RS64874B1 - Ankeri za kamen sa senzorom naprezanјa - Google Patents

Description

Opis

Oblast pronalaska

Predmetni pronalazak se odnosi na uređaje za pričvršćivanje i ojačavanje tela (nosećih elemenata), posebno na ankere za kamen, nosive ankere, armaturne šipke, zavrtnje ili vijke ili tiple i na postupak za pričvršćivanje predmeta na noseći element i postupak za stabilizaciju ili ojačanje nosećeg elementa, pri čemu uređaj ima nadzor stanja za određivanje deformacije. Predmetni pronalazak se dalje odnosi na postupak za proizvodnju uređaja.

NL 1006273 C2 stavlja na uvid javnosti čelični anker sa senzorima za merenje naprezanja. Čelični anker ima čeličnu cev koja se može umetnuti u zid. U tu svrhu, čelični anker ima deo za bušenje na slobodnom kraju. U čeličnu cev može se umetnuti potporna šipka sa velikim brojem senzora za merenje naprezanja. Kablovi spojeni na njega mogu se izvesti napolje na slobodnom kraju čeličnog ankera. Na primer, beton se može napuniti u čeličnu cev kako bi se senzori za merenje naprezanja pričvrstili na čeličnu cev. Napon se zatim primenjuje na kutiju za pritisak preko navrtke, koja se meri pomoću senzora za merenje naprezanja.

Stanje tehnike

Ankeri, a posebno ankeri za kamen, koriste se u velikom broju u rudnicima i u građevinarstvu podzemnih i nadzemnih za osiguranje planine (tvrde stene ili rastresite stene), ali i konstrukcija (potpornih zidova, brane za mrtvi materijal, blatne bare, itd.). Ankeri se ubacuju u izbušene rupe i pričvršćuju u njima. Ankerisanje se može izvršiti malterisanjem ili lepljenjem po dužini ankera, trenjem po zidu bušotine ili mehaničkim ankerisanjem u bušotini. Alternativno, anker se može zabiti u rastresiti ili polučvrsti materijal. Samim ankerisanjem ili pričvršćivanjem ankera u kamen (čvrsta stena ili rastresite stene) ili konstrukciju, ona se iznutra stabilizuje. Pričvršćivanje nosivih ankera npr. za podupiranje potpornih zidova na planinama koje treba podupreti.

Ankeri imaju oblik šipke i dužinu koja je prilagođena objektu koji se obezbeđuje (planina, konstrukcija). Ankeri mogu biti dugački od manje od metra do 100 m ili više. Pogodni ankeri mogu biti napravljeni od materijala visoke čvrstoće, obično čelika, ali i plastike, kompozitnih materijala ili obnovljivih sirovina kao što je drvo i bambus. Ako se stena ili drugi materijal koji okružuje anker pomera, oni vrše sile na anker koje izazivaju mehanička naprezanja u ankeru. Anker počinje da se deformiše. Na sličan način kao i ankeri, armaturni čelik se ugrađuje u beton prilikom betoniranja kako bi mu se dala veća čvrstoća, a posebno veća zatezna čvrstoća. Ovako očvrsnuli beton naziva se armirani beton. Ako sile sada deluju na armirano-betonsku konstrukciju, one se takođe prenose na ugrađenu armaturu koja počinje da se deformiše.

Štaviše, kada se objekti pričvršćuju na odgovarajuće noseće elemente (planine ili konstrukcije) pomoću uređaja kao što su zavrtnji, vijci ili tiple, dolazi do mehaničkih naprezanja kada se uređaji umetnu u noseće elemente, na primer, zavrtanjem ili pritiskom. Ova mehanička naprezanja, takođe, dovode do deformacije uređaja.

Opis pronalaska

Predmet ovog pronalaska je nadgledanje stabilnosti vezivanja između predmeta i nosećeg elementa ili samog očvršćavanja pomoću uređaja.

Prema prvom aspektu predmetnog pronalaska, uređaj (na primer, anker, anker za kamen, nosivi anker, armaturna šipka, zavrtanj ili tipl) za pričvršćivanje objekta na noseći element (na primer, zgradu, ili zid zgrade ili planinski zid) i/ili za stabilizaciju ili ojačanje nosećeg elementa, pri čemu uređaj ima nadzor stanja za određivanje mehaničkog naprezanja (koje posebno izaziva deformaciju uređaja). Uređaj ima telo za pričvršćivanje sa delom za pričvršćivanje za umetanje u noseći element ili za pričvršćivanje predmeta na noseći element i provodničku putanju koja je električno provodljiva i primenjuje se duž toka nalik koloseku za merenje mehaničkog naprezanja na delu za pričvršćivanje. Telo za pričvršćivanje ima spojni deo za spajanje sa jedinicom za procenu. Provodnička putanja je projektovana tako da se može spojiti iz spojnog dela sa električnom energijom iz jedinice za procenu, pri čemu električni otpor provodničke putanje ukazuje na deformaciju tela za pričvršćivanje u delu za pričvršćivanje.

U skladu sa daljim aspektom, opisan je postupak za određivanje mehaničkog naprezanja ili deformacije gore opisanog uređaja za pričvršćivanje objekta na noseći element ili za stabilizaciju nosećeg elementa. Prema postupku, meri se električni otpor provodničke putanje, pri čemu električni otpor ukazuje na mehaničko naprezanje ili deformaciju tela za pričvršćivanje u delu za pričvršćivanje.

Prema daljem aspektu, postupak za proizvodnju uređaja za pričvršćivanje objekta na noseći element i/ili za stabilizaciju nosećeg elementa. Prema postupku, obezbeđeno je telo za pričvršćivanje sa delom za pričvršćivanje za umetanje u noseći element. Električno provodljiva provodnička putanja se postavlja duž toka u obliku koloseka za merenje mehaničkog naprezanja na delu za pričvršćivanje. Telo za pričvršćivanje ima spojni deo za spajanje sa jedinicom za procenu. Provodnička putanja je projektovana tako da se može napajati električnom energijom iz spojnog dela, pri čemu električni otpor provodničke putanje ukazuje na deformaciju tela za pričvršćivanje u delu za pričvršćivanje.

Obično, kod uređaja koji, na primer, ojačavaju planinski zid kao noseći anker ili pričvršćuju neki predmet na noseći element kao anker za kamen ili veza zavrtnjem/vijcima, mehaničko naprezanje između komponenti za pričvršćivanje se vremenom smanjuje i time pričvršćivanje ili stabilizacija postaju labavi. Dalje, posebno kada se noseći element pomera, na primer, planinski zid ili noseći zid zgrade, mehaničko naprezanje između nosećeg elementa i tela za pričvršćivanje sredstava za pričvršćivanje može da se poveća ili smanji. I jedno i drugo dovodi do deformacije tela za pričvršćivanje ili loma, što ukazuje na kvalitet i stabilnost pričvršćivanja.

Uređaj prema predmetnom pronalasku ima praćenje stanja kvaliteta pričvršćivanja. Telo za pričvršćivanje ima deo za pričvršćivanje, koji posebno ima deo tela za pričvršćivanje koji je delimično ili potpuno umetnut u noseći element. Deo za pričvršćivanje se tako pričvršćuje u otvor nosećeg elementa pomoću vijačne veze, spoja materijala (koristeći adheziv ili cement) ili utisne veze. Shodno tome, deo za pričvršćivanje može imati, na primer, deo sa navojem ili slično. Telo za pričvršćivanje se takođe može u potpunosti ugraditi u noseći element, na primer, izliveno u noseći element, a spojni deo se može spojiti sa spoljašnjom jedinicom za evaluaciju pomoću signalne tehnologije.

Dalje, telo za pričvršćivanje ima spojni deo, koji je formiran, na primer, u unutrašnjosti tela za pričvršćivanje ili je formiran u delu tela za pričvršćivanje koji štrči iz nosećeg elementa u stanju pričvršćivanja. Spojni deo ima uređaje koji su neophodni za dovod energije u provodničku putanju kao i za razmenu signala sa okolinom. Konkretno, spojni deo je dostupan i/ili vidljiv spolja kada je uređaj u priključenom stanju. Nadalje, spojni deo može imati deo tela za pričvršćivanje, koji je u potpunosti prisutan u nosećem elementu i može se spojiti sa okruženjem nosećeg elementa korišćenjem tehnologije bežične veze.

Za merenje kvaliteta pričvršćivanja između uređaja i nosećeg elementa, na delu za pričvršćivanje je postavljena provodnička putanja u obliku mreže, koja se napaja električnom energijom, posebno iz spojnog dela. Pod izrazom „primena provodničke putanje“ podrazumeva se, na primer, da je provodnička putanja već naneta (na primer, zalepljena) na deo za pričvršćivanje u čvrstom stanju (opuštena ili rastegnuta). Dalje, pod izrazom „primena provodničke putanje“ podrazumeva se da se provodnička putanja nanosi na deo za pričvršćivanje kao poluproizvod, na primer u tečnom stanju, korišćenjem procesa sito štampe, procesa dubokog štampanja ili procesa mlazne (inkjet) štampe.

