Весы для гидродинамических труб Советский патент 1992 года по МПК G01L5/16 

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике, в частности, к тен- зометрическим весам, используемым для измерения силомоментных нагрузок при испытаниях объектов в гидродинамических трубах.

Известны тензометрические весы, содержащие жесткие корпусные и упругие измерительные элементы и тензопреобразователи, размещенные на упругих элементах. Недостатком этих весов является незащищенность тензопреобразователей от воздействия внешней среды, в связи с чем область применения весов такого типа ограничена и они могут быть использованы для гидродимиче- ских труб.

В качестве весов для гидродинамических труб могут быть использованы тензоае- сы, выполненные на основе технического решения, которые содержат цилиндрический корпус, упругие измерительные элементы с тензопреобразователями и защитный кожух в виде тонкостенной гибкой оболочки (сильфона), герметично соединенной с корпусом и охватывающей зону упругих измерительных элементов. Однако защитный кожух, выполненный в виде сильфона, накладывает ограничения на функциональные возможности весов из-за существенной жесткости на кручение (в связи с чем измерение величин крутящего момента затруднено), особенно в случае использования тензовесов в гидродинамических трубах при больших величинах гидростатического давления, когда стенку сильфона приходится выбирать достаточно толстой. Кроме того, при больших перепадах и разделении различных сред (снаружи - жидкость, в полости сильфона - газ) требования к герметичности соединения кожуха с корпусом

VJ

4 О vj 00 Ю

являются достаточно жесткими для обеспечения надежной работы электрических схем весов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей тензовесов за счет обеспечения измерения крутящего момента и повышения надежности в условиях повышенного гидростатического давления.

Эта цель достигается тем, что в весах для гидродинамических труб, содержащих размещенные цилиндрическом корпусе упругие измерительные элементы с тензоп- реобразователями и защитный кожух, выполненный в виде тонкостенной гибкой оболочки, герметично соединенной с корпусом и охватывающей зону упругих измерительных элементов, тонкостенная гибкая оболочка выполнена из эластичного материала а ее полость заполнена нейтральной жидкостью

На фиг. 1 представлены весы, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1- на фиг 6-11 показаны электрические схемы соединения тензопреобразователей для выделенмя соответствующих компонент нагрузки.

Представленные тензометрические весы содержат цилиндрический корпус, включающий поршень для крепления модели 1 и державку 2, продольные 3-5 и поперечные 6 упругие измерительные элементы с тен- зопреобразователями R(. Упругие элементы 3 и 4 выполнены в виде пар балок, крестообразно расположенных в поперечном сечении, разнесенных от оси весов и симметрично расположенных относительно корпуса 1. Упругие элементы 5 выполнены в виде четерых пластин, Х-образно расположенных в поперечном сечении в пространстве между балками 3, 4 и соединенных по концам посредством жестких поперечных перемычек 7, 8. Каждая пара балок 3, расположенная в одной плоскости, соединена с торцами поршня 1 и с удаленной от него перемычкой 7, а каждая пара балок 4, расположенная в другой плоскости, соединена с другой перемычкой 8 и с кольцевыми промежуточным основанием 9, которое через поперечные упругие элементы 6 связано с узлом крепления 10. Поперечные упругие элементы 6 выполнены в виде сочлененных своими жесткими стойками 11 упругих параллелограммов, упругие перемычки 12 которых образованы равномерно расположенными по окружности радиальными парами параллельных, сообщенных между собой (прорезями 13) отверстий 14. Стойки 11 поочередно соответственно соединены с промежуточным основанием 9 и с узлом крепления 10. Размещенные на упругих элементах 3-6 тензопреобразователи RI включены в мостовые измерительные схемы

в соответствии с фиг. 6-11, которые электрически связаны с усилительной и регистрирующей аппаратурой (на чертежах не указана) через герметичные разъемы 15: зона упругих измерительных элементов 3-6

