Трансформаторный датчик перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для телеизмерений угла поворота балансира или усилия нефтедобывающего станка-качалки . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей трансформаторного датчика перемещений за счет измерения не только угла поворота, но и линейных перемещений объекта контроля . Датчик содержит статор, выполненный в виде полого цилиндра с торцовыми крышками, а также обмотки возбуждения и измерительные обмотки, уложенные в двух кольцевых пазах обеих крышек и переключаемых попарно встречно или согласно зависимости от измеряемого параметра - угла поворота или линейного перемещения ротора , который выполнен из спрессованного ферромагнитного порошка и имеет на своих торцовых поверхностях закрепленные кососимметрично полукруглые электропроводные пластины. Немагнитная ось, на которой закреплен ротор выполнена с утолщенным участком в средней части, который оперт с обеих сторон на эластичные манжеты, закрепленные в центрах крышек. 4 ил.

„„Я3,, 1753246 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (йцз G 01 В 7/00, 7/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4704604/28 трансформаторного датчика перемещений. (22) 14.06;89 . за счет измерения не только угла поворота, (46) 07.08.92. Бюл. t4 29 но и линейных перемещений обьекта конт(71) Азербайджанский институт нефти и хи- роля. Датчик содержит статор, выполненмии им. M. Азизбекова ный в виде полого цилиндра с торцовыми крышками, а также обмотки возбуждения и (72) Т. М. Алиев, H. Т. Агагусейнов, В. Я измерительные обмотки, уложенные в двух кольцевых пазах обеих крышек. и переклюЕдуш и C; M. Набиев (56) Авторское свидетельство СССР

К 1224556, кл, G 01 В 7/00, 1984 чаемых попарно встречно или согласно заАвторское свидетельство СССР висимости от измеряемого параметра — угла

М 1281876, кл, 6 01 В 7/30;-1987. поворота или линейного перемещения ротора, который выполнен из спрессованного (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК ПЕ- ферромагнитногопорошкаиимеетнасвоих

РЕМЕ ЩЕНИЙ торцовых поверхностях закрепленные косо(57) Изобретение относится к измеритель- : симметрично полукруглые электропроводВ ной технике и может быть использовано для ные пластины. Немагнитная ось, на которой телеизмерений угла поворота балансира: : закреплен ротоф выполнена с утолщенным или усилия нефтедобывающего станка-ка- .. участком в средней части, который оперт с чалки. Целью изобретения является расши- . обеих сторон на эластичные манжеты, зарение функциональных возможностей . крепленные в центрах крышек. 4 ил. расположенный в зазоре между ними глад- : Pj. кий ферромагнитный ротор, размещенные и .: К его недостаткам следует отнести завикольцевой проточке одного из магнитопро-: ©имость индуктивного сопротивления обводов первичная и вторичная обмотки для мотки возбуждения от угла поворота измерения линейных перемещений и раз- . ротора. что может привести к зависимости чувствительности датчика от угла поворота мещенные в двух продольных пазах друг0гО

Изобретение относится к измеритель- магнитопровода первичйую и вторичную об- (А) ной технике и может быть примейено для : мотки для измерения угловых перемещений р телеизмерений угла поворота балансира .. (1). или усилия нефтедобывающего станка-ка-. Наиболее близким к заявленному извечалки. стен трансформаторный датчик угла повоИзвестен трансформаторный преобра- . рота, содержащий ферромагнитный эователь линейных и угловых перемещейий, .. цилиндрический ротор; ферромагнитный,ф содержащий два неподвижных. коаксиаль- статор, выполненный в виде полого цилин-, но расположенных цилиндрических магни- драсторцовыми крышками, и размещенные; . топровода одинаковой длийы, .. на нем обмотки возбуждения и измерения

1753246 ротора, т, е. к нелинейности рабочей характеристики датчика. Кроме того, необходимость размещения обмоток на обеих крышках статора приводит к некоторым конструктивным недостаткам, например к определенному неудобству соединения между собой измерительных и силовых обмоток датчика.

Целью изобретения являешься расширение функциональных возможностей эа счет измерения не только угловых, но и малых линейных перемещений.

Цель достигается тем, что трансформаторный датчик перемещений, содержащий ферромагнитный статор. выполненный в виде полого цилиндра и расположенных в его торцах крышек, размещенную в кольцевых пазах, которые выполнены на внутренних поверхностях крышек, пару согласно соединенных обмоток возбуждения, пару измерительных обмоток, размещенные в центрах крышек подшипники, установленную с воэможностью вращения немагнитную oci, и закрепленный на ней дисковый ротор, выполненный из прессованного ферромагнитного порошка и имеющий на своих торцовых поверхностях закрепленные косо- . симметрично полукруглые электропроводные пластины, снабжен двумя эластичными манжетами, размещенными в центрах крышек, на внутренних поверхностях каждой иэ крышек выполнены вторые кольцевые пазы другого диаметра и по одной паре радиальйых пазов, расположенных диаметрально противоположно и соединяющих между собой оба кольцевых паза, каждая из измерительных обмоток выполнена в виде двух плоских пблукруглых полуобмоток, которые размещены в кольцевых-и радиальных пазах соответствующей крыцгки с возможностью попэрного переключения полуобмоток со встречно-последовательного на соглас но-последовательное соединение и синхронного с ним переключения пар полуобмоток с последовательного соединения йа встречное, а"немагнитная ось выполнена с утолщенным участком в средней части, который оперт с обеих. сторон нэ эла стичные манжеты.

На фиг. 1 изображен трансформаторный датчик перемещений; на фиг. 2 — крышка датчика; на фиг. 3 и 4 — схемы соединений обмоток датчика при его работе в качестве датчикэ усилий и дэтчикэ углэ IlQBopoT3 соответственно.

