Гидроэлектрический датчик для измерения линейных размеров движущихся изделий

 

Союз Советсиик

Социалистические

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕЙИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«ц910256 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070780 (21) 2951931/22-02 с присоединением заявки J% (23 ) Приоритет

Опубликовано 070382. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 070382 (51)М. Кл.

В 21 В 37/00

0 О1 В 7/02

1««удерстеекный камнтет

СССР

«о делам взебретений и открытий (53) УДК621.77..23.022. 6 (088.8) / (72) Авторы изобретения

И.И.Онищенко и В.В.Полоник :Ят;., ), Запорожский индустриальный институт,, „ *

1 м (Ыт410

1 Г Л „ :fl "7":, с (71) Заявитель

Ь4БАИдТ Р

I (S4) ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ДВИИУЩИХСЛ

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров движущихся изделий, например проката, в процессе его производства.

Известен способ и устройство дат5 чиков, в которых измерение линейных размеров выполняется с помощью электропроводной жидкости $1).

Эти датчики имеют широкий диапазон измерений контролируемых изделий, однако точность измерений невысокая, поэтому они пригодны в основном для контроля крупногабаритных изделии, имеющих большое поле допусков.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эФФекту является устройство гидроэлектрического датчика, в котором струя жидкости, подводимая к поверхности контролируемого объекта, является плечом измерительного моста.

Устройство включает подводящую трубу с насадкой, направляющей струю жидкости на металл. Подводящая элект" ропроводную жидкость труба выполнена с изоляционными патрубками, причем первые два иэ них включены в цепь усилителя, а второй и третий - в цепь источника питания (2 ).

Недостатком такого устройства является использование трубчатых токо" съемных электродов, выполненным в виде штуцеров, для подключения регист. рирующего усилителя, по изменению напряжения на выходе которого судят о размере контролируемого проката °

Большие геометрические размеры штуцеров по длине, их цилиндрическая Форма существенно снижает точность измерений при колебаниях удельного сопротивления жидкости.

Токосъемный штуцер производит полное пространственное разделение. струи на отдельные участки и элект-: рически соединяет образующиеся омические сопротивления в последова3 9102 тельную цепь, составляющую полумост.

По обеим сторонам штуцера в струе должны быть точки, электрический потенциал которых совпадает с потенциалом токосъемного штуцера. Вследствие значительного. различия удельного омического сопротивления жидкости и металлического штуцера в зоне контакта непосредственно с электродом контактирует только по- 1о верхностный слой струи, участки струи, располагающиеся ближе к ее оси, контактируют с внутренней полостью цилиндрического штуцера через частицы электропроводной жидкости, что соответствует введению дополнительных омических сопротивлений. Это приводит к тому, что основная масса точек, потенциал которых совпадает с потенциалом токосъемного штуцера, находятся не в полости торца электрода, а располагаются во внутренней полости штуцера с максимальным отклонением от плоскости торца по оси струи, При этом искажается продольный градиент напряжения в струе, поскольку наружные слои струи, контактирующие с торцовой поверхностью штуцера, короче внутренних слоев струи, располагающихся в полости шту- ЗВ цера, а разность потенциала между ними одинакова.

Различие продольного градиента по сечению струи приводит к появлению поперечной составляющей электрическо- 35 го тока, которая оказывает влияние на распределение продольного градиента. В процессе измерений используется некоторое среднедействующее зна" чение продольного градиента, которое Ж и определяет уровень электрического сигнала, снимаемого с плеч моста. Действующее значение продольного градиента существенно зависит от случайных колебаний удельного сопротивления 45 жидкОсти, длины струи В изоляционных па трубках, диаметра отверстия штуцера и площади контактирующего торца штуцера.

В случае использования неравновесного моста, который образован струями N различной длинь1 и, следовательно, различного омического сопротивления,, точность измерений будет невысокой, а стабильность измерений в значительной степени будет определяться колебаниями удельного электросопротивления жидкости, зависящего от концентрации и химического состава примесей, 56 температуры и других влияющих факторов.

Целью изобретения является повышение точности и стабильности измерений.

Цель достигается тем, что гидроэлектрический датчик состоит из подводящей трубы с фланцем, диэлектрических патрубков, насадки, направляющей струю жидкости на металл, двух электродов из металлической сетки, двух токосъемных элементов, источника питания, двух резисторов, двух ускорителей и регистрирующего прибора, причем первый электрод заземлен, второй электрод через сопротивления и усилители соединен с токосъемными элементами, один полюс источника питания заземлен, а другой соединен cî вторым электродом, регистрирующий прибор своими полюсами подключен ко входам усилителей, а токосъемные элементы состоят из двух контактирующих шайб, одна шайба выполнена из металла, а другая - из гигроскопического гидрофильного материала, при этом внутренний диаметр гидрофильной шайбы равен внутреннему диаметру насадки, а металлический не менее двух ее диаметров.

На чертеже изображен предлагаемый гидроэлектрический датчик.

