Устройство для определения плавучести материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<,>974221 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 09. 77 (21) 2529261/18-25 с присоединением заявки Мо .— (23) Приоритет

Опубликовано 15.1 1.82. бюллетень ¹4 2

151) М Кл з

G N 9/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

153) УДК 5 39 . 218 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 11.82 (72) Авторы изобретения

Э.Л.Шлисс и В.И.Карев

Экспедиционный отряд аварийно-спасательных, судоподъемных и подводно-технических работ

Каспийского морского пароходства (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАВУЧЕСТИ

MATEPMAJIOB

Изобретение относится к измери-, тельной технике, а именно к устройствам для определения плавучести материалов или изделий, напримерпенопластов при переменном гидростатическом давлении.

Известно устройство содержащее наполняемую водой гидрокамеру, в которой размещают исследуемый материал (или изделие) и измерительный прибор с указателем, служащий для

-определения его плавучести.

В качестве измерительных приборов используется либо прокалитрован-. ная пружина с грузом, подвешиваемая к верхней стенке (крышке) гидрокамеры, либо недеформируемая плаву честь, связанная с тарировочными .цепями.

Для создания в гидрокамере должного давления применяются присоединенные к ней промежуточный резервуар с водой, баллон с газом или воздухом и гидравлический насос 11).

Характерной особенностью и недостатком работы устройства является линейное равенство между величиной рабочего участка шкалы измерений и величиной вертикального переме,л1еиия исследуемых образцов, что приводит к громоздкости этих уст. ройств и низкой точности измерений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения плавучести материалов при гидростатических нагрузках, содержащее снабженную герметичной крышкой и соединенную через гидрокомпенсатор с баллоном со сжатым газом гидрокамеру, в которой установлен проницаемый для жидкости и газа контейнер для исследуемого образца, соединенный с сильфоном измерительного прибора, который снабжен с указателем величины плавучести (2 3.

Известное устройство имеет следующие недостатки: невозможность определения при помощи одного устройства в единых условиях характеристик. плавучести одновременно у нескольких образцов приводит к необходимости многократных повторений экспериментов с целью получения достоверного .результата иэмеренийт незащищенность главного элемента измерительного прибора-сильфона от возможных повреждений при подготовке устройства к эксплуатации и при проведении профилактических работ, а также наличие на нем отверстия с проб974221 кой для удаления воздуха из его полости при заливке рабочей жидкости уменьшают надежность измерительного прибора и снижают удобства при его эксплуатации; наличие прямого контакта межгб водой и воздухом, создающим давление в гидрокомпенсаторе, приводит к насыщению воды и рабочей жидкости. растворенными газами,, что влечет за собой увеличение коррозии деталей устройства и увеличение погрешности за счет скапливания в полости сильфона газовых пузырьков, выделяющихся из рабочей жидкости при декомпрессии; сложность удаления воздуха из под крышки гидрокамеры при подготовке устройства к работе, наличие присоса, препятствующего ее снятию по завершению эксперимента; возможность получения погрешности при измерениях и последующей обработке 20 полученных результатов за счет плавучести (отрицательной или положительной) самого контейнера для размещения испытуемого образца.

Целью изобретения является сокра- 25 щение времени на получение достоверных результатов измерений, улучшение эффективности работы устройства, повышение надежности и долговечности измерительного прибора, а также у0 повышение точности определения плавучести материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения плавучести материалов при гидростатических нагрузках, содержащем соединенную через гидрокомпенсатор с баллоном заполненным сжатым газом, герметичную гидрокамеру, в которой установлен проницаеьый для жидкости и газа контейнер для исследуемого образца, взаимодействующий.с сильфоиом измерительного прибора, снабженного указателем величины плавучести,сильфон размещен в стакане и образует с его стенками герметичную полость, гидравлически сообщающуюся с указателем величины плавучести, а гидрокомпенсатор снабжен гибкой разделительной диафрагмой.

