2. ceskoslovenská
socIALISTICKÁ REPUBLIKA
vydáno 15. srpna 1961
PATENTNÍ SPIs č.
100691
Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3 odst. 6 zák. .
34/1957 Sb.
Dr. MIROSLAV NAVRÁTIL, PRAHA
Seismický systém pro měření vibrací
Přihlášeno 29. června 1960 (PV 4168-60) Platnost patentu od 29. června 1960
Předmětem vynálezu je uspořádání seismického systému pro měření vibrací, vhodné pro
snímače chvění seismického typu, seismografy. apod. . .
V četných měřicích zařízeních, jako např. u snímačů chvění seismického typu, v
seismografech apod., je důležitou součástí měřicího přístroje seismický systém, tvořený
setrvačnou hmotou, pružinou a tlumičem. Tento systém, jehož setrvačná hmota v
nadresonanční oblasti seismického systému představuje hmotu v absolutním klidu, tvoří
referenční soustavu. Požadavky měření často staví před technika otázku, jak vytvořit
rozměrově vyhovující, tj. malý, seismický systém, který byměl frekvenci vlastních kmitů,
to jest mechanickou resonanci, menší než 10 cs. Z dosavadní praxe je známo, že pro
takový případ, kdy je . nutno volit buď velkou setrvačnou hmotu, nebo velmi měkké
pružiny, jsou rozměry seismického systému konstrukčně neúnosné a navržené.
snímače jsou nejen velké, ale i provozně choulostivé. Experimentálně: lze odvodit, že
statický průhyb pružin seismického systému, resp. posun:
jeho centra, je dostatečně přesně určen vztahem: . . . . . . . . . . . . :
kde xstat posun centra a fn frekvence vlastních kmitů soustavy.
3.
4.
5. Rozbor tohoto výrazu ukazuje, že návrh seismického nízkofrekvenč
ního systému. musí vždy počítat s velkým statickým průhybem pružin a
že z tohoto důvodu vždy narůstají rozměry systému v axiálním směru. Jestliže
pružiny tvoří současně vodicí prvek systému, snižuje se i horní frekvenční mez
použitelnosti systému vlivem malé radiální tuhosti pružin. Setrvačná hmota při
vyšších frekvencích nekoná již pohyb jen
- v axiálním směru, nýbrž koná prostorově obecný kmitavý. pohyb.
40
Předložený vynález jednoduchým způsobem kompensuje statický průhyb
vodicích pružin, aniž mění dynamické vlastnosti tohoto systému. Ve spojení s
vhodným konstrukčním provedením seismického systému zvyšuje jeho horní
frekvenční hranici.
Myšlenka vynálezu vychází z toho, že dynamické vlastnosti seismického systému
se nezmění, jestliže se k němu připojí síla, která má konstantní velikost bez ohledu na
polohu systému. Tím se změní jen poloha centra pohybu, a to je právě výsledek, který
umožňuje řešit
seismický systém z hlediska konstrukce účelněji. Realisace této myšlen
ky je přitom zjednodušena tím, že jako prostředku k vyvinutí přídavné konstantní síly je
použito tlakového prostředí uzavřeného v prostoru s pružně poddajnou stěnou. - - -
Vlastní podstata vynálezů spočívá v tom, že seismický systém je vhodnou částí, např. svou
vodicí tyčí, opřen z jedné, dvou či více stran
o pružné stěny jednoho, dvou či více prostorů naplněných tlakovým prostředím, a to tak,
že konstantní silou tlakového prostředí je v libo- -.
volné poloze seismického systému vyrovnán statický průhyb jeho pružiny či pružin a tím
i dána jednoznačná klidová poloha setrvačné hmoty systému vůči rámu, který tvoří obal
systému, opatřený prostředky, např. závitem, pro pevné spojení s vyšetřovaným
předmětem. U absolutního snímače chvění je vedení setrvačné hmoty systému
provedeno valivými nebo kluznými elementy tak, že ve směru axiálním je toto .
vedení bez tuhosti, kdežto radiálně je tuhé.
Jako příklad provedení je na připojeném výkresu nakreslen průřez absolutním
snímačem chvění elektrodynamického typu, se seismic- . kým systémem, řešeným
podle vynálezu.
