Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wy¬ znaczania wartosci sily dzialajacej na próbke umie¬ szczona w polu silowym, której wlasnosci fizyczne sa badane. W szczególnosci dotyczy to pomiarów podatnosci magnetycznej takich próbek i jej za¬ leznosci od temperatury. Badana próbka doprowa¬ dzona do okreslonej temperatury umieszczona w niejednorodnym polu magnetycznym jest wciagana lub wypychana z obszaru pola. Wartosc i zwrot sily dzialajacej na próbke pozwala okreslic war¬ tosc jej podatnosci magnetycznej. Podatnosc ma¬ gnetyczna próbki i jej zaleznosc od temperatury pozwala wyciagnac wazne wnioski naukowe i prak¬ tyczne. Jednym z zastosowan jest badanie wlas¬ nosci mineralów.Silne pola magnetyczne jakie sa konieczne do tych badan moga byc wytwarzane tylko w nie¬ wielkim obszarze miedzy duzej srednicy biegunami magnesu.Ponadto próbka podgrzewana lub chlodzona wy¬ maga umieszczania jej wewnatrz urzadzenia pod¬ grzewajacego w postaci pieca lub chlodzacego w postaci plaszcza z cieklego^ powietrza lub cieklego helu. Próbka wraz z instalacja ogrzewcza lub chlo¬ dzaca umieszczona miedzy biegunami magnesu wypelnia prawie caly obszar bedacy do dyspozycji.Wynikajacy stad brak miejsca i zmienna tempe¬ ratura, powoduja, ze uklad dokonujacy pomiaru sily dzialajacej na próbke musi znajdowac sie w 10 15 20 25 30 odleglosci kilkudziesieciu centymetrów od samej próbki.Jako- dotychczas znane urzadzenie, w którym zrealizowano powyzsze zalozenia mozna podac wage magnetyczna przedstawiona w polskich opi¬ sach patentowych 95120 oraz 95119. Cytowane urzadzenie zawiera elektromagnetyczny uklad silo¬ wy oraz uklad polaczonych przegubowo sztywnych belek tworzacych równoleglobok, z których belka podstawowa jest przymocowana do korpusu urza¬ dzenia, równolegla do nieji belka wysiegnika sluzy do mocowania próbki, a do kazdej z laczacych te dwie belki belek wahaczy umocowana jest prze¬ ciwwaga. Urzadzenie to umozliwia pomiary po¬ datnosci magnetycznej w laboratoriach badaw¬ czych, zwlaszcza przy badaniach w niskich tempe¬ raturach. Belka, do której jest umocowana prób¬ ka, posiada os w kierunku pionowym i w tymze kierunku moze wykonywac ruch postepowy w pro- cesie pomiaru. W rezultacie sila oddzialywania po¬ la magnetycznego na próbke mierzona jest w kie¬ runku pionowym. Wymaga to kompensacji sily ciezkosci dzialajacej jednoczesnie na próbke. Sta¬ wia to nieodzowny warunek, aby ciezar próbki nie zmienial sie pod wplywem zmieniajacej sie w trakcie pomiaru temperatury. Wymaga to odpo¬ wiedniego przygotowania, a takze doboru próbek.W trakcie masowych pomiarów próbek dla celów analitycznych np. * w inzynierii materialowej, geofizyce, gdzie badane sa wlasnosci brylek mine- 116 707116 707 4 ralów, i w innych dziedzinach problem ten jest trudny do rozwiazania w przypadku pomiaru sily w kierunku pionowym, poniewaz ciezar próbki moze zmieniac sie w trakcie pomiarów np. wsku¬ tek odparowywania wilgoci, pokrywania sie tlen¬ kiem lub innych powierzchniowych przemian che¬ micznych.Zastosowanie w cytowanym urzadzeniu korun¬ dowych ostrzy spoczywajacych na dnie korundo¬ wych miseczek sluzacych jako panewki pozwala na zrealizowanie warunków koniecznych do po¬ miaru, jednakze uklad jest czuly na przypadkowe przeciazenia uderzenia w trakcie wymiany próbek, co utrudnia masowe i szybkie pomiary. Ponadto uklad elektromagnetycznego wytwarzania sily po¬ siada przymocowane do czesci ruchomych cewki, co wymaga , wyprowadzenia przewodów z czesci * ruchomych do obudowy. Przez umieszczenie cewki w