CZ14074U1 - Souprava pro měření délkových deformací materiálů - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká soupravy pro měření délkových deformací materiálů, sestávající z alespoň dvou měřicích prvků opatřených měřicími břity s navzájem rovnoběžným směrem os měřicích břitů, připojitelných k měřenému materiálu a přenosného snímacího tělesa s otiskovou plochou vytvořenou z materiálu s rozměrovou stálostí a tvrdostí menší než je tvrdost materiálu měřicích prvků a/nebo přenosného měřicího zařízení.

Dosavadní stav techniky

Pro měření délkových deformací pevných materiálů, zejména kovových, se v technické praxi používají mechanické nebo optické průtahoměry, kterými se měří protažení materiálu mezi dvěma pevně danými body na konstrukci. Jako měřené body se většinou používají narýsované značky, popřípadě důlky. Takovéto průtahoměry lze rovněž využít při měření délkových deformací jiných materiálů než kovových, například u staveb se jedná o měření prasklin v betonových konstrukcích a podobně. Tyto průtahoměry vyžaduji kvůli své omezené přesnosti umístění měřicích bodů na materiálu nebo na konstrukci ve větší vzdálenosti od sebe. Jedná se o vzdálenosti pohybující se řádově ve stovkách milimetrů.

Větší přesnosti měření vzdálenosti referenčních bodů od sebe a tím možnosti umístění těchto bodů blízko sebe je možno dosáhnout použitím měřicích mikroskopů. Jejich základní nevýhodou jsou relativně velké rozměry a tím také značná hmotnost, takže je v praxi není možno použít pro měření deformací materiálu stávajících kovových konstrukcí, například mostů, velkoprůměrových potrubí a podobně, zejména pokud se zkoušená potrubí nacházejí ve stísněných prostorách například v jaderných elektrárnách. Další značný problém představuje obtížná přístupnost zkoumaných míst například na izolovaném ropovodu, na rozvodném potrubí uvnitř jiných konstrukcí, na mostech a podobně. Nevýhodou měřicích mikroskopů je rovněž jejich snadná náchylnost k poškození, popřípadě ke snížení jejich přesnosti.

Rovněž jsou známy různé typy tenzometrů, jako jsou mechanické, optické, elektrické, akustické, pneumatické a další. Nevýhody mechanických, optických, akustických a pneumatických tenzometrů jsou obdobné jako u výše zmíněných mikroskopů. Elektrické tenzometry některé z výše uvedených nevýhod odstraňují, ale jejich podstatnou nevýhodou je to, že jsou schopny pracovat pouze v rozmezí určitých tepelných hodnot. Při vyšších nebo nižších teplotách je třeba elektrické tenzometry speciálně upravovat ajejich pořizovací cena se tak mnohonásobně zvyšuje.

Další nevýhodou tenzometrů, zejména elektrických, je jejich omezená životnost, která se snižuje úměrně vzhledem ke klimatickým podmínkám, ve kterých se měření provádí.

Stávající řešení tedy v podstatě neumožňují provádět měření v terénu, jejichž výsledky by byly srovnatelné s výsledky měření v laboratorních podmínkách.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny soupravou pro měření délkových deformací materiálů, sestávající z alespoň dvou měřicích prvků opatřených měřicími břity s navzájem rovnoběžným směrem os měřicích břitů, připojitelných k měřenému materiálu a přenosného snímacího tělesa s otiskovou plochou vytvořenou z materiálu rozměrově stálého a s tvrdostí menší než je tvrdost materiálu měřicích prvků a/nebo přenosného měřicího zařízení, podle tohoto technického řešení, jehož podstatou jsou měřicí břity, které jsou ve své střední části opatřeny osazením. Měřicí prvky jsou na své části odvrácené od měřicích břitů opatřeny zápichy a zakončením ve tvaru kuželu. Měřicí prvky jsou k povrchu měřeného materiálu připojeny pomocí lepidla na bázi pryskyřic.

