FI83369C

FI83369C - Measuring device for pressurized room

Info

Publication number: FI83369C
Application number: FI894763A
Authority: FI
Inventors: Ensio Hosio
Original assignee: Valtion Teknillinen
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1989-10-06
Publication date: 1991-06-25
Also published as: FI83369B; FI894763A0

Description

8336983369

PAINEISTETUN TILAN MITTAUSJÄRJESTELYPRESSURE SPACE MEASUREMENT ARRANGEMENT

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen l johdanto-osassa määritelty mittausjärjestely.The invention relates to a measuring arrangement as defined in the preamble of claim 1.

5 Materiaaliteknisten tutkimusten suorittaminen paineistetuissa tutkimuslaitteistoissa, joilla simuloidaan jotakin käytännön prosessiolosuhdetta, edellyttää tarkkaa ja häiriötöntä voimansiirtoa ja mittausta. Nykyisissä mittausjärjestelyissä, kun paineistettuun 10 tilaan, autoklaaviin, siirretään mekaanista liikettä voimansiirtoakselilla, akselin työnnössä säiliöön joudutaan tekemään työtä säiliössä olevaa painetta vastaan, kun taas akselia säiliöstä poispäin vedettäessä paine painaa akselia ulos säiliöstä, jolloin akselin vetoon 15 tarvittava voima on huomattavasti pienempi kuin työntöön tarvittava voima. Näin paineistetussa tilassa olevaan testauskappaleeseen kohdistuvien voimien tarkka hallinta on vaikeaa. Paineen aiheuttaman voiman mittausvirheen on arvioitu olevan jopa useita kymmeniä prosentteja.5 Carrying out material engineering studies in pressurized research equipment that simulates some practical process condition requires accurate and trouble-free transmission and measurement. In current measurement arrangements, when mechanical movement is transmitted to the pressurized space 10, the autoclave, by the drive shaft, the shaft pushing into the tank has to work against the pressure in the tank, while pulling the shaft away from the tank, the pressure pushes the shaft out force. In this way, precise control of the forces applied to the test piece in the pressurized state is difficult. The pressure measurement error due to pressure has been estimated to be as high as several tens of percent.

20 Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat ja mahdollistaa mittausjärjestely, jossa paineistettuun tilaan vietävät työntö- ja vetovoimat saadaan tarkasti mitatuiksi ja oikean suuruisiksi riippumatta tilan paineesta.The object of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to enable a measuring arrangement in which the thrust and traction forces applied to the pressurized space can be accurately measured and of the correct magnitude, regardless of the pressure of the space.

25 Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.25 As regards the features characteristic of the invention, reference is made to the claims.

Keksinnön mukaiseen paineistetun tilan mittausjärjestelyyn kuuluu runko, joka rajaa paineistetun tilan, rungon läpi paineistettuun tilaan ulottuva voi-30 mansiirtoakseli sekä paineistetussa tilassa rungon ja voimansiirtoakselin väliin järjestetty ja näihin molempiin tukeutuva testauskappale, johon akselin avulla välitetään puristavia ja vetäviä voimia. Lisäksi mittausjärjestelyyn kuuluu rungon läpi paineistettuun 35 tilaan ulottuva kompensointielin, joka on yhteistoiminnassa voimansiirtoakselin kanssa siten, että paineistetun tilan tilavuus pysyy vakiona voiraansiirtoakselia , 83369 £* liikutettaessa. Keksinnön mukaisesti voimansiirtoakseli ja vasta-akseli on yhdistetty toisiinsa olennaisen kiinteästi paineistetussa tilassa olevalla välirungolla niin, että toisen akselin liikkuessa sisäänpäin toinen 5 akseli liikkuu ulospäin yhtä paljon ja päinvastoin. Näin paineistetun tilan tilavuus ei muutu voimansiir-toakselia työnnettäessä tai vedettäessä ja näin ei jouduta tekemään työtä painetta vastaan.The pressurized space measuring arrangement according to the invention comprises a body delimiting the pressurized space, a power transmission shaft extending through the body into the pressurized space and a test piece arranged and supported in the pressurized space between the body and the transmission shaft. In addition, the measuring arrangement includes a compensating member extending into the pressurized space 35 through the body and cooperating with the transmission shaft so that the volume of the pressurized space remains constant as the transmission shaft is moved, 83,369 £ *. According to the invention, the transmission shaft and the counter-shaft are connected to each other by an intermediate body in a substantially fixed pressure state, so that when the second shaft moves inwards, the second shaft 5 moves outwards equally and vice versa. In this way, the volume of the pressurized space does not change when the transmission shaft is pushed or pulled, and thus no work has to be done against the pressure.

