ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДЕТЕКТОР ОБЪЕКТА ТОЛКАЮЩЕГО И УДАРНОГО ТИПА Российский патент 2015 года по МПК G01N27/00 G01F23/22 

Область техники

Настоящее изобретение относится к датчику положения объекта. В частности, оно относится к электромагнитному детектору толкающего и ударного типа.

Уровень техники

В документах, поданных для патента "Бесконтактный переключатель с одним маятником" (99249969.0), автор настоящей заявки представил способ и устройство детектирования объекта с одним маятником. В нем используется электромагнит для периодического притягивания железного маятника, обеспечивая его постоянное движение в воздухе, как одного маятника. Кроме того, он детектирует состояние движения маятника, используя компонент съема сигнала положения объекта. Во время его качания, он излучает сигнал отсутствия материала. Когда качание останавливается, он излучает сигнал присутствия материала.

В течение многих лет практического применения были обнаружены пять недостатков:

1. Во время установки необходимо обеспечивать, чтобы зазор между маятником и электромагнитом находился в пределах диапазона от 6 до 12 мм. Если зазор будет слишком малым, амплитуда качания маятника будет недостаточной. Если он будет слишком большим, электромагнит не сможет притягивать и удерживать маятник. Оба эти момента показали, что они отрицательно влияют на нормальную работу.

2. Привод качаний маятника осуществляется силой электромагнитного притяжения. Величина силы притяжения обратно зависит от квадрата зазора между ними. Единственный способ увеличить максимальный допустимый зазор состоит в увеличении ампер-витков и площади поперечного сечения электромагнита. Вследствие этого получают более объемный и более тяжелый продукт, большее потребление материалов, более высокое потребление энергии, менее чем идеальное притяжение, трудности при миниатюризации продукта, большие производственные затраты, а также проблемы с производством и транспортировкой.

3. Большое потребление энергии предотвращает изготовление двухпроводной системы, таким образом, затрудняется замена двухпроводной системой переключателя положения объекта емкостного типа. Кроме того, требуется использовать компонент для сбора сигнала одного качания, в результате чего, получается более сложная структура.

4. Совпадающее направление силы электромагнитного притяжения и силы клеящего сцепления способствует клеящему сцеплению, в результате чего, получается недостаточная устойчивость к склеиванию с материалом.

5. Плохая устойчивость к высоким температурам или высокому давлению.

Другие обычные переключатели положения объекта, такие как переключатели положения объекта на основе вращающегося сопротивления, камертона, емкости, радиочастотного сопротивления и вибрационного стержня, каждый имеет ограничения. Когда переключатель с вращающимся сопротивлением работает в течение длительного периода времени, он становится механически уязвимым к неисправностям, связанным с износом и коррозией, и может даже разрушить электродвигатель, что уменьшает срок службы. Переключатель положения объекта на основе камертона проявляет тенденцию накопления материала внутри камертона из-за клеящего эффекта материалов и прекращает вибрацию или долгосрочная вибрация приводит к механической усталости или поломке камертона; поэтому он имеет низкую надежность. В переключателе положения объекта на основе емкости или радиочастотного сопротивления, измерительные электроды проявляют тенденцию накапливать материал, из-за его клеящего эффекта. Это приводит к повышению сигналов ошибки, и на их чувствительность значительно влияют изменения температуры и течение времени. Переключатель положения объекта на основе вибрационного стержня требует приложения высокого напряжения для начала колебаний и длинных резонансных труб. Их пьезоэлектрические элементы сильно подвержены воздействию условий окружающей среды и температуры и легко ломаются, и их чувствительность меняется из-за вариаций детектируемого материала и поэтому они имеют плохую надежность. В настоящее время отсутствует идеальный продукт для детектирования объектов в условиях высокой температуры, высокого давления, высокой влажности, высокой клеящей способности и других жестких рабочих условий.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа. Оно не только уменьшает количество частей, снижает затраты, понижает потребление энергии, упрощает установку, сохраняет энергию и защищает окружающую среду, но оно также позволяет надежно выполнить детектирование материала в различных жестких рабочих условиях. Такой электромагнитный датчик объекта толкающего и ударного типа эффективно решает трудные проблемы детектирования материала, независимо от того, включают ли в себя режимы работы нормальную температуру и давление, или высокую температуру и давление, твердые тела или жидкости, гранулированные материалы с хорошими свойствами потока или порошкообразные материалы с плохими свойствами потока, парообразные и материалы с высокой клеящей способностью, а также достаточно крупные материалы, которые могут повредить переключатель положения объекта при сильных ударах. Кроме того, электромагнитный датчик объекта толкающего и ударного типа обладает высокой чувствительностью, точностью, надежностью, не требует технического обслуживания и обеспечивает длительный срок службы.

