Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2037
.pdf
Печь может быть сконструирована для сжигания любого твердого, жидкого или газообразного топлива и
может быть оснащена механическим или ручным механизмом розжига. Вентиляцию можно регулировать с
помощью заслонки (r). Внутренние газовые перегородки, как правило, не требуются, поскольку сами
нагревательные элементы действуют как перегородки и направляют продукты сгорания по пути,
перпендикулярному потоку рабочей жидкости в элементах. При работе в качестве парогенератора устройство
включает в себя пароперегреватель (b), выполненный с использованием нагревательных элементов, как
описано ранее, причем степень перегрева регулируется с помощью заслонки (n), рис. 1, которая может
управляться из любого удобного положения. Каждая группа элементов может быть оснащена управляющим
устройством (о) (рис. 2 и 3), предназначенным для регулирования потока жидкости, поступающей в каждую
группу, либо вручную, либо автоматически. Концы элементов генераторной группы (а) и элементов
пароперегревателя (б) могут быть отдельно приварены к коллекторам (п) и (к) (рис. 3), которые, в свою
очередь, предпочтительно соединены через редукционный клапан (:/').
Рабочая жидкость при любом заданном давлении и температуре поступает из пароперегревателя (b) в
коллектор (k), который соединен с главным паропроводом. Рабочая жидкость, проходя через элементы
спереди назад, нагревается за счет контакта со стенками элементов, которые очищаются газами. Затем
жидкость проходит через редукционный клапан (r) в пароперегреватель (b), где ее температура повышается
до любой желаемой степени. Для защиты элементов и насоса от избыточного давления предусмотрен
предохранительный клапан. Также предусмотрен продувочный клапан для удаления воздуха из системы при
запуске. В общем и обычном случае функция этого аппарата заключается в обеспечении средств для
производства пара или другого пара в таких условиях, чтобы не происходило кипения. Это достигается путем
поддержания давления в нагревательных элементах (а) выше критического давления, то есть температуры
жидкости, повышаемой в этой части генератора, выше критической температуры.
В этих условиях рабочая жидкость в коллекторе (p) представляет собой перегретый пар или перегретый пар.
Это расширение происходит через редукционный клапан (r), а дополнительное тепло добавляется за счет
контакта с нагревательной поверхностью в пароперегревателе (b). В качестве альтернативы этому методу
работы давление в элементах генератора (а) может быть ниже критического давления, но достаточно
высоким, чтобы предотвратить кипение, поскольку рабочая жидкость поступает в коллектор (p) в виде сильно
нагретой жидкости. В этих условиях расширение рабочей жидкости через редукционный клапан (r) приводит к
частичному испарению, которое завершается дальнейшим контактом рабочей жидкости с нагревательной
поверхностью в пароперегревателе (b). Элементы пароперегревателя (b) могут быть полностью выведены из
строя заслонкой (n), или же требуемая степень перегрева может поддерживаться путем регулировки.
Нагревательные элементы, иллюстрация которых показана на рис. 5–13, могут быть изготовлены путем
сплющивания, гофрирования или вдавливания стальных или любых других высококачественных сплошных
тянутых металлических труб, и таким образом формируются.
один тип элемента, тогда как на рис. 11, 12 и 13 показаны увеличенные детали того же метода, а на рис. 5 и 6
показан альтернативный метод. При необходимости эти элементы могут быть усилены точечной сваркой в
точке(ах) контакта, а концы элементов могут быть расширены для установки концевых соединительных
элементов (h) (рис. 4), которые затем привариваются к элементам. Проставки (It), (Рис. 4) привариваются к
элементам и обрабатываются для соединения «лицом к лицу», или могут использоваться подходящие
соединительные кольца высокого давления. (gl). Они устроены таким образом, что располагаются друг
относительно друга, как показано на рисунке. С помощью гидравлического прессового плунжера, показанного
на рисунке (t) (рис. 4), эти соединения поддерживаются в герметичном состоянии. Конструкция этих элементов
не ограничивается показанной на рисунке; вместо гофрирования или углублений в трубе, которая затем
сплющивается и приваривается точечной сваркой, как уже описано, они могут быть изготовлены из пластин
или дисков с распорными элементами любым способом и в любом количестве, при условии, что элементы
обеспечивают разбиение жидкости на тонкие пленки или потоки, а затем удерживаются под давлением
гидравлическими прессами. В случае парогенератора, т. е. комбинированного нагревателя и
пароперегревателя, который должен подавать пар, скажем, при температуре 1000 градусов.