Rám snímače tvoří vnější obal sestávající z válcového pláště 1 horního víka 2 s
elektrickou vývodkou 4 a spodního víka 3 se závitem 5 k upevnění na vyšetřovaný
předmět. Ve válcovém plášti 1 je dutým svorníkem 6 a maticí 7 pevně uchycen
6. permanentní magnet , nesoucí pólový nástavec . Dále je ve válcovém plášti 1 pohyblivě
uložen seismický systém sestávající ze setrvačné hmoty 10, nesoucí vinutí cívky 11
upev
něné kolíkem, 12 k vodicí tyči 13, a z pružiny 14. Vodicí tyč 13 je
uložena ve valivých vedeních 15, 15, umožňujících při radiální tuhosti
vedení volný osový pohyb. Vodicítyč 13 se opírá oběmakonci o pružné
stěny 18, 16tlakových prostorů 17, 17vyplněných tlakovým prostředím, které
konstantní silou vyrovnává statický průhyb pružiny 14 v libovolné poloze
snímače. .
Ve vertikální poloze seismického systému vyrovnává jeho váhu, respektive
posun centra spodní tlakový prostor 17, v horizontální poloze udržují jeho
vymezenou polohu oba tlakové prostory 17, 17, v jiných polohách systému
působí na něj výslednice sil od obou tlakových prostorů 17, 17. Objemy tlakových
prostorů 17, 17. se, dík pružným stěnám 16, 16, nemění, a proto zůstává
konstantní i tlak v nich uzavřeného prostředí. Tímto způsobem je k sèismické
soustavě připojena konstantní síla, jejíž velikost nezáleží na poloze seismického
systému. Tvary pružných stěn 16, 16tlakových prostorů 17, 17lze navrhnout
libovolně a vyhoví jakýkoliv pružný materiál, např. pryž, jehož tuhost stěny je
zanedbatelně menší, než je tuhost pružiny 14 SeisIniC
7.
8. kého systému. Tlakové prostory 17, 17" je výhodné opatřit plnicími a kontrolními ventily
např. podobného typu, jako jsou ventily pneumatik. Pružina 14 seismického systému
může potom být velmi měkká v axiálním směru, takže frekvence vlastních kmitů
soustavy je velmi 80 nízká. Tímto způsobem odpadá omezení, vlastnostmi pružiny,
pokud jde o dolní frekvenční hranici, kdy nejvíce vadí velká hodnota statického průhybu.
K odstranění tohoto omezení i při vyšších frekvencích je výhodné provést vedení
setrvačné hmoty 10 soustavy nikoliv pružinami, nýbrž valivými nebo kluznými vedeními
15, 15. Uložení systému je pak v axiálním směru měkké, v radiálním velmi tuhé. Do
soustavy je sice , přidáno valivé tření těchto elementů, avšak jeho hodnota je malá, a
jeho vliv se neuplatní při odečítání minimální výchylky systému, protože při použití
elektrického převodu je hodnota minimálního měřeného elektrického signálu snímače
zpravidla vyšší, než by byla 90 úroveň tohoto signálu, odpovídající minimální síle,
potřebné k utržení
Systému.
U snímače chvění lze použít libovolného převodů, např. elektro- dynamického,
elektromagnetického, indukčního, kapacitního, piezoelektrického, mechanického,
optického atd. . -
Předmět patentu
Seismický systém pro měření vibrací, například u snímačů chvění, seismografů apod.,
který sestává ze setrvačné hmoty, jedné nebo více pružin a jednohd nebo více tlumičů,
a který je uložen v pevném vnějším . obalu, vyznačující se tím, že pro vyrovnání
statických průhybů jeho too pružiny (14) či pružin a pro jednoznačné určení klidové
polohy setrvač- né hmoty (10) vůči válcovému plášti (1), který tvoří obal seismického
systému, je použito tlakového prostředí uzavřeného v jednom nebo . . . více
prostorech (17, 17) upravených ve válcovém plášti (1) a omeze, ných pružnými
stěnami 16, 16), o kteréžto pružné stěny (16, 16) je opřena setrvačná hmota 10]
seismického systému.
Severografia, n. p, závod 03