Задача настоящего изобретения достигается, используя представленную ниже техническую схему:

Настоящее изобретение содержит магнитный, качающийся стержень, электромагнит, который расположен с одной стороны магнитного, качающегося стержня, и электронный модуль, который управляет электромагнитом при приводе магнитного, качающегося стержня для его качания и усиливает, обрабатывает и выполняет задержку по времени выходных сигналов качания магнитного качающегося стержня, и причем эти сигналы снимают с помощью электромагнита, в котором:

Упомянутый магнитный качающийся стержень подвешен, используя устройство подвески с одной стороны основного корпуса, и электромагнит, который состоит из электромагнитного железного сердечника и катушки электромагнита, расположен внутри основного корпуса.

Упомянутый электронный модуль содержит схему источника питания, схему генерирования импульса, схему импульсного привода, схему усиления сигнала, схему обработки сигналов, и схему вывода сигнала с задержкой по времени. Все упомянутые выше схемы расположены внутри основного корпуса или изолированы от основного корпуса и размещены отдельно.

Конструктивные принципы настоящего изобретения:

Настоящее изобретение представляет собой детектор объектов для электромагнитных толкающих и ударных датчиков положения объекта. Оно представляет способ, в котором электромагнит 3 используется для толкания электромагнитного стержня 5, который подвешен рядом и качается в воздухе, в жидкости или в твердых веществах, (три типа среды) и выполняет оценку, присутствуют или нет твердый материал или жидкая среда на основе очевидных различий в амплитуде или фазе колебаний по сигналам напряжения, соответствующим состоянию качания. Он отличается тем, что электромагнитный качающийся стержень 5 подвешен рядом с железным сердечником 31 электромагнита. Он может свободно качаться во всех направлениях. Магнитный качающийся стержень 5 состоит из маятника 51 с постоянным магнитом и качающегося стержня 52 зонда. Маятник 51 с постоянным магнитом выполнен из постоянного магнита, который расположен внутри корпуса. Магнитные полюса постоянного магнита расположены один над другим. Кроме того, маятник 51 с постоянным магнитом устанавливают на качающемся стержне 52 зонда, и он расположен рядом с железным сердечником 31 электромагнита. Электромагнит 3 имеет двойные функции: привод и съем сигнала. Схема 22 генерирования импульса и схема 23 импульсного привода управляют током импульса, который протекает через электромагнитную катушку 32, обеспечивая генерирование электромагнитом 3 импульсного электромагнитного поля. Регулировки качающегося стержня 51 с постоянным магнитом и направления магнитных полюсов электромагнитного поля обеспечивают генерирование ими силы отталкивания магнитного поля на основе отталкивания одинаковых зарядов, генерируемых между ними. Это выталкивает магнитный качающийся стержень 5 наружу на определенное расстояние от электромагнита 3. После рассеяния тока импульса, электромагнитное поле также сразу рассеивается. Магнитный качающийся стержень 5 сразу возвращается назад или ударяет о железный сердечник 31 электромагнита и снова начинает притягиваться к нему. Это повторяется снова и снова. Процесс качания назад и удар магнитного качающегося стержня 5 об железный сердечник 31 электромагнита приводит к изменениям магнитного потока, проходящего через электромагнитную катушку 32, и затем, в результате электромагнитной индукции, генерируются сигналы напряжения, соответствующие качанию магнитного качающегося стержня 5. Полярность, амплитуда колебаний, ширина, фаза, частота и все другие подобные параметры таких сигналов напряжения индукции соответствуют направлению, скорости, амплитуде, частоте и так далее качаний магнитного качающегося стержня 5. Демпфирование, которому подвергается магнитный качающийся стержень 5, очевидно, изменяется в соответствии с тремя средами газов, жидкостей и твердых веществ. В газообразной среде демпфирование будет минимальным, и его можно игнорировать, и индуцируемые сигналы напряжения будут наибольшими. В жидкой среде демпфирование находится в среднем диапазоне. Магнитный качающийся стержень 5 проявляет тенденцию более медленного качания и, в некоторой степени, качается более медленно, чем в газообразной среде. Следовательно, фазы индуцируемых сигналов напряжения, будут несколько запаздывать. Амплитуда, частота, длительность и так далее, все будут в определенной степени меньше. Максимальное демпфирование возникает в твердых веществах, возможно, даже до такой степени, что качание становится невозможным, и сигналы напряжения не индуцируются. Схема 25 обработки сигналов может определять, присутствуют ли твердая среда или жидкая среда, в соответствии с очевидной разностью в амплитуде, фазе или других параметрах колебаний сигналов напряжения, индуцируемых электромагнитом 3, в соответствии с качанием магнитного качающегося стержня 5 в трех средах: газах, жидкостях и твердых материалах.

