Установка для нагружения строительных изделий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, сеид-ву(22) Заявлено 1212,80 (21 3218250/29-33с присоединением заявки Нов(23) ПриоритетОпубликовано 15,1132. Бюллетень М 42Дата опубликования описания 1 Ы 182 РМ К,.т з6 01 м 7/00 6 01 й 3/30 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРУЖЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХИЗДЕЛИЙИзобретение относится к строитеЛЬ. ству, в частнссти к установкам для строительных иэделий, преимущественно на нарастающее динамическое давле 5 ние, вызванное сейсмическим воздей-. ствием - сейсмическим колебанием поверхности земной коры.Известна установка для нагружения строительных иэделий, включающая корпус с камерой давления и взрывным устройством 1 3.Недостаток известного устройства заключается в большой его,металло- емкости,Наиболее близким к изобретению 15 является установка для нагружения строительных изделий, включающая корпус, камеру давления, нижнюю плиту с опорным контуром для установки испытуемого изделия, верхнюю плиту с приспособлением для регулировки давления в камере и взрывное устройство (23.Недостаток устройства заключается в невозможности достаточно быстро регу-" 25 лировать объем камеры давления,что ограничивает воэможность использований устройства при моделировании различных видов нарастания сейсмического воздействия. Ф Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей,Цель достигается тем, что установка для нагружения строительных изделий, включающая. корпус, камеру давления, нижнюю плиту с опорным контуром для установки испытуемого иэделия, верхнюю плиту с приспособлениемдля регулировки давления в камере ивзрывное устройство, снабжена диафрагмой иэ эластичного материала,установленной между корпусом и вижнейплитой, а приспособление для регулировки давления в камере выполнено ввиде заполненной низкомодульным материалом трубы с поршнем, при этомвнутренний диаметр трубы равен внут-.реннему диаметру камеры давления иверхней плиты,Поршень выполнен в виде надувнойкамеры иэ эластичного материала.Установка снабжена диафрагмой иээластичного материала, установленноймежду корпусом и верхней плитой.Поршень выполнен с направляющимикрестообразного типа и установленна верхней диаФрагме.Поршень снабжен регулируемымиопорами./5 иал ППП "Патентф, г. Ужгород роектная каз 8682/57 ВНИИПИ Гос по делам 113035, МоскПоршень пропущен сквозь верхнюю диафрагму и оснащен кольцевым ножом, обращенным в сторону диаФрагмы.Труба выполнена из отдельных телескопически соединяеьых между собой секций с уплотнительными кольцами, при этом нижняя подвижная секция снаб жена регуляторами перемещения.Труба выполнена в виде винтового сильфона с регуляторами. перемещения, вкладок, обращенных внутрь.Регуляторы перемещений, выполнены в виде стяжных болтов.Регуляторы перемещения выполнены в виде гидроцилиндров с кранами и гидроприводом.Регуляторы перемещений выполнены в виде сильфонов с гидроприводом.Ва фиг. 1 схематично показана установка, разрез; на фиг. 2 - вариант установки с телескопической трубой; Ъа Фиг. 3 - вариант установки, труба которой выполнена из сильфона; на Фиг. 4 - установка с поршнем, оснащенным регулируемыми элементами; на Фиг. 5 - то же, оснащенным кольцевым ножом 1 на фиг. б - то же, выполненным в виде надувной камеры; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 1, по ясняющий конструкцию поршня; на фиг. 8 - устройство узла Х (фиг,2), вариант в виде талрепа; на Фиг. 9 то же, вариант в виде гидропривода; на Фиг. 10 - вариант в виде сильФонного гидропривода; на фиг. 11 устройство узла(Фиг. 3).установка для нагружения строительного изделия (фиг. 1) состоит из рамы 1, представляющей собой нижнюю плиту, на которой смонтирован опорный контур 2, служащий для установки испытуемого. строительного изделия, например Фундаментной плиты 3, а над плитой 3 образована камера давления 4 в виде цилиндра 5. Сверху цилиндр 5 закрыт плитой б, выполненной в виде трубы 7, внутренняя полость 8 которой заполнена подвижной массой из низкомодульного материала, например водой. Размер поперечного сечения трубы 7 совпадает с поперечным сечением камеры давления 4.,В нижней части трубы 7 установлен поршень 9 и эластичная прорывная диафрагма 10 из резины, служащая для того, чтобы вода в период подготови не попала в камеру давления 4, де расположено взрывное устройство,тоящее, например, из пороха и тротила 11, отделенное от Фундаментной плиты 3 эластичной мембраной 12, например, из резины или металла, создающей уплотнение между цилиндром 5, плитой 1 и испытуемой фундаментной плитой 3. Нижняя плита (раыа ) связана совместно с цилиндром 5 и верхней плитой б болтами 13 с гайками 14, при этом соединение может быть выполнено и другого типа,например, в виде охватывающих струбцин,Для того, чтобы во время работыпоршень 9 не заклинило, он оснащенЭ направляющими 15, выполненными ввиде крестовины.