В процентах, и при любом желаемом давлении вплоть до критического давления воды и выше, т.е. 3200
фунтов на квадратный дюйм, все нагревательные элементы могут быть изготовлены из любого подходящего
металла, например, никель-хромового сплава, который, как известно, обладает пределом прочности на
растяжение 10/15 тонн на квадратный дюйм при такой высокой температуре. Типичными примерами таких
литых* элементов являются элементы, изображенные на рис. 14–17, причем рис. 14 представляет собой
частичный поперечный разрез элемента, показывающий концевые соединительные элементы, отлитые
вместе с элементом, а не соединенные и приваренные отдельно, как показано на рис. 4 (h). В данном случае
концевые соединительные элементы могут быть отлиты или покованы, просверлены и обработаны для
соответствия концам элементов, а затем закреплены на месте способом, аналогичным показанному и
описанному для (h) на рис. 4. Для упрочнения отливки и разделения жидкости может быть предусмотрена
внутренняя центральная перемычка или несколько перемычек. На рис. 16 показан поперечный разрез
средней части элемента, изображенного на рис. 14, и обозначены узкие проходы, образованные внутри
корпуса отливки.
На рис. 17 показан поперечный разрез торцов элемента и конструкция концевых заполняющих элементов,
через которые жидкость поступает в элемент и собирается из него на входе и выходе соответственно. Ребра
могут быть отлиты снаружи элементов для придания прочности отливке, а также для рассеивания и отвода
газов сгорания, проходящих над ними. Способ соединения и сборки этих элементов аналогичен способу,
показанному для элементов, изображенных на рис. 1-4. Однако следует понимать, что положение элементов
относительно потока продуктов сгорания не ограничивается схемами, изображенными и описанными здесь.
Элементы могут располагаться вертикально или горизонтально, а также под любым углом в зависимости от
требований конкретного случая. В дополнительном механическом способе крепления соединений между
многочисленными элементами, показанном на рис. 4 и 18, ряд болтов (c) может проходить через раму,
содержащую гидравлические прессы, и принимать часть нагрузки, необходимой для удержания элементов (a)
и (b) в нужном положении и герметичности соединений (g) путем сжатия элементов (a) и (b) между двумя
поверхностями (c) без ограничения свободного перемещения плунжера или плунжеров (t).
Благодаря этому изобретению достигается значительная экономия первоначальных капитальных затрат по
сравнению с существующей практикой, поскольку, так как возможен мгновенный ремонт, отпадает
необходимость в дорогостоящем резервном оборудовании на случай аварий. Подробно описав и определив
природу указанного изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_207875.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=207875&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB207875A
[]
Усовершенствования, относящиеся к способу и средствам освещения внутренних помещений. Британский
подданный, проживающий по адресу: Хеддон-стрит, 27, Риджент-стрит, Лондон, Западный 1, и Ричард Джайлз
Брэдшоу, британский подданный, проживающий по адресу: Харли-стрит, 42, Лондон, Западный 1, настоящим
заявляют, что суть данного изобретения заключается в следующем: данное изобретение представляет собой
усовершенствованный способ и средство освещения внутренних помещений, в частности, таких помещений,
которые не снабжены окнами, через которые может проникать дневной свет. Однако это применимо и к
другим интерьерам, в которых предусмотрены окна, как станет ясно из следующего описания. Согласно
настоящему изобретению, способ освещения внутренних помещений заключается в размещении на стене или
внутри проема в стене полупрозрачного фигурного экрана и освещении этого экрана с обратной стороны
таким образом, чтобы проходящий через него свет освещал внутреннее пространство за экраном и
одновременно освещал сам экран, создавая эффект окна или проема, освещенного источником света извне
помещения.
Таким образом, путем соответствующего оформления и раскрашивания экрана можно добиться эффекта
витража, а также на экране могут быть нанесены «чертежи», которые будут выглядеть как каменная кладка,
окружающая окно и являющаяся его частью. Каменная кладка может быть выполнена в любом желаемом
стиле, и если такой экран будет закреплен на поверхности стены или в нише в ней, то интерьер будет
выглядеть так, как будто он освещен витражным окном. Еще одно применение изобретения заключается в
создании эффекта освещения внутри помещения, как если бы оно освещалось из бойницы, внутри которой
размещена скульптурная фигура или что-то подобное. С этой целью полупрозрачный экран окрашивали по
краям и в других местах, где это было необходимо, чтобы изобразить каменную кладку амбразуры, а также
скульптурную фигуру или что-то подобное. Часть экрана, непосредственно окружающая фигуру,
окрашивается таким образом, чтобы при освещении сзади фигура выделялась отчетливо, и, как выяснилось,
можно добиться эффекта, удивительно похожего на эффект скульптурной фигуры или чего-то подобного
внутри бойницы.
Таким образом, следует понимать, что никакого дополнительного освещения для интерьера не требуется,
хотя при необходимости оно может быть предусмотрено; и интерьер освещается не только описанным выше
способом, но и стены внутри украшаются художественным декором, способным превратить, например,
невзрачную подземную камеру в камеру приятного вида, освещенную витражным окном или бойницей любого
предпочтительного типа, как описано выше. Изобретение также включает средства для осуществления
вышеописанного способа, причем указанные средства представляют собой комбинацию полупрозрачного
фигурного экрана, средств для его крепления к стене или внутри бойницы в ней, а также корпуса или рамы,
которая крепится к задней части экрана и содержит осветительное устройство, например, одну или несколько
электрических ламп накаливания. Эффект от описанного выше изобретения может быть усилен за счет
добавления части, расположенной над передней частью экрана и имеющей рельефную форму, имитирующую
раму экрана, например, каменную кладку витража или кладку бойницы.