Osim toga, izvor energije, kao što je baterija, takođe, može biti obezbeđen u samom delu za pričvršćivanje. Isto tako, „daljinska“ energija se može uneti bežično u smislu RFID tehnologije. Provodnička putanja se sastoji od elektroprovodnog materijala ili gustog rasporeda električno provodljivih čestica, kao što su bakar, aluminijum ili srebro. Provodničke putanje se mogu naneti na (elastomernu) podlogu na bazi prvobitno tečnog metala. Tečni metal može imati (eutektičnu) metalnu leguru. Galinstan je npr. eutektična legura od galijuma, indijuma i kalaja. Na primer, legura može da sadrži veću količinu galijuma od količine indijuma ili kalaja. Na primer, legura može biti legura koja sadrži 65 do 86 tež. % galijuma, 5 do 22 tež. % indijuma i 1 do 11 tež. % kalaja. Dalje, provodne čestice ugljenika, npr. nanocevi ili čađ se mogu koristiti. U jednoj realizaciji, metalni prekursor se nanosi na površinu elastomerne podloge. Metalni prekursor može da sadrži so metala (npr. srebra) ili kompleks metala. U jednoj realizaciji, sloj čvrstog metala sadrži najmanje jedan element (ili metal) izabran iz grupe koju čine bakar, srebro, zlato i platina. Na primer, strukturirani metalni limovi se nanose na deo za pričvršćivanje, a zatim se Galinstan formira na metalnim limovima u kadi za uranjanje. Pored toga, provodnička putanja se može sastojati od provodljivog mastila opisanog u daljem tekstu. Provodnička putanja se može napajati električnom energijom na način da se može meriti električni otpor provodničke putanje.

Provodnička putanja je pričvršćena na deo za pričvršćivanje tako da provodnička putanja prati odgovarajuće deformacije ili pomeranja dela za pričvršćivanje. Ako je deo za pričvršćivanje stisnut, rastegnut ili prekinut, provodnička putanja se deformiše u skladu sa tim. Odgovarajuća deformacija provodničke putanje dovodi do promene provodnog poprečnog preseka provodničke putanje, a takođe i do promene gustine provodnih čestica u provodnoj putanji, tako da nastaje odgovarajuća promena otpora u provodničkoj putanji. Shodno tome, promena otpora provodničke putanje ukazuje na deformaciju same provodničke putanje i, shodno tome, dela za pričvršćivanje.

Na primer, nakon što je uređaj prvi put pričvršćen za noseći element, može se izmeriti otpor provodničke putanje. Izmereni otpor odgovarajućeg novog i neoštećenog pričvršćivanja koristi se kao ciljna vrednost ili početna vrednost. Promena otpora varira sa veličinom deformacije provodničke putanje i, shodno tome, dela za pričvršćivanje. Na kraju krajeva, prekid ili odvajanje dela za pričvršćivanje i, shodno tome, provodničke putanje dovodi do prekida u provodljivosti provodničke putanje i na taj način ukazuje na uništenje pričvršćivanja. U rutinskim proverama uređaja može se izmeriti odstupanje izmerenog otpora provodničke putanje u odnosu na početnu ciljnu vrednost i ako je određena granica ili vrednost prekoračena ili pala ispod, uređaj se može ponovo podesiti ili zameniti. Provodnička putanja se može robusno i ekonomično primeniti na odgovarajući deo za pričvršćivanje, tako da predmetni pronalazak obezbeđuje bezbedno i štedljivo praćenje stanja uređaja.

Jedinica za procenu može biti odvojivo spojena ili fiksirana na spojni deo kako bi se izmerio električni otpor provodničke putanje. Jedinica za procenu može, na primer, da generiše signal indikacije koji pruža informacije o kvalitetu pričvršćivanja ili uređaja. Drugim rečima, jedinica za procenu analizira izmerene otpore provodničke putanje i upoređuje ih sa određenim ciljnim vrednostima otpora. Ako se otpor provodničke putanje promeni iznad unapred određene granične vrednosti, jedinica za procenu generiše odgovarajuće informacione signale. Jedinica za procenu može biti sastavni deo samog uređaja ili može biti spojena na spojni deo kao eksterna jedinica za procenu da bi se očitali podaci koji se odnose na otpore provodničke putanje.

Uređaj se posebno može konstruisati u jednom komadu, pri čemu se spojni deo i deo za pričvršćivanje projektuju integralno ili monolitno. Alternativno, uređaj može biti projektovan tako da bude modularan, tako da su deo za pričvršćivanje i spojni deo projektovani odvojeno jedan od drugog. Deo za pričvršćivanje i spojni deo mogu se, na primer, rastavljivo spojiti jedan sa drugim. Na primer, deo za pričvršćivanje ostaje u nosećem elementu, a spojni deo se spaja sa delom za pričvršćivanje samo tokom provera radi merenja otpora provodničke putanje.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, provodnička putanja ima noseći materijal u koji su ugrađene provodne čestice. Noseći materijal se sastoji, na primer, od čvrstog ili visoko viskoznog materijala u kome su provodne čestice prisutne u određenoj gustini ili u određenom rasporedu jedna u odnosu na drugu. Gustina provodnih čestica određuje električnu provodljivost i, shodno tome, određeni otpor. Odgovarajući noseći materijal sa provodnim česticama može se naneti na područje vezivanja kao tečno ili viskozno provodljivo mastilo.

Pod izrazom „provodljivo mastilo“ podrazumeva se kombinacija materijala koja ima noseći materijal u koji su uvedene provodne čestice, kao što su čestice srebra, aluminijuma ili bakra, koje su prisutne u nosećem materijalu. Noseći materijal se sastoji, na primer, od viskoznog fluida, koji se, na primer, stvrdnjava ili isparava nakon nanošenja provodnog mastila, tako da same čestice provodnog mastila prianjaju za površinu dela za pričvršćivanje.

U skladu sa daljom primernom realizacijom postupka, provodnička putanja je napravljena od električno provodljivog mastila nanetog na noseći materijal koji ima rastvorene provodljive čestice. Električno provodljivo mastilo se nanosi na deo za pričvršćivanje u tečnom stanju. Primenjeni noseći materijal se učvršćuje tako da je raspored provodnih čestica fiksiran u nosećem materijalu.

Noseći materijal može biti prisutan u provodljivom mastilu kao tečni monomer, koji se kasnije polimerizuje, ili kao polimer. Provodljive čestice su rastvorene u tečnom materijalu nosača ili su prisutne kao rastvor soli (npr. rastvor soli srebra). Noseći materijal se tada npr. očvrsne dodavanjem drugog veziva, termičkom obradom i/ili zračenjem (npr. svetlost, UV svetlost) i gustina ili raspored provodnih čestica u nosećem materijalu se fiksira. Kao što je detaljnije opisano u nastavku, provodljivo mastilo se može efikasno naneti na deo za pričvršćivanje na tehnički jednostavan način, uz mogućnost bilo koje željene putanje provodničke putanje. U provodljivom mastilu, provodne čestice su tako čvrsto upakovane da postoji stalna električna provodljivost između čestica. Kada je provodnička putanja deformisana (istegnuta, stegnuta ili sabijena), provodne čestice su u nekim oblastima zbijene gušće ili manje gusto, što shodno tome utiče na električni otpor. Na osnovu ovog promenjenog električnog otpora može se zaključiti vrsta i veličina deformacije dela za pričvršćivanje.

Napravljena od, na primer, provodnog mastila, provodnička putanja se može sastojati od provodnog kompozitnog materijala, u kome je polimerni deo (noseći materijal), npr. napravljen od sintetičke smole, koja je odgovorna za elastičnost, dok, npr. perkolirana, provodljiva punila / čestice omogućavaju efikasan prenos naelektrisanja. Konduktivna punila mogu biti na bazi ugljenika (npr. grafit, amorfni ugljenik, ugljenične nanocevi (CNT), grafen, pirolizovana bakterijska celuloza) ili metala (npr. metalne nanožice, mikropahuljice, mikropraškovi, mikrocvetići i nanočestice).

