Устройство для контроля скорости вращения вала Советский патент 1983 года по МПК G01P3/30 

(5it) УСТРОЙСТВО для КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполы зовано, например, для контроля скорости и наличия вращения объектов, находящихся во взрывоопасных помещениях, в замкнутых, или герметичных объемах.

Известно устройство для контроля скорости вращения, содержащее датчик скорости вращения, включающий связанный с контролируемым валом постоянный магнит с радиальной намагниченностью, измерительный элемент в виде обмотки на тороидальном сердечнике, / включенной в измерительную схему и отделенную от постоянного магнита токопроводящим стаканом, и индикатор. При вращении постоянного магнита в токопроводящем стакане наводятся вихревые токи, которые создают свой магнитный поток, уменьшающий магнитный поток от постоянного магнита и,следовательно, снижающий подмагничивание тороидального сердечника, при этом ВРАЩЕНИЯ ВАЖ

увеличивается индуктивность обмотки, размещенной на нем. Кроме того, чем больше скорость вращения контролируемого вала, тем сильнее экранирующее действие токопроводящего стакана и тем больше сигнал на выходе измерительной схемы 1 .

Недостаток известного устройства состоит в невозможности его использования во взрывоопасных помещениях, так как наличие токонесущей обмотки ограничивает область применения его. Кроме того, при применении устройства в условиях работы с агрессивными средами . приходится помещать обмотку с тороидальным сердечником в защитный чехол, что увеличивает зазор между сердечником и постоянным магнитом и уменьшает выходной сигнал. Причем постоянный магнит взаимодействует с измерительным элементом в виде обмотки на тороидальном сердечнике через неподвижнь) токопроводящий стакан. Устройство чисто электрическое с большими токами и индуктивностями, исключающими его использование во взрывоопасных помещениях. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля скорости вращения, содержащее неподвижное сопло, связанное с источником продуваемой среды, заслонку, установленную на деформируемом элементе, и индикатор. В известном устройстве заслонка сопла выполнена в виде центрированного по наружному диаметру относительно оси вращения сплошного диска, укрепленного на вращающемся валу и деформируемого под воздействием центробежных сил. При вращении вала зазор между соплом и диском увеличивается, уменьшается сопротивление истечению воздуха через сопло и уменьшается дав ление его перед соплом, что регистрируется индикатором 2 }. Недостаток известного устройства состоит в ограниченности диапазона контролируемых скоростей Ограниченность диапазона контролируемых скорос тей определяется неравномерностью деформации материала диска« Цель изобретения - расширение области применения известного устройства. Для достижения цели в устройство введен постоянный магнит, установленный на валу, заслонка выполнена в виде жестко скрепленных между собой ферромагнитного и токопроводящего дис ков, причем токопроводящий диск установлен со стороны магнита, а деформи.руемый упругий элемент жестко закреплен в корпусе. Кроме того, токопроводящий диск снабиен цилиндрическим токопроводящим выступом, установленным по центру дис ка между полюсами постоянного магнита выполненного вилкообразным. На чертеже показано предлагаемое устройство. Устройство состоит из сопла 1 , неподвижно, укрепленного в корпусе 2, заслонки сопла 1, выполненной в виде жестко скрепленных между собой ферро магнитного 3 и токопроводящего k дис ков, взаимодействующих с укрепленным на вращающемся валу 5 постоянным Mai нитом 6, и индикатора 7, подключенно го к линии 8 между соплом 1 и дросселем 9. Токопроводящий диск k совме щен с дном стакс на 10, выполненного в виде сильфона и обеспечивающего одвижность в осевом направлении дисков 3 и . Между полюсами постоянного магнита 6, имеющего вилкбобразную форму, размещен цилиндрический токопроводящий выступ 11. Выступ 11 выполнен в виде усеченного конуса, малым основанием скрепленного с токопр6водящим диском k или выполненного заодно с ним. Подвижность дисков 3 и 4 может быть обеспечена как за счет упругости цилиндрической части стакана 10, так и за счет выполнения дна его из упругого материала, например, резины. То ко про водящий диск необходимо выполнять из немагнитного токопроводящего материала с малым удельным электрическим сопротивлением, например, меди. В любом случае то коп ро водящий диск должен располагаться между ферромагнитным диском 3,и постоянным магнитом 6, так как необходимо, чтобы он пронизывался магнитными силовыми линиями постоянного магнита 6. Устройство работает следующим обра зом. Если вал 5 не вращается, магнитный поток постоянного магнита 6 замыкается через ферромагнитный диск 3, пронизывая токопроводящий диск k, при этом за счет действия магнитных сил ферромагнитный диск 3 подтянут к постоянному магниту 6, что достигается за счет упругости сильфона, образующего стенку стакана 10. В это время зазор между соплом 1 и ферромагнитным диском 3 максимальный и струя воздуха почти беспрепятственно выходит из сопла 1 . Токопроводящий диск k не оказывает в это время никакого влияния на прохождение магнитного потока. При вращении вала 5 с постоянным магнитом 6 в токопроводящем диске начинают наводиться вихревые токи, которые в свою очередь создают свой магнитный , направленный встречно магнитному потоку их создавшему., т.