Edullisesti kompensointielimen muodostaa voi-10 mansiirtoakselia poikkileikkaukseltaan vastaava vasta-akseli.Preferably, the compensating member is formed by a counter-axis with a cross-section corresponding to the power transmission shaft.

Edullisesti mittausjärjestelyn runkoon kuuluu avattava kansi, jonka läpi voimansiirtoakseli on järjestetty kulkevaksi samoin kuin mittausjärjestelyyn kuuluu 15 tukirunko, joka yhdistää testauskappaleen toisen pään jäykästi tähän kanteen. Lisäksi edullisesti välirunkoon kuuluu sopiva lukituslaite, jolla välirunko on irrotettavasi lukittavissa vasta-akseliin. Näin koko mittausjärjestelyn tukeutuessa rungossa olevaan kanteen on se 20 irrotettavissa ja nostettavissa pois paineistetusta tilasta avaamalla vain välirungon ja vasta-akselin välinen lukitus.Preferably, the body of the measuring arrangement comprises an openable cover through which the transmission shaft is arranged to pass, as well as the measuring arrangement comprises a support frame 15 rigidly connecting the other end of the test piece to this cover. In addition, the intermediate body preferably comprises a suitable locking device with which the intermediate body can be detachably locked to the counter-shaft. Thus, when the entire measuring arrangement rests on the cover in the body, it can be detached and lifted out of the pressurized space by only opening the lock between the intermediate body and the counter-shaft.

Edullisesti voimansiirtoakseliin kuuluu testauskappaleen läheisyyteen anturi, esimerkiksi venymä-25 liuska-anturi, jonka avulla testauskappaleeseen kohdistuva voima saadaan tarkasti mitatuksi.Preferably, the transmission shaft includes a sensor in the vicinity of the test piece, for example a strain gauge strip, by means of which the force applied to the test piece can be accurately measured.

Keksinnön mukainen mittausjärjestely tekee mahdolliseksi eliminoida paineen aiheuttaman voiman mittausvirheen ja samalla keksintö vähentää voimansiir-30 toakselin tiivistyksen kitkasta aiheutuvia vaikeasti hallittavia satunnaisia voimansiirron ja mittauksen häiriöitä.The measuring arrangement according to the invention makes it possible to eliminate the pressure measurement error caused by the pressure and at the same time the invention reduces the difficult-to-control random transmission and measurement disturbances caused by the friction of the transmission shaft seal.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, missä on 35 esitettynä kaaviollisesti eräs keksinnön mukainen mittausjärjestely.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawing, in which a measuring arrangement according to the invention is shown schematically.

Piirustuksen esittämään erääseen keksinnön 3 83369 mukaiseen paineistetun tilan mittausjärjestelyyn kuuluu paineistetun tilan muodostava runko 1, jonka toisessa päässä on avattava kansi 6. Kannen läpi kulkee voiraan-siirtoakseli 2, joka on tiivisteillä 14 tiivistetty 5 tähän kanteen. Rungon 1 toiseen päähän vastaavalla tavalla läpikulkevaksi on järjestetty voimansiirtoak-selia 2 poikkileikkaukseltaan vastaava vasta-akseli 5 vastaavine tiivisteineen 15.One of the pressurized space measuring arrangements according to the invention 3 83369, shown in the drawing, comprises a body 1 forming a pressurized space, at one end of which a lid 6 is openable. A counter shaft 5 with a corresponding cross-section of the transmission shaft 2 with its corresponding seals 15 is arranged to pass through the other end of the body 1 in a corresponding manner.

