1. Zkušební komory pro zkoušky s vibracemi

Vibrační komory umožňují kombinovat simulaci vnějších podmínek (teplota a vlhkost) s vibračním namáháním. Jsou konstruovány tak, aby bylo možné zkušební prostor umístit nad vibrační systém generující vibrace. Obvykle jsou komory vybaveny vertikálním a horizontálním pojezdem pro zkoušky vzorků ve všech třech osách vibrací (X,Y,Z). Důležitým prvkem u vibračních komor je způsob utěsnění mezi dnem vibrační komory a vibračním systémem.   

2. Vyjímatelná dna komory

Vibrační komory obvykle disponují třemi základními typy vyjímatelných den:

  • Dno pro vertikální vibrace: je vybaveno z pravidla kruhovým výřezem pro vibrační systém
  • Dno pro horizontální vibrace: je vybaveno z pravidla čtvercovým či obdélníkovým výřezem pro kluzný stůl vibračního systému.
  • Plné dno pro zkoušky bez vibrací: v tomto případě je možné komoru využívat jako běžnou zkušební komoru pro teplotní a vlhkostní zkoušky.

Všechny typy den jsou vybaveny systémem pro odvod kondenzátu a vyhříváním.

3. Těsnící systém a jeho typy

Důležitým elementem kombinace zkušební komory a vibračního systému je těsnící systém. Způsob, jakým jsou tyto dvě zařízení spojena, hraje klíčovou roli pro dosažení požadovaného výkonu komory. Provedení těsnícího systému má také vliv na „pohodlnost“ a celkový čas procedury změny směru vibrací (vertikální směr -> horizontální směr a naopak).

Typy vibračních zkoušek:

Horizontální vibrace:

  • standardní těsnící systém (kevlarová membrána)
  • přímé spojení komory a kluzného stolu (vibrační systémy IMV)

Vertikální vibrace:

  • zkoušky s Head Extenderem
  • těsnící systém s armaturou VS (vibrační systém) uvnitř komory 
  • zkoušky s Head Expanderem
  • přímé spojení komory se shakerem (vibrační systémy IMV)

 

4. Těsnění pro horizontální vibrace

Standardní těsnící systém s kevlarovou membránou:

  • kluzný stůl je instalován mimo zkušební prostor komory
  • kevlarová membrána je připojena na čtvercový/obdélníkový výřez dna zkušební komory, s termální bariérou

Přímé spojení komory s kluzným stolem:

Inovativní těsnící systém vyvinutý výrobcem vibračních systémů IMV Corporation (zastoupení JD Dvořák s.r.o.).

  • dno zkušební komory je integrováno do rámu kluzného stolu.
  • kluzná je součástí zkušebního prostoru komory.
  • termo bariéra je umístěna pod kluznou desku stolu, oddělující strojní jednotku kluzného stolu a ložiska kluzné desky

Výhody:

  • vyšší výkon komory: oproti standardnímu řešení nedochází k teplotním ztrátám

  • termo bariéra je součástí kluzného stolu

  • snadná manipulace s komorou při změně směru vibrací

  • odpadá nutnost instalace dna komory a fixace kevlarové membrány při každé změně směru vibrací: výrazná úspora času procedury

  • odpadá nutnost skladování dna pro horizontální vibrace: úspora místa v laboratoři

Podívejte se na příklad přímého utěsnění ZDE.

5. Těsnění pro vertikální vibrace

5.1 Zkoušky s Head Extenderem:

Vibrační systém je vybaven rozšiřujícím elementem armatury - Head Extenderem, na který je následně utěsněno dno komory s kruhovým výřezem. Samotné těsnění vyplňující prostor mezi kruhovým výřezem dna komory a Head Extenderem bývá zhotoveno z kevlaru odolávající vysokým a nízkým teplotám.

