CZ28574U1 - Přenosný měřič nasákavosti - Google Patents

Description

Přenosný měřič nasákavostí

Oblast techniky

Technické řešení se týká přenosného měřiče nasákavosti pro měření nasákavosti materiálů, zejména materiálů nacházejících se v historických objektech, jako jsou stavební materiály např. kámen, cihly, omítky, materiály nesoucí malby, fresky, či materiály pro výrobu soch a jiných cenných děl.

Dosavadní stav techniky

Metoda a zařízení pro měření nasákavosti materiálů známé pod názvem Karstenova trubice zahrnují alespoň částečně průhlednou trubici širokého průměru, která je buď rovná, nebo tvarována do tvaru písmene „L“. Oba konce trubice jsou otevřené, přičemž na jednom konci je po obvodu vytvořena styčná plocha pro vodotěsné upevnění k měřenému materiálu. Druhý konec trubice slouží jako nálevka pro naplnění trubice přesným objemem vody. Objem vodního sloupce je sledován na stupnici, kterou je trubice v průhledné části opatřena.

Po upevnění trubice k materiálu je naplněna přesným objemem vody a v časových intervalech se sleduje úbytek vody ve vodním sloupci zapříčiněný vsakováním. Úbytek je zaznamenáván, načež jsou data připravena ke zpracování. Měření lze provádět v terénu mimo laboratoř.

Obdobným řešením je tzv. Mirovského trubice, která je u konce přikládaného k měřenému materiálu opatřena průlinčitou kontaktní vložkou. Kontaktní vložka je vyrobena z materiálu, který umožňuje přilnutí k nerovné ploše měřeného materiálu, který odvede vodu k testovanému materiálu, avšak brání jejímu svévolnému vytečení, dokud není kontaktní vložka přiložena na testovaný materiál.

Nevýhody výše uvedených řešení spočívají v tom, že způsob a zařízení vyžadují rovný povrch k upevnění odměmé trubice, který není v terénu ve většině případů měření k dispozici, například u soch. Použitý upevňovací tmel zanechává stopy na testovaném materiálu, například na cenných nástěnných malbách. Obsluhu zařízení vykonávají dva pracovníci, kdy jeden přidržuje zařízení na místě, pokud není použito upevňovacího tmele, nebo pokud upevňovací tmel nemá dostatečnou sílu k udržení zařízení na místě, druhý pracovník provádí odečty na stupnici a zápis údajů. Za nepřesnosti měření může zejména lidský faktor, který ovlivňuje výsledky měření. Člověk obsluhující zařízení nemusí být schopen dostatečně rychle reagovat u velmi nasákavých materiálů. Za další nepřesnosti může například měření pod stropy objektů, které je obtížně proveditelné. Vzhledem k výše uvedenému je potřeba použít větší objem vody, aby byla obsluha schopna odečítat změny na stupnici a zapisovat výsledky, aniž by to vadilo přesnosti prováděného měření nasákavosti. Upevňování zahrnující navrtávání a přišroubování zařízení k měřenému materiálu nepřipadá na historických cenných materiálech v úvahu.

Jsou známy i laboratorní metody, pro které se v terénu odebírají vzorky a které jsou prováděné pouze jednou osobou obsluhy. Mezi laboratorní metody se řadí použití nasákavé houbičky. Houbička se po nasáknutí vodou zváží, následně se přiloží na měřený vzorek. Po předem stanovené době se ze vzorku sejme a zváží se. Rozdíl hmotností odpovídá vodě nasáté vzorkem. V jiné metodě se vzorek vysuší, následně se zváží. Po zvážení se ponoří do vody, po určité době se vyjme a nakonec se opětovně zváží.

Nevýhody výše uvedených laboratorních metod spočívají v tom, že se destruktivně odebírá vzorek, který je převezen do laboratoře. Převoz vzorkuje časově náročný, současně se mění kvalita vzorku, jak svévolně vysychá, nebo naopak vlhne. Zejména pro renovace historických památek je potřeba znát parametry testovaného materiálu na místě, nikoliv se zpožděním a v pozměněné kvalitě, pro správnou volbu prostředků a způsobu k renovaci.

V československém autorském osvědčení označeném číslem 179 829 je popsán přístroj pro zjišťování nasákavosti plošných útvarů, zejména podlahových textilií. Přístroj zahrnuje pevný stojan, ke kterému je upevněno překlápěcí rameno. Překlápěcí rameno je tvořeno u volného konce zá-1 CZ 28574 Ul sobníkem pro kapalinu s dlouhým hrdlem se stupnicí pro vytvoření tenkého vodního sloupce. Hrdlo je vyústěno u pevného konce překlápěcího ramene. V oblasti pevného konce překlápěcího ramene je komora pro uložení vzorku a elektronická čidla pro sledování měnící se vlhkosti měřeného materiálu.

