Изобретение относится к устройству защиты от внешнего магнитного поля системы приведения во вращательное движение относительно одной оси двух механических органов с использованием магнитного сцепления или магнитной муфты.
В настоящее время известны системы приведения во вращательное движение вокруг одной оси двух механических органов с использованием магнитного сцепления или магнитной муфты, которые содержат по меньшей мере два намагниченных элемента, каждый из которых жестко связан с одним из упомянутых механических органов. Один из этих намагниченных элементов образует ведущую часть данного магнитного вращательного привода, а другой намагниченный элемент образует ведомую часть этого магнитного вращательного привода.
Эти элементы намагничены в осевом направлении и предназначены для магнитного взаимодействия друг с другом для того, чтобы вращательное движение одного из этих механических элементов передавалось на другой механический элемент посредством указанной системы магнитного вращательного привода.
Заявителем было обнаружено, что при работе подобных систем привода при помощи магнитного сцепления в присутствии внешнего магнитного поля и особенно в условиях наличия градиента изменения магнитного поля, их нормальное функционирование может быть нарушено и может, например, сопровождаться разъединением упомянутого магнитного сцепления или "выпадением из синхронизма" между ведущими и ведомыми частями таких систем магнитного вращательного привода.
В заявке Бразилии на полезную модель N 91BR-100684 описана система учета расходов циркулирующих в трубопроводах различных жидкотекущих сред, содержащая устройство магнитной защиты 1, которое охватывает систему вращательного привода при помощи магнитного сцепления 2 в водяном счетчике, пример выполнения которого схематически представлен на фиг. 1.
Известная система магнитного вращательного привода состоит из двух намагниченных в осевом направлении колец 3 и 5, расположенных друг против друга вдоль оси, проходящей через ось турбины 7 и через вал 9, связанный со счетчиком.
Упомянутое устройство магнитной защиты образовано элементами 11 и 13, выполненными из магнитного материала и симметричными по отношению к средней горизонтальной плоскости P, проходящей между упомянутыми намагниченными кольцами 3 и 5. Как схематически показано на фиг. 2, каждая деталь 11 (или, соответственно, 13), содержит два цилиндрических участка 11а, 11б (или, соответственно, 13а, 13б), параллельных упомянутой оси, обладающих одинаковой осевой протяженностью или высотой и соединяющихся между собой на одном из своих осевых концов при помощи некоторого третьего кольцевого радиального участка 11с (или, соответственно, 13с), придающего, таким образом, каждой из упомянутых деталей U-образную форму в поперечном сечении плоскостью, проходящей через упомянутую ось.
Устройство магнитной защиты 1 образовано соединением двух упомянутых деталей из магнитного материала, что придает упомянутому устройству форму тора, поперечное сечение которого является практически прямоугольным.
В том случае, когда это устройство магнитной защиты 1 применяется в конструкции водяного счетчика, оно размещается вокруг намагниченных колец 3 и 5 и его осевая протяженность или высота соответствует осевой протяженности или высоте данной системы магнитного вращательного привода.
Такое устройство магнитной защиты отводит на себя магнитные силовые линии поля, которое является внешним по отношению к данному водяному счетчику, и вследствие этого упомянутое внешнее магнитное поле существенно ослабляется во внутренней зоне упомянутых деталей 11 и 13 их магнитного материала, в которой располагаются намагниченные кольца 3 и 5.
Заявителем было обнаружено, что в присутствии внешнего магнитного поля некоторый градиент изменения этого магнитного поля создается в близости осевых концов внутренней зоны деталей 11 и 13, в которой располагаются намагниченные кольца 3 и 5. Указанный градиент способен нарушить нормальное функционирование системы привода при помощи магнитного сцепления.
Кроме того, заявителем было установлено, что при увеличении внутреннего диаметра элементов 11 и 13 упомянутая внутренняя зона, где магнитное поле, связанное с наличием внешнего магнитного поля, практически равно нулю, оказывается существенно уменьшенной.
Эффективность такого устройства магнитной защиты основывается, таким образом, на его близости к намагниченным кольцам.
Для некоторых типов упомянутых счетчиков расхода жидкотекучих сред такая близость может порождать нежелательные магнитные взаимодействия между упомянутыми магнитными кольцами и деталями устройства защиты, изготовленными из магнитного материала.
Задача изобретения состоит в том, чтобы устранить отмеченные выше недостатки, характерные для существующего уровня техники в данной области, и создать устройство защиты от внешнего магнитного поля системы привода во вращательное движение вокруг одной оси двух механических органов при помощи магнитного сцепления, достаточно простое в реализации и позволяющее существенно уменьшить градиент магнитного поля над системой магнитного вращательного привода.