-1 CZ 14074 Ul

Měřicí prvky, jsou po přesném vzájemně rovnoběžném nastavení os měřicích břitů, s výhodou uloženy v přepravním přípravku tvořeném planžetou s otvory pro měřicí prvky, přičemž spoj mezi měřicími prvky a přepravním přípravkem má menší pevnost než spoj mezi měřicími prvky a měřeným materiálem. Souprava je s výhodou tvořena alespoň dvěma sadami měřicích prvků s navzájem rovnoběžným směrem os měřicích břitů, které jsou k povrchu měřeného materiálu připojeny s různými směry os sad měřicích prvků například do tvaru růžice. K měřicím prvkům může být u měřeného materiálu umístěn nástavec pro navádění snímacího tělesa na měřicí prvky.

Přepravní přípravek je ve výhodném provedení tvořen planžetou, jejíž konce jsou vyhnuty smělo rem od měřeného materiálu, popřípadě může být ve tvaru třmenu v podobě písmena U, opatřeného na svých koncích otvory pro uložení měřicích prvků, přičemž přenosné snímací těleso je tvořeno obdobným třmenem s otiskovými plochami umístěnými na jeho koncích. Snímací těleso může být uzpůsobeno pro připojení zařízení pro dálkový přenos naměřených údajů.

Vzhledem k tomu, že měřicí prvky jsou opatřeny měřicími břity, jejichž osy jsou umístěny v navzájem rovnoběžném směru, je možné měřit jejich přesnou vzdálenost a zároveň případné zakřivení měřeného materiálu. Díky pevnému připojení k povrchu měřeného materiálu, lze umístit samostatné měřicí prvky na různé konstrukce, na které nelze běžně připojovat další měřicí prostředky, jako jsou například konstrukce letadel, povrchy energetických zařízení a podobně. Materiál otiskové plochy snímacího tělesa umožňuje díky své rozměrové stálosti, zachování otisků po dlouhou dobu, čímž je prakticky umožněno sledování a porovnávání měřeného materiálu s původním nastavením po celou dobu jeho životnosti. Díky své menší tvrdosti než je tvrdost materiálu měřicích prvků, nedochází k opotřebení měřicích prvků ani při mnohonásobném opakování měření. Osazení měřicích břitů v jejich střední části umožňuje snížit sílu potřebnou pro vytvoření otisku v otiskové ploše, přičemž jsou zachovány všechny požadavky na přesnost měření. Toto řešení zároveň umožňuje volbu i dalších materiálů a to jak měřicích prvků, které nemusí mít tak vysoké mechanické vlastnosti, tak otiskových ploch, které mohou být i z tvrdšího materiálu. Lepidlo na bázi pryskyřic zajišťuje trvanlivé spojení měřicích prvků s měřeným materiálem i při extrémních podmínkách jako jsou velké rozdíly teplot, vnější vlivy a podobně. Zápichy na měřicích prvcích usnadňují zatékání lepidla a zvyšují pevnost a přesnost spoje mezi mě30 řičím prvkem a přepravním přípravkem. Zakončení měřicích prvků ve tvaru kužele umožňuje dosáhnout spoj mezi měřicím prvkem a měřeným materiálem, který je pevný, přesný a má dlouhou životnost.

Díky tomu, že měřicí prvky jsou uloženy po přesném vzájemném nastavení v přepravním přípravku, je možné dopravit a umístit tyto měřicí prvky v podstatě na jakékoli místo při zachování přesného nastavení, přičemž lze měřicí prvky, po jejich umístění na měřený materiál, snadno odpojit od přepravního přípravku. Zvýšení tuhosti přepravního přípravku lze docílit vytvořením prolisů, popřípadě pomocí připojení výztužných prvků. Přepravní přípravek může být tvořen planžetou, jejíž konce jsou vyhnuty směrem od měřeného materiálu pro snazší odejmutí přepravního přípravku od měřeného materiálu po připojení měřicích prvků k tomuto měřenému materiálu.

