Устройство для определения угла наклона Советский патент 1981 года по МПК G01C9/18 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может при меняться, в частности, для измерения крена оснований буровых установек, расположенных на слабых грунтах и на морских стационарных и плавучих платформах. Известны устройства для определения предельного угла наклона объекта содержащие корпус из диэлектрического материала, заполненного электропроводящей жидкостью или ртутью, и электроды fl. Они позволяют уменьшить влияние вибрации объекта, но не дают возможности производить точ ные измерения угла наклона. Известны устройства для измерения углов наклона, содержащие сосуд заполняекялй электропроводящей жидкостью, и электроды, расположенные на его стенках, в виде колец из элек тропроводного материала 2 . На результаты измерений этими устройствами оказывает влияние вибрация объекта. Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения угла наклона, содержащее сосуд, частично заполненяемый электропроводной жидкостью, с отводным каналом из диэлектрического материала, а также электроды 3 . Однако это устройство при малых углах наклона подвержено влиянию внешних,вибраций. Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменьшения влияния вибрации. Поставленнс1я цель достигается тем, что отвЬдной канал имеет прперечное сечение, уменьшающееся в направлении от сосуда; образующая нижней части внутренней поверхности отводного канала наклонена к горизонтальной плоскости под углом, большим максимёшьного измеряемого угла наклона, а электроды размещены вдоль образующей нижней части отводного канала с частичным перекрытием его сечения кажпым электродом. На фиг. 1 и 2 схематически изображено устройство в двух проекциях/ на фиг. 3 и 4 схематически изображены участки отводного канала прямоугольного сечения; на фиг. 5 - круглое сечение отводного канала. Устройство представляет собой сосуд 1 (фиг.1) с отводным каналом

2 из flHSjieKXpHKa, в котором расположены электроды 3. Сечение канала уменьшается в направлении от сосуда Оно может быть прямоугольным (фиг.З 4), круглым (фиг.З) или другой формы. При круглом сечении отводного канала в плоских электродах 3 выполняют отверстие 4 для истечения Iртути. Образующая 5 (фиг.1) нижней части внутренней поверхности канала 2 наклонена к горизонтальной плоскости б под углом СК- , который больш максимального измеряемого угла наклона jb измерямой поверхности 7.

Сосуд 1 заполняют ртутью или электропроводной жидкостью. Электроды 3 расположены вдоль образующей нижней части отводного канала 2 на расстоянии И.

Форма электродов обеспечивает чатичное перекрытие сечения канала.

Устройство работает следующим образом.

При нулевом значении угла наклона Ь измеряемой поверхности 7 уровень Н ртути (или электропроводной жидкости) обеспечивает ее касание первого электрода со стороны сосуда При наклоне поверхности 7 сосуд наклоняется вправо вниз по чертежу. При этом ртуть перетекает из сосуда в отводной канал и замыкает электроды 3 последовательно в направлени от сосуда. Количество замыкаемых электродов увеличивается с увеличением угла наклона ft поверхности.

Измерительный прибор (на чертеже не показан) регистрирует каждое замыкание электродов как эквивалент определенного угла наклона. Увеличение числа замкнутых электродов регистирируется как соответствующее увеличение угла наклона.

Снижение влияния вибрации поверхности на показания прибора происходит блигодаря TOMS, что:

1)Поперечное сечение отводного канала уменьшается в направлении от сосуда, что обеспечивает устойчивос ртути на каждом последующем участке канала в направлении от сосуда за счет увеличения молекулярных сил сцепления частиц ртути в направлении к сосуду.

2)Угол наклона образующей нижне части внутренней поверхности отводного канала к горизонтальной плоскости больше максимального измеряемого угла наклона, что исключает свободный хаотичный переток ртути вдоль канала под действием вибрации так как уклон канала всегда направлен к сосуду.

3)Размещение электродов, перекрывающих сечение канала частично, образует внутри канала лабиринт, который демпфирует ртуть, затекающую в канал при наличии наклона. При увеличении наклона замыкание каждого последукнцего электрода происходит мгновенно после начала контактирования ртути с этим электродом Электроды из смачиваемого ртутью материала препятствуют до определенного момента дальнейшему перетоку ртути по каналу за счет сил адгезии, и только после увеличения угла крена до некоторого критического значения ртуть скачкообразно перетекает к следующему электроду и задерживается в него. Электроды из несмачиваемого ртутью материала также обеспечивают скачкообразное замыкание каждого последующего электрода при образовании угла наклона. В этом случае каждый электрод представляет собой препятствие для его обтекания ртутью доопределенного момента, после которого ртуть через зазоры между электродом и стенками канала затекает в пространство между двумя следукнцими электродами, еще не заполненное ртутью.

Техническое решение предусматривает также наличие у сосуда нескольких отводных каналов с электродами, что позволяет измерять угол наклона в различных направлениях, по которым расположены соответствующие отводные каналы.

Формула изобретения

Устройство для определения угла наклона, содержащее сосуд, частично заполненный электропроводной жидкостью -и снабженный отводным каналом из диэлектрического материала, а также электроды, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения влияния вибрации, отводной канал имеет поперечное сечение, уменьшающееся в направлении от сосуда, образующая нижней части внутренней поверхности отводного канала наклонена к горизонтальной плоскости под углом, большим максимального измеряемого угла наклона, а электроды размещены вдоль образующей нижней части отводного канала с частичным перекрытием его сечения каждым электродом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №607101, кл. G 01 С 9/18, 06.12.76.

2.Авторское свидетельство СССР №243852, кл. G 01 С 9/20, 12.03.67.

3.Исакович Р.Я. Технологические измерения и приборы. Недра, М. , 1970 с. 109 (прототип).