CZ301142B6

CZ301142B6 - Meridlo délkových deformací materiálu a zpusob jeho výroby

Info

Publication number: CZ301142B6
Application number: CZ20041088A
Authority: CZ
Inventors: Kováciková@Daniela
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2009-11-18
Also published as: EA010533B1; CZ20041088A3; WO2006047970A1; JP2008519249A; EA200700992A1

Abstract

Rešení se týká meridla délkových deformací materiálu sestávající z alespon dvou mericích prvku (1) opatrených mericími brity (2) s navzájem rovnobežným smerem os mericích britu (2), pripojitelných k merenému materiálu a prenosného snímacího telesa (3) s otiskovou plochou (4) vytvorenou z materiálu s rozmerovou stálostí a tvrdostí menší než je tvrdost materiálu mericích britu (2) a/nebo prenosného mericího zarízení. Jeho podstatou je to, že mericí prvek (1) je na strane odvrácené od mericích britu (2) umísten v otvoru (10) patky (11) a je s ní spojen pomocí lepidla na bázi pryskyric, pricemž patky (11) jsou k povrchu mereného materiálu pripojeny pomocí svaru. Dále se vynález týká zpusobu výroby takovéhoto meridla, pri kterém se mericí prvky a/nebo patky vloží do otvoru v prepravním prípravku a nastaví se presná vzájemná vzdálenost a rovnobežnost os britu a poté se zafixují v této poloze pomocí lepidla, které má menší pevnost než lepidlo mezi mericími prvky a/nebo patkami a mereným materiálem a poté se mericí prvky pres patky pripojí k merenému materiálu, pricemž prepravní prípravek je odstranitelný.

Description

Měřidlo délkových deformací materiálů a způsob jeho výroby

Oblast techniky

Vynález se týká měřidla délkových deformací materiálů, obsahujícího alespoň dvě měřicí značky vytvořené v odstupu od sebe na materiálu a dále se vynález týká způsobu výroby tohoto měřidla.

io 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 ΐ 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 tenzo35 metrů 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 vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny měřidlem délkových deformací mate50 riálu sestávajícím z alespoň dvou měřicích prvků opatřených měřicími brity s navzájem rovnoběžným směrem os měřicích břitů, připojitelných k měřenému materiálu a z přenosného snímacího tělesa s otiskovou plochou vytvořenou z materiálu s rozměrovou stálostí a tvrdostí menší než je tvrdost materiálu měřicích břitů a/nebo přenosného měřicího zařízení, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že měřicí prvek je na straně odvrácené od měřicích břitů umístěn v otvoru

-1CZ 3U1142 B6 patky a je s ni spojen pomocí lepidla na bázi pryskyřic, přičemž patky jsou k povrchu měřeného materiálu připojeny pomoct svaru.

Ve výhodném provedení jsou patky k povrchu měřeného materiálu připojeny pomocí svaru zho5 toveného elektrickým obloukem. Patky mohou být ve tvaru válce a otvor je poté umístěn ve směru osy válce a s výhodou je opatřen vnitrním závitem.

Měřicí brity jsou ve své střední části s výhodou opatřeny osazením a měřicí prvky mohou být ve své spodní části opatřeny zápichy a zakončením ve tvaru kuželu.

Měřicí prvky a/nebo patky jsou s výhodou po přesném vzájemném rovnoběžném nastavení os měřicích břitů uloženy v přepravním přípravku tvořeném planžetou s otvory pro měřicí prvky a/nebo patky, přičemž spoj mezi měřicími prvky a/nebo patkami a přepravním přípravkem má menší pevnost než spoj mezi měřicími prvky a/nebo patkami a měřeným materiálem.

Výše popsané měřidlo se s výhodou zhotovuje tak, že měřicí prvky a/nebo patky se vloží do otvorů v přepravním přípravku a nastaví se přesná vzájemná vzdálenost a rovnoběžnost os břitů a poté se zafixují v této poloze pomocí lepidla, které má menší pevnost než lepidlo mezi měřicími prvky a/nebo patkami a měřeným materiálem a poté se měřící prvky přes patky připojí k měře20 nému materiálu, přičemž přepravní přípravek je odstranitelný.

Měřicí prvky se s výhodou před vložením do otvorů v přepravním přípravku umístí do otvorů patek a spojí se s patkami pomocí lepidla na bázi pryskyřic a po nastavení přesné vzájemné vzdálenosti a rovnoběžnosti os břitů se patky přivaří k měřenému materiálu, načež se přepravní přípravek odstraní.

V dalším výhodném způsobu se patky přivaří k měřenému materiálu a poté se do patek vloží měřicí prvky umístěné v přepravním přípravku a spojí se s nimi pomocí lepidla na bázi pryskyřic a po zatvrdnutí spoje se přepravní přípravek odstraní.

