Устройство для измерения температурыВРАщАющиХСя дЕТАлЕй МАшиН Советский патент 1981 года по МПК G01K13/08 

Изобретение относится к температур ным измерениям, а именно к устройстBciM для измерения температуры вращсо 1ДИХСЯ деталей машин с бесконтактным звеном передачи информации от вращаю щегося датчика к неподвижному измери т&пьному прибору, и может быть использовано для измерения температуры вращающихся деталей машин, преимущественно газотурбостроении. Известно устройство для измерения температуры вращающихся объектов, со держащее датчик температуры, бесконтактное звено передачи информации, в псшненное в виде индукционно связанных подвижной и неподвижной катушек, усилитель и индикаторный прибор 1 Недостатком устройства является невысокая точность измерения, вызванная тем, что амплитуда выходного сигнала зависит от сопротивления измерительной цепи. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения температуры вращаквдихся деталей машин, содержащее размещенные на вращающейся детали катушки индуктивности с подключенными к ним т-ермопреобразователями неподвижно установленные электрически связанные между собой приемные катушки индуктивности с подключенным к ним индикаторным прибором и неподвижно установленные по обе стороны от плоскости переметцения подвижных катушек две электрически связанные между собой компенсационные катушки индуктивности, соединенные с регулируемым источником пострянного тока, -В этом устройстве постоян-. ный ток, протекающий в цепи термопреобразователя и пропорциональный измеряемой температуре детали, возбуждает в подвижных катушках магнитное поле, которое при вращении детали индуцирует в приемных катушках импульсы ЭДС с амплитудой, пропорциональной измеряемой температуре. Величину наведенного при этом тока контролируют по индикаторному прибору, подключенному к приемным катушкам. Б компенсационных катушках, подключенных к регулируемому источнику постоянного тока, также возбуждается магнитное поле, которое при вращении детали индуцирует компенсирукодае импульсы ЭДС в подвижных катушках,-размещенных на этой детали, при этом наведенный ток направлен навстречу току термопреобразователя. Изменяя величину тока в компенсационных катушках, можно полностью скомпенсировать ток термопреобразователя, т.е. добиться такого результата, что ве 1ичина сопротивления измерительной цепи: термопреобра зователь - подвижные катушки, не рлияет на точность измерения 2. Недостаток ЭТОго устройства заклю чается в том, что применение двух ко пенсационных катушек с сердечниками вносит дополнительные ошибки в измер ние температуры вращающихся деталей. Это происходит вследствие того, что в процессе работы устройства в условиях воздействия температур, вибрации , механических нагрузок, внешних магнитных полей и по другим причинам магнитные свойства сердечников не остаются йостоянными, что неизбежно ведет к изменению передаточных ха рактеристик устройства, а, следовательно, к снижению точности измерения. Однако исключить сердечники и состава компенсационных катушек невозможно, так как при этом существенно .меняются характер распределени и интенсивность магнитного поля, создаваемого этими катушками, что ведет к уменьшению чувствительности устройства и искажению формы компен сирующих импульсов, вследствие чего не достигается полная компенсация то ка термопреобразователя. Цель изобретения - повышение точности измерения температуры. Поставленная цель достигается тем что в ycTpoi cTBo дополнительно введе ны две компенсационные катушки, причем все компенсационные катушки электрически соединены между собой и установлены на равном расстоянии друг от друга вдоль окружности,. лежа щей в плоскости, касательной к поверхности перемещения оси подвижной катушки, осями вдоль радиусов, этой окружности. Кроме того, осевые отверстия компенсационных катушек, ограниченные витками их обмоток, имеют прямоуголь ное сечение с большими сторонами, па paллeльны м плоскости окружности, вдоль которой расположены компенсационные катушки. На фиг. 1 приведено устройство дл измерения температуры вращающихся деталей , общий вид, разрез, на фиг.2 то же вид сверху; на фиг. 3 - схема графики, поясняющие принцип формирования компенсирующего импульса. Устройство для измерения темпера туры вращающихся деталей содержит ди электрический диск 1, расположенный на валу 2 термометрируемой детали. В диске 1 установлены подвижные катушки 3, к каждой из которыхподключен термопреобразователь 4, например термопара. На неподвижном основании (не noj a3aHo). по обе стороны от плоскости вращения подвижных катушек 3 симметрично ей соосно установлены электрически связанные собой приемные катушки 5-8 с подключенным к ним индикаторным прибором. 9.На этом же основании ра-змещены электрически связанные между собой компенсационные катушки 10-13, подключенные к регулируемому источнику 14 постоянного тока. При этом компенсационные катушки установлены по обе стороны от плоскости перемещения под-. вижных катушек 3 симметрично относительно этой плоскости и равномерно распределены вдоль окружности, дежащей в плоскости, касательной к поверхности перемещения оси подвижной катушки 3 так, что их оси направлены вдоль радиусов этой окружности. Симметричное расположение приемных и компенсационных катушек по обе стороны от плоскости перемещения подвижных катушек 3 устраняет влияние на ре-, зультат измерения осевых смещений подвижных катушек 3 вместе с валом 2 термометрируемой детали, неизбежно имеющих место при вращении детали. Компенсационные катушки выполнены без сердечников таким образом, что осевые отверстия, ограниченные витками их обмоток, имеют прямоугольное сечение. Большие стороны сечений этих отверстий - ориентированы параллельно плоскости размещения катушек 10-13. Этим обеспечивается минимальное расстояние между отверстиями компенсационных катушек, что является одним ИЗ условий наиболее эффективного взаимодействия их магнитных полей. Такое конструктивное выполнение компенсационных катушек, их взаимное расположение относительно подвижных катушек 3 и соединение между собой обеспечивает создание магнитного поля такой формы и интенсивности, которые необходимы для формирования компенсирующего импульса требуемой формы и длительности. Для исключения влияния помех, создаваемых внешними магнитными и электрическими полями, обмотки двух рядом расположенных приемных катушек 5 и 7, 6 и 8 включены встречно/ а между парами катушек 5 и 7, 6 и 8 применено согласное включение. За счет этого ЭДС наводок в каждой паре катушек 5 и 7, б и 8 практически отсутствует, в то время . как полезный сигнал образуется в- виде суммы ЭДС,- наводимых в каждой паре приемных катушек 5 и 7, б и 8. Устройство работает следующим образом. Постоянный ток, возникающий в цепи термопары 4 возбуждает в подвижной катушке 3 магнитное поле, индуцирукгцее при вращении детали в прием- , ных катушках 5-8 импульс ЭДС, амплитуда которого пропорциональна измеряемой температуре детали. Вел-ичина наведенного в приемных катушках 5-8 тока контролируется по индикаторному прибору 9. В компенсационных катушках 10-13, подключенных к источнику 14 постоянного тока, также возбуждаете магнитное папе, форма и характер изменения которой условно представлены на фиг. 3. При вращении детали это поле индуцирует в подвижных катушках 3 импульс,компенсирующий в течение периода измерения ЭДС термопары 4. Полная компенсация дбстигается путем изменения величины постоянного тока, подаваемого от источника 14. В момент достижения полной компенсации ток в цепи термопары 4 отсутствует, импульс ЭДС в приемных катушках не индуцируется, и ток в цепи индикаторного прибора равен нулю. Поэтому уменьшение до нуля вы-г ходного сигнала в приемных катушках, фиксируемое индикаторным прибором 9, определяет момент измерения температуры вращающейся детали, а о ее тепературе судят по показанию индикаторного прибора регулируемого источника 14 постоянного тока, измеряющего величину тока компенсации.

