Устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов от вращающегося объекта к неподвижному

 

УСТРОЙСТЙО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ. ОТ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА К НЕПОДВИЖНОМУ , содержащее статорную пластину с металлическими изолированными друг отдруга вставками, которые являются соответствующими обкладками дискретных конденсаторов, роторную пластину, укрепленную на заданном расстоянии от статорной и содержащую изолированные друг от друга металлические вставки, которые являются вторьони обкладкаи ш соответствующих дискретных конденсаторов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь энергии и повышения помехозащищенности при передаче электрических сигналов, статорные и роторные пластины выполнены с пазами, в которых расположены упомянутые металлические вставки , пазы заподлицо заполненыдиэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью , а промежуток между статорной и роторной пластинами заполнен проточной жидкостью. Од 00 о:

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3ЦП С 08 С 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3279922/24-07 (22) 08..04.81 .(46) 07.04.83. Бюл. Р 13 (72) A.Â. Медведев, Г.И. Овсянников, В.У. Финенко, В.Е. Городков и

В.В. Гончаров ,(71) Научно-производственное объединение "Атомкотломаш" (53) 621. 391. 3 (088. 8) (56) 1. Авторское -свидетельство СССР

Р 499843, кл. G 08 С 9/02, 1970.

Авторское свидетельство СССР

9 .467387 кл. G 08 С 9/02, 1974 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

ОТ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА К НЕПОДВИЖНОМУ, содержащее статорную пластину с металлическими изолированными друг от друга вставками, которые

„,SU„„1010636 А являются соответствующими обкладками дискретных конденсаторов, роторную пластину, укрепленную на заданном расстоянии от статорной и содержащую изолированные друг от друга металлические вставки, которые яв ляются вторыми обкладками соответствующих дискретных конденсаторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потерь энергии и повышения помехозащищенности при передаче электрических сигналов, статорные и роторные пластины выполнены с пазами, в которых расположены упомянутые металлические вставки, пазы заподлицо заполнены диэлектриком с высокой диэлектрической про- Fg ницаемостью, а промежуток между статорной и роторной пластинами заполнен проточной жидкостью.

1010636

Изобретение относится к электротехнике в части создания систем передачи от вращающихся объектов к неподвижным переменным аналоговых электрических величин и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности в атомном машиностроении и котлостроении, например, для передачи сигналов от вращающегося ультразвукового иска- теля к дефектоскопу:при неразрушающем койтроле изделий.

Известно устройство для бескон- . тактной передачи электрических сигналов от вращающихся объектов к неподвижному, содержащее ротор, выполненный в виде диска, на котором расположены емкостно-чувствительные элементы, статор, на диске которого расположены две группы четных и нечетных емкостно-чувствительных элементов, чередующихся между собой и соединенных внутри группы электрически параллельно t 1).

Недостатком устройства является то, что при вращении. ротора в устройстве происходит накопление статического заряда электричества, разряд которого может сорвать автоколебательный процесс и тем самым исключить возможность прохождения полезного сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов от вращающегося объекта к неподвижному, содержащее статорную пластину с металлическими изолированными, друг от друга вставками, которые являются соответствующими обкладками дискретных конденсаторов, роторную .пластину, укрепленную на заданном расстоянии от статорной и содержащую изолированные друг от друга металлические вставки - вторые обкладки соответствующих дискретных конденсаторов, вставки расположены на поверхностях статорной и роторной пластин (2 ).

Недостатками известного устройства являются значительные потери энергии и низкая помехозащищенность при передаче электрических сигналов, что вызвано таким конденсаторным способом передачи сигналов, когда прослойка воздуха между обкладками конденсатора, обладающая низкой диэлектрической проницаемостью (K= 1)„. обусловливает передачу электрических сигналов с большими потерями по амплитуде и, кроме того. происходит образование заряда статического электричества, снимающего помехозащищенность устройства.

