивление повторно.
По результатам измерений рассчитывают коэффициент сезонных изменений удельного сопротивления земли, который принимается за расчетный при проектировании заземляющего устройства.
По окончании измерений диэлектрическая труба 1 с помощью штанги 9 и прижимной шайбы 11 извлекается из скважины, а образец 12 остается в скважине. Таким образом, сохраняются окружающая среда и почвенный покров земли.
Положительный эффект предлагаемого устройства заключается в следующем:
- снижение трудовых и материальных затрат на измерение удельного электрического сопротивления земли;
- повышение точности измерений и выбор коэффициента сезонных изменений удельного сопротивления земли;
- расширение функциональных возможностей устройства путем переключения потенциальных электродов может использоваться для послойного измерения удельного сопротивления земли и среднего удельного сопротивления на всей глубине погружения.
Устройство для измерения удельного электрического сопротивления земли, содержащее диэлектрическую трубу, токовые электроды, измерительные электроды, отличающееся тем, что диэлектрическая труба по периметру своего нижнего основания оснащена кольцевым токовым электродом, торец которого имеет пилообразную форму с зубьями, режущие острия которых расположены под углом 30-45° к линии, касательной к окружности трубы, а на внутренней поверхности диэлектрической трубы расположен ряд кольцевых измерительных электродов, каждый из которых подключен самостоятельным проводником, заложенным в стенку диэлектрической трубы, к выводным контактам, при этом на верхнем торце диэлектрической трубы установлены стойки для направления винтовой штанги с дисковым электродом и диэлектрической прижимной шайбой, причем стойки выполнены разъемными и закреплены на трубе шарнирно с возможностью поворота в горизонтальное положение для использования их в качестве рукояток при вращении диэлектрической трубы во время погружения ее в землю и подготовки образца земли к измерениям.
