CZ309141B6 - Přístroj pro testování vzorků izolantů a dielektrik při nastavitelném tlaku na testovaný vzorek - Google Patents

Abstract

Boční stěny (1, 2) kovové kostry přístroje pro testování vzorků jsou spojené v horní, dolní i střední části. Pod mezistěnou (4) ve střední části je umístěna tlačná deska (8), která je shora flexibilně přichycena k bočním stěnám (1, 2) kostry přístroje. Mezi tlačnou deskou (8) a základovou deskou (6) je spodní prostor (7) obsahující alespoň dvě elektrody (73, 74, 77) uzpůsobený pro umístění testovaného vzorku (80). Tlačná deska (8) je svisle posuvná pomocí páteřního válcového tělesa (9), jehož posun aktivovatelný tlačnou pružinou (10), která je stlačitelná dutým válcovým tělesem (11), které je otočné a svisle posuvné. Na horním konci páteřního válcového tělesa (9) je stupnice (9c) pro odečet stlačení tlačné pružiny (10). Přístroj má také úchylkoměr (20) pro měření komprese testovaného vzorku (80) s měřicím hrotem (22), jenž se dotýká jazýčku (23), který je pevně spojen s tlačnou deskou (8).

Description

Přístroj pro testování vzorků izolantů a dielektrik při nastavitelném tlaku na testovaný vzorek

Oblast techniky

Všechny výrobky elektrotechnického průmyslu se při své funkci nacházejí v každém okamžiku v určitém silovém poli (např. elektrickém, teplotním, magnetickém), nebo ve dvou, příp. i více současně působících polích, a odolávají tomuto vnějšímu působení různě. Tak např. malou odolnost vůči teplotě a působení mechanických sil má řada izolantů a dielektrik, zejména jedná-li se o látky organického původu. Mezi ně patří látky makromolekulám!, které jsou dnes základem většiny výrobků, u nichž se izolační a dielektrické vlastnosti využívají. Vzniká tedy požadavek zjišťovat chování těchto látek v různém vnějším prostředí. Posoudit takové působení lze jen sledováním jejich charakteristických vlastností zvaných materiálové parametry. U izolantů je to vnitřní rezistivita, u dielektrik relativní permitivita a ztrátový činitel. Touto činností se zabývá oblast techniky zvaná diagnostika, resp. testování materiálů.

Dosavadní stav techniky

Zjišťovat chování izolantů a dielektrik měřením v přítomnosti elektrického pole a určitého vněj šího faktoru, jehož vliv chceme znát, můžeme zajistit jedině pomocí testovacího přípravku, který umožňuje aplikovat jak homogenní elektrické pole, tak proměnnou velikost působícího vnějšího činitele. Je-li tímto činitelem mechanický tlak, pak obvykle tlaková síla působí na testovaný materiál ve směru elektrického pole a je žádoucí, aby byla měřitelná a regulovatelná. Pro dosažení tohoto cíle můžeme použít:

1. mění stolní nebo strojní lis,

2. soustavu závaží,

3. klasický stroj pro zkoušení materiálů v tahu (trhačku),

4. zkušební zařízení DEFORM.

Podrobnější popis těchto možností je následující.

ad 1. Běžný ruční lis může vyhovět, pokud jde o rozsah vyvozované síly, ale obvykle nelze tuto sílu měřit a udržovat delší dobu na konstantní úrovni. Další nevýhodou je u jednoduchých ručních lisů také nemožnost měřit velikost stlačení. U strojních lisů lze zpravidla tlakovou sílu měřit, jenže její rozsah bývá obvykle větší, než potřebujeme, a citlivost tedy není uzpůsobena potřebám měření elektrických vlastností dielektrik a izolantů.

Strojní zařízení bývá také nepřemístitelné a provést krátké propojení mezi elektrodovým systémem, umístěným v tomto zařízení, a elektrickým měřicím přístrojem je obtížné.

ad 2. Použít soustavu závaží pro vyvolání tíhové síly je řešení jednoduché, ale má několik nevýhod.

- Sestava tvořená elektrodovým systémem a závažími uloženými nad ním je nestabilní,

- tlakovou sílu nelze měnit plynule,

- nelze určit velikost stlačení,

- zjišťovat vlastnosti měřených vzorků při plynule proměnném tlaku nelze jednoduše realizovat.

ad 3. Trhací stroj (trhačka) je zařízení pro zkoušky materiálů v tahu. Pro získání tlaku je třeba použít speciální přípravek, který umožní přeměnit tah na tlak. Za této podmínky j e možné u trhačky

- 1 CZ 309141 B6 získat jak sílu v tlaku, tak i změnu rozměrů testovaného vzorku. Ale dalšími nevýhodami použití trhacího stroje jsou:

- Relativně velké rozměry zařízení, často i stabilní ukotvení k tuhému podstavci, takže nelze zařízení přesunout na laboratorní stůl, kde je vytvořeno měřicí pracoviště.

- Obtížné provedení vysokofrekvenčního měření, které vyžaduje velmi krátké přívody mezi měřeným objektem a měřicím přístrojem.

ad 4. Zkušební zařízení DEFORM - výrobek firmy Pemar - je určeno pro zkoušení tenkých vzorků v tahu a převážně silných vzorků v tlaku. Silové rozsahy jsou od 50 N do 3000 N. Hmotnost zařízení je 43 kg a jeho rozměry (š x h * v) jsou: 420 x 390 x 670 mm. Přístroj je ovládán počítačem pomocí speciálního programu dodaného výrobcem stroje. Pro zkoušky v tlaku jsou v příslušenství kotoučové desky, mezi něž se zkoušený vzorek vkládá. Síla v tahu i v tlaku se snímá tenzometrickou hlavou. Při zkoušce v tlaku je možné vyvolat tlak na vzorek pohybem horní desky směrem dolů. Spodní deska je nepohyblivá a je spojena s kostrou stroje.

Nevýhodami tohoto přístroje, bereme-li v úvahu že měření dielektrik v závislosti na tlaku není měřením příliš frekventovaným, jsou:

- vysoká cena,

- velká hmotnost a rozměry, které neumožňují, aby mezi elektrodovým systémem uloženým mezi tlačnými kotouči a elektronickým měřicím přístrojem byla malá vzdálenost, což je důležitý požadavek zejména při vf měření dielektrik.

- Při měření dielektrik je žádoucí, aby soustava elektrod byla elektrostaticky chráněna před působením vnějšího prostředí kovovým stínícím krytem. Tím tento přístroj vybaven není.

- Při měření izolantů se často pracuje s vyšším, příp. i vysokým napětím, které se přivádí na napěťovou elektrodu. Ta bývá uložena obvykle na spodní straně elektrodové soustavy.

Protože u tohoto přístroje je tlačná deska kovová a je spojena s kostrou přístroje, bylo by nutné vysokonapěťový přívod oddělit od kostry dobře dimenzovaným izolantem. To ovšem dané měření komplikuje.