Таким образом, объектом предлагаемого изобретения является устройство защиты от внешнего магнитного поля системы вращательного привода вокруг одной оси двух механических органов за счет магнитного сцепления. При этом упомянутая система магнитного вращательного привода содержит по меньшей мере два намагниченных в осевом направлении элемента, предназначенных для взаимодействия друг с другом, смещенных друг относительно друга в осевом направлении, причем каждый из упомянутых элементов жестко связан с одним из упомянутых механических органов, а упомянутое устройство защиты содержит две детали из магнитного материала, охватывающие упомянутую систему привода, при этом каждая из упомянутых деталей имеет минимальную протяженность в радиальном направлении, превышающую протяженность в радиальном направлении упомянутых намагниченных элементов.
Устройство защиты от внешнего магнитного поля в соответствии с предлагаемым изобретением отличается тем, что две упомянутые выше детали из магнитного материала образуют между собой некоторое осевое пространство с тем, чтобы уменьшить градиент внешнего магнитного поля над системой магнитного вращательного привода, и имеют такую протяженность в осевом направлении, чтобы они охватывали в этом направлении упомянутую систему магнитного вращательного привода.
Указанные характеристики устройства защиты в соответствии с предлагаемым изобретением позволяют не только уменьшить интенсивность или напряженность внешнего магнитного поля над системой магнитного вращательного привода, но и в максимально возможной степени повысить однородность этого поля в зоне, где располагается система магнитного вращательного привода.
Предлагаемое устройство защиты от внешнего магнитного поля позволяет также в определенной мере ограничить затухание или ослабление собственного магнитного поля, создаваемого системой магнитного вращательного привода.
В соответствии с одной из характеристик устройства защиты по данному изобретению упомянутые детали из магнитного материала располагаются на некотором расстоянии от намагниченных элементов системы магнитного вращательного привода таким образом, чтобы они создавали над упомянутыми деталями магнитное поле с напряженностью менее 10-3 Тесла.
Известно, что некоторые типы счетчиков расхода циркулирующих жидкотекучих сред, в частности счетчики расхода объемного типа, могут выдерживать и более значительное магнитное взаимодействие между устройством магнитной защиты и системой магнитного вращательного привода.
Упомянутая характеристика устройства магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением является особенно выгодной в счетчиках расхода воды, обеспечивая пренебрежимо малое магнитное взаимодействие между устройством магнитной защиты и системой магнитного вращательного привода.
Каждый элемент из магнитного материала в устройстве магнитной защиты в соответствии предлагаемым изобретением обладает осевой вращательной симметрией.
В соответствии с другими характеристиками предлагаемого изобретения
- по меньшей мере одна из упомянутых деталей из магнитного материала имеет форму полусферического кольца;
- по меньшей мере одна из деталей из магнитного материала содержит первый участок цилиндрической формы, проходящий в осевом направлении, и второй кольцевой участок, проходящий в радиальном направлении в сторону системы магнитного вращательного привода от осевого конца упомянутого первого участка, который в наибольшей степени удален от упомянутого осевого пространства;
по меньшей мере одна из деталей из магнитного материала содержит два параллельных цилиндрических участка, проходящих в осевом направлении, и один третий радиальный кольцевой участок, объединяющий упомянутые цилиндрические участки при помощи одного из их концов, наиболее удаленных от упомянутого кольцевого пространства;
- две упомянутые детали, могут быть из магнитного материала выполнены отличающимися одна от другой;
- две упомянутые детали из магнитного материала также могут быть выполнены идентичными;
- система вращательного привода при помощи магнитного сцепления может быть выполнена в виде системы с взаимным притяжением взаимодействующих намагниченных элементов;
- система вращательного привода при помощи магнитного сцепления содержит две пары постоянных магнитов, представляющих собой упомянутые намагниченные элементы.
Объектом предлагаемого изобретения является также счетчик расхода той или иной жидкотекучей среды, содержащий измерительную камеру и корпус, заключающий в себе собственно интегрирующий счетчик, отделенные друг от друга по меньшей мере одной перегородкой, изготовленной из немагнитного материала осевую турбину, расположенную в упомянутой измерительной камере и омываемую упомянутой жидкотекучей средой, и вал, коаксиальный с упомянутой турбиной и механически связанный с упомянутым интегрирующим счетчиком, причем система привода или передачи вращательного движения при помощи магнитного сцепления упомянутой осевой турбины и упомянутого вала интегрирующего счетчика содержит по меньшей мере два намагниченных в осевом направлении элемента, каждый из которых жестко связан соответственно или с осевой турбиной или с валом интегрирующего счетчика, при этом счетчик расхода жидкотекучей среды содержит устройство защиты системы магнитного вращательного привода от внешнего магнитного поля.
