Трансформаторный преобразователь линейных перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности и надежности работы трансформаторного преобразователя линейных перемещений в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, Этот преобразователь содержит защитный стаканообразный кожух, выполненный из диамагнитного материала, размещенный в нем коаксиально ферромагнитный цилиндрический корпус и закрепленный в его внутренней полости магнитопроводящий сердечник с размещенными на нем двухсекционной обмоткой возбуждения, измерительной и компенсационной обмотками. На внутренней цилиндрической поверхности защитного кожуха закреплена фторопластовая гильза, установленная с возможностью скольжения по внешней поверхности ферромагнитного корпуса Преобразователя. Около торцовой поверхности защитного кожуха установлен с возможностью перемещения рабочий якорь, а около противоположного его торца закреплен компенсационный якорь. 1 ил. сл С

союз советских социдлистических

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4888557/28 (22) 07.12.90 (46) 15.10.92. Бюл. N 38 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) В.А.Столяров, Н.Д.Конаков, Г.M.Àáðàмов и А.В,Любомиров (56) Авторское свидетельство СССР

М 855380, кл. G 01 В 7/00, 1979.

Середенин В,И. Измерительные устройства с высокотемпературными датчиками перемещения. - M.: Энергия, 1968, с, 26. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности и надежности работы трансформаторного преобразователя линейных перемещений в условиях воздейстИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений в жидких средах в условиях воздействия различных дестабилизирующих факторов.

Известен преобразователь линейных перемещений, содержащий ферромагнитный корпус, сердечник, размещенные на нем измерительные и возбуждающие обмотки, компенсационный якорь. Недостатками этого преобразователя являются низкая точность измерения из-за наличия большой дополнительной погрешности, возникающей при воздействии дестабилизирующих факторов (повышенное давление жидкой или газообразной среды, механические нагрузки), которые приводят к разбалансу рабочей и компенсационной частей преобразователя, а также низкая надежность работы, вследствие возникающих обЯЛ 1768936 А1 вия дестабилизирующих факторов, Этот преобразователь содержит защитный стаканообразный кожух, выполненный из диамагнитного материала, размещенный в нем коаксиально ферромагнитный цилиндрический корпус и закрепленный в его с нутренней полости магнитопроводящий сердечник с размещенными на нем двухсекционной обмоткой возбуждения, измерительной и компенсационной обмотками. На внутренней цилиндрической поверхности защитного кожуха закреплена фторопластовая гильза, установленная с возможностью скольжения по внешней поверхности ферромагнитного корпуса г(реобразователя.

Около торцовой поверхности защитного кожуха установлен с возможностью перемещения рабочий якорь, а около противоположного его торца закреплен компенсационный якорь, 1 ил. рывов моточного провода обмоток и их выводом, при воздействии на преобразователь таких дестабилизирующих факторов, как повышенное внешнее давление газообразной и жидкой среды, большие механические нагрузки (вибрации, удары), Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является дифференциально-трансформаторный датчик перемещений, содержащий диамагнитный металлический защитный корпус, в котором размещены сердечник с наложенными на него первичными и вторичными обмотками, ферромагнитный экран и соединенная с ним заклепками крепежная втулка, симметрирующая пластина (компенса„ионный якорь), крепежная гайка, Данный д;тчик о6ладает теми же недостатками, что и вышеописанный преобразователь.

1768936

На чертеже представлена конструкция . 30

35 рабочего якоря 9 с зазором др = 0 относительно торца защитного кожуха 6 зазор выбирается равным до = Н+ t(где t — толщина дна защитного кожуха, Н вЂ” зазор между торцами ферромагнитного 5 корпуса и внут- 55 ренней поверхностью дна защитного кожуха 6).

Защитный кожух.6 через элементы уплотнения 10 крепится к установочной (опорЦель изобретения — повышение точности измерения и надежности работы в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.

