ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ТРОСОВ Российский патент 2017 года по МПК G01L5/10 G01G19/14 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение может применяться в сфере производства измерительных приборов, предназначенных, в частности, для измерения натяжения тросов.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

У используемых в настоящее время датчиков существует проблема в виде неразборных корпусов, к которым со смещением крепятся тросы, натяжение которых должно быть измерено или проверено. Из-за стремления тросов возвращаться в свое естественное положение, которое ранее было нарушено, чтобы поместить их около датчика, последний должен быть продвинут в точку, где тросы ближе всего расположены друг к другу.

Следовательно, было бы необходимо, чтобы датчик располагался на каждом тросе, избегая, таким образом, его принудительный сдвиг, когда нужно приблизить тросы друг к другу.

Что касается современного состояния, то известно несколько документов, в которых описываются подобные датчики, разработанные для измерения натяжения тросов, среди которых наиболее соответствующими данному случаю являются патенты US 3653258 A; DE 19605036 A1; US 4118978 A; GB 2063494 A. Однако ни один из них, ни по одному ни вместе, нельзя считать эквивалентным датчику, предложенному здесь, что изложено в пунктах формулы изобретения.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как приводится в заголовке текста настоящего описания, данное изобретение относится к датчику для измерения натяжения тросов. В частности, обеспечивается поворот корпуса датчика, который был усовершенствован для измерения натяжения тросов, что позволяет оператору определить величину подвешенной к ним массы и ограничить уровни грузов при грузоподъемных операциях с массами, подвешенными на тросах, что актуально для грузоподъемных блоков или грузоподъемного механизма, например лифта, для которого внедрение этого устройства представляет наибольший интерес.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, предлагаемый в настоящем изобретении усовершенствованный датчик для измерения натяжения тросов является очевидным новшеством в пределах своего определенного диапазона применимости, позволяя, с одной стороны, создать датчик достаточно небольших размеров, чтобы на каждом тросе можно было расположить по одному датчику, даже если такие тросы располагаются достаточно близко друг к другу, а с другой стороны, снизить стоимость установки из-за простоты самого датчика.

Другим преимуществом настоящего изобретения являются малые временные затраты на установку датчика, что позволяет устанавливать большое количество датчиков в течение достаточно короткого срока, что также сокращает затраты на установку.

В то же время настоящее изобретение, как можно понять из конструкции датчика при его установке на каждый трос, позволяет сравнивать разность нагрузок на тросы и дает даже возможность обнаруживать провисание оборванных тросов, а также автоматически прерывать работы для обеспечения безопасности.

Датчик может быть снабжен встроенной электроникой в виде светодиода для подачи прерывистых сигналов в случае провисания тросов.

Предлагаемый в настоящем изобретении датчик для измерения натяжения тросов состоит из корпуса в форме параллелепипеда, от которого отходят различные опорные структуры, с механизмом внутри, позволяющим определять зоны, чувствительные к механическим напряжениям, где установлены экстензометры, которые изменяют свое электрическое сопротивление всякий раз, когда данный участок испытывает механическое напряжение в вышеупомянутой чувствительной к нему зоне, что позволяет определять действующие на материал деформирующие силы, которые необходимо измерить.

В частности, в соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения в состав вышеупомянутого корпуса датчика входят три штыря или цапфы, которые образуют опорные точки троса, к которому крепится датчик, эти цапфы устанавливаются с одной стороны датчика и располагаются вдоль него, выступая под прямым углом к плоскости, образованной стороной, из которой они выступают в позициях, соответствующих узлам тетрактиса относительно продольной оси корпуса. Кроме того, в незакрепленном конце цапфы выполнена проточка, через которую должен проходить натянутый трос.

