Датчик для измерения давления Советский патент 1992 года по МПК G01L7/02 

Изобретение относится к исстедовани- ям вязкой среды, например, снежной лави- чы м селевой массы

Цель изобретений - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что датчик для измерения давления вязкой среды состоит из неподвижной плиты с отверстиями, а каждом из которых размещен подпружиненный шток, связанный спреоб- рззбвателё пёр емещен я, при этом на первом KOHif§ 1 a$fl6ro штока закреплен воспринимающий элемент, выполненный в виде прямоугольной призмы, а призмы обращены боковыми поверхностями друг к другу с образованием воспринимающей площадки, по периметру которой размещен направляющий короб, жестко соединенный с неподвижной плитой. Кроме того, датчик снабжен защитной пленкой, размещенной с напуском на воспринимающей площадке и по периметру соединенной с неподвижной плитой, причем ппенка дополнительно закреплена по центру поверхности каждой призмы высота которой больше максимального линейного размера ее основания.

На фиг. 1 изображен датчик, общий вид; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг 4 - разрез А-А на фиг. 2, на фиг. Б - фрагмент соединения прямоугольной призмы с подпружиненным штоком; на фиг. 6,7 - возможные варианты преобразователя перемещения; на фиг.8 - расположение датчика внутри сооружения; на фиг. 9,10 - возможные очертания поверхности датчика в зависимости от формы сооружения (треугольное, зигзагообразное) в плане; на фиг. 11- то же (ступенчатое), вид сбоку.

Устройство состоит из неподвижной плиты 1 с коническими отверстиями 2 и отдельных призматических элементов 3, уложенных друг на друга пакетом внутри направляюще о короба 4 Между призматическими элементами 3 и неподвижной пли- гои 1 установлены пружины 5 с толкателями-штоками 6 Один конец штока 6 шарнирно 7 соединен с призматическими элементами 3, а второй - при пропускании штока 6 через коническое отверстие 2 неподвижной плиты 1, состыкован с желобом 8, заполненным пластилином 9 преобразователем перемещения Для исключения проникновения примесей селевой массы между призматическими элементами 3, они обтянуты свободно лежащей прозрачной полиэтиленовой пленкой 10 (пленка показана только на фиг 3), закрепленной к бортам 11 селеносного экспериментального лотка 12, в вертикальной плоскости скреплена шурупом 13 к середине призматического элемента.

Короб 4 состоит из четырех уголков-направляющих 14, жестко соединенных с неподвижной плитой 1 и между собой планками 15 по периметру призматических элементов Для измерения давления селевых масс в глубине (в зоне) сооружения, перед призматическими элементами устанавливается сквозной пространственный фрагмент 16 исследуемого сооружения

Для уменьшения трения сдвига боковые стороны элементов по периметру предварительно смазываются вазелином Фиксация

перемещений штока 6 может быть зарегистрирована электроикдикаторами 17, гибким тросом 18 с измерительной шкалой 19 и другими приспособлениями

При взаимодействии грязевой массы

имитирующей селевой поток с датчиком каждый призматический элемент совершает независимое линейно-поступательное движение, приводя в действие пружины и

штоки. Штоки, проникая в пластилин 9 вдоль желобов, оставляют следы в пласти лине, сравнивая перемещение штоков с та- рм ровочным графикам (таблицей), устанавливаются усредненные величины

давления потока на грузовую поверхность Жесткость пружины можно менять в зависимости от места расположения призматических элементов в плоскости неподвижной ппиты 1. Например в средней части плиты

1 ставятся более жесткие пружины, чем по краям плиты. Изменение жерткости пружины приведет к равномерному перемещению призматических элементов, что благоприятно сказывается на точность измерения давления, так как исключается ступенчатость

на поверхности призматических элементов

в результате чего ликвидируется возможностьчтерекоса и заклинивания элементов

Кроме того, при отсутствии ступенчатости полиэтиленовый материал 10 меньше подвергается разрывным действиям селевой массы.

В другом возможном варианте фиксации перемещения штока б в месте желоба с

пластилином 9 можно установить электроиндикаторы часового типа (см. фиг. 6), который передает сигнал через усилитель к осциллографу Или свободные концы штока 6 соединрготся гибким тросом 18, для того.

чтобы вынести показания перемещения штока 6 за пределы устройства (см. фиг 7). Точность эксперимента зависит от размеров поперечного сечения призматических элементов 3, чем меньше размеры, тем точнее результаты измерения давления

Призматические элементы могут быть изготовлены: из пропитаннрй смолой древесины, сплавов металла, резины и других материалов.

