ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА
SENSOR FOR MEASUREMENT OF GROUND PRESSURE

Изобретение относится к техническим устройствам для измерения давления в пластичных и сыпучих средах, в т.ч. грунтах.
Известен датчик для измерения давления грунта (месдоза), включающий магнитоанизотропный чувствительный элемент, жесткий диск, выполненный за одно целое с магнитоанизотропным чувствительным элементом и воспринимающий давление грунта, обмотки электрического измерительного устройства, удлиненную стенку элемента для закрепления датчика в бетонной конструкции сооружения [Авт. св. СССР №442268, E02D 1/08, G01N 33/24. Месдоза / Шалацкий Л.Г. // Открытия. Изобретения. - Бюл. №33. - 1974].
Недостатками указанного устройства являются сложность изготовления и эксплуатации датчика.
Известен датчик для измерения давления грунта, включающий корпус с упором, чувствительный элемент, силовоспринимающую систему и измерительное приспособление [Авт. св. СССР №1254113, E02D 1/00. Датчик для измерения реактивного давления грунта / Родригес А.Ф., Тугаенко Ю.Ф. // Открытия. Изобретения. - 1986, №32 - (прототип)].
Недостатками известных устройств является относительная сложность изготовления и эксплуатации датчика.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности датчика для измерения давления грунта, уменьшение сложности изготовления и эксплуатации, а также снижение его стоимости.
Технический результат достигается тем, что в датчике для измерения давления грунта, включающем корпус с упором, чувствительный элемент, силовоспринимающую систему и измерительное приспособление, согласно изобретению силовоспринимающая система выполнена в виде двух жестких дисков, между которыми размещен чувствительный элемент в виде диска из упругосжимаемого материала, при этом жесткие диски и чувствительный элемент соосно ориентированы относительно друг друга цилиндрическими направляющими, оснащенными регулировочными гайками предварительного сжатия чувствительного элемента, причем один из жестких дисков имеет возможность свободного перемещения по цилиндрическим направляющим и снабжен центрирующей лункой для сопряжения со сферической головкой упора, неподвижный диск размещен соосно корпусу, а измерительное приспособление закреплено на подвижном диске.
Новизна изобретения заключается в том, что силовоспринимающая система выполнена в виде двух жестких дисков, между которыми размещен чувствительный элемент, выполненный в виде диска из упругосжимаемого материала, при этом жесткие диски и чувствительный элемент соосно ориентированы относительно друг друга цилиндрическими направляющими, оснащенными регулировочными гайками предварительного сжатия чувствительного элемента, причем один из жестких дисков имеет возможность свободного перемещения по цилиндрическим направляющим и снабжен центрирующей лункой, сопряженной со сферической головкой упора, неподвижный диск размещен соосно корпусу, а измерительное приспособление закреплено на подвижном диске.
Такое конструктивное исполнение позволяет упростить изготовление и эксплуатацию датчика для измерения давления грунта, применяемого в случае измерения малых давлений и не имеющего ограничений по форме и размерам.
Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению обеспечить его эффективность и снизить стоимость изготовления.
Вышеизложенное позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень».
Заявляемый датчик для измерения давления грунта и пояснения по его работе схематично изображены на чертеже, где на
фиг. 1 - датчик для измерения давления грунта (вид сбоку с разрезом корпуса вертикальной плоскостью);
фиг. 2 - датчик для измерения давления грунта (разрез А-А).
Датчик для измерения давления грунта состоит из корпуса 1, чувствительного элемента 2, измерительного приспособления 3 в виде двух датчиков перемещений и фиксаторов 4, силовоспринимающей системы в виде двух жестких дисков 5 и 6, цилиндрические направляющие 7, регулировочные гайки 8, центрирующую лунку 9, подвижную герметичную прокладку 10.
Измеряемая сила передается на датчик для измерения давления грунта через центрирующий упор 11 со сферической головкой 12.
Чувствительный элемент 2 выполнен в виде диска из упругосжимаемого материала, например резины, и размещен между двумя жесткими дисками 5 и 6 и соосно этим дискам.
Диски 5 и 6 соосно ориентированы относительно друг друга направляющими 7. Один из дисков 5 имеет возможность перемещаться по направляющим 7. Гайками 8 создается и регулируется предварительное сжатие чувствительного элемента 2.
Второй жесткий диск 6 соединен с корпусом 1 подвижной герметичной прокладкой 10.
Центрирующая лунка 9 выполнена на поверхности подвижного диска 5 в точке пересечения с его поверхностью оси симметрии дисков.
Измерительное приспособление 2 выполнено из двух измерителей линейных перемещений, расположенных симметрично относительно оси симметрии дисков. Каждый из измерителей линейных перемещений может быть выполнен в виде цифрового или индукционного датчика линейных перемещений.
Выполнение чувствительного элемента 2 из упругосжимаемого материала обеспечивает его обратимую деформацию и воспроизводимость данных ее измерений, повышает их достоверность и точность.
Выполнение чувствительного элемента 2 в виде диска и размещение его соосно жестким дискам 5 и 6 с помощью цилиндрических направляющих 7 обеспечивает равномерное распределение сжимающей нагрузки на чувствительный элемент 2 и повышает достоверность результатов измерений давления грунтового основания.
Выполнение центрирующей лунки 9 на подвижном диске 5 и сферической головки 12 на упоре 11 обеспечивает соосную передачу нагрузки на датчик для измерения давления грунта и повышает достоверность результатов измерений давления грунтового основания.
Датчик для измерения давления грунта работает следующим образом.
На выровненное грунтовое основание 13 устанавливают датчик для измерения давления грунта в собранном виде так, чтобы наружная поверхность жесткого диска 6 имела непрерывный контакт с основанием 13. Фундамент или заменяющий его штамп со специальным гнездом для размещения датчика для измерения давления грунта монтируют так, чтобы подошва фундамента/штампа была в одной плоскости с наружной поверхностью жесткого диска 6. При этом упором 11 фиксируют исходное положение датчика для измерения давления грунта и регистрируют начальные показания измерителей линейных перемещений измерительного приспособления 3. После нагружения грунтового основания фундаментом или штампом регистрируют текущие показания измерителей линейных перемещений измерительного приспособления 3. Среднее значение показаний измерителей линейных перемещений измерительного приспособления 3 принимают за фактическое значение сжатия чувствительного элемента 2, по которому судят о величине измеряемого давления грунтового основания.