Устройство для определения плавучести материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 12. 09. 77 (21) 25292 б 1/18-25с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 15.11.82, бюллетень Мо 42 151 М. Кл.з 6 01 Б 9/08 1 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 15.11,82Щщ.Л.Шлисс и В,И.Карев Экспедиционный отряд аварийно-спасательных, судоподъемных и подводно-технических работКаспийского морского пароходства 1) Заявите) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАВУЧЕСТ МАТЕРИАЛОВре долж- рисаеди- резервуили возИзобретение относится к измери-, тельной технике, а именно к устройствам для определения плавучести матери"алов или изделий, напримерпенопластовпри переменном гидростатическом давлении.Известно устройство, содержащее наполняемую водой гидрокамеру, в которой размещают исследуеьый материал (или изделие) и измерительный прибор с указателем, служащий для определения его плавучести.В качестве измерительных приборов используется либо прокалитрован-. ная пружина с грузом, подвешиваемая к верхней стенке (крышке) гидрокамеры, либо недеформируемая плавучесть, связанная с тарировочными цепями.Для создания в гидрокаме ного давления применяются п ненные к ней промежуточный ар с водой, баллон с газом духом и гидравлический насос 11.Характерной особенностью и недостатком работы устройства является линейное равенство между величиной рабочего участка шкалы измерений и величиной вертикального переме,л 1 еиия исследуемых образцов, что приводит к громоздкости этих уст. ройств и низкой точности измерений.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения плавучести материалов при гидростатических нагрузках, содержащее снабженную герметичной крышкой и соединенную через гидрокомпенсатор с баллоном со сжатым газом гидрокамеру, в которой установлен проницаемый для жидкости и газа контейнер для исследуемого образца, соединенный с сильфоном измерительного прибора, который снабжен с указателем величины плавучести 2 3Известное устройство имеет следующие недостатки: невозможность определения при помощи одного устройства в единых условиях характеристик. плавучести одновременно у нескольких образцов приводит к необходимости многократных повторений экспериментов с целью получения достоверного .результата измерений; незащищенность главного элемента измерительного прибора-сильфона от возможных повреждений при подготовке уст" ройства к эксплуатации и при проведении профилактических работ, а также наличие на нем отверстия с проб 974221кой для удаления воздуха из его полости при заливке рабочей жидкости уменьшают надежность измерительного прибора и снижают удобства при его эксплуатации; наличие прямого контакта межгу водой и воздухом, создающим давление в гидрокомпенсаторе, приводит к насыщению воды и рабочей жидкости, растворенными газами что влечет за собой увеличение коррозии деталей устройства и увеличение погрешности за счет скапливания в полости сильфона газовых пузырьков, выделяющихся из рабочей жидкости при декомпрессии; сложность удаления воздуха из под крышки гидрокамеры при подготовке устройства к работе, наличие присоса, препятствующего ее снятию по завершению эксперимента;возможность получения погрешности при измерениях и последующей обработке 20 полученных результатов за счет плавучести (отрицательной или положи-тельной) самого контейнера для размещения испытуемого образца.Целью изобретения является сокра щение времени на получение достоверных результатов измерений, улучшение эффективности работы устройства, повышение надежности и долговечности измерительного прибора, а также З 0 повышение точности определения плавучести материалов.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения плавучести материалов при гидростатических нагрузках, содержащем соединенную через гидрокомпенсатор с баллоном заполненным сжатым газом, герметичную гидрокамеру, в которой установлен проницаеьый для жидкости 40 и газа контейнер для исследуемого образца, взаимодействующий.с сильфоиом измерительного прибора, снабженного указателем величины плавучести,сильфон размещен в стакане и образует с его стенками герметичную полость, гидравлически сообщающуюся с указателем величины плавучести, а гидрокомпенсатор снабжен гибкой разделительной диафрагмой. 