FI13459Y1 - Koestuskammio materiaalin lujuusominaisuuksien määrittämiseksi - Google Patents

Abstract

Koestuskammio materiaalien lujuusominaisuuksien määrittämiseksi huoneen lämpötilasta poikkeavissa lämpötiloissa, tunnettu siitä että se käsittää - ainakin pystyseinämät (5) käsittävän sisäkammion näytteen sijoittamista varten, - ainakin pystyseinämät (6) käsittävän ulkokammion joka ympäröi sisäkammion siten että sisä- ja ulkokammion väliin jää tila (7) lämmönsäätöväliaineelle, - eristekerrokset ulkokammion sisäpinnoilla, - eristekerroksen käsittävän pohjan (1, 2), - eristekerroksen käsittävät kansiosat (12, 13) sekä - pohjan (1, 2) eristekerroksen päälle sovitetun tukiristikon (3).

Description

KOESTUSKAMMIO MATERIAALIN LUJUUSOMINAISUUKSIEN

MÄÄRITTÄMISEKSI

Keksinnon ala

Keksintö liittyy materiaalikoestukseen. Tarkemmin keksintö liittyy materiaalien lujuusominaisuuksien määrittämiseen huoneenlämmöstä poikkeavassa lämpötilassa suorittamalla mittaus jossa materiaalinäyte on sijoitettu suljettuun tilaan, jonka lämpötila on kontrolloitavissa.

Keksinnön tausta — Materiaalien lujuuden määrittämistä tarvitaan jotta kyseisen materiaalin soveltuvuus aiottuun käyttötarkoitukseen voidaan varmistaa. Esimerkiksi kartonkilaatikossa pitää olla tietty puristuslujuus jotta se säilyttäisi muotonsa kuljetuksen ja varastoinnin kaikissa vaiheissa, sekä riittävä vetolujuus murtumisen välttämiseksi. Näiden ominaisuuksien määrittämiseksi on hyvin tunnetut ja vakioidut menetelmät, joissa — käytetään luotettavien valmistajien validoituja ja kalibroituja laitteita.

Muun muassa tiettyjä lääkeaineita ja rokotteita on säilytettävä ja kuljetettava alennetussa lämpötilassa. Tällöin käytetään yleisesti kiinteää hiilidioksidia eli kuivajäätä en lämpötilan pitämiseksi alhaisena. Lämpötila voidaan näin pitää pitkiä aikoja -78 *C:ssa.

S 25 — Tällöin on varmistettava että pakkausmateriaali säilyttää riittävät lujuusominaisuudet

S myös tässä lämpötilassa. Koestuslaite-valmistajat tarjoavat lämmönsäätökammioita 0 laajoille lämpötila-alueille, mutta esimerkiksi kuivajään lämpötilan koestustehtäviin ei

I välttämättä tarvita teknisesti kovin mutkikkaita järjestelyjä. Lisäksi voi ongelmaksi tulla > tietyn kokoisen ja muotoisen pakkauksen mahduttaminen lämmönsäätökaappiin.

S 30 — Mittauslaitteiston sijoittaminen kokonaisuudessaan termostoituun tilaan voi olla vielä

N haasteellisempaa.

N

>”

Keksinnön tarkoitus on tarjota yksinkertainen järjestely, jolla voidaan määrittää näytteestä ainakin puristuslujuus sekä vetolujuus määrätyssä lämpötilassa käyttäen vakiolaitetta ja -menetelmää.

Keksinnön kuvaus

Keksinnölle on tunnusomaista se, mikä on määritelty suojavaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukainen laite käsittää sisäkammion, ulkokammion ja niiden välisen tilan johon lämmönsäätöväliaine voidaan sijoittaa. Sisä- ja ulkokammioilla on ainakin pystyseinämät. Laitteessa on eristekerrokset ulkokammiossa, pohjassa ja kansiosassa.

Sisäkammion ja ulkokammion pystyseinämien välissä voi olla välike- tai ohjainosat — jotka tukevoittavat rakennetta.

Keksinnön mukaisella kammiolla on ainakin kaksi toteutusmuotoa, joista toinen soveltuu kappaleen puristuslujuuden määrittämiseen ja toinen soveltuu materiaali- näytteen vetolujuuden ja lyhyen matkan puristuslujuuden määrittämiseen.

Puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitetussa sovellusmuodossa on pohjarakenne, joka käsittää pohjan eristekerroksen päälle sovitetun alemman paineenjakolevyn, jonka koko ja muoto vastaavat olennaisesti ulkokammion sisämittoja ja joka muodostaa en ulkokammion pohjalevyn. Alemman paineenjakolevyn päälle on sovitettu rakenne,

S 25 — jonka tehtävä on muodostaa tila lämmönsäätöväliaineelle sekä kannattaa sen päälle

S sovitettua alempaa puristuslevyä. Alempi puristuslevy toimii alustana kappaleelle, jonka 0 puristuslujuus on tarkoitus mitata. = > Lisäksi puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitetussa sovellusmuodossa on ylempi

S 30 — puristuslevy, joka on mitoitettu siten että se voi laskeutua sisäkammion sisään. Ylempi

N puristuslevy on sovitettu kiinnitettäväksi mittauslaitteen voima-anturiin liitettyyn

S jatkovarteen.

Materiaalinäytteen vetolujuuden ja lyhyen matkan puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitetussa sovellusmuodossa ei tarvita alempaa paineenjakolevyä eikä puristuslevyjä.

Pohjan eristekerroksessa on aukko, josta mittalaitteen runkoon kiinnitetty alajatkovarsi on viety läpi. Alajatkovarteen kiinnitetään näytteen alempi pitoleuka. Eristekerroksen — päälle on sovitettu tukirakenne sisäkammion seinämien kannattamiseksi. Tämä tukirakenne sallii myös alemman pitoleuan alajatkovarren läpikulun.

Ylempi jatkovarsi on kiinnitetty mittalaitteen voima-anturiin ja ylempään jatkovarteen on kiinnitetty ylempi näytteen pitoleuka.

Molemmissa kuvatuissa sovellusmuodoissa on ulkokammio jonka pystyseinämät käsittävät eristekerroksen sekä uloimman suojakuoren. — Kuvioiden lyhyt selostus

Kuvio 1 esittää puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitetun sovellusmuodon pohjarakenteen alaosaa, — Kuvio2 esittää puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitetun sovellusmuodon pohjarakennetta,

Kuvio 3 on puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitetun sovellusmuodon perspektiivikuva auki leikattuna, ™

S 25

N

NN Kuvio 4 on puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitetun sovellusmuodon 10 perspektiivikuva, jossa vain osa eristekansista ei ole esitetty,

I

= o Kuvio 5 on vetolujuuden määrittämiseen tarkoitetun sovellusmuodon leikkaus sivulta ,

O .

S 30 ja <t ™

N

O

D Kuvio 6 on vetolujuuden määrittämiseen tarkoitetun sovellusmuodon perspektiivikuva auki leikattuna.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Keksintöä selostetaan tässä tarkemmin viitaten kuvioihin.

Kuviossa 1 on esitetty puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitetun sovellusmuodon alaosa, jossa 1 on eristekerros joka voi olla edullisesti esimerkiksi polystyreeniä tai polyuretaania. Sen päälle on sovitettu alempi paineenjakolevy 2. Alemmalle paineenjakolevylle 2 on tässä sovellusmuodossa sovitettu tukiristikko 3 joka tässä muodostuu kahdeksasta muotoon leikatusta, toisiinsa sovitetusta osasta siten, että rakenteeseen jää tilaa lämmönsäätöväliaineelle.

Kuviossa 2 on tukiristikon 3 päälle sovitettu alempi puristuslevy 4. — Kuvio 3 näyttää miten pohjarakenteeseen on sovitettu sisäkammion pystyseinämät 5.

Nämä voivat edullisesta olla ohutta rei’itettyd metallia kuten alumiinia. Kokonaisuuden ympärille on sovitettu ulkokammio joka käsittää eristekerroksen 6. Ulkokammion ja sisäkammion väliin jää tila 7 lämmönsäätöväliaineelle. Tilassa 7 voi olla ohjaus/välikeosat 8.

Kuviossa 4 on esitetty ylempi puristuslevy 9 kiinnitettynä varteen 10, joka on tarkoitettu liitettäväksi mittalaitteen voima-anturiin. Ulkokammion eristekerroksen suojaksi on sovitettu levykerros 11. Eristekansiosat 12 ja 13 sulkevat ulko- ja sisäkammioiden välisen tilan 7 sekä sisäkammion yläosan.

O

S 25

N

NN Laitteen osat paitsi eristekerrokset valmistetaan edullisesti sopivasta metallista kuten

LO alumiinista.