Uvedené řešení umožňuje opakovatelnou výrobu měřidla při zachování požadovaných parametrů jako je například průměrná odchylka vzdálenosti břitů nebo pravděpodobná chyba měření.

V případě potřeby je možné využít přepravní přípravek ve tvaru třmenu v podobě písmena U, opatřeného na svých koncích otvory pro měřicí prvky. Takovéto řešení umožňuje uložení měři45 cích prvků i v poměrně velké vzájemné vzdálenosti, například na lopatkách turbín nebo kompresorů. Pro snímání otisků je poté třeba využít obdobný třmen s otiskovými plochami umístěnými na jeho koncích.

Měřicí prvky je možné na měřeném materiálu umístit po dvojicích do tvaru růžice, čímž se získá možnost sledovat délkové deformace v mnoha různých směrech současně. Pro usnadnění navá50 dění snímacího tělesa na měřicí prvky, například pokud jsou tyto umístěny na měřeném mate-2CZ 14074 Ul riálu, nacházejícím se pod zemí, na zařízení s vysokými teplotami, nebo jinak škodícímu zdraví, ve výškách a podobně, je možné k měřicím prvkům k měřenému materiálu umístit nástavec ve tvaru jehlanu, kuželu a podobně.

Pro usnadnění odečtu i na větší vzdáleností je možné snímací těleso uzpůsobit pro připojení zařízení pro dálkový přenos naměřených údajů, které umožňuje pomocí matematických metod přenášet naměřené údaje bez zkreslení.

Soupravou pro měření podle tohoto řešení se získává možnost přesného měření trvalých deformací materiálu na jeho krátkých měřených úsecích použitím velmi přesných měřicích zařízení jako jsou měřicí mikroskopy. Protože tento objemný a těžký přístroj není možno nasadit přímo v terénu na mostě, ropovodu, plavidle nebo jiné konstrukci, u které je nutno po nadměrném zatížení, například po zemětřesení, sledovat stav konstrukce, je výhodné použití soupravy podle tohoto řešení, u kterého se měření rozteče měřicích prvků před a po zatížení provádí měřicím mikroskopem na otiscích měřicích bodů, vytvořených na odebraném snímacím tělese s otiskovou plochou.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde je na obr. 1 znázorněno schematicky v půdorysu umístění dvou měřicích prvků a na obr. 2 je znázorněno v bokorysu umístění měřicích prvků v přepravním přípravku. Příklady provedení technického řešení

Příkladná souprava pro měření délkových deformací materiálů sestává ze dvou měřicích prvků £, které jsou připojeny svým zakončením 7 k měřenému materiálu a přenosného snímacího tělesa 3 s otiskovou plochou 4. Měřicí prvky £ jsou opatřeny měřicími břity 2, které jsou ve své střední části opatřeny osazením 5 a měřicí prvky £ jsou pevně připojeny k povrchu měřeného materiálu s navzájem rovnoběžným směrem os břitů 2. Otisková plocha 4 snímacího tělesa 3 je vytvořena z materiálu rozměrově stálého a s tvrdostí menší než je tvrdost materiálu měřicích prvků £, jako je například měkký kov, jako jsou různé slitiny olova, nebo různé vosky, jako například zubolékařský vosk a podobně. Měřicí prvky £ jsou k povrchu měřeného materiálu připojeny pomocí lepidla na bázi pryskyřic. Užitá lepidla jsou vysokorezistentní, zejména odolná vysokým teplotám.

