IT201800002034U1 - Dispositivo per la caratterizzazione viscoelastica non distruttiva dei materiali dotato di pulsante a scatto - Google Patents

Dispositivo per la caratterizzazione viscoelastica non distruttiva dei materiali dotato di pulsante a scatto Download PDF

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Description

DESCRIZIONE DEL MODELLO DI UTILITÀ AVENTE PER TITOLO:
“DISPOSITIVO PER LA CARATTERIZZAZIONE VISCOELASTICA NON DISTRUTTIVA DEI MATERIALI DOTATO DI PULSANTE A SCATTO”
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione fa riferimento al campo della tecnica comprendente i dispositivi di misura utilizzati per la caratterizzazione degli pneumatici.
In particolare il trovato oggetto della presente invenzione riguarda un dispositivo per la caratterizzazione viscoelastica non distruttiva dei materiali dotato di pulsante a scatto.
La presente invenzione mira a sviluppare uno strumento di misura che fornisca i valori così detti Storage modulus, loss modulus e loss factor di uno pneumatico che ne definiscono le caratteristiche viscoelastiche.
L’obiettivo è raggiunto mediante le caratteristiche descritte nella rivendicazione principale.
Le rivendicazioni dipendenti delineano forme di realizzazione vantaggiose dell’invenzione.
Sono pertanto noti allo stato dell’arte e comunemente impiegati strumenti di misura che forniscono un indice che consente di fornire informazioni di similitudine fra più tipi di pneumatici. Un esempio viene descritto nel brevetto con numero di pubblicazione n. FR2846094A1 in cui le caratteristiche dello pneumatico sono stabilite utilizzando un peso e una molla per fornire un impatto a una temperatura di prova T. Dopo l'impatto lo pneumatico è deformato e quindi si ottiene il modulo elastico del materiale di cui è fatto lo pneumatico. In rimbalzo la perdita di energia è nota, quindi utilizzando un computer è possibile fornire la curva caratteristica del materiale dello pneumatico. La curva di rugosità del terreno è ottenuta dallo spettrometro e abbinata alla curva del pneumatico.
Svantaggiosamente tali sistemi forniscono in uscita un indice che indica come è fatta la gomma di cui è fatto lo pneumatico, senza caratterizzare in maniera viscoelastica il materiale. Inoltre il rilascio del peso è effettuato in maniera manuale da un operatore. In questo modo però non si ha la certezza che l’energia potenziale sia sempre la stessa, infatti l’operatore potrebbe con le dita rallentare la caduta del peso. Ne consegue che il calcolo dell’indice del materiale non è esatto in quanto la velocità di impatto non è sempre la stessa, ma soggetta all’errore dell’operatore, quindi si può affermare che tale sistema risulta essere operatore dipendente.
Esistono altresì altri sistemi più complessi costituiti da banchi di prova, quindi ingombranti e molto costosi.
Vantaggiosamente il sistema del dispositivo proposto da questa invenzione è basato su un dispositivo per la caratterizzazione viscoelastica non distruttiva dei materiali dotato di pulsante a scatto che garantisce sempre la stessa energia potenziale.
Secondo uno scopo il trovato oggetto della presente invenzione intende fornire un dispositivo portatile che consente di caratterizzare in maniera viscoelastica il materiale fornendo i valori di Storage modulus, loss modulus e loss factor.
Secondo un altro scopo il trovato oggetto della presente invenzione intende realizzare uno strumento di misura che garantisca sempre lo stesso livello di energia potenziale quando si effettua la misura, senza che tale valore sia influenzato dall’operatore che sta adoperando lo strumento.
Secondo un ulteriore scopo il trovato oggetto della presente invenzione intende variare l’energia potenziale variando la rigidezza della molla del sistema massa molla.
Secondo ancora un ulteriore scopo il trovato oggetto della presente invenzione intende poter variare la frequenza del moto libero e non del moto forzato al fine di avere uno strumento composto dal minor numero di componenti possibili, quindi economico, funzionale e portatile.