Счетчик расхода жидкотекучей среды, снабженный таким устройством защиты, имеет определенные преимущества, поскольку он позволяет, с одной стороны, исключить торможение осевой турбины внешним магнитным полем при малых расходах контролируемой жидкотекучей среды, а с другой стороны, исключить возможность разъединения магнитного сцепления при больших расходах контролируемой жидкотекучей среды.
В соответствии с первым примером осуществления изобретения, упомянутый счетчик расхода жидкотекучей среды содержит также дополнительную перегородку, которая определяет совместно с перегородкой, находящейся в контакте с корпусом, дополнительную камеру, которая расположена между корпусом и измерительной камерой и в которой размещены обе детали из магнитного материала, принадлежащие упомянутому устройству магнитной защиты.
В соответствии со вторым примером осуществления изобретения, упомянутый счетчик расхода жидкотекучей среды содержит также дополнительную перегородку, которая определяет совместно с перегородкой, находящейся в контакте с корпусом, дополнительную камеру, расположенную между корпусом и измерительной камерой, а две детали из магнитного материала отделены друг от друга перегородкой, находящейся в контакте с корпусом, что позволяет несколько уменьшить габаритные размеры по сравнению с устройством защиты в соответствии с упомянутым выше первым примером осуществления изобретения.
В соответствии с третьим примером осуществления изобретения, упомянутый счетчик расхода жидкотекучей среды содержит также дополнительную перегородку, которая определяет совместно с перегородкой, находящейся в контакте с корпусом, дополнительную камеру, расположенную между этим корпусом и измерительной камерой, а две детали из магнитного материала отделены друг от друга упомянутой дополнительной перегородкой.
Эта конфигурация, а также конфигурация, описанная в первом примере осуществления, выгодным образом позволяет не затрагивать различные части упомянутого интегрирующего счетчика в процессе установки устройства магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением.
В соответствии с четвертым примером осуществления изобретения, упомянутый счетчик расхода жидкотекучей среды содержит также дополнительную перегородку, которая определяет совместно с перегородкой, находящейся в контакте с корпусом, дополнительную камеру, расположенную между этим корпусом и измерительной камерой, а две детали из магнитного материала отделены друг от друга двумя этими перегородками. Таким образом, размер дополнительной камеры в осевом направлении может быть существенно уменьшен, что приводит к уменьшению габаритных размеров устройства в целом.
В соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения, в упомянутом счетчике расхода жидкотекучей среды предусмотрена только одна перегородка, предназначенная для отделения корпуса, в котором располагается интегрирующий счетчик, от измерительной камеры, а две детали из магнитного материала, образующие устройство магнитной защиты, отделены друг от друга только этой единственной перегородкой. Таким образом, одна из упомянутых деталей из магнитного материала располагается в измерительной камере данного счетчика расхода жидкотекучей среды.
Здесь следует отметить, что устройство магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением может также быть использовано в водяном счетчике, где датчиком течения потока воды не является турбина.
Другие характеристики и преимущества устройства в соответствии с предлагаемым изобретением будут пояснены в приведенном ниже описании примеров его осуществления со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - вид в продольном сечении счетчика расхода воды, снабженного устройством магнитной защиты, согласно известному уровню техники;
фиг. 2 - фрагмент пространственного изображения устройства магнитной защиты, согласно известному уровню техники, по фиг. 1;
фиг. 3 - вид в продольном сечении счетчика расхода жидкотекучей среды, снабженного устройством магнитной защиты в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;
фиг. 4 - частичный вид в увеличенном масштабе счетчика расхода воды, снабженного устройством магнитной защиты по фиг. 3;
фиг. 5 - частичный вид счетчика расхода воды, снабженного устройством магнитной защиты в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
фиг. 6 - кривые, показывающие изменение градиента магнитного поля над системой привода за счет магнитного сцепления, работающего в присутствии внешнего магнитного поля, соответственно для известного устройства магнитной защиты по фиг. 1 и 2 (кривая A) и для устройства магнитной защиты, соответствующего второму варианту осуществления изобретения по фиг. 5 (кривая B);
фиг. 7a-7c - частичные виды нескольких возможных вариантов осуществления устройства магнитной защиты по фиг. 5.
Как показано на фиг. 3, счетчик расхода 20 жидкотекучей среды, в частности воды, содержит систему привода при помощи магнитного сцепления и устройство магнитной защиты этой системы привода от воздействия внешнего магнитного поля в соответствии с предлагаемым изобретением. Этот счетчик расхода жидкотекучей среды будет описан более подробно со ссылками на приведенные чертежи.
