CZ306306B6 - Přístroj pro měření nasákavosti - Google Patents

Abstract

Přístroj (1) pro měření nasákavosti materiálů historických objektů je sestaven z kapilární trubice (5) tvořící zásobník kapaliny, která je opatřena elektronickým snímačem (4) objemu kapaliny v trubici (5). Snímač (4) je propojen s řídicí jednotkou (7), která informace z elektronického snímače (4) sbírá a ukládá. Kapalina je z kapilární trubice (5) odvedena vedením (3) kapaliny přes průlinčitou kontaktní vložku (2) do měřeného materiálu. Přístroj (1) je tvořen tělesem (8) z jehož stěn vystupují doplňky, jako je displej (11), ovládací tlačítko (10), či konektor (12, 13).

Description

Přístroj pro měření nasákavosti

Oblast techniky

Vynález se týká přístroje 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 vtom, 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.

- 1 CZ 306306 B6

V československém autorském osvědčení označeném číslem 179829 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 zásobníkem 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 Aje 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 odměrný válec pro měření výšky sloupce vody.

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

Úkolem vynálezu je vytvoření přístroje pro měření nasákavosti, který by mohla obsluhovat pouze jedna osoba, který by umožňoval provádět nedestruktivní měření, 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 vynálezu

Vytčený úkol je vyřešen pomocí přístroje pro měření nasákavosti materiálu podle následujícího vynálezu.

Přístroj pro měření nasákavosti materiálu zahrnuje zásobník kapaliny, která je určena pro testovací nasáknutí do měřeného materiálu. Zásobník je tvořen skleněnou kapilární trubicí s otevřenými konci, jejíž první otevřený konec slouží jako plnicí otvor a jejíž druhý otevřený konec je propojený přes vedení kapaliny s průlinčitou kontaktní vložkou pro zajištění přechodu kapaliny do měřeného materiálu. Průlinčitá kontaktní vložka je propojená přes vedení kapaliny se zásobníkem. Současně je kapilární trubice opatřena alespoň jedním elektronickým snímačem pro sledování změny objemu uložené kapaliny v kapilární trubici, přičemž je elektronický snímač propojen s řídicí jednotkou pro odečítání a záznam sledovaných údajů měření.

Podstata vynálezu spočívá vtom, že kapilární trubice je uložena v přístrojovém tělese, v jehož jedné stěně je uspořádán plnicí otvor. Situování plnicího otvoru do stěny přístrojového tělesa usnadňuje plnění přístroje pro další použití. K plnicímu otvoru se přiloží injekční stříkačka a voda se do kapilární trubice vtlačí. Kapilární jev umožňuje přenos kapaliny do měřeného materiálu bez ohledu na polohu přístroje nebo kontaktní vložky, přičemž faktorem ovlivňujícím úbytek kapaliny v kapilární trubici je nasákavost měřeného materiálu. Elektronický snímač při měření nahrazuje lidské sledování, které je u tak malého objemu těžko proveditelné, přičemž zápis

-2CZ 306306 B6 úbytku kapaliny je proveden v řídicí jednotce. Měření je přesné, snadno proveditelné kdekoliv a množství vody nepoškozuje měřený materiál.

V dalším výhodném provedení přístroje pro měření nasákavosti materiálu podle tohoto vynálezu je elektronický snímač vytvořen jako elektronický kapacitní snímač. Prázdná kapilární trubice je naplněna vzduchem, který má jinou permeabilitu, nežli kapalina. S úbytkem kapaliny, dochází k plnění vzduchem, což se projevuje na sledované kapacitě snímače, a řídicí jednotka vyhodnotí aktuální objem zadržené kapaliny.

V jiném dalším výhodném provedení přístroje pro měření nasákavosti materiálu podle tohoto vynálezu je řídicí jednotka opatřena integrovaným časovacím modulem a je propojena s alespoň jedním doplňkem ze skupiny ovládací tlačítko, signalizační prostředek, displej, konektor pro připojení externího zařízení, přičemž je alespoň jeden z doplňků uspořádán ve stěně přístrojového tělesa. Časovači modul slouží k nastavení frekvence zápisů údajů o množství kapaliny uložené v kapilární trubici. Doplňky mají za úkol zlepšit ovladatelnost a funkčnost přístroje. Ovládání pomocí tlačítka, signalizace zvuková, obrazová přes displej a konektory zvyšuji komfort používání zařízení.

V jiném dalším výhodném provedení přístroje pro měření nasákavosti materiálu podle tohoto vynálezu je konektor pro připojení externího zařízení uzpůsoben pro připojení externího zařízení ze skupiny snímač okolní teploty, snímač relativní vlhkosti, komunikační USB konektor externího zařízení pro stažení naměřených dat z řídicí jednotky a pro nastavení řídicí jednotky přístroje pomocí komunikačního programu uloženého v externím zařízení. Je vhodné znát parametry prostředí, ve kterém je měření prováděno. Dále je potřeba nastavovat řídicí jednotku, aniž by se musel přístroj rozebírat, takže se jeví použití USB rozhraní jako jedno z nej lepších.

V jiném dalším výhodném provedení přístroje pro měření nasákavosti materiálu podle tohoto vynálezu je přístrojové těleso vyrobeno z duralové slitiny. Dural je lehký, odolný a dodává přístroji i estetický vzhled.