Настоящее изобретение имеет следующие преимущества и достоинства:

1. Магнитный качающийся стержень 5 закреплен на электромагните 3 таким образом, что зазор между ними чрезвычайно мал. Следовательно, после включения питания электромагнита 3, толкающая сила, возникающая в результате отталкивания одинаковых зарядов между ним и магнитным качающимся стержнем 5, будет очень мощной. Таким образом, объем электромагнита 3 можно значительно уменьшить, что позволяет сэкономить материалы и снизить производственные затраты, затраты на транспортирование и хранение. Кроме того, это существенно снижает потребление энергии, что позволяет производить продукт в виде двухпроводной системы с минимальным потреблением энергии. Стоимость на прокладку проводов, таким образом, может быть уменьшена во время установки и работы, что сохраняет энергию.

2. Электромагнит 3 имеет двойную функцию: привода и сбора сигналов. Когда питание подают в электромагнитную катушку 32, электрический ток приводит к повышению магнитного поля, сила привода которого толкает магнитный качающийся стержень 5, заставляя его колебаться. Когда питание отключают, магнитное поле приводит к росту электрического тока, в результате чего снимают сигнал. Изменения в магнитном потоке, генерируемом в результате качания магнитного качающегося стержня 5, индуцируют сигналы напряжения, которые соответствуют ему. Это позволяет обойтись без компонента съема сигнала положения объекта. Это упрощает процесс производства, экономит материалы, устраняет одно соединение, подверженное отказу, и, таким образом, повышает надежность. Также возможно использовать устойчивый к высоким температурам маятник 52 с постоянным магнитом и электромагнитную катушку 32, намотанную электромагнитным проводом, устойчивым к высокой температуре, которая может быть помещена в рабочую среду с высокой температурой при размещении электронного модуля 2 в месте с нормальной температурой. Таким образом, может быть получен модульный продукт, устойчивый к высокой температуре.

3. Поскольку магнитные поля могут проходить через воздушные зазоры и магнитно-непроницаемые вещества, электромагнит 3 может, будучи разделенным нержавеющей сталью или другим магнитно-непроницаемым материалом, осуществлять привод и детектирование качаний магнитного качающегося стержня 5, реализуя, таким образом, бесконтактную передачу энергии привода и бесконтактное детектирование магнитных полей. Таким образом, может быть получен продукт, статически изолированный и устойчивый к высокому давлению.

4. Благодаря тому, что привод осуществляется силой отталкивания вместо силы притяжения, и электромагнитная сила отталкивания и сила склеивания имеют противоположные направления, устойчивость к силе склеивания существенно повышается. Благодаря регулированию длины и толщины магнитного стержня 5, или путем добавления лопаток, цилиндров, сфер, конусов или других демпфирующих компонентов на их основе, степень демпфирования может изменяться. Таким образом, становится возможным изготавливать продукт, пригодный для детектирования различных материалов, таких как гранулированные материалы, порошкообразные материалы и материалы в виде блоков. В результате увеличения длины магнитного качающегося стержня 5, также возможно исключать ошибочные движения, которые получаются из-за полостей, формируемых в материалах. Кроме того, магнитный качающийся стержень 5, благодаря постоянным ударам о корпус 4, обеспечивает удаление пыли и самоочистку.

5. Любой материал, который приводит к вариациям при демпфировании качаний магнитного качающегося стержня 5, может быть детектирован. Могут быть детектированы не только присутствие или отсутствие твердой или жидкой среды, но также и границы перехода, разделяющие слои, такие, как граница перехода между маслом и водой, граница перехода между жидкостью и пеной, граница перехода между сточными водами и осадком и граница перехода между разжиженной фазой цемента и неразжиженной фазой цемента.

Поэтому электромагнитный, толкающий и ударный детектор объекта имеют преимущества высокой чувствительности, точности, надежности и широкого диапазона применения, не требуют технического обслуживания и имеют длительный срок службы.

Все варианты осуществления, в которых используются другие компоненты снимаемого сигнала качания одного магнитного качающегося стержня 5, находятся в пределах объема защиты настоящего изобретения. Например: магниторезистивные датчики, бесконтактные датчики Холла, датчики вихревых электрических токов, бесконтактные индуктивные датчики, пьезоэлектрические элементы и датчики ускорения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана функциональная блок-схема настоящего изобретения.

На фиг.2 показан вид в поперечном сечении варианта 1 осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3 показан вид в поперечном сечении варианта 2 осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4 показан вид в поперечном сечении варианта 4 осуществления настоящего изобретения.

На фиг.5 показан вид в поперечном сечении варианта 5 осуществления настоящего изобретения.

На фиг.6 показана первая схема внешнего вида настоящего изобретения.

На фиг.7 показана вторая схема внешнего вида настоящего изобретения.

На фиг.8 показана третья схема внешнего вида настоящего изобретения.

