CS244624B1

CS244624B1 - Hose Stiffness Apparatus

Info

Publication number: CS244624B1
Application number: CS842821A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Odstrcil; Miroslav Tichava
Original assignee: Jaroslav Odstrcil; Miroslav Tichava
Priority date: 1984-04-13
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1986-08-14
Also published as: CS282184A1

Abstract

Řešení se týká zařízení pro stanovení tuhosti hadic v závislosti na teplotě a poloměru ohybu. Dosavadní zařízení tohoto typu mají nedefinovatelnou, časově proměnnou přesnost - během provozu se postupně zvyšuje chyba měření vlivem nemrzání ložisek, koroze a zanášení nečistotami. Zařízení podle vynálezu má měřící kotouč (1) ve tvaru zvonu, který po ponořeni otevřeným koncem do chladící kapaliny a nasunutí na otočný čep (2) vytváří kapalinový uzávěr prostoru horního ložiska (3) otočného čepu (2). Přitom náboj (4), v němž je horní ložisko (J) uloženo, dosahuje svou výškou nad úroveň hladiny chladící kapaliny. Dolní ložisko (6) otočného čepu (2) je uloženo ve dnu temperační vany (5) a otočný čep (2) je zde spojen přes tepelně izolační spojku (8), snímač kroutícího momentu (9) a převodovku (10) s pohonem (11). Prostor dolního ložiska (6) je zdola uzavřen bezdotykovým těsněním (7). Výstupní signál (12) snímače kroutícího momentu (9) je s výhodou zaznamenáván na zapisovači. Výhodou zařízení je stabilní a nízká hodnota chyby +0,1 %, tedy o 1 řád lepší než souhrnná přesnost připojených standardních přístrojů (snímač + zesilovač + zapisovač), dále menší namáhavost obsluhy a zvýšení měřicího rozsahu.The solution concerns a device for determining the stiffness of hoses depending on the temperature and bending radius. Existing devices of this type have an indefinable, time-varying accuracy - during operation, the measurement error gradually increases due to the non-freezing of bearings, corrosion and clogging with impurities. The device according to the invention has a measuring disc (1) in the shape of a bell, which, after being immersed with its open end in the cooling liquid and being pushed onto the pivot pin (2), creates a liquid seal for the space of the upper bearing (3) of the pivot pin (2). In this case, the hub (4), in which the upper bearing (J) is placed, reaches its height above the level of the cooling liquid. The lower bearing (6) of the pivot pin (2) is placed in the bottom of the temperature bath (5) and the pivot pin (2) is connected here via a thermally insulating coupling (8), a torque sensor (9) and a gearbox (10) with a drive (11). The lower bearing space (6) is closed from below by a non-contact seal (7). The output signal (12) of the torque sensor (9) is preferably recorded on a recorder. The advantage of the device is a stable and low error value of +0.1%, i.e. 1 order of magnitude better than the combined accuracy of the connected standard devices (sensor + amplifier + recorder), as well as less operator effort and an increase in the measuring range.

Description

Vynález řeší konstrukci zařízení pro stanovení tuhosti hadic v závislosti na teplotě a poloměru ohybu.The invention solves the construction of a device for determining the rigidity of hoses as a function of temperature and bending radius.

Dosavadní známá přístroje tohoto typu jsou tvořeny vanou opatřenou otočným čepem, na němž je nasunut kotouč, na jehož obvodě je uchycen zkouěený vzorek. Kotouč i s měřenou hadicí je ponořen v temperační lázni, umožňující temperovat hadici na zvolenou teplotu, a lze jím otáčet pomocí zařízení vybaveného snímačem kroutícího momentu.Previously known devices of this type consist of a tub equipped with a pivot on which a disc is inserted, on the periphery of which the test sample is mounted. The disc with the measured hose is immersed in a tempering bath, which allows the hose to be tempered to the selected temperature and can be rotated using a device equipped with a torque sensor.