Voimansiirtoakseli 2 ja vasta-ajcseli 5 on 10 yhdistetty toisiinsa jäykästi jäykällä välirungolla 9, jonka muodostaa voimansiirtoakseliin 2 tukeutuva akseliin nähden poikittainen yläpoikittaistuki 16 ja vasta-akseliin 5 tukeutuva ja siihen nähden poikittainen alapoikittaistuki 17 sekä poikittaistuet päistään toi-15 siinsa yhdistävät yhdystangot 18. Lisäksi alapoikittais-tuen 17 ja vasta-akselin 5 välille kuuluu lukituslaite 13 niin, että ne on haluttaessa irrotettavissa toisistaan ja takaisin lukittavissa jäykäksi kokonaisuudeksi. Tämä on toteutettu esimerkiksi alapoikittaistuessa 20 olevalla sopivan muotoisella raolla, jonka läpi vasta-akselin 5 päässä oleva lukituslaippa on tietyssä asennossa työnnettävissä ja tämän jälkeen käännettävissä lukitsevaan asentoon.The transmission shaft 2 and the counter shaft 5 are connected to each other by a rigidly rigid intermediate frame 9 formed by an upper transverse support 16 transverse to the shaft resting on the transmission shaft 2 and a lower transverse support 17 supported by the counter shaft 5 and transverse to it. between the lower transverse support 17 and the counter-shaft 5 there is a locking device 13 so that, if desired, they can be detached from each other and locked back into a rigid unit. This is realized, for example, by a suitably shaped slot in the lower transverse support 20, through which the locking flange at the end of the counter-shaft 5 can be pushed in a certain position and then pivoted into the locking position.

Voimansiirtoakselin 2 ympärille kanteen 6 25 tukeutuu vähintään neljä suoraa ja jäykkää tankoa, jotka muodostavat tukirungon 7 ja näiden tankojen ääripäähän kuuluu tangot toisiinsa jäykästi yhdistävä yhdyskappale 19. Yhdyskappaleen keskelle on kiinnitetty sopiva kiin-nityskara 20 ja yläpoikittaistuen 16 ohi ulottuvaan 30 voimansiirtoakselin 2 jatkeeseen kuuluu vastaava toinen kiinnityskara 21, joihin ja joiden väliin testauskappale 3 on kiinnitettävissä. Näin testauskappaleen ensimmäinen pää 11 tukeutuu siihen voimia välittävään voimansiirtoakseliin 2 ja sen toinen pää 8 tukeutuu tukirungon 7 35 välityksellä jäykästi kanteen 6 ja sen kautta runkoon 1. Tukipisteen 10, mihin yläpoikittaistuki 16 tukeutuu voimansiirtoakselista 2 alapuolelle, sen ja kiinnitys- 4 83369 karan 21 väliin kuuluu anturi 12, johon vaikuttava voima on tarkasti yhtä suuri kuin testauskappaleeseen 3 vaikuttava voima.Around the transmission shaft 2, the cover 6 25 is supported by at least four straight and rigid rods forming a support body 7, and at the extreme end of these rods there is a connecting piece 19 rigidly connecting the rods. a second fixing spindle 21, to and between which the test piece 3 can be fixed. Thus, the first end 11 of the test piece rests on the transmission shaft 2 transmitting it and its second end 8 rigidly rests on the cover 6 and through it on the frame 1 via the support frame 7 35. The support point 10 on which the upper transverse support 16 rests below the transmission shaft 2 includes a sensor 12 in which the force acting is exactly equal to the force acting on the test piece 3.

