Устройство для определения угла наклона Советский патент 1982 года по МПК G01C9/02 

Изобретение относится к контроль НС-измерительной технике и предназначено для определения угла наклона объекта. Известны наклономеры, действие которых основано на зависимости теп ловых потерь нагретой током, проволоки в газе от угла наклоне. Интенсивность охлаждения конвекционными потоками определяют с помощью мостовой схемы. Проволоку нагревают и измеряют изменение ее сопротивления при отклонении оси объекта от вертикального положения Cl. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения угла наклона, содержащее два одинаковых обогреваемых термических элемента, размещенных симметрично под острым углом к горизонту, и измерительный прибор t2. Однако точность этих устройств за висит от условий теплоотвода, изменяющихся при изменении угла наклона по сложному закону. Устройства не могут быть использованы в ионизированной, электропроводной химически активной среде. Цель изобретения - повышение надежности при работе в вакууме, электропроводных и агрессивных средах. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения угла наклойа, содержащем два одинаковых обогреваемых термических элемента, продольные оси которых расположены под острым углом к горизонту, подклоченные к измерительному прибору, термические элементы выполнены в виде, тепловых труб, работающих по принципу возврата теплоносителя в зону испарения гравитационными силами, нижние торцы которых соединены обогреваемой вставкой, а верхние торцы, являющиеся участками конденсации, размещены в введенном в устройство термостате

39Ч

и на них установлены спаи, дифференциальной термопары, подключенной к измерительному прибору.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство состоит из двух одинаковых тепловых труб 1 и 2,работающих по принципу возврата сконденсированного теплоносителя гравитационными силами, установленных симметрично под острым углом к горизонту (45°). Нижние торцы тепловых труб их участки испарения) соединены металлической вставкой 3 обогрева емой нагревателем , питающимся от . стабилизированного источника 5 напряжения. Участки конденсации тепловых труб 1 и 2 помещены в термостат 6. На верхних торцах тепловых труб

1 и 2 (на.концах участков конденсации) установлены спаи дифференциальной термопары 7 подключенной к измерительному прибору 8.

Тепловые трубы 1 и 2 с металлической вставкой 3 и термостатом 6 укрепляются на контролируемом об-ьекте. Когда этот объект находится в горизонтальном положении, углы наклона осей тепловых труб 1 и отношению к горизонту равны, металлическая вставка 3 обеспечивает одинаковые условия подвода тепла к участкам испарения, термостат 6 обеспечивает одинаковые условия отвода тепла от участков конденсации, следовательно, тепловые трубы 1 и 2 передают одинаковое количество тепла, их верхние торцы имеют одинаковую температуру, стрелка измерительного прибора 8 показывает нулевое значение электродвижущей силы термопары 7

При отклонении объекта от горизонтального вертикального положения угол наклона одной из тепловых труб например трубы 1, увеличивается а другой уменьшается. Тепловая труба 1 начинает передавать больше тепла по сравнению с тепловой трубой 2. Соответственно верхний торе.ц тепловой трубы 1 становится горячим по сравнению с верхним торцом трубы 2, и стрелка прибора 8 отклонится в соответствующую сторону от нулевого положения на величину, пропорциональную величине отклонения контролируемого объекта от первоначального положения.

Таким образом, в качестве датчика положения объекта относительно горизрнтального (или вертикального/ наяравления использованы тепловые трубы с возвратом теплоносителя в зону испарения гравитационными силами и используется эффект зависимости теплопередаюцей способности гравитационных тепловых труб от положения их оси по отношению к горизонтальному направлению.

Количество тепла, передаваемого гравитационной тепловой трубой равно

q K-Sind,

где q количество тепла, переданное тепловой трубой; К - коэффициент, величина которого зависит от конструктивных особенностей тепловой трубы, условий подвода и ог вода тепла, уровня температур, физических свойств теплоносителя; dl - угол наклона оси тепловой

трубы к горизонту. Использование тепловых труб в качестве датчиков положения объекта относительно горизонтального (или вертикального) направления позволило создать устройство, в котором отсутствуют какие-либо движущиеся механические детали, что обеспечивает повышение надежности. Значительно расширяется область применения прибора, поскольку тепловые трубы при соответствущем подборе конструкционных материалов и теплоносителей могут работать в широком интервале температур, от криогенных до сверхвысоких, и широком интервале давлений. Устройство может работать в запыленных средах, в агрессивных и коррозионных средах, в условиях магнитных и электрических полей.

Формула изобретения

Устройство для определения угла наклона, содержащее два одинаковых обогреваемых термических элемента, продольные оси которых расположены под острым углом к горизонту, подключенные к измерительному прибору, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при работе в вакууме, электропроводных и агрессивных средах, термические элементы выполнены в виде тепловых труб работающих по принципу возврата теп