PL236458B1

PL236458B1 - Device for testing of side thrusts

Info

Publication number: PL236458B1
Application number: PL425024A
Authority: PL
Inventors: Ireneusz Malujda; Krzysztof Talaśka; Dominik Wilczyński; Dominik Wojtkowiak; Jan Górecki
Original assignee: Politechnika Poznanska
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2021-01-25
Also published as: PL425024A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest urządzenie do badania nacisków bocznych, które umożliwia poddanie badanego materiału osiowemu obciążeniu na skutek jego ściskania tłokiem. Badany materiał znajduje się w składanej cylindrycznej tulei, która składa się z nieruchomej części tulei (2), ruchomej części tulei (3) i ruchomej części tulei (4). Ruchome części tulei (3 i 4) są dociskane do nieruchomej części tulei (2) przy mocy siłowników hydraulicznych (13). Składana tuleja jest uszczelniona.The subject of the application is a device for testing lateral pressures, which allows the tested material to be subjected to an axial load as a result of its compression with a piston. The tested material is located in a foldable cylindrical sleeve, which consists of a fixed sleeve part (2), a movable sleeve part (3) and a movable sleeve part (4). The movable parts of the sleeve (3 and 4) are pressed against the stationary part of the sleeve (2) by the power of hydraulic cylinders (13). The foldable sleeve is sealed.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie umożliwiające pomiar nacisków bocznych w próbkach obciążonych siłą osiową. Materiał, np. skrystalizowany dwutlenek węgla, jest umieszczany w specjalnej konstrukcji dzielonej tulei i ściskany pionową siłą osiową generowaną przez tłok. Urządzenie umożliwia wywołanie trójosiowego stanu naprężenia w materiałach znajdujących się w granulowanej formie np. skrystalizowany dwutlenek węgla. Materiał ten charakteryzuje się specyficznymi właściwościami. Najistotniejsza jest niska temperatura wynosząca około -78,5°C. To powoduje, że konwencjonalne przyrządy są bezużyteczne podczas badania takiego materiału. Znanych jest wiele rozwiązań konstrukcyjnych urządzeń do trójosiowego ściskania, badania nacisków bocznych, jednak nie odznaczają się one takimi cechami funkcjonalnymi jakie zaproponowano w przedłożonym rozwiązaniu. Znane z opisu nr CN101791876A, urządzenie służy do ściskania materiałów w stanie sproszkowanym poprzez oddziaływanie ciśnieniem hydrostatycznym, w celu uzyskania produktu zagęszczonego o gęstości względnej większej niż 99%. Urządzenie ma stanowić alternatywę dla innych urządzeń służących dotychczas do zagęszczania proszków. Ciśnienie hydrostatyczne zagęszczające proszek jest wytwarzane w specjalnej wielowarstwowej komorze, na skutek ściskania cieczy tłokiem. Tłok wykonuje ruch pionowy, a wraz z nim pozioma górna płyta, prowadzona przy pomocy pionowych słupów. Dodatkowo ruch tych elementów jest wspomagany przez sprężyny. Urządzenie cechuje się skomplikowaną budową, oraz nie daje możliwości kontroli uzyskania tej samej wartości siły oddziałującej w każdym z kierunków, na prasowany materiał.The subject of the invention is a device enabling measurement of lateral pressures in samples loaded with an axial force. The material, e.g. crystallized carbon dioxide, is placed in a special split sleeve design and compressed by the vertical axial force generated by the piston. The device enables the induction of a triaxial state of stress in materials in granular form, e.g. crystallized carbon dioxide. This material has specific properties. The most important is the low temperature of around -78.5 ° C. This renders conventional instruments useless when testing such material. There are many design solutions of devices for triaxial compression and lateral pressure testing, but they do not have the functional features proposed in the presented solution. Known from the description No. CN101791876A, the device is used to compress powdered materials by the action of hydrostatic pressure in order to obtain a thickened product with a relative density greater than 99%. The device is to be an alternative to other devices used so far for compacting powders. The hydrostatic pressure that thickens the powder is generated in a special multi-layer chamber as a result of the liquid being compressed by a piston. The piston moves vertically, and with it the horizontal top plate, guided by vertical posts. Additionally, the movement of these elements is supported by springs. The device is characterized by a complicated structure and it is not possible to control the achievement of the same value of the force acting in each direction on the pressed material.

