Устройство для регулирования температуры вращающейся детали

 

О П И С А Н И Е ()661521

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.10.77 (21) 2535219/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

,/

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79 (51) М.К .

G 05 D 23/19

Государственный комитет

СССР по долам изобретвннй н открытий (53) УДК621.555..6 (088.8) А. Ш. Фрадин, А. Б. Смагоринский, В. И. Мондрус, P. Л. Рабкин и А. Л. Шатохин (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт машин для производства синтетических волокон (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ДЕТАЛИ

Изобретение относится к области регулирования температуры вращающихся тел, преимущественно вытяжных обогреваемых цилиндров машин для производства химических нитей. Оно может найти применение для регулирования и измерения температуры дру- 5 гих вращающихся объектов, например роторов электрических машин, сушилок барабанного типа, вращающихся обжиговых печей.

Известно устройство для регулирования температуры вращающихся тел (11. Недостаточная точность работы такого устройства обусловлена тем, что оно содержит мостовую схему, требующую питания от высокочастотных генераторов напряжения переменного тока со стабильными параметрами. Полезный сигнал датчиков температуры в устройстве проходит через измерительные усилители и измерительные приборы, которые подвержены температурному, временному дрейфу и другим помехам.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство 20 (21 для регулирования температуры вращающейся детали, содержащее связанные с вращающейся деталью датчик температуры, задатчик температуры, вращающийся трансформатор и измерительный мост, входная диагональ которого связана с высокочастотным генератором, а выходная — со входом фазочувствительного выпрямителя, к выходу которого подключен исполнительный элемент.

Такое устройство не обеспечивает высокой точности измерения и регулирования температуры, так как при нестабильности частоты и амппитуды напряжения высокочастотного генератора на выходе устройства появляется ошибка измерения. Дополнительные погрешности измерения обусловлены температурным и временным дрейфом измерительных усилителей. В результате при одной и той же фактической температуре цилиндра показания измерительного прибора или выходной сигнал измерительного усилителя отличаются на некоторую величину, определяющую погрешность устройства. Это не позволяет использовать такие устройства в машинах совмещенного процесса формования и вытягивания синтетических нитей. Кроме того,. в этом устройстве нелинейная зависимость выходного сигнала от температуры цилиндра существенно затрудняет градуировку прибора и требует для каждого уст66152

3 ройства индивидуальной тарировки, т. е. затрудняет и удорожает его изготовление.

Наличие двух вращающихся трансформа— торов усложняет конструкцию устройства.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что предложенное устройство содержит неподвижный трансформатор, первичная обмотка которого включена в одно плечо измерительного моста, в смежное плечо которого вклю10 чена первичная обмотка вращающегося трансформатора, а вторичные обмотки неподвижного и вращающегося трансформаторов подключены соответственно к задатчику и датчику температуры.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит вращающуюся обогреваемую деталь,— цилиндр (на чертеже не показан), в теле которого установлен датчик температуры 1, выполненный в виде плати- 20 нового термометра сопротивления, подключенный ко вторичной обмотке 2 вращающегося трансформатора 3. Задатчик температуры, выполненный в виде постоянного 4 и переменного 5 резисторов, подключен ко вторичной обмотке 6 неподвижного трансформа25 тора 7, идентичного по всем электромагнитным параметрам трансформатору 3. Первичные обмотки трансформаторов 3 и 7 включены в смежные плечи измерительного моста 8, в противоположные плечи которого включены одинаковые постоянные резисторы

9 и 10. К входной диагонали моста 8 (точки «а», «б») подключен высокочастотный генератор 11, а к выходной диагонали (точки «в», «г») — вход фазочувствительного выпрямителя 12. Выход последнего подключен ко входу исполнительного элемента 13, состоящего из тиристорного регулятора мощности 14, нагруженного на обмотку индукционного нагревателя 15.

Устройство работает следующим образом.

Если фактическая температура цилиндра отличается от заданной, то активное сопротивление термометра 1 отличается от суммарного активного сопротивления резисторов 4 и 5. При этом в диагонали моста меж- 45 ду точками «в» и «г» возникает напряжение, амплитуда которого и фаза зависят от величины разбаланса мостовой схемы, т. е. от разности сопротивлений термометра и задатчика. Фазочувствительный выпрямитель 12 выпрямляет это напряжение, ин50 тегрирует и усиливает его. Полярность и темп роста напряжения на выходе выпрямителя 12 определяются сигналом на его входе.