Датчик содержит ферромагнитный статор 1, выполненный в виде кольца, выточенного из сплошной стали, ротор 2 и две крышки 3 и 4, выполненные прессовэнием из порошковой стали, Крышки крепятся винтами к статорному кольцу; а ротор насажен на утолщенный участок оси 5, опирающийся со стороны обеих крышек 3 и 4 о вкладыши (упорные подшипники трения) 6, 5 выполненные из немагнитйого жесткого материала (например, нержавеющей стали) и опирающиеся в эластичные (например, фтороппастовые или резиновые) манжеты 7. На основаниях ротора 2 косо-симметрично эа10 креплены две полукруглые пластины 8, выполненные из немагнитного материала с высокой проводимостью. В обеих крышках статора имеются кольцевые пазы 9 и 10 прямоугольного сечения по окружностям боль15 шего и меньшего радиусов, два радиальных паза 11 и ":2, расположенных диаметрально противоположно и соединяющих между собой оба кольцевых паза (фиг. 2). В обеих крышках в пазах 9 по окружности большего

20 радиуса расположены попуобмотки 13 возбуждения (по полуобмотке в каждой крышке), а в пазах по обеим окружностям и диаметру — измерительные полуобмотки 14 (по две полуобмотки в каждой крышке), Обе

25 крышки имеют крепежные головки круглого сечения: левая гладкую и правая с резьбой.

Крепежные головки выполняются цилиндрической формы: левая — гладкий выступ на крышке 4 и правая — выступ с

30 резьбой на крышке 3, и используются соответственно при измерении усилий в полированном штоке и угла поворота головки балансира станка-качалки, Работает трансформаторный датчик

35 следующим образом.

Прйизмерении усилий датчик работает как датчик малых линейных перемещений ротора 2 по оси Z. Полуобмотки 13 возбуждения включаются согласно, измеритель40 ные полуобмотки 14, расположенные в одной крышке, соединяются согласно, а пары попуобмоток, размещенные в разных крышках 3 и 4, — встречно. В результате перемещения ротора 2 по оси Z воздушный

45 зазор с одной торцовой стороны ротора и статора увеличивается, а с другой — уменьшается, что приводит к увеличению суммарного напряжения водной паре полуобмоток и уменьшению в другой и, в конечном счете;

5Î к изменению результирующего напряжения нэ выходе датчика, пропорционального перемещению ротора 2 по оси Z. При соглас.ном соединении измерительных полуобмоток 14 в пазах каждой крышки 3 и

55 4 (фиг, 3) поворот ротора 2 практически не влияет на величину выходного напряжения этих полуобмоток, ибо увеличение напряжения одной из них компенсируется уменьшением напряжения другой . Вдобавок ко всему датчик, предназначенный для измерения усилий., крепится на верхней полке балансира станка-качалки так, что поворот ротора практически не возможен.

При измерении угла поворота трансформаторный датчик работает как преобра- 5 заватель угловых перемещений ротора 2.

Полуобмртки 13 возбуждения, как и прежде, включаются согласна, измерительные полуобматки 14, расположенные в одной крышке, соединяются встречно, а пары 10 полуобмоток, размещенные в разных крышках 3 и 4 — согласно. В результате поворота ротора 2 напряжение в одной из измерительных полуобматок 14 на каждой половине увеличивается, а в другой — уменьшается 15 и выходное напряжение, равное сумме на-. пряжений обеих пар, изменяется пропорционально углу поворота ротора 2. При согласном соединении пар измерительных полуобмоток 14, закрепленных в каждой 20 крышке(т. е. при сложении разности напряжений каждой полуобмотки), перемещение ротора 2 по координате Z не влияет на величину выходного напряжения, ибо при атом уменьшение результирующего напряжения 25 одной пары компенсируется увеличением напряжения другой пары. К тому же датчик при измерении угла поворота крепится так, что перемещение ротора 2 па координате Z при атом практически не возможна. 30

Формула изобретения

Трансформаторный датчик перемещений, содержащий ферромагнитный статор, выполненный в виде полого цилиндра и расположенных в его торцах крышек. разме- 35 щенную в кольцевых пазах, которые выполнены на внутренних поверхностях крышек, пару согласно соединенных обмоток возбуждения, пару измерительных обмоток, размещенные в центрах крышек подшипники, установленную с возможностью вращения немагнитную ось и закрепленный на ней дисковый ротор, выполненный из прессованного. ферромагнитного порошка и имеющий на своих торцовых поверхностях закрепленные коса-симметрично полукруглые электроправаднь е пластины, отличающийся тем, чта, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения не толька угловых, но и малых линейных перемещений, ан снабжен двумя эластичными манжетами, размещенными в центрах крышек. на внутренних поверхностях каждой из крышек выполнены вторые кольцевые пазы другого диаметра и па одной паре радиальных пазов, расположенных диаметрально противоположно и соединяющих между собой аба кольцевых паза, каждая из измерительных обмоток выполнена в виде двух плоских полукруглых палуабматак, которые размещены в кольцевых и радиальных пазах соответствующей крышки с возможностью папарнаго переключения полуабмоток са встречно-последовательного на согласнопаследавательное соединение и синхронного с ним переключения обеих пвр

floRуабмоток с последовательного соединения на встречное, а немагнитная ось выполнена с утолщенным учвстком В средней части, который аперт с обеих сторон на эластичные манжеты.

Редактор Т,Юрченко

Составитель С,Набиев

Техред М.Моргентал

Корректор М.Шароши

Заказ 2757 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

r.

Производственно-издвтелвскиа комбинат Патент, т. ткстОрод. тл.Гагарина, тот