При этом поршень 9 совместно сэластичной прорывной диафрагмойопирается на опорные выступы 16, ус 10 тановленные внутри корпуса 5 камерыдавления 4.Вариантом исполнения предложенного устройства является установка стелескопической трубой (фиг. 2).Дня увеличения импульса нарастания давления в камере труба можетбыть выполнена телескопической в виде отдельных секций 18,17 и 19 установленных друг в друга, при этоммежду стенками установлены уплотнительные кольца 20 и 21.Секции оснащены регуляторамификсаторами 22 и 23, закрепленнымина корпусах секций и плите б,. приэтом на секциях и плите регуляторы 25фиксаторы закреплены при помощикронштейнов 24, 25 и 26.При этом регуляторы-фиксаторымогут быть выполнены в виде талрепов, состоящих из обоймы 27 и резьбовых проушин 28 и 29 с контргайками 30 и 31, а проушины закреплены накронштейнах 24, 25 и 26 при помощиосей 32.В последующем варианте установки35 для нагружения строительного изделия(фиг. 3, .4, 11) труба 7 выполненав виде сильфона, например, винтового, при этом гофры 33 сильфоннойтрубы оснащены отбортовками 34, пере 40 крывающими впадины 35 гофр 33, создавая относительно гладкую поверхность, которая служит для облегчения выброса подвижной массы - воды,заполняющей трубу и поршень 9.Вариант устройства регуляторафиксатора (фиг, 10), служащего элементом для установки, выполнен в виде гидропривода, представляющегособой цилиндр 36, соединенный с плитой б при помощи кронштейна 24, оснащенного осью 32.Во внутренней полости 37 цилиндра 36 смонтирован поршень 30 со штоком 39, при этом шток 39 соединенс кронштейном 25 также при помощиоси 32.В верхней и нижней части цилиндрЗб имеет штуцера 40 и 41, оснащенные отсечными кранами 42 и 43,например, пробкового типа. ЦилиндрыбО 36 сведены в нижней и верхней частимежду собой трубопроводами (не показано), служащими для одновременного перемещения штоков 39.Штуцера 40 и 41 связаны с насо 65 сами (не показано), служащими дляйодачи жидкости как в надпоршневуюпоршень 39, так и подпоршневую полости.Вариантом регулятора-фиксатора,.предназначенным для установки, является регулятор-фиксатор, выполненныйв виде двух сильфонных приводов 44и 45, разделенных соединительнымфланцем 46.Сильфонные приводы 44 и 45 выполнены в виде сильфонных баллонов,цилиндрические корпуса 47 которыхпредставляют собой сильфоны.Соединительный Фланец необходимдля того, чтобы состыковать сильфоны, как баллоны, так как сильфоныотносительно малых диаметров выпускаются промышленностью определенныхразмеров по длине. Внутри сильфоновпо их оси установлены направляющиецилиндры 48 и штоки 49, при этомна них смонтированы направляющиеотбойники 50, служащие для того,чтобы сильфонный цилиндр в процессеработы (перемещений) не имел бокового изгиба.Торцы 51 и 52 цилиндрических корпусов оснащены также как и в предыдущем варианте штуцерами 40 и 41 сотсечными кранами 42 и 43.Вариантом установки являетсяустройство (фиг. 4), где поршеньустановки оснащен винтовыми регуляторами, обеспечивающими регулирование объема камеры давления,Поршень 9 установки оснащен винтовыми приспособлениями 53, напримерболтами, которые проходят черезуплотняющую прорывную диафрагму 10и опираются на выступы 16 корпуса 5.Вариантом установки также является приспособление для прорезания диафрагмы (Фиг. 5). На поршне 9 смонтирован кольцевой нож 54, служащий для прорезания диафрагмы 10.Последним вариантом является ус тановка (Фиг. 6), где в качестве. поршня применена надувная камера 55 например, иэ резины, которая служит одновременно и поршйем, и уплотните лем, и регулятором камеры давления.Установка (фиг. 1) работает следующим образом. После установки строительного изде лия 3, например Фундаментной плиты на опорный контур 2 его закрывают тонкостенной эластичной мембраной 12 и на раму 1 монтируют цилиндр 5, устанавливают взрывное устройство 11 и монтируют плиту 6,выполненную в виде трубы 7, предварительно установив прорывную диафрагму 10 иэ эластич ного материала, например резины и стягивают болтами 13 с гайками 14, устанавливают поршень 9 и заполняют полость 8 трубы 7-подвижной массой Вйз низкомодульного материала, например водой.