В результате воздействия нагрузки в тросе возникает натяжение разной величины, которое действует на цапфы и передает деформацию на корпус датчика, приводя в действие экстензометр, который генерирует соответствующий электрический сигнал, считывание которого позволяет оценить интенсивность нагрузки. С другой стороны, для удобства крепления датчика, а также чтобы исключить необходимость использования специального инструмента и обеспечить крепление датчика с помощью общедоступного инструмента, такого как гаечный ключ, разводной или нет, соответствующего размера, предлагаемый датчик обладает следующими дополнительными особенностями.

С одной стороны, две из этих трех цапф, предназначенных для фиксации троса с помощью соответствующей проточки, крепятся неподвижно относительно корпуса датчика, в то время как третья подвижна, выдвигается относительно корпуса датчика; то есть выдвигается оператором либо вперед, либо назад, чтобы при необходимости "исчезнуть", когда датчик устанавливается на тросе, что облегчает операцию сборки, при этом она может "появиться" снова, когда трос уже помещен в проточки обоих неподвижных цапф или выступов и корпус датчика немного повернут относительно троса так, чтобы последний не нарушал положения, через которое проходит подвижная цапфа или выступ.

Одновременно на задней поверхности располагается выступ и отдельный участок поверхности, ограниченный как сверху, так и снизу приямками, толщина которого меньше толщины остальной части корпуса, при этом размер и конфигурация этого участка поверхности обеспечивают зацепление обычного гаечного ключа соответствующего типа, с помощью которого оператор должен выполнить соответствующие действия во время сборки для того, чтобы выровнять и переместить корпус датчика в правильное положение так, чтобы третья цапфа (или выступ) могла выдвигаться в свое рабочее положение.

Легко понять, как обе особенности значительно упрощают условия эксплуатации и время, затраченное на установку датчика на трос, натяжение которого будет измеряться.

Наконец, предусмотрен защитный футляр, который придает датчику более эстетичный внешний вид.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания настоящего изобретения к описанию прилагаются чертежи.

На фигуре 1 представлен вид сбоку с частичным разрезом датчика для измерения натяжений, который является целью настоящего изобретения.

На фигуре 2 представлен вид сверху на датчик, изображенный на фигуре 1.

На фигуре 3 представлен вид на одну из малых сторон датчика, изображенного на предыдущих фигурах.

На фигурах 4a, 4b, 4c и 4d представлены виды на предлагаемый датчик с разных сторон.

На фигурах 5a-5j показан датчик в процессе сборки.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

На основе вышеупомянутых фигур и согласно принятой нумерации позиций мы можем оценить пример осуществления датчика для измерения натяжения тросов, который является целью настоящего изобретения, различные части и элементы которого представлены и подробно описаны ниже.

Таким образом, как видно на фигурах 1-3, рассматриваемый датчик состоит из корпуса в форме изготовленного из металла параллелепипеда (1), от которого отходят опорные элементы (2, 2’), обеспечивающие его установку на тросе (3), при этом в зону корпуса (1), чувствительную к механическим напряжениям, монтируется механическая конструкция (4), в которой размещаются экстензометры (не показаны), которые изменяют свое электрическое сопротивление, когда участок корпуса (1), где расположена вышеупомянутая механическая конструкция (4), испытывает механическое напряжение. Таким образом мы можем определить силу деформации материала.

В соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения в качестве вышеупомянутых опорных элементов (2, 2’) используются три штыря или жесткие цапфы, хотя очевидно, что их могло бы быть больше, при этом они выступают со стороны одной из стенок корпуса, выполненного в форме параллелепипеда (1), при этом они могут также выходить с противоположной стороны, чтобы обеспечить установку датчика на двух тросах, или даже такие жесткие цапфы могли бы простираться до другого подобного датчика так, чтобы измерение натяжения было возможно на произвольном числе выстроенных в ряд тросов, размещенных между двумя датчиками.

В любом случае такие опорные элементы (2, 2’) в форме цапф выступают под прямым углом к плоскости упомянутой выше стенки корпуса (1) датчика в заданных позициях вдоль такой стенки с обеих сторон продольной оси датчика.