szczelinie miedzy magnesem trwalym a zwora uzyskuje sie duza czulosc urzadzenia, jednakze uniemozliwia to opracowanie* prostego ukladu aretazu ruchomych czesci, zas ta okolicznosc ma duze znaczenie w przypadku koniecznosci czestej i szybkiej wymiany próbek. • Osobne uzwojenie sluzace do tlumienia drgan mechanicznych kom¬ plikuje uklad wytwarzania sily równowazacej.Dotychczas znane urzadzenia, w których unika sie wplywu zmiennego ciezaru próbki posiadaja poziomy wysiegnik, na którym umieszcza sie prób¬ ke, zawieszony (na niciach. Urzadzenia te sa nie¬ stabilne, podatne na uszkodzenia i przy wahadlo¬ wych odchyleniach nie zapewniaja pelnej kompen¬ sacji sily ciezkosci.Celem wynalazku jest urzadzenie, w którym ciezar próbki nie wywiera wplywu na pomiar sily dzialajacej na próbke umieszczona w polu silo¬ wym, a jednoczesnie majacego konstrukcje o du¬ zej odpornosci na przeciazenia, umozliwiajacej przy tym prosta i pewna "konstrukcje aretazu, oraz zawierajace elementy konieczne dla realizacji po¬ miarów automatycznych.Cel ten oostal osiagniety przez ustawienie po¬ ziomo belki podstawowej.Na jej dwu rozgalezieniach znajduja sie dwie panewki, na których spoczywaja konce noza, przy¬ mocowanego do pionowej belki wahacza przed¬ niego. Na ramieniu belki wahacza przedniego umo¬ cowane sa dwie panewki, a na nich spoczywaja konce drugiego noza, umocowanego do belki wy¬ siegnika. Na przeciwleglym koncu tej belki wy¬ siegnika jest umocowany drugi nóz o ostrzu zgod¬ nym z osia tej belki, oparty na panewce dwustron¬ nej. Panewka ta z drugiej swej strony podpiera umocowany do belki waliacza tylnego kolejny nóz o ostrzu prostopadlym do noza o ostrzu zgodnym z osia belki wysiegnika. Natomiast nierozgaleziony koniec belki podstawowej poprzez nóz tam umie¬ szczony jest oparty na panewce dwustronnej, z drugiej swej strony podpiera umocowany do belki wahacza tylnego nastepny nóz.Elektromagnetyczny uklad silowy ma cewki przymocowane do belki podstawowej, sztabowy magnes .trwaly przymocowany* do ruchomej belki wysiegnika. Ponadto do belki wysiegnika przymo¬ cowany jtst drugi magnes trwaly, w którego polu magnetycznym znajduje sie umocowany do belki podstawowej hallotron.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na przykladzie wykonania na rysunku, na którym jest s pokazany widok urzadzenia.Próbka 2 jest przymocowana do poziomej belki wysiegnika 1. Do belki 1 przymocowany jest po¬ przecznie poziomy nóz 3, który opiera sie ostrzem na panewkach 4 i 5, które sa przymocowane do poprzecznej belki poziomej 26 wahacza przednie¬ go 6. Do pionowej belki wahacza 6 przymocowany jest poprzecznie poziomy nóz 7, który spoczywa na .panewkach 8 i 9. Panewki 8.i 9 przymocowane sa do rozgalezien 10 i 11 belki podstawowej 14^ Rozgalezienia 10 i 11 sa przymocowane z jednej strony do korpusu urzadzenia 12, zas z drugiej strony do belki 13, która stanowi lacznik belek 10 i 11 z belka podstawowa 14.Wahacz przedni 6 posiada na dolnym koncu przeciwwage 18, której polozenie jest regulowane w kierunku pionowym i poziomym.Na koncu wysiegnika 1 umocowany jest nóz 1T o ostrzu zgodnym z osia belki 14. Nóz 17 jest oparty ostrzem na panewce dwustronnej 29, która z dTugiej swej strony podpiera umocowany do bel¬ ki wahacza 16 nóz 30. Ostrze noza 30 jest prosto¬ padle dp pstrza 17. Nierozgaleziony koniec belki 14 jest zaopatrzony w nóz 15, analogicznie jak belka 1. Ostrze noza 15 oparte jest na panewce dwustronnej 28, do której z drugiej jej strony do¬ tyka nóz 27 o ostrzu prostopadlym do ostrza no¬ za 