CS213844B1 - Měřič normálového tlaku a smykové napjatosti sypkého materiálu - Google Patents

Description

Vynález ae týká měřiče normálového tlaku a smykové nep jatosti vrstvy spykého materiálu na stěny a dna nádob nebo opěrné stěny.

Návrh nádoby nebo zařízení pro manipulaci, skladování nebo zpracování sypkých materiálů je čaato experimentálně ověřován z hlediska rozložení tlaků a smykových napjatostí vrstvy sypkého materiálu na stěnu nebo dno konstrukce. Jindy je třeba během provozu tyto tlaky a napjatosti vrstvy sypkého materiálu u stěny konstrukce kontrolovat, jako je tomu např. při zvýšení stěnových tlaků vrstvy během rychlého plnění do nádoby, při vzniku dynamických tlakových pulzací v průběhu vyprazdňování zásobníků a eil nebo při zvýšení napjatosti vrstvy u stěny v místě vzniku klenby v sypkém materiálu nebo v místě přechodu vertikální stěny do kuželové výsypky zásobníku. Aby byl určen típlný stav napjatosti sypkého materiálu u atěny, musí být měřič tlaku schopen měřit obě složky stěnové napjatosti, tj. normálový tlak na atěnu a smykovou napjatost od sil tření sypkého materiálu na stěně nádoby nebo na opěrné stěně. Tuto podmínku splňují měřiče a tuhou snímací deskou v otvoru atěny a a vhodným slloměmým elementem, opatřeným tenzometrickými snímači pro měření obou napjatostí, přenášených snímací deskou do ailoměrného elementu· Nevýhodou těchto měřičů je velká tvarová složitost siloměrných elementů, nutnost užití velkého počtu tenzometrických snímačů a z toho plynoucí velká poruchovost, v některých případech nutnost dalšího matematického zpracování údajů tenzometrických snímačů k vyhodnocení výsledků měření obou napjatostí a tim i ztráta možnosti registrace průběhu měření. Dru213 844

213 844 hým požadavkem na konstrukci měřiče je jeho vysoká tuhost resp. schopnost měřit tlak při malé deformaci měřícího elementu. Tento požadavek vyplývá z poznatků o měření tlaků vrstvy sypkých materiálů, protože vrstva při velkém stlačení animaci desky měřiče reap. velké deformaci siloměrného elementu změní svůj napjatostní stav v mleté měření, kde vzniká místní klenba nad stlačenou snímací deskou měřiče. Klenba brání dokonalému přenosu tlaku na snímací desku a do siloměrného elementu ee tak přenáší jen jistá část tlaku vratvy. Se zmenšující se tuhosti měřiče resp. podle velikosti deformace siloměrného elementu roste chyba měření tlaku.

Ukazuje se, že deformační charakteristika měřiče tlaku je významně ovlivněna tvarem siloměrného elementu a způsobem jeho upevnění v měřiči tlaku. Siloměrné elementy výše popsaných měřičů normálového tlaku a smykové napjatosti vratvy sypkého materiálu vykazují v oborech měřených tlaků vzhledem k tvarové složitosti vysoké hodnoty deformaci. Nevýhodou tvarové složitosti siloměrných prvků těchto měřičů odstranila konstrukce měřiče autorů Šmíd J., Novosad J.: Měřič normálných a šnekových napětí ve stěnách zásobníků na sypké hmoty - čs. autorské osvědčení č. 150 815, normálových tlaků a smykových napjatostí vrstvy sypkého materiálu, která využívá jako siloměrného elementu části prstence, opatřené tenzometrickými snímači a. vetknuté v krajních bodech neb® kloubově uložené v krajních bodech do základny měřiče. Nevýhodou této konstrukce je ale rovněž malá tuhost siloměrného elementu v jeho upevnění ve dvou krajitích bodech k základně měřiče. Snížení tuhosti siloměrného elementu tvaru části prstence se v místech upevnění projevuje zejména u tuhých elementů větší tloušťky, které jsou vzhledem k požadavkům malých deformací! měřičů často v konstrukci měřiče užívány. Potom nelze splnit požadavek, aby tuhost upevnění siloměrného elementu resp. tuhost vetknutí do základny měřiče podstatně převyšovala tuhost siloměrného elementu, který v místě upevnění ve dvou krajních bodech k základně měřiče částečně přechází v kloubové uložení, snižující, celkovou tuhost měřiče napjatosti vratvy sypkého materiálu.