Testovací přípravky určené pro měření izolantů a dielektrik klasickým způsobem, kdy není vyžadováno silové působení na zkoumaný vzorek materiálu, jsou v první řadě tyto dva:

a) Měřicí cela KEITHLEY 8009, která s elektrometry téže firmy umožňuje měřit vnitřní a povrchovou rezistenci tuhých plochých izolantů. Stejnosměrné napětí, používané pro tato měření, lze volit do 1000 V. Tříelektrodový měřicí systém je uložen v plechové skříňce, v níž je polohově orientován opačně, než je běžné. Kovové mezikruží zastávající ochrannou elektrodu je připevněno k horní desce spodní části skříňky a je tělesem, na něž se pokládá měřený vzorek izolantu. Na něj je pak položena kovová kruhová deska, zastávající napěťovou elektrodu a působící současně jako malé závaží, které zajišťuje alespoň minimální polohovou stálost vzorku. Kovová deska nejmenšího průměru, mající funkci měřicí elektrody, je uchycena na jemné pružině, umístěné v prostoru pod vzorkem, jejímž působením je přitlačována k vzorku zespodu. Vzorek je tedy sevřen mezi elektrodami jen velmi malou silou, kterou nelze měnit ani měřit. Skříňka s elektrodovým systémem je propojena s měřicím elektrometrem koaxiálním kabelem.

b) Nej rozšířenějším přípravkem pro měření kapacity a ztrátového činitele tuhých materiálů je testovací přípravek KEYSIGHT, AGILENT, HP 16451 B. Jde o upravenou verzi původního řešení firmy HEWLETT & PACKARD. Použít ho lze do kmitočtu 30 MHz. Podstatou konstrukčního řešení je pevné uchycení nechráněné (napěťové) elektrody s průměrem 56 mm, k níž lze přisouvat

-2 CZ 309141 B6 soustavu měřicí a ochranné elektrody. Provedení a rozměry těchto dvou elektrod je ve čtyřech variantách (typ A,B,C,D), které berou v úvahu způsob měření jakož i velikost a úpravu vzorku před měřením. U každého z těchto typů je rozdílná velikost i tvar jak vnitřní (měřicí, tj. chráněné) elektrody tak i elektrody ochranné. Tato elektrodová dvojice je ukotvena na posuvném mechanizmu, který umožňuje její přitlačení k povrchu vzorku vsunutému mezi ní a výše uvedenou elektrodou pevnou (napěťovou). Posuv je zajištěn mikrometrickým šroubem, takže při přitlačení k vzorku je možné získat jeho tloušťku. Ta může být maximálně 10 mm. Propojení elektrod s elektronickým měřicím přístrojem je čtyřvodičové. Ochranná elektroda je spojena s konstrukcí přípravku, stejně jako stínění přívodů k napěťové a měřicí elektrodě.

Použít tento přípravek pro měření dielektrik nebo izolantů při zvýšeném tlaku nelze, protože:

1) mikrometrický šroub je prvek měřicí techniky nikoliv prvek silový,

2) působení šroubu u okraje desky unášející elektrody (měřicí a ochrannou) je pro vyvozování tlaku naprosto nevhodné,

3) nelze zjistit sílu působící na měřený vzorek materiálu,

4) za nevýhodu přípravku lze považovat i dané rozměry elektrod, kterým musí být rozměry měřených vzorků přizpůsobeny,

5) přípravek je navržen pro měření dielektrik při nízkém napětí a jeho použití pro měření izolantů při vyšším a vysokém napětí nepřichází v úvahu.

U popisovaného přístroje pro testování izolantů a dielektrik při nastavitelném tlaku na testovaný vzorek, jakož i u případů uvedených výše pod body 1 až 4, se uplatňuje mechanická síla. Zásadní rozdíl je ovšem v tom, že u případů 1 až 4 se objevují výhradně mechanické veličiny a mechanická sílaje vždy funkcí nezávisle proměnou, zatímco u popisovaného přístroje se ve fúnkci nezávisle i závisle proměnné veličiny objevují vždy jen veličiny elektrické, přičemž nezávisle proměnnou veličinou je vždy intenzita elektrického pole. Mechanická sílaje zde jen fúnkci parametrickou.

Z dokumentu CN110850250A je známo zařízení pro měření vlastností izolantů v tlaku, které využívá krokový motor a piezoelektrický senzor. Toto zařízení vyžaduje kromě uvedených součástí, které jsou už samy o sobě dražší, než by byly součásti čistě mechanické, také napájení a vyhodnocovací elektroniku, čímž dále roste jeho cena. Zařízení postrádá jednoduchost a je náchylné k poruchám.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje přístroj pro testování vzorků izolantů a dielektrik při nastavitelném tlaku na testovaný vzorek podle předkládaného vynálezu, který umožňuje testování materiálů při nastavitelném a měřitelném tlaku působícím na měřený vzorek, a to v prostoru, v němž je elektrodový systém uzavřen v kovovém krytu, jenž zajišťuje jeho elektrostatické stínění. Přístroj současně umožňuje i měření deformace testovaného vzorku. Přístroj je ovšem vhodný i pro běžný způsob měření tzn. bez aplikace tlakové síly, jako je tomu u přístrojů uvedených v předcházející podkapitole v bodech a) a b).

Přístroj navíc vykazuje výhodné vlastnosti, poněvadž umožňuje:

+ použít dvouelektrodový i tříelektrodový měřicí systém, + použít, kromě pevně připojených elektrod k přístroji, také samostatné, volně vkládatelné elektrody do prostoru přístroje s možností vytvořit uspořádání odpovídající dvouelektrodovému

-3 CZ 309141 B6 i tříelektrodovému systému, přičemž rozměry těchto elektrod jsou volitelné, a tudíž přizpůsobitelné rozměrům vzorků, + připojit ochrannou elektrodu k jiné potenciálové úrovni než zemní, + zajistit minimální vzdálenost mezi testovaným materiálem a měřicím přístrojem, + snadnou přemistitelnost v rámci měřicího pracoviště, která plyne z jeho malé hmotnosti.

Přístroj pro testování vzorků izolantů a dielektrik při nastavitelném tlaku na testovaný vzorek podle předkládaného vynálezu má kovovou kostru. Ta zahrnuje levou boční stěnu a pravou boční stěnu, které jsou spojené v dolní části spojovacími prvky zahrnujícími základovou desku tvořící dno přístroje. V horní části jsou pak levá a pravá boční stěna spojeny spojovací deskou, která je opatřena otvorem s vnitřním závitem. Přístroj obsahuje také tlačnou desku a tlačnou pružinu. Mezi tlačnou deskou a základovou deskou je spodní prostor obsahující soustavu elektrod zahrnující alespoň dvě elektrody. Tento spodní prostor je uzpůsobený pro umístění testovaného vzorku nebo vzorků, přičemž v oblasti nad spodní stěnou tlačné desky jsou umístěné mechanické prvky pro posun této tlačné desky ve svislém směru.

Podstatou přístroje je, že levá a pravá boční stěna jsou také spojené ve střední části mezistěnou opatřenou otvorem, pod níž je umístěna tlačná deska, která je shora nad mezistěnou alespoň na dvou místech flexibilně přichycena k bočním stěnám kostry přístroje. Mechanické prvky pro posun tlačné desky zahrnují páteřní válcové těleso pohyblivé ve svislém směru a procházející ve svislém směru otvorem v mezistěně i otvorem ve spojovací desce až nad úroveň této spojovací desky. Spodní konec tohoto páteřního válcového tělesa je mechanicky spojen s tlačnou deskou a pohyb páteřního válcového tělesa a tlačné desky je aktivovatelný tlačnou pružinou, která je stlačitelná dutým válcovým tělesem, které alespoň částečně zvnějšku obklopuje páteřní válcové těleso alespoň v úrovni spojovací desky, přičemž toto duté válcové těleso je otočné a je také uzpůsobeno pro pohyb ve svislém směru napříč otvorem ve spojovací desce tak, že je opatřeno vnějším závitem, který zapadá do vnitřního závitu v otvoru spojovací desky. Přístroj je dále na horním konci páteřního válcového tělesa opatřen stupnicí pro odečet stlačení tlačné pružiny. Přístroj je rovněž vybaven úchylkoměrem pro měření komprese testovaného vzorku, přičemž tento úchylkoměr má měřicí hrot, jenž se dotýká jazýčku, který je pevně spojen s tlačnou deskou.

Alespoň jedna elektroda může být do spodního prostoru volně vložená.