Счетчик расхода некоторой жидкотекучей среды, в частности счетчик расхода воды, содержит измерительную камеру 22 и корпус 24, располагающийся над этой измерительной камерой и заключающий в себе интегрирующий счетчик, например, счетчик механического типа (на чертежах не показан).
Этот счетчик расхода воды содержит также два механических органа, располагающихся вдоль вертикальной оси Z-Z' с возможностью вращения относительно этой оси. Один из этих механических органов представляет собой осевую турбину 28, снабженную лопастями 30 и располагающуюся в измерительной камере 22. Эта осевая турбина 28 образована, с одной стороны, центральной втулкой 32, на которой закреплены лопасти 30, а с другой стороны на своем верхнем конце, валом 34, коаксиальным с упомянутой втулкой и с осью данной турбины и жестко связанным с этой втулкой.
Осевая турбина 28 опирается на валик 36, закрепленный одним из своих концов, или нижним концом 36а, на одной из стенок упомянутой измерительной камеры, перпендикулярной к ее оси и образующей дно 38 измерительной камеры. В специально предусмотренное для этого осевое гнездо 40, выполненное в центральной втулке 32 упомянутой турбины, входит верхний конец 36б валика 36. Верхний конец 36б этого валика находится в контакте с дном осевого гнезда 40, когда турбина находится в покое.
Измерительная камера 22 содержит перемычки или ребра 41, которые располагаются радиально по отношению к оси турбины и жестко связаны с верхней стенкой 42, упомянутой измерительной камеры, которая перпендикулярна оси Z-Z' и противоположна дну 38 камеры. Эта верхняя стенка или панель 42 выполняет функцию обеспечения герметичности между измерительной камерой и корпусом 24, а также атмосферой, и изготовлена из немагнитного материала.
Поток воды проникает в измерительную камеру через инжектор и выходит из нее через эжектор, причем упомянутые выше инжектор и эжектор не показаны в плоскости сечения фиг. 3. В том случае, когда турбина 28 приводится во вращательное движение под действием течения потока воды в измерительной камере, эта турбина немного приподнимается и дно или основание осевого гнезда 40 удаляется от верхнего конца 36б валика 36.
Другой механический орган представляет собой вал 44, коаксиальный с продольной осью турбины 28 и располагающийся в корпусе 24 интегрирующего счетчика.
Упомянутый счетчик расхода воды содержит дополнительную камеру 46, располагающуюся между корпусом 24 интегрирующего счетчика и измерительной камерой 22. Эта дополнительная камера 46 ограничена двумя стенками или перегородками, причем одна из этих стенок совпадает с верхней стенкой 42 измерительной камеры, а другая стенка или основание этой дополнительной камеры располагается над упомянутой стенкой 42. Эта стенка 48, изготовленная из немагнитного материала, отделяет корпус 24 от дополнительной камеры 46.
Стенка 48 имеет первую внешнюю периферийную горизонтальную зону 48а и центральную вторую зону 48б, деформированную в направлении измерительной камеры 22 таким образом, чтобы сформировать гнездо 50 со стороны корпуса 24 и выступающую часть 52 с противоположной стороны.
Упомянутая верхняя стенка 42 имеет первую внешнюю периферийную зону 42 а, образующую кольцевой выступ, который проходит параллельно оси турбины и располагается против первого участка первой зоны 48а стенки 48, который в наибольшей степени удален от второй зоны 48б.
Эта верхняя стенка 42 имеет вторую горизонтальную зону 42б в форме кольца, придающую вместе с вторым участком против первой зоны 48а стенки 48 кольцевую форму дополнительной камере 46.
Верхняя стенка 42 имеет также третью зону 42с, деформированную в направлении корпуса 24 таким образом, чтобы сформировать гнездо 54 со стороны измерительной камеры и выступающую часть 56 с противоположной стороны.
Упомянутые выступающие части 52 и 56 соответственно второй зоны 48б стенки 48 и третьей зоны 42с верхней стенки 42 находятся в контакте друг с другом и упомянутая третья зона 42с содержит периферийный ободок 42д, окружающий упомянутую выступающую часть 56 второй зоны 48б стенки 48.
Счетчик расхода воды содержит также систему привода при помощи магнитного сцепления или магнитную муфту 60, которая предназначена для передачи вращательного движения от упомянутой осевой турбины 28 к валу 44, который, в свою очередь, уже механически передает это вращательное движение на упомянутый интегрирующий счетчик.
Как схематически показано на фиг. 3, эта система привода при помощи магнитного сцепления или магнитная муфта 60 содержит по меньшей мере два намагниченных элемента, располагающихся вдоль осевого направления, параллельного оси Z-Z'.
