Трансформаторный преобразователь линейных перемещений Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещений в жидких средах в условиях воздействия различных дестабилизирующих факторов.

Известен преобразователь линейных перемещений, содержащий ферромагнитный корпус, сердечник, размещенные на нем измерительные и возбуждающие обмотки, компенсационный якорь. Недостатками этого преобразователя являются низкая точность измерения из-за наличия большой дополнительной погрешности, возникающей при воздействии дестабилизирующих факторов (повышенное давление жидкой или газообразной среды, механические нагрузки), которые приводят к разбалансу рабочей и компенсационной частей преобразователя, а также низкая надежность работы, вследствие возникающих обрывов моточного провода обмоток и их выводом, при воздействии на преобразователь таких дестабилизирующих ф.чкторов, как повышенное внешнее давление газообразной и жидкой среды, большие механические нагрузки (вибрации, удары).

Наиболее близким по технической сущ- ности к данному изобретению является дифференциально-трансформаторный датчик перемещений, содержащий диамагнитный металлический защитный корпус, в котором размещены сердечник с наложенными на него первичными и вторичными обмотками, ферромагнитный экран и соединенная с ним заклепками крепежная втулка, симметрирующая пластина (компенсационный якорь), крепежная гайка. Данный датчик обладает теми же недостатками, что и вышеописанный преобразователь

4

О 00

о

ы

Qs

Цель изобретения - повышение точности измерения и надежности работы в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.

Поставленная цель достигается тем, что трансформаторный преобразователь линейных перемещений, содержащий защитный стаканообразный кожух, выполненный из диамагнитного материала, размещенный в нем коаксиально-ферромагнитный цилиндрический корпус, закрепленный в его внут- ренней полости магнитопроводящий сердечник с размещенными на нем двухсекционной обмоткой возбуждения, измерительной и компенсационной обмотками, а также симметрирующую пластину, выполняющую функцию компенсационного якоря и установленную с постоянным зазором относительно компенсационной обмотки, и рабочий якорь, установленный с возможностью изменения зазора между ним и донышком кожуха и предназначенный для связи с объектом контроля, снабжен жестко прикрепленной к внутренней цилиндрической поверхности защитного кожуха фторопластовой гильзой, установленной с возможностью скольжения по поверхности ферромагнитного корпуса в направлении продольной оси преобразователя.

На чертеже представлена конструкция трансформаторного преобразователя линейных перемещений в разрезе.

Преобразователь содержит магнитопроводящий сердечник 1, на котором размещены двухсекционные обмотки возбуждения 2, соединенные между собой последовательно согласно, измерительная 3 и компенсационная А обмотки, соединенные между собой последовательно встречно. Сердечник 1 с обмотками 2,3,4 коаксиально установлен в ферромагнитный цилиндрический корпус 5 с открытыми торцами, которым установлен в диамагнитный защитный стаканообразный кожух 6.

Со стороны торца компенсационной обмотки А с зазором д0 расположена симметрирующая пластина 8 в защитном кожухе 6 на резьбе, причем для обеспечения геометрической симметрии рабочей и компенсационной частей датчика при размещении рабочего якоря 9 с зазором др 0 относи: тельно торца защитного кожуха б зазор выбирается равным до - Н + г{где t - толщина дна защитного кожуха, Н - зазор между торцами ферромагнитного 5 корпуса и внутренней поверхностью дна защитного кожуха 6).

Защитный кожух. 6 через элементы уплотнения 10 крепится к установочной (опорной) плите 11 изделия, что исключает воздействие дестабилизирующих факторов вида жидкая среда на преобразователь со стороны размещения установочной плиты

11.

Один из вариантов конструкции жесткого соединения защитного кожуха 6 и фторопластовой гильзы 7 обеспечивается следующим образом. Диамагнитный метал0 лический кожух покрывают несколькими слоями необходимой толщины фторопластового лака (например, лаком типа ФП- 525), который после термообработки представляет собой цилиндр, жестко сое5 диненный с кожухом, а его внутренняя поверхность имеет малый коэффициент трения с соприкасающимися с ней металлическими и другими поверхностями. Возможны и другие варианты конструктивного

0 исполнения жесткого соединения внешнего и внутреннего цилиндров защитного корпуса.

В секциях обмотки возбуждения 2, подключенных к источнику переменного напря5 жения (не показан), возбуждаются магнитные потоки, проходящие через соответствующие магнитопроводы и через зазоры др и д0. При перемещении X рабочего якоря 9 в направлении к днищу стаканооб0 разного защитного кожуха изменяется величина рабочего зазора (5Р, а зазор д0 остается неизменным. Перемещение якоря 9 из балансного положения (5Р 0) приводит к возникновению на выходе преобразовате5 ля разностного переменного напряжения, снимаемого с рабочей обмотки 3 и компенсационной обмотки 4, включенных между собой последовательно встречно, причем разностное напряжение изменяется про0 порционально величине перемещения якоря 9.

Повышение точности измерений в предлагаемой конструкции преобразователя достигается следующим образом.