Přístroj pro měření nasákavosti materiálu umožňuje přesná, rychlá měření, nezávisle na místě měření ani poloze měřeného místa, jako jsou rohy, záhyby, stropy, atp. Měření je prováděno s minimem kapaliny, takže nedochází k poškození měřeného materiálu. Průběh měření je odečítán elektronicky, takže nedochází k lidským chybám, přičemž přístroj umožňuje propojení s externím zařízením v terénu pro rychlou extrakci naměřených dat. Nespornou výhodou je to, že přistroj je obsluhován pouze jednou osobou.

Objasnění výkresu

Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde obr. 1 znázorňuje perspektivní pohled na přístroj pro měření nasákavosti s částečným pohledem do nitra přístroje.

Příklady uskutečnění vynálezu

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

Na obr. 1 je vyobrazen přístroj 1 pro měření nasákavosti materiálu, např. omítky nesoucí historické malby v zámecké kapli. Těleso 8 přístroje 1 je tvořeno duralovou krabičkou, kteráje osazena na první pohled viditelnými doplňky.

-3CZ 306306 B6

Největším doplňkem je LCD displej 11 pro vyobrazování počtu provedených měření, času, kapacity baterie přístroje 1, atp. Dále je ve stěně tělesa 8 patrné ovládací tlačítko 10 pro ovládání funkce přístroje 1, plnicí otvor 6 pro doplňování kapaliny do skleněné kapilární trubice 5 a konektory 12 a 13. Konektor 12 slouží pro připojení externího teploměru a vlhkoměru, konektor 13 je uzpůsoben pro rozhraní USB a připojení externího zařízení např. počítače.

Z tělesa 8 přístroje 1 vystupuje pryžové vedení 3 kapaliny, které je zakončeno nasazeným válcovým ocelovým nástavcem 9. Uvnitř nástavce 9 je průlinčitá kontaktní vložka 2 tvořena cigaretovým filtrem z acetátu celulózy.

Uvnitř tělesa 8 přístroje 1 je uložena kapilární trubice 5 sloužící jako zásobník kapaliny. Na vnější straně pláště kapilární trubice 5 je elektronický snímač 4 tvořený elektrodami pro sledování výsledné kapacity. Elektronický snímač 4 je propojen s řídicí jednotkou 7, která je tvořena deskou s plošnými obvody zahrnující součástky s integrovanými obvody, jako jsou paměti, procesory atp.

Měření je realizováno tak, že se kapilární trubice 5 naplní plnicím otvorem 6 destilovanou vodou pomocí injekční stříkačky. Vody je tolik, aby byl vytlačen vzduch zvědění 3 kapaliny i z kontaktní vložky 2.

Následně se aktivuje řídicí jednotka 7 a současně s přiložením kontaktní vložky 2 na měřený materiál se stiskne ovládací tlačítko W. Kapilární jev začne přenášet vodu z kapilární trubice 5 do měřeného materiálu. Úbytek vody je sledován elektronickým snímačem 4 a data jsou podle časovacího modulu odečítána a zaznamenána řídicí jednotkou 7.

Po vyprázdnění kapilární trubice 5 rozezní řídicí jednotka 7 signalizační prostředek a zobrazí zápis na displeji 11.

Data jsou po dokončení všech měření exportována na externě připojený počítač, který je vyhodnotí a řídicí jednotku 7 přístroje 1 připraví k dalšímu měření. Propojení je realizováno USB konektorem 13.

Průmyslová využitelnost

Přístroj pro měření nasákavosti podle vynálezu je především určen pro nedestruktivní testování stavebního materiálu, ze kterého jsou vybudovány historické objekty a umělecká díla, např. sochy a nástěnné malby. Přístroj podle vynálezu je použitelný i u dalších stavebních materiálů.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Přístroj (1) pro měření nasákavosti materiálu sestávající ze zásobníku kapaliny určené pro nasáknutí do měřeného materiálu tvořeného skleněnou kapilární trubicí (5) s otevřenými konci, jejíž první otevřený konec slouží jako plnicí otvor (6) a jejíž druhý otevřený konec je propojený přes vedení (3) kapaliny s kontaktní průlinčitou vložkou (2) pro zajištění přechodu kapaliny do měřeného materiálu, přičemž je kapilární trubice (5) opatřena alespoň jedním elektronickým snímačem (4) pro sledování změny objemu uložené kapaliny v kapilární trubici (5), a dále sestávající zřídící jednotky (7) pro odečítání a záznam sledovaných údajů měření propojené s elektronickým snímačem (4), vyznačující se tím, že kapilární trubice (5) je uložena v přístrojovém tělese (8), v jehož jedné stěně je uspořádán plnicí otvor (6).

   -4CZ 306306 B6
2. 2. Přístroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektronický snímač (4) je vytvořen jako elektronický kapacitní snímač.
3. 3. Přístroj podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (7) je opatřena integrovaným časovacím modulem a je propojena s alespoň jedním doplňkem ze skupiny ovládací tlačítko (10), signalizační prostředek, displej (11), konektor (12) pro připojení externího zařízení, přičemž je alespoň jeden z doplňků uspořádán ve stěně přístrojového tělesa (8).
4. 4. Přístroj podle nároku 3, vyznačující se tím, že konektor (12) pro připojení externího zařízení je uzpůsoben pro připojení externího zařízení ze skupiny snímač okolní teploty, snímač relativní vlhkosti, komunikační USB konektor (13) externího zařízení pro stažení naměřených dat z řídicí jednotky (7) a pro nastavení řídicí jednotky (7) přístroje (1) pomocí komunikačního programu uloženého v externím zařízení.
5. 5. Přístroj podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že přístrojové těleso (8) je vyrobeno z duralové slitiny.