W opisie nr CN204314138U przedstawiono urządzenie do testowania próbek gleby w procesie trójosiowego obciążenia. Konstrukcja urządzenia przewiduje jego zabudowę na urządzeniu w postaci maszyny wytrzymałościowej, która zadaje główne, osiowe, obciążenie w kierunku pionowym. Dzięki specjalnej konstrukcji urządzenia obciążenie to jest rozdzielone i przeniesione na inne kierunki. Przy użyciu specjalnych ramion, siła ta jest przeniesiona równomiernie na stosy płyt rozdzielonych podatnymi rurkami o niewielkiej średnicy, symetrycznie umieszczone po obu stronach próbki. Ściśnięty stos znajdujący się po lewej stronie próbki, jest dodatkowo obciążany od lewej strony siłownikiem w kierunku poziomym. To poziome obciążenie jest przenoszone przez stos wcześniej dociśniętych płyt i dalej przez płyty oddzielające, na próbkę. Jej odkształcenie przenosi się na symetrycznie ułożone, po prawej stronie próbki, płyty oddzielające i stos płyt. Przesunięcie poziome płyt podyktowane odkształceniem próbki jest odbierane przez element reakcyjny, którego naprężenie, jest mierzone czujnikiem. Opisane rozwiązanie cechuje się odmienną budową od przedmiotowego, nie daje możliwości ściskania materiałów sproszkowanych oraz w stanie ciekłym, ponieważ posiada otwartą komorę, w której umieszcza się próbkę.The description no. CN204314138U presents a device for testing soil samples in the process of three-axis loading. The design of the device provides for its installation on the device in the form of a testing machine, which sets the main axial load in the vertical direction. Due to the special design of the device, this load is distributed and transferred to other directions. With the use of special arms, this force is transferred evenly to the stacks of plates separated by small diameter flexible tubes, symmetrically placed on both sides of the sample. The compressed stack on the left side of the sample is additionally loaded from the left side with an actuator in the horizontal direction. This horizontal load is transferred by the stack of previously pressed plates and then by the separating plates to the sample. Its deformation is transferred to the symmetrically arranged, on the right side of the sample, separating plates and a stack of plates. The horizontal displacement of the plates dictated by the deformation of the specimen is picked up by a reaction element whose tension is measured by a sensor. The described solution is characterized by a structure different from the one in question, it does not allow for squeezing powdered materials and materials in a liquid state, because it has an open chamber in which the sample is placed.

Prezentowane rozwiązanie w opisie nr CN205719826U służy do wywołania trójosiowego stanu naprężenia w materiale skalnym. Próbka jest ściskana prętami, których ruch liniowy wywołują serwonapędy hydrauliczne. Po jej ściśnięciu próbka dodatkowo jest poddawana działaniu obciążenia udarowego w jednej osi przez zastosowanie wysokociśnieniowego pistoletu pneumatycznego. Urządzenie cechuje się złożoną budową, co czyni ją kosztowną w wykonaniu. Należy podkreślić, że urządzenie jest dedykowane do badań próbek materiału skalnego.The solution presented in the description No. CN205719826U is used to induce a triaxial state of stress in the rock material. The sample is compressed by rods, the linear movement of which is caused by hydraulic servo drives. After it is compressed, the sample is additionally subjected to an impact load in one axis by the use of a high-pressure air gun. The device has a complex structure, which makes it expensive to make. It should be emphasized that the device is dedicated to testing rock material samples.

Opis nr CN205910062U przedstawia urządzenie o konstrukcji słupowej umożliwiające trójosiowe obciążenie materiału skalnego. Jego konstrukcja jest odmienna od przedmiotowego i stanowi urządzenie pomocnicze będące podzespołem zwiększającym funkcjonalność innego urządzenia do trójosiowego ściskania. Urządzenie daje możliwość ściskania tylko i wyłącznie materiału w stałym stanie skupienia.Description no. CN205910062U shows a device with a pillar structure enabling three-axis loading of rock material. Its design is different from the present one and constitutes an auxiliary device which is a subassembly increasing the functionality of another triaxial compression device. The device makes it possible to compress only the material in a solid state.

Urządzenie przedstawione w opisie nr CN206161435U służy do trójosiowego ściskania gleby. Ta znajduje się w pojemniku, który z kolei znajduje się w komorze wypełnionej wodą. Ta z kolei jest ściskana przy użyciu tłoka przemieszczającego się wzdłuż pionowej osi symetrii komory, którą wypełnia. Na skutek przyłożenia obciążenia poprzez pionowe tłoczysko siłownika następuje wzrost ciśnienia w komorze wody, który jest mierzony przy użyciu czujników. Ruch tłoczyska wymuszany jest mechanicznie przy użyciu połączenia gwintowego, a jego przemieszczenie względem korpusu jest rejestrowane przy użyciu liniowej podziałki na nim się znajdującej.The device presented in the description no. CN206161435U is used for triaxial soil compression. This is in a container, which in turn is in a chamber filled with water. This in turn is compressed by a piston that travels along the vertical axis of symmetry of the chamber it fills. When a load is applied via the vertical piston rod of the actuator, the pressure in the water chamber increases and is measured by sensors. Movement of the piston rod is forced mechanically using a threaded connection, and its displacement in relation to the body is registered using a linear scale on it.