0 заключена в герметично соединенную с поршнем 1 и узлами крепления 10 тонкостенную оболочку 16, выполненную из эластичного материала (резина, полиэтилен и пр.), а выводные провода 17 от электриче5 ских схем помещены в трубки 18. Полости оболочек 16 и трубок 18 заполнены нейтральной жидкостью, например, силиконовым маслом. При вводе в поток гидродинамической трубы исследуемого

0 объекта, установленного на поршне 1 тензовесов, реализуемая на объекте гидродинамическаянагрузкавызываетсоответствующие деформации упругих измерительных элементов тензовесов. В част5 ности, упругие перемычки 12 испытывают (преимущественно) изгиб, величина которого (вследствие особенностей конструкции, мест расположения тензопреобразователей и особенностей включения в мостовую

0 схему - фиг. 11) пропорциональна величине продольной силы X. Пара балок 3 преимущественно изгибается в вертикальной плоскости, при этом электрические схемы фиг. 6, 9 выделяют сигналы, пропорциональные со5 ставляющим YI и Y2 вертикальной силы, приходящимся, соответственно на переднюю и заднюю опоры (узлы крепления) весов. Аналогично, схемы фиг. 7 и 10, образованные из тензопреобразователей,

0 размещенных на балках 4, выделяют сигналы, пропорциональные составляющим Zi и Z2 боковой силы на передней и задней опорах. Дополнительные продольные упругие элементы 5 испытывают преимущественно

5 косой изгиб, в результате электрическая схема фиг. 8 выделяет сигнал, пропорциональный крутящему моменту М. Полученная информация по составляющим X, YI, Y2, Zi, 2z MX позволяет определить все компонен0 ты гидродинамической нагрузки.

Конструктивные особенности предложенного технического решения обеспечивают следующие преимущества;

- возможность передачи без потерь (и

5 возможность точных измерений) крутящего момента - т.е. расширение функциональных возможностей - за счет малой жесткости на кручение тонкостенной эластичной оболочки защитного кожуха, функции которого изменены: не восприятие перепада давления.

а только разделение различных жидкостей (поэтому оболочка может быть выбрана достаточно тонкой);

- обеспечение повышенной надежности работы, т,к. оболочка не испытывает перепада давления и гарантируются непопадание жидкой окружающей среды в полость кожуха и надежная работа тензопреобразователей и электрических схем весов.

Формула изобретения Весы для гидродинамических труб, содержащее размещенные в цилиндрическом корпусе упругие измерительные элементы с

0

тензопреобразователями и защитный кожух, выполненный в виде тонкостенной гибкой оболочки, герметично соединенной с корпусом и охватывающей зону упругих измерительных элементов, отличающие- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения крутящего момента и повышения надежности в условиях повышенного гидростатического давления, тонкостенная гибкая оболочка выполнена из эластичного материала, а ее полость заполнена нейтральной жидкостью.

Сущность изобретения: весы содержат размещенные в цилиндрическом корпусе упругие измерительные элементы с тензоп- реобразователями, обхваченные тонкостенной гибкой оболочкой из эластичного материала, полость которой заполнена нейтральной жидкостью. 11 ил.

Я Г АВ 16 ft

1 ГГ / /

П1

/ it t i . J-I.--JL--V-1- - -ГГд,У

-4 и у u TT

97 Б 4- 8

К Ј4 ... ™™ь

В.Б sj

№ Л,Мч ,, и 7ffU

3 /У

1 А А / КV Ц- U

я( JZ/ 7 У , яз №Ј&М5 ш :t г

жС« й /€ я« J

в. / OMfc wЛ75

Я ЯП)5 «

te2tf.Jft«4

8 # #//

Ц,,

HI I 41+

,, и 7ff

3 /У

U

Фие.5

liir.G

Ј9

ем/

/ Ш

оФиг.9

Фиг. В

ей

Ј2i/

5

Ј7

1«г.7

Ј/5

г/г

л

Г