Обозначения на чертежах:

1 - выводной провод, 2 - электронный модуль, 3 - электромагнит, 4 - корпус, 5 - магнитный качающийся стержень, 6 - интерфейс выводного провода, 7 - держатель, 8 - отверстие установки держателя, 9 - подвижные подвесные кольца, 10 - фланец установки, 11 - муфта установки, 12 - панель бункера, 13 - ребра, излучающие тепло, 14 - фланец муфты, 15 - соединительный провод, 16 - уплотняющая крышка, 21 - схема подачи питания, 22 - схема генерирования импульсов, 23 - схема импульсного привода, 24 - схема усиления сигнала, 25 - схема обработки сигналов, 26 - схема вывода сигналов с задержкой по времени, 31 - железный сердечник электромагнита, 32 - электромагнитная катушка, 51 - маятник с постоянным магнитом, 52 - качающийся стержень зонда.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение содержит магнитный качающийся стержень 5, электромагнит, который расположен с одной стороны магнитного качающегося стержня 5, и электронный модуль 2, который управляет электромагнитом при управлении магнитным качающимся стержнем 5, для его качания, и усиливает, обрабатывает, и выводит с задержкой по времени сигналы качания магнитного качающегося стержня 5, причем эти сигналы качания снимают с помощью электромагнита 3, в котором:

Упомянутый магнитный качающийся стержень 5 подвешен с помощью устройства подвески с одной стороны основного корпуса 4, и электромагнит 3, который состоит из железного сердечника 31 электромагнита и катушки 32, электромагнит расположен внутри основного корпуса.

Упомянутый электрический модуль 2 содержит схему 21 источника питания, схему 22 генерирования импульса, схему 23 импульсного привода, схему 24 усиления сигнала, схему 25 обработки сигналов, и схему 26 вывода сигнала с задержкой по времени, и все упомянутые выше схемы расположены в основном корпусе 4, или изолированы от основного корпуса 4, и установлены отдельно.

Упомянутый магнитный качающийся стержень 5, в соответствии с настоящим изобретением, состоит из маятника 51 с постоянным магнитом и качающегося стержня 52 зонда. Маятник 51 с постоянным магнитом выполнен из постоянного магнита, который установлен внутри корпуса. Магнитные полюса постоянного магнита расположены один над другим. Кроме того, маятник 51 с постоянным магнитом установлен на качающемся стержне 52 зонде и расположен рядом с железным сердечником 31 электромагнита. Схема 22 генерирования импульсов генерирует импульсные сигналы и соединена со схемой 23 импульсного привода. Она, в свою очередь, соединена с электромагнитной катушкой 32, которая формирует импульсное электромагнитное поле, генерирующее силу отталкивания магнитного поля, которая отталкивает постоянный магнит, расположенный с одной стороны электромагнита 3, представленного здесь, как маятник 51 с постоянным магнитом. Упомянутый маятник 51 с постоянным магнитом установлен таким образом, что он ударяет о железный сердечник 31 электромагнита при обратном качании. Схема 24 усиления сигнала соединена с электромагнитной катушкой 32, и она снимает и затем усиливает сигналы напряжения, индуцируемые при качаниях магнитного качающегося стержня 5. Она, кроме того, соединена со схемой 25 обработки сигналов. Схема 25 обработки сигналов выполняет оценку присутствия или отсутствия объектов на основе изменений амплитуды или фазы колебаний снимаемых сигналов, вызываемых присутствием или отсутствием демпфирования качаний магнитного качающегося стержня 5. Кроме того, она передает сигналы положения объекта в схему 26 вывода сигнала с задержкой по времени и затем выводит их в устройство тревоги. Упомянутое устройство подвески содержит держатель 7, отверстие 8 установки держателя и качающиеся подвесные кольца 9 или качающуюся пластинчатую пружину, качающуюся пружину или качающийся гибкий шнур. Упомянутый маятник 51 с постоянным магнитом представляет собой короткий цилиндр, длинный цилиндр, сферу, конус или куб. Упомянутый качающийся стержень 52 зонда представляет собой короткую трубку, длинную трубку, прямую трубку или изогнутую трубку; или он может быть выполнен, как длинная трубка, в основании которой установлен демпфирующий компонент, демпфирующий компонент, представляющий собой лопатки, цилиндр, сферу или конус. Упомянутый основной корпус 4 установлен вертикально или горизонтально. Электронный модуль 2 и электромагнит 3 расположены внутри основного корпуса 4 для детектирования объекта с нормальной температурой; или электромагнит 3 и магнитный качающийся стержень 5 установлены внутри бункера с высокой температурой, высоким давлением, при этом электронный модуль 2 расположен за пределами бункера с высокой температурой, высоким давлением для детектирования объекта с высокой температурой; или электромагнитная катушка 32, часть железного сердечника у железного сердечника 31 электромагнита, и электронный модуль 2 расположены за пределами бункера, и другая часть железного сердечника у железного сердечника 31 электромагнита и магнитный качающийся стержень 5 расположены внутри бункера с высокой температурой, высоким давлением для детектирования объекта с очень высокой температурой; или только выступающий участок качающегося стержня 52 зонда может входить в контакт с тестируемым материалом, и остальные части расположены в месте, где материалы не могут прикасаться к нему. Это предназначено для дистанционного детектирования объекта. В электромагните 3 предусмотрена двойная структура привода/съема сигнала. Как только будет подано питание в электромагнит 3, электрический ток приводит к повышению магнитного поля, которое генерирует силу отталкивания. Как только питание будет отключено, магнитное поле приводит к росту электрического тока, и выполняют съем сигналов качания магнитного качающегося стержня 5. Сигналы также могут быть сняты, путем установки любого из следующих, как независимых компонентов: магниторезистивный датчик, бесконтактный датчик Холла, датчик вихревых электрических токов, бесконтактный индуктивный датчик, пьезоэлектрические элементы или датчик ускорения.

