Устройство для контроля положения рабочих органов механизмов Советский патент 1980 года по МПК G01D5/20 H03K17/95 G01B7/00 

Изобретение относится к области конт рольно-измерительной техники и может быть использовано, например, для контроля положения рабочих органов, механизмов и машин, перемещающихся внутри ферромагнитных оболочек. Известно устройство для контроля путевых положений рабочих органов механизмов и Машин, содержащее перемещающийся внутри трубы постоянный магнит связанный с контролируемым рабочим органом и взаимодействующий с индуктив ным датчиком, расположенным снаружи трубы и включенным последовательно с обмоткой, размешенной в щели генераторного путевого выключателя l. При подмагничивании сердечника индуктивного датчика происходит срабатывание генераторного путевого выключателя. . Недостаток известного устройства состоит в ограниченности области егч) применения и недостаточной чувствитепь ности. В указанном устройстве между датчиком и постоянным магнитом не должно , быть ферромагнитных элементов, а оболочка должна быть из ферромагнитного материала. Так как в качестве якоря использован нестойкий к коррозин постоянный магнит, то для его длительной и нормальной работоспос йности должна быть обеспечена сукая среда или он должен быть закточен в оболонку из немагнитного нержавеющего материала. ;Но последнее обстоятельство усложняет конструкцию устройства и уменьшает чувствительность, так как увеличивает- ся зааор между датчиком и постоянным магнитом. На недостаточную чувствительность влияет и то, что магнитный поток постоянного магнита замыкается по всему контуру, а не направлен через сердечник индуктивного датчика. Наибол ее близким техническим решением к изобретению является устройство для контроля положения рабочих органов .механизмов содержащее связанный с

