Устройство для контроля скорости вращения вала

 

ИСАНИЕ <, Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.07. 81 (21) 3324030/18-10 с нрисоедннениеат заявки М (23)Приоритет

Опубликовано 07.01.83.6ктллетень М 1

Дата опубликования описания. 09.01.83

{sl)N. Кл.

601 Р 3/30

Геауддрстеелвьа кемлтет

СССР

{53) УДК 531 ° 767 (088.8 ) пв делам кзабретеккй и етерытий

Р ф

В.И. Сажин, А.И. Юрченко, В.П. Гуменчук и В.И. Федосеев

Р с (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель 4 с

Г ъ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ

ВРАЩЕНИЯ ВАЛА.

Изобретение относится к измери" тельной технике и может быть исполь зовано, например, для контроля скорости и наличия вращения объектов, находящихся во взрывоопасных помещениях, s замкнутых, или герметичных объемах.

Из.вестно устройство для контроля скорости вращения, содержащее датчик скорости вращения, включающий связанный с контролируемым валом постоянный магнит с радиальной намагниченностью, измерительный элемент в виде обмотки на тороидальном сердечнике,,-включенной в измерительную схему и отделенную от постоянного магнита то- копроводящим стаканом, и индикатор.

При вращении постоянного магнита в токопроводящем стакане наводятся вихревые токи, которые создают свой магнитный поток, уменьшающий магнитный поток от постоянного магнита и,следовательно, снижающий подмагничивание тороидального сердечника, при этом

2 увеличивается индуктивность обмотки, размещенной на нем. Кроме того, чем больше скорость вращения контролируемого вала, тем сильнее экранирующее действие токопроводящего стакана и тем больше сигнал на выходе измерительной схемы (1 1.

Недостаток известного устройства состоит в невозможности его использования во взрывоопасных помещениях, так как наличие токонесущей обмотки ограничивает область применения его.

Кроме того, при применении устройства в условиях работы с агрессивными средами. приходится помещать обмотку с тороидапьным сердечником в защитный чехол, что увеличивает зазор между сердечником и постоянным магнитом и уменьшает выходной сигнал. Причем постоянный магнит взаимодействует с измерительным элементом в виде обмотки на тороидальном сердечнике через неподвижный токопроводящий стакан. Устройство чисто электрическое с больши3 98752 ми токами и индуктивностями, исключающими его использование Во взрывоопасных помещениях.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой5 ство для контроля скорости вращения, содержащее неподвижное сопло, связанное с источником продуваемой среды, заслонку, установленную на деформируемом элементе, и индикатор. о

В известном устройстве заслонка сопла выполнена в виде центрированно-. го по наружному диаметру относительно оси вращения сплошного диска, укрепленного на вращающемся валу и деформируемого под воздействием центро" бежных сил. При вращении вала зазор между .соплом и диском увеличивается, уменьшается сопротивление истечению воздуха через сопло и уменьшается дав-; ление его перед соплом, что регистрируется индикатором Q2 ).

Недостаток известного устройства состоит в ограниченности диапазона контролируемых скоростей. Ограниченность диапазона контролируемых скоростей определяется неравномерностью деформации материала диска.

Цель изобретения — расширение области применения известного устрой" ства.

Для достижения цели в устройство введен постоянный магнит, установленный на валу, заслонка выполнена в виде жестко скрепленных между собой ферромагнитного и токопроводящего дис35 ков, причем токопроводящий диск установлен со стороны магнита, а деформируемый упругий элемент жестко закреплен в корпусе.

Кроме того, токопроводящий диск снабжен цилиндрическим токопроводящим выступом, установленным по центру диска между полюсами постоянного магнита, выполненного вилкообразным.

На чертеже показано предлагаемое ,устройство.