Поставленная цель достигается тем, что трансформаторный преобразователь линейных перемещений, содержащий защитный стаканообразный кожух, выполненный из диамагнитного материала, размещенный в нем коаксиально-ферромагнитный цилиндрический корпус, закрепленный в его внутренней полости магнитопроводящий сердечник с размещенными на нем двухсекционной обмоткой возбуждения, измерительной и компенсационной обмотками, а также симметрирующую пластину, выполняющую функцию компенсационного якоря и установленную с постоянным зазором относительно компенсационной обмотки, и рабочий якорь, установленный с возможностью изменения зазора между ним и донышком кожуха и предназначенный для связи с объектом контроля, снабжен жестко прикрепленной к внутренней цилиндрической поверхности защитного кожуха фторопластовой гильзой, установленной с возможностью скольжения по поверхности ферромагнитного корпуса в направлении продольной оси преобразователя. трансформаторного преобразователя линейных перемещений в разрезе.

Преобразователь содержит магнитопроводящий сердечник 1, на котором размещены двухсекционные обмотки возбуждения 2, соединенные между собой последовательно, согласно, измерительная

3 и компенсационная 4 обмотки, соединенные между собой последовательно встречно. Сердечник 1 с обмотками 2,3,4 коаксиально установлен в ферромагнитный цилиндрический корпус 5 с открытыми торцами; который установлен в диамагнитный защитный стаканообраэный кожух 6.

Со стороны торца компенсационной обмотки 4 с зазором до расположена симметрирующая пластина 8 в защитном кожухе 6 на резьбе, причем для обеспечения геометрической симметрии рабочей и компенсационной частей датчика при размещении

20 ной) плите 11 изделия, что исключает воздействие дестабилизирующих факторов вида "жидкая среда" на преобразователь со стороны размещения установочной плиты

11;

Один из вариантов конструкции жесткого соединения защитного кожуха 6 и фторопластовой гильзы 7 обеспечивается следующим образом. Диамагнитный металлический кожух покрывают несколькими слоями необходимой толщины фторопластового лака (например, лаком типа ФП525), который после термообработки представляет собой цилиндр, жестко соединенный с кожухом, а его внутренняя поверхность имеет малый коэффициент трения с соприкасающимися с ней металлическими и другими поверхностями. Возможны и другие варианты конструктивного исполнения жесткого соединения внешнего и внутреннего цилиндров защитного корпуса.

В секциях обмотки возбуждения 2, подключенных к источнику переменного напряжения (не показан), возбуждаются магнитные потоки, проходящие через соответствующие магнитопроводы и через зазоры бр и до. При перемещении Х рабочего якоря 9 в направлении к днищу стаканообразного защитного кожуха изменяется величина рабочего зазора др, а зазор до остается неизменным. Перемещение якоря

9 иэ балансного положения (др = О) приводит к возникновению на выходе преобразователя разностного переменного напряжения, снимаемого с рабочей обмотки 3 и компенсационной обмотки 4, включенных между собой последовательно встречно, причем раэностное напряжение изменяется пропорционально величине перемещения якоря 9.

Повышение точности измерений в предлагаемой конструкции преобразователя достигается следующим образом.

При воздействии на защитный кожух преобразователя дестабилизирующих факторов, например, повышенного давления Р1 (величиной более 600 кг с/см ) жидкой или газообразной среды в осевом направлении (на фиг. 1 показано стрелкой Р1) или криогенныхх температур происходит деформация (уменьшение геометрических размеров) цилиндрической части защитного корпуса.

При этом внутренняя поверхность фторопластовой гильзы 7 защитного корпуса скользит по соприкасающейся с ней металлической поверхности основного корпуса, вследствие малой величины сцепления (коэффициента трения) материалов

1768936 фторопласт-металл, Поэтому при изменении геометрических размеров цилиндрической части защитного кожуха практически исключаются механически„- воздействия на основной ферромагнитный корпус 5, а следовательно, и на жестко связанные с ним возбуждающие и измерительные обмотки, т.е. не нарушается балансировка рабочей и компенсационной частей по геометрическим параметрам.