Датчик состоит из трубопровода 1 с фланцем 2, герметично установленного металлического сетчатого электрода 3, примыкающего к диэлектрическому патрубку 4, токосъемного элемента, содержащего шайбу 5 из гиг1 оскопйческого гидрофильного материала и металлическую шайбу 6, которые контактируют между собой по кольцевой поверхности диэлектрического патрубка 7, герметично установленного электрода 8 из металлической сетки, диэлектрического патрубка 9, второго токосъемного элемента, содержащего шайбу 10,из гидрофильного материала и металлическую шайбу 11, насадки 12 из диэлектрического материала, которая формирует струю 13, направленную на контролируемый прокат

14, движущийся по рольгангу .15, источника 16 электрического питания, усилителя 17, вход которого подклю-, чен к нагрузочному резистору 18, а выход к шайбе 6, усилителя 19, вход которого подключен к нагрузочному резистору 20. а выход - к шайбе 11

910256 б

t0

Токосъемное устройство в измерительной диагонали моста образовано шайбой 5 из гигроскопичного гидрофильного материала, например льняной или хлопчатобумажной ткани, соприкасающейся с образующей поверхностью струи. В результате гидрофильных свойств шайбы электропроводная жидкость струи распределяется по ее объему, создавая круговой электрический контакт струи с металлической шайбой 6. Внутренний диаметр металлической шайбы 6 выбран не менее двух диаметров струи с тем, чтобы практически исключить влияние металличес- кого электрода на распределение ,продольного градиента напряжения в струе. Аналогичное токосъемное устройство образовано шайбой 10 из гидрофильного материала и металличес-. кой шайбой 11, Толщина шайбы из гидрофильного материала выполняется меньше четверти диаметра струи.

Уменьшение толщины шайбы способствует ослаблению возмущающего действия токосъемного устройства на распреде" ление продольного градиента в струе.

Тонкая гидрофильная шайба обладает

40 регистрирующего измерительного уст» ройства 21.

В процессе работы датчика электропроводная жидкость поступает по трубопроводу 1 с избыточным гидростатическим давлением, проходит через отверстие фланца 2, продавливается сквозь ячейки сетчатого металличас" кого -электрода 3, заполняет полость диэлектрического патрубка 4 и примыкающего к нему диэлектрического патрубка 7. Далее жидкость продавливает ся через ячейки сетчатого электрода

8, заполняет полость диэлектрического патрубка 9 и примыкающей к нему насадкой 12 из диэлектрического материала формируется в компактную струю 13.

В процессе измерений струя замыl кается на контролируемый прокат перемещаемый по рольгангу 15, образуя схему измерительного неравновесного моста, питающегося от источника 16 электрического питания. Один полумост образован струей, заключенной между плоскостями электродов

3 и 8, а другой полумост образован струей, заключенной между плоскостью электрода 8 и плоскостью контролируеМого проката t4.

35 повышенным омическим сопротивлением, поэтому для исключения влияний регистрирующего измерительного устройства

21 на электрический режим работы моста сигнал информации, снимаемый с измерительной диагонали моста пода ется на усилители 17 и 19 с большим входным сопротивлением.

Усилители включены по дифференциальной схеме, электрический сигнал разбаланса моста, определяемый контролируемым размером проката, снимается с нагрузочным Резисторов

18 и 20 и регистрируется измеритель" ным устройством 21.

В предложенном гидроэлектрическом датчике искажения продольного градиента минимальны, поскольку подключение электрического питания в схему полумостов производится плоскими электродами, один из которых выполнен из металлической сетки, другой образован измеряемым изделием, контактируюц|ими по всему поперечному сечению струи. Токосъемный элемент для снятия сигнала информации с дизгонали моста имеет набольшую площадь контакта со струей, а использование шайбы из гидрофильного материала позволяет удалить металлический электрод, выполненный в виде шайбы, от образующей поверхности струи, что также способствует ослаблению искажений продольного градиента в струе.

Описанное устройство гидроэлектрического датчика допускает использование электропроводной жидкости со значительными колебаниями удельного сопротивления, имеет повышенную точность измерений и хорошую стабильность, позволяющие использовать его для контроля изделий, имеющих малое поле допусков по точности. Это йозволяет су" щественно расширить область примене" ния гидроэлектрических датчиков.

Формула изобретения

Гидроэлектрический датчик для изм р ния ли ейных Разм ров движущихся изделий содержащий подводящую трубу с Фланцем, диэлектрические патрубки и насадку, направляющую струю жидкости на металл, два электрода из металлической сетки, два токосъемных элемента, источник питания, два резистора, два усилителя и регистрируюций прибор, о т л и ч а ю " щ и " с я тем, что, с целью повыше910256

Составитель А,Абросимов

Техред g.Гергель, Корректор A.Äçÿòêo

Редактор C.Tèòoâà

Заказ 957/6 Тираж 842 Подписное

ВИИИПИ 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 ния точности измерений, токосъемные эпементы состоят из двух контактирувщих шайб, одна шайба выполнена из металла, а другая - из гигроскопического гидрофильного материала, при этом внутренний диаметр гидрофильнай шайбы равен внутреннему диаметру насадки„ а металлический - не более двух ее диаметров.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР, V 462067, кл. ь 01 8 13/02, 1971.

2.,Авторское свидетельство СССР

8 395137, кл. В 21 8 37/00, (прототип).