Такая деталь может быть изготовлена из дерева, гипса или другого предпочтительного материала, которому
придается любая желаемая форма, и, возможно, она может быть выполнена в виде копии каменной кладки
существующего окна, выбранного за его художественную или историческую ценность. Эта часть может
служить опорой для экрана, который можно растянуть или закрепить на его задней стороне. Следует
понимать, что упомянутый выше полупрозрачный экран с рисунком может быть выполнен в виде гобелена или
любого подобного декоративного элемента. Предпочтительно использовать светорассеивающий экран, как
описано в предыдущем патенте № 118457, расположенный за фигурным экраном, а также освещать экран для
усиления цветовых эффектов способом, описанным в предыдущем патенте № 164710. Усовершенствования,
относящиеся к способу и средствам освещения внутренних помещений. Хит, недалеко от Хай-Уикома,
графство Бакингемшир, ранее располагался по адресу: Хеддон-стрит, 27, Риджент. описать природу данного
изобретения и способ его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем
документе.
. Данное изобретение предназначено для усовершенствования интерьеры, особенно такие интерьеры, в
которых отсутствуют окна, через которые может проникать дневной свет. Однако это применимо и к другим
интерьерам, для которых предусмотрены окна, как станет ясно из следующего описания: «Согласно
настоящему изобретению, предусмотрено фальшивое окно или фальшивая ниша в стене,
характеризующаяся тем, что фальшивое окно или ниша представляют собой...» Конструктивные элементы
(например, части оконной рамы или часть каменной кладки за нишей) и другие части представляют собой
изобразительный материал (например, пейзаж), расположенный позади указанных конструктивных
элементов, и предусмотрены средства освещения для подсветки прозрачной части. Экран: можно добиться
эффекта витражного окна. Кроме того, на экране могут быть нанесены обозначения, которые будут выглядеть
как каменное обрамление и являться частью... Экран крепится к поверхности стены или внутри ниши,
обеспечивая при этом желаемый эффект.
были освещены витражным окном. Еще одно применение изобретения заключается в создании в интерьере
эффекта, «как если бы он был освещен из ниши, в которую помещена скульптурная фигура или что-то
подобное». С этой целью полупрозрачный экран окрашивали по краям и в других местах, где это было
необходимо, чтобы изобразить каменную кладку ниши, а также скульптурную фигуру или что-то подобное.
Часть экрана, непосредственно окружающая фигуру, окрашивается таким образом, чтобы при освещении
сзади фигура выделялась отчетливо, и, как выяснилось, можно добиться эффекта, удивительно похожего на
эффект скульптурной фигуры или чего-то подобного в нише... Теперь будут описаны два примера
изобретения со ссылкой на прилагаемый рисунок, на котором на рисунке 1 изображен экран, выполненный в
виде витражного окна, и ' . Рисунок 2 представляет собой вертикальный центральный разрез,
демонстрирующий способ крепления экрана.
Рисунок 4 представляет собой разрез по линии 4-4 рисунка 4. ' . * .... Одинаковые порядковые номера
указывают на одинаковые детали на различных рисунках чертежей... Обращаясь к рисункам 1 и 2, рассмотрим
экран, который может быть выполнен из кальки или другого полупрозрачного материала и установлен в рамке
по краям. 10. Экран окрашен так же, как на рисунке 11, чтобы имитировать и создавать эффект каменной
кладки готического окна, а в других частях рисунка 12 — чтобы имитировать и создавать эффект витражей.
Цветной экран, обозначенный крестиком на рисунке 2, служит крышкой для открытой стороны коробчатого
корпуса 13, а рамка 10 надевается на края корпуса, как показано на рисунке. За цветным экраном X находится
еще один экран 14 из светорассеивающего материала, например, полупрозрачной ткани, который закреплен
внутри корпуса с помощью открытой прямоугольной рамы 15, плотно прилегающей к стенкам корпуса.
Боковые выступы или скругления 16, закрепленные на внутренних поверхностях стенок корпуса, служат для
ограничения внутреннего перемещения рамы 15, а детали удерживаются в нужном положении кронштейнами
17, которые выступают из рамы 10 и крепятся к другим выступам или кронштейнам, выступающим из боковых
сторон корпуса 13. Одна или несколько ламп 18 служат для освещения цветного экрана X с задней стороны, и
эффект, наблюдаемый с передней стороны экрана, имитирует витражное окно, освещенное внешним
источником света. Для придания изображению большей реалистичности, части экрана, такие как 11, которые,
как было описано, окрашены для имитации каменной кладки, могут быть заменены материалом, который
выделяется на фоне экрана и может быть выполнен из дерева, гипса или другого предпочтительного
материала. Таким образом, видно, что выступающие рельефные участки могут быть закреплены на экране,
предпочтительно с расположенным позади него светорассеивающим экраном, например, 14, и такие
рельефные части могут служить опорной рамой для экрана, с помощью которой он крепится в отверстии
амбразуры, например, с лампами или другими осветительными устройствами, расположенными внутри
полости амбразуры.