Kotoučů je více kusů, jsou odstupňovány podle průměru a jsou výměnné. Před zkouákou obsluha zvolí kotouč vhodného průměru, nasadí se otočný čep a po vytemperování lázně se zkoušeným vzorkem hadice ručně otáčí kotoučem, kolem něhož se vzorek ohýbá, a na snímači sleduje výši kroutícího momentu, a to buá ve stanovených intervalech v závislosti na úhlu otáčení od 0 do 180°, například každých 45°, nebo pouze maximální hodnotu.The reels are more pieces, are graded according to diameter and are exchangeable. Before testing, the operator selects a disc of suitable diameter, attaches the pivot pin and, after tempering the bath with the test hose sample, manually rotates the disc around which the specimen is bent and monitors the torque on the sensor at specified intervals depending on the angle of rotation. 0 to 180 °, for example every 45 °, or only the maximum value.

Z naměřených hodnot se stanovuje tuhost hadice při nastavených podmínkách. Kapalina ve vaně se obvykle temperuje na nízké teploty, při nichž se závislost tuhosti hadice na teplo tě již projevuje. Zpravidla jde o teplotu v intervalu 0 až -50 °C, jíž se dosahuje buá vhodným termostatem nebo přidáváním tuhého kyseičníku uhličitého COg do kapaliny.From the measured values the stiffness of the hose is determined under the set conditions. Fluid in the bath is usually tempered to low temperatures, at which the dependence of the rigidity of the hose on heat already shows you. Generally, the temperature is in the range of 0 to -50 ° C, which is achieved either by a suitable thermostat or by adding solid carbon dioxide to the liquid.

Uvedená konstrukční řešení vykazují některé nedostatky. Ruční otáčení kotoučem neumožňuje dodržet konstatní rychlost ohýbání hadice a naměřený kroutící moment je ovlivněn změnou rychlosti ohýbání.These design solutions have some drawbacks. Manual rotation of the disc does not allow a constant hose bending rate to be maintained, and the measured torque is affected by changing the bending speed.

Jiným nedostatkem stávajících přístrojů pro měření tuhosti hadic, vyplývajícím rovněž z ručního otáčení kotoučem, je skutečnost, že na nich nelze měřit hadice s vySSí tuhostí, protože obsluha není schopna vyvinout kroutící moment o potřebné velikosti.Another drawback of existing hose stiffness measuring devices, also resulting from manual rotation of the disc, is that hoses with higher rigidity cannot be measured on them because the operator is unable to develop the required torque.

Dalěím problémem, který se u stávajících přístrojů nepodařilo uspokojivě vyřešit, je uložení otočného čepu, na němž je nesunut měřící kotouč se zkoušenou hadicí. Valivá ložiska čepu bývají buá uložena v náboji ponořeném v kapalné lázni nebo vývají umístěna nad lázní v náboji upevněné· na konzolovém držáku.Another problem which has not been satisfactorily solved with the existing devices is the mounting of the pivot pin on which the measuring disk with the tested hose is not pushed. The pivot bearings may either be housed in a liquid immersed hub or a pump located above the bath in a hub mounted on a cantilever bracket.

V obou případech je obtížně proveditelné utěsnění ložiskového prostoru, nebot pasivní odpory těsnění by ovlivňovaly měřené výsledky. Z těchto důvodů se od utěsňování upouští, což se však rovněž nepříznivě promítá do přesnosti měření, a to u obou dosud používaných systémů uložení.In both cases, sealing of the bearing space is difficult to carry out since passive sealing resistances would affect the measured results. For these reasons, sealing is avoided, but this also adversely affects the accuracy of the measurement in both bearing systems used hitherto.

Při přímém styku lázně s valivými ložisky dochází ke korozi ložisek a jejich zanášení nečistotami z lázně. Jsou-li ložiska umístěna v náboji nad lázní, pak otočný čep ponořený dolní částí v lázni ochlazuje ložiska, což vede ke srážení vzdušné vlhkosti a vzniku koroze a při nižších teplotách lázně i ke vzniku námrazy'na vnitřních stěnách ložisek.Direct contact of the bath with rolling bearings causes corrosion of the bearings and their fouling from the bath. If the bearings are located in the hub above the bath, the pivot pin submerged in the bath cools the bearings, leading to condensation of air humidity and corrosion and, at lower bath temperatures, to icing on the inner walls of the bearings.

