CZ23783U1 - Měřidlo pro měření poměrných deformací materiálů - Google Patents

Description

Měřidlo pro měřeni poměrných deformací materiálů

Oblast techniky

Technické řešení se týká měřidla pro měření poměrných deformací materiálů sestávajícího z alespoň dvou měřicích prvků, opatřených měřicími hroty, 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 hrotů 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. Nevýhodou těchto měření je rovněž ta skutečnost, Že v případě vytvoření vrypu, nebo důlku, může dojít k poškození materiálu. V některých provozech se jako nevýhoda jeví i to, že značky se zanesou nečistotami a poté je obtížné je najít. Obdobné 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 vyžadují, 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 a jejich 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 řešeni

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny měřidlem pro měření poměrných deformací materiálů sestávajícím z alespoň dvou měřicích prvků, opatřených měřicími hroty, 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 hrotů a/nebo přenosného měřicího zařízení, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že měřicí prvek je na straně odvrácené od měřicích hrotů umístěn v osovém neprůchozím otvoru sedla a je v něm zajištěn pomocí anorganického tmelu a/nebo pomocí přítlačného Šroubu. Čelo sedla je k povrchu měřeného materiálu připojeno kleštinami na odporové svařování pomocí bodového odporového svaru.

-1 CZ 23783 Ul

Měřicí prvek je ve výhodném provedení opatřen krytkou pro zakrytí měřicího hrotu. Měřidlo může najednou měřit alespoň tři měřicí prvky, které jsou na měřeném materiálu umístěny do tvaru růžice. K měřicím prvkům je s výhodou u měřeného materiálu umístěn nástavec pro navádění snímacího tělesa na měřicí prvky. K snímacímu tělesu může být připojeno zařízení pro dál5 kovy přenos naměřených údajů.

Měřicí prvky mohou být malých rozměrů, protože jsou pevně umístěny v sedle, které může být větší a snadněji připojitelné k měřenému povrchu. Sedl je k povrchu měřeného materiálu připojeno kleštinami na odporové svařování pomocí bodového odporového svaru, což je rychlé, přesné a energeticky nenáročné řešení, které zaručuje dlouhou životnost spoje.

io Pokud je měřicí prvek opatřen krytkou zakrývající měřicí hrot, pak je omezeno poškození a znečištění hrotu. Řešení umožňuje měřit změny v ose, ale i v celé ploše, pomocí několika měřicích prvků umístěných na měřeném materiálu do tvaru růžice. Nástavec na měřidle usnadňuje navádění snímacího tělesa na měřicí prvky, například v hůře přístupných místech, nebo za zhoršených povětrnostních podmínek. Pokud je k snímacímu tělesu připojeno zařízení pro dálkový přenos naměřených údajů, je možné provádět měření v podstatě on-line.

Vzhledem k malým rozměrům měřicích prvků a materiálu, ze kterého jsou zhotoveny, je v některých případech obtížné tyto měřicí prvky připojit k měřenému materiálu, zejména z toho důvodu, že materiál měřicích prvků je těžko svařitelný, popřípadě je plocha pro jejich přilepení příliš malá. Pokud je však měřicí prvek na straně odvrácené od měřicích hrotů umístěn v otvoru sedla, může s ním být spojen pomocí lepidla na bázi pryskyřic, přičemž v tomto případě spoj přenáší jak namáhání střihem, tak i tahem a proto je jeho pevnost mnohem vyšší. Lepidlo na bázi pryskyřic zajišťuje trvanlivé spojení i pri extrémních podmínkách jako jsou velké rozdíly teplot, vnější vlivy a podobně. Hrot může být případně zajištěn šroubem.

Sedla mohou být v tomto případě připojeny k povrchu měřeného materiálu pomocí sváru, opti25 málně sváru, který minimálně ovlivňuje vlastnosti měřeného materiálu. Takovýmto svárem je zejména svár zhotovený elektrickým obloukem. Současné technologie umožňují vytvořit svár v průběhu několika milisekund, přičemž potřebné zařízení je malé a lehké, proto je možné jej dopravit na jakékoli místo.