Согласно данному изобретению для установки датчика на пару близко расположенных тросов опорные элементы (2, 2’) могут изготавливаться разных размеров, при этом оба троса помещаются с одной стороны датчика.

Опорные элементы (2, 2’) в минимальной степени изменяют направление троса, вынуждая его принимать V-образную форму, с определяющим углом, стремящимся раскрыться при росте механического напряжения, что вызывает деформацию датчика в месте размещения чувствительной к деформациям механической конструкции (4).

Для обеспечения соответствующего соединения датчика с тросами опорные элементы (2, 2’) снабжены проточками, которые играют роль направляющих.

Для упрощения установки два опорных элемента крепятся неподвижно (2) к корпусу (1) датчика, в то время как третий подвижен (2’), и в одном из примеров осуществления настоящего изобретения он во время установки помещается на свое место, используя для этого отверстие; или в другом альтернативном варианте он выдвигается, что будет объяснено ниже.

Направляющие проточки гарантируют, что третий опорный элемент (2’) не может сместиться со своей позиции, так как оставшиеся опорные элементы (2) вместе с тросом (3) задают положение уникального третьего опорного элемента на плоскости, параллельно стенке корпуса в форме параллелепипеда (1), в которой размещаются все опорные элементы (2, 2’).

Для того чтобы удержать датчик на тросе, необходимо минимальное механическое натяжение, которое всегда имеется в лифтах и т.п.

Внутрь корпуса (2) датчика (1) встраивается электроника, обеспечивающая усиление сигнала, или даже микропроцессор, обеспечивающий подключение нескольких датчиков через шину.

На фигурах 4a и 4d представлен пример осуществления настоящего изобретения, в котором один из опорных элементов или крайняя цапфа, позиция (2’), подвижен; то есть это элемент может перемещаться вперед и назад относительно корпуса (1) датчика, чтобы упростить сборку датчика, как указано выше.

Таким образом, на фигуре 4a подвижный опорный элемент (2’) показан сдвинутым вперед; то есть в положении, соответствующем положению неподвижных опорных элементов (2), в то время как на фигуре 4b он сдвинут назад, выступая относительно задней части корпуса (1).

В общем, в корпус (1) вставляется механическая конструкция (4) для экстензометра, обеспечивающего генерацию электрических сигналов и их передачу на управляющее устройство посредством электрического провода (5). Кроме того, на фигуре 4d показано, что механический трос 3 проходит между опорными элементами (2, 2’) так же, как в уже существующих датчиках.

На фигуре 4c показан разрез задней стороны корпуса (1) с участком изолированной поверхности (6) в результате создания на поверхности двух пазов (7a, 7b), задающих верхний и нижний пределы. Операции на этом участке выполняются посредством любого соответствующего обычного гаечного ключа, разводного или нет, который может обеспечить поворот для преодоления сопротивления, вызванного натяжением троса (3), во время сборки и подключения датчика.

На фигурах 5a-5j показана последовательность операций сборки датчика по настоящему изобретению на тросе, натяжение которого необходимо измерить.

На фигуре 5a показан вид спереди на корпус (1) датчика с неподвижными опорными элементами (2) и с подвижным опорным элементом (2’) внизу.

На фигуре 5b изображен датчик с тросом (3), который уже находится между опорными элементами (2, 2’), и с гаечным ключом 8, используемым во время сборки, выступающим с задней стороны корпуса (1).

На фигуре 5c изображен вид сбоку на корпус (1) датчика с подвижным опорным элементом (2’), сдвинутым назад, что позволяет легко и удобно размещать датчик с тросом (3), проходящим между двумя неподвижными опорными элементами (2), с помощью небольшого наклона корпуса (1) датчика, как показано на фигуре 5d данной последовательности.

На фигуре 5e показан корпус (1) датчика с гаечным ключом (8), воздействующим на участок поверхности (6) с задней стороны корпуса.