Opis nr FR2672993A1 przedstawia kolejną propozycję urządzenia do trójosiowego ściskania próbek materiałów pochodzenia naturalnego, jak podają autorzy np. gliny. Urządzenie cechuje się znacznie bardziej złożoną i odmienną budową od rozwiązania będącego głównym przedmiotem niniejszego opisu. Ściskana próbka materiału znajduje się w podatnej komorze, zamkniętej od góry i dołu okrągłymi,The description No. FR2672993A1 presents another proposal for a device for triaxial compression of samples of materials of natural origin, according to the authors, e.g. clay. The device has a much more complex and different structure than the solution that is the main subject of this description. The squeeze sample of the material is placed in a flexible chamber, closed at the top and bottom with round,

PL 236 458 B1 przesuwnymi płytami. Górna płyta jest płytą prasującą, na którą oddziałuje olej pod ciśnieniem. Elastyczna komora, w której znajduje się testowana próbka materiału, znajduje się w komorze wypełnionej olejem o tej samej wartości ciśnienia, co olej znajdujący się w komorze roboczej zadającej obciążenie w postaci pionowej siły działającej wzdłuż osi symetrii komory, w której znajduje się testowana próbka. Ciśnienie oleju jest rejestrowane przez czujniki, które kierują sygnał do komputera rejestrującego. Dodatkowo na obwodzie podatnej tulei, w której znajduje się testowana próbka, jest umieszczony czujnik rejestrujący zmiany jej średnicy.PL 236 458 B1 with sliding plates. The top plate is a press plate that is subjected to pressurized oil. The flexible chamber, in which the tested sample of the material is located, is located in a chamber filled with oil of the same pressure value as the oil in the working chamber, which applies a load in the form of a vertical force acting along the axis of symmetry of the chamber in which the tested sample is placed. The oil pressure is registered by sensors which direct a signal to the recording computer. Additionally, on the circumference of the flexible sleeve, in which the tested sample is located, there is a sensor recording changes in its diameter.

Kolejny opis nr KR101683619B1 oraz nr KR101683620B1 dotyczy urządzenia, które umożliwia wywołanie trójosiowego stanu naprężenia w próbce skalnej, przy czym po jej trójosiowym ściśnięciu następuje odziaływanie ciśnieniem w cylindrycznym osiowym otworze znajdującym się wewnątrz próbki, w celu zainicjowania jej pęknięcia. Ściskana próbka znajduje się w komorze wypełnionej cieczą, której powierzchnia boczna będąca pod ciśnieniem oddziałuje na ścianki próbki. Dodatkowa próbka jest ściskana siłą działającą wzdłuż osi symetrii próbki zadawaną poprzez górną płytę, której przemieszczenie jest wymuszane przez oddziałujące tłoczysko, którego ruch z kolei jest wymuszany przez przesuw tłoka z nim połączonego na skutek odziaływania cieczą pod ciśnieniem. Urządzenie cechuje się odmienną budowlą, gdzie ciecz bezpośrednio oddziałuje na ściskaną próbkę. Ponadto jest ono dedykowane do badań próbek skalnych o kształcie cylindrycznym, ze wzdłużnym, osiowym, przelotowym otworem wewnętrznym, w który, po obciążeniu próbki, jest wtłaczana ciecz pod ciśnieniem z zewnętrznego źródła, w celu zbadania zjawiska pękania ścianek badanej próbki.The next description, no. KR101683619B1 and no. KR101683620B1, relates to a device that allows to induce a triaxial state of stress in a rock sample, whereby its triaxial compression is followed by pressure in a cylindrical axial hole inside the sample in order to initiate its fracture. The squeezed sample is contained in a chamber filled with liquid, the side surface of which, under pressure, acts on the walls of the sample. The additional sample is compressed by a force acting along the axis of symmetry of the sample applied by the upper plate, the displacement of which is forced by the acting piston rod, the movement of which is in turn forced by the movement of the piston connected to it due to the action of the liquid under pressure. The device has a different structure, where the liquid directly acts on the compressed sample. In addition, it is dedicated to testing rock samples with a cylindrical shape, with a longitudinal, axial, internal through hole, into which, after the sample is loaded, a liquid is forced under pressure from an external source, in order to investigate the phenomenon of cracking the walls of the tested sample.

