Устройство для измерения температурывращающихся деталей машин

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф 4 г

К АВТЬРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, сеид-ву(22) Заявлено 180779 (21) 2799130/18-10 (5 )M. K/I °

G 01 К 13/08 с присоединением заявки ¹

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий (23) ПриоритетОпубликовано 15.05.81. Бюллетень Но 18

Датаопубликования описания 150581 (53) УДК 536, 53 (088. 8) (72) Авторы изобретенил

Е. П. Дыбан, В. Н. Клименко, И. И. Ковален

Институт технической теплофизики /

АН Украинской ССР Р /

Ф (71) Заявитель

/ (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ВРАЦАЩИХСЯ ДЕТАЛЕЙ MNtlHH

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры вращаю щихся деталей машин с бесконтактным звеном передачи информации от вращающегося датчика к неподвижному измерительному прибору, и может быть использовано для измерения температуры вращающихся деталей машин, преимущественно газотурбостроении.

Известно устройство для измерения температуры вращающихся объектов, содержащее датчик температуры, бесконтактное звено передачи информации, выполненное в виде индукционно связан- !5 ных подвижной и неподвижной катушек, усилитель и индикаторный прибор (1j, Недостатком устройства является невысокая точность измерения, вызванная тем, что амплитуда выходного 20 сигнала зависит от сопротивления измерительной цепи.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения температуры вращакщихся деталей машин, содержащее размещенные на вращающейся детали катушки индуктивности с подключенными к ним термопреобразователями, неподвижно установленные электричес- 30 ки связанные между собой приемные катушки индуктивности с подключенным к ним индикаторным прибором и неподвижно установленные по обе стороны от плоскости перемещения подвижных катушек две электрически связанные между собой компенсационные катушки индуктивности, соединенные с регулируемым источником пострянного тока. В этом устройстве постоян-. ный ток, протекающий в цепи термопреобразователя и пропорциональный измеряемой температуре детали, возбуждает в подвижных катушках магнитное поле, которое при вращении детали индуцирует в приемных катушках импуль-.ы ЭДС с амплитудой, пропорциональной измеряемой температуре.

Величину наведенного при этом тока контролируют по индикаторному прибору, подключенному к приемным катушкам. В компенсационных катушках, подключенных к регулируемому источнику постоянного тока, также возбуждается магнитное поле, которое при вращении детали индуцирует компенсирующие импульсы ЭДС в подвижных катушках, размещенных на этой детали, при этом наведенный ток направлен навстречу току термопреобра830154 зователя. Изменяя величину тока в компенсационных катушках, можно пол- ностью скомпенсировать ток термопреобраэователя, т.е. добиться такого результата,что величина сопротивления измерительной цепи: термопреобразователь — подвижные катушки, не влияет на точность измерения (?).

Недостаток этого устройства заключается в том, что применение двух компенсационных катушек с сердечниками вносит дополнительные ошибки в измерение температуры вращающихся деталей.

Это происходит вследствие того, что в процессе работы устройства в условиях воздействия температур, вибрации, механических нагрузок, внешних магнитных полей и по другим причинам магнитные свойства сердечников не остаются постоянными, что неизбежно ведет к изменению передаточных характеристик устройства, а, следо- () ват ель но, к снижению точности измерения. Однако исключить сердечники из состава компенсационных катушек невозможно, так как при этом существеньо,меняются характер распределения 5 и интенсивность магнитного поля, создаваемого этими катушками, что ведет к уменьшению чувствительности устройства и искажению формы компенсирующих импульсов, вследствие чего не достигается полная компенсация тока термопреобразователя.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в устро ство дополнительно введены две компенсационные катушки, причем все компенсационные катушки электрически соединены между собой и установлены на равном расстоянии друг от друга вдоль окружности, лежа- 40 щей в плоскости, касательной к поверхности перемещения оси подвижной катушки, осями вдоль радиусов этой окружности.

Кроме того, осевые отверстия компенсационных катушек, ограниченные витками их обмоток, имеют прямоугольное сечение с большими сторонами, параллельными плоскости окружности, вдоль которой расположены компенса1 ционные катушки.

На фиг. 1 приведено устройство для измерения температуры вращающихся деталей; общий вид, разрез, на фиг.2то же вид сверху; на фиг. 3 — схема и „ графики, поясняющие принцип формирования компенсирующего импульса.

Устройство для измерения температуры вращающихся деталей содержит диэлектрический диск 1, расположенный на валу 2 термометрируемой детали. бО

В диске 1 установлены подвижные катушки 3, к каждой из которых подключен термопреобразователь 4, например, термопара, На неподвижном основании (не показано) пс обе стороны от 65 плоскости вращения подвижных катушек

3 симметрично ей соосно установлены электрически связанные между собой приемные катушки 5-8 с подключенным к ним индикаторным прибором, 9. На этом же основании размещены электрически связ анные между собой компенсационные катушки 10-13, подключенные к регулируемому источнику 14 постоянного тока. При этом компенсационные катушки установлены по обе стороны от плоскости перемещения под-. вижных катушек 3 симметрично относительно этой плоскости и равномерно распределены вдоль окружности, лежащей в плоскости, касательной к поверхности перемещения оси подвижной катушки 3 так, что их оси направлены вдоль радиусов этой окружности. Сим- метричное расположение приемных и компенсационных катушек по обе стороны от плоскости перемещения подвижных катушек 3 устраняет влияние на ре-,. зультат измерения осевых смещений подвижных катушек 3 вместе с валом 2 термометрируемой детали, неизбежно имеющих место при вращении детали.

