Комплект средств для измерения объёмов камер в полых изделиях
SET OF TOOLS FOR MEASURING CHAMBER VOLUMES IN HOLLOW PRODUCTS

Предложенный комплект относится к технике измерения объемов камер в полых изделиях, имеющих открытые и со сложной конфигурацией камеры, и предназначен для того, чтобы простыми средствами точно и быстро измерять объем любой камеры в любом полом изделии, и может использоваться в любой области народного хозяйства и техники, но преимущественно предназначен для измерения объемов камер сгорания в двигателестроении и энергетическом машиностроении. Например, как в форме отдельных объемов, составляющих сложные полости, такие как камеры сгорания (КС) в поршнях поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС), камеры сгорания (КС) в головках блоков цилиндров ДВС и объемы КС в ДВС в сборе.
Известен комплект средств для измерения объемов камер в полых изделиях (см. А.С. SU 95057 А, Авторы и заявители Прытков Б.И. и Ронжин И.А. Опубл. 01.01.1953), включающий механическое координатное устройство позиционирования полого изделия заданным образом в пространстве, полое изделие с измеряемой камерой в нем, крышка, снабженная входом для заливного объемного мерного устройства, выполненным в виде отверстия, расположенным на ее верхней поверхности, заливное объемное мерное устройство и мерная жидкость для заполнения заливного объемного мерного устройства с возможностью перетекания и заполнения камеры в полом изделии.
Основным недостатком известного комплекта является использование в качестве и для заполнения заливного объемного мерного устройства масла или мелких шариков и то, и другое не позволяет точно определить объем камеры полого изделия.
Известен комплект средств для измерения объемов камер в полых изделиях (см. А.С. СССР 103510 А, Автор и заявитель Мигунов М.И. Опубл. 01.01.1956), включающий механическое координатное устройство позиционирования полого изделия заданным образом в пространстве, полое изделие с измеряемой камерой в нем, плита-крышка снабжена входом для заливного объемного мерного устройства, выполненным в виде отверстия, расположенным на ее верхней поверхности, заливное объемное мерное устройство и мерная жидкость для заполнения заливного объемного мерного устройства, размещенная в нем с возможностью перетекания и заполнения камеры в полом изделии.
Основным недостатком известного комплекта является способ подачи мерной жидкости для заполнения заливного объемного мерного устройства, выполненного с возможностью перетекания и заполнения камеры в полом изделии под давлением путем движения плунжера заранее измеренного объема мерной жидкости, по избытку или недостатку которой в мерной емкости определяется реальный объем камеры в полом изделии, что не позволит точно определить реальный объем камеры в полом изделии, так как изначально и измеренный объем мерной жидкости в мерной емкости и сама мерная емкость имеет допуск как на изготовление, так и на заполнение, что при взаимном влиянии может приводить как как превышению, так и к преуменьшению реального объема полости. Кроме этого сам измерительный комплект для измерения объема камеры полого изделия является сложной конструкцией, требует при каждом замере полной замены измерительных средств и оснастки для проведения отдельного цикла измерений, а комплект не термостабилизирован.
Этот комплект и последовательность действий и манипуляций с используемыми в комплекте необходимыми и достаточными средствами измерения объемов имеет наибольшее количество общих признаков и решает аналогичную техническую задачу, по этой причине мы принимает его качестве прототипа.
Технической задачей предложения является создание комплекта средств для измерения объемов камер в полых изделиях, простого по конструкции и составу необходимых и достаточных для выполнения его функций набора средств, универсального по набору действий при использовании и области применения набора средств измерения объемов внутренних камер полых изделий, позволяющего точно определить объем полостей сложной формы и многократно повторять процесс однотипных измерений, как для каждого отдельного составляющего в части изделия в отдельности, так и всего составного изделия в сборе или для контроля партии однотипных изделий, например, при контроле качества изготовления отдельных частей камер полых изделий по отдельности, таких как КС в поршнях ДВС, в головке блока цилиндров и всю каждую КС в таком полом изделии как ДВС в сборе.
Техническими результатами будут упрощение использования и подготовки к измерению, повышение точности и стабильности измерений, доступность, простота, дешевизна и широкая распространенность используемых материалов и измерительных устройств.
Предложенный комплект средств для измерения объемов камер в полых изделиях позволяет повысить точность и стабильность измерения объема в полых изделиях, как для каждой части полости камеры в отдельности, так и для сложной составной камеры полого изделия в сборе, и достичь универсальной применимости комплекта. Использование комплекта предпочтительно для измерения любых открытых камер в полых изделиях энергетического машиностроения и двигателестроения, так он прост по составу комплекта и универсален по набору действий при его использовании и применении, при этом он не требует для использования высококвалифицированного персонала.
Указанные технические результаты достигаются тем, что комплект средств для измерения объемов камер в полых изделиях, включает механическое координатное устройство позиционирования полого изделия заданным образом в пространстве, плиту-крышку, снабженную входом для заливного объемного мерного устройства, выполненным в виде сквозного отверстия, расположенного на ее верхней поверхности, заливное объемное мерное устройство, выполненное с возможностью заполнения его мерной жидкостью и с возможностью ее вытекания из его выхода и заполнения измеряемой камеры в полом изделии, причем механическое устройство позиционирования полого изделия заданным образом в пространстве выполнено трехкоординатным, мерной жидкостью, предназначенной для заполнения заливного объемного мерного устройства является вода, плита-крышка выполнена прозрачной, при этом сквозное отверстие указанной плиты-крышки выполнено с размером большим, чем размер выхода заливного объемного мерного устройства, и дополнительно снабжена компенсирующими средствами, выполненными с возможностью сообщения с окружающей средой, передачи ее давления воде и удержания ее менисков в них только силами ее поверхностного натяжения, а дополнительно комплект снабжен составом, гидрофобизирующим поверхности измеряемой камеры полого изделия и прозрачной плиты-крышки, термостабилизирующим объемом или устройством, выполненным с возможностью размещения в нем как всего комплекта средств для измерения, так и всего полого изделия с измеряемой камерой в нем и со всем вспомогательным оборудованием для полной комплектации полого изделия в сборе и с возможностью проведения необходимых манипуляций со средствами, составляющими комплект, и полного комплекса измерений.
Комплект средств для измерения объемов камер в полых изделиях, в котором дополнительно прозрачная плита-крышка снабжена компенсирующими средствами, выполненными с возможностью сообщения с окружающей средой и передачи ее давления воде, в виде незакрытого прозрачной плитой-крышкой, по меньшей мере, одного горизонтального компенсационного щелевого зазора между полым изделием и прозрачной плитой-крышкой и/или, по меньшей мере, одного компенсирующего контрольного отверстия, выполненного с возможностью доступа воздуха и удержания воды в нем только силами поверхностного натяжения воды.
Комплект средств для измерения объемов камер в полых изделиях, в котором прозрачная плита-крышка выполнена в виде крышки с боковинами и установлена с возможностью перекрытия боковинами вертикальных проходов с размерами, превышающими возможность удержания воды в них только силами поверхностного натяжения воды, и сопряжения с боковой поверхностью полого изделия, а дополнительные компенсирующие средства, выполнены с возможностью сообщения с окружающей средой и передачи ее давления воде, в виде, по меньшей мере, одного бокового контрольного компенсирующего отверстия, размещенного в верхней части боковой поверхности боковины.
Комплект средств для измерения объемов камер в полых изделиях, в котором прозрачная плита-крышка выполнена в виде крышки с боковинами и установлена с возможностью перекрытия боковинами вертикальных проходов, выполненных с размерами, превышающими возможность удержания воды в них только силами поверхностного натяжения воды, и сопряжения с боковой поверхностью полого изделия, а дополнительные компенсирующие средства, выполненные с возможностью сообщения с окружающей средой и передачи ее давления воде, выполнены в виде разницы размеров боковин и полого изделия, частично сопрягаемых с боковой поверхностью полого изделия, и с радиальными размерами, превышающими размер полого изделия на величину вертикального компенсационного зазора, выполненного за пределами вертикальных проходов с возможностью доступа в камеру воздуха через компенсационный зазор между полым изделием и крышкой и удержания воды на входе в него только силами поверхностного натяжения воды.
Плиту-крышку выполняют прозрачной по той простой причине, чтобы постоянно иметь возможность визуального контроля по величине и форме центрального пузыря степени заполнения измеряемой камеры водой, а также иметь возможность визуального контроля по величине и форме менисков воды в окнах горизонтальных, вертикальных и других зазоров окончательного заполнения измеряемой камеры водой.