Opis nr SU1245929A1 przedstawia urządzenie do badania mechanicznych właściwości materiałów poprzez deformację na skutek oddziaływania wielokierunkowego obciążenia w postaci ciśnienia hydrostatycznego. Urządzenie cechuje się złożoną budową, którego głównym elementem jest hermetycznie zamykana komora, w której znajduje się próbka badanego materiału. Przeprowadzenie każdej kolejnej próby wymaga rozszczelnienia komory, wprowadzenia nowej próbki i ponownego wypełnienia komory cieczą, której ciśnienie odpowiednio ją obciąża. Na wzrost ciśnienia cieczy w komorze wpływa ruchomy tłok. Ciecz pod ciśnieniem oddziałuje na badaną próbkę. Oddziaływanie ciśnieniem hydrostatycznym na próbkę eliminuje możliwość badania materiałów w innym stanie skupienia niż stały lub w innej formie np. sproszkowanej.Description no. SU1245929A1 shows a device for testing the mechanical properties of materials by deformation due to the multidirectional load in the form of hydrostatic pressure. The device is characterized by a complex structure, the main element of which is a hermetically sealed chamber in which a sample of the tested material is located. Conducting each subsequent test requires unsealing the chamber, introducing a new sample and refilling the chamber with a liquid, the pressure of which loads it appropriately. The movable piston influences the increase of liquid pressure in the chamber. The liquid under pressure acts on the test sample. The influence of hydrostatic pressure on a sample eliminates the possibility of testing materials in a state of aggregation other than solid or in a different form, e.g. powdered.

Opis nr US2016216218A1 przedstawia urządzenie do trójosiowego ściskania próbki materiału skalnego na potrzeby zbadania jej właściwości celem określenia jej struktury wewnętrznej. Dodatkowo ściskana próbka jest poddawana oddziaływaniu promieniami Roentgena. Badana próbka jest poddawana oddziaływaniu ciśnienia hydrostatycznego, dlatego jest umieszczona w komorze wypełnionej cieczą, której ciśnienie jest regulowane mechanicznie poprzez wkręcanie i wykręcanie gwintowanego tłoczyska ją ściskającego. Pomiar siły ściskającej próbkę odbywa się na zasadzie pomiaru ciśnienia cieczy, która na nią oddziałuje. Dodatkowo komora z cieczą jest osadzona na komorze wypełnionej powietrzem (na poduszce powietrznej). Miejsce w komorze, gdzie znajduje się badana próbka skalna, charakteryzuje się ścianką o znacznie niniejszej grubości, na potrzeby oddziaływania promieniami Roentgena. Opisywane urządzenie jest odmiennej konstrukcji od przedmiotowego, gdyż próbka jest ściskana ciśnieniem hydrostatycznym, a docelowo urządzenie jest przystosowane do oddziaływania promieniami Roentgena na badany materiał, celem określenia budowy jej struktury wewnętrznej. Jest to istotna informacja dla określenia, czy w obszarze, z którego ona została pobrana, znajdują się złoża ropy lub gazu.Description No. US2016216218A1 discloses a device for triaxial compression of a rock sample for the purpose of examining its properties in order to determine its internal structure. Additionally, the compressed sample is exposed to X-rays. The test sample is subjected to hydrostatic pressure, therefore it is placed in a chamber filled with a liquid, the pressure of which is mechanically regulated by screwing in and out of the threaded piston rod that compresses it. The compressive force of a sample is measured by measuring the pressure of the liquid that acts on it. Additionally, the liquid chamber is mounted on an air-filled chamber (on an air cushion). The place in the chamber, where the test rock sample is located, has a wall of much this thickness for the purpose of exposure to X-rays. The described device is of a different design from the one in question, because the sample is compressed with hydrostatic pressure, and ultimately the device is adapted to the impact of X-rays on the tested material in order to determine the structure of its internal structure. This is important information for determining whether there are oil or gas deposits in the area where it was taken.

Główną zaletą proponowanego rozwiązania urządzenia do badania nacisków bocznych jest możliwość badania podczas zagęszczania materiałów w formie granulowanej, sproszkowanej, charakteryzujących się niską temperaturą. Ta właściwość badanego materiału eliminuje możliwość wykorzystania wszystkich znanych rozwiązań przyrządów do badania nacisków bocznych i stanu trójosiowego ściskania. Bezpośredni kontakt cieczy (woda, olej), oraz czujnika siły z materiałem o temperaturze -78,5°C uniemożliwia właściwe funkcjonowanie przyrządu. Proponowany przyrząd, dzięki swej budowie, umożliwia przeprowadzenie badania nawet na materiałach o tak skrajnych właściwościach.The main advantage of the proposed solution of the device for testing lateral pressures is the possibility of testing materials in granulated and powdered form, characterized by low temperature, during compaction. This property of the tested material eliminates the possibility of using all known solutions of instruments for testing lateral pressures and the state of triaxial compression. Direct contact of the liquid (water, oil) and the force sensor with the material at -78.5 ° C prevents the proper functioning of the device. The proposed device, thanks to its construction, enables testing even on materials with such extreme properties.

