Устройство для установки датчика на гладкой опорной поверхности
DEVICE FOR MOUNTING A SENSOR ON A SMOOTH SUPPORT SURFACE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в устройствах, где необходимо надежное крепление различного рода предметов к гладкой опорной поверхности без нарушения ее целостности, например, для крепления вибродатчика на элементы внешней обвязки, агрегаты и корпуса турбомашины, в частности авиадвигателя, для контроля его параметров в наземных условиях.
Известно устройство для установки датчика на гладкой опорной поверхности, содержащее жесткий корпус со сквозным отверстием в боковой стенке, кольцевой эластичный элемент, установленный со стороны основания корпуса, а также штуцер с обратным клапаном для отсоса воздуха, установленный в сквозном отверстии боковой поверхности жесткого корпуса (см. авторское свидетельство 454373, дата опубликования 25.12.74 года), работающее по принципу присоски.
Недостатками известного устройства является выступание эластичного элемента за габариты полого корпуса, значительно увеличивающее его диаметральные габариты, значительное количество уплотняемых мест и размещение эластичного элемента таким образом, что на него воздействует корпус всей силой, возникающей при откачке воздуха из полости корпуса, а эластичный элемент оказывает демпфирующее влияние на корпус, что отрицательно влияет при установке на корпус вибродатчика.
Техническими результатами, достигаемыми при использовании заявленного изобретения, является устранение недостатков известного устройства, а именно снижение его внешних габаритов, повышение надежности его работы за счет снижения нагрузки на эластичный элемент со стороны корпуса и уменьшения количества герметизируемых мест с обеспечением удобства его установки на гладкую опорную поверхность, снижение демпфирующих свойств эластичного элемента, что позволяет удобно разместить устройство с датчиком, надежно и жестко закрепить его в требуемом месте гладкой опорной поверхности в целом.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном устройстве для установки датчика на гладкой опорной поверхности, содержащем жесткий корпус со сквозным отверстием в боковой стенке, кольцевой эластичный элемент, установленный со стороны основания корпуса, а также штуцер с обратным клапаном для отсоса воздуха, установленный в сквозном отверстии боковой поверхности жесткого корпуса, согласно настоящему изобретению, жесткий корпус выполнен в виде перевернутого стакана с цельным донышком, в основании жесткого корпуса выполнена концентрическая торцевая канавка, в которой расположен кольцевой эластичный элемент в виде уплотнительного кольца, при этом жесткий корпус охватывает уплотнительное кольцо со стороны донышка, полости и наружной боковой поверхности, а уплотнительное кольцо выступает из жесткого корпуса и выступающей поверхностью повторяет форму гладкой опорной поверхности, кроме того сквозное отверстие выполнено резьбовым, при этом жесткий корпус выполнен с возможностью контакта с гладкой опорной поверхностью, а датчик установлен снаружи донышка.
Общеизвестно, что любая турбомашина, в частности авиадвигатель, имеет насыщенную внешнюю обвязку, то есть снаружи его корпусов располагается множество агрегатов, трубопроводов, жгутов, элементов их крепления и соединения и т.д. При этом для обеспечения их работоспособности требуется знать их динамические характеристики, например, собственные частоты колебаний. Для этого проводят их вибрографирование в лабораторных и стендовых условиях, как на работающей, так и на выключенной турбомашине. Данные работы требуют установки вибродатчиков в определенные места на элементах или корпусах турбомашины. Как правило, их устанавливают на специальные жесткие переходные элементы: кронштейны или устройства. Из-за насыщенности внешней обвязки это не всегда получается сделать с точки зрения габаритов и возможности закрепления в требуемом месте, в том числе и из-за необходимости обеспечения целостности поверхности в месте, куда устанавливается вибродатчик, а также из-за больших габаритов переходных элементов. В случае установки вибродатчика на устройство последнее должно обеспечить жесткое соединение с датчиком и гладкой опорной поверхностью для исключения возможного демпфирования сигнала, воспринимаемого вибродатчиком.
