Przedmiotem wynalazku jest wielostopniowy przetwornik sily znajdujacy zastosowanie w pomia¬ rach sily nacisku lub masy w szerokim zakresie pomiarowym, jesli pomiar ma byc dokonywany jednym narzedziem pomiarowym, a dokladnosc po¬ miaru ma byc duza w poczatkowej czesci zakresu pomiarowego.Dotychczas do pomiarów sily nacisku lub masy uzywa sie najczesciej tensometrycznych jedoostop- niowych przetworników sily, w których wykorzy¬ stuje sie zaleznosc rezystancji tensometrów od od¬ ksztalcenia elementu sprezystego, na który nakle¬ jone sa tensometry.Tenisometry laczy sie zwykle w uklad mostka zasilanego napieciem elektrycznym. Sygnalem wyj¬ sciowym takich przetworników sily nacisku jest napiecie elektryczne powstajace w przekatnej po¬ miarowej mostka tensometrycznego. Napiecie syg¬ nalu jest wprost proporcjonalne do mierzonej sily, Jednostopniiowe tensometryczne przetworniki sily nie zapewniaja jednak czesto wymaganej duzej do¬ kladnosci pomiaru sily nacisku lub masy w poczat¬ kowej czesci ich zakresów pomiarowych. W szcze¬ gólnosci jednostopniowe przetworniki sily nie moga byc stosowane w badaniach laboratoryjnych prze¬ biegu odwadniania kopalin jak równiez wszedzie tam, gdzie wymagana jest duza dokladnosc pomiaru sily w poczatkowej czesci zakresu pomiarowego narzedzia pomiarowego.Celem wynalazku jest przetwornik sily umozli- 2 wiajacy ciagly pomiar sily nacisku w szerokim za¬ kresie pomiarowym z duza dokladnoscia w poczat¬ kowej czesci tego zakresu. Cel ten osiagnieto przez skonstruowanie wielostopniowego przetwornika sily. 5 Przetwornik ten jest pietrowa konstrukcja zlozona z jednóstopniowych tensometrycznych przetworni¬ ków sily majacych rózne zakresy pomiarowe.Wielostopniowy przetwornik wedlug wynalazku ma co najmniej dwa przetworniki, które tworza io stopnie o róznych zakresach pomiarowych w ukla¬ dzie pietrowym umieszczone w korpusie, oraz za¬ bezpieczenie przed przeciazeniem mechanicznym w postaci zderzaków ograniczajacych skladajacych sie z plyty oporowej, elementu i korpusu okresla- 15 jace wielkosc odksztalcenia elementów sprezystych poszczególnych stopni przetwornika, przy czym przetwornik oraz zderzak polaczone sa ze soba sztywno.Istota wielostopniowego przetwornika sily jest 20 jednoczesna praca wszystkich jego stopni oraz mo¬ zliwosc wykorzystywania napiecia sygnalu elek¬ trycznego tego stopnia przetwornika, którego górna granica zakresu pomiarowego rózni sie najmniej od wartosci mierzonej sily nacisku. 25 Jest to dogodne dla automatyzacji pomiaru na¬ cisku oraz pozwala uzyskiwac duza i prawie stala dokladnosc pomiaru tego nacisku w calym zakre¬ sie pomiarowym *wielostopniowego przetwornika sily. 30 Jednoczesna praca wszystkich stopni tego prze- 111 4463 111446 4 twornika nie powoduje przeciazenia zadnego ze stopni nawet wtedy, gdy mierzony nacisk przekra¬ cza izakres pomiarowy tego stopnia z wyjatkiem stopnia o 'najwiekszym zakresie pomiarowym. Uzys¬ kano to przez konstrukcje elementów sprezystych stopni przetwornika przenoszacych mierzony nacisk, zaopatrzonych w odpowiednie zderzaki ogranicza¬ jace odksztalcenia mechaniczne tych elementów.Obciazenie stopnia naciskiem przekraczajacym jego zakres pomiarowy przejmuja zderzaki wbudowane w element sprezysty tego stopnia. Pozwala to na konstrukcje wielostopniowego przetwornika sily, którego górne granice pomiarowe jego stopni róz¬ nia sie nawet o kilka rzedów.Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykla¬ dzie wykonania na rysunku, na którym przedsta¬ wiono zasade konstrukcji trójstopniowego przetwor¬ nika sily na sygnal elektryczny. Mechaniczny ele¬ ment posredniczacy 1 przenoszacy sile 'P mierzo¬ nego nacisku na stopnie przetworników 4, 2, 3 po¬ laczony jest sztywno ze stopniem przetwornika 4 o najwyzszym zakresie pomiarowym, który jest jednoczesnie zakresem pomiarowym wielostopnio¬ wego przetwornika sily. Zas stopien przetwornika 4 poprzez plytke oporowa 5, która wraz z korpusem przetwornika 7 tworzy zderzak chroniacy przed przeciazeniem stopnia przetwornika 3 nacisku z si¬ la P na element sprezysty stopnia przetwornika 2, który z kolei poprzez element zderzaka 6, chronia¬ cego przed przeciazeniem stopnia przetwornika 2, przekazuje nacisk o sile P na stopien przetwor¬ nika 3.W ten sposób podlegaja odksztalceniom sprezy¬ stym elementy sprezyste stopni przetwornika 4, 2, 3, powodujac powstanie sygnalów na wyjsciach mostków tensometrycznych zlozonych z tensomet- rów naklejonych na odpowiednie powierzchnie ele¬ mentów sprezystych tych stopni.Jednak jesli mierzony nacisk P przekracza za¬ kres pomiarowy stopnia przetwornika 2, to wsku¬ tek odksztalcenia elementu sprezystego tego stop¬ nia, szczelina powietrzna 8 zderzaka zlozonego z plyty oporowej 5 i elementu 6 jest równa zero.Nacisk o sile P jest wiec przeniesiony na stopien przetwornika 3 poprzez stopien przetwornika 2 oraz plyte oporowa 5 i element 6. Plyta oporowa 5 i element 6 sa tak wykonane, ze ich odksztalcenie jest pomijalnie male w porównaniu z odksztalce¬ niem elementu sprezystego stopnia przetwornika 2.Plyta oporowa 5 i element 6 nie pozwalaja wiec na 5 odksztalcenie elementu sprezystego stopnia prze¬ twornika 2 wiecej niz grubosc szczeliny 8, a tym samym nie pozwalaja na przeciazenie tego stopnia mierzonym naciskiem P. Podobnie dla nacisków P przekraczajacych zakres pomiarowy stopnia prze¬ twornika 3 po zmniejszeniu sie szczeliny 8 do zera, szczelina 9 takze * zmniejsza sie do zera i plyta oporowa 5 opiera sie na karbie korpusu przetwor¬ nika 7.W ten sposób stopnie przetworników 2 i 3 obcia¬ zone sa silami odpowiadajacymi górnym granicom ich zakresów pomiarowych, zas stopien przetwor¬ nika 4 przenosi caly nacisk P. Zmniejszenie sie szczeliny 8 do zera powoduje, ze dla nacisków przekraczajacych zakres pomiarowy stopnia prze¬ twornika 2 napiecie sygnalu elektrycznego tego stopnia jeslmiezmienne i równe napieciu odpowia¬ dajacemiu jego górnej granicy pomiarowej. Jesli szczelina 9 bedzie równa zeru to napiecia sygnalów stopni przetworników 2 i 3 beda maksymalne i równe napieciom odpowiadajacym ich górnym granicom pomiarowym.Korzystnie jest wykonac .elementy sprezyste stop¬ ni przetworników 2 i 3 w postaci prostokatnych ram ze stali sprezystej, zas element sprezysty stop¬ nia przetwornika 4 w postaci rury lub trzpienia takze ze stali sprezystej.Zastrzezenie patentowe Wielostopniowy przetwornik sily zlozony z jedno- stopniowych tensometrycznych przetworników na¬ cisku, znamienny tym, ze ma co najmniej dwa przetworniki, które tworza stopnie o róznych za¬ kresach pomiarowych w ukladzie pietrowym umie¬ szczone w korpusie (7), przy czym pod jednym stopniem umieszczona jest plytka oporowa (5), któ¬ ra wraz z elementem oporowym (6) umieszczonym pod jej drugim stopniem przetwornika i korpusem (7) stanowi zderzak ograniczajacy, który okresla wielkosc odksztalcenia elementów sprezystych po¬ szczególnych stopni. 15 20 25 30 35 40111 446 A s^ (1 r-J •"i I I k i PL