Nevýhody výše uvedeného řešení spočívají v tom, že přístroj není vhodný pro měření nasákavosti materiálů historických objektů v terénu.

V čínském užitném vzoru CN 202 362 229 U je popsáno zařízení pro zjišťování nasákavosti povrchu cesty. Zařízení obsahuje základnu v podobě prstence, který se vodotěsně upevní na cestu. Do prstence se usadí druhá část zařízení, která je dutá pro zadržení sloupce vody. Voda se nalije do zařízení a následně se vsakuje do povrchu. Průběh vsakování je sledován a zaznamenáván.

V japonské přihlášce vynálezu JP 2001 214 427 A je popsán způsob pro měření nasákavosti povrchu. Zařízení k provádění metody zahrnuje válec, který je jednou svojí otevřenou podstavou vodotěsně přiložený k měřenému povrchu, druhá protilehlá podstava válce je uzavřena až na dva malé otvory pro průtok vody. Jedním otvorem se voda vlévá ze zásobníku do válce, odkud prosakuje do měřeného povrchu, ke druhému otvoru je uspořádán odměmý válec pro měření výšky sloupce vody.

Nevýhody obou výše uvedených řešení spočívají v tom, že nejsou vhodné pro historicky cenné materiály a jsou použitelné jen pro horizontálně orientované povrchy.

Úkolem technického řešení je vytvoření přenosného měřiče nasákavosti, který by mohla obsluhovat pouze jedna osoba, který by umožňoval provádět nedestruktivní měření nasákavosti, který by umožnil provádět měření na členitých materiálech v jakékoliv poloze, který by umožňoval přesný záznam dat, který by byl snadno přenosný a který by používal minimální objem vody k provádění přesných měření.

Podstata technického řešení

Vytčený úkol je vyřešen pomocí přenosného měřiče nasákavosti podle tohoto technického řešení.

Podstata technického řešení spočívá v tom, že přenosný měřič nasákavosti je sestaven z tělesa tvaru ruční pistole. Těleso vykazuje rukojeťnou část pro držení v ruce a hlavňovou část pro přikládání přenosného měřiče k měřenému materiálu v průběhu měření. Dále je přístroj sestaven z elektronického modulu pro záznam průběhu měření nasákavosti a ze zásobníku měřicí kapaliny. Zásobník měřicí kapaliny je opatřen alespoň jedním prostředkem pro měření objemu uložené měřicí kapaliny. Rukojeťná část je opatřena spouští, která je signálově propojena s elektronickým modulem, takže osoba provádějící měření odesílá signály k záznamu časových údajů do elektronického modulu. Hlavňová část je na konci vzdáleném od rukojeťné části opatřena nástavcem pro kontaktní vložku uspořádaným na čele hlavňové části. Nástavec pro kontaktní vložku je průtočně propojen se zásobníkem měřicí kapaliny. Kontaktní vložka tvoří rozhraní, kterým se přenáší kapalina ze zásobníku do měřeného materiálu.

Ve výhodném provedení přenosného měřiče podle technického řešení je nástavec opatřen posuvnou opěrnou trojnožkou pro kolmé přikládání kontaktní vložky na měřený povrch, kde mezi opěrnou trojnožkou a hlavňovou částí je uložena částečně stlačená pružina. Pružina klade odpor při přikládání opěrné troj nožky k materiálu. Tři body opory zajišťují, že kontaktní vložka dosedne na měřený materiál celou svou plochou, přičemž se díky opěrce příliš nedeformuje. Tím je zajištěno validní měření bez ovlivnění pomačkáním vložky.

Ve výhodném provedení přenosného měřiče podle technického řešení je zásobník měřicí kapaliny odnímatelně uspořádán k hlavňové části a je tvořen alespoň jednou kapilární trubicí uchycenou v polohovatelném držáku a opatřenou stupnicí. Současně je jeden konec trubice otevřený pro její plnění a druhý konec trubice je vedením kapaliny propojen s nástavcem kontaktní vložky. Kapilární trubice zadržuje vodu pomocí fyzikálních zákonitostí. Voda je z přenosného měřiče doslova vytažena silou vzlínání vody do materiálu - nasákavostí. Tíhová síla, či manipulace s přenosným měřičem, nemají zásadní vliv na zadržený objem vody, voda svévolně měřič ne-2CZ 28574 Ul opouští. To se kladně projevuje na platnosti prováděných měření. Polohovatelný držák umožňuje natočit kapilární stupnici tak, aby obsluha měřiče nasákavosti viděla na stupnici a mohla mačkat spoušť podle zjištěného údaje na stupnici.

