Устройство для контроля температуры масла в турбомуфтах

 

GП ИCÀ.-ИИ Ei

ИЗОБРЕТЕНИЯ

28436I

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 1217.1969 (¹ 1328139/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14,Х.1970. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 8.1.1971

Кл. 42i, 10/03

42i, 11/04

МПК G Olk 7/38

G 01k 13/08

УДК 536.53:538.665 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий ори Соеете Мииистрое

СССР

Авторы изобретения

Г. М. Авсеев, И. С. Боград, А. С, Волин и Н. А. Горский

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МАСЛА

В ТУРБОМУФТАХ

Изобретение относится к области создания устройств для контроля температуры, в частности, масла в турбомуфтах шахтных приводов.

Известны устройства для контроля масла в тур бомуфтах, содержащие термочувствительный сердечник с известной зависимостью магнитной проницаемости от температуры и источник постоянного магнитного поля, укрепленные на вращающейся части турбомуфты, и преобразователь, укрепленный на неподвижной части турбомуфты, включенный в магнитную цепь источника поля параллельно термочувствительному сердечнику. Эти устройства не обеспечивают требуемой чувствительности и точности контроля.

В предложенном устройстве термочувствительный сердечник выполнен в виде замкнуто10 магнитопровода, например кольца, внутри которого укреплен постоянный стержневой магнит с осью намагничивания, лежащей в плоскости кольца, а преобразователь выполнен в виде магнитомодуляционного датчика продольного поля, выход которого через фазовый детектор включен на вход измерительного прибора. Термочувствительный сердечник с постоянным магнитом укреплен на вращающейся части турбомуфты. Такое выполнение устройства обеспечивает удобную установку его на турбомуфте, непрерывный контроль температуры, повышает чувствительность устройства и точность контроля.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства для контроля температуры масла в турбомуфтах; на фиг. 2— у становка первичного и оконечного преобразовательных элементов на турбомуфте; на фиг. 3 — конструкция первичного и оконечного преобразовательных элементов (узел А

10 фиг. 2).

Устройство состоит из стабилизированного блока 1 питания, генератора 2,магнитомодуляционпого датчика 8 продольного поля, установленного на неподвижном кожухе турбо15 муфты (на чертеже не показана), фазового детектора 4, стрелочного показывающего приоора 5, отградуированного в единицах температуры, усилителя б постоянного тока, регулятора и первичного преобразовательного эле20 мента 7, установленного на вращающейся части турбомуфты, температура масла которой кон тр ол ир уетс я.

Стабилизированный блок питания (см. фиг. 1) состоит из феррорезонансного стаби2S лизатора, выполненного на трансформаторе

7рь вторичные обмотки которого через балластные емкости С> и С2 включены на выпрямители из диодов Д1 — Д4 и Д.— Д8, на выходе которых подключены емкостные фильтры Сз

30 и С4 и стабилитроны Д9 и Д с. Напряжение, 284361 снимаемое со стабилитрона Дь служит для питания генератора 2, а напряхкение, снимаемое со стабилитрона Д,„,— для питания усилителя б постоянного тока. Стабилизированный блок питания включается в сеть переменного тока.

Генератор собран на 1ранзисторах Tl и Т2 и трансформаторе Тр,. Генератор пмсст две выходные обмотки. Одна выходная обмотка через последовательно включенную емкость С; питает обмотки 8 возбуждения магнитомодуляционного датчика 3. Емкость С,- является согласующим и фазосдвигающим звеном между выходом генератора и обмотками возбуждения магнитомодуляционного датчика. Кроме того, эта емкость является нагрузкой генератора при коротком замыкании цепи возбуждения датчика или работе последнего при весьма больших измеряемых магнитных полях, что исключает работу генератора в режиме, близком к короткому замыканию.

