Сенсорная система, например, на анкерном болте
Изобретение относится к сенсорной системе, например, на анкерном болте, содержащей по меньшей мере один сенсор (10). Согласно изобретению предусмотрено, что в области сенсора (10) расположен по меньшей мере один обводной элемент (20) с дилатантным материалом, способным к отводу через него воздействующих на сенсор (10) ударных сил. Техническим результатом изобретения является надежность сенсорной системы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к сенсорной системе, например, на анкерном болте, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Например, из патента DE 10316632 B4 известен болт с так называемой отображающей нагрузку шайбой, также называемой "Direct Tension Indikator" (DTI). Такая шайба имеет сенсоры для контроля предварительного натяжения, приложенного к болту, причем сенсоры образованы капсулами, которые заполнены красящим веществом. Красящее вещество при заданной осевой нагрузке выступает из шайбы и/или становится видимой на краю шайбы. С помощью сенсоров, таким образом, может подтверждаться достижение заданного натяжения, без необходимости регистрации крутящего момента при монтаже.
Однако оказалось, что отображающие нагрузку шайбы при известных условиях функционируют не надежно, если они применяются в закладных деталях.
Задачей изобретения является предложение особо надежной сенсорной системы.
Задача в соответствии с изобретением решается с помощью сенсорной системы с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Предложенная в соответствии с изобретением сенсорная система отличается тем, что в области сенсора расположен по меньшей мере один обводной элемент с дилатантным материалом, способным к отводу через него воздействующих на сенсор ударных сил.
В основе изобретения лежат сведения, что трудности, которые частично наблюдались при применении отображающих нагрузку шайб в закладных деталях, могут объясняться забиванием, которое систематически необходимо при закладных деталях. При забивании на анкер действуют значительные ударные силы и, соответственно, на отображающую нагрузку шайбу. Эти ударные силы могут повреждать или по меньшей мере ослаблять заполненные красящим веществом капсулы, которые служат в качестве сенсоров. Вследствие этого, в частности, красящее вещество вытекает преждевременно, так что корректный контроль предварительного натяжения при затягивании анкера больше невозможен.
Здесь на помощь приходит изобретение и предусматривает по меньшей мере один обводной элемент, который отводит, по меньшей мере частично, ударные силы, возникающие при забивании, и при этом разгружает и защищает сенсор. Обводной элемент при этом имеет, по меньшей мере местами, дилатантный материал, через который отводятся ударные силы. Такой дилатантный материал отличается тем, что он оказывает сопротивление деформации, если сила прикладывается на короткий промежуток времени, например, менее чем 0,1 секунды, но, с другой стороны, способен деформироваться, если сила прикладывается в течение более длительного промежутка времени, например, более чем 3 секунды. При этом дилатантный материал может воспринимать и отводить от сенсора действующие короткий промежуток времени силы, которые возникают при ударах молотком, таким образом сенсор находится под защитой. Напротив, если силы действуют более длительный промежуток времени, как, например, при предварительном натяжении болта, и имеет место осадка дилатантного материала, то силы не отводятся обводным элементом, а действуют на сенсор.
Таким образом, согласно изобретению сенсор защищен от пиков сил, в то время как длительно продолжающиеся силы могут быть отображены сенсором. В частности, при этом возможно забивать закладную деталь с отображающей нагрузку шайбой, не активируя уже при забивании шайбу, отображающую нагрузку, так как обводной элемент отводит от индикаторной шайбы ударные силы, возникающие при забивании. Обводной элемент и дилатантный материал, таким образом, целесообразно работают параллельно в отношении прикладываемых сил.
В принципе изобретение может применяться с любыми сенсорами, причем под сенсором может пониматься каждое устройство, которое регистрирует первичную величину и проецирует в исходную величину. В частности, в случае сенсора, однако, речь может идти о капсуле с красящим веществом, отображающей нагрузку шайбы, причем в этом случае первичной величиной является осевая нагрузка на шайбу и исходной величиной является окрашивание. Но при помощи изобретения могут защищаться также и электронные сенсоры, которые выдают электронные исходные величины.
Особенно предпочтительно, что предусмотрены первая часть, на которой расположен сенсор, и вторая часть, которая подвижна относительно первой части в осевом направлении, причем сенсор и дилатантный материал, если смотреть в осевом направлении, расположены между обеими частями. Таким образом, получается особо компактная система. Так как сенсор и дилатантный материал расположены по близости и параллельно в смысле прикладываемых сил, дилатантный материал может воспринимать направленные по оси удары и направлять мимо сенсора. При применении на болте, в частности на анкере, может быть предусмотрено, что первая часть представлена подкладной шайбой и/или вторая часть представлена винтовой гайкой.
В частности, предпочтительно, чтобы сенсор был сформирован на отображающей нагрузку шайбе и предпочтительно был образован по меньшей мере индикаторной капсулой. В этом случае первая часть представлена отображающей нагрузку шайбой.
Изобретение ниже более подробно поясняется с помощью предпочтительных примеров. Схематически показано:
фиг. 1: вид поперечного сечения первого примера осуществления предложенной в соответствии с изобретением сенсорной системы;
фиг. 2: вид поперечного сечения второго примера осуществления предложенной в соответствии с изобретением сенсорной системы на анкерном болте, выполненном в виде закладной детали; и
фиг. 3: пример осуществления на фиг. 2 после активирования отображающей нагрузку шайбы.