Všechny tyto jevy - koroze, námraza a zanášení ložisek - způsobují postupné nedefinovatelné zvyšování pasivních odporů ložisek proti otáčení měřícího kotouče. Námraza pak zcela znemožňuje při velmi nízkých teplotách měření provádět.All these phenomena - corrosion, icing and clogging of the bearings - cause a gradual indefinable increase in the passive resistance of the bearings against the rotation of the measuring disc. Frost makes it impossible to perform measurements at very low temperatures.

Z uvedených skutečnosti vyplývá, že přesnost se během provozu měřícího zařízení postupně snižuje. Chyba stanovení vznikající v důsledku postupného zvyšování pasivních odporů ložisek je tedy časově proměnná, nepostižitelná a může dosáhout extrémních hodnot, nebol pro zachování uspokojivé přesnosti stanovení je nutno zařízení velmi často rozebírat a ložiska čistit.This implies that the accuracy decreases gradually during operation of the measuring device. The determination error due to the gradual increase in the passive resistance of the bearings is thus time-varying, unacceptable and can reach extreme values, because in order to maintain satisfactory accuracy of the determination it is necessary to disassemble the device very often and clean the bearings.

K těmto skutečnostem závislým na lidském faktoru - obsluze - přistupují další již uváděné, spojené s ručním otáčením měřícího kotouče - dodržení konstantní rychlosti ohýbáni, omezení rozsahu stanovení fyzickou zdatností obsluhy a s vizuálním odečítáním hodnot kroutícího momentu.These facts, depending on the human factor - the operator - are approached by the other ones already mentioned, connected with the manual rotation of the measuring disc - keeping constant bending speed, limiting the range of determination by the physical fitness of the operator and with visual reading of torque values.

Popsané nedostatky, především zatížení měření značnou a časově závislou chybou a naméhavost obsluhy zařízení, jsou odstraněny konstrukčním uspořádáním zařízení pro stanovení tuhostu hadic v závislosti na teplotě a poloměru ohybu podle vynálezu.The described drawbacks, in particular the load of the measurement by a considerable and time-dependent error and the laboriousness of the operator of the device, are eliminated by the design of the device for determining the stiffness of the hoses depending on the temperature and bending radius of the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že zařízení, sestávající z temeprační vany s chladícíkapalinou, vybavené otočným čepem se snímačem kroutícího momentu, měřícím kotoučem upevněným na otočném ěepu a vybaveným unášecím čepem pro uchycení vzorku hadice a konečně opěrnou kladkou pro přidržování vzorku hadice, stavitelně uchycenou k temperační vaně, má následující konstrukční úpravy:SUMMARY OF THE INVENTION The device consists of a coolant tank with a rotating bolt with a torque sensor, a measuring disk mounted on a rotary bolt and a driving pin for holding a hose sample and finally a support pulley for holding the hose sample, adjustable to the hose tempering bath, has the following constructional modifications:

měřící kotouč, nasunutý shora na otočný čep a zajištěný proti pootočení vůči němu, je ve tvaru zvonu, jehož otevřený konec je ponořen v chladící kapalině a vytváří tak kapalinový uzávěr prostoru horního ložiska;the measuring disc, slid from above onto the pivot pin and secured against rotation therefrom, is bell-shaped, the open end of which is immersed in the coolant, thereby forming a liquid closure of the upper bearing space;

otočný čep je uložen v náboji, který svou výškou dosahuje nad úroveň hladiny chladící kapaliny, nese horní ložisko otočného čepu a je pevně spojen s temeperační vanou,v jejímž dnu je uloženo dolní ložisko otočného čepu, chráněné zdola bezdotykovým těsněním;the pivot pin is housed in a hub that rises above the coolant level, carries the pivot pin upper bearing and is rigidly connected to the temeperation tub, in the bottom of which the lower pivot pin bearing is protected from below by a non-contact seal;

otočný čep je v dolní části prostřednictvím tepelně izolační spojky spojen přes snímač kroutícího momentu a převodovku s pohonem.the pivot pin is connected to the drive via a torque sensor and a gearbox via a thermal insulating coupling.