Выполнение жесткого корпуса в виде стакана с цельным донышком позволяет обеспечить минимальные габариты устройства, снижает количество герметизируемых мест, увеличивает жесткость устройства, что позволяет удобно разместить устройство с датчиком, надежно и жестко закрепить его в требуемом месте гладкой опорной поверхности в целом.
Выполнение в основании жесткого корпуса концентрической торцевой канавки, в которой расположен кольцевой эластичный элемент в виде уплотнительного кольца позволяет расположить эластичный элемент таким образом, чтобы он не выступал за габариты жесткого корпуса и обеспечить герметичность в месте соединения с гладкой опорной поверхностью, что снижает габариты заявленного устройства и позволяет удобно разместить устройство с датчиком, надежно и жестко закрепить его в требуемом месте гладкой опорной поверхности в целом.
Охватывание жестким корпусом уплотнительного кольца со стороны донышка, полости и наружной боковой поверхности позволяет удерживать кольцо при сборке в корпусе без дополнительной поддержки и обеспечивает удобство установки датчика на гладкую опорную поверхность, что позволяет удобно разместить устройство с датчиком, надежно и жестко закрепить его в требуемом месте гладкой опорной поверхности в целом.
Выступание уплотнительного кольца из жесткого корпуса и выступающей поверхностью повторение формы гладкой опорной поверхности позволяет обеспечить лучшее прилегание эластичного элемента к гладкой опорной поверхности при установке жесткого корпуса с датчиком на последнюю, что позволяет удобно разместить устройство с датчиком, надежно и жестко закрепить его в требуемом месте гладкой опорной поверхности в целом.
Выполнение сквозного отверстия резьбовым позволяет герметизировать данное место не только за счет плотного прилегания поверхности штуцера с обратным клапаном к боковой поверхности корпуса, но и за счет специальной резьбы, например, конической или трубной резьбы цилиндрического типа, что позволяет надежно и жестко закрепить устройство с датчиком в требуемом месте гладкой опорной поверхности в целом.
Выполнение жесткого корпуса с возможностью контакта с гладкой опорной поверхностью позволяет при присасывании к гладкой опорной поверхности основанием жестко упереться в последнюю, тем самым снижая демпфирующие свойства эластичного элемента, что позволяет надежно и жестко закрепить устройство с датчиком в требуемом месте гладкой опорной поверхности в целом.
Установка датчика снаружи донышка увеличивает габарит устройства в направлении траектории движения устройства к гладкой опорной поверхности при его установке, то есть размещение датчика таким образом не мешает установке устройства в труднодоступных местах на гладкой опорной поверхности, а также не требует выполнения дополнительных отверстий в жестком корпусе для подвода проводов к датчику в случае размещения последнего внутри жесткого корпуса, обеспечивая максимальную жесткость упомянутого корпуса, что позволяет удобно разместить устройство с датчиком, надежно и жестко закрепить его в требуемом месте гладкой опорной поверхности в целом.
Жесткое закрепление датчика на площадке, установленной на донышке, требуется в случае невозможности жесткого закрепления датчика непосредственно на донышке, например, из-за конструктивных особенностей присоединительной поверхности датчика, что позволяет закрепить надежно и жестко датчик на устройстве.
Выполнение лыски в области отверстия под установку штуцера на наружной боковой поверхности жесткого корпуса обеспечивает большую герметичность за счет прилегания штуцера с обратным клапаном к боковой поверхности корпуса по контакту плоскость в плоскость, а не плоскость в цилиндр, что обеспечивает надежное и жесткое закрепление устройства с датчиком в требуемом месте гладкой опорной поверхности в целом.
Охватывание жестким корпусом уплотнительного кольца со стороны донышка с зазором снижает усилие от воздействия жесткого корпуса на эластичный элемент за счет его более свободного утапливания в пространство зазора при присасывании к гладкой опорной поверхности и упирания корпуса в гладкую опорную поверхность, что повышает надежность работы устройства в целом.
На фигуре представлена принципиальная схема реализации заявленного устройства.