Provodljivo mastilo, koje obezbeđuje izvor prelaznih jona metala, redukciono sredstvo i/ili redukciono jedinjenje, i rastvoreni polimer ili prekursor polimera koji se može polimerizovati, posebno monomer, može se termički tretirati in situ redukovanjem prelaznih jona metala i reakcija polimerizacije (u slučaju prekursora polimera koji se može polimerizovati) dovodi do formiranja perkolirane mreže metalne nano- ili mikrostrukture ili ugrađenih metalnih nanočestica (posebno homogeno dispergovanih) u polimernoj matrici (prethodno rastvorenom polimeru ili, u slučaju prekursora polimera koji može da se polimerizuje, polimera koji nastaje tokom polimerizacije). Prostor između metalnih struktura (čestica) može biti popunjen polimerom i doprineti formiranju polimerne mreže koja povezuje („lepi“) ove metalne strukture zajedno. Slično, u slučaju rastvorenog polimera, on takođe može da popuni prostor između ovih metalnih struktura. Ovo omogućava dobijanje kompozitnog materijala, koji se takođe može nazvati „in situ nanokompozitom“ (ISNC), koji ima električnu provodljivost (u pogledu metalne strukture ili nanočestica) kao i deformabilnost kao što je elastičnost. Uz fleksibilnost, rastegljivost ili plastičnost (s obzirom na polimernu matricu) i on se stoga može nazvati i plastičnim ili elastičnim provodnikom. Električna provodljivost dobijenih ISNC-ova čak i pri visokim vrednostima deformacija može da se sačuva (na primer, može da se rastegne do 200% sa veoma niskim odnosom relativnog otpora, definisanim kao R/R0, gde su R i R0 vrednosti otpora pri datom stepenu deformacije ili otpor pri 0% deformacije), ali se monotono smanjuju tokom procesa istezanja. Nakon otpuštanja, provodljivost se može vratiti na prvobitnu vrednost, a samo mala promena je uzrokovana nakon nekoliko ciklusa istezanja i oslobađanja. Pored toga, provodljivo mastilo može čvrsto da prianja na površinu deformabilne podloge nakon termičke obrade.

Metalne čestice (npr. čestice srebra) se tako drže u elastomernoj matrici nosećeg materijala i razmaknute su manje ili više kada se sabijaju ili rastežu, tako da se utiče na otpor. Štaviše, smanjenje propusnog opsega nakon istezanja igra ulogu u promeni otpora.

Provodnička putanja, a posebno provodnička putanja od provodljivog mastila, može se naneti u debljini od 1 µm do 100 µm (mikrometara). Provodljivo mastilo se lako nanosi i ima visoku osetljivost. Konkretno, provodnička putanja se može primeniti na delu dela za pričvršćivanje ili na celom dela za pričvršćivanje.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, tok nalik koloseku provodničke putanje viri u deo za spajanje na takav način da postoji električna provodljivost između provodničke putanje u spojnom delu i dela za pričvršćivanje. Provodnik se stoga može napajati energijom iz spojnog dela i može se očitati odgovarajuća promena otpora.

Prema još jednoj sledećoj primernoj realizaciji, provodnička putanja formira najmanje dva električna kontakta u spojnom delu, pri čemu tok nalik koloseku provodničke putanje kreće od jednog od električnih kontakata preko dela za pričvršćivanje do drugog električnog kontakta. Provodnička putanja se tako odvija u obliku petlje od jednog kraja dela za pričvršćivanje, na koji je spojni deo spojen i gde je prisutan prvi električni kontakt, do suprotnog kraja dela za pričvršćivanje i nazad do drugog električnog kontakta. Izvor napona iz spojnog dela može stoga centralno uneti potrebnu električnu energiju za merenje otpora.

Prema daljoj primernoj realizaciji, tok nalik koloseku provodničke putanje u delu za pričvršćivanje je barem delimično vijugav. Veliki deo površine dela za pričvršćivanje se stoga može prekriti provodnom putanjom, tako da se povećava verovatnoća merenja lokalnih deformacija. Pored toga, povećana je osetljivost provodničke putanje.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, širina toka nalik koloseku je naročito između 20 µm (mikrometara) i 2500 µm, posebno između 25 µm i 2000 µm.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, najmanje dva dela putanje toka nalik koloseku provodničke putanje imaju različite širine putanje jedna u odnosu na drugu. Konkretno, provodni kolosek može imati jedno ili više ograničenja ili kupastih suženja na određenim tačkama dela za pričvršćivanje. Znajući postojanje položaja suženja, može se odrediti tačna lokacija deformacije za određenu promenu otpora. Položaj suženja omogućava da se odredi željeni pravac suženih otpornih putanja provodničke putanje, a samim tim i usmerenost osetljivosti.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, električni izolacioni sloj je postavljen između površine dela za pričvršćivanje i provodničke putanje. Izolacioni sloj ima posebno polimernu podlogu, posebno termoplastični film i/ili elastomerni film. Tako se mogu smanjiti smetnje u merenju otpora na osnovu električnih struja između provodničke putanje i dela za pričvršćivanje. Debljina sloja izolacionog sloja može biti, na primer, između 1 µm (mikrometara) do 10.000 µm, posebno 15 µm do 5.000 µm.

Materijal elastomerne podloge je elastičan (ili fleksibilan) i može da podrži čvrsti sloj metala (ili kasnije formirane legure) na svojoj površini. Na primer, materijal elastomerne podloge može da sadrži najmanje jedan polimerni materijal. Pogodni primeri materijala elastomerne podloge mogu posebno biti termoplasti, termoreaktivni i kompozitni materijali. Posebno, pogodni primeri materijala elastomernog supstrata uključuju poliuretane, poliuretanske (met)akrilate, PEG (met)akrilate; poliestre kao što su polietilen tereftalat (PET), polietilen naftalat (PEN), polikarbonat (PC); polisulfone kao što je polietersulfon (PES); poliarilate (PAR); policiklične olefine (PCO); poliimide (PI); poliolefine kao što su polietilen (PE), polipropilen (PP); vinil polimere kao što su polistiren (PS), polivinil hlorid (PVC), polimetil metakrilat (PMMA); poliamide; polietar; poliketone kao što su aromatični polietar ketoni (npr. PEEK); polisulfide (npr. PPS); fluoropolimere kao što je poliviniliden fluorid (P(VDF) kao što je P(VDF-TrFE), koji može biti posebno koristan kada se koristi za piezoelektrični senzor), politetrafluoroetilen (kao što je PTFE), fluorovani etilen propilen (FEP); tečne kristalne polimere; poliepokside; polisiloksane (npr. PDMS); gumene materijale kao što su prirodna guma (NR), sintetička sirova guma (IR), nitril butadien kaučuk (NBR), karboksilovana nitril butadien guma (XNBR), stiren butadien kaučuk (SBR) i drugi gumeni materijali napravljeni od polimernih disperzija i gume ili sintetičke gumene letvice; biopolimere ili kombinacije, kopolimere i/ili njihove smeše. Posebno, materijal elastomerne podloge može da sadrži termoplastični poliuretan.

Elastomerna podloga može imati zatezni modul od najviše 250 MPa, posebno ne više od 200 MPa. Donja granica zateznog modula elastomerne podloge nije posebno ograničena sve dok elastomerna podloga može da nosi čvrsti metalni sloj (ili kasnije formiranu leguru) na svojoj površini. Konkretno, elastomerna podloga može imati zatezni modul ne manji od 25 MPa, posebno ne manji od 50 MPa. Zatezni modul elastomerne podloge može se odrediti, na primer, prema ISO 527-1 i 527-3.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, provodnička putanja je projektovana da bude elastična i provodnička putanja se primenjuje na deo za pričvršćivanje u rastegnutom i prethodno napregnutom stanju. U nedeformisanom početnom stanju dela za pričvršćivanje, elastična provodnička putanja je stoga rastegnuta i pod prednaprezanjem. Dakle, u početnom stanju, provodne čestice provodničke putanje su posebno udaljene jedna od druge i elastomerna sila vraćanja pokušava da povuče provodne čestice zajedno. Ako je deo za pričvršćivanje sada sabijen, provodne čestice provodničke putanje se pritiskaju bliže jedna uz drugu zbog sile vraćanja. Ovo povećava provodljivost putanje provodnika i shodno tome smanjuje električni otpor. Pored proširenja i loma dela za pričvršćivanje, kompresija se takođe može meriti na poboljšan način. U poređenju sa tim, ako se provodnička putanja nanosi nerastegnuta na deo za pričvršćivanje, provodne čestice moraju biti komprimovane kada se kompresuju. Međutim, to otežava, na primer, nerastegnuta matrica u koju su ugrađene provodne čestice, tako da se čak i uz jaku kompresiju provodne čestice samo malo pritiskaju jedna prema drugoj.