После проведения монтажа установки производят воспламенение взрывного устройства при помощи пиропатрона,электроэапала и пр. (не показано),выделившиеся газы создают давлениепо всей поверхности строительногоизделия 3 и одновременно прорываютдиафрагму 10 и выбрасывают поршень 9совместно с подвижной массой, например, водой иэ.трубы 7.При этом недостающее давление настроительное изделие соответствуетнарастанию давления в фронте удар 15 ной волны, вызванной землетрясением,а спад давления обеспечиваетсяскоростью сброса подвижной массы,находящейся в трубе 7.Увеличивая или уменьшая величину20 подвижной массы, увеличивая илиуменьшая длину трубы, а также варьируя массой взрывного устройства иего составом можно получить грактически любой закон нарастания и спа 25 да давления на строительное изделие,Использование подвижной массы,кроме того, дает возможность зна-чительно уменьшить толщину верхнейплиты и тем самым сэкономить знаЗО чительное количество металла приизготовлении крупногабаритных установок для испытания строительныхизделий с давлениями внутри камерыдавления, соответствующим 12-и баллам шкалы Рихтера.Вариант устройства (фиг. 2) работает следующим образом. После определения величины подвижной массы идлины ее пробега по трубе 7 устанавливают при помощи регуляторов-Фикса 40 торов 22 и 23 высоту трубы при помощи вращения рамок 27 с последующимзакреплением гайками 30 и 31.Монтаж строительного изделия,взрывного устройства камеры давле 45 ния, поршня, трубы, заполнения ееподвижной массой и воспламенениявзрывного устройства производят споследующим получением результатовэксперимента.59 В варианте. (Фиг. 3 и 11) установка работает следующим образом. Установка испытуемого изделия, взрывного устройства, монтаж камеры ипрочего производится, как в первом55 варианте,Отличительной особенностью является труба 7, выполненная в виде сильфона, которая при помощи регуляторов-фиксаторов 22 и 23 устанавливаеф ется на определенный размер (оасчетный размер, который определен заранее). При этом труба 7,выполненнаяиз сильфона,либо сжимается, либорастягивается, а отбортовки 373 гофр 33, перекрывая полости 35 соэ 974180О 25 ЗО 35 4 О 45 5 О Формула изобретения дают сравнительно гладкую поверхностьдля прохода подвижной массы - водысовместно с поршнем при воздействиииа поршень газов во время работывзрывного устройства.Преимущество трубы, выполненйойиз сильфона (при выполнении тех жезадач) заключается в том, что онане требует столь сложной механической обработки, как телескопическаяпри создании уплотнений, Особенноэто отражается на сравнительно больших диаметрах, превышающих метр иб,олее,ВаРиант устройства (Фиг, 10) работает следующим образом. При установке трубы 7 в заданный размер,т.е. телескопический, секций или сильФона, в верхний или нижний штуцер,соответственно 40 и .41 подается рабочая жидкость, которая перемещаетпоршень 38 в заданном направленииаон в свою очередь перемещает шток 39,При установке секций трубы илисильфонной трубы в заданном положении перекрывают краны 42 и 43, созаавая относительно жесткую замкнутую систему, так как рабочая жидкость находится как в подпоршневомтак и хадпоршневом пространстве полости 37 и при сравнительно низкихдавлениях (до 50 атмосфер) практически не сжимается.Такое решение регулятора-фиксатора для установки дает возможность.механизировать процессы настройкиустановки, что повышает ее отдачу,так как уменьшается подготовительноевремя для испытания изделия.Вариант устройства (фиг. 10) работает почти так же, как и предыдущие.При установке секционной трубыили сильфонной трубы в заданныйразмер в верхний и нижний шт цер 40или 41 подается или откачивается рабочая жидкость, которая, увеличиваясь в объеме, перемещает торцы 51и 52 и совместно с ними штоки 49,при этом последние скользят в нап,равляющих цилиндрах 48, тем самьмобеспечивая заданный размер установки трубы. Такое выполнение регулятора-фиксатора дает возможность использовать выпускаемые промышленностью гермет%чные сильфоны, исключить протечки масла (рабочей жидкости) и значительно уменьшить затраты на изготовление приводов, так как для штоков и направляющих могут быть использованы станочные оборудования сравнительно малых размеров; Таким образом, можно получить высоконадежные и работоспособные элементы устройства при сравнительно малых затратах. Вариант установки (Фиг. 4) работает следующим образом.