Термостабилизирующий объем отличается от устройства тем, что объем термоизолированный и стабилизация температур в нем идет естественным путем взаимного теплообмена, а устройство имеет средства принудительной циркуляции теплоносителя, например, воздуха и выравнивания температур в объеме.
Предварительная обработка измеряемой камеры, всего полого изделия, прозрачной плиты-крышки или крышки с боковинами гидрофобизирующим составом необходима не только для защиты материала полого изделия от воздействия воды, но также для удержания воды в камере силами поверхностного натяжения и для полного заполнения ее незакрытых прозрачной плитой-крышкой горизонтальных щелевых зазоров, например, таких как выемки под клапана в поршнях ДВС КАМАЗ, ЯМЗ и других путем удержания по всему их периметру окон полого изделия менисков поверхности воды в горизонтальных щелевых зазорах молекулярными силами поверхностного натяжения воды. Указанные горизонтальные щелевые зазоры, незакрытые прозрачной плитой-крышкой, передают атмосферное давление в пространство воды вокруг воздушного пузыря и не дают уровню воды подняться выше нижнего края отверстия входа для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства из-за воздействия силы тяжести, краевого эффекта и молекулярных сил поверхностного натяжения воды, которые направляют часть воды в горизонтальные щелевые зазоры, незакрытые прозрачной плитой-крышкой, до их полного заполнения ею незакрытых прозрачной плитой-крышкой щелевых зазоров и выхода ее менисков по всему периметру открытых окон.
Очевидно, что если щелевые зазоры являются частью измеряемой камеры в полом изделии и их объем входит в объем измеряемой камеры, то входом в них необходимо считать внешний периметр открытых окон щелевых зазоров, а если они создавались искусственно только для проведения измерений и их объем не должен входить в объем измеряемой камеры, то входом следует считать отверстие входа со стороны измеряемой камеры.
При установке крышки с боковинами, сопряженными с боковыми поверхностями полого изделия, полностью закрывающими вертикальные боковые проходы, удержание воды в измеряемой камере силами поверхностного натяжения должным образом будет возможно только при наличии незакрытых ее прозрачной крышкой боковых контрольных компенсирующих отверстий, которые расположены в верхней части боковины крышки, сообщены с окружающей средой, передают атмосферное давление воде вокруг центрального пузыря внутри измеряемой камеры и не дают уровню воды подняться выше нижнего края отверстия входа для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства из-за воздействия силы тяжести, краевого эффекта и молекулярных сил поверхностного натяжения воды, которые удерживают часть воды у нижнего края отверстия входа до полного заполнения ею горизонтальных щелевых зазоров, незакрытых прозрачной плитой-крышкой, и до момента появления менисков воды в указанных компенсирующих отверстиях.
При этом прозрачная плита-крышка, выполненная в виде крышки с боковинами и установленная с возможностью перекрытия вертикальных проходов с размерами, превышающими возможность удержания воды в них только силами поверхностного натяжения воды, позволяет точно измерить объем камер с указанными особенностями, но для того чтобы точно измерить объем камер, их необходимо снабдить дополнительными средствами, выполненными с возможностью сообщения с окружающей средой и передачи ее давления, которые выполнены в виде боковин, сопряженных с боковой поверхностью полого изделия, в которых выполнено, по меньшей мере, одно боковое компенсирующее контрольное отверстие, размещенное в верхней части боковой поверхности боковины, или снабдить боковину, по меньшей мере, одним боковым компенсационным вертикальным зазором, размещенным на боковой поверхности полого изделия у боковины за пределами вертикальных проходов. Только при таком исполнении комплекта вся последовательность действий с комплектом позволит точно определить объем камеры в полом изделии и определить полноту ее заполнения по форме и размеру центрального пузыря, по появлению мениска воды на входе в дополнительные средства сообщения с окружающей средой и по нижнему краю в отверстии входа для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства.
Вода выбрана в качестве мерной жидкости, потому что это наиболее дешево, доступна и широко распространена на Земле, а также потому, что для нее легко найти и подобрать дешевый гидрофобизирующий состав, совместимый с эксплуатационными требованиями ДВС, что позволяет значительно упростить и удешевить процесс измерений.
При установке крышки с боковинами полное заполнение камеры становится возможным, но только при закрытых вертикальных боковых проходах, когда ее боковины могут не только перекрыть вертикальные проходы, но и открыть боковые компенсационные зазоры или компенсирующие отверстия, располагающиеся за пределами перекрытых боковинами вертикальных боковых проходов, что создает возможность компенсации положения уровня воды во входном отверстии у его нижнего края, предотвращает чрезмерное его повышение при заполнении измеряемой камеры и это становится возможным только при снабжении ее дополнительными компенсирующими средствами с возможностью сообщения с окружающей средой и передачи ее давления мерной жидкости, которые должны передавать атмосферное давление воде вокруг центрального пузыря и не давать уровню воды подняться выше нижнего края отверстия входа для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства из-за воздействия силы тяжести, краевого эффекта и молекулярных сил поверхностного натяжения воды, которые удерживают указанный уровень воды у нижнего края отверстия входа до полного заполнения ею измеряемой камеры, такими средствами могут быть боковые компенсирующие контрольные отверстия или компенсационные зазоры, выполненные в виде разницы размеров боковин крышки и полого изделия, создаваемые путем изготовления крышки в радиальном направлении с большим размером, чем сопрягаемый размер полого изделия, или путем ее деформации при поджатии ее к вертикальным проходам с возможностью образования за их пределами вертикальных воздушных проходов в возникающих при этом зазорах между боковиной крышки и полым изделием. При этом следует отметить то, что очевидно остальные вертикальные проходы в полом изделии должны быть перекрыты боковинами крышки, например, путем прижатия к ним механическим координатным устройством позиционирования соответствующей части боковины крышки или ее деформации при обжатии с образованием воздушных компенсационных зазоров между полым изделием и крышкой.
Боковой поверхностью полого изделия и сопряженными с ней поверхностями боковин следует признать любые части его поверхности, не совпадающие с верхней поверхностью, обычно плоской и горизонтально расположенной при измерениях, а - расположенные к ней под любым углом.
При этом следует отметить, что предварительная обработка измеряемой камеры, прозрачной плиты-крышки и всего полого изделия гидрофобизирующим составом позволяет, за счет взаимной адгезии его слоев на сопряженных поверхностях полого изделия и прозрачной плиты-крышки или крышки с боковинами, добиться взаимного «приклеивания», что приведет к прилипанию одной части (полого изделия) к другой части (к прозрачной плите-крышке или к крышке с боковинами), что исключит возможность проникновения воды в зазор между ними за исключением компенсационного зазора, входящего в измеряемый объем, и снизит возможность взаимного смещения при заполнении камеры водой.
В качестве гидрофобизирующего состава можно использовать специально разработанные вещества, но самыми простыми и доступными будут консистентные смазки типа солидол, литол и т.д., которые совместимы с эксплуатационными требованиями к ДВС и должны наноситься возможно тонким слоем, например, методом протирки поверхности полого изделия пористым материалом, например, таким как ветошь, пропитанным гидрофобизирующим составом, в противном случае толстый слой приведет к влиянию на результаты замеров.
Термостабилизируют, то есть доводят до одинаковой температуры общее состояние всех средств измерения, полого изделия в сборе или его части с измеряемой камерой, объем которой предстоит измерить, прозрачную плиту-крышку или крышку с боковинами и заполненное дегазированной водой заливное объемное мерное устройство, также размещенное в термостабилизирующем объеме или устройстве, для того чтобы в процессе заполнения измеряемой камеры в полом изделии объемный или удельный вес воды не изменялся, то есть для того, чтобы объем воды, вытекшей из заливного объемного мерного устройства, и объем воды, заполнивший камеру полого изделия полностью соответствовал один другому.
При этом следует отметить, что только при трехкоординатном механическом устройстве позиционирования можно добиться строго горизонтальной ориентации прозрачной плиты-крышки или крышки с боковинами и с сопряженной с ней поверхностью полого изделия и отверстия входа, что также способствует быстрому слиянию отдельных пузырьков, выделяющихся из водопроводной воды вследствие ее естественной дегазации, (при необходимости водопроводную воду можно некоторое время выдержать для выделения растворенных в ней газов или дегазировать), а отстаивание при термостабилизации и небольшое встряхивание при этом заливного объемного мерного устройства способствует удалению мелких пузырьков, которые появляются при естественной дегазации водопроводной воды, (если же использовать специально дегазированную воду, то такой процедуры не требуется).