На рисунке 3 показано еще одно применение изобретения, в котором экран имеет три стороны и вставлен в
углубление, имитирующее эркер. Элементы экрана окрашены или помечены таким образом, чтобы
имитировать оконные рамы, за которыми открывается вид. Обращаясь к рисунку 4, можно увидеть, что экран
снова образует переднюю часть коробчатого корпуса 13, и в этом примере одна часть экрана, то есть задняя
часть, представляющая три оконные рамы, подготовлена на полосе, также обозначенной как X, которая
длиннее, чем требуется для одного изображения. Полоса наматывается на ролики 30 и может перемещаться
вдоль нее, так что при необходимости изображение можно заменить другим, подготовленным для той же
полосы и представляющим, например, тот же или другой тип окна с другим видом за ним, причем на одной и
той же полосе может быть подготовлено несколько окон и соответствующих им видов. Освещение может быть
аналогичным тому, которое было описано ранее в связи с рисунками 1 и 2. Изобретение может быть
применено для освещения интерьеров, отличных от жилых помещений; например, оно может быть применено
к кукольным домикам.
Его также можно использовать в рекламных целях, и он применяется в железнодорожных вагонах, на
территории железнодорожных компаний и тому подобное. Конструкция такова, что любой изображенный
экран легко заменяется другим, например, в конструкции, показанной на рисунках 1 и 2, экран крепится на
месте с помощью легкосъемных средств, таких как зажимы, указанные под номером 17. Предпочтительно
использовать светорассеивающий экран, как описано в предыдущем патенте № 118457, расположенный за
фигурным экраном, а также подсвечивать экран для усиления цветовых эффектов, как описано в предыдущем
патенте № 164710. Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления,
мы заявляем, что то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_207876.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=207876&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB207876A
[]
Прочие материалы. Способ и средство для определения твердости металлов. Я, Эдвард Гейслер Герберт,
бакалавр наук, из фирмы Edward G. Herbert, Limited, Atlas Works, Левеншульм, Манчестер, британский
подданный, настоящим заявляю, что сущность данного изобретения заключается в следующем: - Данное
изобретение относится к новому или усовершенствованному способу и средству определения твердости
металлов и других материалов. Целью изобретения является предоставление метода проверки твердости
материалов, и в частности очень твердых материалов, таких как закаленная сталь, который можно быстро,
надежно и легко извлечь и который должен! Необходимо устранить основные возражения против
существующих методов измерения твердости путем вдавливания материала, а именно: крайнюю сложность
прямого измерения глубины или диаметра отпечатка микроскопическими или другими методами измерения,
особенно в очень твердых материалах, и ненадежность всех методов измерения твердости, зависящих от
удара или отскока, что возникает из-за того, что эффективность метода зависит от массы и от
поддерживать. Согласно изобретению, используется испытательный образец, изготовленный из очень
твердого материала, такого как сапфир или закаленная сталь, который имеет форму, позволяющую ему
катиться по поверхности испытываемого материала, и предпочтительно сферическую или цилиндрическую
форму. Вместе с таким испытательным образцом устанавливается тяжелый утяжелитель, снабженный
регулируемыми элементами для его балансировки путем смещения центра тяжести по каждой из трех
основных осей. Форма утяжелителя и расположение балансировочных элементов таковы, что центр тяжести
всей конструкции может быть точно отрегулирован таким образом, чтобы совпадать с центром кривизны
испытательного образца, так что, когда последний помещается на гладкую твердую горизонтальную
поверхность, испытательный образец будет ! быть нейтральным и без каких-либо тенденций к
перекатыванию, а также поддерживать и удерживать утяжеляющий элемент с его осями в любом положении,
в котором он может быть установлен. Предусмотрена возможность понижения центра тяжести ниже центра
кривизны испытательного образца на заданную величину, в результате чего центр тяжести аппарата будет
стремиться занять положение вертикально ниже центра кривизны испытательного образца, и, будучи
свободным для занятия этого положения, груз и поддерживающий его испытательный образец будут
образовывать маятник, колеблющийся вокруг и, наконец, останавливающийся на линии, вертикально
расположенной ниже центра кривизны испытательного образца.
Смещение центра тяжести может быть осуществлено путем регулировки подвижного груза, а также путем
добавления или удаления одного или нескольких грузов. Также предусмотрен инклинометр, прикрепленный к
грузу, для индикации вертикального положения и измерения амплитуды колебаний по обе стороны от него.
Один из видов инклинометра может представлять собой утяжеленную и точно сбалансированную стрелку с
градуированной шкалой, а другой — это «спиртовой уровень», прямой или дугообразный и калиброванный.