Secondo ancora un ulteriore scopo il trovato oggetto della presente invenzione intende poter variare la temperatura di prova al fine di aumentare i punti discreti che definiscono la curva caratteristica viscoelastica del materiale.
Secondo ancora un ulteriore scopo il trovato oggetto della presente invenzione intende poter controllare che lo strumento sia posizionato in maniera perfettamente ortogonale allo pneumatico o che tenga conto dell’angolo fra la traiettoria della corsa della massa che batte contro lo pneumatico e la direzione della forza peso al fine di avere una forza di caduta definita.
Il trovato oggetto della presente invenzione realizza gli scopi prefissati in quanto trattasi di dispositivo per la caratterizzazione viscoelastica non distruttiva dei materiali dotato di pulsante a scatto che comprende:
- un involucro tubolare (1), di forma pressoché cilindrica, afferrabile con una mano, da apporre con la sua base inferiore (12) a contatto sulla superficie esterna di uno pneumatico (14) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2, Tav. 3 Fig. 3; - una prima asta (2), che scorre all’interno dell’involucro tubolare (1), terminante con un puntale (11) che fuoriesce dalla base inferiore dell’involucro tubolare (1) stesso e va a contatto sulla superficie esterna dello pneumatico (14) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2;
- un sensore di spostamento (10) situato all’interno dell’involucro tubolare (1), che legge lo spostamento della prima asta (2) durante il suo scorrimento lungo l’involucro tubolare (1) stesso Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2;
- un sensore di temperatura del tipo a infrarossi (13) solidale all’involucro tubolare (1) situato in prossimità della zona di contatto fra puntale (11) e pneumatico (14) che legge a distanza senza andare a contatto con le parti, la temperatura della zona e del puntale (11) durante la fase di contatto fra puntale (11) e pneumatico (14) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2;
- un primo piattello (18), solidale alla prima asta (2) sulla parte superiore, il cui detto primo piattello (18) viene spinto da una prima molla di spinta (20) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2;
- una prima molla di spinta (20), posta all’interno dell’involucro tubolare (1) sulla parte superiore che va in battuta all’interno di un primo scalino (19) praticato all’interno dell’involucro tubolare (1) sul lato superiore e spinge dall’altro lato sul piattello (18) che muoverà a sua volta la prima asta (2) spingendola sino al contatto del puntale (11) con la superficie esterna dello pneumatico (14) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2;
- un finecorsa (9) solidale superiormente alla prima asta (2) il cui detto finecorsa (9) va in battuta con il primo scalino (19) limitando la corsa dal lato superiore Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2;
- una base di materiale ferromagnetico (8), solidale all’estremità superiore della prima asta (2) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2;
- un pulsante (3) avente una corsa superiore a quella della prima asta (2) che scorre superiormente all’interno dell’involucro tubolare (1) dal lato superiore, sino a fuoriuscire con la parte superiore di detto pulsante (3) dall’estremo opposto del lato dell’involucro tubolare (1) a contatto con la superficie esterna dello pneumatico (14) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2, Tav. 3 Fig. 3;
- un secondo piattello (4) solidale alla base inferiore del pulsante (3) che limita la corsa superiore di detto pulsante (3) andando in battuta con un secondo scalino (5) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2;
- una seconda molla di spinta (6) avente rigidezza elastica superiore alla prima molla (20) situata all’interno di detto involucro tubolare (1) stesso fra il primo scalino (19) e il secondo piattello (4), che spinge contro il detto secondo piattello (4) mantenendo esterna all’involucro tubolare (1) la parte superiore del pulsante (3) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2;
- una seconda asta (21) solidale dall’estremo superiore al secondo piattello (4) e terminante sull’altro estremo con un magnete (7) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2;
- un magnete (7) che quando si preme il pulsante (3) intercetta sino al contatto la base di materiale ferromagnetico (8) mantenendola a contatto magnetico, il cui detto magnete (7) ha una forza magnetica tale da vincere il precarico della prima molla (20) che durante il rilascio del pulsante (3) stesso azionerà la salita della prima asta (2) e essendo la corsa del pulsante (3) inferiore a quella della prima asta (2), quando sarà rilasciato il pulsante (3) si avrà un distacco meccanico del magnete (7) dalla base di materiale ferromagnetico (8) così da lasciarla cadere liberamente.
