Пенетрометр Советский патент 1984 года по МПК E02D1/00 G01N3/42 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования при контроле качества пластичных материалов, например битумов.

Известно устройство для пенетрации пластичных материалов, содержащее опорную плиту со стойкой, держатель со стержнем, расположенный в направляющих, погружающий элемент, самописец, соединенный со стрелкой, стрелку с циферблатом,кинематически связанную с самописцем, и гидравлический регулятор 1.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пенетрометр, включающий корпус с размещенным в нем предметным столом для образца, погружающий элемент, электромагниты подъема и фиксации погружающего элемента, измерительный блок, блок контроля касания иглой поверхности образца и блок управления, электрически связанный с электромагнитами, измерительным блоком и блоком контроля 2.

Недостатками данного устройства являются ненадежность его в работе, ввиду легкой уязвимости электрического контакта между погружающим элементом и микрометрическим винтом, а также длительное время проведения опыта, связанное с необходимостью преобразования вращения привода в поступательное перемещение микрометрического винта.

Целью изобретения является повышение надежности работы и сокращение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что пенетрометр, включающий корпус с размещенным в нем предметным столом для образца, держатель с иглой, погружающий элемент, электромагниты подъема и фиксации погружающего элемента, измерительный блок, блок контроля касания иглой поверхности образца и блок управления, электрически связанный с электромагнитами, измерительным блоком и блоком контроля, снабжен пневматическим стабилизатором скорости опускания иглы с мембраной и магнитопроводом, дополнительным к электромагниту подъема быстронасыщающимся магнитопроводом, который обеспечивает связь цневматического стабилизатора скорости опускания иглы с погружающим элементом.

На чертеже представлена кинематическая схема пенетрометра.

Устройство содержит иглу 1, закрепленную в держателе 2, размещенном на погружающем элементе 3, который выполнен в виде якоря электромагнита подъема 4, имеющего обмотку 5 и дополнительный быстронасыщающийся магнитопровод 6, электромагнит фиксации 7 погружающего элемента 3, пневматический стабилизатор скорости 8, снабженный мембраной 9 с укрепленным на ней магнитопроводом 10, регулировочным вентилем 11 к обратным клапаном 12, измерительный блок 13 со считывающим фотоэлементом 14 и растровой решеткой 15, подвижная часть которой закреплена на погружающем элементе 3, блок контроля касания иглой 1 поверхности образца в составе электромагнитной катушки 16 и усилителя 17, предметный стол 18 для 0 установки на нем сосуда 19 с образцом и блок управления 20.

Пенетрометр работает следующим образом.

В исходном состоянии игла 1 с погружающим элементом 3, зафиксированные с помощью электромагнита фиксации 7, находятся в верхнем положении. Все электрические цепи обесточены.

После установки сосуда 19 с образцом, охлажденным до заданной температуры, и включения устройства запускается схема самогенерации на усилителе 17 с электромагнитной катушкой 16 на частоте свободных колебаний иглы 1. Одновременно .через обмотку 5 пропускается относительно неболь5 щой ток, создающий в дополнительном быстронасыщающемся магнитопроводе магнитный поток, минимально необходимый ддя удержания погружающего элемента 3 в магнитном сцеплении с магнитопроводом 10 пневматического стабилизатора скорости 8

0 опускания иглы. Магнитный поток при этом в основном контуре благодаря значительно большему воздущному зазору в нем невелик, и его удерживающим воздействием на погружающий элемент 3 можно пренебречь. С включением электромагнита фиксации снимается фиксация погружающего элемента 3, и он идет вниз, притормаживаясь пневматическим стабилизатором скорости 8 опускания иглы, со скоростью, устанавливаемой регулировочным вентилем 11. В момент ка0 сания 1 поверхности образца в сосуде 19 свободные колебания иглы нарущаются, и происходит срыв самогенерации электрических колебаний усилителя 17. Это служит сигналом для обесточивания обмотки 5 и включения отсчета измерительным бло5 ком 13. При обесточивании обмотки 5 погружающий элемент 3 расцепляется с пневматическим стабилизатором скорости 8 опускания иглы и под действием своей силы тяжести внедряет иглу 1 в образец в сосуде 19. Процесс внедрения (пенетрации) длится заданное время ( 5 с), в течение которого импульсы считывающего фотоэлемента 14, оптически связанного с растровой решеткой 15, суммируются в счетчике и выдаются на цифровое табло в единицах пе5 нетрации. По истечении 5 с отсчет прекращается, а достигнутая величина пенетрации остается высвеченной на табло. С прекращением отсчета обмотка .5 электромагнита подъема 4 включается на полное напряжение и погружающий элемент 3 втягивается в исходное (верхнее) положение, приподнимая мембрану 9 пневматического стабилизатора скорости опускания иглы 7 благодаря выпуску воздуха из него через клапан 12. Затем обмотка 5 электромагнита подъема 4 и электромагнит фиксации 7 обесточиваются, и элемент 3 фиксируется в верхнем положении. Цикл операций на этом завери1ается.

Индикация величины измерения на табло может быть прекращена кнопкой сброса в блоке управления или автоматически стирается с началом очередного цикла измерения.

Выходной электрический сигнал пенетрометра может быть применен для цифро-печати и непосредственного ввода в ЭВМ. Пенетрометр может быть использован в системах автоматического контроля и управления технологическими процессами в качестве датчика пенетрации.

Использование данного устройства позволяет существенно упростить конструкцию и алгоритм управления им, чем можно повысить его надежность, а также сократить время одного определения качества контролируемого материала (по пенетрации) в среднем на 6 мин.

ПЕНЕТРОМЕТР, включающий корпус с размещенным в нем предметным столом д1пя образца, держатель с иглой, поEfciijiHOiJ,..-:, гружающий элемент, электромагниты подъема и фиксации погружающего элемента, измерительный блок, блак контроля касания иглой поверхности образца и блок управления, электрически связанный с электромагнитами, измерительным блоком и блоком контроля, отличающи