Istotą wynalazku jest urządzenie do badania nacisków bocznych zbudowane ze składanej cylindrycznej tulei składającej się z nieruchomej części tulei, ruchomej prawej części tulei i ruchomej lewej części tulei oraz tłoka poruszającego się wzdłuż osi otworu składanej cylindrycznej tulei. Tłok porusza się przy pomocy górnych szczęk maszyny wytrzymałościowej, w których jest zamocowany. Ściskany materiał znajduje się w składanej cylindrycznej tulei, a ruchome części tulei prawa i lewa są dociskane do nieruchomej części tulei przy pomocy siłowników hydraulicznych. Siłowniki te, są przymocowane doThe essence of the invention is a lateral pressure testing device built of a collapsible cylindrical sleeve consisting of a fixed part of the sleeve, a movable right part of the sleeve and a movable left part of the sleeve, and a piston moving along the axis of the opening of the collapsible cylindrical sleeve. The piston moves by means of the upper jaws of the testing machine in which it is mounted. The material to be pressed is contained in a collapsible cylindrical sleeve, and the movable parts of the sleeve, right and left, are pressed against the fixed part of the sleeve by means of hydraulic cylinders. These actuators are attached to the

PL 236 458 B1 mocowań siłowników, które z kolei są przytwierdzone do podstawy. Podstawa stanowi element ustalający na maszynie wytrzymałościowej. Składana cylindryczna tuleja posiada uszczelnienie na styku powierzchni kontaktu nieruchomej części tulei, ruchomej prawej części tulei i ruchomej lewej części tulei, co daje możliwość badania materiałów o dwufazowej strukturze wewnętrznej (stało - ciekłej).The actuator mountings which in turn are attached to the base. The base is the retainer on the testing machine. The collapsible cylindrical sleeve has a seal at the contact surface of the contact surface of the fixed part of the sleeve, the moving right part of the sleeve and the moving left part of the sleeve, which makes it possible to test materials with a two-phase internal structure (solid - liquid).

Korzystnie w urządzeniu do badania nacisków bocznych wewnętrzna powierzchnia cylindryczna składanej tulei, w której porusza się tłok powstaje na skutek dosunięcia do nieruchomej części tulei, ruchomej prawej części tulei i ruchomej lewej części tulei na skutek ruchu tłoków siłowników hydraulicznych. Składana cylindryczna tuleja posiada uszczelnienie w postaci pierścieni uszczelniających osadzonych na tłoku. Składana cylindryczna tuleja od dołu jest zamknięta korkiem, na którym jest osadzony pierścień uszczelniający. Samoczynny wysuw korka jest uniemożliwiony przez przytwierdzoną od dołu do podstawy, płytę montażową. Ruchome części tulei prawa i lewa są przymocowane do wózków, które poruszają się wzdłuż szyn, które są przytwierdzone do płyty montażowej.Preferably, in the lateral pressure testing device, the inner cylindrical surface of the collapsible sleeve, in which the piston moves, is created by the movement of the fixed part of the sleeve, the movable right part of the sleeve and the movable left part of the sleeve by the movement of the pistons of the hydraulic cylinders. The collapsible cylindrical sleeve has a seal in the form of sealing rings seated on the piston. The collapsible cylindrical sleeve from the bottom is closed with a stopper on which the sealing ring is seated. Automatic plug ejection is prevented by the mounting plate attached from the bottom to the base. The moving parts of the right and left bushings are attached to the carriages that run along the rails that are attached to the mounting plate.

Urządzenie do badania nacisków bocznych jest zbudowane ze składanej tulei, która składa się z nieruchomej części tulei, oraz dwóch ruchomych części tulei prawej i lewej. Po dosunięciu do nieruchomej części tulei, dwóch pozostałych ruchomych części tulei, na skutek ruchu tłoków siłowników hydraulicznych, powstaje wewnętrzna powierzchnia cylindryczna, wzdłuż osi której porusza się tłok. Powierzchnia jego styku z wewnętrzną powierzchnią cylindryczną składanej tulei posiada uszczelnienie w postaci pierścieni uszczelniających. Od dołu natomiast, składana tuleja jest zamknięta korkiem, na którym osadzony jest pierścień uszczelniający. Samoczynny wysuw korka jest uniemożliwiony przez przytwierdzoną od dołu do podstawy, płytę montażową. Obie ruchome części tulei są przymocowane do wózków, które poruszają się wzdłuż szyn. Szyny są przytwierdzone do podstawy.The side pressure tester consists of a collapsible sleeve, which consists of a fixed part of the sleeve and two movable parts of the sleeve on the right and left. After the two remaining movable parts of the sleeve are brought into contact with the fixed part of the sleeve, due to the movement of the pistons of the hydraulic cylinders, an internal cylindrical surface is formed along the axis of which the piston moves. The surface of its contact with the cylindrical inner surface of the collapsible sleeve has a sealing in the form of sealing rings. At the bottom, the collapsible sleeve is closed with a plug on which a sealing ring is mounted. Automatic plug ejection is prevented by the mounting plate attached from the bottom to the base. Both movable parts of the sleeve are attached to carriages that run along the rails. The rails are attached to the base.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania technicznego wg wynalazku uzyskano następujące walory techniczno-użytkowe:Thanks to the application of the technical solution according to the invention, the following technical and operational values were obtained:

