CZ2007433A3 - Tenzometrický snímac - Google Patents

Abstract

Rešení se týká ochrany tenzometrického snímace (5) proti pretížení. Snímac (5) je uchycen pomocí kloubových vazeb (3, 4) na soucásti (1, 2) s pusobištem síly mericího zarízení. Silový doraz (6), spojený pevne s rámem (9) není v cinnosti, nepresáhne-li deformace snímace vuli (x), nastavenou dorazovými maticemi (7, 8). Jakmile hodnota zatížení a tím deformace snímace (5) zpusobí vymezení nastavitelné vule (x) - doraz se uvede v cinnost. Pri dalším pusobení zatížení se toto rozdelí mezi snímac (5) a silový doraz (6). Konstrukce silového dorazu (6) a jeho tuhost musí být taková, aby ani pri pretížení nebylo prekroceno dovolené zatížení na snímac (5). Silový doraz (6) lze opatrit cidlem vysílajícího signál o prekrocení maximální stanovené hodnoty merené síly, který lze využít jednak pro signalizaci prekrocení maximální stanovené hodnoty zatížení, tak i pro ukoncení pusobení merené síly.

Description

Tenzometrický snímač.

Oblast techniky

Vynález se týká ochrany taho-tlakových a torzně namáhaných tenzometrických snímačů, s jedním nebo více tenzometry, před působením měřených sil, resp. dvojice sil, převyšujících maximální stanovenou hodnotu. Vynález je využitelný obecně v oboru měření sil, jak tahových, tlakových a ohybových, tak i v oboru měření dvojic sil, tzn. točivého momentu a smyku.

Dosavadní stav techniky

Ochrana tenzometrického snímače, s jedním, nebo i s více tenzometry, před překonáním tzv. meze kluzu a nebo destrukce se obvykle zajišťuje tím, že tenzometrický snímač je dimenzován pro působení několikanásobně většího zatížení, než je předepsána maximální hodnota zatížení na snímači. Takto dimenzovaný snímač obvykle vykazuje značnou tuhost a to na úkor citlivosti, což se projeví zejména při nízkých zatíženích.

Při působení větší síly, resp. dvojice sil, na snímač než dovolené, zejména rázem, může dojít k překonání tzv. meze kluzu materiálu snímače, na kterém jsou osazeny, většinou přilepeny, tenzometry. Překonání meze kiuzu může způsobit určitý ofset v signálu ze snímače, neboť Wheatstonův můstek, ve kterém jsou zapojeny tenzometry, je trvale rozvážen. Na místě je i nejistota ohledně linearity takto přetíženého tenzometrického snímače.

Nevýhody současného stavu ochrany tenzometrických snímačů, kdy se jako ochrana před překonáním meze kluzu materiálu snímače, resp. jeho destrukce, používá předimenzování snímače pro určité uvedené maximální zatížení jsou zejména vyšší tuhost snímače a tím snížená citlivost. Další nevýhodou je trvalé poškození snímače při překonání maximálního zatížení buď statickým účinkem měřené síly, resp. dvojice sil a

-2nebo rázem, zejména impulsem síly, resp. dvojice sil, působící velice krátkou dobu, v důsledku sefhání lidského faktoru.

♦ · • · · · » · ♦ · • · · • · · · · · * · « « · • « · » · • · » · • · · ·

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody standardního řešení ochrany tenzometrických snímačů odstraňuje tenzometrický snímač pro měření sil resp, dvojice sil, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že ve směru působení měřené síly resp. dvojice sil je opatřen alespoň jedním silovým dorazem resp. momentovým dorazem pro zachycení části měřené síly resp. dvojice sil, která převyšuje maximální stanovenou hodnotu měřené sily resp. dvojice si! a/nebo pro ukončení působení měřené síly resp. dvojice sil.

Silový doraz a/nebo momentový doraz je s výhodou opatřen vypínačem pro ukončení působení měřené síly resp. dvojíce sil, při překročení její maximální stanovené hodnoty. Silový doraz a/nebo momentový doraz může být opatřen Čidlem pro signalizaci překročení maximální stanovené hodnoty měřené síly resp. dvojice sil.

Ve výhodném provedení je signalizace čidla o překročení maximální stanovené hodnoty měřené síly resp. dvojice sil, připojena k vypínači působící měřené síly, resp. dvojice sil. Navrhované řešení se silovým, resp. momentovým dorazem, které eliminuje nevýhody dosavadního stavu techniky, pracuje v principu tak, že při působení síly, resp. dvojice sil v dovoleném rozsahu, se deformuje jenom tenzometrický snímač a doraz není v činnosti. Jakmile hodnota zatížení snímače dosáhne stanovené maximální dovolené hodnoty a nebo vyšší, deformace snímače bude taková, že se vymezí nastavitelná vůle mezi dorazem a dorazovou plochou a doraz dosedne - doraz se uvede v činnost. Při dalším působení zatížení se toto rozdělí mezi snímač a doraz. Konstrukce dorazu a jeho tuhost musí být taková, aby ani při přetížení nebylo překročeno dovolené zatížení na tenzometrický snímač.

