Индикатор предельных инерционных нагрузок Советский патент 1993 года по МПК G01P15/04 

Изобретение относится к устройствам измерения, регистрации величин инерционных нагрузок, перегрузок.

Известны предельные ударные датчики, содержащие упор, инерционное тело, поджатое пружиной к упору и электрические контакты, один из которых установлен на корпусе датчика, а второй - на инерционном теле с определенным зазором. Факт достижения перегрузки предельного уровня регистрируется по выдаче электрического сигнала при замыкании контактов вследствие перемещения инерционного тела под действием перегрузки. Эти датчики обладают тем недостатком, что требуют электрического питания и регистрирующего электрический сигнал прибора в течение всего времени его эксплуатации, что существенно ограничив ют возможности применения данных устройств в качестве индикаторов предельных ускорений, действие которых нерегламентировано по времени.

Известен индикатор максимального ускорения, содержащий ряд стальных шариков, удерживаемых магнитом. Под действием резкого ускорения один или несколько шариков отрываются от магнитов и по ним судят о величине действующей перегрузки. Этот датчик позволяет регистрировать предельные перегрузки без дополнительной регистрирующей аппаратуры, однако обладает следующими недостатками, как: направленная диаграмма чувствительности, необходимость сохранения постоянного магнитного поля, что при длительной эксплуатации обеспечить трудно, ограничение мест установки магнитными свойствами ответной части, а т;жже

N

00

00

VJ

необходимость его вскрытая и осмотра для определения уровня перегрузки, что ограничивает область его применения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является индикатор перегрузки, содержащий корпусе кожухом, выполненный в виде полой сферы, имеющий 2л отверстий, каждая пара из которых расположена на оси, проходящей через центр сферы, дополнительно на сфере с внутренней стороны установлены магниты с инерционными массами, гтр ичем оси которых совпадают с осями отверстий, а инерционные массы изнутри корпуса закрывают отверстия, внутренняя полость сферы заполнена активным веществом, а на кожухе с внешней стороны установлена прозрачная крышка, с внутренней стороны которой нанесено покрытие, изменяющее цвет при контакте с активным веществом, при этом активное вещество может быть жидкостью или газом.

Данное устройство позволяет регистрировать предельные нагрузки в различных направлениях визуально, без проведения измерений и электрического контроля, од1- нако обладает недостатками предыдущего аналога, связанными с магнитным принципом работы и, кроме того, имеет существенно неравномерную диаграмму чувствительности вследствие дискретности расположения инерционных масс на сфере, уменьшение которой может быть достигнуто только увеличением количества рабочих элементов (магнитов с инерционными массами) и, следовательно, увеличением массы и габаритов индикатора, что ограничивает его эксплуатационные возможности.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей.

Указанная цел Э достигается тем, что в индикаторе предельных инерционных нагрузок, содержащем прозрачный корпус, заполненный веществом, внутри которого размещено инерционное тело и индикаторное покрытие, в него введены бойки, инерционное тело подвешено в корпусе на пружинах, покрытие выполнено в виде накладок к химически активным или контрастным веществам,размещенных на инерционном теле, а бойки установлены на корпусе с зазором напротив каждой из накладок, при этом поверхность накладок, обращенная к бойкам, выполнена в форме части сферы или цилиндра.

Достижимость поставленной цели обусловлена тем, что характеристики индикатора не зависят от магнитных свойств окружающей среды, индикатор имеет равномерную диаграмму чувствительности,

при этом индикатор может быть выполнен в минимальных габаритах и массе.

На фиг. 1 и 2 в двух видах дана конструкция индикатора предельных инерционных нагрузок.

Инерционное тело 1 подвешено на пружинах 2 в прозрачном герметичном корпусе 3. На инерционном теле изолированно от внешней среды закреплены накладки 4, 5 с

0 химически активным или контрастным веществом, наружная, чувствительная повер- . хность накладок 4 выполнена в форме части сферы, накладок 5 - в форме части цилиндра и разрушающейся от накола. В корпусе 3

5 напротив каждой из накладок 4, 5 установлены бойки 6, 7, вворачиваемые на резьбе с возможностью внешнего регулирования за- зо ров между ними и навесками. Пружины 2 устанавливаются с возможностью регулиро0 вания их поджатия поворотом гайки 8.

В качестве материала накладок 4, 5 могут использоваться различные вещества в зависимости и в сочетании с составом среды, заполняющей внутренний объём герме5-тичного корпуса 3. Это могут быть, например, инициирующие взрывчатые вещества типа гремучей ртути или тетразена, срабатывающие от накола, при этом во внутреннем объеме корпуса воздух. Из химиче0 ски активных веществ в качестве накладок могут быть использованы, например, кислота или щелочь, а в качестве среды, заполняющей внутренний объем или внутреннего покрытия - любой химический индикатор,

5 меняющий окраску в зависимости от водородного показателя, например, лакмус. Накладки 4,5 могут быть выполнены из разных материалов, дающих различную окраску индикаторного покрытия или многокомпонен0 тными,

Работает индикатор следующим образом.

