CZ297957B6 - Zpusob rízení pneumatického zatezovacího zarízenía prístroj pro provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Pri provádení zpusobu se plynulý a konstantní proud plynu privádí do tlakového okruhu (6) pneumatických silových prostredku (3) a tlak v tlakovém okruhu se reguluje regulací proudu plynu, vycházejícího ven z tlakového okruhu (6). Prístroj pro provádení zpusobu rízení pneumatického zatezovacího zarízení obsahuje pneumatické silové prostredky (3) spojené se zdrojem (2) tlaku pro vyvození zatízení na zkusební vzorek (1) a cidlo (4) pro merení úcinku zatízení na zkusební vzorek (1). Prístroj obsahuje prvek (5) pro udrzování konstantního prutoku plynu proudícího z tlakového zdroje (2) do okruhu silových prostredku (3) na základe informace dodané cidlem (4).

Description

Způsob řízení pneumatického zatěžovacího zařízení a přístroj pro provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu řízení pneumatického zatěžovacího zařízení, kde pneumatické zatěžovací zařízení sestává z pneumatických silových prostředků, spojených se zdrojem tlaku a vyvozujících zatížení na zkušební vzorek a čidla pro měření účinku zatěžování na zkušební vzorek a 10 dále se týká přístroje pro provádění způsobu řízení pneumatického zatěžovacího zařízení.

Dosavadní stav techniky

V různých zatěžovacích a zkušebních zařízeních pro zkoušení materiálů, jsou použity obvykle servo hydraulické systémy, u kterých síla, působící na zkušební vzorek je ovládána řízením proudu a tlaku hydraulického oleje. Avšak, hydraulické systémy mají určité nedostatky. 1 nejnepatmější chyby, které se mohou objevit v řídicích signálech mají okamžitý účinek na zkušební vzorek, takže hydraulický systém vyžaduje mimořádně přesný a precisní řídicí systém. Dále, v 20 mnoha případech, zejména jestliže se mají materiály zkoušet v určitých pracovních podmínkách, např. v průmyslovém procesu nebo v aktivní zóně reaktoru jaderné elektrárny, je zkušební materiál použit za okolností, při kterých je použití hydraulických systému vyloučeno, z důvodů nebezpečí úniku oleje.

Dosud je také známé použití různých pneumatických systémů, u kterých síla, působící na zkušební vzorek je regulována nastavením proudu a tlaku stlačeného vzduchu, jako je např. popsáno v patentu US 3 548 646 a US 3 628 378. V těchto patentech jsou použity dva ventily a tlak se zvyšuje řízeným způsobem tím, že se stlačený vzduch nechá proudit ventilem do tlakového okruhu. Tlak se udržuje konstantní držením obou ventilů v uzavřeném stavu. Tlak se sníží ote30 vřením výstupního ventilu. Nedostatkem podobných pneumatických systémů je nepřesnost a nepravidelnost řízení. Otvírání a zavírání ventilů, i když přesně a opatrně, generuje impulsy v proudu oleje a vytváří tlakové rázy, které podstatně ovlivňují přesnost výsledků měření.

Úkolem předloženého vynálezu je vyloučit shora uvedené nedostatky. Předmětem předloženého vynálezu je zejména předložit nový způsob a odpovídající přístroj, které umožňují uskutečnit výzkum materiálů nebo zatěžování zkušebních vzorků vysoce přesným a bezpečným způsobem ve všech možných prostředích při různých tlakových a teplotních podmínkách.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky jsou odstraněny způsobem podle předloženého vynálezu, kterým je řízeno pneumatické zatěžovací zařízení, sestávající jednak z pneumatických silových prostředků, spojených se zdrojem tlaku a vyvozujících zatížení na zkušební vzorek a jednak z čidla pro měření 45 účinku zatěžování na zkušební vzorek. Podstata uvedeného způsobu spočívá v tom, že do tlakového okruhu pneumatických silových prostředků se přivádí plynulý a konstantní proud plynu, přičemž tlak v tlakovém okruhu zůstává konstantní a zvyšuje se a snižuje se pouze regulováním proudu plynu, který se nechá unikat z tlakového okruhu.

Ve výhodném provedení, konstantní proud plynu přiváděný do tlakového okruhu pneumatických silových prostředků se nastavuje nebo přizpůsobuje na požadované množství podle potřeby zkušebního přístroje. Požadované množství se může samozřejmě lišit případ od případu.

Aby tlak v tlakovém okruhu silových prostředků zůstával konstantní, při provádění způsobu podle předloženého vynálezu, musí být přiváděný proud plynu stejný jako odváděný proud plynu. Má-li se tlak v tlakovém okruhu zvýšit, odváděný proud plynu se přiškrtí a má-li se tlak v tlakovém okruhu snížit, škrcení odváděného plynu se zmenší.

