Индуктивный датчик

(23)приоритет -Опубликовано 15 .0 1.82. Бюллетень1)М. Кл, С 01 Й 33 рстинцх ои СССР двлаи изабретевии 53) УДК 621317.) Заяви Д етровский ордена Трудового Красного Знамен горный институт им, Артема 4) ИНДУКТИВНЫЙ ДАТ чивает высоность при мра1,Однако и а ешающую способисимости от зазо й з енение ого датчик для контроля электр теристик движущегос агнитньматериал харака приво дит к существенным д кам измерений, связа на показания колебан ическим оши ным с й рас иянием аиск т ижения материал оследн яв динами нения еских пульс ежима работ ока, и х агр ии по основ еа спомогательных доэир питателей линий пни достигают 10-157. о относительно стабил х уст роист м со номиналаных техогиДе чески потоках.етения -ий.ая цель д ь изоб измере тавлен шеи чости стн гается содерж навиту бопрово что в индуктивномщем катушку индукна немагнитном уч тчи вност тке т Изобретение относится к устройст; вам для измерения электромагнитных свойств материалов бесконтактным методом, а точнее, к индуктивным датчикам для измерения содержания ферромагнитного компонента в движущемся потоке материала, и может быть применено в измерительной технике для решения задач технологического контроляНаиболее.близким к предложенному является индуктивный датчик для бесконтактного измерения электромагнитных свойств материалов, в котором, с целью локализации электромагнитного поля, использована катушка индуктивности, навитая на ферритовый сердечник, выполненный в виде цилиндра, завершающегося конусом. При этом конусная часть сердечника служит фокусирующей линзой, а цилиндрическая часть -"коллиматором, Датчик располагается в непосредственной близости от контролируемото материала и за счет сильной локализации поля обеспеА, Бражников и ф. И, Кукозся неизбежным следствием а898349 внутри катушки коаксиально, с зазором относительно стенок трубопровода,установлена полая вставка из ферромагнитного материала, выступающая запределы навитой части катушки, с верх; 5ней и нижней насадками, сужающимисянавстречу потоку и выполненными изматериала с низким коэффициентом тре.ния,Вставка выступает по обе стороны 10от краев навитой части катушки нарасстояние, составляющее не менее 1,2от диаметра обмотки.При дозвуковых скоростях потоканасадки имеют форму усеченного конуеа,15а при сверхзвуковых - аэродинамическиобтекаемую форму, например, тела вращения с параболической образующей.На фиг. 1 схематически изображенпредлагаемый индуктивный датчик; на 20фиг, 2 - графики распределения индукции магнитного поля,Индуктивный датчик содержит обмотку 1, внутреннюю полую вставку 2 изферромагнитного материала с верхней 253 и нижней 4 насадками,Конструкция верхней и нижней насадок 3 и 4 позволяет обеспечитьпостоянное заполнение кольцевого зазора контролируемым материалом в ус- ЗОловиях возможных колебаний расхода,поскольку эти насадки фактически реализуют своеобразную кольцевую воронку с некоторым самоуплотнением ( засчет нижней насадки) материала в коль 5цевом зазоре,Для предотвращения залипания контрслир"емого материала насадки 3 и 4 выполнены из материала с малым коэффициентом трения например тефлона,Наиболее простым в конструктивном и ,;.хнологическом отношении является выполнение насадок 3 и 4 в виде усеченных конусов что целесообразно при относительно небольших скоростях потока, в частности для дозвуковых течений., описываемых уравнениями гидро- а.-одинами.".и эллиптического типа..;1 я сверхзвуковых течений, описываемых уравнениями гиперболического 50 типа, оптимальный профиль насадок может быть рассчитан в зависимости от конкретных физико-химических характеристик потока методами аэродинамики оптимальных форм, 55При этом определенные преимущества в рассматриваемом варианте датчика имеют насадки с затупленным профилем,выполненные, например, в виде телавращения с параболической образующей,Параболическое затупление профиляпо отношению к исходной коническойповерхности позволяет несколько снизить аэродинамическое сопротивление.Однако главный эффект проявляется вэтом случае в существенном уменьшениитеплопередачи, что является средствомтепловой защиты ферромагнитной вставки и основной Измерительной части датчика,Соотношение диаметров насадок подбирают в зависимости от расхода материала и нестабильности потока такимобразом, чтобы при минимальной производительности было обеспечено заполнение кольцевого зазора, а при ееповышении избыток материала продвигался бы по оси датчика в полой ферромагнитной вставке. При этом поток разделяется на две части: со стабильнойпроизводительностью (в кольцевом зазоре) и с пульсациями (по оси датчика), вызванными нестабильностью основ.ного потока.Коаксиальное расположение вставкииз ферромагнитного материала внутритрубопровода, охваченного обмоткой,приводит к такой фокусировке магнитного поля в системе, при которой магнитное поле внутри трубопровода ослабевает за счет ее экранирующегодействия, а поле в кольцевом зазоремежду трубой и внутренней стенкойусиливается.т На фиг, 2 представлены результаты измерений распределения индукции магнитного поля вдоль оси (У ) и вдоль трубопровода (У ) датчика, полученные до и после введения в него .вставки 2 на основе карбонильного железа марки Р.Как видно из фиг. 2, введение ферромагнитной вставки уменьшает индукцию магнитного поля по оси трубопровода в среднем на 507. (а, в) и настолько же повышает ее вблизи стенок трубопровода б, г).Таким образом, чувствительность датчика к электромагнитным свойствам материала, расположенного внутри вставки, ослабевает,Материал, находящийся в кольцевом зазоре, является фактически измерительным объемом датчика.Пульсации потока, проявляющиеся в колебаниях массы материала, движущеФормула изобретения каз 11942/6 71 одписн Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,5 8983 гося вдоль оси трубопровода, слабо сказываются на показаниях ввиду ослабления поля в этой области.Для того, чтобы пульсации потока ие воспринимались обмоткой 1 датчика % до разделения его на две части, полая вставка 2 должна выступать за пределы намотанной части катушки на расстояние, составляющее около 1, 2 диаметра обмотки 1 (фиг, 2,г). На таком 16 расстоянии индукция поля ослабляется на порядок и, следовательно, пульсации в неразветвленной части потока практически не сказываются на показаниях датчика, 5 1. Индуктивный датчик, содержащий катушку индуктивности, навитую на немагнитном участке трубопровода, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений,внутри катушки коаксиально, с зазором 49 4относительно стенок трубопровода, установлена полая. вставка из ферромагнитного материала, выступающая за пределы навитой части катушки, с верхнейи нижней насадками, сужающимися навст. -речу потоку и выполненными иэ матери"ала с низким коэффициентом трения,2. Датчик по п. 1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что вставка выступает по обе стороны от краев навитойласти катушки на расстояние, составляющее не менее 1, 2 от диаметра обмоТки.3, Датчик по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, .что при дозвуковыхскоростях потока, насадки имеют формуусеченного конуса, а при сверхзвуковых - аэродинамически обтекаемую форму например, тела вращения с параболической образующей,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРУ 431469, кл. С 01 Й 33/00, 1974,