15. Ostrze noza 30 i noza 27 sa skierowane w przeciwne strony. Z powyzszego opisu wynika, ze ostrza nozy 3, 7, 30 i 27 sa do siebie równolegle.Azeby uzyskac prawidlowa prace ukladu noze te musza byc ustawione w odpowiedniej odleglosci od siebie, a mianowicie odleglosc ostrza noza 3 od ostrza noza 7 jest równa odleglosci miedzy ostrzami nozy 30 i 27. Ponadto odleglosc ostrza 18: noza 3 od ostrza noza 30 jest równa odleglosci ostrza 19 noza 7 od ostrza noza 27. W ten sposób- punkty przegubu belek 1^ 14, 6 i 16 tworza rów- noleglobok. Dzieki temu mozliwe jest przy odpo¬ wiednim ustawieniu przeciwwagi 18 Uzyskanie stanu1 równowagi obojetnej ruchomych czesci ukla¬ du mechanicznego wraz z próbka. Zastosowanie nozy i panewek, a wiec styku liniowego miedzy dwiema powierzchniami materialu noza i panewkf zapewnia ich duza wytrzymalosc mechaniczna i odpornosc na uszkodzenia. Dzieki temu materia¬ lem nadajacym sie do wykonania nozy i panewek moze byc nie tylko korund, ale takze i hartowana stal.W opisanej wyzej konstrukcji przyjeto trzy¬ punktowy uklad podpór dla belki 1 i belki 14, a mianowicie belka 1 podparta jest w punktach: styku noza 3 z panewka 4, styku ostrza 18 noza 3 z panewka 5, oraz styku ostrza noza 17 z pa¬ newka 29. Natomiast belka 14 posiada trzy punkty podporu: styk panewki 8 z ostrzem 19 noza 7, styk panewki 9 z ostrzem noza 7 oraz styk ostrza noza 15 z panewka 28. W ten sposób uklad podpór dla kazdej z belek jest statycznie wyznaczalny, co umozliwia w najprostszy sposób dokladne dopaso¬ wanie czesci wzajemnie ruchomych. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 r5 116 707 6 Uklad: nóz 17, panewka 29, nóz 30 oraz uklad: nóz 15, panewka 28, nóz 27 tworza dwa przeguby belki wahacza tylnego 16. Kazdy z tych przegubów umozliwia ruch belek wzgledem siebie w kazdej plaszczyznie, czyli posiada dwa stopnie swobody.Dzieki temu zostaje skompensowana ewentualna niedokladnosc w równoleglym ustawieniu ostrzy nozy 30 i 27.Z podanego wyzej opisu wynika, ze uklad wy¬ tracony z polozenia równowagi bedzie wykonywac ruchy takie, ze belka wysiegnika 1 bedzie sie po¬ suwac ruchem postepowym w kierunku poziomym.Opisany uklad pozwala na pomiar sily dzialajacej na próbke 2 przy pomocy odwazników umieszczo¬ nych na wysiegniku przymocowanym do wahacza przedniego 6, czego nie uwidoczniono na rysunku.Celem ukladu jest umozliwienie pomiarów auto¬ matycznych. Do tego sluzy elektromagnetyczny uklad silowy, wytwarzajacy sile zwrotna Fz, która równowazy sile Fm dzialajaca na próbke. Uklad silowy sklada sie z solenoidalnych cewek 23 i 24 przymocowanych do belki podstawowej 14. Cewki 23 i 24 ustawione sa wspólosiowo, przy czym ich wspólna os jest pozioma. Wzdluz tej osi ustawio¬ ny jest sztabkowy magnes trwaly 21, przy czym magnes ten jest przymocowany przy pomocy wy¬ siegnika 20 do belki wysiegnika 1. Uzwojenia ce¬ wek 23 i 24 sa zasilane pradem elektrycznym z elektrod wyjsciowych wzmacniajacego ukladu elektrycznego i w ten sposób wytwarzana jest sila zwrotna Fz oddzialywania cewek na bieguny mag¬ nesu 21, która przenosi sie na belke 1. Do wysieg¬ nika 20 jest ponadto przymocowany magnes 22 skierowany jednym z biegunów w dól, którego* pole magnetyczne- dziala na hallotron 25 umie¬ szczony pod magnesem 22 na wysiegniku zwiaza¬ nym z belka 14. Plaszczyzna hallotronu jest pro¬ stopadla do linii sil pola magnetycznego magnesu 22. Do elektrod pradowych hallotronu jest dopro¬ wadzony prad z odrebnego ukladu, natomiast z elektrod napieciowych hallotronu sa wyprowadzo¬ ne przewody na