Stanowisko do trójosiowego obciążania ściskającego prostopadłościennej próbki materiału sypkiego lub aglomeratu, w szczególności aglomeratu suchego lodu

ZESPÓŁ AUTORSKI:

Politechnika Poznańska

• Jan Górecki,
• Aleksandra Biszczanik,
• Krzysztof Wałęsa,
• Dominik Wojtkowiak

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Przedmiotem wynalazku jest rozwiązanie konstrukcyjne stanowiska do trójosiowego obciążania ściskającego prostopadłościennej próbki materiału sypkiego lub aglomeratu, w szczególności aglomeratu suchego lodu. Działanie stanowiska w przykładzie realizacji polega na tym, że do szczelnej komory utworzonej przez nieruchome ściany boczne 6 i 7 oraz ruchome ściany boczne 14 i 15 dociśnięte za pomocą tłoczysk 21.1 siłowników hydraulicznych 21, a także przez korek 16, wprowadzana jest naważona ilość materiału sypkiego lub aglomeratu. Następnie tłok 17 zamontowany poprzez część chwytową 17.2 do uchwytu maszyny wytrzymałościowej która mierzy siłę nacisku i przemieszczenia tłoka 17, wprowadzany jest częścią roboczą 17.1 do utworzonej komory. Jego przemieszczenie względem nieruchomej komory powoduje ściskanie materiału sypkiego lub aglomeratu, w wyniku wywoływania naprężeń ściskających przez część roboczą tłoka 17.1, przy czym ruchome ściany boczne 14 i 15 oddziałują siłą na tłoczyska 21.1 siłowników hydraulicznych 21, co powoduje zmiany ciśnienia oleju hydraulicznego zasilającego siłowniki 21, które jest rejestrowane za pomocą układu pomiarowego, przy czym zmiana ciśnienia oleju w układzie hydraulicznym z siłownikami 21 odpowiada bezpośrednio zmianie siły oddziałującej na powierzchnie boczne ściskanej próbki P (na ściany boczne przesuwne 14 i 15). Drugim sposobem działania stanowiska jest sytuacja, gdy siłowniki hydrauliczne 21 poprzez tłoczyska 21.1 wywołują stałą siłę, której wartość jest znana i określona przez ciśnienie oleju w układzie, która dociska ruchome ściany boczne 14 i 15 do ścian nieruchomych 6 i 7, przy czym w wyniku postępującego ściskania materiału P przez przemieszczający się tłok 17, wartość siły oddziaływania materiału P na ruchome ściany boczne 14 i 15 wzrasta aż do momentu przekroczenia wartości siły wywołanej przez siłowniki 21, co będzie skutkować odsunięciem ścian bocznych, przy czym moment tego zdarzenia będzie zarejestrowany przez maszynę wytrzymałościową jako spadek siły przykładanej do tłoka 17.

ISTOTA WYNALAZKU

Istotą wynalazku jest stanowisko do obciążania ściskającego prostopadłościennej próbki materiału sypkiego lub aglomeratu, w szczególności aglomeratu suchego lodu zawierające podstawę z komorą roboczą oraz hydrauliczny układ ściskania. Podstawę stanowią płyta mocująca wraz z płytą ustalającą, które są połączone ze sobą za pomocą połączeń gwintowych ze śrubami. Do płyty ustalającej w sposób nieprzesuwny, za pomocą połączeń kształtowych z kołkami i połączeń gwintowych ze śrubami, zamontowane są ściana boczna nieruchoma lewa i ściana boczna nieruchoma prawa. Ściany boczne połączone są ze sobą za pomocą połączenia kształtowego bezpośredniego w taki sposób, że miejsce połączenia ścian jest szczelne. Do płyty mocującej, w sposób nieruchomy, za pomocą połączeń gwintowych ze śrubami, zamontowane są dwie szyny prowadnic tocznych liniowych. Z tymi szynami w sposób przesuwny współpracują dwa wózki prowadnic, po jednym na każdą szynę. Do każdego z wózków w sposób nieruchomy, poprzez element pośredniczący w postaci płyty montażowej wózka i połączenia śrubowego ze śrubami, zamontowane są ściana boczna przesuwna lewa i ściana boczna przesuwna prawa. Ściany boczne przesuwne, dzięki połączeniu z wózkami przemieszczają się ruchem prostoliniowym, względem szyn i płyty mocującej oraz ustalającej, a tym samym względem ściany bocznej nieruchomej lewej i ściany bocznej nieruchomej prawej. Ściany boczne przesuwne mają ukształtowaną powierzchnię kontaktu w postaci ścięcia pod kątem 45°. Prostopadłościenna komora robocza wyznacza przez współpracujące ściany boczne jest szczelna. Przestrzeń komory roboczej jest zamknięta od dołu korkiem o trzpieniu kwadratowym, wymiarami dopasowanym do przekroju przestrzeni utworzonej przez zsunięte ściany boczne. Korek jest połączony za pomocą połączenia kształtowego z płytą ustalającą i płytą mocującą, w wyniku czego jest nieprzesuwny względem ścian bocznych nieruchomych. Przestrzeń komory roboczej w trybie pracy jest zamykana od góry za pomocą przesuwnego tłoka, wyposażonego w część roboczą o kwadratowym przekroju poprzecznym, wymiarowo dopasowanym do przekroju przestrzeni roboczej utworzonej przez zsunięte ściany boczne, w taki sposób że powierzchnimi ścian i powierzchnia części roboczej tłoka stanowią szczelne połączenie przesuwne o niewielkim oporze przemieszczania, przy czym tłok wyposażony jest również w część chwytową umożliwiającą jego zamocowanie w dowolnym mechanizmie wywołującym ruch prostoliniowy, w szczególności w szczęce maszyny wytrzymałościowej.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Komercjalizacja wynalazku może zostać przeprowadzona dwutorowo, w postaci zaoferowania usługi badawczej oraz udostępnienia licencji umożliwiającej produkcje urządzenia w celu jego sprzedaży laboratoriom badawczo-rozwojowym działającym w obszarze związanym z obróbką materiałów sypkich Wynalazek umożliwia wyznaczania wartości parametrów związanych z odkształceniem plastycznym wskazanych powyżej materiałów, co jest istotne w trakcie opracowywania nowych technologii produkcyjnych wiążących się z ich uplastycznieniem w celu nadania nowej formy. Poznanie właściwości materiałów umożliwia zainteresowanym odbiorcą na poznanie właściwości materiałów wykorzystywanych w planowanych do wdrożenia procesach produkcyjnych. Informacje takie pozwalają na np. zaprojektowanej efektywnej geometrii narzędzi, co może przyczynić się do redukcję energochłonności np. operacji produkcyjnych. W naszej opinii istotność usług i narzędzi pozwalających na optymalizacją procesów produkcyjnych pod kątem ich energochłonność, zyskuje na wartości dobie rosnących cen energii i walki z obniżeniem emisji gazów cieplarnianych do atmosfery.