Вторая выходная обмотка генератора обмотка коммутирующего напряжения — выполнена со средней то lvîé и последовательно с добавочным резистором! вклю1ена на вход фазового детектора 4. Фазовый детектор предcTBвляет соооН нелинейный схеxlный с симметричной вольт-ампсрпой характеристикой, Детектор собран на че1ырех кремниевых диодах Д11 — Д14, включенных на общее постоянное запирающее напряи ение. В качестве источника постоянного запирающего напряжения служит падение напряжения от выпрямленного тока на сопротивлениях R и R, зашунтированных емкостями С„ и С; достаточной величины. Значение сопротивлений

Rl и Рд определяется из условия, чтобы падение напряжения на них от выпрямленного тока коммутации, обусловленного э.д.с. коммутирующей обмотки генератора, было равно требуемому значению запирающего напряжения. Добавочный резистор Р1 служит для ограничения коммутирующего тока, а сопротивление R4 для установки «цулл» на выходе детектора.

Магнитомодуляцио1 .пый датчик выполнен на двух одинаковых сердечниках (стержнях)

9 из мягкого ферромагнитного материала.

На каждом стержне 9 магннтопровода (полузонда) имеются две распределенные по его длине обмотки — первичная 8 и вторичная 10 имеют соответственно равное число витков.

Первичные обмотки полузондов соединены последовательно и согласно и образуют цепь возбуждения датчика, питаемую от генератора на транзисторах Т, и Т2 переменным током такой амплитуды, что материал сердечников периодически доводится полем возбуждения до состояния, олизкого к магнитному насыщению.

Вторичные обмотки 10 включены дифференциально, т. е. последовательно и встречно таким образом, что индуктируемые в них э.д.с. потоком возбуждения при отсутствии постоянного магнитного поля, подмагничивающего по5

65 лузонды, взаимно компенсируются. Если же на датчик действует постоянное магнитное поле, результирующая э.д.с. во вторичных (выходных обмотках) пе равна нулю, на выходе датчика индуктируется э.д.с. удвоенной частоты, фаза которой сдвигается на 180 при изменении направления внешнего поля на обР а TFIO0.

Величина э.д.с. удвоенной частоты в широких пределах изменяется прямо пропорционально величине составляющей напряженности внешнего магнитного поля, параллельной сердечникам (полузондам). Таким образом, магнитомодуляционный датчик является прибором, измеряющим величину напряженности поля в любом направлении по величине напряжения удвоенной частоты на выходе датчика, ориентированного в этом направлении.

Чагнитомодуляционный датчик описанного типа реагирует только на составляющую внешнего магнитного поля, которая направлена вдоль его сердечников, и совершенно нечувствителен к магнитным полям, перпендикулярным продольной оси сердечника. Поэтому дат iF i 11.1сн 1 стся дат !иком продольного поля.

Один из выходных зажимов магнитомодуляционного датчика (ММД-датчика) соединен со средней точкой обмотки коммутирующего напряжения генератора, а другой — со входом усилителя б постоянного тока.

Средняя точка сопротивлений запирающего напряжения (R2 и R3) также соединена со входом усилителя постоянного тока, параллельно которому включен показывающий прибор 5, проградуированный в единицах температуры.

Вход усилителя постоянного тока зашунтирован емкостью С11 для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения датчика.

Обмотка коммутирующего напряжения генератора выполнена со средней точкой, а выходное напряжение датчика включено на среднюю точку запирающего напряжения и коммутирующей обмотки для того, чтобы через источник измеряемого напряжения (выход датчика) не проходил ток коммутации, т. е. использована симметричная схема детектора.

Фазовый детектор работает следующим образом.

Для промежутков времени, когда мгновенное значение коммутирующего напряхкения R„ меньше значения постоянного запирающего напряжения U> на сопротивлениях R> и R>, цепь фазового детектора для измеряемого выходного напряжения датчика заперта, а для промежутков времени, при которых мгновенное значение коммутирующего напряжения больше значения постоянного запирающего напряжения Uo на сопротивлениях R> и Ra, цепь фазового детектора для измеряемого напряжения открыта. За один период коммутирующего напряжения цепь фазового детектора открыта два раза. Среднее значение коммутируюгцего тока за время открытого состояния детектора равно нулю.

284361

Таким образом, детектор работает как прерыватель с удвоенной частотой, причем время

«замыкания» регулируется величиной запирающего напряжения.

