Гидроэлектрический датчик для контроля параметров прокатываемой полосы Советский патент 1983 года по МПК B21B38/04 

(5)ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОКАТЫВАЕМОЙ ПОЛОСЫ

1

Изобретение относится к прокатному производству и предназначено для контроля параметров прокатываемой полосы, 8 частности таких параметров как длина, ширина, диаметр, неплоскостность, прогиб, поперечные перемещения и другое непосредственно а технологическом потоке.

Известно устройство для индикации металла, содержащее подводящую электропроводную, жидкость, трубу с насадкой, являющейся электродом и формирующей свободную струю электропроводящей жидкости, источник питания и усилитель, которое снабжено дополнительным электродом, выполненным в виде оголенного конца проводника с водостойкой изоляцией и расположенными коаксиально в свободной струе элекдропроводящей жид- кости 1 J.

Это устройство имеет повьшенную надежность за счет исключения ложных срабатываний, при загрязнении

поверхности изоляторов, в условиях интенсивного парообразования, при наличии б|%1зг воды, пыли, окалины, технологической смазки. Однако получить большую длину компактной части струи не удается из-за возмущения потока жидкости про волочнын электродом, что су|; ественно уменьшает диапазон контролируet«)x параметров.

10

Наиболее близким техническим решением к изобретению является гидроэлектрический датчик, содержащий изолятор, подводящую трубу, сочлененную с трубчатым элект|х дом и элек«5трод-насадку, причем электрод-насадка через фазочувстаительный усилитель соединен с выходом потенциометра, первый вход которого соединен с первым полюсом источника питания и с