wejscie wzmacniajacego ukladu elektrycznego, tego samego, który zanika z elek¬ trod wyjsciowych cewek 23 i 24.W tych warunkach ruch belki wysiegnika 1 spowoduje . zmiane .polozenia magnesu 22 wzgle¬ dem hallotronu 25 i zmiane napiecia na jego elek¬ trodach napieciowych. Ta zmiana napiecia hallo¬ tronu zostaje uformowana i wzmocniona w ukla¬ dzie wzmacniacza, który zasila cewki 23 i 24 pra¬ dem o natezeniu uzaleznionym funkcjonalnie od napiecia hallotronu i jego zmian w czasie. W ten sposób jest zrealizowane sprzezenie zwrotne w petli: hallotron 25, elektryczny uklad wzmacniaja¬ co-formujacy, cewki 23 i 24, magnes 21 wraz z bel¬ ka wysiegnika 1 i magnesem 22, hallotron 25.Eletkryczny uklad wzmacniajacy ma konstrukcje umozliwiajaca realizacje odpowiedniej funkcji po¬ miedzy jego elektrodami wejsciowymi i wyjscio¬ wymi.W opisanych wyzej warunkach nastepuje auto¬ matyczne ustalanie sie równowagi w ukladzie me¬ chanicznym i elektrycznym, a wiec wytworzenie sily zwrotnej równowazacej sile mierzona dzia- 5 lajaca na próbke w kierunku poziomym i jedno¬ czesne wytwarzanie sily tlumiacej wahania ukladu mechanicznego w trakcie ruchu ukladu. Po ustale¬ niu sie równowagi prad plynacy przez cewki 23 i 24 jest miara sily poziomej dzialajacej na prób- 10 ke 2.Rozmieszczenie elementów ukladu silowego po¬ siada w opisanym urzadzeniu zalety wynikajace stad, ze do elementów ruchomych nie sa doprowa¬ dzone zadne przewody, a rozmiary cewek 23 i 24 oraz magnesu 21 daja swobode ruchu umozliwia¬ jaca budowe prostego i pewnego ukladu aretazu.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do pomiaru sily dzialajacej na próbke umieszczona w polu silowym zawierajace elektromagnetyczny uklad silowy oraz uklad po¬ laczonych przegubowo sztywnych belek tworzacych 25 równoleglobok, z których belka podstawowa przy¬ mocowana jest do korpusu urzadzenia, równolegla do niej belka wysiegnika sluzy do mocowania próbki, a do jednej z laczacych te dwie belki be¬ lek wahaczy umocowana jest suwliwie przeciw- 30 waga, znamienne tym, ze belka podstawowa (14) jest ustawiona poziomo, a na dwu jej rozgalezie¬ niach (10 i 11) znajduja sie dwie panewki (8 i 9), na których spoczywaja konce noza (7) przymoco¬ wanego do belki wahacza przedniego (6), na któ- 35 rego ramieniu (26) umocowane sa dwie panewki (4 i 5), a na nich spoczywaja konce noza (3) umo¬ cowanego do belki wysiegnika (1), na przeciwleg¬ lym koncu której jest umocowany nóz (17) o ostrzu zgodnym z osia tej belki, oparty na pa- 40 newce dwustronnej (29), która z drugiej swej strony podpiera umocowany do belki wahacza tyl¬ nego (16) nóz (30), o ostrzu prostopadlym do ostrza (17), natomiast nierozgaleziony koniec belki (14) jest zakonczony nozem (15), którego ostrze zgodne 45 z osia belki (14) jest oparte na panewce dwustron¬ nej (28), która z drugiej swej strony podpiera umocowany do belki wahacza tylnego (16) nóz (27), o ostrzu prostopadlym do ostrza noza (15), przy czym ostrza nozy (15 i 17) sa skierowane w prze- 50 ciwne strony. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze elektromagnetyczny uklad silowy sklada sie z cewek (23 i 24) przymocowanych do belki podsta¬ wowej (14), umocowanego do ruchomej belki wy- 55 siejgraka (1) sztabkowego magnesu trwalego (21), którego bieguny wchodza do wnetrza cewek, po¬ nadto do belki wysiegnika (1) przymocowany jest drugi magnes trwaly (22), w którego polu magne¬ tycznym znajduje sie umocowany do belki podsta¬ wo wowej (14) hallotron (25). 15116 707 PZGraf. Koszalin A-372 110 A-4 Cena 100 zl PL