Silový doraz, resp. momentový doraz lze opatřit čidlem vysílajícího signál o překročení maximální stanovené hodnoty měřené síly, resp. dvojice sil, který lze využít • » » • ♦ · * · • · · · ·· ·· • « • · · • · · ·· · · · · • * · · • · · »*«· ··

-3jedna k pro signalizaci překročení maximální stanovené hodnoty zatížení na snímač, tak i pro ukončení působení měřené síly, resp, dvojice sil.

Výhody navrhovaného řešeni spoužitím dorazu jsou zejména vtom, že pro měření síly, resp. dvojice sil, lze použít snímač s vyšší citlivostí, tj. s nižší únosností při přetížení. Při překonání maximální stanovené hodnoty měřené síly, resp. dvojice sil, nedojde k destrukci snímače, ani k překonání meze kluzu materiálu snímače. Navrhované řešení ochrany tenzometrických snímačů lze použít nejen pro snímače taho-tlakové a torzně namáhané, ale také i pro tenzometrické snímače namáhané ohybem a smykem.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 je schématicky znázorněno uspořádání silového dorazu pro případ řazení tenzometrického snímače mezi nepohyblivý rám měřicího zařízení a součást s působištěm síly. Na obr. 2 je schématicky znázorněno uspořádání silového dorazu pro případ řazení tenzometrického snímače mezi dvě součásti s působištěm síly měřicího zařízení. Na obr. 3 je schématicky znázorněno uspořádání momentového dorazu pro případ tenzometrického snímače namáhaného torzně.

Příklady provedeni vynálezu

Na obr. 1 je schématicky znázorněno uspořádání nastavitelného silového dorazu 6 pro případ řazení tenzometrického snímače 5 pomocí kloubových vazeb 3, 4 mezi nepohyblivý rám měřicího zařízení 9 a součást 2 s působištěm síly. Silový doraz 6 je upevněn pevně na nepohyblivý rám 9 a prochází skrz součást 2 s působištěm síly. Jelikož se součást 2_s působištěm sily může pohybovat v obou vyznačených směrech, jsou na silovém dorazu 6 umístěny vymezovací matice 7 na obou stranách součásti 2 s působištěm síly. Pomocí vymezovacích matic 7 se nastaví vůle mezi součástí 2 s působištěm síly a maticemi 7, na obr. je tato vůle zakótována jako rozměr x. Vůle x

-4může být na obou stranách součástí 2_s působištěm síly stejná nebo různá, podle charakteru a velikosti dovolené působící síly v obou směrech.

Na obr, 2 je schématicky znázorněno uspořádání nastavitelného silového dorazu 6 pro případ svislého provedení měřicího zařízení, kde tenzometrický snímač 5 je řazen pomocí kloubových vazeb 3,4 mezi spodní součást 1_ s působištěm síly a horní součást 2 s působištěm síly měřícího zařízení. Silový doraz 6 je upevněn pevně na nepohyblivý rám 9 a prochází skrz spodní i horní součást 1,2 s působištěm síly. Pří tomto provedení je nutno chránit tenzometrický snímač 5, uchycený na kloubových vazbách 3,4, pomocí vymezovacích matic 8, 7 na silovém dorazu 6 u obou součástí 1, 2 s působištěm síly. Vůle x, může být ve směru přibližování a nebo oddalování součástí 1_, 2 s působištěm sily stejná nebo různá, podle charakteru a velikosti dovolené působící síly v obou směrech.

Navrhované řešení na obr. 1 a 2 pracuje tak, že při působení síly, v dovoleném rozsahu se deformuje jenom tenzometrický snímač 5. Silový doraz 6 není v činnosti, nepřesáhne-li deformace snímače vůli x, Jakmile hodnota zatížení na snímač 5 dosáhne takových hodnot, že vlivem deformace snímače 5 se vymezí nastavitelná vůle x mezi součástí I, resp. 2 s působištěm síly a vymezovacími maticemi 8, resp. 7 silový doraz 6 se uvede v činnost. Při dalším působení zatížení se toto rozdělí mezi snímač 5 a silový doraz 6. Konstrukce silového dorazu 6 a jeho tuhost musí být taková, aby ani při přetížení nebylo překročeno dovolené zatížení na tenzometrický snímač 5.

Silový doraz 6 lze opatřit čidlem vysílajícího signál o překročení maximální stanovené hodnoty měřené sily, který lze využít jednak pro signalizaci překročení maximální stanovené hodnoty zatíženi na snímač 5, tak i pro ukončení působení měřené síly. Uvedené uspořádání podle obr. 1 byio prakticky využito pro ochranu tenzometrického snímače při měření točivého momentu metodou měření reakce statoru dynamometru na známé délce ramene.