После термостабилизирования полого изделия, его вспомогательного оборудования, используемого для его штатного комплектования при проведении измерения объема камеры изделия в сборе, и комплекта средств для измерения объемов камер в полых изделиях, можно проводить измерения объема камеры полого изделия ниже следующим образом.
Заполняют мерной жидкостью (водой) заливное объемное мерное устройство. Прозрачную плиту-крышку или крышку с боковинами, снабженную входом для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства, выполненным в виде сквозного отверстия, расположенного на ее верхней поверхности, размещают горизонтально. Термостабилизируют все средства измерения и полое изделие. Заливное объемное мерное устройство с помощью любых известных средств устанавливают над отверстием входа в прозрачной плите-крышке, открывают запорное устройство, например такое как поворотный конический или шаровой кран, затем из заливного объемного мерного устройства в сквозное отверстие входа в измеряемую камеру направляют из отверстия выхода заливного объемного мерного устройства ламинарную струю воды, и в результате медленного заполнения из заливного объемного мерного устройства измеряемой камеры полого изделия этой ламинарной струей воды, поступающей из выхода заливного объемного мерного устройства и попадающей в измеряемую камеру, не касаясь стенок впускного отверстия входа или не имея возможности полностью перекрыть указанное отверстие, и соответственно с возможностью свободного выхода воздуха из центрального пузыря через отверстие входа, что не должно создавать условий в струе и в камере для возникновения и/или попадания в нее воздушных пузырьков, а при этом случайно возникшие отдельные мелкие пузырьки воздуха будут подниматься к поверхности воды и быстро сливаться с центральным воздушным пузырем, который под действием так называемых сил поверхностного натяжения воды и краевого эффекта будет собираться, удерживаться и располагаться у отверстия входа для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства, выполненного в виде сквозного отверстия, предназначенного для поступления мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства в измеряемую камеру. Это будет происходить вследствие того, что на его расположение будет воздействовать силы тяжести, поверхностного натяжения воды и краевой эффект от взаимодействия сил поверхностного натяжения воды и поверхности отверстия входа для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства, которые будут удерживать воздушный пузырь в стабильном положении у указанного отверстия, а соответственно при заполнении камеры воздух через указанное отверстие будет по мере заполнения измеряемой камеры свободно выходить наружу под действием ранее указанных молекулярных сил поверхностного натяжения воды, взаимодействующих с гидрофобным покрытием камеры, прозрачной плиты-крышки и отверстием в ней, но так может быть только при горизонтальном положении омываемой водой поверхности прозрачной плиты-крышки или крышки с боковинами и ее входного отверстия для заливного объемного мерного устройства. В другом, наклонном положении пузырь может переместиться под действием сил Архимеда, а сил краевого эффекта и поверхностного натяжения воды может не хватить для удержания его у указанного отверстия, что может привести к некорректной работе комплекта, вследствие возможности вытекания воды из измеряемой камеры. Но при правильном, горизонтальном расположении прозрачной плиты-крышки или крышки с боковинами использование комплекта в конце концов приведет к тому, что из-за возможности свободного выхода из измеряемой камеры воздуха в режиме противоточного движения к воде, поступающей через отверстие входа в прозрачной плите-крышке, предназначенного для поступления мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства, и из-за возможности передачи давления воздуха по другим компенсирующим средствам в полом изделии, воздух из воздушного пузыря и из всей камеры полого изделия может быть полностью удален. Вода при этом не будет подниматься выше нижнего края отверстия входа в прозрачной плите-крышке или в крышке с боковинами из-за действия силы тяжести, сил краевого эффекта и поверхностного натяжения воды, а также из-за стабилизации давления в камере на уровне атмосферного давления, воздействующего на указанный уровень воды в камере полого изделия, вследствие поступления атмосферного давления через не закрытые боковые зазоры, или специально выполненные в плите-крышке или в крышке с боковинами компенсирующие контрольные отверстия или компенсационные зазоры. Сила тяжести и силы поверхностного натяжения воды при наличии не закрытых компенсационных боковых зазоров или, по меньшей мере одного, компенсирующего отверстия или компенсационных зазоров в боковинах крышки и/или при наличии боковых зазоров в виде других, например, компенсационных горизонтальных щелевых зазоров или частей камеры полого изделия, создающих возможность прохода воздуха между полым изделием и прозрачной плитой-крышкой или крышкой с боковинами и передачи давления окружающей среды мерной жидкости, а также по ранее указанной причине, то есть от воздействия сил тяжести и поверхностного натяжения воды, не позволят воде подняться выше нижнего края отверстия входа в прозрачной плите-крышке и при правильной последовательности действий при измерении свободно вытечь через боковые щелевые зазоры или компенсирующие отверстия. В дальнейшем часть воды начнет заполнять горизонтальные щелевые зазоры, как части объема измеряемой камеры полого изделия, а указанные силы поверхностного натяжения будут удерживать воду в виде ее менисков по периметру до достижения каждого края выходных отверстий указанных щелевых зазоров до момента их переполнения, но если этого не допустить, то вода может быть во время остановлена указанными силами в виде менисков воды по всему периметру на краю окон горизонтальных щелевых зазоров, или компенсирующих контрольных отверстий или компенсационных зазоров по всему периметру окон горизонтальных щелевых зазоров путем прекращения подачи воды из заливного объемного мерного устройства. Разница в измерениях объемов может быть не больше нескольких капель, а точно подогнать эти объемы можно при небольшом опыте работы с указанными простейшими приборами, например, определяя требуемый объем по форме менисков воды по периметру на краю щелевых зазоров, потому что их форму можно близко подогнать к форме боковой поверхности полого изделия. Повторяемость результатов измерения объемов при реальной практике оказывалась у разных сотрудников в несколько капель и полностью соответствовала классу точности градуирования заливного объемного мерного устройства.
Окончательную высокую точность измерения можно получить и повысить ее за счет использования высоко и точно оттарированного и проградуированного выходного капилляра для заливного объемного мерного устройства, имеющего точно измеренный внутренний объем как капилляра, так и заливного объемного мерного устройства, подогнанного под измеряемый объем камеры, что, например, важно при точном поточном изготовлении камер и позволяет измерить разбег их объемов, возникающий из-за технологических погрешностей.
На фиг. 1 показан комплект средств измерения при условном расположении его составляющих на вымышленном полом изделии типа цилиндрического поршня со сферической камерой в нем, имеющей вертикальные проходы (один из них показан в нем условно в виде белого пространства), перекрываемые боковинами крышки, выполненной с возможностью образования средств компенсационного сообщения с окружающей средой, расположенный в условном термостабилизирующем объеме или камере.
На Фиг. 2 показаны, в качестве примеров возможные формы камер сгорания в полых поршнях, таких как «а-в и е - монометаллические; г - армированные стальными кольцами; д - поршень с охлаждением маслом. Камеры в них обозначены позицией ж. На чертеже, пример 2а, схематично показано расположение всех средств, составляющих комплект в положении, позволяющем их использовать по прямому назначению.
На Фиг. 3 в качестве примера, показана возможная форма камеры в полом изделии, таком как головка блока цилиндров карбюраторного двигателя с клиновидной камерой сгорания.
На Фиг. 4 показана та же головка блока цилиндров карбюраторного двигателя с клиновидной камерой сгорания в измеряемом положении при креплении ее в механическом трех координатном устройстве для позиционирования полого изделия, при установке в ее измеряемой камере вспомогательного оборудования, например, такого как клапан и т.п., то есть полого изделия в сборе при штатном комплектовании его для работы, и при рабочем расположении на нем средств измерения, таких как прозрачная плита-крышка и заливное объемное мерное устройство и других средств, составляющих комплект.
На Фиг. 5 показаны возможные формы неразделенных камер сгорания в сборе различных двигателей, там изображены неразделенные камеры сгорания соответственно на а и б - дизелей ЯАЗ-204 и Д12А; в - дизеля ЯМЗ-236; г - дизеля Д-37М; д - ЦНИДИ; е - дизеля Даймлер; ж - дизеля автомобиля Татра; з - дизеля фирмы MAN. На чертеже, пример 5а, схематично показано расположение всех средств измерения, составляющих комплект, в положении, позволяющем их использовать по прямому назначению, то есть в состоянии измерения объема камеры сгорания дизеля ЯАЗ-204 при креплении в механическом трех координатном устройстве позиционирования полого изделия или при штатной установке в нем любого другого полого изделия в сборе, такого же как КС дизеля ЯАЗ-204, включающего комплект вспомогательного оборудования, например такого как клапаны, форсунка и возможно даже свеча зажигания для камеры сгорания дизеля ЯАЗ-204, показанных также на приведенном из указанного источника рисунке.