50

Устройство оборудовано несколькими гидрокамерамн, взаимодействующими посредством гидрокомпенсаторов с единой системой регулирования давления, разобщающими и выпускными вентилями, обеспечивающими независи- 55 ьжй, по отношению друг к другу, ввод гидрокамер в работу и вывод иэ эксплуатации, причем каждая гидрокамера оборудована контрольным манометром, гидрокомпенсатором и измерительным прибором, выполненным в виде сильфона, герметично установленного в цилиндрическом стакане,,так, что между ними образуется замкнутая полость с рабочей жидкос- 65 тью, при этом имеет два отверстия, одно из них расположено в верхней стенке и закрывается пробкой, а другое сообщает замкнутую полость с прозрачной трубкой указателя величины плавучести исследуемого образца, размещаемого в контейнере, обладающем нейтральной (нулевой) плавучестью, связанном с сильфоном.

Гибкая разделительная диафрагма, разобщает газовую и гидросреды, а гидрокомпенсатор расположен ниже уровня размещения гидрокамеры. Кроме того, с целью улучшения условий эксплуатации, крышка гидрокамеры оборудована краном с расширительной воронкой, сообщающими полость гидрокамеры с атмосферой, а герметизация крышки с гидрокамерой обеспечивается центральным упором, взаимодействующим со съемным короьыслом, фиксируеьь м на гидрокамере посредством закладных цилиндрических пальцев.

При этом, с целью упрощения конструкции, контейнер для размещения исследуемого образца выполнен из эластичного мелкоячеистого материала, например синтетического, свободно проницаемого для газа.и воды.

На чертеже изображено устройство для определения плавучести материалов, общий вид на котором гидрокамера представлена в разрезе и даны частичные вырезы стенок измерительного прибора, контейнера для размещения исследуемого образца и гидрокомпенсатора для лучшего показа конструкции.

Устройство для определения плавучести материалов при гидростатических нагрузках содержит несколько гидрокамер 1, взаимодействующих, посредством гидрокомпенсаторов 2, с единой системой регулирования давления, состоящей из баллона со сжатым возду- хом 3, редукционного клапана 4 с манометрами и коллектора 5. Баллон и коллектор оборудованы вентилями: запорными 6 и выпускным 7 соответственно. Каждая гидрокамера l.оснащена контрольным манометром 8, а внутри ее находится контейнер 9 и исследуеьим образцом 10 (например вспененными гранулами полистлрола1, < вязанный с измерительным прибором.

Контейнер 9 выполнен из эластичного мелкоячеистого материала, например синтетического, свободно проницаемого для воды и газа и обладает нейтральной (нулевой) плавучестью.

Измерительный прибор состоит из сильфона 11, герметично установленного в цилиндрическом стакане 12так,что между. ними образуется замкнутая полость, заполняемая рабочей жидкостью 13, не смешивающейся с водой, при этом стакан имеет два от9.74221 верстия, одно из них расположено в верхней стенке и закрывается пробкой®

14, а другое сообщает замкнутую полость с прозрачной трубкой указателя величины плавучести 15, свободный конец которой связан с полостью гидрокамеры 1. Рабочая жидкость. 13 заполняет не только замкнутую по1 лость измерительного прибора, но и соединительную трубку 16, и частично, прозрачную трубку указателя величины плавучести 15. Плавучесть исследуемого образца определяется по шкале измерений 17. Гидрокомпенсатор 2 оборудован подвижной диафрагмой 18, разобщающей газовую и гидросреды,сообщается с системой регулирования давления при помощи разобщающего вентиля 19 и имеет вентиль

20 для выпуска воздуха в атмосферу.

Крышка 21, герметизирующая гидрокамеру 1, оборудована краном 22 с расширительной воронкой 23, сообщающими полость гидрокамеры 1 с атмосферой.

Герметизация крышки 21 с гидрокамерой 1 обеспечивается центральным упором 24, взаимодействующим со съемным коромыслом 25, фиксируемым на гидрокамере 1 посредством закладных цилиндрических пальцев 26.

