АДГЕЗИМЕТР (ВАРИАНТЫ)
ADHESIVE METER (VERSIONS)

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для определения и контроля адгезионной прочности покрытий различных конструкций, в частности защитных покрытий стальных магистральных трубопроводов.
Известен адгезиметр (Патент РФ №2239817, G01N 19/04, 10.11.2004), содержащий механизм отрыва, захват, выполненный в виде стакана, соединенного с механизмом отрыва, и измерительное устройство.
Недостатком известного адгезиметра является его ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что:
1) Механизм отрыва, выполненный в виде обоймы с конической внутренней поверхностью, можно эффективно применять только к плоским покрытиям, а осуществить качественный захват образца испытуемого покрытия, например, на цилиндрической поверхности трубы, элементами конструкции данного адгезиметра будет невозможно.
2) Испытуемые покрытия должны обладать достаточной жесткостью или иметь относительно большую толщину, чтобы образец не мог проскочить в отверстие обоймы. По этой причине осуществлять контроль адгезии покрытий из эластичных полимерных лент и покрытий на основе битумных мастик известным адгезиметром невозможно.
3) Для подготовки образца покрытия для испытаний требуется зачистка большой площади покрытия вокруг него, что создает определенные трудности при восстановлении целостности изоляционного покрытия изделия после проведения испытаний.
Известен адгезиметр (АР-2 по ГОСТ Р 51164-98), лишенный отмеченных недостатков и применяющийся для контроля адгезии покрытий из эластичных полимерных лент, защищающих от коррозии магистральные трубопроводы. Он состоит из корпуса, на котором закреплен зажим для удержания полосы отслаиваемого покрытия. К корпусу прикреплен силоизмеритель с двумя последовательно расположенными пружинами, который показывает усилие отслаивания.
Недостатком известного адгезиметра является невысокая точность измерения из-за того, что, во-первых, в конструкции его силоизмерителя имеются трущиеся друг о друга детали, и возникающие силы трения искажают показания, во-вторых, при перемещении адгезиметра по поверхности изделия (трубе) невозможно выдерживать стабильным угол приложения силы к рукоятке.
Известен адгезиметр (Патент РФ на полезную модель №80575, G01N 19/04, 20.02.2010), в котором устранены некоторые недостатки предыдущего аналога, связанные с неудобством эксплуатации. В частности, зажим полосы покрытия выполнен в виде эксцентрика, а также предусмотрена фиксация максимального усилия отрыва полосы испытуемого покрытия с помощью втулки, перемещающейся на штоке с нанесенными на нем метками, соответствующими различной величине адгезии защитного покрытия.
Однако отмеченные недостатки предыдущего аналога - невысокая точность измерения вследствие наличия трения между деталями силоизмерителя и невозможности выдерживать направление прикладываемой силы при перемещении адгезиметра - присущи и данному известному техническому решению.
Следует отметить, что все три рассмотренных известных адгезиметра имеют общий недостаток, заключающийся в их ограниченных функциональных возможностях. Их можно применять для контроля адгезии только методом отрыва (Метод А по ГОСТ Р 51164-98 контроля адгезии защитных покрытий из полимерных лент), но нельзя использовать для контроля адгезии методом сдвига (Метод Б ГОСТ Р 51164-98 контроля адгезии защитных покрытий на основе битумных мастик).
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является адгезиметр (СМ-1 по ГОСТ Р 51164-98) для контроля адгезии методом сдвига защитных покрытий на основе битумных мастик. Адгезиметр содержит основание с шипами и направляющими с возможностью перемещения по ним каретки, с которой жестко соединен вертикальный корпус, внутри которого расположен скребок для сдвига образца покрытия, силоизмеритель, состоящий из тарированной пружины и индикатора перемещений.
Недостатком ближайшего аналога являются также его ограниченные функциональные возможности, обусловленные его применением только для контроля адгезии методом сдвига, а также недостаточная точность при определении адгезии этим методом. Недостаточная точность показаний объясняется наличием больших силы трения между кареткой и ее направляющими вследствие того, что сила, действующая со стороны сдвигаемого покрытия на скребок, создает момент, который через вертикальный корпус передается на каретку и увеличивает силы взаимодействия каретки с ее направляющими. В результате большая часть силы упругости пружины тратится на преодоление этих сил трения, а оставшаяся часть приходится на перемещение скребка. Так как показания индикатора пересчитываются на полную силу упругости пружины, а не на силу, действующую на сдвигаемое покрытие, то величина адгезии испытуемого покрытия определяется не достоверно.
Авторами проведены лабораторные исследования большого количества адгезиметров марки СМ-1, в результате которых установлено, что из-за влияния трения ошибки при определении адгезии с помощью этих приборов могут составлять 50-70%.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей адгезиметра.
Технический результат - повышение точности определения величины адгезии за счет исключения влияния на показания адгезиметра сил трения между кареткой и ее направляющими.
Поставленная задача и технический результат достигается по первому варианту тем, что в адгезиметре, состоящем из основания с шипами и направляющими, с возможностью перемещения по ним каретки, с которой жестко соединен вертикальный корпус, содержащий скребок, и силоизмерителя, в отличие от прототипа в качестве силоизмерителя используется динамометр, установленный на каретке и соединенный своим штоком с верхней частью вертикального корпуса, соединенного с кареткой осевым шарниром.