Цель изобретения — уменьшение потерь энергии при передаче электрических сигналов и повышение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для бесконтактной передачи электрических сигналов от вращающегося объекта к неподвижному, содержащем статорную плаотину с металлическими изолированными друг от друга вставками, которые являются соответствующими обкладками дискретных конденсаторов, роторную пластину, укрепленную на заданйом рас-

10 стоянии от статорной и содержащую изолированные друг от друга металлические вставки, которые являются вторыми обкладками соответствующих дискретных конденсаторов, статорные и роторные пластины выполнены с пазами, в которых расположены упомянутые металлические вставки, пазы заподлицо заполнены диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью, а промежуток между статорной и роторной пластинами за полнен проточной жидкостью.

На фиг. 1 представлено устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов от вращающегося объекта к неподвижному, поперечный разрез ; на фиг. 2 - установка для ультразвукового контроля для бесконтактной передачи сигналов от искателей к дефектоскопу, вид спереди.

Устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов от вра щающегося объекта к неподвижному со-. держит статорную пластину 1 с металлическими изолированными друг от друга вставками 2, которые являются первыми обкладками соответствующих дискретных конденсаторов-, роторную пластину 3, укрепленную на за4Р данном растоянии от статорной пластины 1. Роторная пластина 3 содержит изолированные друr от друга.металлические вставки 4, которые являются вторыми обкладками соответст45 вующих дискретных конденсаторов.

Статорные и роторные пластины выполнены с пазами, в которых расположены упомянутые металлические вставки 2 и 4. Пазы Фаподлицо заполнены диэлектриками 5 и 6 с высокой диэлектрической проницаемостью, а промежуток между статорной 1 и ротор,ной 3 пластинами заполнен проточной жидкостью 7.

Для уменьшения величины потерь проходящего сигнала устройство имеет катушки 8 индуктивности, соеди-. ненные с обкладками упомянутых конденсаторов.

Описанное устройство может быть использовано в комплекте с установкой для ультразвукового контроля изделий цилиндрической формы (фиг. 2).

Установка содержит станину 9, на направляющих 10 которой установ 5 лен контрольный блок 11, включающий

1010636 щающейся планшайбы 14 поступает объект 15 контроля и с ним начинают контактировать преобразователи-искатели 12, в результате чего не4Q электрические величины, напримерФ колебания объекта 15 контроля, преобразуются в- электрические сигналы. переменной величины и от преобразователей 12 пе проводам Йачинают поступать на роторную часть контроль1 ного блока 11 последовательно, например, на одну обкладку 4, конденсатора, уложенную в пазе плоского кольца роторной пластины 3, закреп- . ленного на ободе планшайбы 14. После чего электрический сигнал проходит через нанесенный на упомянутую обкладку слой 6 диэлектрика с боль шим коэффициентом диэлектрической проницаемости, а далее через слой жидкости 7 и слой 5 материала с большим коэффициентом диэлектрической проницаемости, находящийся в соответствующем пазу статорной пластины 1 (сектора, закрепленного на

60 корпусе контрольного блока 11), на обкладку 2, уложенную в упомянутом.пазу сектора. С этой обкладки конденсатора электрический сигнал поступает на регистрирующее устройВ каждый паз сектора (статорной пластины 1) уложена металлическая вставка 2 (вторая обкладка соответствующего дискретного конденсатора), электрически изолированная как от материала сектора, так и со стороны

его рабочей поверхности с помощью диэлектрика 5, такого же, как и диэлектрик 6 в пазах роторной пластины 3

Зазор между рабочими поверхностями сектора — статорной пластины 1 и плоского кольца — роторной пластины 3 заполнен проточной жидкостью

7 с высоким. коэффициентом диэлектрической.проницаембсти, являющейся средним слоем между двумя слоями твердых диэлектриков 5 и 6, служа.щих изоляцией для обкладок 2 и 4. упомянутых конденсаторов. В качестве жидкости может быть использована вода, поступающая из распылителей

16, патрубков 17, соединенных с емкостью 18. Эта емкость в свок очередь соединена с магистралью этой жидкости (не показана).

Для электрического согласования конденсатора каждого канала связи, 65 преобразователи (искатели) 12 и дефектоскоп (не показан).