Ve výhodném provedení přenosného měřiče podle technického řešení je vedení tvořeno pružnou hadičkou a kontaktní vložka je tvořena cigaretovým filtrem. Elastická hadička je levné a nerozbitné řešení. Cigaretový filtr díky své vláknité struktuře je ideální pro tvorbu rozhraní pro přenos měřicí kapaliny do měřeného materiálu.

Ve výhodném provedení přenosného měřiče podle technického řešení je signálové propojení spouště s elektronickým modulem zajištěno kabelem, nebo radiovým propojením. Kabel je levnou a snadno dostupnou variantou. Pokud by kabel omezoval obsluhu manipulující přenosným měřičem, je možné vytvořit variantu vysílače a přijímače radiových vln. Elektronický modul se pak může vložit třeba za opasek, aby byl dostatečně blízko, ale nijak neomezoval osobu provádějící měření.

Ve výhodném provedení přenosného měřiče podle technického řešení je elektronický modul opatřen alespoň jedním tlačítkem, alespoň jedním konektorem, alespoň jedním displejem a alespoň jedním datovým úložištěm. Elektronický modul slouží v primární funkci jako elektronický zápisník časů měření, přičemž vykazuje součásti pro jeho obsluhu a přenos uchovaných dat.

Přenosný měřič nasákavosti je výhodný z hlediska zjednodušení provádění měření, neboť je možné donést jej na konkrétní místo. Obsluhu zvládne jediný člověk, měřič se snadno přikládá, díky svému tvaru a konstrukci, čas měření se zaznamenává elektronicky, přičemž pokyn k záznamu měření je realizován spouští. Obsluha vše zvládne v jedné ruce, nemusí odvracet zrak, spoušť umožňuje přesný záznam i při měřeních, kde je vsakování měřicí kapaliny velice rychlé. Na kapilární trubici je dobře vidět a z její stupnice se dobře odečítají hodnoty.

Objasnění výkresu

Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujícím vyobrazení, kde obr. 1 znázorňuje pohled na přenosný měřič nasákavosti.

Příklad uskutečnění technického řešení

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění technického řešení jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení technického řešení na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním technického řešení, která jsou zde popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících nároků na ochranu.

Na obr. 1 je vyobrazen přenosný měřič 1 nasákavosti materiálů. Měřič 1 má umělohmotné těleso 10 ve tvaru ruční pistole. Těleso 10 vykazuje rukojeťnou část pro držení v ruce a hlavňovou část pro přikládání k měřeným materiálům. V rukojeťné části je uložen mechanismus spouště 11, který je tvořen spouští U spřaženou s elektronickým spínačem pro odeslání signálu do elektronického modulu 15. Z rukojeťné části je vyveden kabel 12, který je připojen k elektronickému modulu 15. V nevyobrazeném příkladu provedení je ke spoušti 11 spřažen radiový vysílač a v elektronickém modulu 15 je radiový přijímač.

Hlavňová část je u vzdálenějšího konce od rukojeťné části opatřena nástavcem 5 pro kontaktní vložku 6. Nástavec 5 je dutý váleček, vyrobený nejlépe z tvrdého a odolného materiálu, např. kovu, který je zasazen do čela konce hlavňové části. Na nástavci 5 je nasazena s možností posuvu opěrná trojnožka 7, která má tři opěrné body vytvořené hroty v trojúhelníkovém rozestavení, přičemž nástavec 5 se nachází uvnitř trojúhelníkového rozestavení. Mezi čelem hlavňové části tělesa 10 a opěrnou troj nožkou 7 je na nástavci 5 navlečena alespoň částečně stlačená pružina 8, která způsobuje držení opěrné trojnožky 7 v krajní pozici. Opěrná trojnožka 7 a pružina 8 jsou vyrobeny z kovu.

-3CZ 28574 Ul

V nástavci 5 je vložena kontaktní vložka 6, která odpovídá materiálem, tvarem a velikostí prodávanému cigaretovému filtru. Nástavec 5 má zúžení nebo zarážku, aby vložka 6 - filtr nebyl zcela zatlačen do dutiny nástavce 5.

Zásobník měřicí kapaliny je tvořen kapilární trubicí 2 upevněnou v držáku 9. Kapilární trubice 2 je vyrobena z transparentního materiálu, např. skla, a je opatřena stupnicí pro měření aktuálně uloženého objemu měřicí kapaliny. Jeden konec 3 trubice 2 je otevřený pro plnění stříkačkou, druhý konec je vedením 4 propojen s nástavcem 5. Vedení 4 je tvořeno elastickou hadičkou, která prochází skrz hlavňovou část a je vodotěsně vyústěno do dutiny nástavce 5.

Držák 9 je kovový a je tvořen částí, jež drží kapilární trubici 2 a částí zajištující držení na hlavňové části tělesa 10 měřiče 1. Otočné a rozebíratelné spojení je realizováno magnetem. Nevyobrazený magnet je v tomto příkladu provedení součásti části držáku 9 s trubicí 2, zatímco na hlavňové části tělesa 10 je pevná kovová ploška (z magnetického kovu).