е. магнитному потоку постоянного магнита 6. Это уменьшает степень взаимодействия между постоянным магнитом 6 и ферромагнитным диском 3 последнии начинает удаляться от постоянного магнита 6 в сторону уменьшения зазора между соплом 1 и ферромагнитным диском 3. Упругие силы со стороны упругого стакана 10, которые раньше были уравновешены магнитным взаимодействием между постоянным магнитом 6 и ферромагнитным диском 3, также наминают способствовать уменьшению указанного зазора. Уменьшение указанног зазора ведет к увеличению сопротивле ния истечению воздуха из сопла 1 и увеличению давления в линии 8, что фиксируется индикатором 7 давления, отградуированного в числах оборотов вала 5. Необходимо отметить, что при малы зазорах между постоянным магнитом 6 и ферромагнитным диском 3 можно допустить отсутствие рассеяния потока и считать, что весь магнитный поток постоянного магнита 6 замыкается через ферромагнитный диск 3, пронизывая то ко ведущий диск . Чтобы сохранить это допущение при увеличении ск рости вращения вала 5, когда экранирующего действия токопроводящего диска расстояние магнитного потока увеличивается,в устройстве токопроводящий диск снабжен кольцевым выступом 11, расположенным меж ду полюсами вилкообразного постоянно го магнита 6,.. Выступ 11, во-первых, J peпятcтвyет рассеянию той части магнитного потока постоянного магнита 6, котора при увеличении числа оборотов вала 5 из-за экранирующего действия токопроводящего диска k должна была бы зить вдоль него (ведь поток постоянного магнита остается неизменным), не проходя через .ферромагнитный диск 3, а следовательно и не пронизывая токопроводящий диск f. Наличие выступа 11 в котором тоже наводятся токи, заставляет в большем диапазоне из менения скорости вала 5 значительную часть магнитного потока постоянного магнита 6 замыкаться через феррома - нитный диск3. Во-вторых, вихревые то ки, наведенные в выступе 11, так же направлены встречно магнитному потоку постоянного магнита 6 и способствуют уменьшению его взаимодействия с ферромагнитным диском 3, т.е. способствуют уменьшению зазора между соп лом 1 и ферромагнитным диском 3. Чем больше скорость вала 5, тем больше это их влияние, так как неуклон но увеличивается часть магнитного потока, пронизывающая его. Этому способ ствует и коническая форма его, так как увеличивающимся магнитным потоком пронизывается все более массивная часть его. Также необходимо отметить, что увеличение зазора между постоянным магнитом 6 и ферромагнитным дис26ком 3 увеличивает сопротивление магнитной цеп,и и уменьшает степень магнитного взаимодействия между ними, способствуя тем самым еще большему удалению ()ерромагнитного диска 3 Предлагаемое устройство можно использовать практически в помещениях любой категории и с одновременным обеспечением контроля за вращением рабочих органов, находящихся в замкнутых или герметичных объемах. В нем нет токонесущих элементов - источников искры, а стакан можно выполнись практически из любого стойкого к агрессивным средам -материала - важно обеспечить подвижность заслонки сопла, выполненной в виде скрепленных между собой ферромагнитного и токопроводящего дисков. Расширение диапазона контролируемых скоростей достигается прямо пропорциональным изменением в больших пределах зазора между соплом и заслонкой при изменении скорости вращения контролируемого вала. При увеличении скорости вращения контролируемого вала в токопроводящем диске наводятся все более увеличивающиеся вихревые токи, которые способствуют уменьшению магнитного взаимодействия между постоянным магнитом и ферромагнитным диском и удалению последнего от постоянного магнита. Снабжение токопроводящего диска токопроводящим цилиндрическим выступом, входящим в полость между полюсами вилкообразного постоянного магнита, препятствует уменьшению доли магнитного потока, пронизывающего токопроводящйй диск, при увеличении скорости вращения вала, когда растет экранирующее влияние или, можно сказать, магнитное сопротивление токопроводящего диска, В то же время необходимо иметь в виду, что с увеличением зазора между постоянн1ям и ферромагнитнымдиском растет сопротивление прохождению магнитного потока через увеличиваю1чий воздушный зазор, что уменьшает степень взаимодействия между постоянным магнитом и ферромагнитным диском и способствует увеличению зазора Между постоянным магнитом и ферромагнитным диском, хотя величина вихревых токов В токопроводящем диске постепенно уменьшается из-за увелииения зазора. Кроме того, с уменьшением магнитного взаимодействия между постоянным магнитом и ферромагнитным диском рзс