Каждый из упомянутых намагниченных элементов жестко связан с валом 44 или с осевой турбиной 28.
Система магнитного сцепления или магнитная муфта 60 может быть сформирована, например, двумя парами постоянных магнитов 62а, 62б, 64а, 64б в форме параллелепипедов. При этом каждая пара этих магнитов распределена на кольце, центрированном на оси Z-Z', и оба постоянных магнита, образующих упомянутую пару, располагаются диаметрально противоположно по отношению к центру этого кольца. Используемые здесь постоянные магниты могут быть, например, идентичными.
Как показано на фиг. 3, вал 34, жестко связанный с центральной втулкой турбины 28, снабжен на своем верхнем конце элементом 66 в форме диска, располагающегося перпендикулярно оси Z-Z', придавая, таким образом, Т-образную форму верхней части осевой турбины 28. Этот диск 66 содержит две периферийные выемки, в которые устанавливаются постоянные магниты 62а и 62б, образующие ведущую часть системы вращательного привода при помощи магнитного сцепления или магнитной муфты 60. Упомянутый диск 66, представляющий собой, таким образом, держатель для постоянных магнитов, располагается в гнезде 54, сформированном при помощи верхней стенки 42.
Вал 44 снабжен другими постоянными магнитами 64а и 64б на том своем конце, который входит в гнездо 50 стенки 48. Эти постоянные магниты 64а и 64б образуют ведомую часть системы вращательного привода при помощи магнитного сцепления или магнитной муфты 60. Таким образом, две пары постоянных магнитов отделены друг от друга стенками 42 и 48.
Упомянутая система вращательного привода при помощи магнитного сцепления или магнитная муфта может представлять собой, например, систему репульсивного типа или систему с взаимным отталкиванием соответствующих намагниченных элементов. Это означает, что каждая пара постоянных магнитов обладает намагниченностью одной и той же направленности, параллельной оси турбины 28, и намагниченности двух пар этих постоянных магнитов обладают противоположной направленностью.
Эта система вращательного привода при помощи магнитного сцепления или магнитная муфта может также представлять собой систему атрактивного типа или систему с взаимным притяжением соответствующих намагниченных элементов. Такая система может содержать, например, два располагающихся друг против друга кольца, каждое из которых образовано намагниченными участками, и для каждого из этих колец два примыкающих друг к другу намагниченных участка имеют намагниченность противоположной направленности.
В таких системах вращательного привода при помощи магнитного сцепления ведущая часть создает градиент изменения магнитного поля, который создает вращающие усилия в ведомой части системы, позволяя, таким образом, этой ведущей части увлекать за собой эту ведомую часть, заставляя ее вращаться с той же скоростью, с какой вращается сама ведущая часть.
Устройство магнитной защиты 70 в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет уменьшить градиент магнитного поля, связанный с внешним магнитным полем, над системой привода при помощи магнитного сцепления 60 счетчика расхода воды с тем, чтобы исключить возмущения упомянутого выше процесса движения и передачи усилий.
В соответствии с первым возможным способом реализации предлагаемого изобретения, схематически представленным на фиг. 3 и 4, устройство магнитной защиты содержит две детали 72, 74 из магнитного материала, располагающиеся вокруг системы привода при помощи магнитного сцепления 60 во внутреннем пространстве кольцевой формы дополнительной камеры 46. Эти две детали 72 и 74 в данном случае идентичны друг другу и обладают осевой вращательной симметрией.
Каждая из деталей 73, 74 имеет такую минимальную протяженность в радиальном направлении, которая в любом случае превышает протяженность в радиальном направлении совокупности постоянных магнитов 62а, 62б, 64а, 64б. Как схематически показано на фиг. 4, каждая деталь 72, 74 состоит из двух частей: первая часть 72а, 74а имеет цилиндрическую форму и проходит параллельно оси Z-Z', а вторая часть 72б, 74б имеет кольцевую форму и проходит в радиальном направлении в сторону этой оси Z-Z' от одного из осевых концов упомянутой первой части. Эта вторая часть кольцевой формы 72б, 74б образует выступ.
В устройстве магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением две детали 72, 74 смещены в осевом направлении друг относительно друга. Это означает, что они образуют между собой осевое пространство 76, располагающееся внутри кольцевого внутреннего пространства дополнительной камеры 46.
На фиг. 4 схематически представлены две воображаемые плоскости P1 и P2, параллельные между собой и перпендикулярные продольной оси турбины Z-Z'.
Воображаемая плоскость P1 касается нижней поверхности выступа 72б детали 72, а воображаемая плоскость P2 касается верхней поверхности выступа 74б детали 74.