Přístroj podle předloženého vynálezu se používá pro řízení pneumatického zatěžovacího zařízení, které obsahuje pneumatické silové prostředky spojené se zdrojem tlaku pro vyvozování zatížení zkušebního vzorku a čidla pro měření účinku zatížení na zkušební vzorek. Podstata přístroje pro řízení pneumatického zatěžovacího zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že sestává z prvku s konstantním průtokem, pro udržování konstantního proudění plynu z tlakového zdroje do tlakového okruhu silových prostředků a ovládacího ventilu pro ovládání proudu plynu, proudícího ven z tlakového okruhu silových prostředků na základě informace, obdržené z čidla.

Použitým prvkem s konstantním průtokem může být s výhodou škrticí klapka nebo některý jiný vhodný, proud plynu omezující ventil, jako je jehlový ventil, který lze použít pro omezení proudu plynu tak, aby nastalo laminámí konstantní proudění. Prvek s konstantním průtokem, jako je škrticí klapka, s výhodou obsahuje seřizovači nebo nastavovací prvek, který umožňuje nastavení požadované velikosti konstantního průtoku ventilem.

Použitým regulačním ventilem může být s výhodou magnetem nebo motorem ovládaný servoventil, pro který se elektrický řídicí signál tvoří elektrickou zpětnou vazbou z použitého čidla. Přístroj s výhodou obsahuje řídicí jednotku, ke které je připojeno čidlo a regulační ventil. Řídící jednotka ovládá regulační ventil podle naměřených hodnot z čidla.

Přístroj s výhodou obsahuje, před prvkem pro zajištění konstantního průtoku, redukční ventil pro zajištění konstantního tlaku, působícího na prvek pro zajištění konstantního průtoku. Toto uspořádání způsobí, že průtok plynu prvkem pro zajištění konstantního průtoku je laminámí a neměnný jak je to jen možné.

Způsob a přístroj podle vynálezu byl zkoušen při výzkumu materiálů pro jadernou elektrárnu, při ovládání zařízení pro zkoušení lomové pevnosti pod maximálním tlakem 200 barů. Stejná technika podle vynálezu může být použita i u jiných pneumatických zatěžovacích zařízeních.

Výhody vynálezu, ve srovnání s běžně používanými servo-hydraulickými systémy, spočívají ve schopnosti kompenzovat chybné signály, které mohou nastat při řízení a ve skutečnosti, že jakýkoliv únik, který se v systému objeví, nebude znečisťovat prostředí. Přístroj podle vynálezu je významně rychlejší a citlivější, přičemž dovoluje velmi nízké rychlosti přenosu síly a malé zatěžovací síly. Další výhodou vynálezu je velmi malá spotřeba energie. Pokud je přístroj pro měření pevnosti v lomu spojen se zatěžovacím vlnovcem, vynález umožňuje zkoušet materiál bez ztrát třením při tlakových podmínkách, například v průmyslovém procesu nebo v aktivní zóně jaderného reaktoru jaderné elektrárny.

Vzhledem k tomu, že korekce průtoku přístrojem je plynulá, je rovněž plynulá a nepřerušovaná i regulace, což znamená, že přístroj a způsob podle vynálezu lze rovněž použít pro vyrovnávání změn vnitřního tlaku, což je mnohem obtížnější, jsou-li použity známé prostředky, u nichž jsou ventily opakovaně otvírány a zavírány.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález podrobně popsán s odkazem na připojený obrázek, kteiý představuje schéma znázorňující přístroj podle vynálezu.

-2CZ 297957 B6

Příklady provedení vynálezu

Jak znázorňuje obr., zkušební vzorek 1 je zkoušen v zatěžovacím rámu 11, který obsahuje silové prostředky 3, tj. měchy, které vyvozují tlak na zkušební vzorek 1, který leží na podpěrách 12. Pohyb středu zkušebního vzorku se měří čidlem 4, což může být např. čidlo LVDT.

Zdroj 2 tlaku napájející silové prostředky 3 sestává z kompresoru a k němu připojeného akumulátoru 13 tlaku. Ze zdroje 2 tlaku, stlačený vzduch proudí redukčním ventilem 10 tlaku pod konstantním tlakem prvkem 5 konstantního průtoku, tj. škrticí klapkou, do tlakového okruhu 6 silových prostředků 3. Množství plynu 9, které může proudit ven z tlakového okruhu 6 je řízeno prostřednictvím regulačního ventilu 7, který je např. servem ovládaný magnetický ventil. Celý systém je řízen řídicí jednotkou 8, která obsahuje zesilovače 14, generátor 15 funkce, hlavní ovladače 16 a měřicí karty 17. Čidlo 4 poskytuje elektrickou zpětnou vazbu 18 na řídící jednotkou 8, přičemž elektrický ovládací vstup 19, řídící servoventil, je podobně spojen s řídicí jednotkou 8.

