Датчик импульсного давления Советский патент 1991 года по МПК G01L7/00 G01L1/06 

L

/

Wtf aw«win v V ..

-vr..:; v-:; : ::#XV:vWk 4 ;

vdvvv&lX ii V v44XJwv)v v V AJflt A AJ rcnibt

/

Wtf aw«win v V ..

v-:; : ::#XV:vWk 4 ;

v44XJwv)v v V AJflt A AJ rcnibt

Фиг./

О О 00 00

VI

00

Изобретение относится к измерительной технике,,а именно к области измерения максимального значения компоненты тензора напряжений в исследуемой среде.

Цель изобретения - повышение точности измерения максимальных импульсных напряжений.

Нафиг.1 изображен датчик общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Датчик содержит плоский жесткий цилиндрический корпус 1 с расположенной в центре его внутренней цилиндрической полостью, отделенной от исследуемой среды с помощью эластичных мембран 2. Мембраны установлены в корпусе заподлицо с двух его противоположных торцов. Во внутренней цилиндрической полости симметрично относительно оси размещена обоймч 3 из полимерного материала с низким коэффициентом трения, выполненная в виде двух параллельно расположенных кольцевых пластин 4, по периметру отверстия которых закреплена оболочка 5, выполненная в виде полутора и армированная жесткими неразъемными кольцами 6. Обойма плотно примыкает к эластичным мембранам и делит внутреннюю полость на две герметичные камеры: центральную 7 и-периферийную 8, полностью однообразно заполненных сыпучим зернистым хрупко разрушающимся материалом 9 одного заданного размера. При этом жесткость обоймы выбрана из соотношения Е0б Ес.зм, где Е об - модуль упругости материала обоймы; Ес.зм модуль упругости сыпучего зернистого хрупкого материала.

Для измерений импульсных напряжений датчик размещается в исследуемой среде и ориентируется в пространстве гак,что интересующая компонента тензора напряжений направлен- по нормали к ею торцовой поверхности. При распространении импульсного воздействия в исследуемой среде в зоне расположения жесткого кольцевого корпуса I возникает местная концентрация напряжений, протяженность которой от внутреннего диаметра корпуса по направлению к оси не превышает 0,1 радиуса датчика, остальная поверхность эластичных мембран 2 подвергается действию истинны х напряжений, вызванных в исследуемой среде внешним возмущением. Все это поле напряжений эластичными мембранами без искажений передается сыпучему зернистому хрупко разрушающемуся материалу 9 одного заданного размера, нагружая его в условиях одноосного деформирования вдоль жестких стенок кольцевого корпуса. Торовая часть поверхности обоймы 3 с центральной камерой 7 и заполняющим ее сыпучим зернистым материалом, находясь внутри области концентрации напряжений, выходит за пределы зоны ее действия. Концентрация напряжений в исследуемой среде воспринимается только сыпучим зернистым материалом периферийной камеры 8, развивая в нем более интенсивное напряженно-деформированное состояние, соответствующее процессу од0 ноосного деформирования, которое к тому же искажается трением на жестких стенках кольцевого корпуса. Тонкостенная обойма, выполненная в виде оболочки вращения с формой внешней полуповерхности тора из

5 полимерного материала с низким коэффициентом трения, имеет жесткость меньше, чем жесткость окружающего ее сыпучего зернистого материала, и хорошо отслеживает все осевы деформации, связанные с

0 переупаковкой и дроблением частиц сыпучего зернистого материалг при его нагруже- нии. В качестве зернистой среды может быть использован, например, кварцевый песок с частицами 0,45 - 0,50 мм.

5Трение на антифрикционных стенках

обоймы центрального объема, связанное только с наличием микроподвижек частиц, очень мало и не влияет на процесс одноосного деформирования. Армированная коль0 цами 6 обойма 3 практически не расширяется в боковом направлении и воспринимает на себя разницу в напряженно- деформированных состояниях сыпучих зернистых материалов центрального и пе5 риферийного объемов.

После нагружения датчик напряжения извлекают (далее все остальные операции проводят только с сыпучим зернистым материалом центрального герметичного объе0 ма), выявляют раздробленную часть сыпучего зернистого материала путем просеивания на ситах с квадратными ячейками, размер которых соответствует наименьшему размеру из диапазона размеров зерен

5 исходного грансостава, и находят ее относительную весовую долю в исходной массе, по величине которой судят о величине импульсных напряжений.

Величина импульсных напряжений оп0 ределяется по степени разрушения образца хрупкого зернистого материала 9.

Таким обраэвм, конструкция датчика позволяет нагружать образец сыпучего зернистого материала центральной камеры в

5 условиях одноосного деформирования без влияния трения на стенках обоймы неискаженными напряжениями, возбуждаемыми в исследуемой среде внешними воздействиями. Относительная весовая доля раздробленной части этого образца используется

для оценки величины действующих напряжений.

Преимущество предлагаемого датчика по сравнению с известными техническими решениями состоит в том, что датчик практически не искажает напряженного состояния исследуемой среды и повышает точность измерений. Ошибка измерений максимальных импульсных напряжений не превышает 10%, что применительно к твердым средам определяет высокую точность измерений.

Формула изобретения Датчик импульсного давления, содержащий цилиндрический корпус, с двух торцов которого заподлицо с ними закреплены две эластичные мембраны и сыпучий зернистый хрупкий материал с равным размером зерен, отличающийся тем. что, с целью повышения точности измерений, он снабжен тонкостенной обоймой из полимерного

5

материала с низким коэффициентом трения, состоящей из двух параллельно расположенных кольцевых пластин, по периметру отверстия которых закреплена оболочка, выполненная в виде полутора и армированная жесткими кольцами, причем обойма установлена в полости корпуса по оси его симметрии и образует две камеры, а каждая из кольцевых пластин закреплена на торце корпуса, причем выпуклая сторона оболочки обращена к стенке корпуса, а сыпучий зернистый хрупкий материал размещен в обеих камерах корпуса, при этом жесткость обоймы выбрана из соотношения

Еоб Ес.ЭМ,

где Е0б - модуль упругости материала обоймы;

20Ее зм - модуль упругости сыпучего зернистого хрупкого материала.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения максимального значения компоненты тензора напряжений в исследуемой среде. Цель изобретения - повышение точности измерения. С двух торцов цилиндрического корпуса 1 закреплены эластичные мембраны 2, между которыми установлена эластичная обойма 3, выполненная из материала с низким коэффициентом трения. Обойма 3 состоит из двух кольцевых пластин 4, на отверстиях которых закреплена оболочка 5, выполненная в виде полутора. Под действием давления мембраны 2 воздействуют на сыпучий зернистый хрупкий материал с равным размером зерен, раздробляя его. По относительной весовой доле зерен наименьшего размера судят о величине импульсных напряжений. Конструкция датчика позволяет нагружать образец сыпучего зернистого материала центральной камеры 7 в условиях одноосного деформирования без влияния трения на стенках обоймы. 2 ил.

А-А

/