УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ОБЪЕКТЕ Российский патент 1995 года по МПК G01K13/08 

Изобретение относится к измерению неэлектрических величин во вращающихся объектах и может быть использовано для измерения температуры во вращающихся печах.

Известно устройство для измерения температуры материала в печах [1] содержащее термопару и измерительный прибор, у которого токосъемное приспособление снабжено механизмом в виде электромагнита, закрепленного на подвижной части печи, и рычажной системы, закрепленной на неподвижной части. При прохождении электромагнита над рычажным механизмом он приводит в действие рычажную систему, которая замыкает контактную пару между термопарой и токосъемником. Недостатком устройства является то, что вследствие тепловых осевых перемещений печи зазор между полюсом электромагнита и якорем рычажной системы изменяется. Это приводит к уменьшению надежности срабатывания рычажной системы замыкания контактной пары.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство [2] принятое за прототип, которое содержит термопару, установленную в печи, измерительный прибор с двумя входами и токосъемное устройство для снятия электрического сигнала термопары смонтированной на вращающемся барабане и передачи его в измерительный прибор. Токосъемное устройство содержит токосъемник в виде параллельных металлических троллей, закрепленных с помощью изолирующей стойки на барабане, и токосъемные штанги, установленные на неподвижной изолирующей сойке. Концы термопары соединены с троллеями, а выходы измерительного прибора с токосъемными штангами. Свободные концы токосъемных штанг скользят по троллеям при вращении барабана. Для более надежного контакта токосъемные штанги снабжены пружинами. Недостатком устройства является то, что при осевых температурных перемещениях трубчатых печей, которое для печей длиной 150-180 м достигают 20-30 см, нарушается контакт между токосъемником и токосъемной штангой. Под действием осевых сил происходит искривление троллей и штанг, что выводит устройство из строя.

Вышеприведенный анализ уровня техники не выявляет отличительных признаков предлагаемого решения. Это позволяет сделать вывод о том, что оно превышает уровень техники, известный на дату подачи настоящей заявки.

Задачей предлагаемого решения является повышение надежности контакта в токосъемном устройстве, что повышает надежность работы всего объекта.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для измерения температуры во вращающемся объекте, включающем термопару, установленную на вращающемся объекте, измерительный прибор с двумя входами и токосъемник, содержит две токопроводящие лыжи, закрепленные на вращающемся объекте с помощью токоизолирующих стоек, две гибкие токопроводящие ленты, снабженные натяжными устройствами на их свободных концах, другие концы которых жестко закреплены на неподвижных токоизолирующих стойках, при этом и лыжи, и ленты расположены перпендикулярно продольной оси вращающегося объекта, каждый из концов термопары соединен с одной из токопроводящих лыж, а ленты соединены с соответствующими входами измерительного прибора. Минимальное расстояние гибких лент от оси вращения объекта должно быть не менее 1,1 радиуса объекта, а расстояние от оси вращения до токопроводящих лыж должно быть на 10-20% больше, чем расстояние от оси вращения до гибких лент.

Таким образом, периодически токопроводящие лыжи при вращении барабана касаются гибких лент и скользят по ним. Натяжные устройства лент обеспечивают хороший контакт между лыжами и лентами. Ширина лыж должна быть не менее предполагаемого температурного перемещения барабана. Лыжи должны быть изогнуты с радиусом кривизны, равным расстоянию от оси вращения до лыжи, чтобы исключить обрыв лент при касании их лыжами. Длина лыжи не должна быть больше 100-150 мм. В простейшем случае лыжа может быть выполнена в виде стремени с цилиндрической перекладиной, скользящей по ленте. Указанные мероприятия обеспечивают надежный контакт между концами термопары и входами прибора на период касания лыж (стремян) и лент. Необходимая продолжительность касания лыж и лент определяется скоростью отработки прибора. Рекомендуемое время касания 10-12 с. За это время измерительный прибор придет в равновесное состояние. Время касания определяют из выражения
t 2 π/ω˙ arccos (h/R), (1) где ω угловая скорость вращения барабана,
h расстояние от оси вращения до гибких лент,
R расстояние от оси вращения до лыж.

При отсутствии контакта между лыжами и гибкими лентами напряжение на входе усилителя измерительного прибора равно нулю, поэтому стрелка прибора неподвижна и остается на том месте, где она была к моменту предыдущего разрыва контактов.