Testauskappaleen 3 puristus- ja veto-ominai-5 suuksia mitattaessa voimansiirtoakseliin 2 aiheutetaan nuolen 22 suuntaisia voimia, jolloin voimansiirtoakselin 2 liikkuessa kannen 6 suhteen vasta-akseli 5 liikkuu vastaavasti rungon 1 suhteen. Näin kammiossa vallitseva paine pysyy vakiona ja se ei aiheuta vääristymiä mit-10 taustuloksissa, kun vielä testauskappaleeseen 3 kohdistuva voima mitataan aivan testauskappaleen läheltä kammion sisällä. Lisäksi, koska keksinnön mukainen mittausjärjestely on symmetrinen voimansiirtoakselin, vasta-akselin ja testauskappaleen määräämän linjan 15 suhteen eli tukirunko 7 ja välirunko 9 sijaitsevat edellä mainitun akselilinjan ympärillä symmetrisinä rakenteina, ei testauskappaleeseen vaikuta mitään vinoja ja mittausta häiritseviä voimia, vaan ainoastaan anturin 12 tarkkaan mittaamat akselin suuntaiset puristavat ja 20 venyttävät voimat.The test piece 3, compressive and tensile char-5 2 opportunities for the measurement of the transmission shaft 22, causing the direction of the arrow forces, whereby the transmission shaft 2 moves relative to the cover 6 on the counter shaft 5 moves relative to the housing 1, respectively. In this way, the pressure prevailing in the chamber remains constant and does not cause distortions in the mit-10 background results when the force still applied to the test piece 3 is measured just near the test piece inside the chamber. Furthermore, since the measuring arrangement according to the invention is symmetrical about the transmission axis, the counter-axis and the line 15 defined by the test piece, i.e. the support frame 7 and the intermediate frame 9 are located as symmetrical structures around the above-mentioned axis line, no oblique and interfering parallel compressive and 20 stretching forces.

Edellä keksintöä on selostettu yksityiskohtaisesti viittaamalla sen erääseen edulliseen rakenneratkaisuun keksinnön eri sovellutusten ollessa kuitenkin mahdollisia oheisten patenttivaatimusten rajaaman 25 keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention has been described in detail above with reference to a preferred structural solution, however, various embodiments of the invention are possible within the scope of the inventive idea defined by the appended claims.

Claims

1. Measuring device for a pressurized space, to which 5. a frame (1), which limits the pressurized space, - one through the body into the pressurized space (2), the pressurized space between the power transmission shaft and the body supporting test piece (3), a compensating means (4) through the body (1) entering the pressurized space, which cooperates with the power transmission shaft (2) so that it under pressure 15 the volume of the existing space is constantly poured as the power transmission shaft (2) is moved, characterized in that the power transmission shaft (2) and a counter shaft (5) are substantially joined to one another with a space frame (9) 20 sd present in the pressurized space. that when one shaft is moved in, the other is moved just as much leaking and vice versa.

Measuring device according to claim 1, characterized in that the compensating means (4) is a counter-shaft (5) corresponding in cross-section to the power transmission shaft (2).

Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the body (1) includes a lid (6) which can be opened, through which the power transmission shaft (2) is arranged to gd. 30

4. Measuring device according to claim 3, characterized in that the measuring device includes a support frame (7) which joins one end (8) of the test piece (3) rigidly with the cover (6).

Measuring device according to any of Claims 1 to 4, characterized in that the intermediate frame (9) is fixed to the support point (10) on the power transmission shaft at a distance from the other end (11) of the test piece (3). 8 83369

Measuring device according to claim 5, characterized in that a detector (12) for measuring the force exerted by the pA test piece 5 is connected between the power transmission shaft (2) in the support point (10) and the test piece (3).

Measuring device according to claim 5 or 6, characterized in that the intermediate frame (9) includes a reading device (13) for detachably reading the intermediate frame at the counter-axis (5). 10