ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР С ВИБРОГАСИТЕЛЕМ И СПОСОБ ИЗОЛИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА ОТ ВИБРАЦИЙ
MEASURING DEVICE WITH VIBRATION DAMPER AND METHOD FOR INSULATION OF MEASURING DEVICE FROM VIBRATIONS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к измерительному прибору с виброгасителем, а также к способу изолирования измерительного прибора от вибраций.
Предпосылки создания изобретения
Измерительные приборы в принципе весьма чувствительны к влиянию внешних факторов, прежде всего к вибрациям, колебаниям или ударам. Поэтому при установке измерительных приборов было бы желательно создание условий, позволяющих добиться устранения влияния внешних факторов на измерительные приборы в процессе их работы.
Из уровня техники известны различные подходы к гашению колебаний в метрологических системах. Так, например, в RU 2124659 С1 описаны демпфирующие устройства для защиты измерительных инструментов и электронных приборов, которые подвержены динамическим воздействиям. В DE 202017004177 U1 описаны предназначенные для виброчувствительных приборов магнитные демпфирующие ножки, принцип работы которых основан на силе магнитного притяжения. В DE 102004020605 А1 описан гаситель колебаний для уменьшения нежелательных колебаний на машинах. В US 2158890 описан ударопоглощающий соединитель. В DE 202017004177 U1 описан виброгасящий магнитный поглотитель для аудиоаппаратуры.
Раскрытие изобретения
Исходя из вышеизложенного, одна из положенных в основу изобретения задач состояла в том, чтобы обеспечить возможность лучшей защиты чувствительных измерительных приборов от вибраций, колебаний и других механически индуцированных осцилляций извне.
Эта и другие задачи решаются с помощью измерительного прибора с признаками, представленными в п. 1 формулы изобретения, а также с помощью способа с признаками, представленными в п. 8 формулы изобретения.
В соответствии с первым объектом изобретения измерительный прибор содержит корпус и размещенный на нем виброгаситель.
Вторым объектом изобретения является способ изолирования измерительного прибора от вибраций, предусматривающий стадии размещения одного или нескольких виброгасителей на корпусе измерительного прибора.
Одна из важных идей изобретения состоит в том, чтобы использовать виброгаситель для уменьшения или полного гашения мешающих вибраций, которые могли бы передаваться из внешней среды на измерительный прибор. Виброгаситель при этом может иметь, например, гаситель колебаний, т.е. систему "масса-пружина" с механической характеристикой демпфирования. При этом путем пригодной реализации колеблющейся массы и/или жесткости упругих элементов можно избежать возбуждения или передачи частот в определенных частотных диапазонах. Возможно использование пассивных гасителей колебаний, однако можно также применять адаптивные или активные гасители колебаний. У последних можно посредством пригодных для этого исполнительных органов (приводов) или регуляторов изменять демпфирующие свойства упругих элементов в соответствии с регулирующим сигналом. При этом можно добиться виброгасящего действия в широком рабочем диапазоне, например путем оптимизации демпфирующего действия в отношении динамически изменяющихся частот возбуждения.
Активные гасители колебаний могут для гашения вибраций, например, посредством электромагнитных или электродинамических исполнительных органов прикладывать к измерительному прибору целенаправленные контрсилы (противодействующие силы). Такие контрсилы можно настраивать по амплитуде, частоте и/или фазе на конкретные вибрации извне. При этом активные гасители колебаний могут прежде всего иметь соответствующую виброизмерительную сенсорную технику, с помощью которой можно целенаправленно регулировать исполнительные механизмы на основе сильноточной электроники.
Различные предпочтительные варианты осуществления изобретения и дальнейшие варианты его конструктивного оформления представлены в зависимых пунктах формулы изобретения, а также в последующем описании со ссылкой на прилагаемые к нему чертежи.
Согласно некоторым вариантам выполнения измерительного прибора он может представлять собой термоанализатор, тестер для измерения теплопроводности, реометр или систему испытания на огнестойкость.
Согласно некоторым вариантам выполнения измерительного прибора виброгаситель может быть расположен в ножке корпуса прибора.