Provodnička putanja, koja, na primer, ima provodljive čestice ugrađene u matricu kao noseći materijal, može se rastegnuti pre nego što se nanese na deo za pričvršćivanje i nanese na nerastegnutu (elastomernu) podlogu ili izolacioni sloj. Štaviše, provodnička putanja se može naneti u nerastegnutom stanju na nerastegnutu elastomernu podlogu. Podloga se zatim može rastegnuti zajedno sa provodničkom putanju i naneti na deo za pričvršćivanje u ovom rastegnutom i prethodno napregnutom stanju.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, deo za pričvršćivanje ima žleb u kome je postavljena provodnička putanja. Drugim rečima, provodnička putanja nije postavljena direktno na krajnjoj spoljnoj površini dela za pričvršćivanje, već na unutrašnjoj površini dela za pričvršćivanje unutar žleba. Provodnik se može pričvrstiti na bočne zidove žleba ili na donju površinu žleba. To znači da se kolosek provodnika može zaštititi od spoljašnjih uticaja.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, žleb posebno ima podrez, a provodnička putanja je postavljena na unutrašnjoj površini podreza.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, žleb je ispunjen zaptivnim materijalom, pri čemu zaptivni materijal posebno sadrži silikon, poliuretan i/ili akrilnu smolu. Ovo povećava zaštitu provodničke putanje od spoljašnjih uticaja.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, upravljačko kolo za kontrolu struje u provodničkoj putanji je postavljeno u spojnom delu. Upravljačko kolo, takođe, može biti deo jedinice za evaluaciju. Upravljačko kolo kontroliše posebno ulaz električne energije u provodničku putanju. Dalje, električna energija se može uvesti u provodničku putanju na konstantan ili impulsni način, na primer, pomoću upravljačkog kola. Štaviše, upravljačko kolo može da napaja jednosmernu ili naizmeničnu struju u provodničku putanju na unapred određenim frekvencijama.

Upravljačko kolo se može integrisati u spojni deo ili se može odvojiti. Upravljačko kolo može, na primer, imati elektronske komponente, kao što su releji ili procesori.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, upravljačko kolo u spojnom delu je odštampano na njegovoj površini. Štaviše, upravljačko kolo može biti pričvršćeno ili odštampano na fleksibilnoj podlozi, kao što je samolepljiva folija, pri čemu se samolepljiva folija može pričvrstiti u oblasti spajanja.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, upravljačko kolo ima radio modul za slanje signala koji se odnose na otpor provodničke putanje do date eksterne jedinice za procenu. Radio modul je posebno projektovan da prenosi signale bežično do jedinice za procenu. Konkretno, radio modul može biti blutut modul, indukcioni modul ili RFID modul za prenos signala.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, telo za pričvršćivanje u spojnom delu ima element interfejsa za izvor energije i/ili za spoljašnju jedinicu za procenu. Element interfejsa ima posebno USB utičnicu, indukcionu petlju ili RFID interfejs. Na primer, energija za provodničku putanju može se induktivno uvesti spolja u spojni deo. Štaviše, izmereni signali koji se odnose na otpor provodničke putanje mogu se preneti preko RFID modula. Kao što je gore opisano, radio modul se, takođe, može obezbediti za prenos odgovarajućih signala preko, na primer, blututa ili drugih tehnologija bežične veze. Dalje, pored bežičnog prenosa signala, element interfejsa može imati i uređaje za žičani prenos signala. Na primer, element interfejsa može da formira USB port, serijski port ili port za optička vlakna.

Jedinica za eksternu evaluaciju može, na primer, da predstavlja mobilnu jedinicu za evaluaciju, kao što je mobilna računarska jedinica, na primer tablet računar ili pametni telefon. Odgovarajući signali koji se odnose na otpore provodničke putanje ili njihovu promenu otpora mogu se prenositi bežično kao što je gore opisano. Štaviše, žičana veza sa mobilnom jedinicom za evaluaciju može se uspostaviti preko standardizovanih interfejsa. Štaviše, odgovarajući signali se, takođe, mogu preneti u kontrolni centar, koji može centralno pratiti stanja pojedinih uređaja u realnom vremenu. Shodno tome, status uređaja se može brzo očitati i proveriti na jednostavan način.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, jedinica za procenu je postavljena u spojnom delu, koji je konfigurisan da meri promene otpora provodničke putanje. U ovoj primernoj realizaciji, jedinica za procenu je integrisana u spojni deo. Jedinica za procenu prima signale sa odgovarajućih otpora provodničke putanje i utvrđuje da li je odstupanje električnog otpora u provodnoj putanji unutar graničnih vrednosti ili prelazi određenu graničnu vrednost. Jedinica za procenu tada može da prosledi procenjene podatke u vezi sa promenom otpora provodničke putanje na kontrolni ili nadzorni uređaj.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, jedinica za procenu ima signalni element, pri čemu je signalni element konfigurisan da emituje indikacioni signal, posebno vizuelni ili akustični indikacioni signal, na osnovu detektovane promene otpora. Signalni element može, na primer, biti zvučnik koji emituje zvuk ili optički element, kao što je LED, koji odražava stanje uređaja. Na primer, ako jedinica za procenu utvrdi da su određene granične vrednosti za promenu otpora provodničke putanje prekoračene, alarmni signal se može izdati zvučno kao savetodavni signal. Štaviše, na primer, ako dođe do promene otpora provodničke putanje u okviru graničnih vrednosti, određena boja svetla može se emitovati kao indikacioni signal. Na primer, LED može da svetli zeleno u ovom slučaju. Ako je granična vrednost promene otpora prekoračena, boja svetla se podešava, na primer, pomoću LED koji emituje crvenu svetlost. Prema sledećoj primernoj realizaciji, telo za pričvršćivanje ima izvor energije, posebno bateriju, za napajanje električne energije provodničkoj putanji. Izvor energije posebno može biti punjiv, na primer obezbeđivanjem dodatnih fotonaponskih elemenata. Alternativno, odgovarajući izvor energije može biti spojen na spojnu sekciju zajedno sa eksternom jedinicom za procenu kako bi se zatim provodnička putanja snabdevala električnom energijom.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, telo za pričvršćivanje je barem delimično obloženo zaštitnim slojem, posebno onim koji se sastoji od materijala za kapsuliranje ili zaštitnog laka.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, uređaj je uređaj za sidrenje u steni, a telo za pričvršćivanje je projektovano kao anker za kamen tako da se objekat, posebno segment, može pričvrstiti za noseći element, posebno planinski zid ili potporni zid, pomoću dela za pričvršćivanje. Dalje, telo za pričvršćivanje može biti projektovano kao nosivi anker da bi se stabilizovao noseći element, na primer, planinski zid. Deo za pričvršćivanje se ubacuje u bušotinu u nosećem elementu i fiksira pomoću utisne veze ili materijalnog spoja, na primer, pomoću maltera ili smole. Na primer, objekat koji treba da se pričvrsti, kao što je obloga tunela ili segment, može da se pričvrsti za stensko anker. Spojni deo može biti vidljiv i dostupan spolja i/ili takođe može biti skriven i čitljiv za potrebe signalizacije, tako da se promene u električnom otporu provodničke putanje duž dela za pričvršćivanje mogu proceniti pomoću jedinice za procenu.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, telo za pričvršćivanje je projektovano kao nosivi anker tako da u njega se uvodi deo za pričvršćivanje za stabilizaciju nosećeg elementa, posebno planinskog zida ili potpornog zida. Zabijanje nosivog ankera ili umetanje nosivog ankera u bušotinu sa naknadnim lepljenjem ili malterisanjem u planinski zid ili drugi potporni zid dovodi do očvršćavanja i zadržavanja. Sa nosivim ankerom prema pronalasku sada je moguće, na primer, detektovati pomeranje planinskog zida i na taj način otkriti njegovu nestabilnost u ranoj fazi.

Prema sledećoj primernoj realizaciji, telo za pričvršćivanje je projektovano kao armaturna šipka tako da se noseći element, posebno betonski element, može stabilizovati pomoću dela za pričvršćivanje. Armaturna šipka može, na primer, biti šipka napravljena od metala, posebno čelika (čelik za armiranje, armaturno gvožđe), ili šipka od čvrstih vlakana, posebno materijala od ugljeničnih vlakana, i može se koristiti u hibridnom materijalu. Na primer, armaturna šipka se može koristiti u betonskoj masi za formiranje armiranog betona. U tu svrhu, na primer, sve ili samo neke armaturne šipke mogu biti projektovane u skladu sa predmetnim pronalaskom i postavljene u konstrukciju, kao što je visoka zgrada ili most. Beton se zatim može sipati oko armaturnih šipki u skladu sa tim. Tokom životnog veka konstrukcije mogu se očitati električni otpori armaturnih šipki prema pronalasku, tako da se mogu izvesti zaključci o strukturnom stanju armiranog betona. Ovo omogućava praćenje stanja konstrukcije u realnom vremenu. Podaci koji se odnose na električni otpor armaturnih šipki mogu se očitati neprekidno ili u određenim kontrolnim periodima. Zbog velikog broja armaturnih šipki koje se koriste u zgradi, veliki broj mernih tačaka se može generisati na velikom broju mernih mesta (na primer, preko 1000 mernih tačaka) u zgradi, tako da je moguće precizno praćenje stanja zgrade.