Маятник (состоящий из испытательного образца, основного груза и инклинометра), если его отклонить от
вертикали на заданный угол, когда он покоится на гладкой горизонтальной поверхности, вернется в исходное
положение и будет колебаться вокруг вертикального положения, при этом амплитуда колебаний будет
постепенно уменьшаться до тех пор, пока маятник не остановится. Разница в амплитуде между
последовательными колебаниями является мерой энергии, затраченной на преодоление трения качения
между пластиной и исследуемым элементом, катящимся по ней.
Если поверхность, по которой катится испытуемый элемент, твердая, он очень слабо вдавится в нее,
сопротивление качению будет незначительным, и потеря амплитуды также будет незначительной. Но если
маятник поместить на мягкую поверхность, испытуемый элемент глубоко провалится в нее или оставит на ней
глубокий след. В результате прокатки произойдет удлинение образовавшегося углубления, сопротивление
прокатке, или, другими словами, количество энергии, поглощаемой при деформации материала, будет
большим, и, соответственно, потеря амплитуды будет значительной. На практике маятник обычно аккуратно
помещают на проверяемую поверхность, наклонив его ось тяжести под известным углом к вертикали. Затем
маятник отпускается, и крайний угол, на который он отклоняется во время своего первого отдельного
колебания (наблюдаемый с помощью инклинометра), измеряет твердость образца, при этом инклинометр
имеет градуировку в любой удобной системе единиц измерения твердости. Важной особенностью
сравнительного определения твердости с помощью данного изобретения является то, что период колебаний
маятника меньше для мягкого материала, чем для твердого, и что изменения числа колебаний за заданный
промежуток времени соответствуют известной шкале твердости для различных материалов.
Таким образом, вместо того чтобы определять твердость по угловому перемещению маятника, ее можно
определять по периоду одного или нескольких колебаний. В одном из вариантов изобретения маятник
выполнен в виде металлического креста I-образной формы, от каждого конца которого вниз отходят опоры,
имеющие одинаковый размер и форму, а их нижние концы предпочтительно выполнены плоскими, чтобы их
можно было использовать в качестве ножек для опоры, когда устройство не используется. В качестве
испытательного образца предпочтительно используется кусок сапфира или закаленной стали, имеющий
сферическую или цилиндрическую форму на одном конце, а на другом конце закрепленный в держателе,
расположенном по центру под металлической поперечной балкой, причем центр кривизны шарообразного
конца испытательного образца совпадает с центром тяжести аппарата. На устройство будут установлены
регулируемые грузы в положениях, подходящих для уравновешивания маятника в трех направлениях. К
поперечной планке прикреплен инклинометр, представляющий собой полукруглую пластину,
откалиброванную делениями, представляющими собой значения твердости.
На указанной поперечной планке и на лезвиях ножей закреплена ось указателя, который сбалансирован или
утяжелен и обычно располагается вертикально. В масштабе может быть! могут быть использованы такие
средства, как штифт или фиксатор, которые будут служить упором при наклоне маятника в начале испытания.
Также может быть предусмотрено устройство для установки маятника и его отпускания при каждом
испытании. Альтернативный тип инклинометра состоит из изогнутой стеклянной трубки и пузырька, причем
трубка калибруется, а пузырек обеспечивает необходимую индикацию угловых перемещений прибора. Вместо
одной трубки и пузырька можно использовать две: одну для индикации нейтрального положения маятника, а
другую, установленную под углом, для индикации исходного положения маятника. В модификации могут быть
два испытательных образца сферической или цилиндрической формы, расположенные рядом друг с другом и
имеющие общую ось вращения. В такой конструкции маятник будет ограничен колебанием только в одной
плоскости.
Размеры испытуемого элемента или элементов могут варьироваться в зависимости от класса испытываемого
материала. Для очень твердых материалов испытательный образец может быть сравнительно небольшим,
например, с радиусом, равным 1/64 дюйма. Размеры утяжелителя также могут варьироваться в зависимости
от испытываемых материалов. Было предложено измерять твердость путем образования продолговатого
отпечатка или царапины на исследуемом материале, но для этой цели отпечаток формировался путем
бокового перемещения утяжеленного алмазного наконечника, причем мерой твердости являлся вес,
необходимый для образования царапины. Также было предложено создать углубление с помощью твердого
шарика и определять твердость по усилию, необходимому для извлечения шарика из углубления,
преодолевая сопротивление легкой пружины, удерживающей его на месте. Ни в одном из этих вариантов
измерительный элемент не имеет вращательного движения.
Прочие материалы.
Я, Эдвард Гейслер Герберт, бакалавр наук, специалист по методам и средствам измерения твердости
металлов, и представитель фирмы Edward G. Herbert, Limited, Atlas Works, Левеншульм, Манчестер,
британский подданный, настоящим заявляю о природе данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к
новому или усовершенствованному методу (или методам) и средствам измерения твердости металлов и
других твердых материалов. Целью изобретения является разработка метода (или методов) определения
относительной твердости материалов, и в частности очень твердых материалов, таких как закаленная сталь,
который можно быстро, надежно и легко осуществить, и который должен быть свободен от основных
недостатков известных методов измерения твердости путем вдавливания в материал, а именно:
чрезвычайной сложности прямого измерения глубины и диаметра отпечатка микроскопическими или другими
подобными средствами измерения, особенно в очень твердых материалах, и ненадежности всех форм
измерения твердости, зависящих от удара или отскока, которая возникает из-за того, что эффективность
удара зависит от массы и жесткости ударяемого предмета и его опоры.