Преобразователи 12 электрических сигналов. скреплены с механизмом их вращения, выполненным в виде установленной на опорных роликах 13 планшайбы 14 с приводом и центральным отверстием для объекта 15 контРОЛЯ °

На ободе планшайбы 14 жестко закреплена роторная пластина 3 устройства для бесконтактной передачи электрических сигналов, выполненная в виде плоского кольца по размеру обода планшайбы, на рабочей поверхности которого имеются концентрические замкнутые пазы по,количеству преобразователей электрических сигналов — дискретных конденсаторов (каналов передачи сигналов). В каждом пазе электрически изолированного от материала кольца уложена металлическая вставка 4 (одна из обкладок соответствующего дискретного конденсатора), на которой заподлицо с рабочей поверхностью кольца (роторной пластины 3) нанесен слой диэлектрика 6 с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости, например, из керамики высокочастотных конденсаторов(Е = 1000-2000).

Аналогичным образом выполнены совмещенные соосно с укаэанными пазами роторной пластины 3 пазы в статорной пластине 1 устройства ° Статор ная пластина 1 выполнена в виде сектора, закрепленного иа корпусе контрольного блока 11 с помощью подпружиненных штоков. обеспечивающего уменьшение потерь проходящих сигналов, устройство снабжено катушками 8 индуктивности, часть которых соединена с сигнальными проводами со стороны роторной части устройства, а остальная часть подключена к сигнальньм проводам передачи электрических сигналов статорной части, к преобразователям и обратно, при этом второй конец каж10 дой катушки индуктивности закреплен на корпусе ротора и статора устройств —..

Работа устройства для бесконтактной передачи электрических сигналов от вращающегося объекта к неподвижному описана совместно с работой установки ультразвукового контроля.

В контрольном блоке 11, который на направляющих 10 закреплен на станине 9, приводятся во вращение преобразователи-искатели 12 с помощью .механизма вращения, включающего планшайбу 14 с приводом. Одновременно с этим в зазор между рабочими поверхнОстями плОскОгО кОльца — po торной пластины 3 и сектора - статорной пластины 1 подается жидкость

7 из емкости 18 через патрубки 17 и распылители 16. При этом воздух начинает вытесняться из упомянутого зазора жидкостью 7, которая полнос-: тью, заполняет зазор, а ее излишки начинают стекать по элементам конструкции устройства в канализацию.

Только после такой подготовительной

35 операции в центральное отверстие враство (не показано) . Эта связь тем

1010636

ВНИИПИ Заказ 2492/38 Тираж 616 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 лучше, чем выше диэлектрическая проницаемость жидкости, при высокой диэлектрической проницаемости материала слоев 5 и 6. В устройстве для бесконтактной передачи электрических сигналов в качестве жидкости 7 s зазоре между рабочими поверхностями плоского кольца - роторной пластины 3 и сектора — статорной пластины 1 используется вода(Е =80).

Вода, вытекая частично из этого зазора, уносит с собой в канализацию образующиеся электрические заряды от относительного перемещения плоского кольца - роторной пластины 3 и сектора - статорной пластины 1.

Выполнение предлагаемого устройства для бесконтактной передачи электрических сигналов от вращающихся объектов К неподвижным в системах автоматического контроля и управления позволяет реализовать емкостный вариант токосъемника, лишенный недостатков известных устройств, где н качестве диэлектрика между обкладками используется

) воздух (Е= 1), так как в качестве диэлектрика между обкладками конденсатора используются слои материала с высокой диэлектрической проницаемостью, находящиеся в твердой (Е= 1000-2000) и жидкой (Е = 4-80) фаеах. Это позволяет повысить коэффициент передачи сигнала от 4 до

80 раз относительно воздуха в качестве диэлектрика конденсаторного токосъемника.

Кроме того, конструкция устройства, использующая протекающую через

15 зазор между рабочими поверхностями плоского кольца и сектора жидкость (воду), позволяет снизить практически до нуля электрический потенциал, образующийся от вращающегося со скоростью 250-500 об/мин и больше плос,кого кольца относительно сектора, что позволяет повысить помехозащиту при передаче электрических сигналов.