Настоящее изобретение дополнительно поясняется при рассмотрении приложенных чертежей и вариантов осуществления.

Вариант 1 осуществления

Электромагнитные детекторы объекта толкающего и ударного типа на фиг.1, 2, 6 и 7 представляют собой вертикальные, устанавливаемые сверху модели. Конструкция состоит из выводного провода 1, электронного модуля 2, электромагнита 3, магнитного ударного узла и корпуса 4. Сверху корпуса 4 предусмотрен интерфейс 6 выводного провода. Интерфейс 6 выводного провода имеет трубную резьбу. Один конец канала для провода навинчивают на интерфейс 6 выводного провода. Другой конец закрепляют на панели 12 верхней части бункера. Высоту установки можно свободно регулировать в соответствии с длиной канала для провода. Канал для провода не только защищает и выводит выводной провод 1 наружу из бункера, но также выполняет роль установки и защиты электромагнитного детектора объекта толкающего и ударного типа. Магнитный ударный узел состоит из магнитного качающегося стержня 5, подвижных подвесных колец 9, отверстия 8 установки держателя и держателя 7. Держатель 7 установлен на корпусе 4 и на держателе 7, отверстие 8 установки держателя используется, как точка опоры для качания. Между магнитным качающимся стержнем 5 и отверстием 8 установки держателя одно или больше колец 9 подвижной подвески из нержавеющей стали для подвижного соединения, и они подвешены рядом с железным сердечником 31 электромагнита. Они могут свободно качаться во всех направлениях. Магнитный качающийся стержень 5 состоит из маятника 51 с постоянным магнитом и качающегося стержня 52 зонда. Маятник 51 с постоянным магнитом состоит из постоянного магнита, который расположен внутри корпуса. Магнитные полюса постоянного магнита расположены один над другим. Кроме того, маятник 51 с постоянным магнитом установлен на качающемся стержне 52 зонда и расположен рядом с железным сердечником 31 электромагнита. Выводной провод 1 выведен из электронного модуля 2. Электронный модуль 2 соединен с электромагнитом 3, и оба они установлены внутри корпуса 4. Электронный модуль 2 содержит схему 21 источника питания, схему 22 генерирования импульса, схему 23 импульсного привода, схему 24 усиления сигнала, схему 25 обработки сигналов и схему 26 вывода сигналов с задержкой по времени. Схема 22 генерирования импульса соединена со схемой 23 импульсного привода, и схема 23 импульсного привода соединена с электромагнитной катушкой 32. Электромагнитная катушка 32 соединена со схемой 24 усиления сигнала. Схема 24 усиления сигнала соединена со схемой 25 обработки сигналов. Схема 25 обработки сигналов соединена со схемой 26 вывода сигнала с задержкой по времени. Схема 21 источника питания соединена со всеми цепями, указанными выше. Выводной провод 1 соединен со схемой 26 вывода сигнала с задержкой и схемой 21 источника питания. Электромагнит 3 имеет двойную функцию: привода и съема сигнала. В случае, когда отсутствуют какие-либо помехи со стороны материалов, магнитный качающийся стержень 5 будет свисать, находясь поблизости от железного сердечника 31 электромагнита, или может быть закреплен на железном сердечнике 31 электромагнита. В первом случае, после подачи питания в электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа, схема 22 генерирования импульса генерирует импульсные сигналы и выводит их в схему 23 импульсного привода, управляя периодическим импульсным электрическим током, протекающим через катушку 32 электромагнита, в результате чего электромагнит 3 генерирует импульсное электромагнитное поле. Регулировки направлений качающегося стержня 51 с постоянным магнитом и магнитного полюса электромагнитного поля обеспечивают то, что оба они генерируют силу отталкивания магнитного поля в результате отталкивания одинаковых зарядов, генерируемых между ними. Поскольку электромагнит 3 установлен внутри корпуса 4, магнитный качающийся стержень 5 может свободно качаться во всех направлениях. Поэтому сила отталкивания магнитного поля может отталкивать только магнитный качающийся стержень 5 наружу на определенное расстояние от электромагнита 3. После рассеяния импульсного тока, электромагнитное поле также немедленно рассеивается. Магнитный качающийся стержень 5 немедленно качается обратно или ударяет о железный сердечник 31 электромагнита и снова прикрепляется к нему. Это повторяется снова и снова. Процесс качания назад и удара магнитного качающегося стержня 5 о железный сердечник 31 электромагнита вызывает изменение магнитного потока, проходящего через электромагнитную катушку 32, и затем, в результате электромагнитной индукции, генерирует сигналы напряжения, соответствующие качаниям магнитного качающегося стержня 5. Полярность, амплитуда колебаний, ширина, фаза, частота и другие подобные параметры таких сигналов напряжения индукции все соответствуют направлению, скорости, амплитуде, частоте и так далее качаний магнитного качающегося стержня 5. Демпфирование, которому подвергается магнитный качающийся стержень 5, очевидно, изменяется в соответствии с тремя средами, такими, как газы, жидкости и твердые вещества. В газообразной среде демпфирование будет минимальным, и его можно игнорировать, и индуцируемые сигналы напряжения будут самыми сильными. В жидкой среде демпфирование имеет средний диапазон. Магнитный качающийся стержень 5 будет проявлять тенденцию более медленного качания и, в определенной степени, более замедленного, чем в газообразной среде. Следовательно, фаза индуцируемых сигналов напряжения будет иметь определенную задержку. Амплитуда, частота, длительность и так далее, все будут уменьшаться в определенной степени. Максимальное демпфирование происходит в твердых веществах, возможно, даже до такой степени, что качание становится невозможным, и сигналы напряжения не будут индуцированы. Схема 24 усиления сигнала усиливает сигналы напряжения, индуцируемые электромагнитной катушкой 32, и вводит их в схему 25 обработки сигналов. Схема 25 обработки сигналов может определять, присутствуют или нет твердая или жидкая среда, в соответствии с качаниями магнитного качающегося стержня 5 на основе очевидных различий в амплитуде колебаний, фазы или другого параметра колебаний сигналов напряжения, индуцируемых электромагнитом 3 в трех средах таких, как газы, жидкости и твердые вещества. Кроме того, она вводит эти сигналы положения объекта в схему 26 вывода сигнала с задержкой по времени, и, в соответствии с определенной задержкой по времени, они поступают в выводной провод 1 для индикации, выработки сигнала тревоги, автоматического управления или для других таких назначений.