Pokud jsou sedla ve tvaru válce, je otvor umístěn ve směru osy válce a v případě, že je otvor opatřen vnitřním závitem, je vytvořena větší styčná plocha a spoj mezi měřicím prvkem a sedlem má vyšší pevnost. Jestliže jsou měřicí prvky ve své spodní části opatřeny zápichy a zakončením ve tvaru kuželu, jsou tak vytvořeny předpoklady pro zvýšení pevnosti spoje mezi měřicími prvky a sedly.

Obecně lze konstatovat, že měřidlem podle tohoto technického řešení se získává možnost přes35 ného měření trvalých deformací materiálu na jeho 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 měřidla podle tohoto technického řešení, u kterého se měření rozteče měřicích prvků před a po zatížení provádí měřicím mikroskopem na otiscích měřicích bodů, vytvořených na odebraném otiskovém tělese.

Objasnění obrázků na výkresech

Technické řešení bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde je na obr. 1 znázorněno schematicky v bokorysu v řezu umístění měřicího prvku v sedle včetně otiskového tělesa.

-2CZ 23783 Ul

Příklady uskutečnění technického řešeni

Příkladné měřidlo pro měření poměrných deformací materiálů sestává ze dvou měřicích prvků l·, opatřených měřicími hroty 2, připojených k měřenému materiálu 6 a přenosného snímacího tělesa 3 s otiskovou plochou 4, vytvořenou z materiálu s rozměrovou stálostí a tvrdostí menší než je tvrdost materiálu měřicích hrotů 2. Měřicí prvek i je na straně odvrácené od měřicích hrotů 2 umístěn v osovém neprůchozím otvoru 10 sedla 11 a je v něm zajištěn pomocí anorganického tmelu 12 a pomocí přítlačného šroubu 13. Čelo sedla Ujek povrchu měřeného materiálu 6 připojeno kleštinami na odporové svařování pomocí bodového odporového svaru 4. Měřicí prvek I je opatřen krytkou 5 pro zakrytí měřicího hrotu 2. K měřicím prvkům 1 je u měřeného materiálu ío 6 umístěn nástavec 15 pro navádění snímacího tělesa 3 na měřicí prvky 1.

V dalším provedení je k snímacímu tělesu 3 připojeno zařízení pro dálkový přenos naměřených údajů a k měřenému materiálu 6 je připojeno pět měřicích prvku 1 umístěných do tvaru růžice.

Při měření trvalých délkových deformací materiálů, při kterém se zjišťuje změna původní vzdálenosti mezi dvěma body na povrchu materiálu, se na otiskové ploše 4 snímacího tělesa 3 vytvoří otisky měřicích prvků 1 upevněných na povrchu měřeného materiálu 6 a v odstupu od měřicích prvků 1 se změří přesná vzdálenost identifikovaných míst obou otisků, přičemž před deformací se vytvoří první dvojice otisků a po kritickém zatížení materiálu 6 se vytvoří druhá dvojice otisků měřicích prvků 1 a porovnají se vzdálenosti první dvojice a druhé dvojice otisků. Měřidlo je tak tvořeno pevnou částí, upevněnou na měřeném úseku materiálu 6, a přenosnou částí.

Průmyslová využitelnost

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

Claims (4)

1. 25 1. Měřidlo pro měření poměrných deformací materiálů sestávající z alespoň dvou měřicích prvků, opatřených měřicími hroty, 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 hrotů a/nebo přenosného měřicího zařízení, vyznačující se t í m , že měřicí prvek (1) je na straně odvrácené od měřicích hrotů (2) umístěn v osovém neprú30 chozím otvoru (10) sedla (11) a je v něm zajištěn pomocí anorganického tmelu (12) a/nebo pomocí přítlačného Šroubu (13), přičemž čelo sedla (11) je k povrchu měřeného materiálu (6) připojeno kleštinami na odporové svařování pomocí bodového odporového svaru (14).
2. 2. Měřidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že měřicí prvek (1) je opatřen krytkou (5) pro zakrytí měřicího hrotu (2).

   35
3. 3. Měřidlo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň tři měřicí prvky (1) jsou na měřeném materiálu (6) umístěny do tvaru růžice.
4. 4, Měřidlo podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, žek měřicím prvkům (1) je u měřeného materiálu (6) umístěn nástavec (15) pro navádění snímacího tělesa (3) na měřicí prvky (1).

   40 5. Měřidlo podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, žek snímacímu tělesu (3) je připojeno zařízení pro dálkový přenos naměřených údajů.