Вследствие этого снижается дополнительная погрешность измерения перемещений преобразователя при воздействии на его . защитный кожух дестабилизирующих факторов (давление, температура и др,), приводящих к изменению геометрических размеров защитного кожуха в осевом направлении, т,е. повышается точность измерения.

Одновременно при воздействии силы

Р1, происходит прогиб д дна защитного кожуха 6, который также может оказывать механическое воздействие на обмотки преобразователя и приводить к увеличению дополнительной погрешности измерения за счет раэбаланса рабочей и компенсационной частей преобразователя.

Для исключения этого воздействия в преобразователе предусмотрен зазор Н между внутренней поверхностью дна защитного кожуха 6 и торцовой поверхностью ферромагнитного корпуса 5 с обмотками

2,3,4.

При воздействии на преобразователь ударных механических нагрузок действующих в осевом направлении и приводящих к воздействию силы Р1 на защитный кожух 6, ферромагнитный корпус 5 с размещенными в нем обмотками 2,3,4, также защищены от воздействия силы Р1 аналогично рассмотренному выше случаю при воздействии внешнего давления или низкой температуры.

При воздействии на преобразователь динамических нагрузок, например, силы Р2 в радиальном направлении (на фиг, 1 показано стрелкой Рг), от действующих на него механических ударных нагрузок или изменяющего по величине повышенного давления окружающей среды взаимное перемещение в радиальном направлении ферромагнитного корпуса 5 с жестко закрепленными в нем обмотками 2,3,4 и защитного кожуха 6 ограничивается за счет соприкосновения их через внутреннюю фторопластовую гильзу 7, При этом происходит демпфирование воздействующих на преобразователь ударных нагрузок, а следовательно и повышение надежности работы, Технико-экономическим преимуществом данного преобразователя является: повышение точности измерения за счет

5 уменьшения дополнительной погрешности вследствие того, что в преобразователе перемещений не происходит разбалансировки рабочей и компенсационной частей, т.к, исключаются механические воздействия на

10 возбуждающую и измерительную обмотки при изменении геометрических размеров защитного кожуха в продольном направлении от воздействия давления внешней среды вдоль оси датчика, изменения

15 температуры и других дестабилизирующих факторов, вследствие того, что фторопластовая гильза и жестко связанный с ней защитный кожух при этом перемещаются по сопрягаемой с ним наружной поверхности

20 ферромагнитного корпуса; повышение надежности работы путем исключения возможных обрывов обмоточного провода обмоток и их выводов, вследствие исключения механических

25 воздействий на обмотки и их выводы за счет предлагаемой конструкции защитного кожуха датчика, который обеспечивает свободное его перемещение в продольном направлении относительно ферромагнитно30 го корпуса с расположенными в нем обмотками и их выводами, при воздействии давления внешней среды, температуры и других дестабилизирующих факторс в, 35

Формула изобретения

Трансформаторный преобразователь линейных перемещений, содержащий защитный стаканообраэный кожух. выполнен40 ный из диамагнитного материала, размещенный в нем коаксиально ферромагнитный цилиндрический корпус, закрепленный s его внутренней полости магнитопроводящий сердечник с разме45 щенными на нем двухсекционной обмоткой возбуждения, измерительной и компенсационной обмотками, а также симметрирующую пластину, выполняющую функции компенсационного якоря и установленную с

50 постоянным зазором относительно компенсационной обмотки, и рабочий якорь, установленный с возможностью изменения зазора между ним и донышком кожуха и предназначенный для связи с объектом кон55 троля, отл и ча ю щи и t: я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности в работе в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, он снабжен жестко прикрепленной к внутренней цилиндрической поверхности защитного кожуха

1768936

Составитель Н, Конаков

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор 3. Салко

Редактор

Заказ 3636 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 фторопластовой гильзой, установленной с возможностью скольжения по поверхности ферромагнитного корпуса в направлении продольной оси преобразователя.