Вариант 2 осуществления

Электромагнитные детекторы объекта толкающего и ударного типа по фиг.1, 3 и 8 представляют собой горизонтальные, устанавливаемые сбоку модели. Один конец корпуса 4 соединен с магнитным ударным узлом. Другой конец имеет установочный фланец 10, который используется для установки электромагнитного детектора объекта толкающего и ударного типа непосредственно на панели 12 бункера или для установки его на фланце 14 установочной муфты. В установочном фланце 10 предусмотрено выходное отверстие. Остальная структура соединена, как и в варианте 1 осуществления.

Вариант 3 осуществления

Настоящий вариант осуществления представляет собой предназначенный для работы при высокой температуре, с высоким давлением электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа. Для всей электромагнитной катушки 32 в электромагнитном детекторе объекта толкающего и ударного типа, в соответствии с вариантами 1 и 2 осуществления, используется устойчивый к высоким температурам электромагнитный провод. Например, электромагнитный провод класса Н выдерживает 180 градусов; электромагнитный провод класса С выдерживает 220 градусов; электромагнитный провод с изоляцией PTFE может выдерживать 260 градусов; и электромагнитный провод с керамической изоляцией может выдерживать 500 градусов. На магнитном качающемся стержне 5 установлен постоянный магнит 52, в котором всегда используется магнит, устойчивый к высокой температуре, такой как ферритовый, неодимовый, самарий-кобальтовый, или алюминиево-никель-кобальтовый магнит. Таким образом, электромагнит 3 и магнитный качающийся стержень 5 помещают в области высокой температуры внутри бункера. Электронный модуль 2, который не может противостоять высоким температурам, помещают в области нормальной температуры. Электронный модуль 2 соединен с электромагнитной катушкой 32 с помощью соединительного провода 15 для формирования модульной структуры, устойчивой к высокой температуре. Путем соединения остальной части структуры, как и в вариантах 1 и 2 осуществления, можно построить предназначенный для работы при высокой температуре, высоком давлении электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа.