Je možné také provedení, v němž je alespoň jedna elektroda ve spodním prostoru pevně upevněná.

V jednom výhodném provedení přístroj obsahuje také nosnou desku a soustava elektrod ve spodním prostoru obsahuje alespoň dvě elektrody, přičemž horní část této soustavy elektrod zahrnuje alespoň první elektrodu a tato horní část soustavy elektrod je pomocí nosné desky připevněna k tlačné desce tak, že první elektroda je od nosné desky elektricky izolovaná. Spodní část soustavy elektrod zahrnuje třetí elektrodu uloženou v izolačním pouzdře, přičemž tato spodní část soustavy elektrod je pomocí tohoto izolačního pouzdra ukotvena k základové desce. Rozměry horní a spodní části soustavy elektrod jsou přitom uzpůsobené pro vsunutí vzorku mezi horní a spodní část soustavy elektrod alespoň při některé poloze tlačné desky.

Je výhodné, když je v předchozím výhodném provedení první elektroda je zapojena jako měřicí a třetí elektroda zapojena jako zemní nebo napěťová.

Horní část soustavy elektrod může dále obsahovat také druhou elektrodu, která je mechanicky spojená s první elektrodou a je od ní současně elektricky izolovaná.

-4 CZ 309141 B6

V provedení se třemi elektrodami podle předchozího odstavce je s výhodou první elektroda zapojena jako měřicí, druhá elektroda je zapojena jako ochranná a třetí elektroda je zapojena jako napěťová.

Horní část soustavy elektrod může v jiném výhodném provedení obsahovat také upevňovací těleso, které je alespoň částečně umístěno vně první elektrody, je od ní elektricky izolováno a je pevně spojené s nosnou deskou, která je spojena s tlačnou deskou.

V systému se třemi elektrodami je výhodné, když je druhá elektroda soustavy elektrod dutá a je nasunutéIná na upevňovací těleso.

Spodní prostor přístroje je s výhodou opatřen alespoň dvěma kovovými nasunovacími víčky pro otvírání a uzavírání spodního prostoru, pro elektrostatické stínění soustavy elektrod a pro znemožnění dotyku obsluhy s elektrodami při provozu.

Je výhodné, když elektrické přívody pro elektrické připojení elektrod zahrnují alespoň dvě připojovací jednotky, když levá boční sténaje opatřena alespoň jednou levou připojovací jednotkou a podobně pravá boční sténaje opatřena alespoň jednou pravou připojovací jednotkou.

Objasnění výkresů

Na obr. 1 je uvedeno konstrukční řešení předkládaného přístroje, v němž levá polovina obrázku je nárys v čelním pohledu, pravá polovina zachycuje řez vedený podél svislé roviny procházející osou páteřního válcového tělesa 9. V tomto obrázku není zakreslena soustava elektrod.

Obr. 2 poskytuje pohled na přístroj z levé boční strany, přičemž řez B-B je proveden v rovině osy páteřního válcového tělesa 9, což v tomto případě znamená středem šířky přístroje.

Obr. 3 ukazuje schematické pojetí připojovacích jednotek. V obr. 3a je uvedena levá připojovací jednotka 24, patřící k levé boční stěně 1, v obr. 3b je uvedena pravá připojovací jednotka 25, příslušející k pravé boční stěně 2. V obou případech jsou uvedeny tři nákresy znamenající zleva doprava: nárys, bokorys v řezu kolmém na příslušnou boční stěnu přístroje a bokorys v pohledu.

Na obr. 4 je nakresleno nasunovací víčko 40 pro uzavření spodního prostoru 7 přístroje, který je určen pro umístění elektrod.

Obr. 5 zachycuje půdorys přístroje s připevněnými připojovacími jednotkami 24 a 25 a nasazeným nasunovacím víčkem 40 na zadní straně přístroje.

Obr. 6 poskytuje pohled na přístroj z pravé boční strany na němž je vidět pravou připojovací jednotku 25 a obě nasunutá nasunovací víčka 40.

Obr. 7 objasňuje provedení elektrod pro pevné uchycení v přístroji, přičemž obr. 7al, 7a2 a 7b se týkají tříelektrodového uspořádání, obr. 7c a 7d zachycují uspořádání dvouelektrodové.

Obr. 8 objasňuje provedení volně vkládatelných elektrod, z nichž lze vytvořit sestavy odpovídající dvouelektrodovému i tříelektrodovému měřicímu systému. V obr. 8a je uvedena tříelektrodová sestava, obr. 8b zachycuje sestavu dvouelektrodovou.

Na obr. 9 je uveden příklad měření vnitřního odporu izolantu klasickým tříelektrodovým způsobem. Obrázekje proveden tak, že jeho levá polovina je nakreslena v pohledu, pravá polovina je nakreslena v řezu. Rez je veden osou elektrodové sestavy a obsahuje vložený řez A-A procházející středem pravé připojovací jednotky 25.

- 5 CZ 309141 B6

Obr. 10 poskytuje pohled na přístroj z přední strany, v jehož spodním prostoru 7 se nachází pevně uchycena horní a spodní část soustavy elektrod o dvou elektrodách. Soustava elektrod je spolu s testovaným vzorkem 80 dielektrika nakreslená v řezu.

Obr. 11 ukazuje příklad použití přístroje s pevně uchycenými elektrodami tříelektrodové soustavy elektrod při měření dielektrik. Obrázek je nakreslen v pohledu, kromě pravé spodní části kde je uveden řez D-D, procházející středovou osou rotačních elektrod. Tím jsou zviditelněné hlavní díly horní i dolní části elektrodového systému.

Obr. 12 uvádí příklad použití volně vkládatelných elektrod při vytvoření tříelektrodového systému a jeho využití pro precizní měření kapacity a ztrátového činitele dielektrik při zvýšeném nebo vysokém napětí. Soustava elektrod a testovaný vzorek jsou znázorněny ve svislém řezu procházejícím svislou osou přístroje, zbytek obrázku je v pohledu.

Obr. 13 zachycuje dvouelektrodové uspořádání provedené s volně vkládatelnými elektrodami, kdy vlastní měření dielektrika je realizováno elektronickým mikropočítačově řízeným RLCG měřičem, a tedy při nízkém napětí. Soustava elektrod a testovaný vzorek jsou znázorněny ve svislém řezu procházejícím svislou osou přístroje, zbytek obrázku je v pohledu.

Obr. 14 zachycuje popisovaný přístroj pro testování dielektrik a izolantů s vyznačením jeho základních funkčních částí, je znázorněno výhodné provedení přístroje s trojicí elektrod.

Příklady uskutečnění vynálezu

Níže popsaná výhodná provedení ukazují pouze některá z mnoha možných řešení, která spadají do ochrany vynálezu a ilustrují vynálezeckou myšlenku. Jde pouze o vybraná výhodná uspořádání, která nijak neomezují rozsah ochrany vynálezu.

Přístroj pro testování vzorků izolantů a dielektrik při nastavitelném tlaku na měřený testovaný vzorek 80 využívá pro získání proměnné a měřitelné tlakové síly ocelovou tlačnou pružinu 10, jejíž stlačení lze odečítat. Protože stlačení tlačné pružiny 10 je úměrné působící síle, je možné ze stupnice 9c pro odečet stlačení tlačné pružiny 10 tlakovou sílu získat. Není-li tlakový mechanizmus využit, slouží přístroj pro běžný způsob měření, kdy zkoumaný vzorek 80 materiálu je sevřen jen minimální silou, která není zjišťována a ve výsledcích testu se neuvádí.