- zwarta konstrukcja o niskiej masie własnej, co ułatwia transport i montaż na maszynie wytrzymałościowej bądź innym urządzeniu, które pozwoli przyłożyć obciążenie do tłoka, - dzięki szczelnej cylindrycznej komorze, w której porusza się tłok ściskający badany materiał, możliwe jest badanie materiałów granulowanych dwufazowych (stało - ciekłych) typu skrystalizowany dwutlenek węgla,- compact structure with low own weight, which facilitates transport and assembly on a testing machine or other device that will allow the load to be applied to the piston, - thanks to a sealed cylindrical chamber in which the piston compresses the tested material moves, it is possible to test two-phase granulated materials (it has become - liquid), such as crystallized carbon dioxide,

- odporność na oddziaływanie bardzo niskich temperatur, co umożliwia badanie materiałów typu suchy lód,- resistance to the effects of very low temperatures, which allows testing materials such as dry ice,

- prosta budowa,- simple structure,

- łatwe przechowywanie i transport do i z miejsca użytkowania,- easy storage and transport to and from the place of use,

- łatwa konserwacja dzięki kompaktowej i modułowej budowie,- easy maintenance thanks to the compact and modular structure,

- wysoka dokładność pomiaru trójosiowego obciążenia dzięki zastosowaniu czujników ciśnienia o wysokiej klasy dokładności.- high accuracy of the three-axis load measurement thanks to the use of pressure sensors with high accuracy class.

Urządzenie do badania nacisków bocznych w przykładzie realizacji przedstawiono na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia widok urządzenia od góry, fig. 2 - przedstawia widok przekroju w płaszczyźnie A-A, fig. 3 przedstawia widok przekroju w płaszczyźnie B-B, fig. 4 przedstawia widok przekroju w płaszczyźnie C-C.The device for testing the side pressures in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which: fig. 1 shows a top view of the device, fig. 2 - shows a section view in the plane AA, fig. 3 shows a section view in the plane BB, fig. 4 shows a view cross-section in the CC plane.

Ruchomy tłok 1 porusza się wzdłuż pionowej osi składanej cylindrycznej tulei (fig. 2), przy czym składana cylindryczna tuleja składa się z trzech części, a mianowicie z nieruchomej części tulei 2, ruchomej prawej części tulei 3 i ruchomej lewej części tulei 4 (fig. 1). Przy czym nieruchoma część tulei 2 stanowiąca jej połowę jest na stałe przytwierdzona do podstawy 5 (np. przy pomocy połączenia spawanego), natomiast ruchoma prawa część tulei 3 i ruchoma lewa część tulei 4, są przymocowane do wózków 6, które z kolei poruszają się wzdłuż szyn 7 przymocowanych do płyty montażowej 11 (fig. 1, fig. 2, fig. 3, fig. 4). Dosunięcie ruchomej prawej części tulei 3 i ruchomej lewej części tulei 4 do nieruchomej części tulei 2, pozwala uzyskać zamkniętą wewnętrzną powierzchnię cylindryczną korkiem 8 z pierścieniem uszczelniającym 9 (fig. 2). Przy czym korek 8 jest wsunięty od dolnej strony podstawy 5, gdzie zapiera się swoim kołnierzem 15 (fig. 2) o powierzchnię otworu w podstawie 5, a jego samoczynnemu wysunięciu zapobiega przytwierdzona od dołu przy pomocy połączenia gwintowego 16, płyta montażowa 11 (fig. 1, fig. 2). Tłok 1 porusza się wzdłuż osi otworu składanej cylindrycznej tulei, a powierzchnia styku zewnętrznej powierzchni cylindrycznej tłoka 1 z wewnętrzną powierzchnią cylindryczną składanej tulei posiada uszczelnienie w postaci pierścieni uszczelniających 10 (fig. 2). Powierzchnie styku nieruchomej części tulei 2, oraz ruchomej prawej części tulei 3 i ruchomej lewej części tulei 4 są uszczelnione przy użyciu elastomerowych uszczelek 12 umieszczonych w rowkach (fig. 1, fig. 2). Uszczelnienie poThe movable piston 1 moves along the vertical axis of the collapsible cylindrical sleeve (Fig. 2), the collapsible cylindrical sleeve consists of three parts, namely a fixed part of the sleeve 2, a movable right part of the sleeve 3 and a movable left part of the sleeve 4 (Fig. 1). The fixed half of the sleeve 2 is permanently attached to the base 5 (e.g. by means of a welded joint), while the movable right part of the sleeve 3 and the movable left part of the sleeve 4 are attached to the carriages 6 which in turn run along rails 7 attached to the mounting plate 11 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4). Bringing the movable right part of the sleeve 3 and the movable left part of the sleeve 4 against the stationary part of the sleeve 2 allows to obtain a closed inner cylindrical surface by a plug 8 with a sealing ring 9 (Fig. 2). The plug 8 is inserted from the lower side of the base 5, where it rests with its flange 15 (Fig. 2) against the surface of the opening in the base 5, and its automatic sliding out is prevented by the mounting plate 11 attached from the bottom by means of a threaded connection 16 (Fig. 1, Fig. 2). The piston 1 moves along the bore axis of the collapsible cylindrical sleeve, and the contact surface of the outer cylindrical surface of the piston 1 with the inner cylindrical surface of the collapsible sleeve has a seal in the form of sealing rings 10 (Fig. 2). The contact surfaces of the fixed part of the sleeve 2 and the movable right part of the sleeve 3 and the movable left part of the sleeve 4 are sealed using elastomeric seals 12 placed in the grooves (Fig. 1, Fig. 2). Sealing after