Компенсационные катушки выполнены без сердЕчников таким образом, что осевые отверстия, ограниченные витками их обмоток, имеют прямоугольное сечение. Большие стороны сечений этих отверстий ориентированы параллельно плоскости размещения катушек 10-13.

Этим обеспечивается минимальное pac= стояние между отверстиями компенсационных катушек, что является одним из условий наиболее эффективного взаимодействия их магнитных полей. Такое конструктивное выполнение компенсационных катушек, их взаимное расположение относительно подвижных катушек 3 и соединение между собой обеспечивает создание магнитного поля такой формы и интенсивности, которые необходимы для формирования компенсирующего импульса требуемой формы и длительности. Для исключения влияния помех, создаваемых внешними магнитными и электрическими полями, обмотки двух рядом расположенных приемных катушек 5 и 7, б и 8 включены встречно, а между парами катушек 5 и

7, б и 8 применено согласное включение. За счет этого ЭДС наводок в каждой паре катушек 5 и 7, б и 8 практически отсутствует, в то время как полезный сигнал образуется в виде суммы ЭДС, наводимых в каждой паре приемных катушек 5 и 7, б и 8.

Устройство работает следующим образом.

Постоянный ток, возникающий в цепи термопары 4 возбуждает в подвижной катушке 3 магнитное поле, индуцирующее при вращении детали в прием- . ных катушках 5-8 импульс ЭДС, амплитуда которого пропорциональна измеряемой температуре детали. Неличи8 30 154 на наведенного в приемных катушках

5-8 тока контролируется по индикаторному прибору 9. В компенсационных катушках 10-13, подключенных к источнику 14 постоянного тока, также возбуждается магнитное поле, форма и характер изменения которой условно представлены на фиг. 3. При вращении детали это поле индуцирует в подвижных катушках 3 импульс, компенсирующий в течение периода измерения ЭДС термопары 4 ° Полная компенсация дос« тигается путем изменения величины постоянного тока, подаваемого от источника 14. В момент достижения полной компенсации ток в цепи термопары

4 отсутствует, импульс ЭДС в прием- 11 ных катушках не и ндуциру ется, и ток в цепи индикаторного прибора равен нулю. Поэтому уменьшение до нуля вы-. ходного сигнала в приемных катушках, фиксируемое индикаторным прибором 9, определяет момент измерения температуры вращающейся детали, а о ее температуре судят ro показанию индикаторного прибора регулируемого источника 14 постоянного тока, измеряющего величину тока компенсации.

Формирование компенсирующего импульса осуществляется следующим образ ом.

Составляющая магнитного поля двух компенсационных катушек 10 и 12 (фиг. За), расположенных возле одного из торцов подвижной катушки 3, направленная вдоль ее оси,изменяется во времени так, как это показано на З5 фиг. Зб. На участке длительностью ф магнитное поле изменяется практически линейно и имеет наибольшую интенсивность. В этом случае обеспечивается пересечение витков обмотки подвиж-4Q ной катушки 3 интенсивным магнитным полем компенсационных катушек 10 и

12 на всем участке, что позволяет сформировать компенсирующий импульс требуемой формы и длительности, сох-„

Э ранив при этом высокую чувствительность устройства.

Наличие двух дополнительных компенсационных катушек, их новое расположение, позволяет повысить точность измерения температуры, что расширяет сферу применения устройства.

Формула изобретения

1. Устройство дли измерения температуры вращающихся деталей машин, содержащее размещенные на вращающейся детали катушки индуктивности с подключенными к ним термопреобразователя- ми, неподвижно установленные электрически связанные между собой приемные катушки индуктивности с подключенным к ним индикаторным прибором и неподвижно установленные по обе стороны от. плоскости перемещения подвижных катушек две электрически связанные между собой компенсационные катушки индуктивности, соединенные с регулируемым источником постоянного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены две компенсационные катушки, причем все компенсационные катут,1ки электрически соединены между собой и установлены на равном расстоянии друг дт друга вдоль окружности, лежащей в плоскости, касательной к поверхности перемещения оси подвижной катушки, осями вдоль радиусов этой окружности.

2 . Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, осевые отверстия компенсационных катушек, ограниченные витками их обмоток, имеют прямоугольное сечение с большими сторонами, параллельными плоскости ок-ружности, вдоль которой расположены компенсационные катушки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 180833, кл. С 01 К 13/08, 1965, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2514257/18-10, кл. G 01 К 13/08, 08.07.77.

830154 а)

Составитель В. Голубев

Редактор. Л. Копецкая Техред Н. Майорош Корректор Г.Решетник

Заказ 3787/85 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4