Z obr. 1 je patrné, že přístroj pro testování vzorků izolantů a dielektrik při nastavitelném tlaku na testovaný vzorek má kovovou kostru, typicky plechovou. Tato kostra zahrnuje dvě boční stěny 1, 2, které jsou s výhodou přibližně v polovině své výšky ohnuté směrem k sobě a jsou pevně spojené dole, nahoře i uprostřed v místě svého ohybu. Tím kostra získává mechanickou tuhost. Konkrétní provedení těchto tří pevných spojení není podstatné. V obr. 1 je zakresleno příkladné spojení pravé boční stěny 1 a levé boční stěny 2 v dolní části díly, které zahrnují základovou deskou 6 tvořící dno přístroje a dva spojovací díly 3a, 3b, dále spojení v horní části spojovací deskou 5, která je opatřena otvorem s vnitřním závitem, a spojení ve střední části mezistěnou 4 opatřenou otvorem, pod níž je umístěna tlačná deska 8, která je shora nad mezistěnou 4 alespoň na dvou místech flexibilně přichycena k bočním stěnám j_, 2 kostry přístroje. Toto flexibilní přichycení je s výhodou realizováno tahovými pružinami 17.

Tlačná deska 8 rozděluje přístroj na horní a spodní část. Ve spodní části mezi tlačnou deskou 8 a základovou deskou 6 je spodní prostor 7, který je uzpůsoben pro uložení soustavy elektrod obsahující alespoň dvě elektrody atestovaného vzorku 80 nebo vzorků 80. V horní části přístroje nad spodní částí tlačné desky 8 se nacházejí mechanické prvky nezbytné pro zajištění potřebných mechanických fúnkcí. Zejména jde o mechanické prvky pro posun této tlačné desky 8 ve svislém směru.

-6CZ 309141 B6

Tyto mechanické prvky zahrnují páteřní válcové těleso 9 posuvné ve svislém směru a procházející ve svislém směru otvorem v mezistěně 4 i otvorem ve spojovací desce 5 až nad úroveň této spojovací desky 5. Spodní konec tohoto páteřního válcového tělesa 9 je v mechanickém kontaktu pevně mechanicky spojen s tlačnou deskou 8, přičemž pohyb páteřního válcového tělesa 9 a tlačné desky 8 je aktivovatelný tlačnou pružinou 10. která je stlačitelná dutým válcovým tělesem 11. Duté válcové těleso 11 alespoň částečně zvnějšku obklopuje páteřní válcové těleso 9 alespoň v úrovni spojovací desky 5, aby bylo možné stlačování tlačné pružiny 10 pod touto spojovací deskou 5. Tlačná pružina 10. která je typicky ocelová, slouží pro vyvození tlačné síly na testovaný vzorek 80 prostřednictvím tlačné desky 8. Duté válcové těleso 11 je otočné, otáčí se s výhodou prostřednictvím kotoučové hlavy 11b a je také uzpůsobeno pro pohyb ve svislém směru napříč otvorem ve spojovací desce 5 a to díky tomu, že je opatřeno vnějším závitem 11a. který zapadá do vnitřního závitu v otvoru spojovací desky 5. Přístroj je dále na horním konci páteřního válcového tělesa 9 opatřen stupnicí 9c pro odečet stlačení tlačné pružiny 10. Z odečteného stlačení pružiny 10 lze pak zjistit vyvozenou tlačnou sílu působící na vzorek 80.

Tlačná síla se aplikuje na vzorek 80 nebo vzorky umístěné ve spodním prostoru 7 prostřednictvím tlačné desky 8. Pro testování elektrických vlastností může být vzorek 80 nebo vzorky 80 umístěn nebo umístěny mezi elektrody soustavy elektrod. Ve spodním prostoru 7 je proto umístěna soustava elektrod zahrnujících alespoň dvě elektrody.

Přístroj je rovněž vybaven úchylkoměrem 20 pro měření komprese testovaného vzorku 80, přičemž tento úchylkoměr 20 má měřicí hrot 22. jenž se dotýká jazýčku 23. který je pevně spojen s tlačnou deskou 8.

Tlaková síla vyvíjená dutým válcovým tělesem 11 je plynule nastavitelná v intervalu od ON až do maximální síly dané použitou tlačnou pružinou 10.

Do spodního prostoru 7 ústí alespoň dva elektrické přívody pro připojení elektrod. Toto je potřeba, aby mohlo být provedeno připojení elektrod prostřednictvím připojovacích jednotek 24. 25 k elektronickému měřicímu přístroji pro měření elektrických vlastností testovaných vzorků 80. Typicky jsou k bočním stěnám 2 popisovaného přístroje připevněné připojovací jednotky 24, 25 s průchodkami.

Jak je patrné např. z obr. 1, 3, 9, 10, levá boční stěna 1 je opatřena první připojovací jednotkou 24 a podobně pravá boční stěna 2 je opatřena jednou druhou připojovací jednotkou 25. Připojovací jednotka musí být alespoň jedna, avšak může jich být i více než jedna a rovněž i více než jedna v každé z bočních stěn 1, 2.

Po provedení spojů mezi elektrodami a těmito průchodkami uvnitř přístroje a vložení vzorku 80 může být jeho spodní prostor uzavřen vpředu i vzadu kovovými nasunovacími víčky 40. Tato krycí kovová nasunovací víčka 40 umožňují otvírat a zavírat spodní prostor 7. Zajišťují rovněž elektrostatické stínění soustavy elektrod a zabraňují také nebezpečnému dotyku obsluhy s elektrodami, speciálně s napěťovou elektrodou při měření izolantů, což je důležité z bezpečnostního hlediska, je-li toto měření realizováno při vyšším nebo vysokém napětí. Při uzavření spodního prostoru 7 určeného pro soustavu elektrod a měřený vzorek zůstávají mechanické prvky přístroje umístěné nad mezistěnou 4 a rovněž prvky, které jsou umístěné vně bočních stěn 1, 2 přístroje, zcela vizuálně i fyzicky dostupné. To je nutné u stupnice 9c pro odečet stlačení tlačné pružiny 10 umožňující vyvozenou sílu zjišťovat i u indikátoru stlačení vzorku. Z elektrického hlediska tvoří kostra přístroje jeden potenciálový bod a může být uzemněna.

Alespoň jedna elektroda může být do spodního prostoru 7 volně vložená, což znamená, že tyto volně vložené elektrody nemusejí být pevnou součástí přístroje a mohou se přizpůsobit rozměrům testovaných vzorků 80. Provedení s volně vloženými elektrodami jsou ukázána v obr. 8a, 8b.

-7 CZ 309141 B6

V jiném možném provedení může být alespoň jedna elektroda ve spodním prostoru 7 pevně upevněná. Provedení s různými konfiguracemi pevně upevněných elektrod jsou ukázána v obr. 7al, 7a2, 7b, 7c a 7d.

Je možné i právě uvedená provedení kombinovat, tj. v přístroji mohou být kombinované elektrody volně vložené i pevně upevněné.

Je možné výhodné provedení, v němž soustava elektrod ve spodním prostoru 7 obsahuje alespoň dvě elektrody. Konfigurace elektrod v provedení přístroje s právě dvěma elektrodami je znázorněna v obr. 7c a 7d. Podrobnější popis těchto obrázků je níže v části Podrobnější popis obrázků.

Obecně lze říci, že ve výhodném provedení s alespoň dvěma elektrodami horní část soustavy elektrod zahrnuje alespoň první elektrodu 73 a tato horní část soustavy elektrod je pomocí nosné desky 71 připevněna k tlačné desce 8 tak, že pokud je nosná deska 71 vodivá, první elektroda 73 je od nosné desky 71 elektricky izolovaná. Spodní část soustavy elektrod pak zahrnuje třetí elektrodu 77 uloženou v izolačním pouzdře 78, přičemž tato spodní část soustavy elektrod je pomocí tohoto izolačního pouzdra 78 ukotvena k základové desce 6. Rozměry horní a spodní části soustavy elektrod jsou uzpůsobené pro vsunutí vzorku 80 mezi horní a spodní část soustavy elektrod alespoň při některé poloze tlačné desky 8.

