Устройство для измерения нагрузок


 


Владельцы патента RU 2486464:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" (RU)

Изобретение относится к испытательной технике и может найти применение для определения нагрузок при строительстве и эксплуатации наземных и подземных сооружений. Технический результат - повышение надежности и долговечности работы устройства. Для этого в устройстве для измерения нагрузок содержит корпус с мембраной, заполненной рабочей средой, закрепленную на корпусе жесткую опору, два электромагнита, первый из которых закреплен на мембране, а второй закреплен оппозитно первому на опоре, изгибаемый упругий элемент, одним концом закрепленный на опоре, датчик деформации упругого элемента и щуп, закрепленный на упругом элементе и предназначенный для взаимодействия с электромагнитами. При этом сильфон с закрытыми торцами одним торцом закреплен на опоре, а вторым торцом шарнирно связан со вторым концом упругого элемента с возможностью поворота и осевого перемещения упругого элемента относительно оси сильфона. В корпусе сильфона выполнено отверстие, при этом оно снабжено вентилем для регулировки скорости перетекания рабочей среды через отверстие в сильфоне. Балансировку нулевого положения, определение и корректировку чувствительности устройства производят, не извлекая устройство с места измерения. Предлагаемое устройство повышает долговечность и надежность работы устройства благодаря снижению динамических эффектов при измерениях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Устройство относится к испытательной технике, к определению нагрузок при строительстве и эксплуатации наземных и подземных сооружений.

Известно устройство для измерения нагрузки (А.с. СССР №397846, кл. G01N 33/24, 1973). Устройство содержит корпус, установленные в корпусе электромагнит, изгибаемый упругий элемент, одним концом закрепленный на корпусе, щуп, закрепленный на другом конце упругого элемента и предназначенный для взаимодействия с основным электромагнитом, и датчик деформации упругого элемента.

Недостаток устройства состоит в том, что при измерениях возникают динамические эффекты из-за больших скоростей деформирования упругого элемента при включении магнита. Высокие скорости деформирования приводят к нарастающим искажениям показаний датчика деформации упругого элемента и быстрому его износу. При этом устройство не позволяет контролировать погрешности измерений.

Известно устройство для измерения нагрузок (RU №2425326 C1, кл. E21B 7/124, 2011), принимаемое за прототип. Устройство содержит корпус с мембраной, заполненный рабочей средой, закрепленную на корпусе жесткую опору, два электромагнита, первый из которых закреплен на мембране, а второй закреплен оппозитно первому на опоре, изгибаемый упругий элемент, одним концом закрепленный на опоре, датчик деформации упругого элемента и щуп, закрепленный на упругом элементе и предназначенный для взаимодействия с электромагнитами. Данное устройство позволяет контролировать погрешности измерений, что сближает его с предлагаемым устройством по достигаемому эффекту.

Недостаток устройства также состоит в том, что при измерениях возникают динамические эффекты из-за больших скоростей деформирования упругого элемента при включении магнитов на стадии измерений и контроля погрешностей. Высокие скорости деформирования приводят к нарастающим искажениям показаний датчика деформации упругого элемента и быстрому его износу. Это снижает долговечность и надежность работы устройства.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и долговечности работы устройства путем снижению динамических эффектов при измерениях и контроле погрешностей.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения нагрузок, содержащее корпус с мембраной, заполненный рабочей средой, закрепленную на корпусе жесткую опору, два электромагнита, первый из которых закреплен на мембране, а второй закреплен оппозитно первому на опоре, изгибаемый упругий элемент, одним концом закрепленный на опоре, датчик деформации упругого элемента и щуп, закрепленный на упругом элементе и предназначенный для взаимодействия с электромагнитами, согласно изобретению снабжено сильфоном с закрытыми торцами, заполненным рабочей средой, одним торцом закрепленным на опоре, а вторым торцом шарнирно связанным со вторым концом упругого элемента с возможностью поворота и осевого перемещения упругого элемента относительно оси сильфона, при этом в корпусе сильфона выполнено отверстие.

Технический результат достигается также тем, что оно снабжено вентилем для регулировки скорости перетекания рабочей среды через отверстие в сильфоне.

На фиг.1 представлена схема устройства.

Устройство для измерения нагрузок содержит корпус 1 с мембраной 2, закрепленную на корпусе жесткую опору 3, два электромагнита 4, 5, первый 4 из которых закреплен на мембране 2, а второй 5 закреплен оппозитно первому на опоре 3, изгибаемый упругий элемент 6, одним концом закрепленный на опоре, датчик 7 деформации упругого элемента 6 и щуп 8, закрепленный на упругом элементе 6 и предназначенный для взаимодействия с электромагнитами 4, 5.

Устройство снабжено сильфоном 9 с закрытыми торцами, одним торцом закрепленным на опоре 3, а вторым торцом шарнирно связанным со вторым концом упругого элемента 6 с возможностью поворота и осевого перемещения упругого элемента относительно оси сильфона 9. В корпусе сильфона выполнено отверстие 10.

Устройство снабжено вентилем 11 для регулировки скорости перетекания рабочей среды через отверстие в сильфоне. В качестве рабочей среды может использоваться воздух, вода, технические масла и т.д.

Возможность поворота и осевого перемещения упругого элемента 6 относительно оси сильфона 9 обеспечивается типовым шарниром 12.