Согласно некоторым вариантам выполнения измерительного прибора виброгаситель может иметь установочную полость под демпфирующий элемент и по меньшей мере один установленный в ней демпфирующий элемент.
Согласно некоторым вариантам выполнения измерительного прибора демпфирующий элемент может представлять собой активно регулируемый по демпфирующим свойствам демпфирующий элемент. При этом виброгаситель может в некоторых вариантах иметь далее управляющее устройство, которое выполнено с возможностью регулирования демпфирующих свойств демпфирующего элемента.
Согласно некоторым вариантам выполнения измерительного прибора он может далее содержать регулятор демпфирования, который связан с управляющим устройством виброгасителя и который выполнен с возможностью передачи на управляющее устройство управляющего сигнала, на основании которого управляющее устройство регулирует демпфирующие свойства демпфирующего элемента.
Согласно некоторым вариантам выполнения измерительного прибора он может далее содержать датчик, который связан с регулятором демпфирования и который предназначен для определения характерных условий работы или эксплуатации измерительного прибора. При этом регулятор демпфирования в некоторых вариантах может быть выполнен с возможностью формирования управляющего сигнала на основании определенных датчиком характерных условий работы измерительного прибора.
Рассмотренные выше варианты осуществления и конструктивного оформления изобретения можно, если это целесообразно, любым образом комбинировать между собой. Дальнейшие возможные варианты осуществления, конструктивного оформления и реализации изобретения охватывают также не указанные в явном виде комбинации признаков изобретения, описанных выше или описанных в последующем в отношении примеров его осуществления. При этом специалист прежде всего будет также добавлять частные аспекты в качестве улучшений или дополнений к конкретной основной форме реализации настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию схематичные чертежи, на которых при этом, в частности, показано:
на фиг. 1 - схематичный вид изображенного в виде функциональной схемы измерительного прибора с виброгасителем согласно одному из вариантов осуществления изобретения и
на фиг. 2 - блок-схема стадий способа изолирования измерительного прибора от вибраций согласно еще одному варианту осуществления изобретения.
Прилагаемые к описанию чертежи должны способствовать дальнейшему пониманию вариантов осуществления изобретения. Они иллюстрируют варианты осуществления изобретения и во взаимосвязи с описанием служат для пояснения принципов и концепций, лежащих в основе изобретения. Принимая во внимание чертежи из них вытекают другие варианты осуществления изобретения и многие из указанных выше преимуществ. Элементы на чертежах не обязательно показаны с точным соблюдением размерных пропорций друг относительно друга. Обозначающая направление терминология, такая, например, как "вверху", "внизу", "слева", "справа", "над", "под", "горизонтально", "вертикально", "спереди", "сзади" и аналогичные указания, используется исключительно в пояснительных целях и не служит для ограничения общности особыми вариантами, представленными на чертежах.
На чертежах одинаковые, функционально одинаковые и одинаково действующие элементы, признаки и компоненты в каждом случае снабжены, если не указано иное, одними и теми же ссылочными обозначениями.
Описание примеров осуществления изобретения
На фиг. 1 схематично показан изображенный в виде функциональной схемы измерительный прибор 1, например термоанализатор, тестер для измерения теплопроводности, реометр или система испытания на огнестойкость. Термоанализаторы могут представлять собой, например, термогравиметрические анализаторы, динамические дифференциальные калориметры, дифференциальные термоанализаторы или термоанализаторы выделяющихся газов. Измерительный прибор 1 в целом имеет корпус 2, в котором размещены активные измерительные элементы 10 измерительного прибора 1. Такие активные измерительные элементы 10 могут представлять собой или содержать, например, держатели проб, нагревательные элементы, эталонные элементы, измерительную сенсорику и другие компоненты, которые необходимы для конкретного функционального назначения измерительного прибора 1.