Поперечные сечения могут быть тоже разными: квадратными, прямоугольными, трапецеидальными и т.д. Лицевая поверхность (фасад) стенки из призматических элементов может быть плоской (см. фиг. 2,3), треугольной (см. фмг. 9), зигзагообразной (см. фиг. 10), ступенчатой (см. фиг. 11) в зависимости от очертания фасада исследуемого селезащитного сооружения.

Датчик предварительно тарируется на динамические нагрузки и составляется график нагрузка-переме,щения. Тарировка проводится в собранном виде датчика из призматических элементов 3 с пружинами 5 и неподвижной плитой 1, а затем датчик устанавливается и неподвижно закрепляется на пути движения селевой массы и их подвижные призматические элементы накрываются пленкой, образуя оболочки.

Для образования оболочек свободноле- жащая пленка прикрепляется к середине поверхности каждой призмы, таким образом, чтобы создавались мягкие дугообразные формы. Над точкой пересечения четырех призм обязательно должна располагаться одна оболочка.

Создание множества оболочкообраз- ных поверхностей связано, в. основном, с повышением точности измерения и эксплуатационной надежности, т.е. исключения влияния деформации пленки на конечный результат измерения,

Коническая форма отверстия обеспечивает свободный проход штока 6 через отверстия, исключая всевозможные перекосы штока об стенки отверстий. Для фиксации перемещения призматических элементов можно применить вместо штока и пружины динамометры или другие отторированные детали с наклеенными тензорезисторами.

Для установления характера распределения давления в глубине сооружения перед неподвижной плитой с призматическими элементами 3 устанавливаются пространственные решетчатые фрагменты

исследуемого селезащитного сооружения, селевая масса, проходя установленные на пути барьеры и теряя скорость, обьем и плотность, ударяется об призматические

элементы. Таким образом, увеличивая или уменьшая количество фрагментов, осуществляется определение давления селевого по- тока на каждые несущие элементы сооружения.

Данное техническое решение применимо и для измерения давления селевого потока в реальных условиях. - Применение предложенного техниче- -чское решения позволяет повысить эксплуатационную надежность и точность за счет простоты конструкции и надежности работы (перемещения) призматических элементов: охвата всей поверхности исследуемого сооружения и моделирование произвольного

очертания и сквозности сооружения.

Формула изобретения 1. Датчик для измерения давления вязкой среды, содержащий неподвижную плиту с отверстиями, в каждом из которых размещен подпружиненный шток, связанный с преобразователем перемещения, при этом на первом конце каждого штока закреплен воспринимающий элемент, выполненный в виде прямоугольной призмы, а призмы обращены боковыми поверхностями одна к другой с образованием воспринимающей площадки, по периметру которой размещен направляющий короб, жестко соединенный с неподвижной плитой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен защитной пленкой, размещенной с напуском на воспринимающей площадке и по периметру соединенной

с неподвижно плитой, причем пленкадопол- нительно закреплена по центру поверхности каждой призмы, высота которой больше максимального линейного размера ее основания.

2. Датчик по п. 1,отличающийся тем, что преобразователь перемещения выполнен в виде измерителя давления, в второй конец штока соединен с его чувствительным элементом.

jt/f /ss sss /ss /ss sss s/s sss ss

Использование: для исследования воздействия ударной волны, например, снежной лавины или селевой массы на различные виды сооружения. Сущность изобретения: датчик состоит из неподвижной плиты 1 с коническими отверстиями и отдельных призматических элементов 3, размещенных в направляющем коробе 4. Между призматическими элементами 3 и нефиг.З подвижной плитой 1 установлены пружины 5 с толкателями-штоками 6. Один конец штока 6 шарнирно соединен с призматическими элементами 3, второй - при пропуск - нии штока б через коническое отверстие неподвижной плиты 1 состыкован с желобами 8, заполненными пластилином Для исключения проникновения примесей селевой массы в щели между призматическими элементами 3, они обтянуты свободно лежащей пленкой 10, закрепленной к бортам се- леносного экспериментального лотка, а в вертикальной плоскости пленка скреплена шурупом к середине призматического элемента 3. Короб 4 состоит из четырех уголков - направляющих 14, жестко соединенных с неподвижной плитой 1 и между собой планками по периметру призматических элементов 3. Перемещение штока 6 может быть зарегистрировано электроиндикатором, гибким тросом с измерительной шкалой. 1 з.п. ф-лы, 11 ил. сл С

ff

H

9 -,

f. y /V/ S //У /V/ ///

/

/

. //r /VX ///Т/УХ /7/ //Х///V//

5X

7

K-K

9

Т/УХ /7/ //Х///V//

7

V

US18/.1

Фиг. 5

фаг 7

.Ј&4Ь 4 .

и

777

7 /77-Т1

е 4 /0

(риг. 6

16 3 4

L

/ &46U

щ

-5

У //

фиг. 8

j5V

, р--г ,

фиг. //