Zařízení může být s výhodou vybaveno zapisovačem zaznamenávajícím výstupní signál snímače kroutícího momentu.The device may advantageously be equipped with a recorder recording the output signal of the torque sensor.

K názornému objasnění podstaty vynálezu slouží příklad konkrétního provedení zařízení pro stanovení tuhosti hadic znázorněný namnožených výkresech, kde obr. 1 představuje čelní pohled na zařízení v řezu a obr. 2 půdorysný řez zařízením.To illustrate the invention, an example of a particular embodiment of the hose stiffness testing apparatus shown in the expanded drawings is shown, wherein FIG. 1 is a front cross-sectional view of the apparatus, and FIG. 2 is a plan view of the apparatus.

Temperační vana 2> vymezující pracovní prostor zařízení, obsahuje chladící kapalinu a je vybavena svisle uloženým otočným čepem 2, opatřeným výměnným měřícím kotoučem J_. Tvar měřícího kotouče J. je řešen tak, že po nasunutí na otočný čep 2 uzavírá shora prostor horního ložiska J tohoto otočného čepu £.The tempering bath 2 defining the working space of the apparatus comprises cooling fluid and is provided with a vertically mounted pivot pin 2 provided with a replaceable measuring disk 11. The shape of the measuring disc J is designed such that, after being pushed onto the pivot pin 2, it closes the upper bearing space J of the pivot pin 6 from above.

Těsnění mezi měřícím kotoučem 1 a nábojem £ je tvořeno chladící kapalinou, takže jsou odstraněny přídavné pasivní odpory mezi pohyblivými a pevnými částmi. Kapalinový uzávěr zamezuje volnému přístupu atmosférické vlhkosti, tedy nenastává nemrzání ložiskového prostoru.The seal between the measuring disk 1 and the hub 6 is formed by a cooling liquid, so that additional passive resistances between the movable and fixed parts are removed. The liquid closure prevents free access of atmospheric moisture, thus there is no freezing of the bearing space.

Přitom náboj £, v němž je uložen otočný čep 2 horním ložiskem 2, dosahuje svou výškou nad úroveň hladiny chladící kapaliny v temperační vaně 2 ^a chrání tak prostor horního ložiska 2 před přístupem chladící kapaliny a s tím související korozí nebo zanášením nečistotami.In this case, the hub 6 in which the pivot pin 2 is mounted by the upper bearing 2 reaches its height above the level of the coolant in the temperature pan 2 ^and thus protects the space of the upper bearing 2 from access of the coolant and the corroding or contamination.

Prostor horního ložiska 2 je tedy chráněn shora před nežádoucími vlivy. Dolní ložisko á otočného čepu 2 je umístěno ne již v náboji ale ve dnu temperační vany 2, ⁸ níž j® náboj £ pevně spojen.The space of the upper bearing 2 is thus protected from undesirable influences from above. The lower bearing α of the pivot pin 2 is located not already in the hub but in the bottom of the temperature pan 2, ^{8 with} which the hub 6 is firmly connected.

Otočný čep 2 j® P^alc vyveden pod úroveň dna temperační vany 2 ^a spojen zde před tepelně izolační spojku §, tenzometrický snímač kroutícího momentu 2 ^a převodovku 10 s pohonem 11. Výstupní signál 12 tenzometrického snímače kroutícího momentu 2 je zaznamemáván na zapisovači.The pivoting pin 2 jP ^{alc is} routed below the bottom of the temperature pan 2 ^and connected here in front of the thermal insulation clutch 6, the tensometric torque sensor 2 ^{and the} gearbox 10 with drive 11. The output signal 12 of the tensometric torque sensor 2 is recorded on the recorder.

