УЗЕЛ ВРАЩЕНИЯ ФЛЮГЕРА

Полезная модель относится к области метеорологии и может быть использована в различных флюгерах, в частности, предназначенных для определения направления ветра.
Известен флюгер, содержащий узел вращения - неподвижный стержень с острым концом, на который надета подвижная часть в виде трубки-вертушки, а также закрепленные на узле вращения (на трубке-вертушке) флюгарку и противовес. Трубка-вертушка надета на острый конец стержня и под действием ветра вращается вокруг вертикальной оси (Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1971 г., стр.40).
Конструкция узла вращения флюгера критична к точности центровки трубки-вертушки относительно стержня. Флюгер имеет низкую надежность вращения из-за перекосов трубки-вертушки и возникающего трения.
Известен флюгер Кудрявцева по патенту РФ №2513 от 13.04.1995 г., МПК А63Н 33/40, содержащий неподвижную вертикальную стойку, на которой надета подвижная часть - установленный вверх дном несущий стакан с закрепленными на нем флюгаркой и противовесом. Узел вращения флюгера содержит несущий стакан, надетый на неподвижную вертикальную стойку, и не менее одного подшипника качения. Подшипник своим наружным кольцом запрессован внутри несущего стакана и установлен на вертикальной стойке.
Такая конструкция устраняет перекос подвижной части относительно стойки. Однако, узел вращения недостаточно технологичен, т.к. такой подшипник критичен к точности его установки, требует периодической смазки, причем, для высоких и низких температур. Кроме того, использование подшипника качения приводит к увеличению диаметра узла вращения флюгера (несущего стакана), а также к его удорожанию.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели - прототипом - является узел вращения флюгера по патенту РФ №14674 от 02.03.2000 г., МПК G01P 13/02. Узел вращения флюгера содержит неподвижный стержень, на который надета трубка-вертушка. Стержень ввинчен в неподвижную стойку, свободный конец стержня выполнен с острым конусом. На стойке установлен подшипник скольжения. В верхней части трубки-вертушки винтами закреплена рамка флюгера с подпятником из твердого металла. Трубка-вертушка подпятником опирается на острие конуса стержня и свободно вращается вокруг вертикальной оси. В указанном флюгере на трубке-вертушке установлены флюгарка и уравновешивающий ее противовес-указатель, на рамке подвешена доска указательная и уравновешивающий ее противовес.
Прототип имеет общие с заявляемым устройством признаки: неподвижный стержень (ось); трубка-вертушка (глухая гильза), установленная с возможностью свободного вращения на ось; узел вращения в его нижней части снабжен подшипником скольжения.
Устройство имеет следующие недостатки.
Острый конус стержня, опирающийся в подпятник рамки, образует подшипник, воспринимающий осевые нагрузки и не воспринимающий радиальные нагрузки, который по воспринимаемой нагрузке является упорным подшипником скольжения. Подшипник скольжения, установленный в нижней части узла вращения, по направлению воспринимаемой нагрузки является радиальным.
В такой конструкции узла вращения флюгера с упорным верхним и радиальным нижним подшипником возможен перекос трубки-вертушки. Узел вращения имеет низкую надежность вращения трубки-вертушки из-за возникающего трения, критичен к уравновешиванию флюгарки и других элементов, закрепляемых на трубке-вертушке. Выполнение качественного уравновешивания флюгарки и других элементов усложняет и утяжеляет конструкцию флюгера. Кроме того, острый конус стержня подвержен истиранию в процессе эксплуатации.
Задачей полезной модели является повышение надежности вращения подвижной части узла вращения флюгера, в том числе при закреплении на ней асимметричных флюгарок без противовеса, и повышение эксплуатационной стойкости узла вращения флюгера.
Поставленная задача решается тем, что в узле вращения флюгера, как и в прототипе, содержащем неподвижную вертикальную ось, на которой соосно установлена с возможностью свободного вращения глухая гильза, и установленный в его нижней части подшипник скольжения, в отличие от прототипа выполнено следующее: в верхней части узла вращения флюгера закреплен второй подшипник скольжения, причем, подшипники скольжения закреплены на неподвижной оси или гильзе, а между верхним торцом оси и гильзой соосно с ними установлен шарик.
В частных случаях реализации устройство может выполняться следующим образом.
Для обеспечения соосности установки шарика и гильзы относительно неподвижной оси внутренняя торцевая поверхность гильзы может быть выполнена вогнутой сферической с радиусом, превышающим радиус шарика, или вогнутой в виде конуса.
Для удержания шарика в гильзе от выпадения при сборке и разборке устройства, когда гильза снята с оси, шарик выполняют с диаметром большим внутреннего диаметра второго (верхнего) подшипника.
Гильза может выполняться цельной или составной из трубки и заглушки. Узел вращения флюгера с составной гильзой 1 технологически наиболее прост и удобен в исполнении.
Подшипники скольжения выполняются в виде втулок из антифрикционного материала, шарик - из твердого материала: стальной или пластмассовый.
На рисунке показан узел вращения флюгера с составной гильзой.
Узел вращения флюгера содержит глухую гильзу 1, шарик 2, верхний подшипник скольжения 3, нижний подшипник скольжения 4, неподвижную ось 5. Гильза 1 содержит трубку 6 и заглушку 7. На неподвижной оси 5 размещен шарик 2 и установлена глухая гильза 1. Внутренняя торцевая поверхность гильзы 1 имеет вогнутую сферическую форму с радиусом, превышающим радиус шарика 2. Гильза 1 и шарик 2 размещены соосно неподвижной оси 5. На верхнем и нижнем концах оси 5 закреплены соответственно верхний подшипник скольжения 3 и нижний подшипник скольжения 4. Внутренний диаметр верхнего подшипника скольжения 3 меньше диаметра шарика 2, что позволяет подшипнику 3 удерживать шарик 2 в гильзе 1 от выпадения, когда гильза 1 снята с оси.
Узел вращения флюгера работает следующим образом. Под действием ветра гильза 1 с закрепленной на ней флюгаркой (на рисунках не показана) свободно вращается вокруг неподвижной оси 5.
Шарик 2, опирающийся на гильзу 1, и верхний подшипник скольжения 3 выполняют функцию радиально-упорного подшипника. Данный подшипник в верхней части узла вращения и подшипник скольжения 4 в нижней части узла вращения, воспринимающие радиальные нагрузки, способствуют повышению чувствительности к ветру, исключению перекосов гильзы 1, снижению трения, и, следовательно, повышают надежность вращения гильзы 1. Узел вращения надежен в работе и при его использовании во флюгерах с асимметричными флюгарками без противовеса. Кроме того, узел вращения флюгера с упором гильзы 1 на шарик 2, в отличие от прототипа, обладает большей стойкостью к истиранию в процессе его эксплуатации.
По данному техническому решению изготовлены опытные образцы узла вращения флюгера со следующими параметрами: расстояние между подшипниками больше диаметра неподвижной оси в пять раз и более; расстояние от верхнего подшипника до верхнего края гильзы больше диаметра неподвижной оси не более чем в три раза. При испытаниях с закрепленной на них флюгаркой устройства показали себя надежными и стойкими в эксплуатации, в том числе при закреплении флюгарки без противовеса, с большим эксцентриситетом.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявленная полезная модель позволяет повысить надежность вращения подвижной части узла вращения флюгера, в том числе при закреплении на ней асимметричной флюгарки без противовеса, а также повысить эксплуатационную стойкость узла вращения флюгера.