PL 236 458 B1 wierzchni styku tłoka i tulei, oraz powierzchni styku części tulei umożliwia ściskanie materiałów znajdujących się w dwufazowym stanie skupienia typu skrystalizowany dwutlenek węgla (fig. 1, fig. 2). Tłok 1 jest przystosowany do mocowania jego drugiego zewnętrznego końca w szczękach maszyny wytrzymałościowej (fig. 2). Maszyna wytrzymałościowa zadaje pionowe obciążenie za pośrednictwem tłoka 1, materiałowi poddanemu badaniu, umieszczonemu w składanej cylindrycznej tulei. Na skutek ściskania tłokiem 1, badany materiał zaczyna oddziaływać siłą o kierunku prostopadłym na ścianki składanej cylindrycznej tulei, a dokładniej mówiąc na powierzchnię wewnętrzną cylindryczną nieruchomej części tulei 2, oraz ruchomej prawej części tulei 3 i ruchomej lewej części tulei 4 (fig. 1, fig. 2). W ten sposób ruchoma prawa część tulei 3 i ruchoma lewa część tulei 4, na skutek oddziaływania tej siły chce odsunąć się od nieruchomej części tulei 2, czemu zapobiegają siłowniki hydrauliczne 13 (fig. 1, fig. 3, fig. 4), zapewniając docisk ruchomej prawej części tulei 3 i ruchomej lewej części tulei 4 do nieruchomej części tulei 2 (fig. 1). Siłowniki hydrauliczne 13 są przymocowane do mocowań siłowników 14 przy pomocy połączeń gwintowych 17 (fig. 1, fig. 3, fig. 4). Z kolei mocowania siłowników 14 są przymocowane przy pomocy połączenia nierozłącznego (np. spawanego) do podstawy 5 (fig. 1). Każda ruchoma część tulei, a mianowicie ruchoma prawa część tulei 3 i ruchoma lewa część tulei 4, naciska na odpowiadający jej tłok siłownika 14 (fig. 1) wskutek czego następuje ściskanie oleju w ich komorach. Na skutek ściskania oleju w ich komorach roboczych następuje wzrost jego ciśnienia, co jest rejestrowane przez czujniki. Zmierzona wartość ciśnienia w komorach siłowników oraz powierzchnia robocza ich tłoków jest wykorzystana do wyznaczenia wartości siły z jaką materiał oddziałuje na wewnętrzną powierzchnię nieruchomej części tulei 2, ruchomej prawej części tulei 3 i ruchomej lewej części tulei 4. Zatem podczas ściskania materiału przy pomocy tłoka 1, na który oddziałuje maszyna wytrzymałościowa, następuje ciągły pomiar wartości siły osiowej zadawanej przez maszynę wytrzymałościową oraz ciągły pośredni pomiar siły oddziaływania przez ściskany materiał na ścianki poszczególnych części składanej cylindrycznej tulei. Istotne dla dokładności pomiaru wzrostu ciśnienia w komorach siłowników 13, co jest ważne dla dokładności wartości wyznaczonych sił oddziałujących na ścianki składanej cylindrycznej tulei, jest to, że wózki 6, do których są przytwierdzone kolejno ruchoma prawa części tulei 3 i ruchoma lewa części tulei 4, muszą przemieszczać się po szynach 7 (fig. 1, fig. 4) z jak najmniejszym oporem (współpracujące powierzchnie i materiały wózków 6 i szyn 7 muszą się charakteryzować jak najmniejszym współczynnikiem tarcia), który ma negatywny wpływ na dokładność rejestracji zmian wartości ciśnienia w ich komorach (fig. 1, fig. 4).The contact surface of the piston and the sleeve, and the contact surface of the sleeve parts enable the compression of materials in a two-phase aggregate state of the crystallized carbon dioxide type (Fig. 1, Fig. 2). The piston 1 is adapted to fix its other outer end in the jaws of a testing machine (fig. 2). The testing machine applies a vertical load, via the piston 1, to the tested material housed in a collapsible cylindrical sleeve. As a result of compression with the piston 1, the tested material begins to exert a force in a perpendicular direction on the walls of the collapsible cylindrical sleeve, more precisely on the inner cylindrical surface of the fixed part of the sleeve 2, and the moving right part of the sleeve 3 and the moving left part of the sleeve 4 (Fig. 1, Fig. 2). Thus, the movable right part of the sleeve 3 and the mobile left part of the sleeve 4, due to this force, want to move away from the fixed part of the sleeve 2, which is prevented by the hydraulic cylinders 13 (Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4), ensuring pressure the movable right part of the sleeve 3 and the movable left part of the sleeve 4 to the fixed part of the sleeve 2 (Fig. 1). The hydraulic cylinders 13 are attached to the mountings of the cylinders 14 by means of threaded connections 17 (Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4). In turn, the mountings of the actuators 14 are fixed by a non-detachable (e.g. welded) connection to the base 5 (Fig. 1). Each movable part of the sleeve, namely the movable right part of the sleeve 3 and the movable left part of the sleeve 4, presses a corresponding piston of the cylinder 14 (Fig. 1), thereby compressing the oil in their chambers. As a result of squeezing the oil in their working chambers, its pressure increases, which is registered by sensors. The measured value of the pressure in the chambers of the actuators and the working surface of their pistons are used to determine the value of the force with which the material acts on the inner surface of the fixed part of the sleeve 2, the moving right part of the sleeve 3 and the moving left part of the sleeve 4. Thus, when compressing the material with the piston 1, influenced by the testing machine, the value of the axial force given by the testing machine is continuously measured, and the force applied by the compressed material to the walls of the individual parts of the collapsible cylindrical sleeve is continuously measured. Important for the accuracy of measuring the pressure increase in the chambers of actuators 13, which is important for the accuracy of the values of the determined forces acting on the walls of the collapsible cylindrical sleeve, is that the carriages 6 to which are successively attached the movable right part of the sleeve 3 and the movable left part of the sleeve 4, must move along rails 7 (Fig. 1, Fig. 4) with the lowest possible resistance (the mating surfaces and materials of the carriages 6 and rails 7 must be characterized by the lowest possible friction coefficient), which has a negative impact on the accuracy of recording pressure changes in their chambers (Fig. 1, Fig. 4).