Připojení otočného čepu 2 K pohonu 11 umístěnému pod temperační vanou 2 vyžaduje utěsnění ložiskového prostoru dolního ložiska 6 proti působení atmosférické vlhkosti, což je provedeno bezdotykovým těsněním J, ve znázorněném případě labyrintovým těsnícím kroužkem.Connection of the pivot pin 2 To the actuator 11 located below the temperature pan 2, the bearing space of the lower bearing 6 needs to be sealed against atmospheric moisture by means of a non-contact seal J, in the illustrated case a labyrinth sealing ring.

Uvnitř prostoru uzavřeného bezdotykovým těsněním J je umístěna tepelně izolační spojka 8, které zabraňuje ochlazování snímače kroutícího momentu 2 ^a s tím spojenému vzniku námrazy na tomto Sienu, což by mělo silně negativní vliv na výsledky měření.Inside the space enclosed by the contactless seal J there is a thermal insulation coupling 8 which prevents the torque sensor 2 from cooling ^and the associated icing on this Sien, which would have a very negative effect on the measurement results.

Obr. 2 pak pro úplnost znázorňuje zbývající konstrukční prvky zařízení podle vynálezu, které jsou obdobně jako u stávajících zařízeni. Pro uchycení zkoušeného vzorku hadice IX slouží unáěecí čep 14. jímž je vybaven každý z měřících kotoučů χ.Giant. 2 shows, for completeness, the remaining structural elements of the device according to the invention, which are similar to the existing devices. A gripping pin 14 is provided for receiving the test sample of hose IX, which is equipped with each of the measuring discs χ.

K přidržování zkoušeného vzorku hadice 13 na obvodu měřícího kotouče X je temperační vana X vybavena opěrnou kladkou XX, uchycenou v drážce vedení 16 přestavítělně podle poloměrů měřícího kotouče X·To hold the test sample 13 on the circumference of the measuring disc X, the temperature pan X is equipped with a support roller XX, mounted in the groove of the conduit 16, re-adjustable according to the radii of the measuring disc X.

Postup stanovení tuhosti hadice na zařízení podle vynálezu je následující: Obsluhující pracovník vytemperuje kapalinu v temperační véně X na zvolenou teplotu a Upevní zkoušený vzorek hadice 13 pomocí unášecího čepu 14 na vybraný měřici kotouč X, nasunutý na otočném čepu 2.The procedure for determining the stiffness of the hose of the device according to the invention is as follows: The operator heats the liquid in the tempering tube X to the selected temperature and fixes the test sample of the hose 13 by means of the driving pin 14 to the selected measuring disc X.

Po dosažení rovnovážného tepelného stavu uvede pracovník v činnost pohon XX, z něhož se přenáěí kroutící moment prostřednictvím převodovky 10. snímače kroutícího momentu X e tepelně izolační spojky 8 na otočný čep 2.Upon reaching the equilibrium thermal state, the operator actuates the actuator XX from which the torque is transmitted via the gearbox 10 of the torque sensor X e of the thermal insulation coupling 8 to the pivot pin 2.

S měřícím kotoučem X nasunutým na otočném čepu X, se otáčí konec zkoušeného vzorku hadice XX, které se postupně ohýbá kolem měřícího kotouče χ. Opěrná kladka 15 přitom zajišťuje dodržení konstantního poloměru ohybu tím, že přidržuje navíjející se vzorek hadice 13 těsně u měřícího kotouče X v místě počínajícího ohybu, takže volný konec vzorku hadice XX si zachovává v průběhu zkoušky původní směs tečny k měřícímu kotouči χ.With the measuring disc X slid on the pivot pin X, the end of the test tube sample XX rotates, which gradually bends around the measuring disc χ. The support pulley 15 here maintains a constant bend radius by holding the coiling hose sample 13 close to the measuring disc X at the starting bend so that the free end of the hose sample XX retains the original tangent to the measuring disc χ during the test.

