УСТРОЙСТВО для КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МАСЛА В ТУРБОМУФТАХ Советский патент 1970 года по МПК G01K7/38 G01K13/08 

Изобретение относится к области создания устройств для контроля температуры, в частности, масла в турбомуфтах шахтных приводов.

Известны устройства для контроля масла в турбомуфтах, содержащие термочувствительный сердечник с известной зависимостью магнитной проницаемости от температуры и источник постоянного магнитного поля, укрепленные на вращающейся части турбомуфты, и преобразователь, укрепленный на неподвижной части турбомуфты, включенный в магнитную цепь источника поля параллельно термочувствительному сердечнику. Эти устройства не обеспечивают требуемой чувствительности и точности контроля.

В предложенном устройстве термочувствительный сердечник выполнен в виде замкнутого магнитопровода, например кольца, внутри которого укреплен постоянный стержневой магнит с осью намагничивания, лежащей в плоскости кольца, а преобразователь выполнен в виде магнитомодуляционного датчика продольного поля, выход которого через фазовый детектор включен на вход измерительного прибора. Термочувствительный сердечник с постоянным магнитом укреплен на вращающейся части турбомуфты. Такое выполнение устройства обеспечивает удобную установку его на турбомуфте, непрерывный контроль

температуры, повышает чувствительность устройства и точность контроля.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства для контроля темнературы масла в турбомуфтах; на фиг. 2 - установка первичного и оконечного преобразовательных элементов на турбомуфте; на фиг. 3 - конструкция первичного и оконечного преобразовательных элементов (узел А фиг. 2).

Устройство состоит из стабилизированного блока / питания, генератора 2, магнитомодуляционного датчика 3 продольного поля, установленного на неподвижном кожухе турбомуфты (на чертеже не показана), фазового детектора 4, стрелочного показывающего прибора 5, отградуированного в единицах температуры, усилителя 6 постоянного тока, регулятора и первичного преобразовательного элемента 7, установленного на вращающейся части турбомуфты, температура масла которой контролируется.

Стабилизированный блок питания (см. фиг. 1) состоит из феррорезонансного стабилизатора, выполненного на трансформаторе 7/, вторичные обмотки которого через балластные емкости Ci и Сг включены на выпрямители из диодов и Д-,-Д8, на выходе которых подключены емкостные фильтры Сз и С и стабилитроны До и Дю. Напряжение,

снимаемое со стабилитрона Да, служит для питания геиератора 2, а напряжение, снимаемое со стабилитрона Дм,- для питания усилителя 6 постоянного тока. Стабилизированный блок питания включается в сеть переменно го тока.

Генератор собран на транзисторах Г и TZ и трансфор.маторс Тр2. Генератор имеет две выходные обмотки. Одна выходная обмотка через последовательно включенную емкость Сг питает обмотки 8 возбу/кдепия магнитомодуляционного датчика 3. Емкость Cs является согласующим и фазосдвигающим звеном между выходом генератора и обмотками возбуждения магнитомодуляционного датчика. Кроме того, эта е.мкость является нагрузкой генератора при коротком замыкании цени возбуждения датчика или работе последнего при весьма больших измеряемых магнитных полях, что исключает работу генератора в режиме, близком к короткому за.лыканию.

Вторая выходная обмотка генератора - обмотка коммутирующего напряжения - выполнена со средней точкой и последовательно с добавочным резистором R включена па вход фазового детектора 4. Фазовый детектор представляет собой нелинейный схемный элемент с симметричной вольт-ампер;.ой характеристикой. Детектор собран па четырех кремниевых диодах Ди-Дм, включенных на общее ностоянное запирающее напряжение. В качестве иеточника поетояпного запирающего напряжения служит падение напряжения от выпрямленного тока на сопротивлениях и RS, зашунтированных емкостями Си и С-, достаточной величины. Значение сопротивлений R и 3 определяется из условия, чтобы падение напряжения на них от выпрямленного тока коммутации, обусловленного э.д.с. коммутирующей обмотки генератора, было равно требуемому значению запирающего напряжения. Добавочный резистор служит для ограничения ко.ммутирующего тока, а сопротивление для установки «нуля на выходе детектора.