Согласно данному изобретению, твердость металла или другого твердого материала определяется путем
прокатывания или колебания утяжеленного испытательного образца по поверхности металла или материала
и измерения свободных угловых перемещений испытательного образца относительно «амплитуды» и/или
«времени». Изобретение основано на том факте, что угловые перемещения утяжеленного прокатываемого
или качающегося испытательного образца из твердого вещества по проверяемому материалу однозначно
связаны с твердостью такого материала как относительно «амплитуды», так и относительно «времени».
Таким образом, с помощью данного изобретения можно проверить твердость материала: (1) путем сравнения
различий в амплитуде угловых перемещений испытуемого образца с различными материалами или
степенями твердости, далее именуемого «тестом на шкалу», и/или (2) путем сравнения времени,
необходимого для заданного числа колебаний испытуемого образца с различными материалами, далее
именуемого «тестом на время».
Средства для удобной реализации изобретения включают в себя качающийся гравитационный груз или
составной маятник, а также сферический или цилиндрический испытательный элемент, прикрепленный к
указанному грузу или маятнику и поддерживающий его. Испытуемый образец изготовлен из твердого
материала, такого как сапфир или закаленная сталь. Груз или маятник обычно представляет собой
металлический стержень с направленными вниз концами, а испытательный образец расположен по центру
под стержнем; предусмотрены средства для уравновешивания стержня путем смещения его центра тяжести
по каждой из трех главных осей, а также средства, позволяющие точно отрегулировать центр тяжести
маятника так, чтобы он совпадал с центром кривизны испытательного образца, так что при размещении
последнего на гладкой твердой горизонтальной поверхности испытательный образец будет находиться в
нейтральном равновесии, т.е. без какой-либо тенденции к перекатыванию, и будет поддерживать маятник с
его осями в любом положении, в котором они могут быть расположены; указанные средства также позволяют
опускать или поднимать центр тяжести стержня на заданную величину.
Для индикации вертикального положения и измерения амплитуды колебаний по обе стороны от него
предусмотрен инклинометр. На прилагаемых чертежах на фиг. 1 показан вид спереди, на фиг. 2 — план, а на
фиг. 3 — вид с торца одного из образцов указанного прибора для измерения твердости. На рисунках 4, 5 и 6
представлены увеличенные поперечные сечения деталей. На рис. 7 показан разрез одного из концов
инклинометра. На рис. 8 представлен план детали, описанной ниже. На рис. 9 показан вид спереди, а на рис.
10 — план другого образца аппарата. Обращаясь к рис. 1, 2 и 3, a — испытательный образец, b — груз, c —
образец материала, подлежащий испытанию на твердость. d — стол или поверочная плита, регулируемо
поддерживаемая регулируемой подставкой или штативом e для поддержки испытательного образца и
прибора. Если тестируемый объект также служит опорой для прибора, подставка e и пластина d не
используются. Грузовой элемент b выполнен с центральной арочной частью и вертикальными концевыми
элементами, имеющими боковые выступы, которые с нижней стороны уплощены и вместе с плоской нижней
поверхностью концевых элементов образуют ножки, на которые может опираться грузовой элемент, когда он
не используется.
При изготовлении груза обеспечивается максимально возможная балансировка, но для обеспечения
правильной балансировки предусмотрены регулируемые винтовые заглушки b, b, b, которые позволяют
уравновешивать груз b в трех направлениях при его опоре на испытательный образец a на образце c, при
этом центр тяжести груза в нейтральном равновесии совпадает с центром кривизны испытательного образца
a. b4 — это дополнительный груз в виде металлического диска, установленного на неподвижном
вертикальном валу с резьбой b5 внутри углубления b6 в грузе b. При вращении указанного диска b4 он
перемещается вверх или вниз по шпинделю, что позволяет центру тяжести изготавливаемого инструмента
располагаться ниже центра кривизны, совпадая с требуемым центром или находясь выше него. Степень
смещения центра тяжести относительно центра кривизны равна «длине» маятника, которая может быть
одинаковой как для «временных» испытаний, так и для «масштабных» испытаний.