První elektroda 73 v dvouelektrodové soustavě je s výhodou zapojena jako měřicí a třetí elektroda 77 je v tomto systému s výhodou zapojena jako zemní nebo napěťová.

Je možné také výhodné provedení s alespoň třemi elektrodami. Možná konfigurace elektrod v provedení přístroje s právě třemi elektrodami je znázorněna v obr. 7al, 7a2 a 7b. Podrobnější popis těchto obrázků je níže v části Podrobnější popis obrázků.

V provedení se třemi elektrodami horní část soustavy elektrod dále obsahuje také druhou elektrodu 74, která je mechanicky spojená s první elektrodou 73 a je od ní současně elektricky izolovaná.

V tříelektrodové soustavě elektrod je první elektroda 73 s výhodou zapojena jako měřicí, druhá elektroda 74 je zapojena jako ochranná a třetí elektroda 77 je zapojena jako napěťová.

Horní část soustavy elektrod tříelektrodové soustavy s výhodou obsahuje také upevňovací těleso 76, které je alespoň částečně umístěno vně první elektrody 73, je od ní elektricky izolováno a je pevně spojené s nosnou deskou 71, která je spojena s tlačnou deskou 8.

V soustavě elektrod se třemi elektrodami je s výhodou druhá elektroda 74 soustavy elektrod je dutá a je nasunutelná na upevňovací těleso 76. Druhá elektroda 74 sloužící zde jako ochranná je v nej výhodnějším provedení realizována jako dutý kruhový nástavec nasouvatelný na upevňovací těleso 76. Je velmi výhodné a praktické, že díky této konfiguraci lze prostým sejmutím nasunutelné druhé elektrody 74 z upevňovacího tělesa 76 změnit tříelektrodový systém na dvouelektrodový. Opačně pak z dvouelektrodového systému lze snadno udělat tříelektrodový pouhým nasunutím druhé elektrody 74 na upevňovací těleso 76.

Při popisu elektrod a upevňovacího tělesa pojem vně, vnější znamená dál od podélné osy přístroje. Tzn. např. vnější sténaje ta, která je vzdálenější od podélné osy přístroje než stěna vnitřní.

Testování vzorků izolantů a dielektrik při nastavitelném tlaku na testovaný vzorek 80 v tomto přístroji lze provádět např. tak, že jsou zahrnuty následující kroky:

a) tlačná deska 8 se uvede do pozice, v níž se pod ní vytvoří prostor pro vložení alespoň dvou elektrod a vzorku 80, a do spodního prostoru 7 se pak pod tlačnou desku 8 umístí soustava alespoň dvou elektrod, z nichž alespoň jednaje umístěna výš než alespoň jedna ze zbývajících

- 8 CZ 309141 B6 elektrod tak, že mezi alespoň dvěma výškově rozdílně umístěnými elektrodami vznikne prostor pro vložení vzorku

b) vloží se testovaný vzorek 80 mezi alespoň dvě výškově rozdílně umístěné elektrody této soustavy

c) provede se elektrické připojení elektrod, mezi něž je vložen vzorek, a tlačná deska 8 se uvede do pozice, v níž přímo nebo prostřednictvím dalších dílů vyvolává svislý posun alespoň jedné z elektrod, které jsou umístěny nad vzorkem, a tato elektroda nebo tyto elektrody umístěné nad vzorkem se uvedou do pozice, v níž se dotýkají vzorku 80, a následně se opakuje posloupnost těchto kroků:

d) duté válcové těleso 11 se otáčením svisle pohne a změní se stlačení tlačné pružiny 10 a její tlak na tlačnou desku 8, na alespoň jednu z elektrod umístěných nad testovaným vzorkem a na testovaný vzorek pod ní nebo pod nimi,

e) uživatel zvolí polohu dutého válcového tělesa 11, v níž jeho otáčení zastaví, a v této poloze se v libovolném pořadí:

f) odečte stlačení tlačné pružiny 10 na stupnici 9c, přičemž může být využito i spoluúčastí noniové stupnice 11c,

g) odečte komprese testovaného vzorku 80 na úchylkoměru 20,

h) změří elektrické vlastnosti vzorku 80 vybrané ze skupiny obsahující vnitřní rezistenci, kapacitu, ztrátový činitel dokud uživatel testování nezastaví.

Podrobnější popis obrázků:

Poznámka týkající se většiny obrázků: U dílů, u nichž je požadována izolační schopnost a jsou nakresleny v řezu, je plocha jejich řezu vytečkována.

Z obr. 1 j e patrné, že základem přístroj e j e plechová kostra obsahuj ící levou boční stěnou 1 a pravou boční stěnou 2, které jsou v zakresleném výhodném provedení přibližně v polovině své výšky ohnuté směrem k sobě, tzn. k ose přístroje, a na spodním a horním okraji jsou na krátké délce ohnuté do vodorovné polohy, čímž vznikají ohyby bočních stěn la, 1b a 2a, 2b. Na ploše těchto ohybů jsou boční stěny 1 a 2 spojené na spodní straně vpředu i vzadu spojovacími prvky 3a a 3b. které mají typicky podobu plechových úhelníků, a cca v polovině své výšky těsně pod ohybem jsou spojené mezistěnou 4, v níž je velký otvor 4a umístěný ve středu šířky přístroje. Tento otvor 4a v mezistěně 4 umožňuje pomocí kruhové opěrky 16 přesné nastavení páteřního válcového tělesa 9 a všech k němu připojených dílů do svislé osy. V horní části jsou boční stěny j. a 2 na ploše horních vodorovných ohybů 1b, 2b spojeny silnou kovovou spojovací deskou 5, vybavenou středovým otvorem se závitem. Tím získává kostra přístroje dobrou mechanickou tuhost. Dno přístroje tvoří pevná izolační základová deska 6 se středním otvorem 6a, uložená na spojovacích prvcích 3a, 3b, nad níž je spodní prostor 7 pro uložení soustavy elektrod a testovaného vzorku 80. Středový otvor 6a v základové desce 6 slouží pro osově vystředěné ukotvení spodních částí elektrodových sestav. Vertikálně posuvný strop tohoto spodního prostoru 7 tvoří tlačná deska 8 z pevného materiálu, která je připevněna kolem svého středového otvoru 8a k přírubě 9a páteřního válcového tělesa 9, které je s výhodou duté. Dutina 9b tohoto páteřního válcového tělesa 9 má v nej výhodnějším provedení v celé délce konstantní průměr a je osově souměrná. Tím je významně snížena hmotnost tohoto tělesa a v určitých provedeních vynálezu lze tuto dutinu 9b páteřního válcového tělesa využít pro přívod kabelů k elektrodám. Středový otvor 8a v tlačné desce 8 umožňuje osově vystředěné uložení horních částí soustav elektrod.