Výše uvedený nedostatek je odstraněn konstrukcí měřiče normálového tlaku a snykové napjatostí vrstvy sypkých materiálů na stěny a dna nádob nebo na opěrné stěny podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, Že siloměrným prvkem, do kterého tuhá snímací deska přenáěí silový účinek normálového tlaku a smykové napjatosti je úplný prstenec po části svého obvodu spojený se základnou měřiče, přičemž na siloměmý prvek umístěné tenzometrické snímače jaou upevněny v místech maximálních hodnot průběhu ohybových momentů od výslednic normálového tlaku a smykové napjatosti nebo u těchto míst a tenzometrické snímače určené k měření normálového tlaku jsou zapojeny do úplného Wheatstoneova mostu pro měření pouze normálového tlaku nezávisle na současně působící smykové napjatosti a tenzometrické snímače určené k měření smykové napjatosti jsou zapojeny do jiného úplného Wheatstoneova mostu pro měření pouze smykové napjatosti nezávisle na současně působícím normálovém tlaku.

Výhodou měřiče podle vynálezu je vysoká tuhost spojení úplného siloměrného prstence k základně měřiče, takže měření normálového tlaku a smykové napjatosti vrstvy sypkého materiálu probíhá při malé deformaci měřiče a je tak dosaženo větěí přesnosti i spolehlivosti výsledků měřených napjatostí. Měřič splňuje při vysoké tuhosti siloměrného elementu požadavek za3

213 844 chování schopnosti měřit současně a nezávisle na sobě obě složky stěnové napjatosti vrstvy, to je normálový tlak a smykovou napjatost vrstvy sypkého materiálu u stěny a dna nádob nebo ne opěrných stěnách. Měřič normálového tlaku a smykové napjatosti ae siloměrným elementem ve tvaru úplného prstence se vyznačuje jednoduchou a kompaktní konstrukcí s možností záměny siloměrných prstenců o různé tuhosti při změně rozsahu měřených napjatostí vrstvy. V tvarově i výrobně Jednoduchém úplném siloměrném prstenci vznikají při měření normálového tlaku a smykové napjatosti pouze mechanická ohybové napětí, která lze s výhodou tenzometricky měřit v úplných Wheatstoneových mostech, ve .kterých zapojení tenzometrických snímačů umožňuje teplotní kompenzaci a maicimální citlivost měření.

Navrhované řeěení je znázorněno na připojených výkresech, v nichž představuje: obr. 1 schéma měřiče normálového tlaku a smykové napjatosti vrstvy sypkého materiálu na stěně nádoby, kde siloměrný element je po části obvodu obou válcových ploch spojen se základnou měřiče obr. 2 schéma měřiče normálového tlaku a smykové napjatosti vrstvy sypkého materiálu na stěně nádoby, kde siloměrný element je po části obvodu obou bočních ploch spojen 3e základ nou měřiče obr. 3 návrh měřiče normálového tlaku a smykové napjatosti vrstvy sypkého materiálu pro ocelové sila.

Na obr. 1 je znázorněn měřič normálového tisku a smykové napjatosti se siloměrným elementem,který· je úplný prsténec 1, opatřený tenzometrickými snímači T^, Tg, ^T4 ^{a R}2’ Rj, R^. Siloměrný prstenec 1 je po části obvodu vnější a vnitřní válcové plochy spojen se základnou 2 měřiče.V klidovém stavu bez tlaku po instalaci měřiče např. do stěny 4 prázdné nádoby zaujímá povrch tuhé snímací desky 5 rovinu vnitřního povrchu stěny 4 nádoby v místě měření. V průběhu plnění nádoby od okamžiku dotyku hladiny vrstvy sypkého materiálu 3 s tuhou snímací deskou 2 měřiče je přenášen normálový tlak p_r a smyková napjatost p^ vrstvy sypkého materiálu 2 a stěny nádoby 4 tuhou snímací deskou 5 do úplného siloměrného prstence 1. V úplném eiloměrném prstenci 1 vznikají mechanické ohybové napětí, která jsou měřena tenzometrickými snímači Tj, Tg, Tj, T^ a Rp Rg, Rj, R^. Obr. 2 znázorňuje měřič normálového tlaku a smy ková napjatosti se siloměrným prstencem 1,který je po části obvodu jeho obou bočních ploch spojen se základnou 2 měřiče. Obr. 3 představuje návrh měřiče normálového tlaku a smykové napjatosti vrstvy obilí u stěny velkokapacitního ocelového sila.

Měřič podle vynálezu, znázorněný na obr. 1, obsahuje úplný siloměrný prstenec 1, který je po části obvodu vnější a vnitřní válcové plochy nebo po části obvodu jeho obou bočních ploch (obr. 2) spojen se základnou měřiče 2· Normálový tlak p_r a smykovou napjatost p_t vrstvy materiálu 2 u stěny 4 přenáší snímací deska J5 do siloměrného prstence 1, který je opatřen tenzometrickými snímači R a T ve dvojicích, symetrických podle osy 6 měřiče. K měření normálového tlaku p>_r je užito tenzometrických snímačů R na siloměrném prstenci 1 v místech maximál ního průběhu ohybového momentu od výslednice normálového tlaku p_r a zapojených do úplného Wheatstoneova mostu tak, aby byl vyloučen vliv současně působící smykové napjatosti p^. K měření smykové napjatosti je užito tenzometrických snímačů T na siloměrném prstenci 1, v mís

213 844 těch maximálního průběhu ohybového momentu od výslednice smykové napjatosti p^. a zapojených do úplného Wheatstoneova mostu tak, aby byl vyloučen vliv současně působícího normálového tlaku pj,.