Claims

Patent claims

1. Device for testing lateral pressures, characterized in that it is a collapsible cylindrical sleeve consisting of a fixed part of the sleeve (2), a movable right part of the sleeve (3) and a movable left part of the sleeve (4) and a piston (1) moving along the axis of the bore of the collapsible cylindrical sleeve by means of the upper jaws of the testing machine in which it is mounted, with the movable parts of the sleeve right (3) and left (4) being pressed against the fixed part of the sleeve (2) by means of hydraulic cylinders (13) which are attached to the cylinder mounts (14) which in turn are attached to the base (5) which in turn serves as a retainer on the testing machine except that the collapsible cylindrical sleeve has a seal (12) at the contact surface of the fixed sleeve part (2) , the movable right part of the sleeve (3) and the movable left part of the sleeve (4).

The device for testing lateral pressures according to claim 1, characterized in that the inner cylindrical surface in which the piston (1) moves has a seal in the form of sealing rings (10) mounted on the piston (1), but foldable from below the sleeve is closed with a plug (8), on which a sealing ring (9) is seated, but the automatic extension of the plug (8) is prevented by the mounting plate (11) attached to the base (5), and the movable parts the right (3) and left (4) sleeves are attached to the carriages (6) that run along the rails (7), with the rails (7) attached to the mounting plate (11).