На чертеже приведена схема устройства, которая содержит трубчатую печь 1, термопару 2, изолирующие стойки 3 с электропроводящими лыжами 4, две гибкие токопроводящие ленты 5, один конец которых жестко закреплен на неподвижных электроизолирующих стойках 6, два изолирующих ролика 7, грузовое устройство 8 и измерительный прибор 9.

Термопара 2 установлена на барабане 1. На нем же крепятся электроизолирующие стойки 3 с электропроводящими лыжами 4. Концы термопары 2 соединены с соответствующими лыжами 4. Токопроводящие лены 5 с одной стороны закреплены на изолирующих неподвижных стойках 6, с другой стороны ленты проходят через изолирующие ролики 7, закрепленные на неподвижной поверхности. На свободных концах лент 5 закреплены грузы 8, играющие вместе с роликами 7 роль натяжного устройства. Каждая из лент соединена с соответствующим входом измерительного прибора 9 типа КСПЗ.

Устройство работает следующим образом. При вращении печи 1, каждая из лыж 4 периодически касается токопроводящих лент 5, подключая при этом выходы термопары 2 ко входам прибора 9. Натяжное устройство 8 обеспечивает хороший контакт между лыжами и лентами (рекомендуемый вес каждого груза около 1,5-2,0 кг). Повернувшись на угол ϕ, который определяют по отношению расстояния от оси вращения печи 1 до ленты 5 к расстоянию от оси вращения печи до лыжи 4, контакт между лыжами и лентами разрывается. При этом стрелка прибора 9 остается неподвижной до следующего касания лыж и лент. Время контакта определяют по (1).

Таким образом, показания измерительного прибора имеют вид ступенчатой функции. Поскольку постоянная времени объекта на порядок и более больше, чем промежуток времени между двумя соседними замыканиями лыж и лент, то функция температуры от времени практически непрерывна. Осевые перемещения печи вместе с закрепленными на ней лыжами меньше ширины лыжи, поэтому обеспечивается периодический контакт между лыжами и лентами независимо от осевых перемещений лыж. При контакте ленты прогибаются под действием лыж и под действием груза плотно прижимаются к ним, обеспечивая надежный контакт на время касания. Зона контакта по длине ленты определяется отношением между R/h. Чем больше отношение, тем больше зона контакта и, следовательно, больше надежность и время контакта.

Экономический эффект от использования изобретения определяется снижением эксплуатационных расходов на обслуживание и ремонт устройства, а также за счет увеличения точности управления агрегатом и соответствующего повышения качества готовой продукции.

Использование: в технике измерения неэлектрических величин во вращающихся объектах, а именно для измерения температуры во вращающихся печах. Сущность изобретения: устройство содержит термопару, установленную на вращающемся объекте, измерительный прибор с двумя входами, две токопроводящие лыжи, закрепленные на вращающемся объекте с помощью токоизолирующих стоек и соединенные с соответствующими концами термопар, две гибкие токопроводящие ленты, снабженные натяжными устройствами на свободных концах и жестко закрепленные с других концов на неподвижных токоизолирующих стойках. При этом лыжи и ленты расположены перпендикулярно оси вращения объекта. Ленты соединены с соответствующими входами измерительного прибора. Минимальное расстояние гибких лент от оси вращения не менее 1,1 радиуса вращающегося объекта, а расстояние от оси вращения до токопроводящих лыж должно быть на 10-20% больше, чем расстояние от оси вращения до гибких лент. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВО ВРАЩАЮЩЕМСЯ ОБЪЕКТЕ, включающее термопару, установленную во вращающемся объекте измерительный прибор с двумя входами и токосъемник, отличающееся тем, что токосъемник выполнен в виде двух токопроводящих лыж, закрепленных на вращающемся объекте с помощью токоизолирующих стоек, двух гибких токопроводящих лент, снабженных натяжными устройствами на их свободных концах, другие концы которых жестко закреплены на неподвижных токоизолирующих стойках, при этом и лыжи и ленты расположены перпендикулярно продольной оси вращающегося объекта, каждый из концов термопары соединен с одной из токопроводящих лыж, а ленты соединены с соответствующими входами измерительного прибора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гибкие ленты расположены на расстоянии не менее 1,1 радиуса объекта от оси вращения этого объекта, а токопроводящие лыжи расположены на расстоянии от оси вращения объекта, на 10 - 20% большем расстояния от оси вращения этого объекта до гибких лент.