Стандартная длина маятника ниже центра кривизны предпочтительно составляет около 0,1 миллиметра. Для
очень мягких материалов можно использовать более длинный маятник. Для облегчения правильной
регулировки диска b4, последний снабжен кольцевой базовой линией (см. рис. 1), а отверстие углубления, в
котором находится диск, перекрывает относительно неподвижная шкала b7. Диск b4 снабжен вдоль указанной
базовой линии (см. рисунок 8) пятью вертикальными делениями; каждое деление соответствует смещению
центра тяжести прибора на 0,01 миллиметра. Шкала b7 соответствует смещению на 0,05 миллиметра,
следовательно, показания делений будут отражать смещения центра тяжести с точностью до сотых долей
миллиметра. В качестве испытательного образца предпочтительно используется цельный шар из сапфира
или закаленной стали, а для испытания очень твердых материалов его диаметр предпочтительно составляет
1 миллиметр. Для очень мягких материалов можно использовать шарик большего размера.
Вместо сапфирового шара можно использовать рубиновый шар. Средство для удержания испытательного
образца a в заданном положении состоит из зажимного устройства, которое может иметь форму, показанную
на рисунке 4, или форму, показанную на рисунке 5. В первом случае (рис. 4) шарик из сапфира или стали
удерживается за счет трения в немного меньшем входном отверстии патрона, при этом предусмотрен
винтовой плунжер для выталкивания шарика при необходимости. В другом случае (рис. 5) шарик
удерживается между конической поверхностью отверстия в патроне и нижним концом шпинделя a. В
конструкциях типа "бочонок" патрон ввинчивается в грузоподъемный элемент b. Инклинометр крепится к
верхней изогнутой поверхности груза b, и в показанном примере он представляет собой уровень, состоящий
из закрытой стеклянной трубки f, заполненной жидкостью, за исключением пузырька воздуха. Трубка изогнута
и удерживается с каждого конца металлическими колпачками, являющимися частью металлического
держателя g, закрепленного винтами h к грузу b. Оба конца стеклянной трубки герметично запаяны, причем
один предпочтительно самим стеклом, а другой — резиновой пробкой f, шариком или гранулой f и
завинчивающейся металлической заглушкой f (см. рис. 7).
Такая конструкция позволяет регулировать размер воздушного пузырька для компенсации любых изменений,
вызванных колебаниями температуры. Над трубкой f расположена шкала l, размеченная делениями и
числами, предпочтительно от 0 до 100, соответствующими произвольным значениям твердости.
Дополнительный, меньший по размеру, спиртовой уровень расположен рядом с трубкой f и перпендикулярно
ей (см. рис. 2) для того, чтобы показать, является ли главная плоскость прибора вертикальной. При
проведении «шкального» испытания на твердость маятник (состоящий из испытательного образца а, груза в и
инклинометра), центр тяжести которого предварительно отрегулирован так, чтобы он находился ниже центра
кривизны испытательного образца а, аккуратно помещается на проверяемый образец материала (см. рис. 1)
вертикальной осью тяжести. Если шарик не фиксируется в этом положении (из-за того, что небольшая
площадь, на которой он лежит, неровная), стол d наклоняется до тех пор, пока пузырьки воздуха не окажутся в
центре соответствующих весов.
Под действием веса маятника испытательный образец образует вмятину или углубление. Затем оператор
наклоняет маятник из вертикального положения до тех пор, пока уровень воздушного пузырька не достигнет
нуля по шкале инклинометра, после чего отпускает его. Наклон маятника из вертикального положения в
нулевое удлиняет первоначальную выемку, и когда маятник отпускают, исследуемый образец откатывается
назад вдоль удлинённой выемки. Наблюдая за амплитудой первого колебания маятника после его отпускания
из нулевой точки, можно получить точную оценку сравнительной твердости исследуемого материала.
Показатель, на который значение шкалы меньше 100, соответствует количеству энергии, поглощенной при
деформации материала. Если поверхность, по которой катится испытательный образец, твердая, он очень
слабо вдавится в нее, сопротивление качению будет незначительным, и потеря амплитуды будет
незначительной. Но если поверхность, по которой катится испытательный образец, мягкая, испытательный
образец глубже вдавится в поверхность, сопротивление качению увеличится, и потеря амплитуды будет
больше.
Проверка шкалы может быть проведена и другими способами. Один из способов — поместить маятник на
образец так, чтобы пузырек находился на отметке 0, а затем отпустить его; другой способ — поместить
маятник на образец так, чтобы пузырек находился на отметке 100, а затем раскачать его до 0 и отпустить.
Типичные показания шкалы при использовании стального шарика диаметром 1 миллиметр следующие: При
проведении «временного» теста маятник осторожно помещают на образец в приблизительно горизонтальное
положение (воздушный пузырек находится на уровне или около 50°) и заставляют его колебаться по
небольшой дуге. Период колебаний удобно измерять с помощью секундомера, а показатели твердости по
времени удобно выражать в секундах, например, для 10 отдельных колебаний. Таким образом, сравнивая
время, затраченное на определенное количество колебаний, можно выявить различия в твердости. Таким
образом, разница между показателями твердости образцов А и С увеличилась с 5 при использовании
маятника с амплитудой колебаний 0,1 до 25 при перевернутом маятнике.