Na obr. 3 je schématicky znázorněno uspořádání nastavitelného momentového dorazu tenzometrického snímače namáhaného torzně pro měření dvojice sil, tj. pro měření točivého momentu. Snímač tvoří měřicí hřídel 15 s tenzometry 21_, ukončen

-5přírubou H, kterou se snímač upevní na přírubu hnacího hřídele 10 pomocí šroubů 12. Momentový doraz 18 je tvořen dorazovým válcem, pevně spojeným s měřicím hřídelem 15 s tenzometry 21 a vymezovacími šrouby 16, 17, které jsou upevněny na unášečích 13, 14. Unášeče 13, 14 jsou pevně spojeny s měřicím hřídelem 15, přičemž unášeče 13, 14 musí být řazeny před částí měřicího hřídele 15 s umístěnými, obvykle nalepenými, tenzometry 21_, ve směru toku přenášeného výkonu. Dorazový válec momentového dorazu 18 je opatřen dosedacími plochami pro vymezovací šrouby 16,

17. Příruba hnaného hřídele 20 se připevni na dorazový válec momentového dorazu 18 pomocí šroubů 19. Pomocí vymezovacích šroubů 16 a 17 se nastaví vůle mezí dosedací plochou šroubů 16, 17 a dorazovým válcem momentového dorazu 18, zakótována jako rozměr x.

Při přenášení točivého momentu, vyvolaného účinkem od dvojice sil v dovoleném intervalu hodnoty točivého momentu je deformace měřicího hřídele 15 s tenzometry 21 taková, že vymezovací šrouby 16, 17 nedosednou na dorazovou plochu dorazového válce momentového dorazu 18. Momentový doraz 18 není v činnosti, nepresáhne-li deformace měřicího hřídele 15 vůli x. Jakmile hodnota zatížení na měřicí hřídel 15 dosáhne hodnot, při kterých vlivem deformace měřicího hřídele 15 se vymezí nastavitelná vůle x mezi dorazovými šrouby 16,17 a dorazovým válcem momentového dorazu 18 - momentový doraz 18 se uvede v činnost. Tím se zatíženi od hnacího hřídele rozdělí na měřicí hřídel 15 a na dorazový válec momentového dorazu 18. Tuhost dorazového válce momentového dorazu 18, vymezovacích šroubů 16, 17, unášečů 13,14 a části měřicího hřídele 15 mezi přírubou 11. a unášeči 13,14, musí být taková, aby ani při přetížení nebylo překročeno dovolené zatížení na část měřicího hřídele 15 s tenzometry 21.

Navrhovaná ochrana snímače točivého momentu dovoluje snížit tuhost měřicího hřídele 15 v úseku s nalepenými tenzometry 21 zmenšením průřezu, a tím zvýšit citlivost snímače, jak je také naznačeno ve schématu na obr. 3.

Momentový doraz 18, reprezentovaný dorazovým válcem lze opatřit čidlem vysílajícího signál o překročení maximální stanovené hodnoty měřené dvojice sil, který • · · • · • · 4« « · * •

-6Ize využít jednak pro signalizaci překročení maximální stanovené hodnoty zatížení na měřicí hřídel 15, tak i pro ukončení působení měřené dvojice sil.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný obecně v oboru měření sil, jak tahových, tlakových a ohybových, tak i v oboru měření dvojic sil, tzn. točivého momentu a smyku.

Claims (4)

1. Tenzometrický snímač pro měření sil resp. dvojice sil, vyznačující se tím, že ve směru působení měřené síly resp. dvojice sil je opatřen alespoň jedním silovým dorazem (6) resp. momentovým dorazem (18) pro zachycení části měřené síly resp. dvojice sil, která převyšuje maximální stanovenou hodnotu měřené síly resp. dvojice sil a/nebo pro ukončení působení měřené síly resp. dvojice sil.

2. Tenzometrický snímač podle nároku 1, vyznačující se tím, že silový doraz (6) a/nebo momentový doraz (18) je opatřen vypínačem pro ukončení působení měřené síly resp. dvojice sil, při překročení její maximální stanovené hodnoty.

3. Tenzometrický snímač podle nároku 1, vyznačující se tím, že silový doraz (6) a/nebo momentový doraz (18) je opatřen čidlem pro signalizaci překročení maximální stanovené hodnoty měřené síly resp, dvojice sil.

4. Tenzometrický snímač podle nároku 3, vyznačující se tím, že signalizace čidla o překročení maximální stanovené hodnoty měřené síly resp. dvojice sil, je připojena k vypínači působící měřené síly, resp. dvojice sil.