a4.,f,re,..f, --..-,--.. : - . . .- - . контролируемым рабочим органом якорь. установленный внутри ферромагнитной оболочки с проточками, в которых уста й6Ш1енЫ индуктивные датчики, напротив которых расположены обмотки пойма гни Шйн 1&; йоШйненныё с источником то, ка 2). :- ---.-.. НепЬстаток известного устройства состоит в невысокой чувствительности, так как магнитный поток постоянного магнита эамыкаетбГ не тольк концентраторам (выступам),, но W 1io Bc;e му п«фамётрУ ферроМапнЙтно чТйврттуса. Это уменьшает надежность Работы уст ройст1аГтак как кратностьиЙменШйя пот-ока/проходящего через маРнИтопровод датчика, невелика. Приходится очень сильно уменьшать толщину стенки корпуса в месте вьгаолнения проточки , личивать ширину проточки, в значительной степениуменьшает прочность корпуса. Присутствие ПостоянйгоГО магйита не всегда возмоЖнЬ ки, так как элемент хрупкий и пБдвёр- ЖёН коррозии. IPajSoT.aTb он, должен в сухой среде или его неоМодШо за клйчатьв Гермёти,чну10 немагнитную коррозионнортойкую оболочку. Это зазор между датчиком и постоянным магнитом, что не способствует увеличению чувствительности устройства Несколько усложняется констШкция устройства. Так как к постоянным магнитам притягиваются ферромагнитные частицы ийьшьГто- они wfOryT привести к задира йа внутренней поверхности корпуса, что в ряде случаев недопустимо, например в пневмоприводах.Для большинства предприятий постоян ДЛЯ ООЛЬШИШ юа чр...«. - н)Ь1й магнит является дефицитным элемен том. Постбянные йагнй ьГ йзРбтРбёгГйЮтся по специальной технологии, доступной не каждому предприятию. Из-за своей твердости они обрабатываются только шлифованием. В известном прототипе практически трудно осуществить настрой ку момента срабатывания исполнительно го реле. I :.-. :- . . : : Цель изобретёни;в - повышение чувст вительности устройства. ЗтаЖль досЯг ё ся ШСЧт15 в уст ройстве для контроля положения рабочи Механизмов введен С -образный магнитопровод, проточки выполнены по обрйэ тощйм на противоположных стороjHajc. ферромагнитной оболочки, а якорь изготовлен из фёрромагн1т юРе магтериа 7 4 Источник поцмагничиЬания выполнен , а 0 образном.1магнитопроЬоде, размещеном снаружи оболочки и две противопоожные стороны которого охватывают ЛОТНО ее,а йвё другие; сразмещенныи на них встречно включенными обмотами, расположены напротив проточек, ричем якорь выполнен из ферромагнитого материала. Это позволяет увеличить увствительность устройства, так как магнитный поток каждой обмотки прохоит только через одну проточку и его можно регулировать изменением тока через эту обмотку. Тем самым достигается изМёШйиё Степени подмагничивания сердечника индуктивного датчика и настройка момента срабатывания исполнительного органа вторичной схемы. Если сердечник даТЧйк1а остаётся в подмагнИчен- ном состоянии и при подходе якоря, то йЬ5кно уменьшением тока подмагничива- . ния через обмотку уменьшить величину магнитного потока в проточке и добиться надежного перехода сердечника индуктивйого датчика из подмагниченного состояния в нёйодмагниченное. Выполнение проточки по образующей не уменьшает прочность корпуса на изгиб, а потому толщину стенки в проточке можно уменьшить. Это позволяет также увеличить чувствительность устройства, так как уменьшается шунтирующее действие стенки оболочки. Достигается в то же время и более четкая и надеж- ная работа его, так как обеспечивается более глубокое насыщение тонкой части оболочки, а следовательно, и подмагничиМниёмагнитопровода датчика, .когда : Якоря нет в зоне расположения источни«...„f,,. ка магнитного поля, и значительное гмйны1)гб«ие пйдмагничивания магнит уменьшение подмагничивания магнитопроврда и насыщения тонкой части оболочки при приближении якоря. Якорь, который жестко сцеплен с контролируемым рабочим органом и находится внутри оболочки, МОЖНО выполнить из любого ферромагнитного материала. Лучше его изготовлять из магнитомягкой . стали с малой остаточной индукцией, чтобы йОКЛючйгь полностью притягивание им ферромагнитной пыли. Но в любом случае эта возможность уменьшается в сотни раз,.так как якорь находится в намагниченном состдянии только при нахождении его в зоне действия источника магнитного поля. Изготовление такого якоря из любой стали не вызывает зат- руднений и возможно на любоМ предйрия- |тии. Крепление О-образного магнитопро вода снаружи оболочки удобно и конструк тивных трудностей .не представляет. Так как по нему проходит постоянный магнитный поток встречно включенных обмог ток, то его можно выполнясь не шихтованным, а цельным. В предложенном устройстве увеличивается кратность изменения магнитного потока, проходящего через магнитопровод индуктивного датчика, поэтому увеличивается и надежность работы его, т. е. в большей степени исключается возможность несрабатывания вторичной схемы или ложного отпускания. На фиг. 1 изображен общий вид устро ства; на фиг. 2 - вид сверху. Устройство состоит из якоря 1, жестк связанного с контролируемым рабочим ор ганом 2 и перемещающегося внутри ферромагнитной оболочки 3, О-образного магнитопровода 4 с обмотками 5 и 6, индуктивных датчиков 7 и 8 и бесконтак ного путевого выключателя 9 сисполнительным реле 10 на выходе. Обмотки 5 и 6 подмагничивания размещены на сторонах 11 и 12 магнитопровода 4, расположенных напротив проточек 13 и 14, выполненных по образующей на диаметрально противоположных сторонах наружной поверхности оболочки. Обмотки подмагничивания запитаны от одного источника 15 тока и включены встречно, так что магнитные потоки каждой обмотки проходят только через соответствующие участки 16 или 17 ферромагнитной оболочки 3. Индуктивные датчики 7 и в подмагничивания состоят из Ьердечников 18 и обмоток 19. Обмотки 19 включены параллельно между собой и последователь но с обмоткой 2 О, расположенной в щели 21 бесконтактного путевого выключателя 9, Нафиг. 2 пунктирными стрелками 22 - 25 показаны пути прохождения магнитных силовых линий магнитных потоков обмоток 5 и 6. Проточки 13 и 14 выполнены расширяющимися в направлении к центру оболочки 3. Работает устройство Следующим образом. При. отсутствии якоря 1 в зоне распо ложения индуктивных датчиков 7 и 8 подмагничивания магнитный поток, обозначенный магнитными силовыми линиями 22, разветвляется и проходит через у участки 16 и 17 (магнитные силовые линии 23) и сердечники 18 .(магнитные силовые линии 24). При насьшхении учас ков 16 и 17 сопротивления их увеличиваются, магнитные силовые линии вытесняются из этих участков и начинают в большей .степени замыкаться через сердечники 18 индуктивных датчиков 7 и 8. . , При подмагничивании сердечников 18магнитная проницаемость их уменьщается, индуктивное сопротивление обмоток 19 мало, через обмотку 20 проходит значительный бесконтактный путевой выключатель 9 находится в сработанном состоянии, при этом исполнительное реле 10 включено. При подходе якоря 1 к зоне расположения индуктивных датчиков 7 и 8 происходит перераспределение указанных магнитных потоков в сторону якоря 1. Участки 16 и 17 и сердечники 18 индуктивных датчиков 7 и 8 выходят из насыщенных состояний, так как часть магнитного потока обмоток 5 и 6 начинает замыкаться по якорю 1 (магнитные сипрвьге линии 25). При этой индуктивное сопротивление обмоток 19индуктивных датчиков 7 и 8 увеличивается, ток, проходящий через эти обмотки и обмотку 20, размещенную в щели 21, уменьщается и бесконтактный путевой выключатель 9 отключается. Исполнительное реле 10 обесточивается. О-образный маГнитопровод 4 может быть щихтованным или цельньтм из магнитомягкого материала. Индуктивные датчики для повышения четкости работы целесообразно выполнять на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса. Индуктивный датчик может быть размещен только в одной из проточек. Использование двух датчиков, включенных параллельно мёжЙу собой и последовательно с обмоткой, размещенной в щели бесконтактного путевого выключателя, увеличивает надежность работы устройства-маловероятен выход из строя одновременно двух датчиков, Вьшолнение проточек расширяющимися в направлении к центру оболочки 3 позволяет повысЬть магнитное сопротивление участков 16 и 17 оболочки за счет увеличения длины их и обеспечить прохождение значительного магнитного потока через узкую часть проточки, где ее боковые стенки непосредственно контактируют с магнито- Проврдом датчика. у Формула изобретения Устройство для контроля положения рабочих органов механизмов, содержащее

связанный с контролируемым рабочим якорь, установленный внутри ферромагнитной оболочки с проточками,

установлены индуктивные дат1 йкй, напротив которых расположены об мотйи 1тоШагнйчи вШия, соёДийёНййё с №сУоЩШЬм , отличающееся Твм., с целью повышения чувётвительностй устройства, в него введен О-юбразный магнитопровод, на котором расположены обмотки подмагничивания,

проточки выполнены по образующим на противоположных сторонах ферромагнитной оболочки, а якорь выполнен из ферромагнитного материала.

Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. Q 08 С 9/04, 1977.