устройство для определения коэффициента фильтрации грунтов

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВ, включающее систему водоподачи с напорным бачком и уравнительным бачком, установленным с возможностью перемещения вдоль вертикальной стойки, соединенными друг с другом водоподводящей трубкой, а также фильтрационный блок с водовыпуском, соединенный водоподающей трубкой с уравнительным бачком и приспособлением для замеров расхода фильтрационной воды, отличающееся тем, что напорный и уравнительный бачки жестко соединены друг с другом, установлены с возможностью совместного перемещения вдоль вертикальных стоек и соединены с системой водоподачи, выполненной в виде двух трубок - водо- и воздухоподающей, встроенных в оба бачка так, что верхний конец воздухоподающей трубки расположен у верха напорного бачка, верхний конец водоподающей трубки - у дна напорного бачка, а их нижние концы размещены в уравнительном бачке на одном уровне, при этом приспособление для замеров расхода фильтрационной воды содержит самописец и мерный сосуд с поплавком, на оси которого закреплено перо самописца, причем водовыпуск фильтрационного блока соединен с мерным сосудом, имеющим объем, равный объему напорного бачка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству, почвоведению и мелиорации.

Известно устройство для определения коэффициента фильтрации, содержащее напорный бак с водоподающей, водоотводящей и сливной трубками, фильтрационный прибор с водоподающей, камерой фильтрационными дисками, водосливной трубкой и мерным цилиндром для замеров фильтрационных расходов воды [1] .

Недостатками прибора являются трудоемкость обслуживания, так как требуются периодические замеры расходов воды, небольшая точность измерений, невозможность фиксации процесса фильтрации во времени, работа в режиме одного постоянного напора, а также пригодность для конкретного типа грунтов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения коэффициента фильтрации грунтов, включающее систему водоподачи с напорным бачком и имеющим возможность перемещения вдоль вертикальной стойки уравнительным бачком, соединенных друг с другом водоподводящей трубкой, а также фильтрационный блок с водовыпуском, соединенный водоподающей трубкой с уравнительным бачком и приспособлением для замеров расхода фильтрационной воды.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно работает в системе водопровода-водослива и требует наблюдения и регулирования уровня воды в уравнительном баке, т. е. постоянного присутствия обслуживающего персонала, периодического измерения объема профильтровавшейся через грунт воды. Результаты исследований не отличаются точностью. Устройство сложно и громоздко.

Цель изобретения - повышение точности измерений и снижение трудоемкости процесса для широкого диапазона грунтов.

Цель достигается тем, что в устройстве, включающем систему водоподачи, состоящую из напорного бачка с водоподающей трубкой и фильтрационного блока с фильтрационными дисками, водовыпуском и приспособлением для замеров расходов фильтрационной воды, последнее выполнено в виде мерного сосуда с поплавком, на оси которого жестко закреплено перо самописца, и часового механизма с лентой для записи, а система водоподачи снабжена уравнительным бачком и водоподающей и воздухоподающей трубками, встроенными в оба бачка так, что верхний конец воздухоподающей трубки расположен почти у верха напорного бачка, верхний конец водоподающей трубки расположен у самого дна напорного бачка, а их нижние концы размещены на одном уровне уравнительного бачка, причем оба бачка жестко связаны друг с другом и установлены с возможностью перемещения вдоль вертикальных стоек и фиксации в заданных положениях, кроме того, напорный бачок и мерный сосуд самописца имеют одинаковые объемы.

Сущность изобретения заключается в том, что с помощью самописца можно автоматически фиксировать фильтрационный расход воды во времени, что существенно увеличивает точность определений и снижает трудозатраты по эксплуатации прибора. Жесткое соединение уравнительного и напорного бачков с возможностью их фиксации на разных уровнях по вертикали дает возможность устанавливать различные напоры, оптимальные для различных типов грунтов. Например, для глинистых грунтов устанавливается напор побольше с тем, чтобы ускорить процесс фильтрации, а для песчаных - поменьше с тем, чтобы быстрая фильтрация не снизила точности определений.

Выполнение напорного бачка и мерного сосуда самописца одинаковых объемов и с соответствующим расположением воздухоподающей и водоподающей трубок позволяет работать прибору в автономном режиме без водопроводной сети и слива, используя один и тот же объем воды.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - фильтрационный блок и система водоподачи частично в разрезе; на фиг. 3 - устройство для автоматической непрерывной фиксации фильтрационного расхода воды.