Выходной сигнал выпрямителя 12 через регулятор мощности 14 воздействует на катушку нагревателя 15, увеличивая или уменьшая величину напряжения, подводимого к катушке. При этом в соответствии со знаком управляющего сигнала входе регулятора 14 из1

4 меняется (увеличивается или уменьшается) тепловой поток Q, направленный от нагревателя 14 в тело цилиндра. При этом температура последнего, а вместе с ней и сопротивление термометра 1, начинают изменяться. Этот процесс длится до тех пор, пока сопротивление термометра не окажется равным сопротивлению задатчика. Поскольку оба трансформатора 3 и 7 идентичны по всем электромагнитным параметрам, то при равенстве активных сопротивлений во вторичных обмотках, полные сопротивления первичных обмоток также равны. Измерительный мост

8 при этом оказывается полностью сбалансированным. Напряжение в диагонали «в»вЂ”

«г» равно нулю. Сигнал на выходе выпрямителя 12 прекращает изменяться, а вместе с ним прекращает свое изменение и тепловой поток от нагревателя 15. При изменении, например, из-за колебания напряжения сети, величины теплового потока или температуры цилиндра изменяется величина сопротивления термометра 1. Возникающее при этом различие в сопротивлениях термометра и задатчика температуры приводит к разбалансу измерительного моста и к подаче нового управляющего сигнала на регулятор 13. Последний изменяет подводимое к катушке нагревателя 15 напряжение. Цикл регулирования длится до тех пор, пока вновь не будет достигнуто равновесие измерительного мос— та.

Таким образом, устройство находится в покое только в том случае, если активные сопротивления термометра сопротивления и задатчика температуры равны. Но при этом оказывается, что температура цилиндра однозначно определена резистором задатчика.

Очевидно, что на работу схемы не влияют колебания амплитуды и частоты напряжения высокочастотного генератора, так как эти колебания не могут нарушить баланс измерительного моста, смежные плечи которого имеют равные сопротивления.

Следовательно, предложенное устройство не требует для питания мостовой схемы генератора с высокостабильными параметрами. Это дает предложенному устройству существенные преимушества перед известными, так как упрощает и удешевляет его конструкцию, обеспечивает высокую точность его работы.

Наличие в предложенном устройстве одного двухобмоточного вра цающегося трансформатора также упрощает и удешевляет конструкцию устройства.

Точность регулирования температуры в предложенном устройстве повышена за счет включения задатчика температуры во вторичную обмотку неподвижного трансформатора, идентичного по электромагнитным параметрам вращающемуся, имеющему во вторичной обмотке термометр сопротивления, и за счет соединения первичных обмоток трансформаторов и постоянных резисторов в мос661521

Составитель Л. Птенцова

Техред О. Луговая Корректор М. Демчик

Тираж 1014 Подписное

ЦНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Утехина

Заказ 2474/50

5 товую схему, одна из диагоналей которой подключена ко входу фазочувствительного выпрямителя.

При этом температура цилиндра линейно зависит от сопротивления задатчика, в отличие от известных устройств.

Предложенное устройство не требует примейения (благодаря описанной схеме включения задатчика) измерительных усилителей, дрейф которых мог бы отрицательно влиять на точность измерения. Изменение температуры окружающей среды также не может вызвать разбаланс мостовой схемы, так как плечи моста находятся в одинаковых температурных условиях, а постоянные резисторы и резисторы задатчика изготовлены из материала с очень малым температурным коэффициентом сопротивления, например из манганина.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры вращающейся детали, содержащее свя6 занный с вращающейся деталью датчик температуры, задатчик температуры, вращающийся трансформатор, измерительный мост, входная диагональ которого связана с высокочастотным генератором, а выходная со входом фазочувствительного выпрямителя, к выходу которого подключен исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, оно содержит неподвижный транформатор, первичная обмотка которого включена в одно плечо измерительного моста, в смежйое плечо которого включена первичная обмотка вращающегося трансформатора, а вто— ричные обмотки неподвижного и вращающегося трансформаторов соединены соответственно с задатчиком и датчиком температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Хо 1816936, по Н кл. 74 В 8/04, 1974.

2. Патент ФРГ Хе 1223029, по Н кл. 42 r 31/00, 1970.