Датчик 7 включен в мостовую схему измерительного прибора, основные элементы которого (гальванометр, источники питания, переключатели, контактные колодки и т.п.) широко известны и не показаны. Измерительный прибор находится за пределами устройства.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемая нагрузка деформирует мембрану 2 и перемещает магнит 4 относительно щупа 8. Упругий элемент 6 находится в нейтральном положении, при котором электромагниты выключены. В этом положении производится балансировка мостовой схемы и, при необходимости, корректировка ее. Включают электромагнит 5, отчего щуп 8 перемещается до контакта с электромагнитом 5 и деформирует упругий элемент 6. В процессе перемещения щупа 8 происходит деформирование сильфона 9, а именно его сжатие при изображенном на фиг.1 взаимном расположении деталей. Рабочая среда перетекает из сильфона 9 в корпус 1. Скорость течения и, соответственно, скорость деформирования сильфона 9 и упругого элемента 6 определяется пропускной способностью отверстия 10. После контакта щупа 8 с электромагнитом 5 определяют чувствительность мостовой схемы и, при необходимости, производят ее корректировку. Для определения нагрузки на устройство выключают электромагнит 5 и включают электромагнит 4, отчего щуп 8 перемещается до контакта с магнитом 4 и деформирует упругий элемент 7 и сильфон 9 в обратном направлении. Скорость деформирования сильфона и упругого элемента задается скоростью перетекания рабочей среды через отверстие 10, как описано выше. По величине деформации упругого элемента 6 с помощью тарировочных зависимостей определяют величину действующей нагрузки. Все процедуры (балансировка мостовой схемы при нейтральном положении упругого элемента, контроль и регулировка чувствительности схемы, измерение нагрузок) производятся без извлечения устройства из места измерения.

Предлагаемое устройство повышает долговечность и надежность работы устройства благодаря снижению динамических эффектов при измерениях.

1. Устройство для измерения нагрузок, содержащее корпус с мембраной, заполненный рабочей средой, закрепленную на корпусе жесткую опору, два электромагнита, первый из которых закреплен на мембране, а второй закреплен оппозитно первому на опоре, изгибаемый упругий элемент, одним концом закрепленный на опоре, датчик деформации упругого элемента и щуп, закрепленный на упругом элементе и предназначенный для взаимодействия с электромагнитами, отличающееся тем, что оно снабжено сильфоном с закрытыми торцами, заполненный рабочей средой, одним торцом закрепленный на опоре, а вторым торцом шарнирно связанный со вторым концом упругого элемента с возможностью поворота и осевого перемещения упругого элемента относительно оси сильфона, при этом в корпусе сильфона выполнено отверстие.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено вентилем для регулировки скорости перетекания рабочей среды через отверстие в сильфоне.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, в гидравлических системах летательных аппаратов, где требуется информация о перемещениях исполнительных гидроцилиндров.

Тензометр // 2483277
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для продолжительных измерений напряженно-деформированного состояния морских ледостойких сооружений.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к диагностике и мониторингу состояния конструкции зданий или других инженерно-строительных сооружений в процессе строительства и эксплуатации.

Изобретение относится к области измерения линейных размеров устройствами, в которых использованы электрические и магнитные средства, и может быть использовано при неразрушающем контроле толщины покрытия из непроводящего материала на токопроводящей подложке.

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для обнаружения дефектов поверхности катания колес железнодорожных транспортных средств в движении.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения угловых перемещений в авиационной технике, в том числе в различных цепях управления электротехнических, электромеханических устройств.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использован, в частности, в гидравлических системах летательных аппаратов, где требуется информация о перемещениях исполнительных гидроцилиндров.

Изобретение относится к способу и устройству для измерения толщины слоя частично кристаллизованных расплавов, в особенности на ленточном транспортере, в рамках способа литья полосы.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения физических величин (температуры, давления, деформации).

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано на трубопроводах нефти и газа на химических и нефтехимических предприятиях, тепловых и атомных энергоустановках

Изобретение относится к области контроля перемещения и положения нагретых металлических изделий

Изобретение относится к горному делу, в частности к приборам измерения проявления горного давления, а именно к датчикам для измерения натяжения анкера

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов (стальных труб, прутков, рельс, канатов, проволок и т.п.) в процессе их изготовления или эксплуатации

Изобретение относится к области автоматизации производственных технологических процессов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах управления технологическими процессами

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам изучения процесса износа поверхностей деталей машин. Сущность: подают ток на контактирующие детали, нагруженные в соответствии с реальными условиями эксплуатации. Регистрируют изменение силы тока в цепи во времени. Рассчитывают текущее значение общего сопротивления электрической цепи, используя зависимость для текущего изменения опорной контактной площади микронеровности, являющейся функцией изменения величины контактного сближения поверхностей. Определяют текущее значение силы тока по высоте микрорельефа. Задаются рядом значений моментов времени и определяют изменение величины контактного сближения поверхностей от времени (эксплуатационного износа) и изменение опорной контактной площади микронеровности от времени. Технический результат: расширение возможности исследования микрогеометрии поверхностей, возможность прогнозировать кинетику изменения микрорельефа в реальных условиях эксплуатации и сделать выводы о предпочтительности применения того или иного микрорельефа в реальных условиях эксплуатации. 6 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике и льдотехнике. Техническим результатом является расширение функциональной возможности устройства. Технический результат достигается тем, что устройство для определения толщины льда содержит чувствительный элемент, выполненный в виде полой герметичной эластичной цилиндрической оболочки, а также введены микроволновой генератор, полый диэлектрический цилиндр, снабженный металлическим цилиндрическим резонатором, имеющим одной из торцевых стенок тонкую диафрагму и измеритель амплитудно-частотных характеристик, причем полость эластичной герметичной цилиндрической оболочки соединена с первым плечом, полого диэлектрического цилиндра, выход микроволнового генератора подключен ко второму плечу полого диэлектрического цилиндра, третье плечо которого соединено со входом измерителя амплитудно-частотных характеристик, выход которого является выходом устройства. 1 ил.
Наверх