Устройство для определения коэффициента фильтрации содержит фильтрационный блок, систему водоподачи и самописец для автоматической непрерывной фиксации фильтрационного расхода воды.

Система водоподачи (фиг. 1) состоит из напорного 1 и уравнительного 2 бачков. Напорный бачок выполнен герметичным с плотно навинченной крышкой. В напорный бачок вмонтированы две трубки, трубка 3 для подачи воздуха и трубка 4 для подачи воды в уравнительный бачок 2. Трубка 3 для подачи воздуха доводится почти до крышки бачка, трубка 4 врезается непосредственно в дно напорного бачка. В уравнительном бачке обе трубки заканчиваются на одном уровне и имеют скошенные концы. На трубке 4 для подачи воды имеется кран 5. Со дна уравнительного бачка 2 отходит резиновая водоподающая трубка 6 с краном 7, через которую снабжается водой фильтрационный блок.

Напорный 1 и уравнительный 2 бачки связаны между собой жестко и могут перемещаться вдоль вертикальных стоек 8 с возможностью фиксации на заданных уровнях с помощью угольников 9. При этом предусмотрено пять позиций бачков, соответствующих напорам в обойме фильтрационного прибора (100, 75, 50, 25 и 0 см).

Фильтрационный прибор 10 (фиг. 2) разборный и состоит из рабочей обоймы 11, которая ставится на поддон 12 с фильтрационными дисками 13 - верхним и нижним. В дисках 13 имеются отверстия диаметром 3 мм с шагом между ними также 3 мм. Сверху фильтрационный блок накрыт крышкой 14, к которой через штуцер 15 крепится сбросная трубка 16. Крышка 14 прижимается к поддону 12 при помощи четырех винтов 17 и гаек 18. Винты откидные и посажены на оси. Резиновая трубка 6 через штуцер с краном 7 соединяет уравнительный бачок 2 с нижней частью фильтрационного блока. Водовыпуск или сбросная трубка 16 соединяет фильтрационный блок с мерным сосудом 19 самописца.

Мерный сосуд 19 (фиг. 3) снабжен поплавком 20, на оси 21 которого, проходящей через центр мерного сосуда, жестко закреплено перо самописца 22. Над мерным сосудом на крышке установлен часовой механизм 23 с лентой для записи.

Часовой механизм с барабаном - серийный с суточным заводом. Высота рабочей части мерного сосуда 19 равна высоте ленты часового механизма. Рабочий объем мерного сосуда 19 и напорного бачка 1 равны 3 л, поэтому во время проведения эксперимента оттока воды не наблюдается, что исключает необходимость наличия канализационной сети. Кроме того, этот объем воды может быть использован многократно, что позволяет устройству работать в автономном режиме в любом помещении, а также в полевых условиях.

Устройство работает следующим образом.

В обойму 11 фильтрационного блока загружают исследуемый грунт, на обойму сверху укладывают верхний фильтрационный диск 13 и накрывают крышкой 14. При снятой крышке в напорный бак загружают 3 л воды. При открытом кране 5 воду подают в уравнительный бачок и устанавливают уровень по пьезометру. Напорный и уравнительный бачки фиксируются на стойках на определенном уровне по вертикали, которым устанавливается соответствующий напор, оптимальный для исследования конкретного грунта (оптимальное время фильтрации, обеспечивающее необходимую точность измерений).

При открытом кране 7 вода уравнительного бачка 2 через водоподающую трубку 6 поступает в фильтрационный блок, при этом в уравнительном бачке уровень воды снижается приблизительно на 1 мм, в результате чего воздух попадает через трубку 3 в напорный бачок 1 и вода вновь подается в уравнительный бачок. Таким образом, напор воды в системе водоподачи поддерживается практически постоянным.

При сборке самописца в мерный сосуд 19 заливают минимальное количество воды, необходимое для того, чтобы поплавок 20 находился в рабочем состоянии (на плаву). По мере поступления фильтрационной воды в мерный сосуд самописца поплавок вместе с осью поднимается выше и выше. Перо, жестко закрепленное на оси 21 и фиксируемое пружиной 24, производит на ленте часового механизма непрерывную запись расходов фильтрационной воды во времени.

Таким образом, предлагаемое устройство автоматически фиксирует расходы фильтрационной воды, не требуя постоянного присутствия обслуживающего персонала, может работать в автономном режиме без водопроводной и канализационной сети, обеспечивая высокое качество измерений для любых грунтов при минимальных трудозатратах.