U skladu sa tim, armaturna šipka ima deo za pričvršćivanje koji je ograđen građevinskom masom ili betonskom masom. Provodnička putanja se postavlja na deo za pričvršćivanje i/ili u žleb ili otvor dela za pričvršćivanje. Spojni deo se, takođe, može formirati unutar tela za pričvršćivanje armaturne šipke radi bolje zaštite. Konkretno, element interfejsa u spojnom delu može imati indukcionu petlju i/ili RFID interfejs da bi spolja induktivno uveo energiju za provodničku putanju u spojni deo. Štaviše, izmereni signali koji se odnose na otpor provodničke putanje mogu se prenositi bežično preko elementa interfejsa (npr. RFID modula).

Prema sledećoj primernoj realizaciji, uređaj je uređaj, a telo za pričvršćivanje je projektovano kao element vijka, element zavrtnja ili element za tiple, tako da se predmet može pričvrstiti za noseći element, posebno zid zgrade, pomoću dela za pričvršćivanje.

Element vijka se, na primer, pritiskom uklapa u noseći element, tj. pričvršćuje za drugog veznog partnera, kao što je zid zgrade. Kada se promeni sila pritiska u utiskivanju, na primer usled deformacije prijemnog otvora u koji je pričvršćen element zavrtnja, menja se i električni otpor u provodnoj putanji, tako da se kvalitet, kao što je smanjenje veznog pritiskanja, može se izmeriti.

U uređaju koji je sa elementom zavrtnja može se predvideti spoljni navoj na površini dela za pričvršćivanje. Duž uzdužnog pružanja elementa zavrtnja može se izrezati uski žleb kroz navoje, u kojima se nalazi provodnička putanja. Element zavrtnja se može zašrafiti u veznog partnera, kao što je tipl ili rupa za bušenje sa odgovarajućim navojem. U zavisnosti od stepena obrtnog momenta kojim se element zavrtnja ušrafi u bušotinu, stvara se odgovarajuća sila povezivanja između spojnih partnera. Ovo takođe dovodi do odgovarajuće deformacije elementa zavrtnja. U slučaju postojeće navojne veze može se izmeriti smanjenje sile veze, jer odgovarajuće smanjenje sile veze dovodi do neznatne deformacije veznih partnera, a samim tim i provodničke putanje, tako da se moraju meriti promene otpora. Dalje, prilikom uvrtanja elementa zavrtnja može se proveriti da li je postignut željeni ili unapred određeni obrtni moment pri uvrtanju elementa zavrtnja. Pošto primena obrtnog momenta na element zavrtnja dovodi do unapred određene deformacije elementa zavrtnja i, shodno tome, provodničke putanje, omogućeno je odgovarajuće merenje promene otpora. Pored praćenja postojećeg navojnog spoja, može se proveriti i da li je pri ugradnji elementa zavrtnja primenjen navedeni obrtni moment.

Ako je uređaj projektovan kao element tiple, unutrašnji deo ili kao deo za pričvršćivanje i krajnji ili spoljašnji deo u odnosu na bušotinu mogu se definisati kao spojni deo. Provodnička putanja se može postaviti na unutrašnju ili spoljašnju stranu elementa tiple. U tu svrhu, element tiple može imati odgovarajuće uske žlebove u kojima su predviđene odgovarajuće provodničke putanje. Ako se element za pričvršćivanje, kao što je vijak ili zavrtanj, sada zabije u tiplu, deo za pričvršćivanje elementa tipla i provodna putanja se rastežu u skladu sa tim. Ovo opet dovodi do merljive promene otpora, što ukazuje na kvalitet pričvršćivanja tipla na element za pričvršćivanje.

Prema sledećoj primernoj realizaciji postupka, provodljivo mastilo se nanosi na deo za pričvršćivanje korišćenjem procesa sito štampe, procesa dubokog štampanja ili procesa mlaznog štampanja.

Koristeći proces štampanja, kao što je sito štampa ili mlazna (inkjet) štampa, provodljivo mastilo se nanosi na polimerne podloge, kao što su termoplastični film ili elastomerni film, sa debljinom sloja između 1 µm (mikrometar) i 10.000 µm, poželjno između 25 µm i 5000 µm. Ovo stvara provodničku putanju kao senzor naprezanja, čija je štampana dužina usklađena sa delom za pričvršćivanje (anker, vijak ili tipl). Senzori naprezanja imaju štampane krajnje kontakte (za povezivanje sa elektronskim kolom). Opciono, odgovarajuće elektronsko kolo (jedinica za procenu) se, takođe, štampa za merenje promene otpora provodničke putanje ili senzora naprezanja. Ovako proizvedeni senzori naprezanja su inkapsulirani (laminacijom ili nanošenjem zaštitnog laka). Senzori naprezanja se zatim ubacuju u jedan od u delu za pričvršćivanje, npr. anker, ulepljen izrezbaren žleb, vođe do spojnog dela (na primer, glave ankera ili glave zavrtnja) i povezuju sa elektronikom na spojnom delu.

Zaptivni materijal (poželjno na bazi polimera, na primer, silikon, poliuretan ili akrilna smola) se nanosi na zalepljeni senzor naprezanja (provodničku putanju) radi zaštite i, ako je potrebno, očvršćava.

Laminirani senzori naprezanja (provodničke putanje) se proizvode na podlozi praktično beskonačno sa odgovarajućim postavljenim dužinama. Laminirani senzori naprezanja se zatim namotaju. U daljem proizvodnom koraku, senzori naprezanja se odmotaju i zalepe u žleb ankera. Shodno tome, prema sledećoj primernoj realizaciji postupka, opisano je da je provodnička putanja prisutna u podlozi, pri čemu primena provodničke putanje duž toka nalik koloseku uključuje lepljenje podloge na deo za pričvršćivanje.

Kao alternativa štampanju električno provodljivog mastila na polimernu podlogu i zatim laminiranju, u prvom koraku, prvo se može naneti polimerna podloga direktno na anker (npr. štampanjem, premazivanjem tečnom fazom ili drugim postupkom), u drugom koraku zatim provodljivo mastilo, u trećem koraku inkapsulacija se odvija direktno na ankeru, u četvrtom koraku nanošenje zaštitnog sloja i u petom koraku povezivanje elektronike (štampane ili električne).

Koraci termičkog očvršćavanja i umrežavanja pokrenuti zračenjem (npr. UV svetlom) mogu biti povezani sa pomenutim procesima štampanja i premaza.

U nastavku je opisano kako instalirati i koristiti uređaj kao anker za kamen. Anker se ubacuje u planine ili konstrukciju i sidri. Anker ima „nulto stanje naprezanja“ odmah nakon sidrenja. Ako je dioda spojena na glavu sidra, ona svetli zeleno. Alternativno, „stanje nultog napona“ se prenosi bežično putem elektronike.

Ako stena ili drugi materijal koji okružuje anker počne da se kreće i anker je podvrgnut naprezanju ili smicanju, stanje naprezanja u ankeru se menja u poređenju sa „nultim“ stanjem naprezanja. Ova promena stanja naprezanja utiče i na senzor naprezanja od provodljivog mastila, koji se lepi u žleb ankera ili štampa direktno na ankeru. Provodno mastilo menja otpor. Ova promena otpora se prenosi na povezanu elektroniku i ili se prikazuje preko elektronskog kola u obliku promene boje svetla na glavi armature ili se bežično prenosi u sistem kao izmerena vrednost. Promena boje se podešava proporcionalno povećanju napona u armaturi.

Ako se anker pokida ili slomi, otpor senzora naprezanja skače na beskonačno visoku vrednost. Ovo je, takođe, direktno naznačeno u vidu promene boje svetlosti ili trepćućeg izvora svetlosti ili akustičnog signala ili druge vrste signala.

Električno provodljivo mastilo za proizvodnju senzora naprezanja nanosi se na žleb ankera ili se štampa na ankeru. Predmetni pronalazak prvi put opisuje upotrebu električno provodljivog mastila na ankerima u svrhu merenja deformacija ankera, kao i tip primene i prikaz izduženja na glavi ankera. Ovo uključuje elektronsko prevođenje promene naprezanja u kod boja i aktiviranje akustičnog signala u slučaju pucanja ankera. Senzori naprezanja na bazi elastomera zasnovani na provodljivom mastilu su veoma osetljivi na mala naprezanja. Ovo je veoma korisno kada se primeni na uređaj ili anker. Još jedna značajna, presudna prednost je niska cena primene senzora naprezanja zasnovanih na provodljivom mastilu na ankerima. Senzori naprezanja se sastoje samo od provodne linije (provodljivog mastila), koja na određenim mestima može imati kupasta suženja. Usmerenost osetljivosti se može odrediti na osnovu lokacije suženja ili željenog pravca suženih puteva otpora.

Kratak opis crteža

Za dalje objašnjenje i bolje razumevanje predmetnog pronalaska, primeri realizacija će biti detaljnije opisani u nastavku uz upućivanje na priložene crteže. Oni pokazuju:

Slika 1 je šematski prikaz uređaja kao ankera za kamen, koji je pričvršćen za planinski zid, prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

Slika 2 je šematski prikaz uređaja kao ankera za kamen sa slike 1.