5 При воздействии на защитный кожух преобразователя дестабилизирующих факторов, например, повышенного давления Pi (величиной более 600 кг с/см2) жидкой или газообразной среды в осевом направлении

0 (на фиг. 1 показано стрелкой Pi) или криогенных температур происходит деформация (уменьшение геометрических размеров) цилиндрической части защитного корпуса. При этом внутренняя поверхность фтороп5 ластовой гильзы 7 защитного корпуса скользит по соприкасающейся с ней металлической поверхности основного корпуса, вследствие малой величины сцепления (коэффициента трения) материалов

фторопласт-металл, Поэтому при изменении геометрических размеров цилиндрической части защитного кожуха практически исключаются механическиу воздействия на основной ферромагнитный корпус 5, а следовательно, и на жестко связанные с ним возбуждающие и измерительные обмотки, т.е. не нарушается балансировка рабочей и компенсационной частей по геометрическим параметрам.

Вследствие этого снижается дополнительная погрешность измерения перемещений преобразователя при воздействии на его защитный кожух дестабилизирующих факторов (давление, температура и др.), приводящих к изменению геометрических размеров защитного кожуха в осевом направлении, т.е. повышается точность измерения.

Одновременно при воздействии силы Pi, происходит прогиб 3дна защитного кожуха 6, который также может оказывать ме- ханическое воздействие на обмотки преобразователя и приводить к увеличению дополнительной погрешности измерения за счет разбаланса рабочей и компенсационной частей преобразователя.

Для исключения этого воздействия в преобразователе предусмотрен зазор Н между внутренней поверхностью дна защитного кожуха 6 и торцовой поверхностью ферромагнитного корпуса 5 с обмотками 2,3,4.

При воздействии на преобразователь ударных механических нагрузок действующих в осевом направлении и приводящих к воздействию силы PI на защитный кожух 6, ферромагнитный корпус 5 с размещенными в нем обмотками 2,3,4, также защищены от воздействия силы PI аналогично рассмотренному выше случаю при воздействии внешнего давления или низкой температуры.

При воздействии на преобразователь динамических нагрузок, например, силы Р2 в радиальном направлении (на фиг. 1 показано стрелкой Р2), от действующих на него механических ударных нагрузок или изменяющего по величине повышенного давления окружающей среды взаимное перемещение в радиальном направлении ферромагнитного корпуса 5 с жестко закрепленными в нем обмотками 2,3,4 и защитного кожуха 6 ограничивается за счет соприкосновения их через внутреннюю фторопластовую гильзу 7. При этом происходит демпфирование воздействующих на преобразователь ударных нагрузок, а следовательно и повышение надежности работы.

Технико-экономическим преимуществом данного преобразователя является:

повышение точности измерения за счет 5 уменьшения дополнительной погрешности вследствие того, что в преобразователе перемещений не происходит рэзбалансиров- ки рабочей и компенсационной частей, т.к. исключаются механические воздействия на

0 возбуждающую и измерительную обмотки при изменении геометрических размеров защитного кожуха в продольном направлении от воздействия давления внешней среды вдоль оси датчика, изменения

5 температуры и других дестабилизирующих факторов, вследствие того, что фторопластовая гильза и жестко связанный с ней защитный кожух при этом перемещаются по сопрягаемой с ним наружной поверхности

0 ферромагнитного корпуса;

повышение надежности работы путем исключения возможных обрывов обмоточного провода обмоток и их выводов, вследствие исключения механических

5 воздействий на обмотки и их выводы за счет предлагаемой конструкции защитного кожуха датчика, который обеспечивает свободное его перемещение в продольном направлении относительно ферромагнитно0 го корпуса с расположенными в нем обмотками и их выводами, при воздействии давления внешней среды, температуры и других дестабилизирующих факторов.

35

Формула изобретения

Трансформаторный преобразователь линейных перемещений, содержащий защитный стаканообразный кожух, выполненный из диамагнитного материала, размещенный в нем коаксиально ферромагнитный цилиндрический корпус, закрепленный в его внутренней полости магнитопроводящий сердечник с размещенными на нем двухсекционной обмоткой возбуждения, измерительной и компенсационной обмотками, а также симметрирующую пластину, выполняющую функции компенсационного якоря и установленную с

постоянным зазором относительно компенсационной обмотки, и рабочий якорь, установленный с возможностью изменения зазора между ним и донышком кожуха и предназначенный для связи с объектом контроля, от л ича ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности в работе в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, он снабжен жестко прикрепленной к внутренней цилин- дрической поверхности защитного кожуха

фторопластовой гильзой, установленной с ферромагнитного корпуса в направлении возможностью скольжения по поверхности продольной оси преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике и имеет целью повышение точности и надежности работы трансформаторного преобразователя линейных перемещений в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, Этот преобразователь содержит защитный ста- канообразный кожух, выполненный из диамагнитного материала, размещенный в нем коаксиально ферромагнитный цилиндрический корпус и закрепленный в его внутренней полости магнитопроводящий сердечник с размещенными на нем двухсекционной обмоткой возбуждения, измерительной и компенсационной обмотками. На внутренней цилиндрической поверхности защитного кожуха закреплена фторопластовая гильза, установленная с возможностью скольжения по внешней поверхности ферромагнитного корпуса Преобразователя. Около торцовой поверхности защитного кожуха установлен с возможностью перемещения рабочий якорь, а около противоположного его торца закреплен компенсационный якорь. 1 ил. сл С