Měřicí prvky se £ uloží do přepravního přípravku 8 tvořeného planžetou s otvory 9 pro měřicí prvky £ a poté se přesně vzájemně rovnoběžně nastaví. Spoj mezi měřicími prvky_1 a přepravním přípravkem 8 má menší pevnost než spoj mezi měřicími prvky_1 a měřeným materiálem. Měřicí prvky £ jsou ve své části odvrácené od měřicích břitů 2, nacházející se v přepravním přípravku 8, opatřeny zápichy 6 pro snazší zatečení lepidla a zvýšení pevnosti a přesnosti tohoto spoje. Zvýšení tuhosti přepravního přípravku 8 lze docílit vytvořením prolisů, popřípadě pomocí připojení výztužných prvků. Přepravní přípravek j? může být tvořen planžetou, jejíž konce jsou vyhnuty směrem od měřeného materiálu pro snazší odejmutí přepravního přípravku ji od měřeného materiálu po připojení měřicích prvků £ k tomuto měřenému materiálu. Zakončení Ί měřicích prvků £ ve tvaru kuželu umožňuje vytvořit pevný, odolný a stálý spoj mezi měřicím prvkem £ a měřeným materiálem.

V případě potřeby je možné využít přepravní přípravek 8 ve tvaru třmenu v podobě písmena U, opatřeného na svých koncích otvory pro uložení měřicích prvků £. Takovéto řešení umožňuje uložení měřicích prvků £ i v poměrně velké vzájemné vzdálenosti, například na lopatkách turbín nebo kompresorů. Pro snímání otisků měřicích prvků £ je poté třeba využít obdobný třmen s otiskovými plochami 4 umístěnými na jeho koncích.

Měřicí prvky £ je možné na měřeném materiálu umístit do tvaru růžice, což umožňuje sledovat délkové deformace měřeného materiálu současně ve více směrech. Pro usnadnění odečtu i na

-3CZ 14074 Ul větší vzdálenosti je možné k snímacímu tělesu 3 připojit zařízení pro dálkový přenos naměřených údajů, které umožňuje pomocí matematických metod přenášet naměřené údaje bez zkreslení.

Při výrobě takovéto soupravy pro měření délkových deformací materiálu se přepravní přípravek

8 přichytí k tříosému stolu pracovního stroje, načež se do otvorů 9 v přepravním přípravku 8 umístí měřicí prvky _1 a pomocí přesných měřicích přístrojů se nastaví jejich vzájemná přesná vzdálenost a přesná rovnoběžnost os břitů 2. Poté se měřicí prvky J. zafixují v této poloze pomocí lepidla, které má menší pevnost než lepidlo mezi měřicími prvky_1 a měřeným materiálem.

Při postupu měření délkových deformací materiálů pomoc) této soupravy se na otiskové ploše 4 ío vytvoří otisky měřicích prvků _1 upevněných na povrchu měřeného materiálu a v místě vzdáleném od měřicích prvků _1 se změří přesná vzdálenost identifikovaných míst obou otisků. Vzhledem ke tvaru měřicích břitů 2, je možné použít na výrobu měřicích prvků J i materiály z nižšími mechanickými vlastnostmi jako je pevnost, tvrdost a podobně. Na začátku měření, například před deformací se vytvoří první dvojice otisků a po určitém časovém období, popřípadě po kri15 tickém zatížení materiálu se vytvoří druhá dvojice otisků měřicích prvků J. Poté se porovnají vzdálenosti první dvojice a druhé dvojice otisků. Souprava je tedy tvořena pevnou částí, tvořenou měřicími prvky _1, upevněnými na měřeném úseku materiálu, přenosnou částí, tvořenou snímacím tělesem 3 s otiskovou plochou 4 pro vytvoření otisků měřicích prvků J. a dále je potřeba běžně dostupné zařízení pro měření délkových rozměrů s požadovanou přesností měření.