Верхняя поверхность стенки 42 располагается в упомянутой плоскости P1 и нижняя поверхность стенки 40 располагается в упомянутой плоскости P2.
Каждая деталь 72, 74, таким образом, находится в контакте соответственно с верхней поверхностью стенки 42 и с нижней поверхностью стенки 48.
Эти две детали 72, 74 из магнитного материала имеют такую протяженность в осевом направлении, чтобы они в этом осевом направлении охватывали обе пары постоянных магнитов 62а, 62б и 64а, 64б и чтобы упомянутые плоскости P1 и P2 не касались соответственно нижних частей постоянных магнитов 62а, 62б и верхних частей постоянных магнитов 64а, 64б, как это имеет место в устройстве магнитной защиты в соответствии с существующим уровнем техники в данной области.
Для поддержания упомянутого осевого пространства 76 между этими двумя деталями 72, 74 может быть предусмотрена, например, установка распорки 78 цилиндрической формы, изготовленной из немагнитного материала, между первыми частями 72а, 74а каждой из деталей 72, 74.
Для центрирования упомянутых деталей 72, 74 можно предусмотреть формирование нескольких упоров 80, располагающихся радиально на верхней (или соответственно на нижней) поверхности стенки 42 (или соответственно стенки 48) так, как это схематически показано на фиг. 3.
Можно также, в случае необходимости, жестко закрепить, например путем приклеивания, каждую деталь 72, 74 своим соответствующим кольцевым выступом 72б или 74б на верхней (или соответственно на нижней) поверхности стенки 42 (или соответственно стенки 48) для того, чтобы исключить использование дополнительных элементов типа упомянутой распорки 78 и упомянутых упоров 80.
Постоянные магниты 62а, 62б, 64а, 64б, образующие систему вращательного привода при помощи магнитного сцепления в конструкции данного счетчика расхода, например, воды, вследствие наличия в этой конструкции некоторого осевого пространства между двумя деталями 72, 74, располагаются в той зоне, где упомянутый градиент магнитного поля, создаваемый внешним магнитным полем существенно уменьшен.
Кроме того, упомянутые постоянные магниты защищены также от воздействия напряженности упомянутого внешнего магнитного поля.
Приспосабливая определенным образом протяженность в осевом направлении упомянутого выше осевого пространства 76, а также осевую протяженность упомянутых выше деталей 72, 74 в системе вращательного привода при помощи магнитного сцепления, можно определенным образом повысить эффективность устройства магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением, устраняя градиент изменения магнитного поля в той зоне, где располагается упомянутая система вращательного привода при помощи магнитного сцепления.
Две упомянутые выше детали из магнитного материала имеют геометрические размеры, определяемые в зависимости от интенсивности или напряженности магнитного поля, создаваемого упомянутыми выше постоянными магнитами, с тем, чтобы в максимально возможной степени уменьшить магнитные взаимодействия между упомянутыми деталями и упомянутыми постоянными магнитами.
Установление упомянутых выше геометрических размеров определяет пространственное позиционирование деталей по отношению к постоянным магнитам и оправдывает размещение деталей из магнитного материала на таком расстоянии, чтобы магнитное поле, создаваемое над упомянутыми деталями упомянутыми постоянными магнитами, имело интенсивность или напряженность, не превышающую 10-3 Тесла.
В том случае, если упомянутые выше детали слишком сильно удалены от системы вращательного привода при помощи магнитного сцепления и, соответственно, располагаются поблизости от наружных стенок данного счетчика расхода воды, существует определенная опасность насыщения магнитного материала, из которого изготовлены упомянутые детали 72, 74 и, следовательно, опасность потери эффективности устройства магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением, вследствие его близости к источнику упомянутого внешнего магнитного поля.
Здесь следует отметить, что в том случае, когда система вращательного привода при помощи магнитного сцепления представляет собой систему репульсивного типа или систему с взаимным отталкиванием соответствующих намагниченных элементов, силовые линии упомянутого магнитного поля имеют несколько большую протяженность в радиальном направлении и в осевом направлении, чем в случае системы атрактивного типа или системы с взаимным притяжением соответствующих намагниченных элементов.
Таким образом, устройство магнитной защиты системы вращательного привода при помощи магнитного сцепления репульсивного типа будет более удаленным, чем аналогичное устройство магнитной защиты атрактивного типа, то есть устройство с взаимным притяжением соответствующих намагниченных элементов.
Второй возможный вариант осуществления предлагаемого изобретения схематически представлен на фиг. 5. Счетчик расхода воды, частично показанный на этой фигуре, содержит дополнительную камеру 47 кольцевой формы, ограниченную двумя стенками 42 и 48.
