ТОКОСЪЕМНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области тензометрических измерений и может быть использована для измерения деформаций и напряжений, например, в судовых валопроводах в эксплуатационных условиях.
Известно токосъемное измерительное устройство, содержащее тензорезистор, выводы которого связаны с токосъемными кольцами, неподвижно закрепленными на валу и изолированными от него, и токосъемные щетки, соединенные с тензометрической аппаратурой (см. Лукьянов И.С. Центровка валопроводов судов промыслового флота. М., Изд. Пищевая промышленность. 1979 г. стр.229-234).
Недостатком такого устройства является то, что щетка струнного типа из-за непостоянного контакта с токосъемным кольцом при вращении вала вызывает искрение, что приводит к снижению достоверности измерений и снижению надежности работы устройства. С целью устранения этого отрицательного эффекта автором предложено использовать специальный сплав на основе гелия, который наносится на поверхность токосъемных колец после предварительной зачистки последних наждачной бумагой.
Описанное устройство, как наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому решению, выбрано за прототип.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение надежности работы устройства.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в устранении искрения и повышении достоверности тензометрических измерений.
Поставленная задача решается тем, что токосъемное измерительное устройство, содержащее по меньшей мере один тензорезистор, выводы которого связаны с токосъемными кольцами, неподвижно закрепленными на валу и изолированными от него, и токосъемные щетки, электрически связанные с тензометрической аппаратурой, отличается тем, что токосъемные щетки выполнены в виде замкнутых, подпружиненных проволочных петель с возможностью прилегания к токосъемным кольцам, по большей части их периметра, выполненных из гибкого, электропроводящего материала.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками прототипа свидетельствует о соответствии предлагаемого решения критерию «новизна».
При этом отличительные признаки предлагаемого решения выполняют следующие функциональные задачи.
Признаки «...токосъемные щетки выполнены в виде замкнутых, подпружиненных проволочных петель с возможностью прилегания к токосъемным кольцам, по большей части их периметра, выполненных из гибкого, электропроводящего материала.» - позволяют избежать возможного искрения в месте контакта щеток с токосъемными кольцами.
Изложенная сущность поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема измерения напряжения на валу с помощью токосъемного устройства и тензометрической аппаратуры. На фиг.2 показано положение щеток токосъемного устройства.
На чертежах обозначено: 1 - исследуемый вал, 2 - рабочий тензорезистор, 3 - токосъемное кольцо (шина), 4 - изоляционный материал, 5 - пружина токосъемной щетки, 6 - токосъемная щетка, 7 - компенсационный тензорезистор, 8 - стальная пластина для крепления компенсационного тензорезистора, 9 - усилитель, 10 - блок питания усилителя, 11 - шлейфовый осциллограф, 12 - блок питания осциллографа, α - угол обхвата токосъемного кольца 3 токосъемной щеткой 6.
Устройство включает рабочий тензорезистор 2, наклеенный на исследуемом валу 1. В непосредственной близости с наклеенным тензорезистором 2 поверхность вала 1 в двух местах покрыта изоляционным материалом 4 (например, ватманом), на который наложены медные ленты, выполняющие роль токосъемных колец 3 (шин). Выходные концы тензорезистора 2 соединены с токосъемными кольцами 3. Поверхности токосъемных колец 3 охватывают замкнутые петли (токосъемные щетки 6) из гибкой медной проволоки диаметром 1,5-2 мм. Необходимое плотное прилегание проволоки к поверхности токосъемных колец 3 обеспечивает пружина 5 токосъемной щетки 6, выполненная из резинового шнура, одновременно выполняющего роль изолятора. Размеры петли должны быть подобраны таким образом, чтобы обеспечивался ее постоянный электрический контакт с токосъемным
кольцом 3 при вращении вала 1. Обычно угол обхвата токосъемного кольца 3 токосъемной щеткой 6, при котором обеспечивается надежный контакт токосъемного кольца 3 и щетки 6 приблизительно составляет 200°-220°. Токосъемные щетки 6 с помощью коммутационных проводов соединены с тензометрической аппаратурой, включающей в себя компенсационный тензорезистор 7, наклеенный на стальную пластину 8, усилитель 9 с блоком питания 10 и шлейфовый осциллограф 11 с блоком питания 12.
Устройство работает следующим образом: При вращении исследуемого вала электрический сигнал с рабочего тензорезистора 2, наклеенного на валу 1 поступает на токосъемные кольца 3 и на токосъемные щетки 6, а затем регистрируется тензометрической аппаратурой с записью соответствующей осциллограммы электрических сигналов на фотопленке. Точность измерений и надежность работы тензометрической аппаратуры (без искрения, электрических помех) при этом обеспечивается за счет непрерывного электрического контакта между токосъемной щеткой 6 и токосъемным кольцом 3, достигаемого при углах обхвата токосъемной проволочной щеткой 6 токосъемного кольца 3 равных 200°-220° (см. фиг.2.). Такое исполнение токосъемного устройства позволяет выполнять необходимые исследования особенностей работы вращающегося валопровода без предварительной шлифовки токосъемных колец и без покрытия их гелиевым сплавом.