Индикатор тарируется предварительно путем подбора характеристик жесткости и

5 величин поджатия пружин 2 с помощью гайки 8, а также установки концов бойков 6, 7 в центры сфер и цилиндров соответствующих накладок. Под действием инерционной нагрузки тело 1 смещается относительно поло0 жения равновесия в направления действия нагрузки, В случае достижения определенного (предельного) уровня воздействия и вызванного им перемещения инерционного тела 1 в любом направлении на величину,

5 равную радиусу сфер или цилиндров накладок 4,5,происходит соприкосновение одного или нескольких бойков 6, 7 с соответствующими накладками 4, 5, в результате разрушается защитное покрытие накладки и происходит либо активное распространение контрастного состава вещества накладки по внутреннему объему, либо химическая реакция вещества накладки с веществом, заполняющим прозрачный корпус 3 с изменением цвета внутренней поверхности, что и фиксируется визуально как факт достижения предельного уровня воздействия.

При использовании в качестве материала накладок, например, гремучей ртути или тетразена произойдет реакция от накола бойком и внутренний объем воздуха приобретет матовый цает, который в виде налета на корпусе будет сохраняться сколь угодно долго. При заполнении внутреннего объема, например, прозрачным лакмусом, а в качестве материала накладки взять кислоту, то при проколе бойком произойдет химическая реакция вследствие изменения водородного показателя и лакмус окрасится в устойчивый красный цвет. Если в качестве материала накладки взять щелочь, то лакмус окрасится в синий цвет.

При использовании разных по составу вещества накладок можно отследить направление действия предельной нагрузки. Так, например, если накладки 6, устанавливаемые по торцам инерционного тела 1, выполнены из кислоты, а боковые накладки 7

- из щелочи, то красный цвет свидетельствует о реализации предельной перегрузки только в продольном направлении, а синий

- в поперечном. Смешанный цвет, в данном случае фиолетовый, говорит о реализации тех и других перегрузок.

Если накладку выполнить многокомпонентной, задействование каждой из которых зависящим от величины внедрения бойка в накладку, то это позволит зафиксировать дискретные значения уровней перегрузок. Так, если накладку выполнить двухслойной, например, из кислоты и щелочи, разделенных между собой, то задействование первого слоя произойдет при одном уровне нагрузок NI, второго - при большем N2. Красный цвет корпуса будет свидетельствовать о том, что действующая нагрузка Ng была NI ГМд N2, при смешанном цвете N2 Ng. Т.е. индикатор позволяет установить диапазон действующих перегрузок.

Подбором внутренних параметров индикатора (жесткости пружин, регулирования их поджатия, массово-инерционных характеристик тела, параметров формы накладок, величин зазоров, а также материалов накладок и вещества, заполняющего

внутренний объем) можно обеспечить возможность использования индикатора в широком диапазоне контролируемых параметров, в различных условиях и конструкциях, подлежащих контролю, независимо от направления воздействия, добиться широкого спектра сочетания цветов сработанных индикаторов.

По данному техническому решению

проведено теоретическое обоснование работоспособности, разработана конструкторская документация на опытный образец, планируется проведение лабораторных испытаний.

Формула изобретения 1. Индикатор предельных инерционных нагрузок содержащий прозрачный корпус, заполненный веществом, внутри которого

размещено инерционное тело и индикаторное покрытие, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем создания равномерной диаграммы чувствительности, снижения

массы и габаритов, в него введены бойки, инерционное тело подвешено в корпусе на пружинах, покрытие выполнено в виде накладок с химически активным или контрастным веществом, размещенных на

инерционном теле, а бойки установлены на корпусе с зазором напротив каждой из накладок, при этом поверхность накладок, обращенная к бойкам, выполнена в форме части сферы или цилиндра.

2. Индикатор поп, 1,отличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения направления действия предельных инерционных нагрузок, в нем накладки по каждому

из направлений ускорения выполнены из различных химически активных или контрастных веществ.

3. Индикатор по п. 1,отличающий- с я тем, что, с целью расширения функцио- нальных возможностей путем индикации диапазонов действующих нагрузок, накладки выполнены многокомпонентными.

4. Индикатор по п. 1,отличающий- с я тем, что, с целью расширения диапазона

контролируемых параметров путем настройки на разные уровни перегрузок, бойки закреплены в корпусе с возможностью внешнего регулирования зазоров между бойками и накладками, а пружины закреплены в корпусе с возможностью регулирования их поджатия.

Использование: изобретение относится к устройствам измерения, Сущность изобретения: индикатор предельных инерционных нагрузок содержит прозрачный корпус, заполненной веществом, внутри ко-. торого размещено инерционное тело и индикаторное покрытие. Инерционное тело подвешено в корпусе на пружинах, покрытие выполнено в виде накладок с химически активным или контрастным веществом, размещенных на инерционном теле, а напротив каждой из накладок установлены бойки на корпусе с зазором, при этом поверхность накладок, обращенная к бойкам, выполнена в форме части сферы или цилиндра. Накладки выполнены многокомпонентными и из различных химически активных или контрастных веществ по каждому из направлений ускорений, Бойки закреплены в корпусе с возможностью внешнего регулирования зазоров между бойками и накладками, а пружины закреплены в корпусе .с возможностью регулирования их поджатия. 3 з.п. ф- лы, 2 ил. со С