После теоретического определения объема камеры давления устанавливается заданный объем путем вращения винтовых приспособлений 53, например болтов, выворачивая их на необходимое расстояние от торцовой поверхности поршня, устанавливают поршень на заданное расстояние, опирая болты 53 на выступы 16 камеры давления 4,Таким образом, можно получить изменение еще одного параметра, а именно изменение объема камеры давления и тем самым повысить точность воспроизведения нагрузки.Вариант установки (фиг. 5) работает следующим образом. При сгорании взрывного устройст 2 О ва, газы воздействуют на поршень 9, несущий по своей образующей кольцевой нож 54, который прорезает разрывную диафрагму 10, и в дальнейшемустройство работает на преодолениесил инерции воды. Такое техническоерешение исключает параметр неопределенности при разрушении прорывнойдиафрагмы, так как резина в раэличных условияхможет быть разорвана при разных силовых величинах, и тем самым повышает точность технического результата.Вариант устройства (фиг. 6) работает следующим образом.После сборки установки и монтажа взрывного устройства устанавливают надувную камеру 56, например, иэ резины, подают в нее воздух через штуцер (не показано), надувная камера заполняет полость камеры давления и одновременно уплотняет ее после чего производят заливку воды в трубу 7, Подавая воздух в надувную камеру, можно получить практически любой объем камеры давления при надежном уплотнении.Такое решение дает воэможность получить надежное уплотнение камеры давления при любом изменяемом объеме, а также предварительной величине нулевого давления, необходимого для надежного показания датчиков, измеряющих давления внутри камеры в момент работы. 1. Установка для нагружения строительных издЕлий, включающая корпус, камеру давления, нижнюю плиту с опорным контуром для установки испытуемого изделия, верхнюю плиту с приспособлением для регулировки давления в камере и взрывное устройство, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, она снабжена диафрагмой из эластичного материала, установленной между корпусом и нижней плитой, а приспособление для регулировки давления в камере выполнено в виде заполненной низкомодульным материалом трубы с поршнем, нри этом внутренний диаметр трубы равен внутреннему диаметру камеры давления и верхней плиты.2. Установка по п.1, о т л и ч а . - ю щ а я с я, тем, что поршень выпол нен в виде надувной камеры из эластичного материала.3Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена диафрагмой из эластичного материа ла, установленной между корпусом и верхней плитой.4, Установка по пп.1, и З,о тл и.ч а ю щ а я с я тем, что поршень выполнен с направляющими крес- ;щ тообразного тина и установлен на верхней диафрагме.5. Установка по пп. 1,3 и 4, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что поршень снабжен регулируемыми опорами. 256. Установка по пп. 1,3,4 и 5,о т- л и ч а ю щ а я с я тем, что йоршень пропущен сквозь верхнюю диафрагму и оснащен кольцевым ножом, обращенным в сторону диафрагмы.7. Установка по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что труба выпопиена из отдельных телескопически .соединяемых между собой секций с уплотнительнычи кольцами, при этом нижняя йодвижная секция снабжена регуляторами перемещения.8. Установка, по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что трубавыполнена в виде винтового сильфонас регуляторами перемещения,9. Установка по пп 1 и 8, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что складкисильфона снабжены отбортовками, перекрывающими впадины складок, обращенных внутрь.10. Установка по пп. 1,7 и З,с т- .,.торы перемещения выполнены в видестяжных болтов.11. Установка по йп. 1, 7 и 8, о т -л и ч а ю щ а я с я тем, что регуляторы перемещений выполнены в видегидроцилиндров с кранами и гидропрнводом.12, Установка по пп. 1,7 и З,о тл и ч а ю щ а я с я тем, что регупяторы перемещений выполнены в видерильфонов с гкдроприводом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 531061, кл. 6 01 й 3/10, 1975.2, Авторское свидетельство СССРУ 769403, кл, О 01 М 3/30, 1978.