Tale circostanza garantisce sempre la stessa energia potenziale, in quanto il distacco è meccanico e non dipende dall’operatore Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2, Tav. 3 Fig. 3.
- un connettore (17) che connette il sensore di spostamento (10), e il sensore di temperatura del tipo a infrarossi (13) ad un computer (22) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2, Tav. 3 Fig. 3.
Il computer (22) elaborerà i dati avendo come segnali di ingresso la temperatura e posizione e passando per un algoritmo di analisi, calcolerà la dissipazione di energia e attraverso degli algorimi di correlazione fornirà come uscita i valori Storage modulus, loss modulus e loss factor di uno pneumatico che ne definiscono le caratteristiche viscoelastiche. Variando la frequenza e la temperatura si potranno ottenere più punti che definiscono la curva viscoelastica del materiale con cui è fatto lo pneumatico (14) Tav. 2 Fig. 2, Tav. 3 Fig. 3.
Inoltre solidale all'involucro tubolare (1) può esserci un canale (16) situato in prossimità della zona di contatto fra puntale (11) e pneumatico (14) per l'immissione di aria calda o aria fredda che consente di poter variare la temperatura di prova al fine di aumentare i punti discreti che definiscono la curva caratteristica viscoelastica del materiale. Per garantire che la forza di caduta della prima asta (2) sia sempre costante, sull’involucro tubolare (1) può esserci un inclinometro (15) che legge l’angolo fra la direzione della forza peso e l’asse della prima asta (2) così da poter effettuare la prova mantenendo sempre lo stesso angolo o tenerne conto nel calcolo Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2.
Il trovato oggetto della presente invenzione sarà di seguito descritto in un suo modo preferenziale di realizzazione, che farà riferimento alle figure allegate. Altre caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti, alla lettura della descrizione seguente, di una forma di realizzazione dell’invenzione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con l'ausilio dei disegni illustrati nelle tavole allegate. Chiunque del mestiere potrà meglio comprendere l’invenzione, da una descrizione dettagliata dei disegni, come segue:
Tav. 1 Fig. 1: Vista in sezione dell’invenzione con tutti i suoi elementi essenziali che la compongono. Nella vista viene rappresentato il pulsante (3) posto in corrispondenza della corsa nel momento in cui avviene il distacco del magnete (7) con la base di materiale ferromagnetico (8).
Tav. 2 Fig. 2: Vista di un’applicazione dell’invenzione che mostra come effettuare la misura mettendo l’involucro tubolare (1) su uno pneumatico (14). Tav. 3 Fig. 3: Vista di un’altra applicazione dell’invenzione che mostra come vengono ricavate le caratteristiche viscoelastiche di uno pneumatico (14) attraverso i dati di posizione e temperatura elaborati da un computer (22). Nella viene rappresentato il magnete (7) distaccato dalla base di materiale ferromagnetico (8) e uno schema di come vengono elaborati i dati dal computer (22). L’invenzione è stata precedentemente descritta con riferimento ad una sua forma di realizzazione preferenziale. Tuttavia è chiaro che l’invenzione è suscettibile di numerose varianti che rientrano nel proprio ambito, nel quadro delle equivalenze tecniche.