Устройство состоит из сопла 1, неподвижно. укрепленного в корпусе 2, заслонки сопла 1, выполненной в виде жестко скрепленных между собой ферро- 5О магнитного 3 и токопроводящего 4 дисков, взаимодействующих с укрепленным на вращающемся валу 5 постоянным магнитом 6, и индикатора 7, подключенного к линии 8 между соплом 1 и дросселем 9. Токопроводящий диск 4 совмещен с дном стакана 10, выполненного в виде сильфона и обеспечивающего

6 4 подвижность в осевом направлении дисков 3 и 4. Между полюсами постоянного магнита 6, имеющего вилкообразную форму, размещен цилиндрический токопроводящий выступ 11. Выступ 11 выполнен в виде- усеченного конуса, малым основанием скрепленного с токопроводящим диском 4 или выполненного заодно с ним.

Подвижность дисков 3 и 4 может быть обеспечена как за счет упругости цилиндрической части стакана 10, так и за счет выполнения дна его из упругого материала, например, резины.

Токопроводящий диск 4 необходимо выполнять из немагнитного токопроводящего материала с малым удельным электрическим сопротивлением, например, ме;ди. В любом случае токопроводящий диск 4 должен располагаться между ферромагнитным диском З,и постоянным магнитом 6, так как необходимо, чтобы он пронизывался магнитными силовыми линиями постоянного магнита 6.

Устройство работает следующим обI разом.

Если вал 5 не вращается, магнитный поток постоянного магнита 6 замыкается через ферромагнитный диск 3, пронизывая токопроводящий диск 4, при этом за счет действия магнитных сил ферромагнитный диск 3 подтянут к постоянному магниту 6, что достигается за счет упругости сильфона, образующего стенку стакана 10. В это время зазор между соплом 1 и ферромагнитным диском 3 максимальный и струя воздуха почти беспрепятственно выходит из сопла 1. Токопроводящий диск 4 не оказывает в это время никакого влияния на прохождение магнитного потока, При вращении вала 5 с постоянным магнитом 6 в токопроводящем диске 4 начинают наводиться вихревые токи, которые в свою очередь создают свой магнитный пото к, направленный встречно магнитному потоку их создавшему,, т.е. магнитному потоку постоянного магнита 6. Это уменьшает степень взаимодействия между постоянным магнитом 6 и ферромагнитным диском 3, по" следний начинает удаляться от постоянного магнита 6 в сторону уменьшения зазора между соплом 1 и ферромагнит" ным диском 3. Упругие силы со стороны упругого стакана 10, которые раньше были уравновешены магнитным взаимодействием между постоянным магнитом 6 и ферромагнитным диском 3, также начи"

987526 б нают способствовать уменьшению указанного зазора. Уменьшение указанного зазора ведет к увеличению сопротивле" ния истечению воздуха из сопла 1 и увеличению давления в линии 8, что фиксируется индикатором 7 давления, отградуированного в числах оборотов.: вала 5.

Необходимо отметить, что при малых зазорах между постоянным магнитом 6 и ферромагнитным диском 3 можно допустить отсутствие рассеяния потока и считать, что весь магнитный поток постоянного магнита 6 замыкается через ферромагнитный диск 3, пронизы- 1$ вая токоввдущий диск 4. Чтобы сохранить это допущение при увеличении скорости вращения вала 5, когда иэ.-за экранирующего действия токопроводящего диска 4 расстояние магнитного 2О потока увеличивается, в устройстве токопроводящий диск 4 снабжен кольцевым выступом 11, расположенным между полюсами вилкообразного постоянного магнита 6. з$

Выступ 11, во"первых, .лрепятству" ет рассеянию той части магнитного потока постоянного магнита 6, которая при увеличении числа оборотов вала 5 из-за экранирующего действия токопро" 3> водящего диска 4 должна была бы скользить вдоль него (ведь поток постоян" ного магнита остается неизменным), не проходя через ферромагнитный диск 3, а следовательно и не пронизывая токопроводящий диск . Наличие выступа 11

l 35 в котором тоже наводятся вихревые то" ки, заставляет в большем диапазоне изменения скорости вала 5 значительную часть магнитного потока постоянного магнита 6 замыкаться через ферромаг" нитный диск 3. Во-вторых, вихревые токи, наведенные в выступе 11, так же направлены встречно магнитному потоку постоянного магнита 6 и способствуют уменьшению его взаимодействия с ферромагнитным диском 3, т.е. способствуют уменьшению зазора между соплом 1 и ферромагнитным диском 3.

