Измеритель угловой скорости Советский патент 1992 года по МПК G01P3/30 

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике, точнее к измерению угловой скорости и может быть использовано в машинах и агрегатах для непосредственного визуального показания частоты вращения, например, приводного вала и в волоконно- оптических системах телеметрии.

Известен тахометр в виде частично заполненного жидкостью вертикального цилиндра.

Недостаток этого тахометра заключается в том, что угловую скорость рассчитывают по формуле в зависимости от глубины образующейся при вращении цилиндра параболической воронки, т.е. известный тахометр является непрямопоказывающим. Кроме того, при отклонении цилиндра от вертикали снять показания вообще невозможно,

Известно также устройство для измерения скорости вращения, содержащее вертикально расположенный цилиндр с рабочей жидкостью, один из торцов которого выполнен прозрачным и оптический регистратор выходного сигнала, установленный за прозрачным торцом.

Недостаток известного устройства заключается в том, что при отклонениях цилиндра от вертикали снять показания невозможно, так как происходит неупорядоченное завихрение жидкости. Это ограничивает область применения устройства, например, на транспортных средствах.

Цель изобретения - расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном измерителе угловой скорости, содержащем цилиндр с рабочей жидкостью, один из торцов которого выполнен прозрачным и оптический регистратор выходного сигнала, установленный за прозрачным торцом цилиндра, - последний расположен горизонтально, его прозрачный торец выполнен в виде сферической поверхности, а оптический регистратор выходного сигнала - в виде сферического экрана с делениями, при этом в качестве рабочей жидкости используются две несмешивйющиеся между собой контрастные по цвету компоненты.

На фиг. 1 изображен измеритель, продольный разрез; на фиг. 2-4 вид А на фиг 1.

Измеритель угловой скорости содержит цилиндр 1, полость которого заполнена рабочей жидкостью 2, а один из торцов 3 выполнен прозрачным и сферическим. Перед торцом 3 установлен просветный сферический экран 4, имеющий шкалу 5, проградуи- рованную в единицах угловой скорости, причем шкала 5 может быть как круговой (фиг. 2 и 3), тек и вертикальной (фиг. 4).

Рабочая жидкость 2 состоит из двух не- смешивающихся между собой контрастных по цвету компонент, имеющих поверхность б раздела. Из них нижняя обладает заданными параметрами (вязкостью, текучестью, адгезией к поверхности цилиндра 1), а верхняя введена для лучшего зрительного восприятия и как успокоитель колебаний поверхности 6, поэтому должна быть более

легкой. Примеры двухкомпонентных жидкостей: окрашенная вода и глицерин, минеральное масло и жидкое стекло и т.п.

Измеритель установлен на подшипниковой опоре 7 и имеет привод, например, в

виде гибкого валика 8 от вращающейся детали, угловую скорость которой надо измерить.

Измеритель работает следующим образом.

Для измерения угловой скорости используется эффект отклонения поверхности б раздела от горизонтали, что обеспечивается свойствами текучести и вязкости жидко сти, взаимодействующей с вращающейся

цилиндрической поверхностью. Приводящийся во врещение валиком 8 цилиндр 1 увлекает своей внутренней поверхностью находящуюся там рабочую жидкость 2. При этом на участке подъема относительно горизонтали эта поверхность организует движение жидкости 2 вверх, а на участке схождения стремится увлечь жидкость 2 вниз.

В силу гравитации и заданных свойств жидкости 2 ее движение вверх и вниз ограничено, но этого достаточно, чтобы поверхность раздела 6 отклонилась от горизонтали.

Наблюдая через прозрачный торец 3 и просветный экран 4. можно видеть насколько отклонилась поверхность раздела 6 от

горизонтальных (нулевых) рисок шкалы 5,

т.е. определить величину угловой скорости.

Описанный эффект сохраняется для

конкретной жидкости 2 в определенном диапазоне угловых скоростей цилиндра 1, при превышении которых жидкость 2 отбрасывается центробежными силами к стенкам цилиндра 1 и принимает вид кольцевого слоя - измеритель перестает индицировать

величину угловой скорости.

Однако измеряемые диапазоны могут быть обеспечены за счет подбора жидкостей 2 с заданными свойствами: более вязкие и с повышенной адгезией - для низких оборотов, более текучие с меньшей адгезией - для повышенных оборотов. Кроме того, управлять этим процессом можно путем придания определенных свойств внутренней поверхности цилиндра 1, например,

повышенной или пониженной шероховатости и др.

Поскольку вязкость разных жидкостей находится в широких пределах (от 1,79 мПа с для воды до 12,1 Па-с для глицерина при Т - 273 К), то и предлагаемый измеритель может охватить широкий диапазон измеряемых угловых скоростей.

Таким образом, измеритель может представлять собой набор сменных цилиндров 1 с разной рабочей жидкостью 2, одним экраном 4 и единым средством соединения с валиком 8.

Сферическая форма торца 3 позволяет при отклонениях оси цилиндра 1 от горизонтали не выходить видимой линии поверхности раздела 6 из поля зрения, как если бы это имело место для плоского торца 3.

Однако с целью упрощения для непод- вижных объектов торец 3 и экран 4 могут быть выполнены плоскими, а вторая компонента жидкости 2 может быть заменена воздухом (газом).

ВидА

1 Цилиндр 1 может быть закреплен соос- но на торце вращающегося вала, например, примагничен или приклеен.

Таким образом, предлагаемый измеритель дает наглядное представление о величине угловой скорости, прост по конструкции и в изготовлении, надежен вследствие отсутствия взаимо движущихся частей. Формула изобретения Измеритель угловой скорости, содержащий цилиндр с рабочей жидкостью, один из торцов которого выполнен прозрачным, оптический регистратор выходного сигнала, установленный за прозрачным торцом цилиндра, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, цилиндр расположен горизонтально, прозрачный торец его выполнен в виде сферической поверхности, а оптический регистратор выходного сигнала - в виде сферического экрана с делениями, при этом в качестве рабочей жидкости используются две несмешивающиеся между собой контрастные по цвету компоненты.

ffi/M

Использование: измерительная техника, визуальное отображение величины скорости вращения приводного вала. Сущность изобретения: вращающийся с угловой ско ростью корпус 1 увлекает за собой рабочую жидкость 2, уровень 6 которой становится наклонным. Через прозрачный торец 3 и прозрачный экран 4 со шкалой определяют угол наклона жидкости, пропорциональный угловой скорости. Для достижения поставленной цели торец 3 цилиндрического корпуса 1 и экран 4 выполнены сферическими, а в качестве рабочей жидкости 2 используются две несмешивающиеся между собой контрастные по цвету компоненты. 4 ил.

Редактор М.Бланар

Составитель Техред М.Моргентал

Фие.4

Корректор М.Максимишинец