Датчик угловой скорости Советский патент 1978 года по МПК G01P3/26 

имеются отверстий питания 9, сообщающиеся с отверстием 10, и отверстия слива 11. Струйный элемент 12 типа тупикового насадка имеет вход в виде сопла 13, выход 14 и контрольные отверстия 15 и 16 для измерения входного и выходного давлений. Вход 13 соединен с источником давления жидкости (не показан), выход 14 - с отверстием 10, а отверстия 15 и 16 - с регулирующим устройством 17. Параллельно к отверстию 10 может также подключаться аккумулятор 18 (показан пунктиром).

На плоской торцовой рабочей поверхности ротора имеется ряд глухих отверстий 19, расположенных по окружности, концентричной оси вращения. На такой же окружности на рабочей поверхности статора 1 поочередно расположены отверстия питания 9 и сливные отверстия 11.

На фиг. 2 показан датчик с плоскими рабочими поверхностями, у которого вместо пружины 7 (фиг. I) применяется нажимное устройство в виде гидроцилиндра, образуемого отверстием 4 вала 5 и хвостовиком 20 ротора 3. Отверстие 4 каналами 21, 22 и 23 сообщается с окнами питания 9 и отверстием 10. Хвостовик 20 имеет уплотнение 24. Датчик работает следующим образом. При неподвижном вале 5 отверстия питания 9 перекрыты ротором 3 (фиг. 1), и расход жидкости через них равен нулю. Вследствие этого давления во всех точках гидравлической магистрали от входа в сопло 13 и до отверстий питания 9, в том числе в контрольных отверстиях 15 и 16, одинаковы и равны давлению питания, подводимому от источника давления.

Вращение вала 5 штифтом 8 передается ротору 3.

При вращении ротора 3 глухие отверстия 19, проходя мимо отверстий питания 9, заполняются жидкостью. При прохождении отверстий 19 мимо отверстий слива И эта жидкость выбрасывается в отверстия слива под действием центробежных сил и гравитационных сил, а из них попадает в дренажную систему и далее - в масляную емкость гидросистемы (не показана). За один оборот ротора 3 из отверстий питания 9 уносится количество жидкости, равное произведению объема отверстий 19 на число отверстий питания. Под действием давления от внешнего источника к отверстиям питания 9 через струйный элемент 12 ностунает новое количество жидкости, равное унесенному отверстиями 19. Следовательно, при вращении ротора 3 в датчике устанавливается расход жидкости Qn. нронорциональный угловой скорости ротора и направленный от струйного элемента 12 к ротору.

прохождении потока жидкости через струйный элемент 12 часть кинетической энергии потока преобразуется в потенциальную энергию в виде ударного давления. Вследствие этого давление в контрольном отверстии

15 равно статическому давлению потока, а в контрольном отверстии 16 - сумме статического и ударного давлений. При этом давления в обоих отверстиях меньше давления на входе

в струйный элемент. Разность между давле-ниями в отверстиях 16 и 15, равная ударному давлению, является выходным сигналом дат-чика и воспринимается регистрирующим уст-ройством 17 (показывающим прибором, например, дифференциальным манометром, или же измерительным устройством гидросистемы управления машииы, которой принадлежит контролируемый вал 5). Ударное давление зависит от расхода жидкости через струйный элемент 12, т. е. от угловой скорости ротора 3, и вычисляется по формуле

9QI

Р К

Я

где Р - ударное давление;

Qn -расход жидкости на питание датчика;

р - плотность жидкости;

/ - площадь выходного отверстия сопла

13;

К - коэффициент, зависящий от конструкции струйного элемента 12. Зависимость выходного сигнала датчнка от угловой скоростн ш ротора 3 показана на фиг. 3.:

Предельной (критической) для датчика является угловая скорость сокрит, при которой потребляемый им расход равен максимально возможному расходу через отверстия 9 при заданном давлении питания, либо скорость, при которой время прохождения отверстия 19 мимо отверстий питания и слива становится недостаточным для их заполнения или опорожнения.

Для обеспечения постоянства характеристики датчика, зависящей от объема отверстий 19, ротор 3 или его рабочая поверхность имеет большзао твердость, чем статор 1 (например, применяется пара закаленная сталь- чугун), вследствие чего при работе изнашивается только статор.

Таким образом, расход через датчики имеет импульсный характер, причем частота импульсов равна частоте прохождения отверстий питания 9.

Однако при работе датчика с гидравлическими системами, имеющими упругие элементы (например, подпружиненные золотники) пульсации сглаживаются за счет упругости системы и при этом способств ют уменьшению трения и облитеррации золотников.

В случае работы с жесткими гидросистемами к датчику может быть подключен аккумулятор 18 (фиг. 1). На величину пульсации, т. е. па характер изменения расхода, можно воздействовать за счет формы, размеров и шага отверстий 19, отверстий питания и слива аналогично плоским распределнтелям объемных гидромашин.

Нажимное устройство ротора может быть выполнено в виде гидроцилиндра (фиг. 2), сообщающегося с каналом питания 10, отверстиями 21, 22 и 23. В этом случае под давлением в камере 4 ротор 3 прижимается к статору.

Формула изобретения

Датчик угловой скорости, содержащий статор, ротор, связанный с контролируемым валом и имеющий отверстия, расположенные соосно с отверстиями статора, и струйный элемент, вход которого соединен с источником давления, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности выходного сигнала и уменьшения расхода рабочей жидкости, контактирующие поверхности ротора и статора выполнены плоскими, при этом ротор изготовлен самоустанавливающимся с глухими отверстиями, снабжен нажимным устройством и зафиксирован относительно статора носредством штифта, в статоре дополнительно выполнены отверстия питания, чередующиеся с отверстиями слива, а струйный элемент выполнен в виде тупикового насадка, соединенного с входом питающих отверстий.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Елимедих И. М., Сндоркин Ю. Г. Струйная автоматика. Лениздат, 1972, с. 137.

2.Патент Японии № 49-26158, кл. 111 А 21, 54В 23, опублик. 1974.

3.Патент США № 3613459, кл. 73-506, опублнк. 1974.

5

27

fui.Z

л/,-ин