Все, что было сказано выше относительно первого варианта осуществления предлагаемого изобретения, и здесь остается справедливым и не будет повторяться в последующем изложении, причем позиции на чертежах остаются неизменными для одних и тех же элементов.
В то же время, в этом втором варианте осуществления изобретения две упомянутые выше детали 72, 74 из магнитного материала располагаются соответственно по одну и по другую стороны от стенки 48 из немагнитного материала.
Одна из этих деталей 72 установлена в дополнительной камере 47 и закреплена там, например, путем приклеивания к верхней поверхности стенки 42, показанной частично.
Другая деталь 74 располагается в корпусе 24 интегрирующего счетчика и находится в контакте с верхней поверхностью стенки 48 свободным концом своей первой части 74а.
Эта деталь 74 удерживается в радиальном направлении при помощи фланца 82, охватывающего упомянутую деталь 74 и фиксированного при помощи периферийного упора 84.
Расположенные таким образом детали 72, 74 образуют между собой осевое пространство 76 и имеют такую протяженность в осевом направлении, чтобы они обрамляли в этом осевом направлении постоянные магниты 62а, 62б, 64а, 64б системы вращательного привода при помощи магнитного сцепления.
Как схематически показано на фиг. 5, верхние постоянные магниты 64а и 64б имеют несколько большие размеры, чем нижние постоянные магниты 62а, 62б, и частично входят в осевое пространство 76, тогда как упомянутые нижние постоянные магниты 62а и 62б остаются за пределами этого осевого пространства. Зона, в которой располагаются упомянутые постоянные магниты, соответствует зоне с уменьшенным градиентом магнитного поля, который не затрагивает магнитного взаимодействия между упомянутыми постоянными магнитами в присутствии внешнего магнитного поля.
Такое расположение деталей устройства магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением является особенно предпочтительным по сравнению с устройством магнитной защиты в соответствии с существующим уровнем техники в данной области, схематически представленным на фиг. 1 и 2, поскольку в данном случае протяженность дополнительной камеры 47 в осевом направлении существенно уменьшена, в результате чего обеспечивается выигрыш в компактности данного устройства.
В качестве примера можно указать, что магнитный момент верхних постоянных магнитов 64а, 64б составляет 16•10-9 Тм-3 и магнитный момент нижних постоянных магнитов 62а, 62б составляет 11•10-9 Тм-3. При этом упомянутые детали 72, 74 изготовлены из мягкой низкоуглеродистой стали.
Наружный диаметр деталей 72, 74 составляет 38 мм, их внутренний диаметр составляет 28 мм и толщина этих деталей составляет 1 мм. Первая часть 72а, 74а каждой из этих деталей имеет протяженность в осевом направлении или высоту 8,5 мм.
Каждый постоянный магнит имеет один и тот же диаметр и располагается на расстоянии 8,25 мм от внутреннего диаметра кольцевого выступа 72б, 74б каждой из упомянутых деталей.
Верхняя поверхность каждого постоянного магнита 64а, 64б располагается на расстоянии 5,5 мм от нижней поверхности кольцевого выступа 74б.
Нижняя поверхность каждого постоянного магнита 62а, 62б располагается на расстоянии 2,7 мм от нижней поверхности кольцевого выступа 726.
В такой конструкции устройства магнитной защиты магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами 64а, 64б над деталью 74, имеет напряженность 10 Тесла, что исключает всякое магнитное взаимодействие.
График, представленный на фиг. 6, позволяет сопоставить эффективность устройства магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением, схематически представленным на фиг. 5, с эффективностью устройства магнитной защиты в соответствии с существующим уровнем техники в данной области, схематически представленным на фиг. 1 и 2.
На этой фиг. 6 кривая A представляет собой вид градиента магнитного поля в той зоне, где располагается система привода во вращательное движение при помощи магнитного сцепления датчика расхода воды, снабженного устройством магнитной защиты в соответствии с существующим уровнем техники в данной области в соответствии с существующим уровнем техники в данной области, схематически представленным на фиг. 1 и 2, в присутствии внешнего магнитного поля, а кривая B представляет вид градиента магнитного поля в той зоне, где располагается система вращательного привода при помощи магнитного сцепления счетчика расхода воды, снабженного устройством магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением, схематически представленным на фиг. 5, в условиях присутствия того же самого внешнего магнитного поля.
Таким образом, система вращательного привода при помощи магнитного сцепления, снабженная устройством магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением, схематически представленным на фиг. 5, располагается в зоне, заключенной между вертикальными параллельными пунктирными линиями, где градиент магнитного поля /кривая B/ существенно уменьшен по сравнению с градиентом магнитного поля /кривая A/, полученным при помощи устройства магнитной защиты в соответствии с существующим уровнем техники в данной области /фиг. 1 и 2/.