Для управления перевернутым маятником требуется аккуратность, а идеально подготовленные материалы
позволяют легко определить, насколько хорошо он изготовлен. Период колебаний зависит от диаметра
углубления, измеренного в направлении качания. Как в «шкальном», так и во «временном» тестах значения
твердости варьируются от 0 до 100. Обычно маятник настраивается таким образом, чтобы за 100 секунд на
очень твердом материале, таком как стекло, было совершено 10 одиночных колебаний. Типичные результаты
испытаний "по времени" с использованием закаленного стального шарика диаметром 1 миллиметр
следующие: Для повышения чувствительности маятника при испытаниях на время центр тяжести
устанавливается в положение, совпадающее с центром кривизны испытательного образца или находящееся
выше него, а не ниже. В общем случае, укорачивание маятника увеличивает время колебаний, что наиболее
заметно на твердых материалах, но на очень мягких материалах маятник имеет почти одинаковое время
колебаний независимо от того, длинный он или короткий, нейтральный или перевернутый, то есть с центром
тяжести ниже, совпадающим с или выше центра испытательного образца.
На твердых материалах, таких как закаленная сталь, эффект от обнуления маятника и его реверсирования
проявляется следующим образом: 1. Для увеличения времени колебаний, то есть для повышения «числа
жесткости по времени».
2.
Чтобы сделать маятник гораздо более чувствительным к небольшим различиям твердости, и 3. Для
увеличения численной разницы между значениями твердости образцов с почти одинаковой твердостью.
Например, три образца быстрорежущей стали A, B, C, которые, как предполагалось, были закалены
одинаково при испытании, показали следующие результаты: образцы, но представляет собой исключительно
чувствительный метод исследования мельчайших различий в твердости. Из вышеизложенного видно, что
испытания «по шкале» и «по времени» дают два совершенно разных результата измерения твердости, и,
кроме того, что значение твердости одного материала, полученное одним методом, не совпадает со
значением, полученным другим методом. Как правило, по результатам обоих тестов вещества располагаются
в одном и том же порядке твердости, но в некоторых случаях образец, который оказывается тверже по одному
тесту, может быть мягче по другому. Полученные с помощью данного изобретения показатели твердости по
времени соответствуют шкале твердости Бринелля и могут быть преобразованы в нее; кроме того, они
распространяются на области твердости, где тест Бринелля неприменим.
Для преобразования значений твердости по времени, полученных с помощью данного изобретения, в
значения твердости по Бринеллю для того же материала применяются следующие правила: значения
твердости по времени (выше 331/3), умноженные на 10, дают значения твердости по Бринеллю:
деформационная твердость ( ) – составное качество, состоящее из сопротивления проникновению или
твердости при вдавливании (i) и сопротивления текучести или твердости при текучести (f). Возведение в
квадрат значений твердости по Бринеллю (ниже 33 1/3) и умножение на 0,3 дает значения твердости по
Бринеллю: Общепризнано, что тест Бринелля ненадежен при твердости выше 600 единиц по Бринеллю.
«Благодаря этому изобретению испытания закаленной стали на время дают показания до 85 (850 Бринелля),
а веществ, более твердых, чем сталь, — до 110 (1100 Бринелля)». Тест по "шкале" не соответствует шкале
твердости Бринелля или склероскопической шкале, поскольку измеряет другой вид твердости. Испытуемый
образец, катясь вдоль вытянутого отпечатка, образованного наклоном маятника, толкает перед собой волну
материала до тех пор, пока маятник не исчерпает свою энергию и не остановится.
Это можно назвать «трудоспособностью». Тест на «время» (подобно тесту Бринелля) измеряет «твердость
при вдавливании». Образуется круговое отпечаток, в котором шарик катится взад и вперед (без
проскальзывания), а время колебаний определяет размер отпечатка. Сопротивление материала обработке
зависит от двух факторов, которыми все металлы обладают в различной степени и пропорциях. Во-первых,
сопротивление проникновению инструмента, во-вторых, сопротивление потоку. Таким образом, закалённую
сталь невозможно обрабатывать, поскольку она обладает высокой твёрдостью при вдавливании, и
инструмент не может её пробить. Марганцевая сталь обладает низкой твердостью при вдавливании и легко
поддается обработке, но не может быть обработана из-за высокого сопротивления текучести или «твердости
при текучести». Показатель теста шкалы (S) измеряет Теперь, разделив значение твердости по окалине
(твердость при деформации) на значение твердости по времени (твердость при вдавливании), мы получаем
отношение твердости по окалине ко времени, которое измеряет твердость при текучести, а именно:
Примерами соотношений масштаба/времени жесткости потока являются:
Хотя функция прибора заключается в создании углубления в исследуемом материале и удлинении этого
углубления, оно едва заметно (если вообще заметно) невооруженным глазом, и, следовательно, можно
сказать, что испытания можно проводить, не повреждая и не деформируя исследуемые изделия. Кроме того,
поскольку ударное воздействие отсутствует, тест может применяться к хрупким и очень тонким изделиям. В
одном из удобных размеров усовершенствованного аппарата грузик под номером b будет иметь длину около
Соседние файлы в папке патенты