Следует разъяснить, что плита-крышка от крышки с боковинами отличается тем, что на ней выполнены боковины, то есть это выступы или бортики, совпадающие по форме с боковой поверхностью полого изделия и выполненные с возможностью перекрытия больших вертикальных проходов, таких как открытые вертикальные вырезы или окна, которые, вследствие имеющегося значительного перепада по их высоте давлений воды, то есть из-за наличия разности высот, нарушают возможность удерживания в них воды только силами поверхностного натяжения.
Комплект средств для измерения объемов камер в полых изделиях, установленный в положение измерения, включает (см. Фиг. 1) механическое координатное устройство 1 позиционирования полого изделия 2 заданным образом в пространстве, полое изделие 2 с измеряемой камерой 3 в нем, прозрачную плиту-крышку 4 (см. Фиг. 2) или крышку 4а с боковинами (см. Фиг. 1), снабженную входом 5 для мерной жидкости 8 из заливного объемного мерного устройства 6, выполненным в виде отверстия, расположенного на ее верхней поверхности, заливное объемное мерное устройство 6 с мерной жидкостью 8, выполненное с возможностью заполнения его мерной жидкостью 8 и с возможностью перетекания ее и заполнения ею измеряемой камеры 3 в полом изделии 2. Очевидно, что заливное объемное мерное устройство 6 с мерной жидкостью 8 должно быть снабжено запорным устройством (на чертежах условно не показано), позволяющим при заполнении заливного объемного мерного устройства 6 мерной жидкостью 8 перекрывать ее поток и не давать ей бесконтрольно вытекать, а в нужный момент открывать и заполнять измеряемую камеру 3 мерной жидкостью 8 и прекращать заполнение при появлении контрольных менисков мерной жидкости 8 на контрольных поверхностях компенсирующих средств.
Причем механическое устройство 1 позиционирования полого изделия 2 заданным образом в пространстве выполнено трехкоординатным. Мерной жидкостью для заполнения заливного объемного мерного устройства 6 обычно является дешевая и всем доступная вода 8. Плита-крышка 4 (см. Фиг. 2) или крышка 4а (см. Фиг. 1) с боковинами выполнена прозрачной, снабжена взаимосвязанными с окружающей средой входом 5, выполненным в виде отверстия для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства 6 с размером большим, чем размер выхода заливного объемного мерного устройства 6, и расположенным на ее верхней поверхности, и дополнительными компенсирующими средствами 9 (см. Фиг. 2), выполненными с возможностью сообщения с окружающей средой, передачи ее давления воде и удержания ее в них только силами ее поверхностного натяжения, например выполненными в виде горизонтального щелевого зазора 9 (см. Фиг. 2), или бокового компенсирующего контрольного отверстия 9а (см. Фиг. 1), или с возможностью прохода воздуха через вертикальный компенсационный зазор 9б (см. Фиг. 1) между полым изделием 2 и плитой-крышкой 4, выполненной в виде крышки 4а с боковинами (см. Фиг. 1).
Дополнительно комплект снабжен составом 7 (На Фиг 1 показан условно после нанесения на соответствующие поверхности изделий или устройств), гидрофобизирующим все рабочие поверхности полого изделия 2, камеры 3, плиты-крышки 4 или крышки 4а с боковинами. Термостабилизирующий объем 10 или устройство, выполнено с возможностью размещения в нем не только всего комплекта средств для измерения объема, но и всего полого изделия 2 с измеряемой камерой 3 в нем и со всем ее штатным вспомогательным оборудованием 11 (на Фиг. 1 условно не показан, так как полое изделие 2 разукомплектовано, но в нем необходимо предусмотреть размещение укомплектованного полого изделия 2 с измеряемой камерой 3 (см., например, как это показано на Фиг. 5) для полной штатной комплектации полого изделия 2 в сборе (см. например, как на Фиг. 5) и с возможностью проведения необходимых манипуляций с элементарными средствами, составляющими комплект, и с возможностью всего полного комплекса необходимых манипуляций для измерений объема измеряемой камеры 3 и с полым изделием 2 в сборе.
На Фиг. 1 условно показано механическое координатное устройство 1 позиционирования полого изделия 2, выполненное в виде крепления полого изделия 2 в устройстве типа трехкоординатных тисков, которые установлены на фиксируемом карданном шарнире (слева условно показана крестовина этого шарнира, а ее торцевая часть на чертеже выглядит как белый кружочек). В вертикальном и других направлениях изделие 2 и шарнир могут перемещаться, поворачиваться, передвигаться и фиксироваться вокруг каждой декартовой координаты любым известным устройством, например винтовым. Устройство 1 может также с помощью любого известного средства, например, типа винтового шарнира с контргайкой, фиксироваться в любом выбранном положении. Таким образом, механическое координатное устройство 1 позиционирования имеет шесть степеней свободы, на каждую из трех декартовых координат приходится поворот по заданному углу и радиальное перемещение по соответствующей координате.
После установки крышки 4а с боковинами над камерой 3, имеющей вертикальный проход, (показанный на Фиг. 1 в виде незаштрихованного пространства на правой стороне полого изделия 2), он будет перекрыт боковинами (показанными условно на Фиг. 1 в виде вертикальных прямоугольников), но удержание мерной жидкости 8, в данном случае воды, в камере 3 только силами поверхностного натяжения воды должным образом будет возможно только при полном перекрытии боковинами прозрачной крышки 4а указанного прохода, а также и при наличии незакрытых боковинами прозрачной крышки 4а дополнительных компенсирующих средств 9 (см. Фиг. 2), выполненных с возможностью сообщения внутреннего пространства измеряемой камеры 3 с окружающей средой и передачи ее давления мерной жидкости 8, выполненных, например, в виде горизонтальных зазоров. То есть дополнительные компенсирующие средства 9, служат для передачи в измеряемую камеру 3 атмосферного давления и компенсируют в ней возможность появления избыточного давления воды, приводящего к возможности чрезмерного подъема ее уровня в отверстии входа 5, и соответственно снижающего давление вокруг центрального пузыря до атмосферного. И таким образом указанные компенсирующие средства 9 при подаче воды из заливного объемного мерного устройства 6 не дают уровню воды подняться выше нижнего края отверстия входа 5 для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства 6, которые вследствие воздействия силы тяжести, краевого эффекта и молекулярных сил поверхностного натяжения воды перенаправляют и удерживают часть воды до полного заполнения ею измеряемой камеры 3. А в случае другого исполнения, например, имеющего место быть незакрытого прозрачной плитой-крышкой 4 вертикального прохода, его может перекрыть крышка 4а с боковинами (см. Фиг. 1), но такое исполнение требует, по меньшей мере, одного компенсирующего контрольного отверстия 9а (см. Фиг. 1), размещенного в верхней части боковой поверхности боковины крышки 4а, и/или создания других компенсирующих средств, таких как компенсационные горизонтальные щелевые зазоры 9 (см. Фиг. 2), и/или вертикальные компенсационные щелевые зазоры 9б (см. Фиг. 1) и заполнения водой до появления менисков воды во входах указанных дополнительных компенсирующих средств. В указанных дополнительных компенсирующих средствах, выполненных за пределами вертикальных проходов, как описывалось выше, например в виде, по меньшей мере, одного бокового компенсирующего контрольного отверстия 9а, размещенного в верхней части боковой поверхности боковины, или создания вертикального щелевого зазора 9б, выполненного путем, создания его в виде вертикальных щелевых зазоров у боковин крышки 4а, сопряженных с боковой поверхностью полого изделия 2, но выполненных за пределами вертикальных щелевых проходов с размерами, превышающими размер полого изделия 2 на величину компенсационного вертикального щелевого зазора 9б в виде разницы размеров боковин крышки 4а и полого изделия 2, выполненного с возможностью доступа в измеряемую камеру 3 воздуха через указанный компенсационный зазор 9б между полым изделием 2 и боковинами крышки 4а и удержания воды на входе в него со стороны измеряемой камеры 3 только силами поверхностного натяжения воды.