45 50 Устройство оборудовано несколькими гидрокамерамн, взаимодействующими посредством гидрокомпенсаторов с единой системой регулирования давления, разобщающими и выпускными вентилями, обеспечивающими независимый, по отношению друг к другу, ввод гидрокамер в работу и вывод иэ эксплуатации, причем каждая гидро- камера оборудована контрольным манометром, гидрокомпенсатором и измерительным прибором, выполненным в виде сильфона, герметично установленного в цилиндрическом стакане, ,так, что между ними образуется замкнутая полость с рабочей жидкос тью, при этом имеет два отверстия, одно из них расположено в верхней стенке и закрывается пробкой, а другое сообщает замкнутую полость с прозрачной трубкой указателя величины плавучести исследуемого образца, размещаемого в контейнере, обладающем нейтральной (нулевой) плавучестью, связанном с сильфоном.Гибкая разделительная диафрагма, разобщает газовую и гидросреды, а гидрокомпенсатор расположен ниже уровня размещения гидрокамеры, Кроме того, с целью улучшения условий эксплуатации, крышка гидрокамеры оборудована краном с расширительной воронкой, сообщающими полость гидро- камеры с атмосферой, а герметизация крышки с гидрокамерой обеспечивается центральным упором, взаимодействующим со съемным короьыслом, фиксируеьнм на гидрокамере посредством закладных цилиндрических пальцев. При этом, с целью упрощения конструкции, контейнер для размещения исследуемого образца выполнен из эластичного мелкоячеистого материала, например синтетического, свободно проницаемого для газа.и воды.На чертеже изображено устройство для определения плавучести материалов, общий вид на котором гидро- камера представлена в разрезе и даны частичные вырезы стенок измерительного прибора, контейнера для размещения исследуемого образца и гидрокомпенсатора для лучшего показа конструкции.Устройство для определения плавучести материалов при гидростатических нагрузках содержит несколько гидро- камер 1, взаимодействующих, посредством гидрокомпенсаторов 2, с единой системой регулирования давления, состоящей из баллона со сжатым возду-хом 3, редукционного клапана 4 с манометрами и коллектора 5. Баллон и коллектор оборудованы вентилями: запорными 6 и выпускным 7 соответственно. Каждая гидрокамера 1 оснащена контрольным манометром 8, а внутри ее находится контейнер 9 и исследуеьим образцом 10 ( например вспененными гранулами полист;лрола), вязанный с измерительным прибором, Контейнер 9 выполнен из эластичного мелкоячеистого материала, например синтетического, свободно проницаемого для воды и газа и обладает нейтральной (нулевой) плавучестью. Измерительный прибор состоит из сильфона 11, герметично установленного в цилиндрическомстакане 12. так,что между. ними образуется замкнутая полость, заполняемая рабочей жидкостью 13, не смешивающейся с водой, при этом стакан имеет два отверстия, одно из них расположено в верхней стенке и закрывается пробкой 4 ф14, а другое сообщает замкнутую полость с прозрачной трубкой указателя величины плавучести 15, свободный конец которой связан с полостью гидрокамеры 1. Рабочая жидкость. 13заполняет не только замкнутую полость измерительного прибора, но исоединительную трубку 16, и частично, прозрачную трубку указателя величины плавучести 15. Плавучестьисследуемого образца определяетсяпо шкале измерений 17. Гидрокомпенсатор 2 оборудован подвижной диафрагмой 18, разобщающей газовую игидросредЕг,сообщается с системой регулирования давления при помощи разобщающего вентиля 19 и имеет вентиль20 для выпуска воздуха в атмосферу.Крышка. 21, герметизирующая гидрокамеру 1, оборудована краном 22 с расширительной воронкой 23, сообщающими полость гидрокамеры 1 с атмосферой. Герметизация крышки 21 с гидрокамерой 1 обеспечивается центральным упором 24, взаимодействующим со съемным коромыслом 25, фиксируеьым на гидрокамере 1 посредством закладных цилиндрических пальцев 26.