N

I

= o Tällä järjestelyllä voidaan määrittää esimerkiksi kartonkipakkauksen puristuslujuus

O Kek ds o 30 — kylmissä oloissa. mM

N

N

D Käytössä tila 7 sekä tukiristikon 3 tyhjä tila täytetään lämmönsäätöväliaineella joka voi olla granuloitua kiinteää hiilidioksidia eli kuivajäätä. Korkeampi lämpötila voidaan saavuttaa esimerkiksi vesijääpakkauksilla. Mitattava kohde tai näyte voidaan esijäähdyttää esimerkiksi pakastimessa. Sisäkammion sekä mitattavan kohteen lämpötilan annetaan tasaantua ennen mittaustapahtumaa. Lämpötilaa seurataan riittävällä määrällä antureita, edullisesti termopareilla. 5 — Kuviossa 5 on sivukuvana auki leikattu vetolujuuden ja lyhyen matkan puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitettu sovellusmuoto. Alapohja käsittää alapohjan eristekerroksen 14 jossa on aukko alajatkovarrelle 15. Metallisia paineenjako- tai puristuslevyjä ei käytetä. Alapohjan eristekerroksen 14 päälle on sovitettu tukirakenne 16, jossa on tilaa alajatkovarrelle 15 ja joka kannattaa sisäkammion pystyseinämiä 17. Tukirakenne 16 — voi poiketa puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitetun sovellusmuodon pohjatukirakenteesta (tukiristikko 3 kuvio 1), jotta alajatkovarrelle 15 jää tilaa.

Mittalaitteen runkoon kiinnitettävään alajatkovarteen 15 on kiinnitetty näytteen alempi pitoleuka 18. Ylempi näytteen pitoleuka 19 on puolestaan kiinnitetty ylempään — jatkovarteen 20 joka on sovitettu liitettäväksi mittalaitteen voima-anturiin.

Kuvio 6 vastaa kuviota 3; siinä on esitetty samoja osia viitenumeroineen kuin kuvioissa 5 ja 3, ja siitä käy ilmi kyseisen sovellusmuodon erot puristuslujuuden määrittämiseen tarkoitettuun sovellusmuotoon. Kannen eristekansiosien (ei esitetty) rakenne vastaa — eristekansiosia 12 ja 13 (kuvio 4).

Käytössä tukirakenteen 16 tyhjä tila sekä sisä- ja ulkokammioiden välinen tila täytetään lämmönsäätöväliaineella joka voi olla granuloitua kiinteää hiilidioksidia eli kuivajäätä.

Sisäkammion sekä mitattavan kohteen lämpötilan annetaan tasaantua ennen

O

S 25 — mittaustapahtumaa. Lämpötilaa seurataan riittävällä määrällä antureita, edullisesti

N termopareilla.

S

LO

N

I a a o

O

O

<t mM

N

O

N

>”

Claims (3)

Suojavaatimukset

1. Koestuskammio materiaalien lujuusominaisuuksien määrittämiseksi huoneen lämpötilasta poikkeavissa lämpötiloissa, tunnettu siitä että se käsittää - ainakin pystyseinämät (5) käsittävän sisäkammion näytteen sijoittamista varten, - ainakin pystyseinämät (6) käsittävän ulkokammion joka ympäröi sisäkammion siten että sisä- ja ulkokammion väliin jää tila (7) lämmönsäätöväliaineelle, - eristekerrokset ulkokammion sisäpinnoilla, - eristekerroksen käsittävän pohjan (1, 2), - eristekerroksen käsittävät kansiosat (12, 13) sekä - pohjan (1, 2) eristekerroksen päälle sovitetun tukiristikon (3).

2. Suojavaatimuksen 1 mukainen koestuskammio, tunnettu siitä että se käsittää - tukiristikon (3) alle sovitetun paineenjakolevyn (2), - tukiristikon (3) päälle sijoittuvan alemman puristuslevyn (4) sekä - kansiosien (12, 13) läpi ulottuvaan jatkovarteen (10) kiinnitetyn puristuslevyn (9) joka on sovitettu laskeutumaan sisäkammion yläosaan.

3. Suojavaatimuksen 1 mukainen koestuskammio, tunnettu siitä että se käsittää - pohjan (1, 2) eristekerroksen sekä tukiristikon (3) läpi ulottuvan alajatkovarren en (15) johon on sovitettu alempi näytteen pitoleuka (18), S 25 - kansiosien läpi ulottuvan ylemmän jatkovarren (20) johon on sovitettu ylempi S näytteen pitoleuka (19). LO N I a a o O O <t ™ N O N >”