Выпрямленный ток от измеряемого напряжения в цепи нагрузки (показывающий прибор и вход усилителя) прямо пропорционален амплитуде выходного напряжения датчика, и обратно пропорционален общему сопротивлению в цепи переменного тока и нагрузки на выходе детектора. В зависимости от фазы выходного напряжения датчика выходное напряжение или ток на выходе детектора будет иметь ту или иную полярность, а фаза выходного напряжения датчика, как было сказано выше, меняется на противоположную при изменении полярности воздействующего на датчик поля.

Оба полузонда датчика вместе залиты специальным компаундом, выведены только два конца цепи возбуждения и два конца выходной цепи. Залитый ММД-датчик 8 помещен в диамагнитный корпус 11, укрепленный на неподвижном кожухе 12 турбомуфты. Первичный преобразовательный элемент 7 крепится в пробке вращающегося корпуса 18 турбомуфты. Он преобразует изменение температуры масла в непрерывное изменение потока рассеяния постоянного магнитного поля в околовоздушном пространстве. зс

Первичный преобразовательный элемент 7 состоит из температурозависимого ферромагнитного тела 14, постоянного магнита 15 и пробки 1б, укрепленной в стенке корпусе 17.

Пробка 1б выполнена из хорошо проводящего 35 тепло диамагнитного материала. Ферромагнитное тело 14 выполнено в виде кольца, по диаметру которого укреплен постоянный магнит 15 так, что его ось намагничивания лежит в плоскости кольца. Кольцо являетсл магии- 4О топроводом для потока постоянного магнита

15 и замыкает его полюса. В пробке 1б имеется полость, в которую заходит масло 18 и передает ему тепло.

Соответствующим выбором геометрических 45 и магнитных параметров термочувствительного сердечника и постоянного магнита можно довольно эффективно управлять потоком рассеяния в зоне оконечного преобразовательного элемента в зависимости от температуры. Кро- 50 ме того, при таком выполнении первичного преобразовательного элемента представляется возможным использовать ферромагнитные материалы не только с отрицательным коэффициентом магнитной проницаемости, но также 55 и с положительным коэффициентом. В качестве температурозависимого ферромагнитного тела принят никель-цинковый феррит, и Icloщий линейную зависимость начальной магнитной проницаемости от темпера гуры во всем измеряемоA," диапазоне температур.

Устройство контроля температуры масла в турбомуфте работает следующим образом.

Как видно из фиг. 1 и 3, постоянный магнит 15 в первичном преобразовательном элементе расположен относительно ММД-датчика таким образом, что его ось намагничивания параллельна продольной оси датчика, т. е. датчик включен в магнитную цепь параллельно термочувствительному сердечнику. По мере нагрева шунтирующего магнит ферромагнитного тела, его магнитная проницаемость увеличивается, и выходной сигнал с датчика уменьшается. Чтобы на вход усилителя подавался нулевой сигнал при максимальной контролируемой температуре, на вход усилителя подаетсл компенсационное напряжение, равное напряжению датчика при максимальной температуре. Тогда сигнал на входе усилителя изменяется от вполне определенного значения до нуля по линейной характеристике в зависимости от значения контролируемой температуры.

В динамическом режиме (при вращающейся турбомуфте) форма импульсов будет зависеть от распределения напряженности магнитного поля в воздушном зазоре датчика и магнита при удалении и приближении магнита к датчику. Длительность импульса зависит от скорости вращения турбомуфты и геометрических размеров магнита и датчика, а амплитуда импульсов — от температуры.

Предмет изобретения

Устройство для контроля температуры масла в турбомуфтах, содержащее термочувствительный сердечник с известной зависимостью магнитной проницаемости от температуры и источник постоянного магнитного поля, укрепленные на вращающейся части турбомуфты, и преобразователь, укрепленный на неподвиж oFI части турбомуфты, включенный в магнитную цепь источника поля параллельно термочувствительному сердечнику, отлачающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, термочувствительный сердечник выполнен в виде замкнутого магнитопровода, например кольца, внутри которого укреплен постоянный стержневой магнит с осью намагничивания, лежащей в плоскости кольца, а преобразователь выполнен в виде магнитомодуляционного датчика продольного поля, выход которого через фазовый детектор включен на вход измерительного прибора.

28436!

Составитель М. И. Фримштейн

Редактор Г. С. Антропова Техред Т. П. Курилко Корректор Л. В. Юшина

Заказ 3735/5 Тираж 480 Подписное

14НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2