На фигуре 5f подвижный опорный элемент (2’) изображен в рабочем положении со сдвигом вперед, при этом трос (3) размещен в проточке с помощью гаечного ключа (8), который поворачивает корпус (1) датчика, преодолевая натяжение троса (3), чтобы поместить его в положение, при котором подвижный опорный элемент (2’) может принять трос, что, возможно, более понятно изображено на фигуре 5g.

В соответствии с предпочтительным примером осуществления настоящего изобретения после соединения троса с тремя опорными элементами (2, 2’) сборка завершается установкой защитного кожуха (9), который крепится к корпусу (1) путем надавливания, что видно на фигурах 5h, 5i и 5j. Мы не считаем необходимым продолжать это описание, так как специалисты в состоянии понять объем и преимущества настоящего изобретения.

Несмотря на вышеупомянутое следует понимать, что данное изобретение было описано с помощью предпочтительного примера его осуществления, и специалистам вполне понятно, что возможны эти и другие варианты осуществления изобретения в пределах его сущности и объема.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах для измерения натяжения тросов. Устройство состоит из металлического корпуса в форме параллелепипеда с механической конструкцией для экстензометра, от которого с одной стороны или с обеих сторон отходят опорные и фиксирующие элементы, снабженные проточками по периметру. В качестве опорных элементов используются три штыря или жесткие цапфы, расположенные в узлах тетрактиса относительно продольной оси корпуса, при этом один из них, занимающий крайнее положение, подвижен и выдвигается при сдвиге вперед и назад, чтобы возвращаться в свое рабочее положение спереди. На задней поверхности корпуса выделен отдельный участок поверхности, ограниченный приямками, под зацепление гаечным ключом, разводным или нет, с помощью которого можно выполнять выравнивание. Кроме того, предусмотрен защитный кожух, который надевается и крепится на корпус датчика надавливанием. 3 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Датчик для измерения натяжения тросов, в состав которого входит удлиненный металлический корпус в форме параллелепипеда (1) с опорными и фиксирующими трос элементами (2, 2’), снабженными проточками по периметру для фиксации троса (3) на месте, при этом на поверхности корпуса (1) расположена механическая конструкция (4), в которой размещается экстензометр, генерирующий сигналы, соответствующие уровням нагрузки на трос (3), на котором он установлен, такие опорные элементы (2, 2’) выступают по крайней мере с одной из сторон корпуса (1), распределены на поверхности этой стороны и выходят под прямым углом к поверхности той стороны, с которой они появляются, отличающийся тем, что один (2’) из опорных элементов, в крайней позиции, подвижен, выдвигается [убирается] при сдвиге вперед и назад таким образом, что может быть забран внутрь при сдвиге обратно на первом этапе сборки датчика на тросе (3) и затем перемещен снова вперед на рабочую позицию, когда корпус (1) датчика перемещается в соответствующее положение в ответ на сопротивление изгибу в результате механического натяжения, вызванного нагрузкой на этот кабель (3); и тем, что на задней поверхности корпуса (1) выделен отдельный участок поверхности (6), ограниченный сверху и снизу приямками (7а, 7b), при этом размер и конфигурация этого участка поверхности обеспечивают зацепление инструмента, такого как гаечный ключ (8), разводной или нет, с помощью которого можно выполнить выравнивание путем поворота корпуса (1) датчика, для установки троса (3) в опорных элементах: как в фиксированных (2), так и в подвижном (2’).

2. Датчик для измерения натяжения тросов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве опорных элементов (2, 2’) используются три жестких штыря в виде цапф, которые выступают с одной из сторон корпуса (1) и размещаются в узлах тетрактиса относительно продольной оси этого корпуса.

3. Датчик для измерения натяжения тросов по п. 1 или 2, отличающийся тем, что опорные элементы (2, 2’) имеют разные размеры.

4. Датчик для измерения натяжения тросов по п. 1 или 2, отличающийся наличием защитного кожуха (9), который надевается и крепится на корпус (1) датчика надавливанием.