Комплект средств для измерения объемов камер в полых изделиях и поясняемая последовательность действий и манипуляций с используемыми в комплекте необходимыми и достаточными средствами измерения объемов в условиях применения, приближенных к реальным, показаны на чертежах, совмещенных с иллюстративными примерами реальных конструкций, взятыми из Книги «Автомобильные двигатели» под общей редакцией М.С. Ховаха, Издательство «Машиностроение», Москва, 1967 г. и дополненными средствами манипулирования и контроля при измерении объема, согласно требований к содержанию и использованию комплекта средств для измерения объемов камер в полых изделиях и манипуляций с ними.
Комплект средств для измерения объемов камер в полых изделиях, предназначен для использования по назначению всех его средств во время реализации всех необходимых и достаточных манипуляций и действий с изделиями и средствами комплекта по измерению объемов камер в полых изделиях включает:
1. Механическое трехкоординатное устройство 1 позиционирования полого изделия 2 заданным образом в пространстве (на чертеже показано условно);
2. Прозрачную плиту-крышку 4 (см. Фиг. 2) или крышку 4а с боковинами (см. Фиг. 1), снабженную входом 5 для заливного объемного мерного устройства 6 и компенсирующими средствами 9 (9а или 9б) выравнивания давления в измеряемой камере 3 с атмосферным;
3. Вход 5 в плите-крышке 4 для мерной жидкости 8, выполненный в виде сквозного отверстия, с размером большим, чем размер выхода из заливного объемного мерного устройства 6;
4. Заливное объемное заливное объемное мерное устройство 6 с выходом для мерной жидкости (само отверстие выхода и запорное устройство для упрощения на чертежах условно не показано);
5. Состав 7, гидрофобизирующий поверхности прозрачной плиты-крышки 4 или крышки 4а с боковинами, измеряемой камеры 3 и полого изделия 2 в сборе;
6. Мерную жидкость 8, такую как вода 8, предназначенную для последовательного заполнения заливного объемного мерного устройства 6 и затем измеряемой камеры 3 в полом изделии 2;
7. Компенсирующие средства, выполненные в виде открытых горизонтальных компенсационных щелевых зазоров 9 (См. Фиг. 2-5), или бокового компенсирующего контрольного отверстия 9а, или вертикального компенсационного зазора 9б (См. Фиг. 1);
8. Термостабилизирующий объем 10 или камера с термостабилизирующим устройством для подготовки измерений. (Условно занимает весь приведенный рисунок);
9. Вспомогательное оборудование 11 измеряемой камеры 3 полого изделия 2 в сборе (См. Фиг. 2, 4-5), применяемого как, например, в виде, по меньшей мере, одной отдельной части КС или целой КС ДВС в сборе, и состоящее, например, из всех поршневых колец, клапанов, форсунок подачи топлива, свечей зажигания и других устройств, необходимых для ее штатной работы.
Пример использования 1 (условный). Последовательность действий и манипуляций с используемыми и необходимыми при этом для проведения измерений средствами комплекта, которые показаны на Фиг. 1, включает предварительную гидрофобизирующую обработку поверхностей полого изделия 2, выполненного, например в виде цилиндрического тела, сферической камеры 3 в нем (в общем случае на других фигурах позиция ж), прозрачной крышки 4а с боковинами (см. Фиг. 1а), установку при помощи устройства 1, предназначенного для механического трехкоординатного позиционирования изделия 2 (на чертеже показанного условно), например такого как трехкоординатные тиски, то есть тиски, которые установлены, например, на карданном шарнире, которые могут изменять и фиксировать, как свое положение, так и соответственно положение полого изделия 2 на любой из трех пространственных декартовых координат путем перемещения вдоль нее и/или поворота вокруг нее и последующего фиксирования положения тисков на карданном шарнире, например, с помощью контргайки, таким самым образом задавая в пространстве заранее выбранное положение условного полого изделия 2, например, показанного на ФИГ. 1 и выполненного в виде цилиндрического тела со сферической измеряемой камерой 3, располагая ее заданным образом в пространстве, перекрытие вертикального прохода (показан условно в виде не заштрихованной части полого изделия 2), имеющегося в полом изделии 2 камеры 3, боковинами прозрачной крышки 4а (показанными в сечении условно в виде заштрихованных вертикальных прямоугольников, примыкающих к плите-крышке), снабженной отверстием входа 5 для мерной жидкости 8 из заливного объемного мерного устройства 6, и установку самого заливного объемного мерного устройства 6 с помощью любых известных средств, например, с помощью такого устройства как лабораторный штатив.
Причем как уже указывалось, предварительно прозрачную крышку 4а с боковинами, измеряемую камеру 3 и полое изделие 2 обрабатывают гидрофобизирующим составом 7 (из-за недостатка места на чертеже состав 7 обозначен условно), при этом он покрывает тонким слоем полое изделие 2, всю внутреннюю поверхность камеры 3 точно, как на приведенном рисунке Фиг. 1 крышки 4а с боковинами. Затем прозрачную крышку 4а сопрягают по боковинам с полым изделием 2 и вместе с отверстием входа 5 их устанавливают строго горизонтально, так чтобы отверстие входа 5 также располагалось горизонтально, которое при этом может быть выполнено любой конфигурации, но с возможностью свободного прохода через него ламинарной струи мерной жидкости 8, то есть воды, без возможности полного перекрытия ею отверстия входа 5, и которое предназначено для штатной работы заливного объемного мерного устройства 6, то есть заполнения измеряемой камеры 3 из заливного объемного мерного устройства 6, и соответственно которое размещают с помощью любых известных средств крепления над отверстием входа 5, выполненным в верхней части прозрачной крышки 4а с боковинами, с возможностью свободного доступа воды 8 в измеряемую камеру 3 из заливного объемного мерного устройства 6.
Всю эту конструкцию помещают в термостабилизирующий объем 10 (на других чертежах этот объем превышает объем рисунка, по этой причине показан условно и обозначен позицией 10) и термостабилизируют любым известным способом для проведения измерений, то есть полностью выравнивают температуры полого изделия 2, прозрачной крышки 4а с боковинами и заливного объемного мерного устройства 6, заполненного мерной жидкостью 8, то есть водой, например, путем выдержки всего этого сооружения в термоизолированной камере.
После выравнивания температур начинают заполнение измеряемой камеры 3 полого изделия 2 водой 8 из выхода заливного объемного мерного устройства 6 до полного заполнения измеряемой камеры 3, контроль заполнения ведут визуально до полного удаления центрального воздушного пузыря и до полного заполнения незакрытых прозрачной плитой-крышкой 4 горизонтальных щелевых боковых зазоров 9 (см. для примера Фиг. 2), являющихся частью измеряемой КС, или перекрытия мениском воды входов искусственно созданных компенсирующих отверстий 9а или компенсационных зазоров 9б, выравнивающих давление воды 8 в камере 3 полого изделия 2 с атмосферным, то есть до сопряжения в них поверхностей менисков воды 8 и периметра открытых горизонтальных боковых зазоров 9, или входов компенсирующих отверстий 9а или входов вертикальных компенсационных зазоров 9б, на входе в которые из измеряемой камеры 3 мениск воды 8 удерживается силами поверхностного натяжения, после чего в заливном объемном мерном устройстве 6 устанавливают с заданной точностью изменение объема вытекшей воды, измеряют его любым известным способом, а он полностью соответствует объему измеряемой камеры 3 полого изделия 2.
Очевидно, что контролируют появление менисков на крайней части поверхности измеряемой камеры 3, относящейся к ней. Если горизонтальный боковой зазор 9 относится к камере 3, то появление мениска выявляют на выходе из него, а если он выполнен с искусственной чисто технологической целью и служит только для передачи давления окружающей среды, то появление мениска воды фиксируют на его входе со стороны измеряемой камеры 3. И таким же образом поступают во всех случаях измерений.