На фигуре 1 представлен первый пример осуществления предложенной в соответствии с изобретением сенсорной системы. Система имеет сенсор 1, который, например, может быть выполнен механическим, но также и электрическим. Дальше система имеет обводной элемент 2, который состоит из дилатантного материала. В этот материал введен сенсор 1, причем дилатантный материал проходит как на верхней стороне сенсора 1, так и по обеим его сторонам. Если теперь на сенсорную систему на фиг. 1 сверху будет произведен удар, то соответствующая сила, как показано на фиг. 1 сплошной стрелкой, будет воспринята дилатантным материалом обводного элемента 2 и будет отведена по обе стороны сенсора 1. А сенсор 1 не будет нагружен вовсе или буден нагружен лишь незначительно.
Если, напротив, сила воздействует сверху длительно, то дилатантный материал может быть деформирован, и действующая сверху сила, как изображено на фиг. 1 штриховой стрелкой, может действовать на сенсор и быть им воспринята. Таким образом, с одной стороны сенсор 1 может воспринимать действующие сверху силы, если они продолжаются более длительно, но с другой стороны защищен обводным элементом 2 по отношению продолжающихся короткое время ударов сверху.
На фиг. 2 и 3 представлено применение предложенной в соответствии с изобретением сенсорной системы на анкерном болте, выполненном в виде закладной детали. Анкерный болт имеет винтовой болт 38, в концевой области которого расположен известный сам по себе распорный элемент 39. В своей противоположной концевой области болт 38 проходит через подкладную шайбу 31 и имеет винтовую гайку 32, которая расположена выше подкладной шайбы 31.
На своей стороне, обращенной к винтовой гайке 32, подкладная шайба 31 имеет, по меньшей мере, одну заполненную красящим веществом индикаторную капсулу, которая образует силовой сенсор 10. Если при установке анкерного болта происходит затяжка винтовой гайки 32, то винтовая гайка 32 вступает в контакт с сенсором 10. Если винтовая гайка 32 затягивается дальше, то винтовая гайка 32 вызывает все больше нарастающую, действующую на соседний сенсор 10 осевую силу, которая соответствует предварительному натяжению болта 38. Если сила на сенсор 10 в конце концов достигает заданного порогового значения, то механический элемент в сенсоре 10 не выдерживает и красящее вещество 50, как показано на фиг. 3, может выступать из индикаторной капсулы сбоку из подкладной шайбы 31. Это может служить индикацией того, что было достигнуто желаемое заданное натяжение болта 38. Подкладная шайба 31 с сенсором 10, образованным в виде индикаторной капсулы, образуют, таким образом, отображающую нагрузку шайбу 34.
Как дальше показывают фиг. 2 и 3, сенсорная система, кроме того, имеет обводные элементы 20, 20′, которые состоят из дилатантного материала. Обводные элементы 20, 20′ расположены на подкладной шайбе 31 рядом с сенсором 10. Точно так же, как сенсор 10, обводные элементы 20, 20′ находятся, таким образом, между винтовой гайкой 32 и подкладной шайбой 31, так что созданная винтовой гайкой осевая сила может действовать как на сенсор 10, так и на обводные элементы 20, 20′.
Теперь, если, например, при забивании анкерного болта, удар осуществляется по болту 38 и таким образом по винтовой гайке 32, то этот удар от винтовой гайки 32 дальше передается обводным элементам 20, 20′. Вследствие краткосрочной природы удара дилатантные обводные элементы 20, 20′ во время удара во всяком случае незначительно деформируются, так что ударная сила может дальше передаваться соседней подкладной шайбе 31. Ударная сила, таким образом, обводными элементами 20, 20′ направляется мимо сенсора 10. Если осевая сила, напротив, действует дольше, как, например, при затягивании винтовой гайки 32, то обводные элементы 20, 20′ могут деформироваться, и осевая сила может воздействовать теперь на сенсор 10, так что сенсор 10 может воспринимать эту силу и, как показано на фиг. 3, обнаруживать ее.
1. Сенсорная система, например, на анкерном болте, содержащая, по меньшей мере, один сенсор (1, 10), отличающаяся тем, что в области сенсора (1, 10) расположен, по меньшей мере, один обводной элемент (2, 20) с дилатантным материалом, способным к отводу через него ударных сил, воздействующих на сенсор (1, 10).
2. Сенсорная система по п. 1, отличающаяся тем, что предусмотрены первая часть (31), на которой расположен сенсор (1, 10), и вторая часть (32), которая подвижна относительно первой части (31) в осевом направлении, причем сенсор (1, 10) и дилатантный материал, если смотреть в осевом направлении, расположены между обеими частями (31, 32).
3. Сенсорная система по п. 2, отличающаяся тем, что первая часть представлена подкладной шайбой (31) и вторая часть представлена винтовой гайкой (32).
4. Сенсорная система по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что сенсор (1, 10) сформирован на отображающей нагрузку шайбе (34) и, в частности, образован по меньшей мере одной индикаторной капсулой.