Поставленная задача и технический результат достигается по второму варианту тем, что в адгезиметре, состоящем из основания с направляющими, с возможностью перемещения по ним каретки, с которой жестко соединен вертикальный корпус, и силоизмерителя, в отличие от прототипа в качестве силоизмерителя используется динамометр, установленный на каретке и соединенный своим штоком с верхней частью вертикального корпуса, соединенного с кареткой осевым шарниром, при этом в корпусе установлен палец, соединенный с кулисой, содержащей зажим, а на основании установлено шасси.
Сущность устройства поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 представлен вид спереди адгезиметра по 1-му варианту;
На фиг. 2 представлен вид сверху адгезиметра по 1-му варианту;
На фиг. 3 представлен вид слева адгезиметра по 1-му варианту;
На фиг. 4 представлен адгезиметр по 2-му варианту;
По первому варианту адгезиметр состоит из основания 1 (фиг. 1), на котором закреплены упор 2 (фиг. 2) и две пяты 3, удерживающие две цилиндрические направляющие 4, выполненные с возможностью передвижения по ним каретки 5, на верхней плоскости которой установлен динамометр 6. Винт 7 предназначен для перемещения каретки по направляющим. Каретка 5 шарнирно соединена с корпусом 8, который является своего рода коромыслом. К верхнему плечу этого коромысла шарнирно присоединен шток динамометра 6, а нижним плечом коромысла является находящийся в корпусе скребок 9, кромка, которого подведена к образцу испытуемого покрытия. Винт 10 предназначен для перемещения скребка 9 относительно корпуса 8, что позволяет изменять длину нижнего плеча коромысла в зависимости от толщины испытуемого покрытия. Для установки необходимой длины нижнего плеча на корпусе 8 нанесена шкала, одно деление которой равно 2 мм. Если головка винта-указателя 11 (фиг. 3), соединенного со скребком 9, находится напротив центрального деления шкалы (удлиненная риска), то это означает равенство плеч коромысла. В таком случае при перемещении каретки 5 с помощью винта 7 показания динамометра 6 будут точно соответствовать силе, действующей на нижнюю кромку скребка 9 со стороны испытуемого покрытия, и влияние сил трения, возникающих при движении каретки 5 на поверхностях ее соприкосновения с направляющими 4, на показания динамометра 6 полностью исключается, что является главным фактором повышения точности измерения величины адгезии. В основание 1 ввинчены четыре шипа 12 для установки и удержания адгезиметра на изделии (трубе) при испытаниях. Кожух 13 (фиг. 3) служит для защиты устройства от внешних механических воздействий.
По второму варианту адгезиметр состоит из основания 1 (фиг. 4) с направляющими 4, по которым может перемещаться каретка 5 с установленным на ней динамометром 6. Каретка 5 шарнирно соединена вертикальным корпусом 8. К верхней части вертикального корпуса 8 также шарнирно крепится шток динамометра 6. В корпус 8 вставлен палец 14, соединенный с кулисой 15, заканчивающейся зажимом 16, служащим для крепления надрезанной полосы испытуемого защитного покрытия. В данном варианте вертикальный корпус 8 также является коромыслом, нижним плечом которого служит палец 14. В результате при равенстве плеч коромысла показания динамометра 6 будут равны силе, действующей на палец 14 со стороны кулисы 15, и которая, в свою очередь, будет точно соответствовать силе отслаивания полосы испытуемого защитного покрытия. Отслаивание полосы испытуемого защитного покрытия может быть осуществлено перемещением адгезиметра по поверхности изделия (трубы), для чего он снабжен шасси 17, установленных на основании 1. Влияние сил трения на показания динамометра в рассматриваемом варианте также исключено, кроме того, в виду достаточно большой длины кулисы 15, угол приложения силы к пальцу 14 остается практически неизменным, что стабилизирует показания динамометра 6. Таким образом повышается точность измерения величины адгезии.
Работает устройство следующим образом.
При контроле адгезии защитных покрытий на основе битумных мастик (метод Б ГОСТ Р 51164-98) адгезиметр по первому варианту устанавливается на защитном покрытии изделия так, чтобы кромка скребка 9 (фиг. 1) находилась строго против подготовленного образца испытуемого покрытия. Винтом 10 скребок 9 поднимается вверх. Нажатием на кожух 13 адгезиметра добиваются максимального внедрения шипов 12 (фиг. 3) в защитное покрытие. Затем скребок 9 с помощью винта 10 опускается до основания этого покрытия. Вращением винта 7 кромка скребка 9 плавно подводится к образцу испытуемого покрытия, и с постоянной скоростью производится его сдвиг. При этом фиксируют показания динамометра 6 (фиг. 2).
При контроле адгезии защитных покрытий из полимерных лент (метод А по ГОСТ Р 51164-98) адгезиметр по второму варианту устанавливают на изделие (трубу) с защитным покрытием. В зажиме 16 (фиг. 4) закрепляют надрезанную полосу испытуемого покрытия (на фиг. 4 не показана), и при передвижении адгезиметра, снабженного шасси 17, по изделию (трубе) проводится отслаивание надрезанной полосы с измерением с помощью динамометра 6 устойчивого усилия отслаивания.
Следует отметить, что адгезиметр по первому варианту на практике легко трансформируется в адгезиметр по второму варианту простой заменой комплектующих деталей, что делает его универсальным в применении для контроля адгезии различных защитных.
Таким образом, заявляемое изобретение, обладая всей полнотой функциональных возможностей, позволяет повысить точность определения и контроля адгезионной прочности защитных покрытий.