Исследуемый материал (или изделие) помещают в контейнер 9, присоединяют последний к измерительному прибору, дополняют гидрокамеру 1 водой до краев, устанавливают крышку 21 с открытым краном .22 и прижимают ее к гидрокамере при помощи центрального упора 24. По тарированной в единицах плавучести шкале измерений 17 определяют начальную плавучесть исследуемого образца при отсутствии избыточного давления. Закрывают выпускные вентили 7 и 20, а также разобщающие вентили 19. Открывают запорный вентиль 6 и, при помощи редукционного клапана 4, создают в коллекторе 5 первоначальное, минимально необходимое давление для удаления из гидрокамеры 1 через краны

22 остатков воздуха. Поочередно приоткрывая разобщающие вентили 19, вытесняют воздух из гидрокамер 1 до появления воды в расширительных воронках 23, после чего закрывают краны 22. Регулирование требуемого давления осуществляется с помощью редукционного клапана 4. При повышении давления в гидрокамерах 1, исследуемые образцы 10, уменьшаясь. в объеме, теряют часть плавучести.

Под воздействием изменившейся (уменьшившейся) со стороны контейнера 9 на сильфон 11 нагрузки меняется (меньшается) объем замкнутой полосу ти между сильфоном ll и цилиндриче ским стаканом 12, что приводит к выте нению из него части рабочей жидкости 13 и соответственному увеличению высоты ее столба в прозрачной трубке указателя величины плавучести 15, уравновешивающего результирующую силу, действующую на сильфон 11. Регистрация изменения плавучести .исследуемого образца осуществляется по шкале измерений 17. Давление в гидрокаиере 1 определяют по контрольному маЙометру 8. Плавучесть исследуеьых

10 образцов, например пенопластов, при постоянной гидростатической.нагрузке изменяется (уменьшается) во времени. В этом случае гидростатическое давление поддерживается постоян 5 ным автоматически за счет поступления в гидрокамеру 1 из гидрокомпенсатора 2 воды, вытесняемой воздухом, подаваемым из баллона 3 редукционным . клапаном 4 при постоянном давлении.

Наличие в устройстве разобщающих вентилей 19,и выпускных вентилей 20 позволяет не только поддерживать во всех гидрокамерах 1 строго одинаковые условия, но и при необходимости, вы75 вести любую гидрокамеру из эксплуатации, провести смену исследуемого образца и снова включить ее в работу. Закончив эксперимент, выключают редукционный клапан 4, закрывают

З0 вентиль 6, открывают выпускной вентиль 7 и после снижения давления в гидрокамере 1 открывают кран 22.

Получив сообщение с атмосферой, вода из гидрокамеры 1 перетекает в гидрокомпенсатор 2 и заполняет его, вытесняя находившийся там воздух через выпускной вентиль 7.

Оборудование устройства для определения плавучести материала при гидростатических нагрузках несколькими гидрокамерами, взаимодействующими с единой системой, регулирования давления, позволяет значительно повысить производительность исследований за счет сокращения времени, 45 необходимого для проведения многократных повторений исследований характеристик плавучести материалов с целью получения-достоверности результатов. Кроме этого, изменение э0 конструкции большинства основных узлов (измерительного прибора, гидрокомпенсатора, контейнера, крышки, герметизирующего упора), значительно улучшают эксплуатационные харак55 теристики устройства (точность измерений, надежность, долговечность, удобство эксплуатации).

Проведенные испытания подтвердили эффективность устройства. Оно может быть использовано не только для проведения лабораторных исследований характеристик плавучести материалов, но . и благодаря своей портативности

У с- и автономности, является наиболее

6S пригодным, по сравнению с известными 974221

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 8684/59 Тираж 887 Подписное

«е

Филиал ППП "Патент",г,ужгород,ул.Проектная,4 приборами, для проведения контрольных проверок материала на практическом судоподъеме.

Р

Устройство для определения плавучести материалов при гидростатическихнагрузках содержащее соединенную.через гидрокомпенсатор с балло- 10 ном, заполненным сжатым газом, герметичную гидрокамеру, в которой уста новлен проницаемы для жидкости и газа контейнер для исследуемого образца, взаимодействующий с сильфо- 15 ном измерительного прибора, снабженного указателем величины плаву-, \ чести, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, сильфон размещен в стакане и образует с его стенками герметичную полость, гидравлически сообщающуюся с указателем величины плавучести, а гидрокомпенсатор снабжен гибкой разделительной диафрагмой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 138782, кл. G 01 F ll/16, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 405024, кл. G 01 F 11/16, 1974 (прототип) .