-9CZ 309141 B6

Nad přírubou 9a je umístěna válcová tlačná pružina 10. na jejíž horní část je přenášena síla vyvozovaná vertikálním posuvem dutého válcového tělesa 11, opatřeného vnějším závitem 11a, který odpovídá vnitřnímu závitu ve spojovací desce 5. Otáčení dutým válcovým tělesem 11 umožňuje jeho kotoučová hlava 11b opatřená minimálně jedním otvorem lid pro nasazení speciálního nástroje, který přispívá k snadnějšímu otáčení kotoučovou hlavou 11b při větším stlačení tlačné pružiny 10. Vertikální pohyb dutého válcového tělesa 11 je přenášen na tlačnou pružinu 10 přes axiální ložisko 12, uložené v ložiskových miskách 13 a 14. Aby se páteřní válcové těleso 9 nemohlo během svislého pohybu odchylovat od osy přístroje, je k jeho spodní části mající tvar vodorovné kruhové příruby 9a, připevněno přídavné duté rotační těleso 15, jehož vnější válcový povrch klouže po vnitřní válcové ploše ploché kruhové opěrky 16. která je v malé míře posouvatelná v libovolném radiálním směru, dokud není pevně spojena s mezistěnou 4 kostry přístroje. Toto spojení je provedeno v okamžiku, kdy jsou páteřní válcové těleso 9 společně s přídavným dutým rotačním tělesem 15 nastaveny při montáži přístroje přesně do svislé polohy.

Dolní část tělesa 9 ve formě příruby 9a umožňuje spojení s tlačnou deskou 8 a přídavným dutým rotačním tělesem 15.

Udržování posuvných těles 9 a 15 a s nimi spojené tlačné desky 8, v aktuálně nejvyšší možné poloze, zajišťují minimálně dvě tahové pružiny 17, z nichž každá je na spodní straně zachycená ve spodní úchylce 18, připevněné k tlačné desce 8, a na horní straně v horní úchytce 19, připevněné k vnitřní straně bočních stěn 1 a 2 kostry přístroje.

Pro měření svislého posuvu tlačné desky 8 slouží úchylkoměr 20, který je s výhodou číselníkový a je uchycen v dělené objímce 21. připevněné k boční stěně 2, a svým měřicím hrotem 22 se dotýká jazýčku 23, jenž je připevněn k tlačné desce 8 a pohybuje se ve svislém okénku 2d, vytvořeném v pravé boční stěně 2 přístroje. Svislé okénko 2d umožňuje volný svislý pohyb jazýčku 23 a zabraňuje také jeho stranovému vychýlení a tím též rotačnímu vychýlení tlačné desky 8.

Stlačení tlačné pružiny 10 lze odečíst na stupnici 9c, s jejímž dělením koresponduje noniová stupnice 11c umožňující přesnější odečet posuvu páteřního válcového tělesa 9 a tím také přesnější stanovení tlakové síly na měřený vzorek 80.

2c je pravý kovový pásek na zadní straně pravé boční stěny 2 přístroje pro zaklesnutí pružin zadního krycího víčka 40.

V obr. 1 je zakreslena rovněž levá připojovací jednotka 24, jejíž součástí může být např. nízkonapěťová průchodka 31 a koaxiální průchodka 32.

V obr. 2 je zakreslen levý kovový pásek 1c umožňující zaklesnutí pružin zadního nasunovacího víčka 40 v souladu s obr. 5. Jsou zakresleny také otvory 2e vytvořené v pravé boční stěně 2, umožňující vsunutí průchodek připevněných k pravé připojovací jednotce 25.

Další prvky vyznačené v obr. 2 jsou shodné s těmi uvedenými v obr. 1, proto zde nebudou znovu vyjmenovávány.

Obr. 3 ukazuje schematické pojetí připojovacích jednotek 24, 25, kde jsou znázorněny: 24a, 24b výřezy v přírubě levé připojovací jednotky 24 pro zachycení pružin 41 nasunovacího víčka 40 na levé boční stěně, přičemž tyto výřezy 24a. 24b slouží k připevnění levé strany vpředu umístěného nasunovacího víčka 40.

Podobně 25a, 25b jsou výřezy v přírubě pravé připojovací jednotky 25 pro zachycení pružin 41 nasunovacího víčka 40 na pravé boční stěně přístroje, přičemž tyto výřezy 25a. 25b slouží pro připevnění pravé strany vpředu umístěného nasunovacího víčka 40. Je vyznačena také nízkonapěťová průchodka 31. koaxiální průchodka 32, vysokonapěťová průchodka 33 a

- 10CZ 309141 B6 uzemňovací svorník 34 · Na obr. 4 je nakresleno nasunovací víčko 40 pro uzavření spodního prostoru 7 přístroje, který je určen pro umístění vzorku 80 a/nebo elektrod. Vpředu umístěné nasunovací víčko 40 je s výhodou stejné jako vzadu umístěné nasunovací víčko 40. Každé nasunovací víčko 40 je přidržováno na bočních stěnách přístroje 1 a 2 přístroje plochými pružinami 41. tím že jejich “nos“ zapadne na přední straně přístroje do podélných výřezů 24a. 24b. 25a. 25b v připojovacích jednotkách 24 a 25 a na zadní straně se pak zaklesne za levý kovový pásek 1c a za pravý kovový pásek 2c připevněné trvale k bočním stěnám ]_ a 2, jak je patrno z obr.5.

Obr. 5 zachycuje půdorys přístroje s připevněnými připojovacími jednotkami 24 a 25 a nasazeným nasunovacím víčkem 40 na zadní straně přístroje.

Obr. 6 poskytuje pohled na přístroj z pravé boční strany na němž je vidět pravou připojovací jednotku 25 a obě nasunovací víčka 40, jejichž velikost i konstrukční provedení je s výhodou stejné. Z obrázku je dobře patrné umístění pravého kovového pásku 2c pro zaklesnutí pružin 41 víčka vzadu umístěného nasunovacího víčka 40, okénko 2d v pravé stěně přístroje pro pohyb jazýčku 23 a číselníkový úchylkoměr 20 s posuvným hrotem 22. Rovněž je dobře patrný kovový jazýček 23 spojený s tlačnou deskou 8.

Obr. 7 objasňuje provedení elektrod pro pevné uchycení v přístroji, přičemž obr. 7al, 7a2 a 7b se týkají tříelektrodového uspořádání, obr. 7c a 7d zachycují uspořádání dvouelektrodové.

Obr. 7al ukazuje zkompletovanou sestavu horní části tříelektrodového uspořádání a její polohu pod tlačnou deskou 8. Obr. 7a2 objasňuje jednotlivé detaily sestavy. V obr. 7b je nakreslena spodní část tříelektrodové soustavy. Obr. 7c se týká horní části dvouelektrodové soustavy elektrod a obr. 7d se týká spodní části dvouelektrodové soustavy elektrod.

Z obrázků je patrná také pozice soustav elektrod vůči tlačné desce 8 a základové desce 6.

Testovaný vzorek 80 se vkládá vždy na třetí elektrodu 77 a nad ním umístěná horní část sestavy elektrod se k němu shora přiloží, případně přitiskne za proměnlivého tlaku vyvíjeného tlačnou deskou 8.

Pro přehlednost zde uvádíme legendu k dalším prvkům znázorněným v obrázcích 7al až 7d:

- nosná deska pro upevnění elektrod,

- středící kroužek,

- první elektroda, v tří i dvouelektrodové soustavě zapojená jako měřicí,

73a, 73b, 73c - dutinky pro realizaci kontaktu s přívodním vodičem,

- druhá elektroda používaná v tříelektrodovém systému a zapojená jako ochranná,

74a - první průchozí otvor pro vodič kontaktující první elektrodu 73.

74b - druhý průchozí otvor umožňující kontakt druhé elektrody 74 s přívodním vodičem,

75a. 75b - izolační kroužky,

- upevňovací těleso, s výhodou duté a rotační, zajišťující připevnění první elektrody 73 včetně izolačních kroužků 75a. 75b k nosné desce 71.

76a, 76b - průchozí otvory v upevňovacím tělese, které pro pevnou soustavu elektrod umožňují kontaktovat první elektrodu 73 s přívodním vodičem,

- 11 CZ 309141 B6

- třetí elektroda, která se v tříelektrodovém systému používá jako napěťová, v dvouelektrodové soustavě jako napěťová nebo zemní,

77a. 77b - dutinky pro zajištění kontaktu k třetí elektrodě 77,

- izolační pouzdro,

78a - středící válcový výstupek izolačního pouzdra 78, slouží pro ukotvení a osové středění spodní části soustavy elektrod.