Чем больше скорость вала 5, тем больше это их влияние, так как неуклон- но увеличивается часть магнитного потока, пронизываацая его. Этому споообствует и коническая. форма его, так как увеличивающимся магнитным потоком пронизывается все более массивная

5S часть его. Также необходимо отметить, что увеличение зазора между постоян" ным магнитом 6 и Ферромагнитным дис" ком 3 увеличивает сопротивление маг" нитной цепи и уменьшает степень магнитного взаимодействия между ними, . способствуя тем самым еще большему удалению Ферромагнитного диска 3.

Предлагаемое устройство можно ис" пользовать практически в помещениях любой категории и с одновременным обеспечением контроля за вращением рабочих органов, находящихся в замкнутых или герметичных объемах. В нем нет токонесущих элементов - источни" ков искры, а стакан можно выполнить практически из любого стойкого к агрессивным средам -материала " .важно обеспечить подвижность заслонки сопла, выполненной в виде скрепленных между собой Ферромагнитного и токопроводящего дисков.

Расширение диапазона контролируе" мых скоростей достигается прямо про" порциональнь1м изменением в больших пределах зазора между соплом и заслонкой при изменении скорости враще" ния контролируемого вала. При увели" чении скорости врац|ения контролируемого вала в токопроводящем диске наводятся все более увеличивающиеся вихревые токи, которые .способствуют уменьшению магнитного взаимодействия между постоянным магнитом и Ферромагнитным диском и удалению последнего от постоянного магнита.

Снабжение токопроводящего диска токопроводящим цилиндрическим выступом, входящим в полость между полюсами вилкообразного постоянного магнита, препятствует уменьшению доли магнитного потока, пронизывающего токопроводящйй диск, при увеличении скорости вращения вала, когда растет экранирующее влияние или, можно сказать, магнитное сопротивление токопроводящего дис" ка. В то же время необходимо иметь в виду, что с увеличением зазора между постоянньи и ферромагнитным диском растет сопротивление:прохождению магнитного потока через увеличивающий воздушный зазор, что уменьшает степень взаимодействия между постоянным магнитом и ферромагнитным диском и способствует увеличению зазора между постоянным магнитом и ферромагнитным диском, хотя величина вихревых токов в токопроводящем диске постепенно уменьшается из-за увели!ения зазора.

Кроме того, с уменьшением магнитного взаимодействия между постоянным магнитом и ферромагнитным диском рзс987526 тет влияние на изменение зазора деформационных сил со стороны упругих сил цилиндрической части стакана или

его дна, если оно выполнено упругим.

Все это обеспечивает изменение зазора 3 между соплом и заслонкой в значительно больших пределах, чем в известном, а следовательно, позволяет контролировать изменение скорости вращения контролируемого вала в значительно больших пределах.

Выходная характеристика устройства имеет достаточно хорошую линейность.

Наличие большого начального зазора между соплом и заслонкой позволяет сократить до минимума начальный неконтролируемый участок шкалы индикатора.

Формула .изобретения

1. Устройство для контроля скорости вращения вала, содержащее неподвижное сопло, подключенное к источнику продуваемой среды, заслонку, установленную на деФормируемом упругом элементе, и индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введен постоянный магнит, установленный на валу, заслонка выполнена в виде жестко скрепленных между собой ферромагнитного и токопроводящего дисков, причем токопроводящий диск установлен со стороны магнита, а деформируемый упругий элемент жестко закреплен в корпусе.

2. Устройство по и. 1, о т л и « ч а ю щ е е с я тем, что токопроводящий диск снабжен цилиндрическим токопроводящим,выступом, размещенным по центру диска между полюсами постоянного магнита, выполненного вилкообразным, Источники и нформа ции, принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 605l72, кл. С, 01 P 3/46, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 449301, кл. б 01 P 3/30, 1972 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 10286/32

Тираж 871 Подписное

Ф

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