При установке крышки 4а с боковинами штатное измерение объема камеры 3, имеющей вертикальный проход, то есть при полном удержании мерной жидкости 8, такой как вода, в камере 3 становится возможным только при полном перекрытии вертикального прохода боковинами крышки 4а, (проход показан на Фиг. 1 условно в виде незаштрихованного пространства на правой стороне полого изделия 2), в котором силами поверхностного натяжения должным образом не возможно будет удержать мерную жидкость 8 как только путем полного перекрытии боковинами крышки 4а этого прохода, что при этом требует наличия не перекрытых ее боковинами дополнительных компенсирующих средств 9, то есть средств, выполненных с возможностью сообщения внутреннего пространства измеряемой камеры 3 с окружающей средой и передачи ее давления мерной жидкости 8, то есть воде, таким образом выравнивающих давление вокруг центрального пузыря в измеряемой камере 3 с атмосферным давлением и не дающих таким образом уровню воды подняться выше нижнего края отверстия входа 5 при постоянной подаче воды из заливного объемного мерного устройства 6 в измеряемую камеру 3 вследствие воздействия силы тяжести, краевого эффекта и молекулярных сил поверхностного натяжения воды, которые удерживают часть воды до полного заполнения ею измеряемой камеры 3 и незакрытых прозрачной крышкой 4а с боковинами по меньшей мере, одного компенсирующего контрольного отверстия 9а и/или вертикальных компенсационных щелевых зазоров 9б и до появления ее менисков в указанных входах дополнительных компенсирующих средств, выполненных, например, в виде, бокового компенсирующего контрольного отверстия 9а, размещенного в верхней части боковой поверхности боковины, или создания вертикального компенсационного щелевого зазора 9б, выполненного путем создания разницы радиальных размеров боковин крышки 4а и полого изделия, то есть создания вертикальных компенсационных щелевых зазоров 9б его в виде вертикальных зазоров у боковин крышки 4а, сопряженных с боковой поверхностью полого изделия 2, но выполненных с размерами, превышающими размер полого изделия 2 на величину вертикального щелевого компенсационного зазора 9б изготовленного в виде зазора между ними, выполненного с возможностью доступа в измеряемую камеру 3 воздуха через указанный компенсационный зазор 9б между полым изделием 2 и боковинами крышки 4а и удержания воды на входе в него со стороны измеряемой камеры 3 только силами поверхностного натяжения воды.
Пример использования 2
Последовательность действий с комплектом средств для измерения объемов камер в полых изделиях в условиях близких к реальным включает:
1. предварительную гидрофобизирующую обработку гидрофобизирующим составом 7 поверхностей полого изделия 2, например, типа поршня двигателя дизеля ЯАЗ-204 и измеряемой камеры ж в нем, в данном случае камеры 3 сгорания, (см. Фиг. 1 чертеж 2а и др.) и прозрачной плиты-крышки 4;
2. установку при помощи устройства 1 механического трехкоординатного позицирования полого изделия 2 (которое на чертеже показано условно), например, такого как трехкоординатные тиски, то есть тиски, которые могут изменять линейное положение, угол поворота полого изделия относительно любой из трех пространственных декартовых координат и затем фиксировать его, таким самым образом задавая в пространстве положение полого изделия 2, например, показанного на рисунке 2а поршня двигателя дизеля ЯАЗ-204, выбранным образом в пространстве;
3. перекрытие камеры ж, в данном случае показанного на примере 2а камеры 3 сгорания, выполненной в поршне двигателя дизеля ЯАЗ-204, с внешней плоской поверхности камеры 3 прозрачной плоской плитой-крышкой 4, снабженной отверстием входа 5 для мерной жидкости 8 из заливного объемного мерного устройства 6;
4. установку с помощью любых известных средств собственно заливного объемного мерного устройства 6 над отверстием входа 5 с возможностью для поступления в него мерной жидкости 8 из заливного объемного мерного устройства 6;
5. далее идет контрольная предварительная обработка гидрофобизирующим составом 7, которая включает, например, протирку пористым, мягким предметом, например, таким как ветошь, пропитанным гидрофобизирующим составом 7, соответственно прозрачной плиты-крышки 4, измеряемой камеры 3 и при необходимости полого изделия 2 (из-за недостатка места на чертеже гидрофобизирующий состав 7 условно не обозначен, при этом он покрывает всю внутреннюю поверхность измеряемой камеры 3 и прозрачной плиты-крышки 4), например, таких его поверхностей как горизонтальные щелевые зазоры 9, получившиеся из выемок под клапана в соответствующем полом изделии 2, то есть в поршне двигателя дизеля ЯАЗ-204, входящие в измеряемый объем камеры 3 сгорания;
6. плоскую поверхность прозрачной плиты-крышки 4 сопрягают с плоской внешней поверхностью полого изделия 2 и вместе их устанавливают строго горизонтально;
7. отверстие входа 5 в прозрачной плите-крышке 4, предназначенное для поступления воды из заливного объемного мерного устройства 6, размещают горизонтально с возможностью свободного доступа к нему ламинарной струи воды 8, вытекающей из выхода заливного объемного мерного устройства 6, путем свободного направления ее для свободного прохода в отверстие входа 5;
8. все это сооружение помещают в термостабилизирующий объем 10 (на чертеже этот объем превышает объем рисунка и условно не показан, но обозначен позицией 10) и термостабилизируют для проведения измерений, то есть полностью выравнивают температуры полого изделия 2, прозрачной плиты-крышки 4 и заливного объемного мерного устройства 6, заполненного водой 8;
9. после выравнивания температур начинают заполнение измеряемой камеры 3 полого изделия 2 ламинарной струей воды 8 из заливного объемного мерного устройства 6 до полного заполнения измеряемой камеры 3 и полного заполнения водой 8 незакрытых прозрачной плитой-крышкой 4 горизонтальных щелевых компенсационных зазоров 9, составляющих часть измеряемой камеры;
10. контроль заполнения ведут визуально до полного удаления воздушного пузыря и полного заполнения водой 8 незакрытых прозрачной плитой-крышкой 4 горизонтальных щелевых компенсационных зазоров 9, составляющих часть измеряемой камеры, то есть до сопряжения в них поверхностей менисков воды и поверхности периметра открытых окон горизонтальных щелевых зазоров 9;
11. после чего в заливном объемном мерном устройстве 6 устанавливают с заданной точностью изменение объема вытекшей воды, измеряют его, он полностью должен соответствовать объему всех частей измеряемой камеры 3 полого изделия 2, составляющих ее объем.
При этом выточки под клапаны открытых отверстий горизонтальных щелевых зазоров 9 выходят за периметр полого изделия 2, такого как головка поршня двигателя дизеля ЯАЗ-204 и из-за этого боковые окна этих выточек остаются не закрытыми. Они таким образом совместно с прозрачной плитой-крышкой 4 образуют горизонтальные компенсационные щелевые зазоры 9. Контроль заполнения ведут визуально до полного удаления центрального воздушного пузыря и полного заполнения незакрытых прозрачной плитой-крышкой 4 горизонтальных компенсационных щелевых зазоров 9, то есть до заполнения всех выточек под клапаны и до достижения поверхностью менисков воды, по форме совпадающими с формой внешней поверхности полого изделия 2 вдоль всего внешнего периметра этих выходных окон, то есть боковых не закрытых отверстий и заполнения их путем удержания поверхностей менисков воды вдоль всего внешнего периметра этих окон молекулярными силами поверхностного натяжения, после чего в перекрытом заливном объемном мерном устройстве устанавливают с заданной точностью изменение объема вытекшей воды, соответствующего объему измеряемой камеры 3 сгорания в полом изделии 2, то есть в поршне двигателя дизеля ЯАЗ-204.
Очевидно, что с помощью аналогичной последовательности действий можно измерить объем камер сгорания в любой из представленной на Фиг. 2 б-е модификации камер сгорания в поршнях.
Очевидно, что если горизонтальные щелевые зазоры 9 в указанных камерах сгорания, незакрытые прозрачной плитой-крышкой 4 будут настолько велики в вертикальном направлении, что, вследствие значительного перепада по их высоте давлений воды, она сможет через них свободно вытечь, преодолев силы поверхностного натяжения, то есть вследствие разницы по их высоте некомпенсированных давлений воды, то в этом случае плита-крышка 4 должна быть заменена крышкой 4а с боковинами (как это показано на ФИГ. 1), сопряженной, например, с поверхностью головки поршня, при этом крышка должна иметь, по меньшей мере, одно компенсирующее отверстие 9а или вертикальный щелевой зазор 9б на боковой поверхности, в противном случае будет невозможно проконтролировать окончание заполнения камеры из-за повышения давления и поднятия вследствие этого уровня воды во входном отверстии 5, а пузыри в застойных зонах сложных проходов можно удалить покачиванием полого изделия 2, при этом окончательное удаление центрального воздушного пузыря производят в горизонтальном положении через отверстие входа 5 для мерной жидкости 8 из заливного объемного мерного устройства 6. Заполнение измеряемой камеры 3 контролируют кроме как по наличию и форме центрального пузыря еще и по появлению мениска воды на входе в компенсирующее отверстие 9а или входе в вертикальный компенсационный щелевой зазор 9б со стороны измеряемой камеры 3, так как эти средства компенсации давления не входят в объем измеряемой камеры 3.
