PL71393B1 - - Google Patents

Description

Czujnik do przyrzadów tensometrycznych Przedmiotem wynalazku jest czujnik do przyrza¬ dów tensometrycznych w postaci elementu oscylu¬ jacego zamocowanego miedzy stalymi uchwytami do pomiarów sii, wydluzen, przesuniec i tym podob¬ nych.Elementy oscylacyjne stosowane w przyrzadach pomiarowych,, jak na przyklad w dynamometrach, wykonane sa w postaci' prostych, naciagnietych strun albo pretów, któirych wstepne naprezenie uzy¬ skuje sie dzieki poddaniu ich w czasie montazu dzialaniu pewnej sily rozciagajacej. Pomiary doko¬ nuje sie w ten sposób, ze jeden koniec struny wyposazony jest w elektromagnes; który okresla czestotliwosc drgan wlasnych struny. Przy dziala¬ niu sily zewnetrznej, na strune, ulega zmianie jej naprezenie, a przez to równiez czestotliwosc jej drgan wlasnych. Zakres pomiarowy przyrzadów przy takiej metodzie pomiaru jest jednak stosun¬ kowo maly, a poza tym istnieje pewna obawa przed wyslizgiwaniem sie napietej prostej struny z uchwy¬ tów co^zwlaszcza w przypadku strun o malej dlu¬ gosci, moze prowadzic do znacznych odchylen, po¬ lozenia zerowej, a to z koleL do pogorszenia sie do¬ kladnosci wskazan przyrzadów.Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie czujnika, który wyeliminuje wymienione, m;edzy innymi, wady znanych tego rodzaju czujników.Cel ten zostal osiagniety przez to, ze czujnik wyposazony jest w element w postaci wytrzyma¬ lego na zginanie preta, tasmy lub podobny oscy- 10 15 20 30 lujacy miedzy punktami jego zamocowania, ma krzywizne pomiedzy tymi punktami zamocowania.Zgodnie z wynalazkiem krzywizna wygietego pre¬ ta ma charakter staly, a wiec pret czujnika ma na¬ dany wymagany ksztalt przed jego zamocowaniem w przyrzadzie.W korzystnym rozwiazaniu wygietego, wytrzyma¬ lego na zginanie elementu oscylujacego czujnika wedlug wynalazku, jego czesci przylegajace do uchwytów sa zorientowane wedlug róznych osi i na przyklad rozsuniete równolegle wzgledem sie¬ bie. W odmiennym korzystnym wykonaniu czujni¬ ka wedlug wynalazku element oscylujacy stanowi wygiety, wytrzymaly na zginanie pret, którego czesci przylegajace do uchwytów mocujacych sa zorientowane wedlug jednej ogólnej osi.Amplituda oscylacji preta moze byc w wykonaniu pierwszym znacznie wieksza niz we wspomnianym wykonaniu drugim. W rezultacie równiez sygnal wyjsciowy jest wiekszy, co stwarza mozliwosc za¬ stosowania przyrzadu pomiarowego stosunkowo prostego i mniej wrazliwego na zaklócenie ze¬ wnetrzne. Poza tym. punkty zamocowania preta za¬ bezpieczonego w ten sposób moga miec nawet znaczne przesuniecie boczne w stosunku do siebie nie powodujac zatrzymania funkcji pomiarowych przyrzadu. Mozna w ten sposób znacznie rozsze¬ rzyc ogólny zakres mierzonych wielkosci i dokony¬ wac w prosty sposób ustawienia na wymagany za- Kres pomiarowy. 7139371 3 Czujnik wedlug wynalazku nawet przy bairdzo malej dlugosci daje znaczny sygnal wyjsciowy.Miejsce potrzebne do zabudowania przyrzadu po¬ miarowego, na przyklad dynamometru, imoze byc przez to znacznie zredukowane. Dalsza zaleta jest Lov ze czujnik dziala niezaleznie od zmian tempe¬ ratury * i ma wieksza stalosc zachowania stopnia dokladnosci wskazan przyrzadu przy danym jego ustawieniu. Dodatkowa i baridzo istotna zaleta za¬ stosowania czujnika z ^elementem oscylujacym w postaci preta lub tasm# wygietym i wytrzymalym na zginanie wedlug wynalazku jest moznosc roz¬ szerzenia w zasadniczy -sposób zakresu pomiarowe¬ go przyrzadów. Ten sam bowiem pret stosowany przy zakresie pomiarowym dla malych sil, wydlu¬ zen, przesuniec i tak dalej, moze byc dzieki prostej zmianie krzywizny wygiecia zastosowany iprzy za¬ kresach pomiarowych dla wiekszych sil. W ten spo¬ sób moze byc utrzymana odpowiednia czulosc przy¬ rzadu przy pomiarach w bardzo szerokich grani¬ cach.Jeszcze inna wazna zaleta jest to, ze przez dobór odpowiedniego wstepnego naprezenia czujnika .mo¬ zna uzyskac liniowa zaleznosc zmian elastycznego odksztalcenia od czasu drgan, co upraszcza pomia¬ ry. Ponadto element oscylujacy czujnika wedlug wynalazku latwiej zamontowac w przyrzadzie po¬ miarowym niz na przyklad znane napiete struny wymienione we wstepnej czesci opisu.Dla zmniejszenia wplywu temperatury na dziala¬ nie czujnika wedlug wynalazku jego element oscy¬ lujacy wykonany z materialu dobranego ze wspól¬ czynnikiem rozszerzalnosci liniowej o wartosci zblizonej do wartosci tego wspólczynnika dla ma¬ terialu samego aparatu pomiarowego.Przedmiot .wynalazkiajest uwidoczniony na ry¬ sunku, na którym: fi^. 1 przedstawia schemat czuj¬ nika w postaci struny izamoicowanej w znany spo¬ sób, fig. 2—4.-t schematycznie sposoby zamocowa¬ nia elementu oscylujacego czujnika wedlug wyna¬ lazku, fig 5 — wykres wyników pomiarów prze¬ prowadzonych czujnikiem wedlug wynalazku, fig. 6 — przekrój poprzez dynamometr z wmontowanym czujnikiem wedlug wynalazku.Element w .postaci' struny i w znanym czujniku (lig. 1) ma konce zamocowane w uchwytach 2 przy pewnym wytworzonym wstepnie naprezeniu rozcia¬ gajacym. Naprezenie to uzyskiwano przez poddanie struny w czasie montazu dzialaniu sily rozciagaja¬ cej F. Czestotliwosc drgan wlasnych struny jest okreslona za pomoca elektromagnesu 3. Jesli struna jest poddana poprzez zamocowania dizialainiu sil zewnetrznych,, to zmienia sie jej naprezenie, a tym samym równiez czestotliwosc. jej drgan wlasnych.Tenznany czujnik posiada jednak poza innymi' wa¬ dami równiez i te, ze istnieje grozba przesuniec na¬ pietej struny w uchwytach. Jest to czesto powodem znacznych odchylen polozenia zerowego,, co stano¬ wi o zmniejszeniu stalosci uchwytów wskazan przyrzadu istotnym .'