Формирование компенсиругадего импульса осуществляется следующим образом.

Составляющая магнитного поля двух компенсационных катушек 10 и 12 (фиг. За), расположенных возле одного из торцов подвижной катушки 3, направленная вдоль ее оси,изменяется во времени так, как это показано на фиг. 36. На участке длительностью 1; магнитное поле изменяется практически линейно и имеет наибольшую интенсивность. В этом случае обеспечивается пересечение витков обмотки подвиж ной катушки 3 интенсивным магнитным полем компенсационных катушек 10 и 12 на всем участке2, что позволяет сформировать компенсирующий импульс требуемой формы и длительности, сох- ранив при этом высокую чувствитольность устройства.

Наличие двух дополнительных компенсационных катушек, их новое расположение, позволяет повысить точность измерения температуры, что расширяет сферу применения устройства.

Формула изобретения

1. Устройство дли измерения температуры вращающихся деталей машин, со.держащее размещенные на вращающейся детали катушки индуктивности с подключенными к ним термопреобразователми, неподвижно установленные электрически связанные между собой приемные катушки индуктивности с подключенным к ним индикаторным прибором и неподвижно установленные по обе сторон от плоскости перемещения подвижных катушек две электрически связанные между собой крмпенсационные катушки индуктивности, соединенные с регулируемым источником постоянного тока отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены две компенссщионные катушки, причем все компенсационные кату1;ки электрически соединены между собой и установлепы на равном расстоянии друг дт друга вдоль окружности, лежащей в плоскости, касательной к поверхности перемещения оси подвижной катушки, осяки вдоль радиусов этой окружности.

2 . Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, осевые отверстия компенсационных катушек, ограниченные витками их обмоток, имеют прямоугольное сечение с большими cjrpронами, параллельными плоскости окружности, вдоль которой расположены компенсационные катушки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 180833, кл. G 01 К 13/08, 19f5.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2514257/18-10,

кл. G 01 К 13/08, 08.07.77.

mm///mzm Mmm

f Г 3 e 11

I I // /

/ rv

ffiUZ

Ф«г.2.

-

«-t