Пенетрометр Советский патент 1982 года по МПК E02D1/00 G01N3/42 

(54) ПЕНЕТРО/ЧЕТР

1

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

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

Недостаток этого устройства - низкая точность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пенетрометр, включающий корпус с размещенным в нем предметным столом, погружающий элемент, выполненный в виде якоря электромагнита, .держатель с иглой, измерительный блок с кодовым диском и считывающим фотоэлементом, электромагниты, микрометрический винт с электроприводом, конечный включатель, электрический контакт и блок управления, электрически связанный с измерительным блоком, электромагнитами, электроприводом и конечным включателем 2. Недостатком известного устройства является передача вращения от электропривода на микрометрический винт, вращение

5 которого, а с ним и изолирующих направляющих держателя приводит к отклонению положения иглы, свободно раз.мещенной в направляющих, от вертикали и, сле.ювательно, к погрещности измерения. Отсчет

10 величины пенетрации при обратном ходе микрометрического винта также увеличивает погрещность из-за неизбежного выбега механизма и люфта в винтовой паре. Отсутствие постоянства фиксации гайки микрометрического винта и сложный узел передачи вращательно-поступательного движения винта от приводного щкива снижают надежность работы устройства.

Цель изобретения - повышение точности измерения и увеличение надежности

20 работы.

Поставленная цель достигается тем, что известный пенетрометр, включающий корпус с размещенным в нем предметным, столом, погружающий элемент, выполненный В виде якоря электромагнита, держатель с иглой, измерительный блок с кодовым диском и считывающим фотоэлементом, электромагниты, микрометрический винт с электроприводом, конечный выключатель, электрический контакт и блок управления, электрически связанный с измерительным блоком, электромагнитами, электропроводом и конечным выключателем, снабжен усилителем, электромагнитной катушкой с индуктивным датчиком, вход которой связан через усилитель с блоком управления, а микрометрический винт снабжен изолирующими направляющими и подшипником, причем приводной шкив электродвигателя и кодовый диск соединены непосредственно с гайкой микрометрического винта, помещенной в изолирующем подшипнике, а микрометрический винт помещен в изолирующих направляющих. На чертеже изображена кинематическая схема пенетрометра с указанием основных функциональных связей блока, управления. Устройство содержит иглу 1, жестко закрепленную в держателе 2, раз.мещенном на погружающем элементе 3, который выполнен в виде якоря электромагнита с обмоткой 4 и снабжен контакт-деталью 5, электромагнит с обмоткой 6 для возможности стопорения сврим якорем погружающего элемента 3, микрометрический винт 7, размещенный в изолирующих направляющих 8 и снабженный контакт-деталью 9 с гайкой 10, размещенной в изолирующем подщипнике 11 и связанной с электроприводом 12 с помощью закрепленного на гайке приводного щкива 13, измерительный блок 14 со встроенным считывающим фотоэлементом и кодовым диском 15, укрепленным на гайке 10, конечнь й выключатель 16, установленный с возможностью переключения в верхнем положении винта 7, электромагнитная катушка 17 с индуктивным датчиком 18 и усилитеотем 19, установленная с возможностью наведения свободных колебаний в игле 1, блок управления 20. Пенетрометр работает следующим образом. В исходном состоянии игла 1 с погружающим элементом 3, зафиксированным электромагнитом с об.моткой 6, и микрометрический винт 7 находятся в верхнем положении. Все электрические цепи обесточены. После установки сосуда с пробой 21, охлажденной до заданной температуры, и включения устройства запускается cxeivia самогенерации на усилителе 19 с электромагнитной катушкой 17 и дуктивным датчиком 18 на частоте свободных колебаний иглы 1. Одновременно через обмотку 4 пропускается ток, создающий втягивающее усилие, несколько превышающее вес погружного элемента 3, после чего включаются обмотки 6 электромагнита, снимающего фиксацию элемента 3, и электропривод 12 (с пониженной частотой вращения). При вращении гайки 10 в определенную сторону винт 7 получает поступательное движение вниз и, преодолевая избыток втягивающего усилия обмотки 4 над весо.м элемента 3, перемещает последний вместе с иглой 1 вниз. В момент касания иглой 1 поверхности пробы 21 условия для свободных колебаний иглы исчезают, частота и амплитуда колебаний иглы изменяются, что приводит к срыву самогенерации электрических колебаний на усилителе 19. Это служит сигналом для обесточивания обмотки 4 и включения отсчета вращения кодового диска 15 измерительным блоком 14. При обесточивании обмотки 4сигнала 1 под действием веса погружающего элемента 3 внедряется в контролируемую пробу 21, а элемент 3 открывается от винта 7. Процесс внедрения (пенетрации) длится заданное время 5 с, после чего обесточивается обмотка 6 и элемент 3 стопорится. Отсчет величины пенетрации продолжается до момента замыкания электрического контакта, образуемого деталями 5 и 9. Величина пенетрации высвечивается на табло, а электропривод 12 переключается на подъем винта 7 с полной скоростью. Электропривод 12 отключается при нажатии винта 7 на конечный выключатель 16. Вслед за этим включаются обмотки 4 и 6, и игла с элементом 3 втягивается в верхнее положение. Затем обмотки 4 и 6 обесточиваются и элемент 3 фиксируется в верхнем положении. Цикл операций на этом завершается. 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 цифропечати и непосредственного ввода в ЭВМ. Пенетрометр может быть использован в систе.мах автоматического контроля и управления технологическими процессами в качестве датчика пенетрации. Электромагнитная «подвеска погружающего элемента, поступательное, а не вращательное движение винта, жесткое крепление иглы - все это позволяет повысить точность измерения и надежность работы предлагаемого пенетро.метра. Формула изобретения Пенетрометр, включающий корпус с размещенным в нем предметным столом, погружающий элемент, выполненный в виде якоря электромагнита, держатель с иглой, измерительный блок с кодовым диском и считывающим фотоэлементом, электромагниты, микрометрический винт с электроприводом, конечный выключатель, электрический контакт и блок управления, электрически связанный с измерительным блоком, электромагнитами, электроприводом и конечным выключателем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и увеличения надежности работы, он снабжен усилителем, электромагнитной катушкой с индуктивным датчиком, вход которой связан через усилитель с блоком управления, а микрометрический винт снабжен изолирующими направляющими и подшинником, причем приводной П1кпв электродвигателя и кодовый днск соединены непосредственно с гайкой микрометрического винта, помещенной в изолируюп1,ем подшипнике, а микрометрический винт помещен в изолирующих направляющих.

Источники -информации, п ринятые во внимание при экспертизе

До 551537, кл. G 01 N 3/42, 1976 (прототип).