..w-, szczególnosci przy strunach o malej dlugosci, jakie.;sa wymagane -ze wzgledu na ograniczenie .wymiarów na przyklad w dyna- mometrachi ::i \ v Czujnik wedlug wynalazku (fig. 2—4) zawiera element w postaci preta lub tasmy stanowiac wy- 393 4 trzymaly na zginanie element 5 oscylujacy pomie¬ dzy stalymi punktami zamocowania 2. Element oscylujacy 5 ma krzywizne pomiedzy punktami jego zamocowania. Element ten moze byc zamocowany 5~ ze wstepnym .osiowym naprezeniem sciskajacym lub rozciagajacym. Moze on tez nie byc poddany zad¬ nemu wstepnemu naprezeniu.Przez zastosowanie jako elementu oscylacyjnego w miejsce zwyklej struny wygietego i wytrzymalego 10 na zginanie oscylujacego preta — jak wedlug wy¬ nalazku. — uzyskuje sie pozadane rezultaty przy jednoczesnym umozliwieniu uzycia tych elementów o znacznie mniejszej dlugosci niz w przykladzie przedstawionym na fig. 1.. Ponadto, przez dobranie ^ odpowiedniego ksztaltu krzywizny elementu oscyla¬ cyjnego zakres pomiarowy przyrzadu daje sie roz¬ szerzac w znacznym stopniu i to w bardzo prosty sposób.Pret 5 ma konce zamocowane przegubowo w 20 uchwytach, lub w rurkach, otworach lub tym po- d-obnych. Na fig. 3 przedstawiono sposób zamoco¬ wania konców preta 5 zabezpieczajacy przed stra¬ tami energii oscylacji. Rozwiazanie zamocowania preta 5 stosownie do fig., 2 i 3 czyni zadosc wszyst- 25 kim wymogom w pelni zadawalajacego dzialania czujnika w wiekszosci przypadków. Jednakze przy pewnych obciazeniach i przekrojach preta moze po¬ wstac obawa, ze pret przekreci sie w przeciwne polozenie, zaznaczone na rysunkach linia przerywa- 30 ^ Wykonanie przedstawione na fig. 4 ma za zada¬ nie zapobiec tez i tej wymienionej ewentualnosci.Miejsca zamocowania preta 5 sa w tym1 przykla¬ dzie wykonania przesuniete na boki przez co pret 35 jest zamocowany w scisle okreslonej pozycji po¬ czatkowej, próby praktyczne wykazaly ponadto, ze amplituda oscylacji preta jest przy tym znacznie wyzsza, co powoduje zwiekszony sygnal wyjsciowy i i stanowi o mozliwosci prostszego rozwiazania u- ^ rzadzenia pomiarowego, mniej czulego na zaklóce¬ nia zewnetrzne.Pretom czujnika mozna nadac ksztalt rózny od pokazanego na fig. 2—4. Dany ksztalt moze tez byc ustalony na stale, to jest pret moze miec na- 45 dany ksztalt przed jego zamontowaniem w uchwy¬ tach. Prety czujników moga miec poza tym rózne przekroje, na przyklad prostokatny,, .trójkatny, pól¬ kolisty, eliptyczny i tak dalej. Przez dobór prze¬ kroju preta sygnal wyjsciowy moze byc odpowied¬ nio zmieniony, mozna oddzialywac na stabilnosc mechaniczna oraz moze byc uproszczone jego mo¬ cowanie.Wykres (fig. 5) wyników pomiarów dokonanych za pomoca 'czujnika wedlug wynalazku przedstawia jeszcze inna, zasadnicza korzysc. Na osi odcietych odlozono obciazenie w tonach, a na osi rzednych — czas w m/s. Wykres ten przedstawia zaleznosc li¬ niowa miedzy odksztalceniem elastycznym i cza- ' sem drgan. Taka liniowa zaleznosc uzyskuje sie przez odpowiedni dobór wstepnego naprezenia pre- 60 ta. Dzieki temu mozna znacznie uproscic pomiary czujnikiem wedlug wynalazku.Dynaimometr w którym zamontowano w róznych, osiowo odstepach trzy poprzeczne czujniki z oscylu- 65 jacym elementem tasmowym 5 o charakterystyce71 393 6 przedstawionej na fig. 5, jest przedstawiony w prze¬ kroju podluznym na fig. 6. Za pomoca tasm i ich odpowiedniego zamocowania dynamometr. moze miec o wiele mniejsze wymiary niz dynamometr w rozwiazaniu konwencjonalnym przy jednakowo wysokim sygnale wyjsciowym. Dynamometry z czuj-J niikami wedlug wynalazku wykazuja poza tym du¬ za stalosc zachowania stopnia dokladnosci wskazan, sa nieczule na 'zmiany temperatury, a ich zakresy pomiarowe moga byc zmieniane w szerokich, gra¬ nicach przez prosta zmiane ksztaltu krzywizny ele¬ mentu oscylujacego. Dalsze szczególy konstrukcji pokazanego na rysunku dynaniometru w którym zastosowano czujnik wedlug wynalazku nie wcho¬ dzace juz jednak w zakres wynalazku sa nastepuja¬ ce. Rozprezajaca tuleja zewnetrzna 6 opasuje wy¬ drazony korpus zespawany z dwóch czesci,,, który to korpus j*=st z jednego konca zamkniety przyspa- wana szczelnie pokrywa 8, a z drugiego ma wkre¬ cona na gwint tuleje przepustowa 9 doprowadzenia przewodu. W rozszerzonej i pustej przestrzeni 10 i 11 korpusu dynamometru zabezpieczone sa przez polaczenia srubowe prety 5 tak, aby jednym kon¬ cem przylegaly do powierzchni ograniczajacej wspomniana piasta przestrzen, a drugim koncem o- pieraly sie na elemncie odstepowym 13 przyj.nujac wymagany wygiety ksztalt. Przy kazdym precie czujnika zamontowany jest elektromagnes 14. Prze¬ wód, wyprowadzony do przyrzadu pomiarowego wraz z polaczeniami do wymienionego elektroma¬ gnesu oznaczone sa liczba 15. Elektromagnesy, po¬ laczenia wewnetrzne i przewód zasilajacy sa zalo¬ zone jako jedna calosc. Dalsze zaznaczone na ry¬ sunku szczególy konstrukcji dynamometru stano¬ wia kanaliki powietrzne 16 i 17. PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe i y 1. Czujnik do przyrzadów tensometrycznych wy- " posazony w element w postaci' preta, tasmy lub po¬ dobny oscylujacy pomiedjzy stalymi punktami zamo¬ cowania,, do pomiaru wzglednych przesuniec,, zna- io mienny tym, ze element oscylujacy (5) ma krzy¬ wizne pomiedzy punktami jego zamocowania.

2. Czujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czesci wygietego,, wytrzymalego na zginanie elemen¬ tu (5) przylegajace do uchwytów sa zorientowane 15 wedlug róznych osi.

3. Czujnik wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze czesci elementu (5) przylegajace .do uchwytów sa przesuwne równolegle w stosunku do siebie.

4. Czujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czesci wygietego!, wytrzymalego na zginanie elemen¬ tu oscylujacego (5) w poblizu uchwytów sa zorien¬ towane wedlug jednej, wspólnej osi.

5. Czujnik wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym,. 25 ze wytrzymaly na zginanie element oscylujacy (5) ma krzywizne nadana mu przed jego zamocowaniem w uchwytach.

6. Czujnik wedlug zastrz. 1—5, znamienny tym, ze element oscylujacy (5) stanowi element wykor 30 nany z materialu o liniowym wspólczynniku rozsze¬ rzalnosci dostosowanym do materialu aparatu po¬ miarowego,, w którym element ten jest umieszczony.KI. 42k,l/04 71393 MKP G011 5/04 FIG/1 2 I—1 [3-3 FIG.4 -5 WMlb FIG.5 FIG.6 RSW Zakl. Graf. W-wa, ul. Srebrna 16, z. 349-74/0 —115+20 egz. Cena 10 zt PL PL