Je zřejmé, že budou-li tenzometrické snímače R nebo T na prstenci v místech blízkých maximálním hodnotám průběhu ohybového momentu od zatížení výslednicemi normálového tlaku a smykové napjatosti, dosáhne se rovněž účinku vynálezu i když v menší míře» Měřeným normálovým tlakem se rozumí podíl velikosti výslednice normálového tlaku na tuhé snímací desce a aktivní, s vrstvou materiálu do styku přicházející plochy snímací desky a měřenou napjatostí smykovou se rozumí podíl velikosti výslednice smykové napjatosti na tuhé snímací desce a její aktivní plochy·

Byl zhotoven měřič normálového tlaku a smykové napjatosti podle obr. 3, obsahující úplný siloměrný prstenec 1, spojený po čáati obvodu obou válcových ploch v rozsahu středového úhlu prstence - 30° k základně měřiče 2. Pro měření smykové napjatosti p_t byl siloměrný prstenec 1 v místech vyznačených na obr. 3 opatřen dvěma páry tenzometrických snímačů Tj, Tg a Tj, T^, symetricky umístěných podle osy 6 měřiče. Tenzometrické snímače Tj až T^ byly zapojeny do úplného Wheatstoneova mostu tak, že výstupní elektrický signál od působící smykové napjatosti nebyl závislý na současně působícím normálovém tlaku p_p. V jiných místech, označených na obr. 3,. byl pro měření normálového tlaku siloměrný prstenec 1 měřiče napjatosti opatřen dvěma páry tenzometrických snímačů Rj, Rg a R^, R^, symetricky umístěných podle oey 6 měřiče. Tenzometrické snímače Rj až R^ byly zapojeny do úplného Wheatstoneova mostu tak, aby výstupní elektrický signál od působícího normálového tlaku nebyl ovlivněn současně působící smykovou napjatostí p^. Oba Wheatstoneovy mosty byly kalibrovány zatěžováním snímací desky § měři-če, které představovalo účinek působících napjatostí p_ a p₊. Pro normálový tlak i smykovou * v napjatost ukázal elektrický signál měřiče lineární závislost na velikosti kalibračního zatížení snímací desky §. Při kombinacích obou působících napjatostí nebyly zjištěny odchylky v linearitě elektrického signálu měřiče.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Měřič normálového tlaku a smykové napjatosti sypkého materiálu na stěny a dna nádob nebo opěrné stěny obsahující snímací desku volně uloženou ve stěně a siloměrný prvek.prstencového tvaru opatřený tenzometrickými snímači umístěnými na vnějším a vnitřním povrchu siloměrného prvku symetricky podle osy měřiče a zapojenými do Wheatatoneových mostů, vyznačující ae tím, že siloměmým prvkem (1), do kterého tuhá snímací deska (5) přenáší silový účinek normálového tlaku; (ρ_ρ) a smykové napjatosti (p^.) je úplný prstenec po části svého obvodu spojený ee základnou (2) měřiče, přičemž na siloměrný prvek (1) umístěné tenzometrické snímače (R-p Rg, Rj, R^i a (Tj, Tg, T^, T^) jsou upevněny v místech maximálních hodnot průběhu ohybových momentů od výslednic normálového tlaku (p_r> a smykové napjatosti (p^) nebo u těchto míst a tenzometrické snímače (Rj, Rg, Rj, R^) jsou zapojen}' do úplného Wheatstoneova mostu pro měření pouze normálového tlaku (p_r) nezávisle na současně působící smykové napjatosti (p_t) a tenzometrické snímače (Tj, Tg, Tj, T^) jsou zapojeny do jiného úplného Wheatstoneova mostu pro měření pouze smykové napjatosti (p^) nezávisle ná současně působí•f

   213 844 cím normálovém tlalm (ρ_ρ)·
2. 2. Měřič podle bodu 1 vyznačený tím, že siloměmý prstenec (1) je spojen se základnou (2) mě řiče po části obvodu jedné nebo obou válcových ploch.·
3. 3· Měřič podle bodu 1 vyznačený tím, že siloměmý prstenec (1) je spojen se základnou (2) mě řiče po části obvodu jedné nebo obou bočních ploch.