Магнитомодуляцио1 ный датчик выполнен на двух одинаковых сердечниках (стержнях) 9 из мягкого ферромагнитного материала. На каждом стержне 9 .магнитопровода (нолузонда) имеются две распределенные по его длине обмотки - первичная 8 н вторичная 10 имеют соответственно равное число витков. Первичные обмотки полузондов соединены последовательно и согласгю и образуют цепь возбуждения датчика, питаемую от геператора на транзисторах TI и Г2 переменным током такой амплитуды, что материал сердечников периодически доводится полем возбуждения до состояния, близкого к магнитному насыщению.

Вторичные обмотки 10 включены дифференциально, т. е. последовательно и встречно таким образом, что индуктируемые в них э.д.с. нотоком возбуждения при отсутствии постоянного магнитного поля, подмагпичивающего полузонды, взаимно компенеируются. Если же на датчик дейетвует постоянное магнитное поле, результирующая э.д.с. во вторичных (выходных обмотках) не равна нулю, на выходе датчика индуктируется э.д.с. удвоенной частоты, фаза которой сдвигаетея на 180° при изменении направления внешнего поля на обратное.

Величина э.д.с. удвоенной частоты в щироких нределах изменяетея нрямо пропорционально величине составляющей напряженности внешнего магнитного поля, параллельной сердечникам (полузондам). Таким образом, магнитомодуляционный датчик является прибором, измеряющим величину напряженности ноля в любом нанравлении по величине напряжения удвоенной чаетоты на выходе датчика, ориентированного в этом нанравлении.

Магнитомодуляционный датчик описанного типа реагирует только на составляющую внешнего магнитного ноля, которая направлена вдоль его сердечников, и совершенно нечувствителен к магнитным полям, перпендикулярным продольной оси сердечника. Поэтому датuir; iLMcnycTCK датчиком продольного поля. Один из выходных зажимов магнитомодуляционного датчика (А уИД-датчика) соединен со средней точкой обмотки ком.мутирующего напряжения генератора, а другой - со входом усилителя 6 постоянного тока.

Средняя точка сопротивлений запирающего напряжения (JRz и ) также соединена со вхоДОД1 усилителя постоянного тока, параллельно которому включен показывающий прибор 5, проградуированный в единицах температуры. Вход усилителя постоянного тока защунтирован емкостью Сц для еглал ивания пульсаций выпрямленного напряжения датчика.

Обмотка коммутирующего напряжения генератора выполнена со средней точкой, а выходное напряжение датчика включено на среднюю точку запирающего напряжения и коммутирующей обмотки для того, чтобы через источник измеряемого нанряжения (выход датчика) не проходил ток коммутации, т. е. использована симметричная схема детектора.

Фазовый детектор работает следующим образом.

Для промежутков времепи, когда мгновенное значение коммутирующего напряжения R меньше значения постоянного запирающего напряжения UD на сопротивлениях R- и R-A, цепь фазового детектора для измеряемого выходного папряжения датчика заперта, а для промежутков времепи, при которых мгновенное значение коммутирующего нанряжения RK больше значения постоянного запирающего напряжения УО на сопротивлениях Rz и з, цепь фазового детектора для измеряемого напряжения открыта. За один период коммутирующего напрял ения цепь фазового детектора открыта два раза. Среднее значение коммутирующего тока за время открытого состояния детектора равно нулю.

Таким образом, детектор работает как прерыватель с удвоенной частотой, причем время «замыкания регулируется величиной запирающего напряжения.

Выпрямленный ток от измеряемого напряжения в цепи нагрузки (показывающий прибор и вход усилителя) прямо пропорционален амплитуде выходного напряжения датчика, и обратно пропорционален общему сопротивлению в цепи переменного тока и нагрузки на выходе детектора. В зависимости от фазы выходного напряжения датчика выходное напряжение или ток на выходе детектора будет иметь ту или иную полярность, а фаза выходного напрял ения датчика, как было сказано выще, меняется на противоположную при изменении полярности воздействующего на датчик поля.