Slika 3 je šematski prikaz toka provodničke putanje prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

Slika 4 je šematski prikaz vijugavog toka provodničke putanje prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

Slika 5 prikazuje šematski prikaz provodničke putanje obložene supstratom prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

Slika 6 prikazuje šematski prikaz provodničke putanje sa kupastim suženjem prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

Slika 7 prikazuje šematski prikaz spojnog dela sa elementom interfejsa prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

Slika 8 je šematski prikaz preseka dela za pričvršćivanje sa žlebom prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

Slika 9 je šematski prikaz preseka spojnog dela sa žlebom prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

Slika 10 prikazuje šematski presek spojnog dela sa žlebom u kome je postavljena jedinica za procenu, prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

11 prikazuje šematski prikaz uređaja kao uređaja zavrtnja prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

Slika 12 je šematski prikaz uređaja kao armaturne šipke prema primeru realizacije predmetnog pronalaska.

Detaljan opis primernih realizacija

Iste ili slične komponente na različitim slikama imaju iste pozivne oznake. Prikazi na slikama su šematski.

Slika 1 i Slika 2 prikazati uređaj kao anker 100 za kamen, koji je pričvršćen u planinski zid kao noseći element 160. Uređaj 100 posebno ojačava ili pričvršćuje površinu stene ili površinu stene zaptivenu rešetkom ili mlaznim betonom ili segmentom kao objektom 150, pri čemu uređaj 100 ima nadzor stanja za određivanje deformacije. Uređaj 100 ima telo 101 za pričvršćivanje sa delom 102 za pričvršćivanje za umetanje u noseći element 160 i provodničku putanju 104, koja je električno provodljiva i koja se primenjuje na deo 102 za pričvršćivanje duž toka nalik koloseku za merenje mehaničkog naprezanja. Telo 101 za pričvršćivanje ima spojni deo 103 za spajanje sa jedinicom 105 za procenu.

Provodnička putanja 104 je projektovana tako da se može napajati električnom energijom iz spojnog dela 103, pri čemu električni otpor provodničke putanje 104 ukazuje na deformaciju tela 101 za pričvršćivanje u delu 102 za pričvršćivanje.

Uređaj ima praćenje stanja kvaliteta pričvršćivanja, posebno između segmenta kao objekta 150 koji se pričvršćuje i planinskog zida kao nosećeg elementa 160. Telo za pričvršćivanje ima deo 102 za pričvršćivanje, koji posebno ima deo tela 101 za pričvršćivanje koji je delimično ili potpuno umetnut u noseći element 160. Deo 102 za pričvršćivanje je dalje pričvršćen u otvor nosećeg elementa 160 materijalnom vezom, kao u ovom slučaju pomoću maltera 151. Pored toga, uređaj može imati pričvrsnu ploču 106 koja pritiska objekat 150 na noseći element 160.

Dalje, telo 101 za pričvršćivanje ima spojni deo 103, koji je formiran u delu tela 101 za pričvršćivanje, koji štrči iz nosećeg elementa 160 u stanju pričvršćivanja. Posebno, spojni deo 103 je dostupan i/ili vidljiv spolja kada je uređaj u priključenom stanju.

Da bi se izmerio kvalitet pričvršćivanja između uređaja i nosećeg elementa 160, na delu 102 za pričvršćivanje je postavljena provodnička putanja 104 u obliku mreže, koja se napaja električnom energijom, posebno iz spojnog dela 102. Provodnička putanja 104 će se napajati električnom energijom na takav način da se može meriti električni otpor provodničke putanje 104.

Provodnička putanja 104 je pričvršćena za deo za pričvršćivanje na takav način da provodnička putanja prati odgovarajuće deformacije ili pomeranja dela 102 za pričvršćivanje. Ako je deo 102 za pričvršćivanje sabijen, rastegnut ili prekinut, provodnička putanja 104 se deformiše u skladu sa tim. Promena otpora provodničke putanje 104 ukazuje na deformaciju same provodničke putanje 104 i, shodno tome, dela 103 za pričvršćivanje.

Na primer, nakon što je uređaj prvi put pričvršćen za noseći element 160, može se izmeriti otpor provodničke putanje 104. Izmereni otpor odgovarajućeg novog i neoštećenog pričvršćivanja koristi se kao ciljna vrednost ili početna vrednost. Promena otpora se menja sa veličinom deformacije provodničke putanje 100 i, shodno tome, dela 102 za pričvršćivanje. Na kraju, prekid ili odvajanje dela za pričvršćivanje i koji odgovara provodničkoj putanji 104 dovodi do prekida provodljivosti provodnika provodničke putanje 104 i tako pokazuje oštećenje pričvršćivanja.

Jedinica 105 za procenu može biti odvojivo spojena ili fiksirana na spojni deo 103 da bi se izmerio i procenio električni otpor provodničke putanje. Jedinica 105 za procenu može, na primer, da generiše signal indikacije koji pruža informacije o kvalitetu pričvršćivanja ili uređaja.

Uređaj, kao što je prikazano u ovom primeru kao uređaj 100 za ankerisanje za kamen sa pametnim ankerisanjem, može se posebno projektovati u jednom komadu, pri čemu su spojni deo 103 i deo 102 za pričvršćivanje projektovani integralno, tj. monolitno. Alternativno, uređaj se može projektovati modularno, tako da su deo 102 za pričvršćivanje i spojni deo 103 projektovani odvojeno jedan od drugog. Deo 102 za pričvršćivanje i deo za spajanje mogu, na primer, da budu rastavno spojeni jedan sa drugim. Na primer, deo 102 za pričvršćivanje ostaje u nosećem elementu 160, a spojni deo 103 je spojen na deo 102 za pričvršćivanje samo tokom provera da bi se izmerio otpor provodničke putanje 104. Provodnička putanja 104 je posebno napravljena od provodljivog mastila.

Kao što je prikazano u primernoj realizaciji na Slici 1, mrežasti tok provodničke putanje 104 štrči u spojni deo 102 na takav način da postoji električna provodljivost između provodničke putanje 104 u spojnom delu 103 i delu 102 za pričvršćivanje. Provodnička putanja 104 se tako može napajati energijom iz spojnog dela 103 i može se očitati odgovarajuća promena otpora.

Telo 102 za pričvršćivanje je barem delimično obloženo zaštitnim slojem, posebno koji se sastoji od materijala za kapsuliranje ili zaštitnog laka.

Slika 3 prikazuje šematski prikaz toka provodničke putanje 104. Provodnička putanja 104 u spojnom delu formira najmanje dva električna kontakta 301, 302, pri čemu mrežasti tok provodničke putanje 104 ide od jednog od električnih kontakata 301 preko dela za pričvršćivanje na drugi električni kontakt 302. Provodnička putanja 104 tako ide u obliku petlje od jednog kraja dela 102 za pričvršćivanje, na koji je spojen na spojni deo 103 i prisutan je prvi električni kontakt 301, do suprotnog kraja dela 102 za pričvršćivanje i nazad do drugog električnog kontakta 302. Dakle, jedan izvor napona ili upravljačko kolo 901 (pogledajte Sliku 9) može da centralno dovodi potrebnu električnu energiju za merenje otpora iz spojnog dela 103.

Slika 4 šematski prikazuje krivudavi tok provodničke putanje 104 između kontakata 301, 302 prema primeru realizacije predmetnog pronalaska. Veliki deo površine dela 102 za pričvršćivanje tako može biti pokriven provodničkom putanjom 104, tako da se povećava verovatnoća merenja lokalnih deformacija.

Konkretno, senzori naprezanja (provodničke putanje 104) štampani na bazi provodljivog mastila mogu se primeniti na linijski način (videti Sliku 3) ili na vijugavi način (videti Sliku 4).

Širina toka nalik koloseku provodničke putanje 104 može biti između 20 μm (mikrometara) i 2500 μm, posebno između 25 μm i 2000 μm.

Slika 5 prikazuje šematski prikaz provodničke putanje 104 na podlozi 501 prema primeru realizacije predmetnog pronalaska. Primena provodničke putanje 104 duž toka nalik koloseku može se izvršiti lepljenjem podloge 501 na deo 102 za pričvršćivanje.

Slika 6 prikazuje šematski prikaz provodničke putanje 104 sa ograničenjem ili kupastim suženjem 601. Najmanje dva dela koloseka toka nalik koloseku provodničke putanje 104 imaju različite širine putanje b1, b2 jedna u odnosu na drugu. Konkretno, provodnička putanja može imati jedno ili više ograničenja ili suženja 601 na određenim tačkama dela 103 za pričvršćivanje. Znajući postojanje položaja suženja 601, može se odrediti tačna lokacija deformacije za određenu promenu otpora. Položaj kupastog suženja omogućava da se odredi željeni pravac suženih otpornih putanja provodničke putanje, a samim tim i usmerenost osetljivosti.