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 měři35 cí 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 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.

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 břitů umístěn v otvoru patky, může s ni 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 při extrémních podmínkách jako jsou velké rozdíly teplot, vnější vlivy a podobně.

Patky mohou být v tomto případě připojeny k povrchu měřeného materiálu pomocí svaru, optimálně svaru, který minimálně ovlivňuje vlastnosti měřeného materiálu. Takovýmto svarem je zejména svar zhotovený elektrickým obloukem. Současné technologie umožňují vytvořit svar v průběhu několika milisekund, přičemž potřebné zařízení je malé a lehké, proto je možné jej dopravit na jakékoli místo.

-2Pokud jsou patky ve tvaru válce, je otvor umístěn ve směru osy válce a v případě, že je otvor opatřen vnitrním závitem, je vytvořena větší styčná plocha a spoj mezí měřicím prvkem a patkou má vyšší pevnost.

Měřicí břity mohou být ve své střední části opatřeny osazením, které umožňuje snížit sílu potřebnou k vytvoření otisku a zároveň je možné zmenšit styčnou plochu mezi měřicím prvkem a patkou a mezi patkou a měřeným materiálem protože tyto spoje jsou při měření vystavovány menšímu namáhání. Jestliže jsou měřicí prvky ve své spodní části opatřeny zápichy a zakoněe10 ním ve tvaru kuželu, jsou tak vytvořeny předpoklady pro zvýšení pevnosti spoje mezi měřicími prvky a patkami.

Díky tomu, že měřicí prvky a/nebo patky 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.

Uvedený způsob výroby měřidla umožňuje přesné nastavení měřicích prvků jak v přepravním přípravku, tak na měřeném materiálu, přičemž spoj mezi měřicími prvky a měřeným materiálem je pevný a má dlouhou životnost.

Podle jednoho způsobu je možné nejdříve spojit měřicí prvky s patkami a poté patky přivařit k měřenému materiálu a podle dalšího způsobuje možné nejprve patky přivařit k měřenému materiálu a poté je opatřit měřicími prvky. Způsob se volí podle momentálních potřeb a možností.

Obecně lze konstatovat, že měřidlem podle vynálezu se získává možnost přesného 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 zatíže30 ní, například po zemětřesení, sledovat stav konstrukce, je výhodné použití měřidla podle tohoto vynálezu, u kterého se měření rozteče měřicích prvků před a po zatížení provádí měřicím mikroskopem na otiscích měřicích bodů, vytvořených na odebraném otiskovém tělese.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude podrobněji popsán na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde je na obr. 1 znázorněno schématicky v půdorysu umístění dvou měřicích prvků a na obr. 2 je znázorněno schématicky v bokorysu v řezu umístění měřícího prvku v patce včetně otis40 kového tělesa.

Příklady provedení vynálezu

Příkladné měřidlo délkových deformací materiálů sestává ze alespoň dvou měřicích prvků 1 opatřených měřicími břity 2 s navzájem rovnoběžným směrem os měřicích břitů 2. Tyto měřicí prvky 1 jsou připojitelné k měřenému materiálu. Dále měřidlo obsahuje přenosné snímací těleso 3 s otiskovou plochou 4 vytvořenou z materiálu s rozměrovou stálostí a tvrdostí menší než je tvrdost materiálu měřicích břitů 2, popřípadě může být snímací těleso 3 nahrazeno nebo doplně50 no přenosným měřicím zařízením. Měřicí prvky I jsou na straně odvrácené od měřicích břitů 2 umístěny v otvoru 10 patky JT a jsou s ní spojeny pomocí lepidla na bázi piyskyřic. Patky JJ. jsou ve tvaru válce a otvor JO je umístěn ve směru osy válce aje opatřen vnitřním závitem 12. Patky JT jsou k povrchu měřeného materiálu připojeny pomocí svaru zhotoveného elektrickým obloukem.

-3CZ JU1142 B6

Měřicí břity 2 jsou ve své střední části opatřeny osazením 5 a měřicí prvky 1 jsou ve své spodní části opatřeny zápichy 6 a zakončením 7 ve tvaru kuželu.

Měřicí prvky 1 jsou po přesném vzájemném 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 i a přepravním přípravkem 8 má menší pevnost než spoj mezi měřicími prvky I a měřeným materiálem.

io Při výrobě měřidla se postupuje tak, že měřicí prvky 1 se vloží do otvorů 9 v přepravním přípravku 8 a nastaví se přesná vzájemná vzdálenost a rovnoběžnost os břitů 2 a poté se měřicí prvky 1 zafixují v této poloze pomocí lepidla, které má menší pevnost než lepidlo mezi měřicími prvky i a měřeným materiálem. Poté se měřicí prvky I přes patky JJ připojí k měřenému materiálu, přičemž přepravní přípravek 8 je možné po připojení měřicích prvků 1 odstranit.