Исследуемый материал (или изделие) помещают в контейнер 9, присоединяют последний к измерительному прибору, дополняют гидрокамеру 1 водой до краев, устанавливают крышку 21 с открытым краном .22 и прижимают ее к гидрокамере при помощи центрального упора 24. По тарированной в единицах плавучести шкале измерений 17 определяют начальную плавучесть исследуемого образца при отсутствии избыточного давления. Закрывают выпускные вентили 7 и 20, а также разобщающие вентили 19. Открывают запорный вентиль 6 и, при помощи редукционного клапана 4, создают в коллекторе 5 первоначальное, минимально необходимое давление для удаления из гидрокамеры 1 через краны 22 остатков воздуха. Поочередно приоткрывая разобщающие вентили 19, вытесняют воздух из гидрокамер 1 до появления воды в расширительных воронках 23, после чего закрывают краны 22, Регулирование требуемого давления осуществляется с помощью редукционного клапана 4, При повышении давления в гидрокамерах 1, исследуемые образцы 10, уменьшаясь. в объеме, теряют часть плавучести, Под воздействием изменившейся (уменьшившейся) со стороны контейнера 9 на сильфон 11 нагрузки меняется ( меньшается) объем замкнутой полос- Ути между сильфоном 11 и цилиндрическим стаканом 12, что приводит к выте нению из него части рабочей жидкости 13 и соответственному увеличениювысоты ее столба в прозрачной трубкеуказателя величины плавучести 15,уравновешивающего результирующую силу,действующую на сильфон 11. Регист 5 рация изменения плавучести .исследуемого образца осуществляется по шкале измерений 17. Давление в гидрокаиере 1 определяют по контрольному маЙометру 8. Плавучесть исследуежх1 О образцов, например пенопластов, припостоянной гидростатической.нагрузке изменяется (уменьшается) во времени. В этом случае гидростатическое давление поддерживается постоян 15 ным автоматически за счет поступленияв гидрокамеру 1 из гидрокомпенсатора 2 воды, вытесняемой воздухом, подаваемым из баллона 3 редукционным .клапаном 4 при постоянном давлении,Наличие в устройстве разобщающих вентилей 19,и выпускных вентилей 20позволяет не только поддерживать вовсех гидрокамерах 1 строго одинаковыеусловия, но и при необходимости, вы 25 вести любую гидрокамеру из эксплуатации, провести смену исследуемогообразца и снова включить ее в работу. Закончив эксперимент, выключают редукционный клапан 4, закрываютЗО вентиль 6, открывают выпускной вентиль 7 и после снижения давленияв гидрокамере 1 открывают кран 22.Получив сообщение с атмосферой, вода из гидрокамеры 1 перетекает вгидрокомпенсатор 2 и заполняет его,вытесняя находившийся там воздухчерез выпускной вентиль 7.Оборудование устройства для определения плавучести материала пригидростатических нагрузках несколькими гидрокамерами, взаимодействующими с единой системой, регулирования давления, позволяет значительноповысить производительность исследований за счет сокращения времени,45 необходимого для проведения многократных повторений исследований характеристик плавучести материалов сцелью получения. достоверности результатов. Кроме этого, изменение50 конструкции большинства основныхузлов (измерительного прибора, гидрокомпенсатора, контейнера, крышки,герметизирующего упора), значительно улучшают эксплуатационные харак 55 теристики устройства (точность измерений, надежность, долговечность,удобство эксплуатации).Проведенные испытания подтвердилиэффективность устройства. Оно можетО быть использовано не только для проведения лабораторных исследованийхарактеристик плавучести материалов,но и благодаря своей портативностиУс- и автономности, является наиболее 65 пригодным, по сравнению с известными974221 8 Формула изобретения раж 887 Подписно од,ул,Проектная,4 приборами, для проведения контрольныхпроверок материала на практическомсудоподъеме. Устройство для определения плавучести материалов при гидростатическихнагрузках содержащее соединенную.через гидрокомпенсатор с балло ном, заполненным сжатым газом, герметичную гидрокамеру, в которой установлен проницаемы для жидкости и газа контейнер для исследуемого образца, взаимодействующий с сильфо ном измерительного прибора, снабВНИИПИ Заказ 8684/5 илиал ППП "Патент",г женного указателем величины плаву-,чести, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, сильфон размещен в стакане и образует с его стенками герметичную полость, гидравлически сообщающуюся с указателем величины плавучести, а гидрокомпенсатор снабжен гибкой разделительной диафрагмой. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 138782, кл. О 01 Р 11/16, 1959.2, Авторское свидетельство СССРР 405024, кл. 6 01 Р 11/16, 1974