Přístroj pracuje následujícím způsobem. Pneumatický, servem řízený tlakový regulační, systém je založen za spolupůsobení mezi prvkem 5 konstantního průtoku, např. škrticí klapkou a pouze jedním ventilem, regulačním ventilem 7. Regulace tlaku v tlakovém okruhu 6 pneumatických silových prostředků 3 se uskutečňuje snižováním nebo zvyšováním škrcení proudu plynu, procházejícího regulačním ventilem 7, zatímco proud plynu škrticí klapkou 5 zůstává konstantní. Jakmile se množství plynu proudícího regulačním ventilem 7 přiškrtí, tlak v měchách 3, spojených s tlakovým okruhem 6, se zvýší, čímž vyvozují zvyšující se sílu zatížení na zkušební vzorek

1. Skutečná vynálezecká myšlenka tlakového regulačního systému bude patrnější, má-li se snížit tlak měchů. Aby k tomu došlo, škrticí činnost regulačního ventilu 7 se zmenší, což znamená, že množství plynu, procházejícího regulačním ventilem 7 vzroste a vzniklý tlakový rozdíl má sklon se vyrovnávat. Jakmile se systém snaží vyrovnat tlakový rozdíl, nastane prakticky nevýznamné zvýšení průtoku plynu škrticí klapkou 5; jinými slovy, proudění škrticí klapkou 5 je prakticky konstantní, takže regulační ventil 7 bude moci snížit tlak v tlakovém okruhu 6 na požadovanou hodnotu. Proto řídicí smyčka se zpětnou vazbou může pomocí čidla 4 přesně regulovat sílu, působící na zkušební vzorek 1 bez jakýchkoli změn v tlaku a zatížení, působícího na zkušební vzorek 1.

Přístroj usnadňuje provádění zkoušek materiálu např. v tlakových nádobách reaktoru v jaderných elektrárnách, protože zatěžovací rám, zavěšený pouze na jediné pneumatické hadici a jediný elektrický vodič, se mohou spouštět za prakticky jakýchkoliv okolností, bez zařízení pro přenos mechanické a hydraulické energie.

Přístroj může být použit pro provádění měření stálých posunů, kdy zkušební vzorek se drží v konstantní poloze během měření, lineárních měření posunů, kdy se posun mění, tj. zvyšuje se nebo snižuje lineárně jako funkce času s přesností změny tak malé jako 0,05 pm za minutu a měření konstantní síly, kdy zkušební vzorek je vystaven konstantnímu tlaku po požadované časového období.

Vynález byl shora popsán pomocí příkladu s odkazem na připojený výkres, přičemž jiná provedení vynálezu jsou v rozsahu vynálezecké myšlenky uvedené v patentových nárocích možná.

Claims (9)

1. Způsob řízení pneumatického zatěžovacího zařízení, sestávajícího z pneumatických silových prostředků (3), spojených pomocí tlakového okruhu (6) se zdrojem (2) tlaku, vyvozujících zatížení na zkušební vzorek (1) a z čidla (4), pro měření účinku zatěžování na zkušební vzorek (1), vyznačený tím, že do tlakového okruhu (6) pneumatických silových prostředků (3) se přivádí plynulý a konstantní proud plynu, přičemž tlak v tlakovém okruhu (6) zůstává konstantní a zvyšuje se a snižuje se pouze regulováním proudu plynu, který se nechá unikat z tlakového okruhu (6).

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že konstantní proud přiváděného plynu se nastavuje na úroveň vyžadovanou každým konkrétním měřením.

3. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že plynulý proud plynu se přivádí za konstantního tlaku.

4. Přístroj k provádění způsobu řízení pneumatického zatěžovacího zařízení, podle některého z předcházejících nároků, zahrnující jednak pneumatické silové prostředky (3), spojené se zdrojem (2) tlaku a upravené pro vyvození zatížení na zkušební vzorek (1) a jednak čidlo (4) pro měření účinku zatížení na zkušební vzorek (1), vyznačený tím, že dále zahrnuje prvek (5) konstantního průtoku pro udržování konstantního průtoku plynu proudícího ze zdroje (2) tlaku do tlakového okruhu (6) pneumatických silových prostředků (3) a regulační ventil (7) pro regulaci proudění plynu, proudícího ven z tlakového okruhu (6) pneumatických silových prostředků (3) na základě informace z čidla (4).

5. Přístroj podle nároku 4, vyznačený tím, že prvkem (5) konstantního průtoku je škrticí klapka.

6. Přístroj podle nároku 5, vyznačený tím, že škrticí klapka obsahuje nastavovací prvek pro seřízení požadované úrovně konstantního průtoku.

7. Přístroj podle některého z nároků 4 až 6, vyznačený tím, že regulačním ventilem (7) je magneticky nebo motorem ovládaný servoventil.

8. Přístroj podle některého z nároků 4 až 7, vyznačený tím, že obsahuje řídicí jednotku (8), s kterou je spojeno čidlo (4) a regulační ventil (7), přičemž řídicí jednotka (8) je upravena pro řízení regulačního ventilu (7) na základě informace dodané čidlem (4).

9. Přístroj podle některého z nároků 4 až 8, vyznačený tím, že obsahuje tlakový redukční ventil (10), umístěný před prvkem (5) konstantního průtoku, pro vyvození požadovaného konstantního tlaku na prvek (5) konstantního průtoku.