Дополнительными искусственными средствами, выполненными с возможностью сообщения с окружающей средой и передачи ее давления мерной жидкости, могут быть специально изготовленные и показанные на Фиг. 1 вертикальные компенсационные зазоры 9б, которые выполнены в виде разницы размеров сопрягаемых между собой боковин крышки 4а и боковой поверхностью полого изделия 2, соответственно боковин с размерами, превышающими размер полого изделия 2 на величину вертикального компенсационного зазора 9б, расположенного за пределами вертикальных проходов в измеряемую камеру 3, выполненного с возможностью доступа в измеряемую камеру 3 воздуха из окружающей среды через указанный компенсационный зазор между полым изделием 2 и крышкой 4а с боковинами и удержания воды на входе в него только силами поверхностного натяжения воды, так как он не входит в объем измеряемой камеры 3.
Пример использования 3.
Последовательность действий с комплектом средств для измерения других объемов камер в полых изделиях в условиях близких к реальным, (см. ФИГ. 4) включает также предварительную гидрофобизирующую обработку сопряженных, внутренних поверхностей полого изделия 2, камеры 3 в нем и прозрачной плиты-крышки 4, установку при помощи механического трехкоординатного устройства 1 позиционирования заданным образом в пространстве полого изделия 2, например в тех же трехкоординатных тисках, которые могут изменять и фиксировать положение полого изделия 2 в любой из трех пространственных декартовых координат, таким самым образом задавая в пространстве заданное положение другого вида полого изделия 2, например, такого как головка блока цилиндров карбюраторного двигателя с клиновидной камерой в сборе, заданным образом в пространстве. Перекрытие камеры 3 сгорания в головке блока цилиндров карбюраторного двигателя, сопряженной с плоской поверхностью головки блока цилиндров прозрачной плитой-крышкой 4, снабженной входом 5, выполненным в виде сквозного отверстия в ней, предназначенного для свободного поступления мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства 6, и заливным объемным мерным устройством 6, заполненным мерной жидкостью, такой как вода 8, и выполненным с возможностью заполнения измеряемой камеры 3 полого изделия 2 ламинарной струей воды 8 из выхода заливного объемного мерного устройства 6 до полного заполнения измеряемой камеры 3 и полного заполнения водой 8 незакрытых прозрачной плитой-крышкой 4 входов компенсирующих средств в виде горизонтальных щелевых зазоров 9 (См. Фиг. 2-5), или бокового компенсирующего контрольного отверстия 9а, или вертикального компенсационного зазора 9б.
Причем предварительно все средства предназначенные для измерения, в том числе прозрачную плиту-крышку 4, измеряемую камеру 3 сгорания полого изделия 2, такого как головка блока цилиндров в сборе, включающую вспомогательное оборудование 11 полого изделия 2 в сборе, то есть со вспомогательным оборудованием 11 повторно могут обработать гидрофобизирующим составом 7, например мягким пористым предметом, таким как ветошь, пропитанным гидрофобизирующим составом 7. Вспомогательное оборудование 11 полого изделия 2 в сборе может включать, например, установку всех впускных и выпускных клапанов, форсунки подачи топлива и свечи зажигания и других устройств, необходимых для ее штатной работы в качестве головки блока цилиндров ДВС.
Затем прозрачную плиту-крышку 4 сопрягают с полым изделием 2, то есть прозрачную плиту-крышку 4 сопрягают с плоской поверхностью головки блока цилиндров, и вместе со входом 5 устанавливают строго горизонтально. Вход 5, выполненный в виде сквозного отверстия для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства 6 в прозрачной плите-крышке 4, размещают также горизонтально с возможностью свободного доступа к нему воды из заливного объемного мерного устройства 6, которые все вместе помещают в термостабилизирующий объем 10 и для проведения измерений термостабилизируют до полного совпадения температуры соответственно полого изделия 2, прозрачной плиты-крышки 4 и заливного объемного мерного устройства 6, заполненного водой 8.
Затем начинают поочередное заполнение каждой измеряемой части, то есть каждой отдельной камеры 3 сгорания в полом изделии 2, например, для камеры 3 очередного цилиндра в полом изделии 2, таком как головка блока цилиндров, водой 8 из выхода заливного объемного мерного устройства 6 до полного заполнения каждой соответствующей измеряемой камеры 3.
Контроль заполнения ведут визуально до полного удаления центрального воздушного пузыря у отверстия входа 5, после чего в заливном объемном мерном устройстве поочередно устанавливают ранее указанным образом с заданной точностью измерение объема вытекшей воды, полностью соответствующий объему каждой измеряемой камеры 3 полого изделия 2.
Каждую измеряемую камеру 3 полого изделия 2, например, показанную на рисунке камеру сгорания в головке блока цилиндров карбюраторного двигателя наравне с другими клиновидными камерами в сборе, перед измерением соответственно дополняют вспомогательным оборудованием 11, то есть устанавливают все клапаны, форсунки подачи топлива, свечи зажигания и другие вспомогательные устройства, необходимые для их штатной работы, (которые размещают в клиновидной камере в сборе, чтобы ее объем соответствовал объему, например камеры сгорания в головке блока цилиндров в сборе). Каждую камеру сгорания в головке блока цилиндров и соответственно всю головку размещают, например, в тех же трехкоординатных тисках, которые могут изменять положение полого изделия 2 в любой из трех пространственных декартовых координат, таким самым образом задавая в пространстве положение полого изделия 2, любым наперед заданным образом в пространстве, то есть, например, плоской поверхности сопряжения с блоком цилиндров по направлению горизонтальной плоскости, камерами сгорания вверх, сопрягают и перекрывают каждую камеру 3 сгорания прозрачной плоской плитой-крышкой 4, предварительно размещая ее по указанной горизонтально расположенной плоскости сопряжения головки блока с блоком цилиндров, каждую измеряемую камеру 3 сгорания в головке блока цилиндров полого изделия 2 в сборе, то есть со всем вспомогательным оборудованием 11, таким как впускные и выпускные клапана, форсунки подачи топлива и свечи зажигания, обрабатывают гидрофобизирующим составом 7, а заранее обработанную гидрофобизирующим составом 7 прозрачную плиту-крышку 4 сопрягают с полым изделием 2 и вместе устанавливают строго горизонтально.
При этом все выточки под клапаны, закрыты соответствующими клапанами, и отверстия под другие устройства вспомогательного оборудования 11, устанавливаемые в ней, закрыты соответствующими форсунками или свечами зажигания, или их имитаторами и т.д. В качестве дополнительного средства, выполненного с возможностью сообщения с окружающей средой и передачи ее давления мерной жидкости, можно использовать образующиеся естественным путем или созданные искусственно зазоры, например, соединяя неплотно полое изделие 2 и прозрачную плиту-крышку 4 или устанавливая таким же образом другое устройство вспомогательного оборудования 11.
Контроль заполнения каждой измеряемой камеры 3 полого изделия 2 головки блока ведут визуально до полного удаления центрального воздушного пузыря и полного заполнения ее дополнительных компенсирующих средств до появления мениска воды 8 на входе в указанном зазоре, после чего в заливном объемном мерном устройстве 6 устанавливают с заданной точностью изменение объема вытекшей воды, полностью соответствующий объему измеряемой камеры 3 полого изделия 2.
Очевидно, что в качестве прозрачной плоской плиты-крышки 4 может быть выбрано любое другое изделие, такое как заранее изготовленный прозрачный клапан, а по плоской поверхности, сопрягаемой с поверхностью блока цилиндров, может быть установлена любая плоская непрозрачная конструкция, а последовательность действий при этом будет сложнее и описана в следующем примере. Но такое измерение будет значительно сложнее и потребует больших трудозатрат.
Пример 4.
Для измерения объемов реальных камер сгорания в ДВС в сборе могут производить более сложную последовательность действий с комплектом следующим образом, который будет отличаться только тем, что все детали составляющие КС в сборе будут входить в сборную конструкцию и составлять одно целое. При этом целое в измеряемом виде будет достигать измеряемого вида при определенном положении остальных частей ДВС (см. ФИГ. 5). Например, общий рабочий объем каждого цилиндра можно замерить при положении соответствующего поршня в нижней мертвой точке.