Измерительный прибор 1 можно его корпусом 2 установить на основании, таком, например, как стол 11. Для этого корпус 2 может иметь одну или несколько ножек 6, которые соединены с корпусом 2 и имеют контактные поверхности для контакта с основанием. Через основание ввиду физического контакта между ножками 6 и ним на корпус 2 и тем самым на измерительный прибор 1 в принципе могут передаваться вибрации, колебания или иные механические сотрясения. Такие вибрации, колебания или иные механические сотрясения могут оказывать отрицательное влияние на поведение измерительного прибора 1 при его работе в режиме измерения, и поэтому желательно в максимально возможной степени снижать воздействие таких механических отрицательных факторов на измерительный прибор.
Вибрации, колебания или иные механические сотрясения, которые могут возникать, представляют собой, например, собственные колебания измерительного прибора 1 или его компонентов, таких, например, как активные измерительные элементы 10 или периферийные компоненты, как например, трансформатор, вычислительное устройство или аналогичные компоненты.
Для этого измерительный прибор 1 может иметь один или несколько виброгасителей 3, которые присутствуют в качестве по существу единственной физической связи между корпусом 2 и основанием 11. Виброгасители 3 могут быть размещены на корпусе 2, прежде всего в виде неподвижно и постоянно присоединенных или неотъемлемых составных частей корпуса 2, соответственно его нижней (донной) пластины или же в виде отдельно привинчиваемых, фиксируемых или съемно присоединяемых узлов. Так, например, один или несколько виброгасителей 3 можно расположить в одной или нескольких ножках 6 корпуса 2. В показанном на фиг. 1 примере для иллюстрации изображены две ножки 6 с одним виброгасителем 3 в каждой, при этом, однако, должно быть очевидно, что возможно также наличие любого иного количества виброгасителей 3 и/или ножек 6. Виброгасители 3 позволяют добиться уменьшения собственных колебаний, равно как и влияния внешних факторов, благодаря чему удается достичь не зависящего от места установки измерительного прибора устранения влияния таких факторов на него. Применение виброгасителей 3 позволяет, например, осуществлять частичную или предварительную калибровку измерительного прибора 10 в любых местах и прежде всего в местах, отличных от целевого места его эксплуатации, и поэтому калибровка измерительного прибора 1 может выполняться перед его поставкой и даже при смене места эксплуатации не требует вовсе никакой или никакой существенной подрегулировки или не должна полностью выполняться вновь по месту эксплуатации измерительного прибора. Помимо этого применение виброгасителей 3 позволяет использовать измерительный прибор 1 вне соответствующих предписанию граничных условий его применения, и поэтому к критериям относительно места эксплуатации измерительного прибора можно предъявлять менее ограничительные требования. У измерительных приборов 1, у которых пробы требуется помещать в активные измерительные элементы 10, соответственно менять в них, удается лучше компенсировать механические сотрясения, непреднамеренно вызванные пользователем измерительного прибора 1 или же автоматическим устройством для смены проб. Это положительно сказывается на долговечности держателей проб, а измерения можно при определенных обстоятельствах начинать быстрее, поскольку применение виброгасителей 3 позволяет сократить фазу уравновешивания и установления требуемого режима.
Ножки 6 могут быть снабжены, например, автоматикой регулирования уровня. Для этого каждая из ножек 6 может быть снабжена, например, двигателем, который приводит в действие элемент вертикального перемещения для возможности настройки расстояния между контактной поверхностью соответствующей ножки 6 и нижней стороной корпуса 2 на требуемое положение этой ножки 6. Управление автоматикой регулирования уровня может происходить, например, в зависимости от результатов измерения датчиком наклона в измерительном приборе 1.
Установка виброгасителей 3 в ножки 6 позволяет улучшить тепловой баланс измерительного прибора 1, прежде всего термоанализаторов, в результате прерывания теплового потока от корпуса 2 к основанию 11 и в обратном направлении.
Как показано на фиг. 1, каждый из виброгасителей 3 может иметь, например, установочную полость 4 под демпфирующий элемент и по меньшей мере один установленный в ней демпфирующий элемент 5. Демпфирующий элемент 5 может состоять, например, из активных или пассивных элементов. Помимо этого демпфирующий элемент 5 может также содержать активные и пассивные элементы в их комбинации друг с другом.