Claims (3)

  1. RIVENDICAZIONI DEL MODELLO DI UTILITÀ AVENTE PER TITOLO: “DISPOSITIVO PER LA CARATTERIZZAZIONE VISCOELASTICA NON DISTRUTTIVA DEI MATERIALI DOTATO DI PULSANTE A SCATTO” TESTO DELLE RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la caratterizzazione viscoelastica non distruttiva dei materiali dotato di pulsante a scatto, caratterizzata da: - un involucro tubolare (1), di forma pressoché cilindrica, afferrabile con una mano, da apporre con la sua base inferiore (12) a contatto sulla superficie esterna di uno pneumatico (14); - una prima asta (2), che scorre all’interno dell’involucro tubolare (1), terminante con un puntale (11) che fuoriesce dalla base inferiore dell’involucro tubolare (1) stesso e va a contatto sulla superficie esterna dello pneumatico (14); - un sensore di spostamento (10) situato all’interno dell’involucro tubolare (1), che legge lo spostamento della prima asta (2) durante il suo scorrimento lungo l’involucro tubolare (1) stesso; - un sensore di temperatura del tipo a infrarossi (13) solidale all’involucro tubolare (1) situato in prossimità della zona di contatto fra puntale (11) e pneumatico (14) che legge a distanza senza andare a contatto con le parti, la temperatura della zona e del puntale (11) durante la fase di contatto fra puntale (11) e pneumatico (14); - un primo piattello (18), solidale alla prima asta (2) sulla parte superiore, il cui detto primo piattello (18) viene spinto da una prima molla di spinta (20); - una prima molla di spinta (20), posta all’interno dell’involucro tubolare (1) sulla parte superiore che va in battuta all’interno di un primo scalino (19) praticato all’interno dell’involucro tubolare (1) sul lato superiore e spinge dall’altro lato sul piattello (18) che muoverà a sua volta la prima asta (2) spingendola sino al contatto del puntale (11) con la superficie esterna dello pneumatico (14); - un finecorsa (9) solidale superiormente alla prima asta (2) il cui detto finecorsa (9) va in battuta con il primo scalino (19) limitando la corsa dal lato superiore; - una base di materiale ferromagnetico (8), solidale all’estremità superiore della prima asta (2); - un pulsante (3) avente una corsa superiore a quella della prima asta (2) che scorre superiormente all’interno dell’involucro tubolare (1) dal lato superiore, sino a fuoriuscire con la parte superiore di detto pulsante (3) dall’estremo opposto del lato dell'involucro tubolare (1) a contatto con la superficie esterna dello pneumatico (14); - un secondo piattello (4) solidale alla base inferiore del pulsante (3) che limita la corsa superiore di detto pulsante (3) andando in battuta con un secondo scalino (5); - una seconda molla di spinta (6) avente rigidezza elastica superiore alla prima molla (20) situata all’interno di detto involucro tubolare (1) stesso fra il primo scalino (19) e il secondo piattello (4), che spinge contro il detto secondo piattello (4) mantenendo esterna all’involucro tubolare (1) la parte superiore del pulsante (3); - una seconda asta (21) solidale dall’estremo superiore al secondo piattello (4) e terminante sull’altro estremo con un magnete (7); - un magnete (7) che quando si preme il pulsante (3) intercetta sino al contatto la base di materiale ferromagnetico (8) mantenendola a contatto magnetico, il cui detto magnete (7) ha una forza magnetica tale da vincere il precarico della prima molla (20) che durante il rilascio del pulsante (3) stesso azionerà la salita della prima asta (2) sino a rilasciarla cadere liberamente quando sarà rilasciato il pulsante (3) stesso; - un connettore (17) che connette il sensore di spostamento (10), e il sensore di temperatura del tipo a infrarossi (13) ad un computer (22) che elaborando i dati fornirà dei valori per la caratterizzazione viscoelastica non distruttiva dello pneumatico (14) funzione della frequenza di sollecitazione e della temperatura durante la fase di contatto fra puntale (11) e superficie esterna dello pneumatico (14).
  2. 2. Dispositivo per la caratterizzazione viscoelastica dei materiali dotato di pulsante a scatto secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che solidale all’involucro tubolare (1) può esserci un canale (16) situato in prossimità della zona di contatto fra puntale (11) e pneumatico (14) per l’immissione di aria calda o aria fredda.
  3. 3. Dispositivo per la caratterizzazione viscoelastica dei materiali dotato di pulsante a scatto secondo le rivendicazioni da 1 a 2, caratterizzata dal fatto che sull’involucro tubolare (1) può esserci un inclinometro (15) che legge l’angolo fra la direzione della forza peso e l’asse della prima asta (2).
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