  • vnitřní těsnění je upevněno na Head Extender
  • vnější těsnění je upevněno na armaturu Shakeru
  • Head Extender má stejný průměr jako armatura Shakeru
  • plocha Head Extenderu pro upevnění vzorku musí být vybavena termo bariérou

5.2 Těsnící systém s armaturou VS uvnitř komory:  

Jedná se o nejběžnější způsob těsnění mezi komorou a vibračním systémem. Existuje několik způsobů provedení utěsnění v závislosti na výrobci vibračního systému, ale princip zůstává stejný. Armatura nebo celá „hlava“ Shakeru je umístěna uvnitř zkušebního prostoru komory. Prostor mezi kruhovým výřezem dna komory a „hlavou“ shakeru je utěsněn kevlarovou membránou podobně, jako v případě těsnění kluzného stolu.

  • armatura případně celá „hlava“ Shakeru je umístěna uvnitř komory
  • vnější a vnitřní kevlarové těsnění
  • těsnění je montováno na vibrační systém
  • armatura musí být vždy chráněna termo bariérou

5.3 Zkoušky s Head Expanderem:

Dalším typem vibračních zkoušek ve vertikálním směru jsou zkoušky s Head Expanderem. Head Expander je element vibračního systému sloužící k rozšíření upínací plochy v případě rozměrnějších vzorků či celých struktur. Jsou dvě možnosti těsnícího systému v případě použití Head Expanderu:

​​​​​​​Těsnění na Head Expander:

  • použití kevlarového těsnění
  • vnější i vnitřní těsnění je uchyceno k Head Expanderu
  • Head Expander musí být vybaven termo bariérou

Head Expander umístěný uvnitř zkušební komory:

  • pro komory s větším zkušebním prostorem
  • použití těsnícího systému na armaturu / „hlavu“ shakeru nebo přímého spojení komory se Shakerem (řešení IMV Corporation)

Přímé spojení komory se shakerem:

Inovativní těsnící systém vyvinutý výrobcem vibračních systémů IMV Corporation (zastoupení JD Dvořák s.r.o.).

Shaker IMV je vybaven speciálním vrchním krytem pro jednoduché a rychlé spojení se zkušební komorou. Vnější plášť krytu je zhotoven z nerezové oceli pro přesné spojení s komorou a vnitřní část je vyplněna termo bariérou (oranžové barva). Komora jednoduše najede na vibrační systém bez nutnosti jakékoliv montáže těsnění a termo bariéry.

Podívejte se na příklad přímého utěsnění ZDE.

  • dno komory je vybaveno dvěma kruhovými těsněními (vnitřní a vnější) ze silikonového materiálu, které odolává vysokým a nízkým teplotám 
  • vrchní část Shakeru je teplotně oddělena od komory
  • speciální kryt je vybaven systémem pro odvod kondenzátu

Výhody:

  • vyšší výkon komory: oproti standardnímu řešení nedochází k teplotním ztrátám
  • termo bariéra je součástí vibračního systému
  • není potřeba tlakové kompenzace komory
  • snadná manipulace s komorou při změně směru vibrací
  • odpadá nutnost instalace dna komory a fixace kevlarové membrány při každé změně směru vibrací: výrazná úspora času procedury

6. Kolísání tlaku uvnitř zkušebního prostoru

Důležitým faktorem vibračních zkoušek ve vertikálním směru jsou změny tlaku uvnitř zkušebního prostoru způsobené pohybem aktivních částí shakeru (armatura, Head Expander, Head Extender). Můžeme si představit, že vibrační systém působí na komoru jako píst. Největší změny tlaku uvnitř komory jsou za použití velkých Head Expanderů nebo vysokého zdvihu vibračního systému.    

  • Po aktivaci Shakeru se hladina tlaku uvnitř zkušebního prostoru komory změní (limit pro vysoký a nízký tlak: ± 7 mbar).
  • V případě, že jsou používány velké Head Expandery nebo vysoká amplituda/zdvih (spojené s vysokou frekvencí) může kolísání tlaku poškodit zkušební komoru
  • Pohyblivá část uvnitř zkušební komory nesmí překročit ¼ plochy dna komory.

Řešení v případě vysokého tlaku:

  • V tomto případě je nainstalována "DEM" (stropní kompenzační membrána) do stropu vibrační komory. "DEM" má stejnou pracovní plochu jako Head Expander vibračního systému.