Elektronický modul 15 je tvořen platovou krabičkou s otvorem pro displej 16, s otvorem pro spouštěcí a ovládací tlačítko 14, s otvorem pro konektory 13 napájení a připojení kabelu 12. Uvnitř krabičky je elektronika řídící chod elektronického modulu 15 a alespoň jedno datové úložiště tvořené paměťovou kartou.

Měření probíhá tak, že obsluha zkompletuje rozebraný přenosný měřicí přístroj 1. Nasadí kontaktní vložku 6, aktivuje elektronický modul 15, naplní kapilární trubici 2 stříkačkou přes otevřený konec 3. Natočí si kapilární trubici 2 stupnicí k sobě pro dobrou viditelnost. Přiloží opěrnou trojnožku 7 na měřený materiál a zatlačí proti síle pružiny 8. Jakmile uvidí kontakt kontaktní vložky 6 s materiálem, stiskne spoušť, a přístroj 1 přidrží staticky v dané poloze. Sleduje úbytek měřicí kapaliny na stupnici a dle parametrů měření při odtečení konkrétního množství kapaliny v probíhajícím měření stiskne spoušť El. Jakmile je kapilární trubice 2 vyprázdněna, ukončí měření a přístroj 1 odejme. Časy měření jsou uloženy v elektronickém modulu 15, včetně čísla provedeného měření. Obsluha si současně vede protokol o proměřených místech, která očísluje podle čísel měření. Po ukončení série měření data z elektronického modulu 15 převede do počítače, kde je dle vzorců vyhodnotí.

Průmyslová využitelnost

Přenosný měřič nasákavosti podle technického řešení nalezne uplatnění ve stavitelství, v restaurátorství a ve vědeckých a archeologických výzkumech.

Claims (16)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Měřič (1) nasákavosti, vyznačující se tím, že sestává z tělesa (10) tvaru ruční pistole vykazující rukojeťnou část a hlavňovou část, z elektronického modulu (15) pro záznam průběhu měření nasákavosti a ze zásobníku měřicí kapaliny opatřeného alespoň jedním prostředkem pro měření objemu uložené kapaliny, přičemž rukojeťná část je opatřena spouští (11), která je signálově propojena s elektronickým modulem (15), hlavňová část je na konci vzdáleném od rukojeťné části opatřena nástavcem (5) pro kontaktní vložku (6) uspořádaným na čele hlavňové části, a nástavec (5) pro kontaktní vložku (6) je průtočně propojen se zásobníkem měřicí kapaliny.
2. 2. Měřič podle nároku 1, vyznačující se tím, že nástavec (5) je opatřen posuvnou opěrnou trojnožkou (7) pro kolmé přikládání kontaktní vložky (6) na měřený povrch, kde mezi opěrnou trojnožkou (7) a hlavňovou částí je uložena částečně stlačená pružina (8).
3. 3. Měřič podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zásobník měřicí kapaliny je odnímatelně uspořádán k hlavňové části, je tvořen alespoň jednou kapilární trubicí (2) uchycenou v polohovatelném držáku (9) a opatřenou stupnicí, přičemž jeden konec (3) trubice (2) je

   -4CZ 28574 Ul otevřený pro její plnění a druhý konec trubice (2) je vedením (4) kapaliny propojen s nástavcem (5) kontaktní vložky (6).
4. 4. Měřič podle nároku 3, vyznačující se tím, že vedení (4) je tvořeno pružnou hadičkou a upevnění držáku k hlavňové části je tvořeno alespoň jedním magnetem.
5. 5. Měřič podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že kontaktní vložka (6) je tvořena cigaretovým filtrem.
6. 6. Měřič podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že signálové propojení spouště (11) s elektronickým modulem (15) je zajištěno kabelem (12), nebo radiovým propojením.
7. 7. Měřič podle některého z nároků lažó, vyznačující se tím, že elektronický modul (15) je opatřen alespoň jedním tlačítkem (14), alespoň jedním konektorem (13), alespoň jedním displejem (16) a alespoň jedním datovým úložištěm.

   1 výkres

   Přehled vztahových značek:

   1 přenosný měřič nasákavosti

   2 kapilární trubice

   3 otevřený konec trubice

   4 vedení kapaliny

   5 nástavec kontaktní vložky

   6 kontaktní vložka

   7 opěrná troj nožka
8. 8 pružina
9. 9 držák trubice
10. 10 těleso přenosného měřiče
11. 11 spoušť
12. 12 kabel
13. 13 konektor
14. 14 tlačítko
15. 15 elektronický modul
16. 16 displej.