Демпфирующий элемент 5 может быть, например, активно регулируемым по своим демпфирующим свойствам. Для этого виброгаситель 3 может иметь управляющее устройство 7, которое, например, встроено в ножку 6 вместе с виброгасителем или встроено в измерительный прибор 1. Управляющее устройство 7 предназначено для регулирования демпфирующих свойств демпфирующего элемента 5, например, путем оказания регулирующего воздействия на свойства демпфирующего элемента 5, которые влияют на его пружинящее действие.
Измерительный прибор 1 может иметь, например, регулятор 9 демпфирования, который связан с управляющим устройством 7 виброгасителя 3. Датчиком 8, который связан с регулятором 9 демпфирования, могут определяться характерные условия работы или эксплуатации измерительного прибора 1, например: его весовая асимметрия, изменения распределения веса в режиме измерения, термические изменения компонентов в процессе измерения, окружающая температура, преобладающее атмосферное давление и иные аналогичные показатели. Информация об этих характерных условиях работы измерительного прибора выдается, соответственно передается датчиком 8 на регулятор 9 демпфирования, который может затем выдавать управляющий сигнал S, зависящий от величины показателей характерных условий работы измерительного прибора.
Управляющий сигнал S в свою очередь выдается на управляющие устройства 7 виброгасителей 3, которые со своей стороны могут регулировать демпфирующие свойства демпфирующего элемента 5 в зависимости от этого управляющего сигнала S. При этом управление каждым из виброгасителей 3 может осуществляться по отдельному управляющему сигналу S. Так, например, возможен вариант с выдачей различных управляющих сигналов S для разных демпфирующих степеней свободы, например, для возможности отдельной настройки или отдельного регулирования демпфирующих свойств на уровне основания 11 и/или вдоль продольного направления демпфирующих элементов Возможен далее вариант с термостатированием виброгасителей 3, например, связанными с ними или присоединенными к ним нагревательными элементами. Благодаря этому можно посредством активно регулируемой теплопроизводительности влиять на чувствительность виброгасителей 3. Так, например, теплопроизводительность можно настраивать в зависимости от температуры в активных измерительных элементах 10. Кроме того, посредством нагревательного устройства можно целенаправленно влиять на тепловой поток в направлении измерительного прибора 1, соответственно от него в направлении основания 11.
Работа демпфирующих элементов 5 виброгасителей 3 может быть основана на различных принципах действия, например гидравлических, пневматических, механических, магнитных или вязкоупругих принципах действия.
На фиг. 2 показана блок-схема стадий способа М изолирования измерительного прибора 1 от вибраций. Такой способ М может использоваться, например, для изолирования измерительного прибора 1, который представлен на фиг. 1 и описан со ссылкой на этот чертеж. На стадии M1 способа М на корпусе 2 измерительного прибора 1 размещают один или несколько виброгасителей 3. Виброгасители 3 можно размещать на корпусе 2 прежде всего в виде неподвижно и постоянно присоединенных или неотъемлемых составных частей корпуса 2, соответственно его нижней пластины или же в виде отдельно привинчиваемых, фиксируемых или съемно присоединяемых узлов.
В предшествующем подробном описании различные признаки для улучшения точности изложения были объединены в одном или нескольких примерах. При этом, однако, должно быть очевидно, что приведенное выше описание носит исключительно иллюстративный, но ни в коем случае не ограничительный характер. Оно служит для охвата всех альтернатив, модификаций и эквивалентов различных признаков и примеров осуществления изобретения. Специалисту на основании его профессиональных знаний будут с учетом приведенного выше описания сразу и непосредственно очевидны многие другие примеры.
Рассмотренные выше примеры осуществления изобретения были выбраны и описаны для возможности наилучшего представления лежащих в основе изобретения принципов и возможностей их применения на практике. Благодаря этому специалисты могут оптимально модифицировать и использовать изобретение и различные примеры его осуществления в отношении предполагаемого назначения измерительного прибора. В формуле изобретения, а также в описании термины "содержащий" и "имеющий" используются в качестве нейтральной в языковом отношении абстрактности для соответствующих терминов "включающий", "охватывающий". Помимо этого упоминание того или иного признака или компонента в единственном числе не должно принципиально исключать наличия множества описанных подобным образом признаков или компонентов.