Slika 7 prikazuje šematski prikaz spojnog dela 103 sa elementom 701 interfejsa. Element 701 interfejsa je konfigurisan za povezivanje izvora energije i/ili za jedinicu 105 za procenu. Element interfejsa ima posebno USB utičnicu, indukcionu petlju ili RFID interfejs. Na primer, energija za provodničku putanju 104 može se induktivno uvesti spolja u spojni deo 103. Štaviše, izmereni signali koji se odnose na otpor provodničke putanje mogu se preneti preko elementa interfejsa (npr. RFID modula).

Slika 8 prikazuje šematski presek dela 102 za pričvršćivanje sa žlebom 802. Provodnička putanja 104 je postavljena u žlebu 802. Provodnička putanja se može pričvrstiti na bočne zidove žleba 802 ili na donju površinu žleba 802. Provodnička putanja 104 se tako može zaštititi od spoljašnjih uticaja.

Elektroizolacioni izolacioni sloj 801 je postavljen između površine dela 102 za pričvršćivanje i provodničke putanje 104. Debljina sloja izolacionog sloja 801 može biti, na primer, između 1 µm (mikrometar) do 10.000 µm, posebno 15 µm do 5.000 µm.

Žleb 802 je dalje ispunjen zaptivnim materijalom 803, pri čemu zaptivni materijal 803 posebno sadrži silikon, poliuretan i/ili akrilnu smolu. Ovo povećava zaštitu provodničke putanje od spoljašnjih uticaja.

Slika 9 prikazuje šematski presek spojnog dela 103 sa žlebom 802. Upravljačko kolo 901 za upravljanje strujom u provodničkoj putanji 104 je postavljeno u spojnom delu 103. Upravljačko kolo 104, takođe, može biti deo jedinice 105 za procenu. Upravljačko kolo 901 kontroliše posebno ulaz električne energije u provodničku putanju 104. Upravljačko kolo 104 je integrisano u spojni deo 103. Upravljačko kolo 901 može, na primer, imati elektronske komponente, kao što su releji ili procesori. Konkretno, upravljačko kolo 901 može biti odštampano na površini u žlebu 802. Upravljačko kolo, takođe, ima radio modul 902 za slanje signala koji se odnose na otpor provodničke putanje 104 do date jedinice 105 za procenu. Radio modul 902 je posebno projektovan da prenosi signale bežično do jedinice 105 za procenu. Konkretno, radio modul 902 može formirati blutut modul, indukcioni modul ili RFID modul za prenos signala. Štaviše, izvor energije 903, kao što je baterija, takođe može biti obezbeđen u spojnom delu 103.

Slika 10 prikazuje šematski presek spojnog dela 103 sa žlebom 802 u kome je postavljena jedinica 105 za procenu. Jedinica 105 za procenu je konfigurisana da meri promene otpora provodničke putanje. U primernoj realizaciji na Slici 10, jedinica 105 za procenu je integrisana u spojni deo 103. Jedinica 105 za procenu prima signale odgovarajućih otpora provodničke putanje 104 i utvrđuje da li je odstupanje električnog otpora u provodnoj putanji 104 unutar graničnih vrednosti ili prelazi određenu graničnu vrednost. Jedinica 105 za procenu tada može da prosledi procenjene podatke u vezi sa promenom otpora provodničke putanje 104 uređaju za nadzor.

Jedinica 105 za procenu ima npr. signalni element 1001, pri čemu je signalni element 1001 konfigurisan da emituje indikacioni signal, posebno vizuelni ili zvučni indikacioni signal, na osnovu detektovane promene otpora. Signalni element 1001 može, na primer, da predstavlja zvučnik koji emituje zvuk ili optički element, kao što je LED, da bi reflektovao stanje uređaja 100, 1100. Ukoliko jedinica 105 za procenu utvrdi, na primer, da su određene granične vrednosti promene otpora provodničke putanje 104 prekoračene, alarmni signal se može izdati zvučno kao savetodavni signal. Štaviše, na primer, ako dođe do promene otpora provodničke putanje 104 unutar graničnih vrednosti, LED svetli zeleno. Ako se prekorači granična vrednost za promenu otpora, boja svetla se podešava, na primer, tako što LED svetli žuto ili crveno.

Štaviše, izvor energije 903, posebno baterija, obezbeđen je na telu 101 za pričvršćivanje, posebno u spojnom delu 102, za dovod električne energije u provodničku putanju, upravljačko kolo 901 i jedinicu 105 za procenu, ako su integrisani u telo 101 za pričvršćivanje.

Slika 11 je šematski prikaz uređaja kao elementa 1100 zavrtnja ili vijka.

Element 1100 zavrtnja je pričvršćen u noseći element 160, na primer, pomoću utiskivanja. Element 1100 zavrtnja ima glavu 1102 zavrtnja i osovinu 1103. Osovina 1103 formira deo 102 za pričvršćivanje, a glava 1102 zavrtnja formira spojni deo 103. Provodnička putanja 104 ide najmanje duž osovine 1103. Odgovarajući kontakti 301, 302 su formirani u spojnom delu 103 preko provodne veze. Dovođenje električne energije u provodničku putanju 104 kontroliše se preko upravljačkog kola 901. Odgovarajući kontrolni signali mogu se bežično preneti na upravljačko kolo 901 preko radio modula 902. Štaviše, signali koji se odnose na merenje otpora šalju se iz radio modula 902 do spoljašnje jedinice 105 za procenu, na primer.

Dalje, glava 1102 zavrtnja može imati držač 1101 alata, u koji se može zakačiti odgovarajući alat, kao što je odvijač. U isto vreme, na primer, električna energija se može spojiti preko držača 1101 alata da bi se upravljačko kolo 901 snabdevalo električnom energijom.

Štaviše, navoj 1104 može biti obezbeđen na elementu 1100 zavrtnja na površini dela 102 za pričvršćivanje. Duž uzdužnog opsega elementa 1100 zavrtnja, kroz navoje navoja 1104 može se izrezati uski žleb, u kome se nalazi provodnička putanja 104.

Slika 12 prikazuje šematski prikaz uređaja kao armaturne šipke 1200 prema primeru realizacije predmetnog pronalaska. Deo 102 za pričvršćivanje armaturne šipke 1200 stabilizuje noseći element, na primer betonski element 1201. Armaturna šipka 1200 formira metalnu šipku na koju je liven betonski materijal 1201. Na ovaj način se proizvodi armirani beton i prvenstveno se koristi u izgradnji zgrada. Tokom životnog veka konstrukcije mogu se očitati električni otpori armaturnih šipki 1200 prema pronalasku, tako da se mogu izvesti zaključci o strukturnom stanju armiranog betona. Ovo omogućava praćenje stanja konstrukcije u realnom vremenu. Podaci koji se odnose na električne otpore armaturnih šipki 1200 mogu se čitati neprekidno ili u određenim kontrolnim periodima.

Shodno tome, armaturna šipka 1200 ima deo za pričvršćivanje koji je ograđen građevinskom masom ili betonskom masom 1201. Provodnička putanja se postavlja na deo 1204 za pričvršćivanje i/ili u žleb 802 ili otvor u delu 102 za pričvršćivanje. Spojni deo 103 se takođe može formirati unutar tela 101 za pričvršćivanje armaturne šipke 1200 radi bolje zaštite. Konkretno, element interfejsa u spojnom delu 103 ima indukcionu petlju i/ili RFID interfejs za induktivno unošenje energije za provodničku putanju 104 spolja u spojni deo 103.

Pored toga, treba napomenuti da „obuhvata“ ne isključuje druge elemente ili korake, a „jedan“ ne isključuje veći broj.

Dalje, treba napomenuti da se karakteristike ili koraci koji su opisani u vezi sa jednom od gore navedenih realizacija takođe mogu koristiti u kombinaciji sa drugim karakteristikama ili koracima drugih gore opisanih realizacija. Pozivne oznake u patentnim zahtevima ne treba da se posmatraju kao ograničenje.