20 трубчатым электродом, а -второй вход соединен с вторым заземленным полюсом источника питания, в корпусе изолятора выполнена полость, внутри 3 которой установлен электрод-насадка вставленный в кольцевой канал, соединяющий электрод-насадку с трубчатым электродом, причем в верхней ча ти электрода-насадки закреплен обтекатель, образующий с внутренней поверхностью корпуса изолятора коль .цевой зазор, а в боковой стенке изо лятора выполнен канал подвода воздуха. Это устройство обладает повышенной надежностью в сложных металлургических условиях и позволяет получить Повышенную длину компактной части струи. Однако обеспечение высокой надежности при загрязнении опорных изоляторов при наличии брыз воды требует повышенных расходов су хого сжатого воздуха, что приводит к возмущению струи и ограничению длины ее компактной части. Кроме то го, применение сухого сжатого воздуха усложняет конструкцию датчика вызывает дополнительные энергетические затраты, создает необходимость иметь в наличии воздухопроводные магистрали и сопутствующие устройства 2. Целью изобретения является повы шение надежности датчика. Цель достигается тем, что гидро электрический датчик, содержащий изолятор, под8одяи4ую трубу, сочлененную с трубчатым электродом, и электрод-насадку, причем электроднасадка и трубчатый электрод установлены в кольцевой канал, выполне ный в изоляторе и соединяющий элек трод-насадку с трубчатым электродр электрод-насадка подключен на вход усилителя, а первый полюс источника питания подключен к трубчатому электроду, снабжен дополнительным кольцевым электродом, суммирующим операционным усилителем и регистри рующим устройством, причем кольцевой электрод уйтановлен на наруж ной поверхности изолятора, охватывает его по замкнутому контуру, по ключен к второму полюсу источника питания и общей шине суммирующего операционного усилителя. Выход опе рационного усилителя заземлен на конструкцию стана и соединен с общей шиной усилителя через регистри рующее устройство. На чертеже изображен гидроэле1стрический датчик. Гидроэлектрический датчик для контроля параметров прокатываемой полосы содержит опорный изолятор 1, выполненный из негигроскопического диэлектрика и являющийся корпусом гидроэлектрического датчика. В верхней части корпуса установлен электрод-насадка 2, сочлененный с кольцевым каналом 3, совместно с ним в нижней части канала 3 установлен трубчатый электрод Ц. Водопроводящий трубопровод 5, выполненный из диэлектрического материала, сочленен с трубчатым электродом i и через стабилизатор 6 давления жидкости подключен к питающей магистрали 7. Свободная струя 8, направленная насадкой 2 на поверхность контролируемого проката 9 замыкает электрическую цепь, в которую включены валки 10 прокатной клети. Дополнительный кольцевой электрод 11 установлен на наружной поверхности изолятора 1, охватывает его по замкнутому контуру. Электрод-насад1 а 2 подключен на вход суммирующего операционного усилителя 12, а общая шина усилителя 12 подключена к дополнительному кольцевому электроду 11 непосредственно и к трубчатому электроду 4 через источник 13 электрического питания. Выход суммирующего операционного усилителя 12 заземлен на валки 10 прокатной клети и металлические конструкции И прокатного стана. Выход усилителя 12 такь же соединен с общей шиной через регистрирующее устройство 15. Гидроэлектрический датчик для контроля параметров прокатываемой по/ лосы работает следующим образом. Электропроводная жидкость из питающей магистрали 7 с некоторым избыточным давлением через стабилизатор 6 давления посредством трубопровода 5 подается в кольцевой канал 3. Поток электропроводной жидкости в кольцевом канале 3 контактирует с трубчатым электродом k и электродом-насадкой 2, установленным в верхней части изолятора 1. Одновременно электроднасадка 2 формирует свободную струю 8, направленную на контролируемый прокат 9. Длина струи 8, а следовательно, ее омическоЬ сопротивление изменяется в зависимости от прогиба проката 9 поскольку опорный изолятор 1 жестко установлен на металл1тческие конструкции И прокатного ст на на фиксированном расстоянии от о прокатки. Столб электропроводной жидкости, размещенный в кольцевом канале 3, выполняет роль эталонного резистора, который подключен трубчатым электродом k и электродом-насадкой 2 на вход операционного усилителя 12 через источник 13 электри ческого питания калиброванным по ам плитуде напряжением. Свободная стру 8 образует измеряемый резистор, которы включен в цепь обратной связи операционного усилителя 12 между его выходом и входом, посредством электрода-насадки 2, контролируемого проката 9 и заземленных валков 1 прокатной клети. Выходное напряжени Ugt,ix суммирующего операционного усилителя 12 измеряется регистрирующим устройством 15 которое соединяет выход усилителя с общей шиной и свя зано с напряжением, поступающим от источника 13 электрического питания зависимостью - 11 ,« V ;i - I STOAOW R - омическое сопротивление сттои,. зистора, образованного сво бодной струей 8; ,R - омическое сопротивление этолон-. эталонного резистора, обра зованного столбом электропроводной жидкости в кольцевом канале 3. Выходной сигнал информации прогибе проката 9 при стабильном диаметре струи 8 зависит практически только от длины струи и не зависит от колебаний удельной электропроводности жидкости, поскольку применен компенсационный метод измерения. Когда в процессе работы датчика опорный изолятор 1 покрывается струями воды, смазки и другими токопроводящими компонентами, между электро дом-насадкой 2 и металлической конструкцией 1 прокатного стана образуются нестабильные цепи резисторов утечки RJJ и R-j(Ha чертеже изображены штриховой линией. Однако в предлагаемой конструкции датчика они не оказывают влияния на стабильность работы, поскольку резистор подключен на вход операционного усилителя 12 электродом-насадкой 2 и дополнительным кольцевым электродом 11, охватывающим по замкнутому конту ру изолятор 1. Так как потенциал собственного входа операционного усилителя охваченного обратной связью практически равен потенциалу общего провода, то через резистор R. утечки ток протекать не будет,т.е. электрически цепь будет разомкнутой.Резистор Rrj утечки также не оказывает влияния на стабильность работы, поскольку он под ключеи дополнительным кольцевым элею тродом 1t и металлической конструкцией 14 прокатного стана параллельно выходу операционного усилителя 12, обладающего достаточно высокой иагрузоичой способностью и малым выходным сопротивлением. выходной сигнал U-.информации, выл измеряемый регистрирующим устройством 15, при постоянном поперечном сечении струи 8 имеет практически линейную градуировочную зависимость. Это позволяет произвести как суммирование, так и вычитание электрических сигналов с нескольких гидроэлектрических .датчиков с высокой точностью простыми средствами и использовать датчики в устройствах для контроля длины ширины, диаметра поперечных перемещений и других параметров проката непосредственно в технологическом потоке. Таким образом датчик, снабженный дополнительным кольцевым электродом установленным на наружной поверхности изолятора, охватывающим изолятор ПО замкнутому контуру и подключенным к суммирующему операционному усилителю, обладает более высокой надежностью в сложных условиях эксплуатации и имеет линейную градуировочную зависимость. По сравнению с известными техническими решениями упрощается устройство датчика, исключается необходимость наличия воздухопроводных магистралей и сопутствующих устройств, снижаются энергетические и эксплуатационные затраты, связанные с эксплуатацией пневмоаппаратуры. Датчик позволяет получить повышенную длину компактной части струи устранением возмущающих факторов газового потока, в результате расширяется диапазон измерений контролируемогр параметра прокатываемой полосы. Испытан макет гидроэлектрического датчика с использованием операционных усилителей дипа К1 ОУД1Б и киОУД2Б, с согласующим каскадом на выходе и источником калиброванного напряжения частотой 10 кГц, Испытания показали линейную градуировочную зависимость, высокую стабильность и надежность гидро электрического датчика, когда опорны изолятор очищен и когда опорный изо лятор покрыт струями воды. Экономический эффект от применения на одном листопрокатном стане состав ляет 20 тыс. руб. в год. Формула изобретения Гидроэлектр ический датчик для кон троля параметров прокатываемой полосы, содержаций изолятор, подводящую трубу, сочлененную с трубчатым электродом, и электрод-насадку, причем электрод-насадка и трубчатый электрод охватывают кольцевой канал, выполненный в изоляторе и соединяющий электрод-насадку с трубчатым электродон, и источник питания, первый полюс которого подсоединен к трубчатому электроду, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности, датчик снабжен дополнительным кольцевым электродом, суммирующим операционным усилителем и регистрирующим устройством, примем электрод-насадка подсоединен к входу усилителя, дополнительный кольцевой электрод установлен на наружной поверхности изолятора, охватывает его по замкнутому контуру, подсоединен к второму полюсу источника питания и общей шине усилителя, выход усилителя заземлен на конструкцию стана и соединен с общей шиной через регистрирующее устройство. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР К , кл. В 21 В 37/00, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР « 818689, кл. В 21 В 37/00, 1979 (прототип).