А конкретно в приведенном на Фиг 5 именно КС в каждом цилиндре двигателя в сборе, которая будет включать объемы частей КС в каждом соответствующем поршне в сборе, то есть со всеми его кольцами, при его положении в верхней мертвой точке, КС в соответствующей части головки блока цилиндра в сборе с блоком цилиндров и при учете объема прокладки между блоком и головкой блока цилиндров. При этом КС в каждом соответствующем поршне в сборе будет зависеть от процесса гидрофобизации, так, например, если гидрофобизирующий состав может заполнять зазор между поршнем и цилиндром от плоскости головки поршня до верхнего компрессионного кольца, то объем КС в сборе будет чуть меньше реального, а при отсутствии гидрофобизирующего состава в нем вода наоборот может выдавливаться в этот объем, далее в зазоры между ними, комплектом колец и дальше в картер блока цилиндров.
Последовательность действий с комплектом средств для измерения объемов камер в полых изделиях в условиях близких к реальным включает установку при помощи механического трехкоординатного устройства 1 позиционирования заданным образом в пространстве полого изделия 2, например, КС двигателя дизеля ЯАЗ-204 в сборе, как это показано на рис 5а, которая должна размещаться заданным образом в пространстве, так чтобы перекрытие камеры 3 сгорания в головке блока цилиндров осуществлялось прозрачной горизонтально расположенной плитой-крышкой 4, выполненной в виде части прозрачного клапана, например головки клапана, или прозрачного клапана целиком, снабженного входом 5, выполненным в виде сквозного отверстия в указанном прозрачном клапане для свободного поступления мерной жидкости из выхода заливного объемного мерного устройства 6, который должен быть выполнен с возможностью сообщения с заливным объемным мерным устройством 6.
Причем заранее обрабатывают гидрофобизирующим составом 7 не только КС в сборе 3 и прозрачную плиту-крышку 4, выполненную в виде прозрачного клапана, установленного в каждой КС двигателя дизеля ЯАЗ-204 в сборе, но и другие сопряженные с ними поверхности, т.е. в КС двигателя кроме указанных деталей обрабатывают вместе с измеряемой камерой 3 сгорания полого изделия 2 двигателя дизеля ЯАЗ-204 и все ее другое вспомогательное оборудование 11 в том числе и поверхность прокладки головки блока цилиндров, выходящую в КС.
Обрабатывают гидрофобизирующим составом 7 как измеряемую камеру 3 сгорания полого изделия 2 двигателя дизеля ЯАЗ-204, так и все вспомогательное оборудование 11 в сборе, включающее поршень с поршневыми кольцами, расположенный в ВМТ, поверхность прокладки головки блока цилиндров, выходящую в КС, верхнюю часть блока каждого цилиндра, прозрачную плиту-крышку 4, выполненную в виде прозрачной головки одного из клапанов или клапана целиком, который сопрягают с полым изделием 2 по посадочной поверхности гнезда соответствующего клапана и их вместе устанавливают строго горизонтально в верхнем положении прозрачной плиты-крышки 4, то есть в положении полностью закрытого горизонтально расположенного соответствующего прозрачного клапана, в котором вход 5 в прозрачной плите-крышке 4, выполненный в виде сквозного отверстия в прозрачном клапане, для мерной жидкости из заливного объемного мерного устройства 6 размещают с возможностью свободного доступа к нему заливного объемного мерного устройства 6.
При необходимости отверстия для поступления мерной жидкости и свободного выхода воздуха могут быть выполнены отдельно независимо одно от другого. При этом необходимо следить за возможностью переполнения измеряемой камеры из-за излишне заполненного трубчатого отверстия для поступления воды.
Все указанные части помещают в термостабилизирующий объем 10 и все термостабилизируют для проведения измерений, до одинаковой температуры соответственно полого изделия 2, камеры 3 сгорания в сборе, прозрачной плиты-крышки 4 в виде прозрачного клапана, и заливного объемного мерного устройства 6, заполненного водой 8.
Затем начинают поочередное заполнение каждой измеряемой камеры 3 сгорания в полом изделия 2, например, выполненной в виде каждой отдельной КС каждого цилиндра двигателя дизеля ЯАЗ-204 в сборе, водой 8 из заливного объемного мерного устройства 6 до полного заполнения измеряемой камеры 3, контроль заполнения ведут визуально, например, эндоскопом до полного удаления центрального воздушного пузыря и полного заполнения КС двигателя ЯАЗ-204 в сборе вплоть до появления мениска воды у нижнего края входного отверстия в прозрачной плите-крышке 4 в виде прозрачного клапана и в зазоре в заранее выбранном дополнительном компенсирующем средстве, выполненном с возможностью сообщения с окружающей средой и передачи ее давления мерной жидкости 8 в измеряемой камере 3, например созданном путем не плотной установки в соответствующем гнезде соседнего клапана или форсунки, после чего в заливном объемном мерном устройстве 6 воды 8 устанавливают с заданной точностью изменение объема вытекшей воды, который полностью соответствует объему измеряемой камеры 3 сгорания в сборе полого изделия 2, такого как КС двигателя ЯАЗ-204 в сборе. Компенсирующее отверстие или компенсационный зазор может заменить любое не плотно установленное изделие из вспомогательного оборудования 11 или соответствующим образом выполненный их имитатор, при этом обязательно контролируют появление воды в этом зазоре. Очевидно, что такой зазор должен быть чуть ниже поверхности нижнего края отверстия входа 5 для заливного объемного мерного устройства 6. При этом, каждую отдельную камеру сгорания измеряют в положении поршня в ней в верхней мертвой точке и при строго горизонтальном положении прозрачной плиты-крышки 4, выполненной в виде прозрачного клапана.
Камеру 3 полого изделия 2, например, камеру сгорания в головке блока двигателя дизеля ЯАЗ-204 размещают заданным образом в пространстве, то есть плоской поверхностью сопряжения с прозрачной плоской плитой-крышкой 4, выполненной в виде соответствующего прозрачного клапана, сопряженного и установленного в гнезде соответствующего клапана, нижнюю поверхность отверстия входа 5 для заливного объемного мерного устройства 6 располагают горизонтально, также как и клапан, установленный стержнем вверх, таким образом сопрягают и перекрывают каждую камеру 3 сгорания указанной прозрачной плоской плитой-крышкой 4. Предварительно прозрачную плиту-крышку 4 и всю измеряемую камеру 3 сгорания дизеля ЯАЗ-204 в сборе полого изделия 2 обрабатывают гидрофобизирующим составом 7, а затем прозрачную плиту-крышку 4, выполненную в виде прозрачного клапана, сопрягают с полым изделием 2 и их вместе устанавливают строго горизонтально.
При этом все выточки под другие детали вспомогательного оборудования 11, такие как другие клапаны, закрыты соответствующими клапанами, так и отверстия под другие устройства, установленные в ней должны быть закрыты соответствующими форсунками или свечами зажигания и тому подобными изделиями вспомогательного оборудования 11 или их имитаторами. Контроль заполнения водой каждой измеряемой камеры 3 полого изделия 2 головки блока в сборе ведут визуально до полного удаления воздушного пузыря и полного заполнения их до появления мениска воды у нижней поверхности отверстия входа 5 и в зазоре в выбранном заранее дополнительном средстве, выполненном с возможностью сообщения с окружающей средой и передачи ее давления мерной жидкости в измеряемой камере 3, например созданном путем не плотной установки в соответствующем гнезде соседнего клапана или другого вспомогательного оборудования 11, например, форсунки, после чего в заливном объемном мерном устройстве 6 устанавливают с заданной точностью изменение объема вытекшей воды, соответствующего объему камеры сгорания в сборе дизеля ЯАЗ-204.
При более сложной форме камеры, которая может иметь трудно заполняемые водой отдельные части, из которых трудно извлечь воздушные пузыри. В этом случае можно или заранее выбрать предварительное положение полого изделия 2 с возможностью заполнения водой всех трудно достигаемых частей камеры 3 и после продолжить измерение установленным образом. При невозможности таких положений, возможно поднять давление в термостабилизированном объеме и камере, выдержать полое изделие до полного растворения пузырей воздуха в воде, которое можно проконтролировать путем измерения и полной стабилизации измеряемого объема камеры в полом изделии путем постепенного заполнения водой и постепенного последующего растворения в ней центрального пузыря.
На основании изложенного можно утверждать следующее.
Поставленная техническая задача решается последовательностью технических действий и манипуляций с используемыми в комплекте необходимыми и достаточными техническими средствами измерения объемов и может быть использована в предложенном виде в народном хозяйстве, следовательно, предложение соответствует критерию изобретения «промышленная применимость».
Предложение имеет отличия от известного набора средств измерения объема, следовательно, соответствует критерию изобретения «новизна».
Предложение при использовании комплекта с его необходимыми и достаточными техническими средствами измерения объемов позволяет достичь новых, ранее неизвестных технических результатов, следовательно, соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».