Při ohýbání klade zkoušený vzorek hadice 13 odpor, který závisí na tuhosti vzorku. Kroutící moment potřebný k překonání tohoto odporu se indikuje snímačem kroutícího momentu X , například tenzometrickým snímačem, jehož výstupní signál 12 se s výhodou zaznamenává na zapisovači.When bending, the sample to be tested has a resistance which depends on the rigidity of the sample. The torque required to overcome this resistance is indicated by a torque sensor X, for example a strain gauge sensor, whose output signal 12 is preferably recorded on a recorder.

Grafický záznam průběhu kroutícího momentu odpovídá tuhosti vzorku hadice 13 v průběhu délky vzorku. Hrubé výkyvy, to je pokles na záznamu se pak objeví u destruktivních zkoušek při velmi nízkých teplotách, kdy při ohybu již dochází k praskání a lámání vzorku hadice IXThe graphical record of the torque curve corresponds to the stiffness of the hose 13 sample over the length of the sample. Gross fluctuations, ie drop in the record, then occur in destructive tests at very low temperatures, when the bend already cracking and breaking the hose IX

U zařízení podle vynálezu jsou odstraněny přídavné pasivní odpory, které by se během provozu nedefinovatelně zvyšovaly, a současně je zajištěna konstantní rychlost otáčení měřícího kotouče χ. Z toho vyplývá, že chyba stanovení je zde nižší než u dosud známých zařízení, a dále - což je nejdůležitější - že tato chyba se během provozu zařízení již nezvyšuje, jako tomu bylo u dosavadních zařízení, kdy chyba byla časově proměnná a po určité době provozu dosahovala extrémních hodnot.In the device according to the invention, additional passive resistors are removed, which would increase indefinitely during operation, while ensuring a constant rotation speed of the measuring disc χ. This implies that the determination error here is lower than that of the known devices, and - most importantly - that this error does not increase during the operation of the device, as was the case with previous devices where the error was time-varying and after a certain period of operation reached extreme values.

Zařízení podle vynálezu pracuje· díky své konstrukci se stálou přesností + 0,1 %. Chyba zde vznikající je zanedbatelná vzhledem k řádově nižší přesnosti standardních přístrojů napojených na zařízení, jako je např. snímač, zesilovač, zapisovač, takže přesnost stanovení je prakticky určena přesností těchto přístrojů.The device according to the invention works by virtue of its construction with a constant accuracy of + 0.1%. The error occurring here is negligible due to the order of magnitude lower accuracy of standard instruments connected to devices such as sensor, amplifier, recorder, so that the accuracy of the determination is practically determined by the accuracy of these instruments.

K této základní přednosti zařízení podle vynálezu přistupuje další nezanedbatelná výhoda - menší namáhavost obsluhy a současné zvýšení měřícího rozsahu vyplývající z možnosti vyvinout kroutící moment značných hodnot.In addition to this basic advantage of the device according to the invention, there is a further significant advantage - less operator strain and a simultaneous increase in the measuring range resulting from the possibility of generating considerable torque values.

Claims

Device for determining the rigidity of hoses as a function of temperature and bend radius, consisting of a tempering pan containing coolant and equipped with a vertically mounted pivot pin with torque sensor, a measuring disc mounted on the pivot pin and equipped with a union pin for holding the hose sample and holding a hose sample, fixedly attached to the temperature pan, characterized in that the measuring disc (1) slid from above onto the pivot pin (2) and secured against rotation against the pivot pin (2) is bell-shaped with its open end burned in coolant to form a fluid closure of the upper bearing (3) of the pivot pin (2) housed in the hub (4), which reaches above the coolant level, carries the upper bearing (3) and is rigidly connected to the temperature pan ( 5), in whose bottom the bottom bearing ¢ 6) is mounted the bottom part of the bearing (6) is closed from below by a non-contact seal (7), and the pivot (2) is at the bottom via a thermal insulating coupling (8) located inside the space enclosed by the contactless seal (7) ), connected to a drive (11) via a torque sensor (9) with an output signal (12) recorded, for example, on a recorder, and via a transmission (10).

2 drawings