Оба полузонда датчика вместе залиты специальным компаундом, выведены только два конца цепи возбуждения и два конца выходной цепи. Залитый уИМД-датчик 3 помещен в диамагнитный корпус 11, укрепленный на неподвижном кожухе 12 турбомуфты. Первичный преобразовательный элемент 7 крепится в пробке вращающегося корпуса 13 турбомуфты. Он преобразует изменение температуры масла в непрерывное изменение потока рассеяния постоянного магнитного поля в околовоздущно.м пространстве.

Первичный преобразовательный элемент 7 состоит из температурозависимого ферромагнитного тела 14, постоянного магнита 15 и пробки 16, укрепленной в стенке корпусе 17. Пробка 16 выполнена из хорошо проводящего тепло Диамагнитного материала. Ферромагнитное тело 14 выполнено в виде кольца, по диаметру которого укреплен постоянный магнит 15 так, что его ось намагничивания лежит в плоскости кольца. Кольцо является магнитопроводом для потока постоянного магнита 15 и замыкает его полюса. В пробке 16 имеется полость, в которую заходит масло 18 и передает ему тепло.

Соответствзющим выбором геометрических и магнитных параметров термочувствительного сердечника и постоянного магнита люжно довольно эффективно управлять потоком рассеяния в зоне оконечного преобразовательного элемента в зависимости от температуры. Кроме того, при таком выполнении первичного преобразовательного элемента представляется возможным использовать ферромагнитные материалы не только с отрицательным коэффициентом магнитной проницаемости, но также и с положительным коэффициентом. В качестве температурозависимого ферромагнитного

тела принят никель-цинковый феррит, имеюП1ИЙ линейную зависимость начальной магнитной проницаемости от температуры во всем и.змсряе: юм диапазоне температур. Устройство контроля температуры масла в турбомуфте работает следующим образом.

Как видно из фиг. 1 и 3, постоянный магнит 15 в первичном преобразовательном элементе расположен относительно Л /МД-датчика

такил образом, что его ось намагничивания параллельна продольной оси датчика, т. е. датчик включен в магнитную цепь нараллель)К) термочувствительному сердечнику. По мере нагрева щунтирующего магнит ферромагнитного тела, его магнитная проницаемость увеличивается, и выходной сигнал с датчика уменьшается. Чтобы на вход усилителя подавался нулевой сигнал при максимальной контролируемой температуре, на вход усилителя

подается компенсационное напряжение, равное напряжению датчика при максимальной температуре. Тогда сигнал на входе усилителя изменяется от вполне определенного значения до нуля по линейной характеристике в зависимости от значения контролируемой температуры.

В диналтическом режиме (при вращающейся турбомуфте) форма импульсов будет зависеть от распределения напряженности магнитного

поля в воздушном зазоре датчика и магнита при удалении и приближении магнита к датчику. Длительность и.мпульса зависит от скорости вращения турбомуфты и геометрических размеров магнита и датчика, а амплитуда импульсов - от температуры.

Предмет изобретения

Устройство для контроля температуры масла в турбомуфтах, содержащее термочувствительный сердечник с известной зависимостью магнитной проницаемости от температуры и источник постоянного магнитного поля, укрепленные на вращающейся части турбомуфты, и преобразователь, укрепленный на неподвижной части турбомуфты, включенный в магнитную цепь источника ноля параллельно тер.мочувствительному сердечнику, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, термочувствительный

сердечник выполнен в виде замкнутого магнитопровода, например кольца, внутри которого

укреплен постоянный стержневой магнит с

осью намагничивания, лежащей в плоскости

кольца, а преобразователь выполнен в виде

магнитомодуляционного датчика продольного поля, выход которого через фазовый детектор включен па вход измерительного прибора.

12

Фие. г

Y/////

/2