Spisak pozivnih oznaka:

100 Uređaj, uređaj za sidrenje za kamen 1100 Uređaj, element zavrtnja

1101 Držač alata

101 Telo za pričvršćivanje 1102 Glava zavrtnja

102 Deo za pričvršćivanje 1103 Osovina

103 Spojni deo

104 Provodničke putanje 1200 Uređaj, armaturna šipka

105 Jedinica za evaluaciju

106 Montažna ploča 1201 Masa za oblikovanje, beton

150 Objekat 1202 Zid zgrade

151 Malter

160 Noseći element 301 Prvi kontakt 302 Drugi kontakt 501 Podloga

601 Kupasto suženje 701 Element interfejsa 801 Izolacioni sloj 802 Žleb

803 Zaptivni materijal 901 Upravljačko kolo 902 Radio modul 903 Izvor energije 1001 Signalni element

Claims (15)

Patentni zahtevi

1. Uređaj (100, 1100, 1200) za pričvršćivanje objekta (150) na noseći element (160) i/ili za stabilizaciju nosećeg elementa (160), pri čemu uređaj (100, 1100, 1200) obuhvata praćenje stanja za određivanje deformacije, a uređaj (100, 1100) obuhvata:

telo (101) za pričvršćivanje koje ima deo (102) za pričvršćivanje za umetanje u noseći element (160),

provodničku putanju (104) koja je električno provodljiva i primenjena duž toka nalik koloseku za merenje mehaničkog naprezanja na delu (102) za pričvršćivanje,

pri čemu telo (101) za pričvršćivanje obuhvata spojni deo (103) za spajanje sa jedinicom (105) za procenu,

pri čemu je provodnička putanja (104) projektovana tako da se može napajati električnom energijom iz spojnog dela (103),

pri čemu je električni otpor provodničke putanje (104) indikativan za deformaciju tela (101) za pričvršćivanje u delu (102) za pričvršćivanje,

pri čemu tok nalik koloseku provodničke putanje (104) štrči u delu za spajanje (103) tako da postoji električna provodljivost između provodničke putanje (104) u spojnom delu (103) i dela (102) za pričvršćivanje.

2. Uređaj (100, 1100, 1200) prema zahtevu 1,

pri čemu provodnička putanja (104) obuhvata noseći materijal u koji su ugrađene provodne čestice.

3. Uređaj (100, 1100, 1200) prema zahtevu 1 ili 2,

pri čemu provodnička putanja (104) formira u spojnom delu (103) najmanje dva električna kontakta (301, 302),

pri čemu se tok nalik koloseku provodničke putanje (104) proteže od jednog od električnih kontakata (301) preko dela (102) za priključivanje do drugog električnog kontakta (302).

4. Uređaj (100, 1100, 1200) prema bilo kom od zahteva 1 do 3,

pri čemu je tok nalik koloseku provodničke putanje (104) u delu (102) za pričvršćivanje najmanje delimično u obliku meandra, i/ili

pri čemu je širina toka nalik koloseku posebno između 20 µm i 2500 µm, posebno između 25 µm i 2000 µm, i/ili

pri čemu su najmanje dva dela toka nalik koloseku različite širine jedan u odnosu na drugi, i/ili

pri čemu je između površine dela (102) za pričvršćivanje i provodničke putanje (104) postavljen elektroizolacioni izolacioni sloj (801),

pri čemu izolacioni sloj (801) posebno obuhvata polimernu podlogu, posebno termoplastični film i/ili elastomerni film, i/ili

pri čemu je provodnička putanja (104) elastično formirana i provodnička putanja (104) se primenjuje na deo (102) za pričvršćivanje u rastegnutom i sabijenom stanju.

5. Uređaj (100, 1100, 1200) prema bilo kom od zahteva 1 do 4,

pri čemu deo (102) za pričvršćivanje obuhvata žleb (802) u kome je postavljena provodnička putanja (104),

pri čemu je posebno žleb (802) ispunjen zaptivnim materijalom (803),

pri čemu zaptivni materijal (803) posebno sadrži silikon, poliuretan i/ili akrilnu smolu.

6. Uređaj (100, 1100, 1200) prema bilo kom od zahteva 1 do 5,

pri čemu je upravljačko kolo (901) za kontrolu struje u provodničkoj putanji (104) postavljeno u spojnom delu (103),

pri čemu je posebno upravljačko kolo (901) u delu za spajanje (103) odštampano na površini spojnog dela (103), i/ili

pri čemu upravljačko kolo (901) obuhvata radio modul (902) za prenos signala koji se odnose na otpor provodničke putanje (104) do date jedinice (105) za procenu.

7. Uređaj (100, 1100, 1200) prema zahtevu 6,

pri čemu telo (101) za pričvršćivanje u spojnom delu (103) obuhvata element (701) interfejsa za izvor energije (903) i/ili za jedinicu (105) za procenu,

pri čemu element (701) interfejsa posebno obuhvata USB port, indukcionu petlju ili RFID interfejs.

8. Uređaj (100, 1100, 1200) prema bilo kom od zahteva 1 do 7,

pri čemu je u oblasti spajanja postavljena jedinica (105) za procenu, koja je konfigurisana da meri promene otpora provodničke putanje (104),

pri čemu posebno jedinica (105) za procenu obuhvata signalni element (1001), pri čemu je signalni element (1001) konfigurisan da emituje indikacioni signal, posebno vizuelni ili akustični indikacioni signal, na osnovu detektovane promene otpora.

9. Uređaj (100, 1100, 1200) prema bilo kom od zahteva 1 do 8,

pri čemu telo (101) za pričvršćivanje obuhvata izvor energije (903), posebno bateriju, za snabdevanje električnom energijom provodničke putanje (104), i/ili

pri čemu je telo (101) za pričvršćivanje najmanje delimično obloženo zaštitnim slojem, posebno koji se sastoji od materijala za kapsuliranje ili zaštitnog laka, i/ili

pri čemu je telo (101) za pričvršćivanje projektovano kao anker za kamen, tako da se objekat (150), posebno segment, može pričvrstiti na noseći element (160), posebno na planinski zid ili potporni zid, pomoću dela (102) za pričvršćivanje, ili

pri čemu je telo (101) za pričvršćivanje projektovano kao nosivi anker, tako da je deo (102) za pričvršćivanje za stabilizaciju nosećeg elementa (160), posebno planinskog zida ili potpornog zida, umetnut u noseći element (160) .

10. Uređaj (100, 1100, 1200) prema bilo kom od zahteva 1 do 9,

pri čemu je telo (101) za pričvršćivanje projektovano kao armaturna šipka, tako da se noseći element, posebno betonski element, može stabilizovati pomoću dela (102) za pričvršćivanje, i/ili

pri čemu je telo (101) za pričvršćivanje projektovano kao element vijka, element zavrtnja ili element tiple, tako da se objekat (150) može pričvrstiti na noseći element (160), posebno na zid zgrade, pomoću dela (102) za pričvršćivanje.

11. Postupak za određivanje deformacije uređaja (100, 1100, 1200) prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 10 za pričvršćivanje objekta (150) na noseći element (160), pri čemu postupak obuhvata:

merenje električnog otpora provodničke putanje (104), pri čemu je električni otpor indikativan za deformaciju tela (101) za pričvršćivanje u delu (102) za pričvršćivanje.

12. Postupak za proizvodnju uređaja (100, 1100, 1200) za pričvršćivanje objekta (150) na noseći element (160) i/ili za stabilizaciju nosećeg elementa (160), pri čemu uređaj (100, 1100, 1200) obuhvata:

obezbeđivanje tela (101) za pričvršćivanje koje ima deo (102) za pričvršćivanje za umetanje u noseći element (160),

nanošenje električno provodljive provodničke putanje (104) duž toka nalik koloseku za merenje mehaničkog naprezanja na delu (102) za pričvršćivanje,

pri čemu telo (101) za pričvršćivanje obuhvata spojni deo (103) za spajanje sa jedinicom (105) za procenu,

pri čemu je provodnička putanja (104) projektovana tako da se može napajati električnom energijom iz spojnog dela (103),

pri čemu je električni otpor provodničke putanje (104) indikativan za deformaciju tela (101) za pričvršćivanje u delu (102) za pričvršćivanje,

pri čemu tok nalik koloseku provodničke putanje (104) štrči u spojnom delu (103) tako da postoji električna provodljivost između provodničke putanje (104) u spojnom delu (103) i dela (102) za pričvršćivanje.

13. Postupak prema zahtevu 12,

pri čemu je provodnička putanja (104) proizvedena od električno provodljivog mastila koje sadrži noseći materijal koji ima rastvorene provodne čestice,

pri čemu se električno provodljivo mastilo nanosi na deo (103) za pričvršćivanje u tečnom stanju, i

pri čemu je primenjeni noseći materijal učvršćen, tako da je raspored provodnih čestica fiksiran u nosećem materijalu,

pri čemu se provodljivo mastilo posebno nanosi na deo (102) za pričvršćivanje postupkom sito štampe, postupkom dubokog štampanja ili postupkom mlaznog štampanja.

14. Postupak prema zahtevu 12,

pri čemu je provodnička putanja (104) prisutna u podlozi (501),

pri čemu nanošenje provodničke putanje (104) duž toka nalik koloseku obuhvata lepljenje podloge (501) na deo (102) za pričvršćivanje.

15. Postupak prema bilo kom od zahteva 12 do 14,

pri čemu je provodnička putanja (104) formirana elastično,

pri čemu postupak obuhvata:

istezanje provodničke putanje (104) u prednapregnutom stanju pre primene provodničke putanje (104).