Podle jednoho způsobu se měřicí prvky 1 před vložením do otvorů 9 v přepravním přípravku 8 umístí do otvorů JO patek JJ. a spojí se s patkami JJ. pomocí lepidla na bázi pryskyřic a po nastavení přesné vzájemné vzdálenosti a rovnoběžnosti os břitů 2 se patky 11 přivaří k měřenému materiálu, načež se přepravní přípravek 8 odstraní.

Podle dalšího způsobu se patky JJ. nejdříve přivaří k měřenému materiálu a poté se do patek JJ. vloží měřicí prvky J umístěné v přepravním přípravku 8 a spojí se s nimi pomocí lepidla na bázi pryskyřic a po zatvrdnutí spoje se přepravní přípravek 8 odstraní.

Při způsobu 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 a v odstupu od měřicích prvků J. se změří přesná vzdálenost identifikovaných míst obou otisků, přičemž před deformací se vytvoří první dvojice otisků a po kritickém zatížení materiálu se vytvoří druhá dvo30 jice otisků měřicích prvků J a porovnají se vzdálenosti první dvojice a druhé dvojice otisků. Měřidlo je tak tvořeno pevnou částí, upevněnou na měřeném úseku materiálu, a přenosnou částí.

Průmyslová využitelnost

Měřidlo délkových deformací materiálů a způsob jeho výroby podle tohoto vynálezu naleznou uplatnění v různých oblastech průmyslu, zejména leteckém, lodním, energetice, stavebnictví a podobně.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Měřidlo 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) vytvořenou z materiálu s rozměrovou stálostí a tvrdostí menší než je tvrdost materiálu měřicích břitů (2) i o a/nebo přenosného měřicího zařízení, vyznačující se tím, že měřicí prvek (1) je na straně odvrácené od měřicích břitů (2) umístěn v otvoru (10) patky (11) a je s ni spojen pomocí lepidla na bázi pryskyřic, přičemž patky (11) jsou k povrchu měřeného materiálu připojeny pomocí svaru.

15 2. Měřidlo podle nároku 1, vyznačující se tím, že patky (11) jsou k povrchu měřeného materiálu připojeny pomocí svaru zhotoveného elektrickým obloukem.
3. Měřidlo podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že patky (11) jsou ve tvaru válce a otvor (10) je umístěn ve směru osy válce a je opatřen vnitřním závitem (12).
4. Měřidlo podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že měřicí břity (2) jsou ve své střední části opatřeny osazením (
5) a měřicí prvky (1) jsou ve své spodní části opatřeny zápichy (6) a zakončením (7) ve tvaru kuželu.

25 5. Měřidlo podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že měřicí prvky (1) a/nebo patky (11) jsou po přesném vzájemném rovnoběžném nastavení os měřicích břitů (2) uloženy v přepravním přípravku (8) tvořeném planžetou s otvory (9) pro měřicí prvky (1) a/nebo patky (11), přičemž spoj mezi měřicími prvky (I) a/nebo patkami (11) a přepravním přípravkem (8) má menší pevnost než spoj mezi měřicími prvky (1) a/nebo patkami (11)

30 a měřeným materiálem.
6. Způsob výroby měřidla podle kteréhokoli z výše uvedených nároků laž5, vyznačující se tím, že měřicí prvky a/nebo patky se vloží do otvorů v přepravním přípravku a nastaví se přesná vzájemná vzdálenost a rovnoběžnost os břitů a poté se zafixují v této poloze

35 pomocí lepidla, které má menší pevnost než lepidlo mezi měřicími prvky a/nebo patkami a měřeným materiálem a poté se měřicí prvky přes patky připojí k měřenému materiálu, přičemž přepravní přípravek je odstranitelný.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že měřicí prvky se před vložením do

40 otvorů v přepravním přípravku umístí do otvorů patek a spojí se s patkami pomocí lepidla na bázi pryskyřic a po nastavení přesné vzájemné vzdáleností a rovnoběžnosti os břitů se patky přivaří k měřenému materiálu, načež se přepravní přípravek odstraní.
8. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že patky se přivaří k měřenému

45 materiálu a poté se do patek vloží měřicí prvky umístěné v přepravním přípravku a spojí se s nimi pomocí lepidla na bázi pryskyřic a po zatvrdnutí spoje se přepravní přípravek odstraní.