Obr. 8 objasňuje provedení volně vkládatelných elektrod, z nichž lze vytvořit sestavy odpovídající dvouelektrodovému i tříelektrodovému měřicímu systému. V obr. 8a je uvedena tříelektrodová sestava, obr. 8b zachycuje sestavu dvouelektrodovou. Vztahové značky u elektrod v obr. 8 jsou stejné jako v obr. 7, stejné je i značení dalších prvků, které se vyskytují současně v obr. 7 i obr. 8. Toto značení zde níže už nevypisujeme, přehledně je uvedeno v seznamu vztahových značek. Je třeba si ale uvědomit, že elektrody v obr. 8 j sou do přístroj e volně vkládatelné, na rozdíl od elektrod v obr. 7, které jsou v přístroji pevně upevněné. V některých provedeních lze kombinovat pevně upevněné elektrody, např. v horní části soustavy elektrod s volně vkládatelnými např. v dolní části soustavy elektrod.

Testovaný vzorek 80 se vkládá vždy na třetí elektrodu 77 a nad ním umístěná horní část sestavy elektrod se k němu shora přiloží, případně přitiskne za proměnlivého tlaku vyvíjeného tlačnou deskou 8. V obr. 8a jsou oproti dříve uvedeným navíc vyznačeny tyto prvky:

73d - pérový svazek zajišťující spojení elektrody s přívodním vodičem,

- rotační těleso hmcovitého tvaru zajišťující jak přenos tlaku na druhou elektrodu 74, tak i její elektrické připojení,

86a, 86b - otvory v rotačním tělese 86 hmcovitého tvaru patřící k volně vkládatelné soustavě elektrod umožňující kontakt s přívodním vodičem,

86d - pérová kontaktní dvojice,

- horní izolační distanční válcové mezikruží tříelektrodové volně vkládatelné soustavy elektrod zajišťující přenos tlakové síly na první elektrodu 73, která funguje jako měřicí.

V obr. 8b jsou oproti dříve uvedeným navíc vyznačeny tyto prvky:

- spodní izolační distanční válcové mezikruží dvouelektrodové volně vkládatelné soustavy elektrod,

- horní izolační distanční válcové mezikruží dvouelektrodové volně vkládatelné soustavy elektrod,

- středící kotouč.

Horní izolační distanční válcové mezikruží 87 tříelektrodové volně vkládatelné soustavy elektrod i horní izolační distanční válcové mezikruží 95 dvouelektrodové volně vkládatelné soustavy elektrod slouží pro přenos tlakové síly od tlačné desky 8 na první elektrodu 73 používanou v obou soustavách j ako měřicí.

Na dalších pěti obrázcích jsou zachycené příklady možného použití přístroje při různém způsobu měření dielektrik a izolantů.

- 12CZ 309141 B6

Na obr. 9 je uveden příklad měření vnitřního odporu izolantu klasickým tříelektrodovým způsobem. Je vidět, že střední otvor 6a v desce 6, umožňuje ukotvení spodní části soustavy elektrod v základové desce 6, a to ve společné svislé ose s horní částí soustavy elektrod.

V obr. 9 jsou vyznačeny také elektrické přívody k elektrodám: Pm značí přívod k první elektrodě 73, používané zde jako měřicí elektrodě, Po je přívod k druhé elektrodě 74, používané zde jako ochranná, Pn je přívod k třetí elektrodě 77. zastávající funkci napěťové elektrody. Ostatní značení je stejné jako v předchozích obrázcích.

Obr. 10 poskytuje pohled z přední strany na přístroj v konfiguraci pro testování dielektrik, v jehož spodním prostoru 7 se nachází pevně uchycena horní a spodní část soustavy elektrod o dvou elektrodách.

Je vyznačen přívod Pm k první elektrodě 73. která je zapojená jako měřicí, přívod Pn k třetí elektrodě 77, v případě, že tato třetí elektroda zastává funkci elektrody napěťové, a přívod Pz.al. což je alternativní přívod k třetí elektrodě 77 zastávající funkci zemní elektrody.

Obr. 11 ukazuje příklad použití přístroje s pevně uchycenými elektrodami tříelektrodové soustavy elektrod při měření dielektrik. Uvedení speciálních přívodů Hi,Hu a Li,Lu naznačuje, že měření bude realizováno v součinnosti s elektronickým přístrojem (např. RLCG měřičem) při nízkém napětí.

Je znázorněna mj. soustava zahrnující tři elektrody 73, 74, 77, měřený vzorek dielektrika 80, přívod Pm k první elektrodě 73 použité jako měřicí, přívod Pn k třetí elektrodě 77 zastávající funkci napěťové elektrody i přívod Po k druhé elektrodě 74 použité jako ochranná.

Obr. 12 uvádí příklad použití volně vkládatelných elektrod při vytvoření tříelektrodového systému a jeho využití pro precizní měření kapacity a ztrátového činitele dielektrik při zvýšeném nebo středně vysokém napětí, je-li použit střídavý měřicí můstek spolu s pomocným regulovatelným zdrojem napětí, připojeným k ochranné elektrodě.

Popíšeme zde podrobněji jen prvky zvláště důležité nebo odlišné od ostatních obrázků. 86 je rotační těleso hmcovitého tvaru, zajišťující jak přenos tlaku na druhou elektrodu 74, tak i její elektrické připojení. Rotační těleso 86 hmcovitého tvaru přenáší tlak přes distanční vložky 89a. 89b přímo na druhou elektrodu 74 zapojenou jako ochranná a přes horní izolační distanční válcové mezikruží 87 přenáší tlak také na první elektrodu 73 zapojenou jako měřicí. Distanční vložky 89a, 89b, které přenášejí tlakovou sílu z tlačné desky 8 na rotační těleso 86 hmcovitého tvaru, jsou typicky stejně silné. 87 je horní izolační distanční válcové mezikmží tříelektrodové volně vkládatelné soustavy elektrod pro přenos tlakové síly na první elektrodu 73, která zde funguje jako měřicí.

Elektrické připojení první elektrody 73 (měřicí) je provedeno shora středovým vodičem přívodního kabelu Pm k první elektrodě, přičemž tento vodič je ukončen v pérovém svazku 73d spojeném s rotačním tělesem 86 hmcovitého tvaru.

Elektrické připojení dmhé elektrody 74 (ochranné) je provedeno buď shora přívodem Po k druhé elektrodě, který je realizován prvním stínícím pláštěm dvojitě stíněného přívodního kabelu 86c, který je spojen s druhou elektrodou 74 pomocí pérové kontaktní dvojice 86d, nebo alternativně z boku alternativním přívodem Po.al k dmhé elektrodě ukončeným v otvorech 86a nebo 86b rotačního tělesa 86 hmcovitého tvaru.

Je vyznačen také přívod Pn k třetí elektrodě 77 zastávající funkci napěťové elektrody. V obr. 12 je vidět výhodné využití dutiny v páteřním válcovém tělese 9 pro umístění elektrických přívodů Po, Pm.

- 13 CZ 309141 B6

Obr. 13 zachycuje dvouelektrodové uspořádání provedené s volně vkládatelnými elektrodami, kdy vlastní měření dielektrika je realizováno elektronickým mikropočítačově řízeným RLCG měřičem a tedy při nízkém napětí. Značení je stejné jako v předchozích obrázcích.