На фиг. 6 схематически представлены только постоянные магниты 62б и 64б системы магнитного вращательного привода, а также только часть деталей 72 и 74 устройства магнитной защиты. Таким образом, система магнитного вращательного привода, защищенная устройством магнитной защиты, схематически представленным на фиг. 5, будет менее чувствительна к воздействию внешних магнитных возмущений.
В соответствии с одним из возможных вариантов осуществления изобретения, схематически представленным на фиг. 7а, где показаны только детали из магнитного материала 92, 94 и система вращательного привода при помощи магнитного сцепления, каждая деталь из магнитного материала имеет форму полусферического кольца. Две идентичные детали 92 и 94 имеют такую протяженность в осевом направлении, чтобы они охватывали в этом осевом направлении упомянутую систему вращательного привода при помощи магнитного сцепления.
На фиг. 7б схематически представлен еще один возможный вариант осуществления устройства магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением. Здесь две детали 96 и 98 из магнитного материала выполнены идентичными. Каждая деталь 96 (или соответственно 98а) содержит две цилиндрические части 96а и 96б (или соответственно 98а и 98б), параллельные друг другу, имеющие одинаковую протяженность в осевом направлении и взаимно коаксиальные, а также третью часть 96с (или соответственно 98с), которая имеет кольцевую форму и объединяет упомянутые цилиндрические части по одному из их осевых концов, наиболее удаленному от кольцевого пространства 76.
Локально каждая деталь 96, 98 из магнитного материала имеет поперечное сечение в плоскости, проходящей через ось Z-Z', U-образную форму.
При такой конструкции предпочтительно несколько удалить детали 96 и 98 из магнитного материала от постоянных магнитов 62а, 62б, 64а, 64б для того, чтобы предотвратить слишком сильные магнитные взаимодействия.
На фиг. 7с схематически представлен еще один возможный вариант осуществления устройства магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением, в котором используются детали из магнитного материала 72 и 74, аналогичные тем, которые были описаны выше со ссылками на фиг. 4, но в котором упомянутые детали имеют различные размеры.
Как схематически показано на этой фиг. 7с, деталь 72 имеет радиальную протяженность, несколько меньшую, чем радиальная протяженность детали 74.
Конструкция или конфигурация устройства магнитной защиты в этом случае может быть и обратной, то есть деталь 74 может иметь протяженность в радиальном направлении, меньшую, чем протяженность, в радиальном направлении детали 72.
Такие асимметричные конфигурации могут быть использованы в том случае, когда применяемые в устройстве магнитного вращательного привода постоянные магниты имеют различные размеры, в частности в случае использования системы магнитного привода при помощи магнитного сцепления атрактивного типа, образованной, например, намагниченными кольцами, располагающимися друг против друга.
Можно также предусмотреть использование двух деталей из магнитного материала, имеющих совершенно различные формы, комбинируя, например, без каких-либо ограничений формы, описанные выше со ссылками на фиг. 4, 5, 7а, 7б, 7с, а также их размерные параметры.
Вполне возможно также использовать и другие формы упомянутых деталей из магнитного материала, не описанные в данном изложении, для формирования устройства магнитной защиты в соответствии с предлагаемым изобретением.
Изобретение относится к устройствам защиты от внешнего магнитного поля системы вращательного привода относительно одной оси двух механических органов посредством магнитного сцепления. Система магнитного вращательного привода содержит по меньшей мере два намагниченных в осевом направлении элемента, каждый из которых жестко связан с одним из механических органов и предназначен для взаимодействия друг с другом. Намагниченные элементы смещены друг относительно друга в осевом направлении. Устройство защиты содержит две детали из магнитного материала, охватывающие упомянутую систему магнитного вращательного привода. Каждая из деталей имеет протяженность в радиальном направлении, превышающую протяженность в этом направлении упомянутых намагниченных элементов. Упомянутые две детали из магнитного материала образуют между собой некоторое осевое пространство для уменьшения градиента внешнего магнитного поля над системой магнитного вращательного привода и имеют протяженность в осевом направлении, обеспечивающую перекрытие в этом направлении системы магнитного вращательного привода. В этом заключается технический результат. 2 с. и 19 з.п. ф-лы, 7 ил.
| US 4598583 А, 08.07.1986 | |||
| US 3643120 А, 15.02.1972 | |||
| DE 3415366 А1, 07.11.1985 | |||
| Магнитный привод | 1961 |
|
SU143099A1 |