Soupravu pro měření délkových deformací podle tohoto technického řešení lze využít v místech která jsou obtížně přístupná a jsou vystavena extrémním požadavkům na změnu okolního prostředí, jako je tomu například u letadel. V tomto případě musí být, kromě jiného, měřicí prvky malé, musí mít malou hmotnost, jejich připojení k měřenému materiálu musí mít vysokou pevnost a spoj musí vydržet i vysoké změny teplot. Výhodou využití takovéto soupravy je možnost stálého umístění měřicích prvků, možnost pravidelné kontroly rozměrů měřeného materiálu a to i na běžně nepřístupných místech, bez nutnosti demontáže části letadel. Pro snazší navedení snímacího tělesa 3 může být k měřicím prvkům J u měřeného materiálu umístěn nástavec_10 pro navádění snímacího tělesa 3 na měřicí prvky J.

Soupravu pro měření lze využít i u měření lopatek turbín a kompresorů. Vzhledem k malým rozměrům a hmotnosti, lze měřicí prvky připevnit přímo na lopatky a tím lze v podstatě v jakékoli době zjišťovat změnu rozměrů buď jednotlivých lopatek, nebo protilehlých lopatek. Průmyslová využitelnost

Souprava pro měření délkových deformací materiálů podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění v různých oblastech průmyslu, zejména leteckém, lodním, energetice, stavebnictví a podobně.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Souprava pro měření délkových deformací materiálů, sestávající z alespoň dvou měřicích prvků (1) opatřených měřicími břity (2) s navzájem rovnoběžným směrem os měřicích břitů (2), připojitelných k měřenému materiálu a přenosného snímacího tělesa (3) s otiskovou plochou (4)

   40 vytvořenou z materiálu s rozměrovou stálostí a tvrdostí menší než je tvrdost materiálu měřicích prvků (1) a/nebo přenosného měřicího zařízení, vyznačující se tím, že měřicí břity (2) jsou ve své střední části opatřeny osazením (5) a měřicí prvky (1) jsou na své části odvrácené od měřicích břitů (2) opatřeny zápichy (6) a zakončením (7) ve tvaru kuželu, přičemž měřicí prvky (1) jsou k povrchu měřeného materiálu připojeny pomocí lepidla na bázi pryskyřic.

   -4CZ 14074 Ul
2. 2. Souprava pro měření podle nároku 1, vyznačujícíse tím, že měřicí prvky (1) jsou po přesném vzájemně rovnoběžném nastavení os měřicích břitů (2) uloženy v přepravním přípravku (8) tvořeném planžetou s otvory (9) pro měřicí prvky (1), přičemž spoj mezi měřicími prvky (1) a přepravním přípravkem (8) má menší pevnost než spoj mezi měřicími prvky (1) a měřeným materiálem.
3. 3. Souprava pro měření podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je tvořena alespoň dvěma sadami měřicích prvků (1) s navzájem rovnoběžným směrem os měřicích břitů (2), které jsou k povrchu měřeného materiálu připojeny pomocí lepidla na bázi pryskyřic tak, že směr os rovnoběžných břitů (2) v jedné sadě je jiný, než směr os rovnoběžných břitů (2) v další sadě, například jsou umístěny ve tvaru růžice.
4. 4. Souprava pro měření podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že k měřicím prvkům (1) je u měřeného materiálu umístěn nástavec (10) pro navádění snímacího tělesa (3) na měřicí prvky (1).
5. 5. Souprava pro měření podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že přepravní přípravek (8) je tvořen planžetou, jejíž konce jsou vyhnuty směrem od měřeného materiálu.
6. 6. Souprava pro měření podle kteréhokoli z výše uvedených nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že přepravní přípravek (8) je ve tvaru třmenu v podobě písmene U, opatřeného na svých koncích otvory pro uložení měřicích prvků (1) a přenosné snímací těleso (3) je tvořeno obdobným třmenem s otiskovými plochami (4) umístěnými na jeho koncích.
7. 7. Souprava pro měření podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že snímací těleso (3) je uzpůsobeno pro připojení k zařízení pro dálkový přenos naměřených údajů.