Вибродатчик 1 устанавливается на плоскую гладкую опорную поверхность 2 турбомашины посредством заявленного устройства, содержащего жесткий корпус 3 со сквозным резьбовым отверстием 4 в боковой стенке, уплотнительное кольцо 5, установленное со стороны основания жесткого корпуса 3. При этом в сквозном резьбовом отверстии 4 установлен штуцер с обратным клапаном 6 для возможности подсоединения к нему приспособления для откачки воздуха из жесткого корпуса 3. При этом вибродатчик 1 установлен снаружи донышка 7 жесткого корпуса 3, которое выполнено цельным для обеспечения большей жесткости места установки вибродатчика 1. В торце основания выполнена цилиндрическая канавка 8, в которой за счет сил упругого взаимодействия по цилиндрическим поверхностям удерживается уплотнительное кольцо 5. Это возможно в случае выполнения уплотнительного кольца 5 таким, что его внутренний диаметр будет меньше, а наружный больше, чем соответствующие им диаметры цилиндрической канавки 8. Притом выступающая из корпуса 3 часть уплотнительного кольца 5 своей торцевой поверхностью повторяет форму гладкой опорной поверхности 2, которая в зависимости от места установки заявленного устройства может иметь плоскую, выгнутую/вогнутую цилиндрическую или сферическую и т.д. форму.
На боковой поверхности жесткого корпуса 3 в месте выполнения сквозного резьбового отверстия 4 выполнена лыска 9. Обеспечение плоской поверхности в данном месте обеспечивает удобство сверления сквозного отверстия 4 с последующим нарезанием в нем резьбы, а также упрощает процесс его уплотнения за счет контакта штуцера с обратным клапаном 6 с наружной боковой поверхностью жесткого корпуса 3 плоскость в плоскость. Резьба в сквозном отверстии 4 также может быть выполнена специальной, для обеспечения большей герметичности.
При этом со стороны донышка 7 между уплотнительным кольцом 5 и жестким корпусом 3 выполнен зазор 10. Это необходимо для возможности свободного утапливания уплотнительного кольца 5 в жесткий корпус 3 при присасывании к гладкой опорной поверхности 2 и снижения нагрузок на уплотнительное кольцо 5 со стороны жесткого корпуса 3. Большое значение данной нагрузки может привести к разрушению уплотнительного кольца 5 со временем эксплуатации заявленного устройства.
Сборка устройства осуществляется следующим образом. К жесткому корпусу 3 приваривают площадку 11, присоединяют штуцер с обратным клапаном 6, при этом носят на контактные поверхности герметик, устанавливают в цилиндрическую канавку 8 уплотнительное кольцо 5, на площадку 11 устанавливают вибродатчик 1.
При установке заявленного устройства с вибродатчиком 1, например, на корпус агрегата внешней обвязки турбомашины в лабораторных условиях, подключают к штуцеру с обратным клапаном 6 ручной откачивающий насос, прижимают одной рукой устройство к требуемому месту гладкой опорной поверхности 2 на агрегате. Второй рукой откачивают максимально возможное количество воздуха из жесткого корпуса 3. При этом устройство присасывается к агрегату, упираясь корпусом 3 в последний, этим обеспечивая жесткое и надежное закрепление вибродатчика 1. Далее производят ударное воздействие на агрегат и получают при помощи вибродатчика 1 его амплитудно-частотную характеристику. После чего открывают обратный клапан и отсоединяют устройство.
Сочетание выполнения формы элементов с оригинальным размещением их на жестком корпусе 3 заявленного устройства позволяет удобно разместить устройство с датчиком 1 на элементах внешней обвязки, агрегатах и корпусах турбомашины, надежно и жестко закрепить его в требуемом месте гладкой опорной поверхности 2 в целом, в том числе и в труднодоступных местах без повреждения гладкой опорной поверхности 2 за счет принципа работы присоски.
Кроме того заявленное устройство расширяет линейку приспособлений для крепления различного рода элементов на гладкую опорную поверхность.