Вариант 4 осуществления

На фиг.4 настоящий вариант осуществления представляет собой предназначенный для работы при сверхвысокой температуре и высоком давлении электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа. Поскольку железный сердечник имеет малое магнитное сопротивление, магнитное поле может проводиться с высокой эффективностью в железном сердечнике. Один конец железного сердечника 31 электромагнита удлинен таким образом, что он проходит через фланец 10 из нержавеющей стали и продолжается на определенную длину внутрь бункера. Железный сердечник 31 бесшовно соединен с фланцем 10 из нержавеющей стали. В панели 12 бункера сформировано отверстие, и установочная муфта 11 приварена вокруг него. К другому концу установочной муфты 11 приварен фланец 14 изолирующей муфты. Фланец 10 из нержавеющей стали закреплен болтами на фланцах 14 муфты. Для предотвращения коррозии железного сердечника 31, железный сердечник 31 покрыт одним слоем защитной муфты 4 из нержавеющей стали. Магнитный ударный узел установлен на железном сердечнике 31 внутри бункера или на защитной муфте 4 из нержавеющей стали снаружи от железного сердечника. Магнитный качающийся стержень 5 подвешен на одном конце железного сердечника 31 внутри бункера. Электромагнитная катушка 32 и другие части железного сердечника 31 расположены снаружи установочного фланца 10. На электромагнитном корпусе и на железном сердечнике 31 за пределами бункера расположены излучающие тепло пластины 13. Они уменьшают количество тепла, поступающего из бункера с высокой температурой, которое излучается и поступает к электромагнитной катушке 32, для обеспечения допустимого диапазона работы электромагнитной катушки 32. Таким образом, магнитный качающийся стержень 5 с постоянным магнитом 52 может представлять собой устойчивый к высокой температуре магнит, такой как самарий-кобальтовый или алюминий-никель-кобальтовый магнит. Наивысшая допустимая температура составляет более 600 градусов. Электронный модуль 2 размещен в области нормальной температуры. Электронный модуль 2 соединен с электромагнитной катушкой 32 с помощью соединительного провода 15. Такая конфигурация позволяет получить предназначенный для работы при сверхвысокой температуре и высоком давлении электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа. Остальная структура соединена, как в варианте 1 осуществления.

Вариант 5 осуществления

На фиг.5 настоящий вариант осуществления представляет собой электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа для дистанционного измерения. Электронный модуль 2, электромагнит 3, корпус 4 и магнитный качающийся стержень 5 помещены под уплотнительной крышкой 16 в верхней части бункера, и нижний конец качающегося стержня 52 зонда удлинен. Положение нижнего конца качающегося стержня 52 зонда находится в положении измерения. Качающийся стержень 52 зонда представляет собой прямую трубку или изогнутую трубку, или демпфирующий компонент установлен на его основании, при этом демпфирующий компонент представляет собой лопатки, цилиндр, сферу или конус. Части, такие, как электромагнит 3 и маятник 51 с постоянным магнитом, защищены от когда-либо контакта с материалами, и только удлиненный участок качающегося стержня 52 зонда находится в пределах его нормального диапазона качаний с материалом. Поэтому нижний конец магнитного качающегося стержня 5 находится в пределах его нормального диапазона качаний, будучи абсолютно свободным от какого-либо материала, кроме измеряемого материала. Это обеспечивает безопасное и надежное дистанционное детектирование материалов, которые являются чрезвычайно липкими и высококоррозийными; или приводят к существенному износу; или материалов блокирующего типа, удары которых могут повредить датчик при мощном ударе. Примеры включают в себя растворы сильных кислот и сильных щелочей, цементный раствор, расплавленный асфальт и камни. Он обладает всеми преимуществами бесконтактного измерения с надежностью контактного измерения. Остальная часть структуры соединена, как в варианте 1 осуществления.

Варианты осуществления, описанные в связи с настоящим изобретением, представляют собой просто описание предпочтительных форм воплощения настоящего изобретения. Они не накладывают ограничения на концепции и объем настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники могут выполнить различные модификации и улучшения технической схемы настоящего изобретения, без выхода за пределы концепции настоящего изобретения. Все такие модификации и улучшения должны попадать в пределы объема защиты настоящего изобретения. Все техническое содержание, защита которого испрашивается настоящим изобретением, полностью записано в формуле изобретения.

Датчик уровня, в частности электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа, содержащий: магнитный качающийся стержень, электромагнит, который расположен с одной стороны магнитного качающегося стержня, и электронный модуль, который управляет электромагнитом при выполнении привода магнитного качающего стержня для его качания и усиливает, обрабатывает и выполняет вывод с задержкой по времени сигналов качания магнитного качающего стержня, причем эти сигналы качания снимают с помощью электромагнита, упомянутый магнитный качающийся стержень подвешен на устройстве подвески с одной стороны основного корпуса, и электромагнит, который состоит из железного сердечника и катушки, расположен внутри основного корпуса. Электрический модуль содержит схему источника питания, схему генерирования импульсов, схему импульсного привода, схему усиления сигнала, схему обработки сигналов и схему вывода сигнала с задержкой по времени, и упомянутые выше схемы все расположены в основном корпусе или установлены отдельно. Изобретение обладает высокой чувствительностью, точностью и надежностью; имеет широкий диапазон применений; не требует технического обслуживания; и обеспечивает длительный срок службы. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа, характеризующийся тем, что он содержит магнитный качающийся стержень (5), электромагнит (3), который расположен с одной стороны указанного магнитного качающегося стержня, и электронный модуль (2), который управляет электромагнитом (3) при приводе магнитного качающегося стержня для его качания, а также усиливает, обрабатывает и выполняет задержку по времени выходных сигналов качания магнитного качающегося стержня (5), причем эти сигналы качания снимаются с помощью электромагнита (3), при этом:
упомянутый магнитный качающийся стержень (5) подвешен, используя устройство подвески с одной стороны основного корпуса (4), а электромагнит (3), который состоит из электромагнитного железного сердечника (31) и катушки (32) электромагнита, расположен внутри указанного основного корпуса (41);
электронный модуль (2) содержит схему (21) источника питания, схему (22) генерирования импульса, схему (23) импульсного привода, схему (24) усиления сигнала, схему (25) обработки сигналов, и схему (26) вывода сигнала с задержкой по времени, все упомянутые схемы расположены внутри основного корпуса (4) или изолированы от основного корпуса (4) и размещены отдельно.

2. Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа по п.1, отличающийся тем, что упомянутый магнитный качающийся стержень (5) состоит из маятника (51) с постоянным магнитом и качающегося стержня (52) зонда, при этом маятник (51) с постоянным магнитом выполнен из постоянного магнита, который расположен внутри корпуса, магнитные полюса постоянного магнита расположены один над другим, при этом маятник (51) с постоянным магнитом установлен на качающемся стержне (52) зонда и расположен рядом с железным сердечником (31) электромагнита.

3. Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа по п.1, отличающийся тем, что схема (22) генерирования импульса выполнена с возможностью генерировать импульсные сигналы и соединена со схемой (23) импульсного привода и затем соединена с электромагнитной катушкой (32), которая выполнена с возможностью формировать импульсное электромагнитное поле, генерирующее магнитную силу отталкивания, которая отталкивает расположенный с одной стороны электромагнита постоянный магнит (3), который представлен здесь, как маятник (51) с постоянным магнитом.

4. Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа по п.3, отличающийся тем, что маятник (51) с постоянным магнитом установлен таким образом, что он ударяет о железный сердечник (31) электромагнита при обратном качании, при этом схема (24) усиления сигнала соединена с электромагнитной катушкой (32) и снимает, и затем усиливает сигналы напряжения, индуцируемые в результате качания магнитного качающегося стержня (5), и соединена со схемой (25) обработки сигналов, причем схема (25) обработки сигналов выполнена с возможностью выполнять оценку наличия или отсутствия объектов на основе изменений амплитуды или фазы колебаний снятых сигналов, вызванных наличием или отсутствием демпфирования качаний магнитного качающегося стержня (5), и передавать сигналы о положении объекта в схему (26) вывода сигнала с задержкой по времени, а затем выводить их в устройство тревоги.

5. Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа по п.1, отличающийся тем, что устройство подвески содержит держатель (7), отверстие (8) установки подвески, и качающиеся подвесные кольца (9) или качающуюся пластинчатую пружину, качающуюся пружину или качающийся гибкий шнур.

6. Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа по п.3, отличающийся тем, что маятник (51) с постоянным магнитом выполнен как короткий цилиндр, длинный цилиндр, сфера, конус или куб;
при этом качающийся стержень (52) зонда представляет собой короткую трубку, длинную трубку, прямую трубку или изогнутую трубку; или он выполнен в виде длинной трубки, основание которой установлено на демпфирующем компоненте, причем демпфирующий компонент представляет собой лопатки, цилиндр, сферу или конус.

7. Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа по п.1, отличающийся тем, что основной корпус (4) установлен вертикально или горизонтально, при этом электронный модуль (2) и электромагнит (3) расположены внутри основного корпуса (4) для детектирования объекта с нормальной температурой, или электромагнит (3) и магнитный качающийся стержень (5) помещены в бункере с высокой температурой, высоким давлением, причем электронный модуль (2) размещен за пределами бункера с высокой температурой, высоким давлением для детектирования объекта с высокой температурой, или электромагнитная катушка (32), часть железного сердечника у железного сердечника (31) электромагнита, и электронный модуль (2) размещены за пределами бункера, и другая часть железного сердечника у железного сердечника (31) электромагнита и магнитный качающийся стержень (5) помещены внутри бункера с высокой температурой, высоким давлением, для детектирования объекта со сверхвысокой температурой, или только удлиненный участок качающегося стержня (52) зонда может входить в контакт с тестируемым материалом, а остальные части размещены в местах, где материал не может прикоснуться к ним, для дистанционного детектирования объекта.

8. Электромагнитный детектор объекта толкающего и ударного типа по п.1, отличающийся тем, что электромагнит (3) содержит двойную структуру привода/съема сигнала; после подачи питания в электромагнит (3), электрический ток приводит к усилению магнитного поля, которое генерирует силу отталкивания; после прерывания подачи питания, магнитное поле приводит к усилению электрического тока, и выполняют съем сигналов качания магнитного качающегося стержня (5), причем эти сигналы могут также быть сняты путем установки любого из следующих независимых компонентов: магниторезистивный датчик, бесконтактный датчик Холла, датчик электрических вихревых токов, бесконтактный индуктивный датчик, пьезоэлектрические элементы или датчик ускорения.