Soustava elektrod zde zahrnuje kromě první elektrody 73 zapojené jako měřicí, třetí elektrody 77 zapojené jako napěťová a měřeného vzorku 80 také spodní izolační distanční válcové mezikruží 94, které slouží jako podpěrné, a horní izolační distanční válcové mezikruží 95, které slouží jako tlačné. Pm je přívod k první elektrodě 73. Pn je přívod k třetí elektrodě 77. Středící kotouč 97 zajišťuje uložení spodního izolačního distančního válcového mezikruží 94 ve svislé ose přístroje. Od vnějšího povrchu tohoto středícího kotouče 97 lze pak odvodit souosé uložení elektrod 73, 77 a testovaného vzorku 80.

Předpokládané vlastnosti popisovaného přístroje + Hmotnost: max. 3 kg, + Maximální síla v tlaku závisí na použité pružině, předpokládá se: min. 500 N, + Maximální velikost posuvu tlačné desky: min. 15 mm, + Rozlišitelnost posuvu tlačné desky: 0,01 mm.

Průmyslová využitelnost

Navržený měřicí přístroj je určen k testování materiálů, zejména izolantů a dielektrik ve tvaru plochých desek a fólií, u nichž je žádoucí realizovat měření při zvýšeném, nastavitelném a měřitelném tlaku a současně průběžně sledovat působení tohoto tlaku na charakteristické vlastnosti materiálu. Přístroj je vhodný i pro běžné měření izolantů a dielektrik, kdy mechanický tlak na zkoumaný vzorek materiálu není požadován. Přístroj může být použit i pro jiné doplňkové účely, při nichž se uplatní jako velkoplošná a snadno přemístitelná upínka, umožňující pevně uchytit ploché předměty ve +++++++vodorovné rovině, např. desky plošných spojů při jejich kontrole nebo osazování elektronickými prvky.

Claims (11)

1. Přístroj pro testování vzorků izolantů a dielektrik při nastavitelném tlaku na testovaný vzorek mající kovovou kostru, která zahrnuje levou boční stěnu (1) a pravou boční stěnu (2), přičemž tyto stěny (1,2) jsou spojené v dolní části díly, které zahrnují základovou desku (6) tvořící dno přístroje, a v horní části spojovací deskou (5), která je opatřena otvorem s vnitřním závitem, přičemž přístroj obsahuje také tlačnou desku (8) a tlačnou pružinu (10), když mezi tlačnou deskou (8) a základovou deskou (6) je spodní prostor (7) obsahující soustavu elektrod zahrnující alespoň dvě elektrody (73, 74, 77), který je uzpůsobený pro umístění testovaného vzorku (80) nebo vzorků (80), přičemž v oblasti nad spodní stěnou tlačné desky (8) jsou umístěné mechanické prvky pro posun této tlačné desky (8) ve svislém směru, vyznačující se tím, že levá boční stěna (1) a pravá boční stěna (2) jsou také spojené ve střední části mezistěnou (4) opatřenou otvorem, pod níž je umístěna tlačná deska (8), která je shora nad mezistěnou (4) alespoň na dvou místech flexibilně přichycena k bočním stěnám (1, 2) kostry přístroje, přičemž mechanické prvky pro posun tlačné desky (8) zahrnují páteřní válcové těleso (9) pohyblivé ve svislém směru a procházející ve svislém směru otvorem v mezistěně (4) i otvorem ve spojovací desce (5) až nad úroveň této spojovací desky (5), když spodní konec tohoto páteřního válcového tělesa (9) je mechanicky spojen s tlačnou deskou (8), přičemž pohyb páteřního válcového tělesa (9) a tlačné desky (8) je aktivovatelný tlačnou pružinou (10), která je stlačitelná dutým válcovým tělesem (11), které alespoň částečně zvnějšku obklopuje páteřní válcové těleso (9) alespoň v úrovni spojovací desky (5), přičemž toto duté válcové těleso (11) je otočné aje také uzpůsobeno pro pohyb ve svislém směru napříč otvorem ve spojovací desce (5) tak, že je opatřeno vnějším závitem (1 la), který zapadá do vnitřního závitu v otvoru spojovací desky (5), přičemž přístroj je dále na horním konci páteřního válcového tělesa (9) opatřen stupnicí (9c) pro odečet stlačení tlačné pružiny (10) a je rovněž vybaven úchylkoměrem (20) pro měření komprese testovaného vzorku (80), přičemž tento úchylkoměr (20) má měřicí hrot (22), jenž se dotýká jazýčku (23), který je pevně spojen s tlačnou deskou (8).

2. Přístroj pro testování vzorků podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jedna elektroda (73, 74, 77) je do spodního prostoru (7) volně vložená.

3. Přístroj pro testování vzorků podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jedna elektroda (73, 74, 77) je ve spodním prostoru (7) pevně upevněná.

4. Přístroj pro testování vzorků podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že obsahuje také nosnou desku (71) a že soustava elektrod (73, 74, 77) ve spodním prostoru (7) obsahuje alespoň dvě elektrody (73, 74, 77), přičemž horní část této soustavy elektrod (73, 74, 77) zahrnuje alespoň první elektrodu (73) a tato horní část soustavy elektrod je pomocí nosné desky (71) připevněna k tlačné desce (8) tak, že první elektroda (73) je od nosné desky (71) elektricky izolovaná, a přičemž spodní část soustavy elektrod (73, 74, 77) zahrnuje třetí elektrodu (77) uloženou v izolačním pouzdře (78), přičemž tato spodní část soustavy elektrod (73, 74, 77) je pomocí tohoto izolačního pouzdra (78) ukotvena k základové desce (6), přičemž rozměry horní a spodní části soustavy elektrod (73, 74, 77) jsou uzpůsobené pro vsunutí vzorku (80) mezi horní a spodní část soustavy elektrod (73, 74, 77) alespoň při některé poloze tlačné desky (8).

5. Přístroj pro testování vzorků podle nároku 4, vyznačující se tím, že první elektroda (73) je zapojena jako měřicí a třetí elektroda (77) je zapojena jako zemní nebo napěťová.

6. Přístroj pro testování vzorků podle nároku 4, vyznačující se tím, že horní část soustavy elektrod (73, 74, 77) dále obsahuje také druhou elektrodu (74), která je mechanicky spojená s první elektrodou (73) aje od ní současně elektricky izolovaná.

7. Přístroj pro testování vzorků podle nároku 6, vyznačující se tím, že první elektroda (73) je zapojena jako měřicí, druhá elektroda (74) je zapojena jako ochranná a třetí elektroda (77) je zapojena jako napěťová.

- 15 CZ 309141 B6

8. Přístroj pro testování vzorků podle kteréhokoli z nároků 4 až 7, vyznačující se tím, že horní část soustavy elektrod (73, 74, 77) obsahuje také upevňovací těleso (76), které je alespoň částečně umístěno vně první elektrody (73), je od ní elektricky izolováno aje pevně spojené s nosnou deskou (71), která je spojena s tlačnou deskou (8).

9. Přístroj pro testování vzorků podle nároku 8, vyznačující se tím, že druhá elektroda (74) soustavy elektrod je dutá aje zvnějšku nasunutelná na upevňovací těleso (76).

10. Přístroj pro testování vzorků podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že jeho spodní prostor (7) je opatřen alespoň dvěma kovovými nasunovacími víčky (40) pro otvírání a uzavírání spodního prostoru (7), pro elektrostatické stínění soustavy elektrod a pro znemožnění dotyku obsluhy s elektrodami při provozu.

11. Přístroj pro testování vzorků podle kteréhokoli z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že elektrické přívody pro elektrické připojení elektrod (73, 74, 77) zahrnují alespoň dvě připojovací jednotky (24,25), když levá boční stěna (1) je opatřena alespoň jednou levou připojovací jednotkou (24) a pravá boční stěna (2) je opatřena alespoň jednou pravou připojovací jednotkou (25).