Трансформаторный преобразователь линейных перемещений

(51)4 С 01 В 7/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ НА Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ЖНТ СССР ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1(71) Завод-втуз при Производственном объединении турбостроения "Ленинградский металлический завод" (72) А.П.Нелюбин, В,И.Репкин, В.А.Пахомов и В.В,Малев(53) 621.317.39:531.71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 859799, кл. С 01 В 7/00, 1979. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к иэмерительной технике. Цель - расширение диапазона линейного преобразования перемещений трансформаторного преобразователя. Он содержит первичную обмотку 3 возбуждения и две дифференциально включенные измерительные обмотки 4 и 5, расположенные коаксиально и закрепленные в корпусе 1, а подвижная часть выполнена в виде двух сердечников Ь и 1 О, установленных с возможностью перемещения во взаимно противоположных направпениях и выполненных в виде коаксиально размещенных полого ферромагнитного цилиндра с немагнитной вставкой 7 в его средней части и ферромагнитного сердечника с немагнитными краевыми участками. Ферромагнитные участки 8 и 9 первого сердечника 6, а также ферромагнитная часть второго сердечника 10 могут быть выполнены в виде набора колец или дисков с увеличивающейся магнитной проницаемостью в направлении к торцам преобразователя. Благодаря этому при их взаимном пере- ф крытии в процессе работы преобразователя обеспечивается компенсация ослабления рабочего магнитного потока на С краях диапазона преобразования, обусловленного краевыми эффектами, 1 эп. ф-лы, 3 ил,Ьееег СлИзобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано, например, в машиностроении дляизмерения линейных перемещений,5Целью изобретения является расширение диапазона измерения дифференциального трансформаторного преобразователя линейных перемещений путемкоррекции нелинейности на краях этого диапазона.На фиг,1 показана схема конструкции трансформаторного преобразователя,разрез по его продольной оси; нафиг,2 - ттторма выполнения вторс го сердечника преобразователя в виде Ферромагнитной центральной части и немагнитных краевых участков; нафиг,З - кинематическая связь сердечников преобраэовагеля с объектомконтроля, с помощью которой обесгечиваются взаимно противоположчые перемещения этих сердечников при изменении положения объекта контроля. 25 Трансформаторный преобразователь линейных перемещений содержит Ферромагнитный корпус 1, выполняющий одновременно функции экрана, и закрепленный ч нем немагнитный каркас 2 для размещения первичной обмотки 3 возбуждения и двух включенных по раэностной схеме измерительных обмотоки 5, которые размещены коаксиальнс. На продольной оси преобразоватс 30 ля размещены коаксиально с возможностью ттереь ещения во взаимно противоположных направлениях два сердечника, один иэ которых, сердечник 6, выполнен в виде полого цилиндра,40 имеющего в средней части немагнитную вставку 7 и ферромагнитные участки 8 и 9 по обеим сторонам от нее, а втсрой сердечник 10 выполнен в виде Ферромагнигного сплошного цилиндри 45 ческого тела, длина которогб должна быть меньше длины немагнитной вставки 7 первого сердечника, Второй сердечник 1 О может иметь немагнитные участки 11 и 12, прикрепленные к торцам его ферромагнитной части и имеющие одинаковые диэлектрические параметры (фиг.2), Ферромагнитные участки Яи 9 первого сердечника 6, а так,же ферромагнитная ча ть второго сердечнттка 10 могут быть выполнены в ви де набора колец, выполненных из материалов с различной магнитной проницаемостькт, ттаттрттьтер с увеличтвающейся магнитной проницаемостью в направлении к торцам преобразователя,Кинематическая связь сердечников 6 и 10 трансформаторного преобразователя геремещений с объектом контроля, например золотником 13 (Фиг.З) паровой турбины, осуществляется через поршень 14, шток 15 и зубчатую рейку 16, связанную с ведущим зубчатым колесом 17, с которым соединены зубчатые колеса 18 и 19 таким образом, что вращение ведущего колеса 17 обеспечивает вращение колес 18 и 19 во взаимно пготивоположных направлениях. Зубчаные колеса 18 и 19 через кинематичес" кие элементы 20 и 21 связи соединены с зубчатыми колесами 22 и 23, которые, также вращаясь в противоположные стороны, обеспечивают движение зубчатых реек 24 и 25, связываемых с сердечниками 6 и 9 преобразователя, обеспечивая их линейное перемещение во взаимно противоположных направлениях.Преобразователь линейных перемещений работает следующим образом.Под действием электрического тока прстекающего в цепи обмотки 3 возбуждения, в последней возникает магнитный поток, наводящий ЭДС во вторичных (измерительных) обмоткахи 5. Разностное напряжение измерительных обмоток поступает на регистрирующее устройство (не показано) или на аналого-цифровой преобразователь, связанный с ЭВМ для последующей обработки сигнала и использования полученной информации, например, для целей управления.При нахождении первого сердечника 6 в нейтральном положении по отношеттттю к обмоткам 4 и 5 преобразователя, когда коаксиально расположенный второй сердечник 10 также находится в середине датчика, Ферромагнитные участки 8 и 9 полого сердечника 6 располагаются симметрично по отношению :. ферромагнитной части вгорого сердечника 10, находясь эа пределами обмоток преобраэоватля.В результате наводимая в обмотках 4 и 5 Э 1 С противоположна по фазе, вследствие чего выходной сигнал преобразователя будет равен нулю.Магнитный поток, на,одящий ЭДС в измерительных обмотках Ь и 5, имеет наибольшую плотность в середине магнитопровсдящей части второго сер5 15274 дечника 10 и направлен вдоль оси датчика. Плотность и направление магнитного потока претерпевают наиболее резкое изменение около торцов этого сердечника и обмотки 3 возбуждения.При перемещении объекта измерения, например поршня 14 золотника 13 влево, перемещается влево также и шток 15 с зубчатой рейкой 16, что приводит 10 к повороту против часовой стрелки ведущего зубчатого колеса 17, по внутренней образующей которого катится зубчатое колесо 18, а по внешней образующей - зубчатое колесо 19. Пово 15 рот ведущего колеса 17 против часовой стрелки вызовет поворот в том же направлении колеса 18 и в противоположном направлении колеса 19. Колеса 18 и 19 через кинематические элементы 20 и 21 связи вызовут синхронный поворот в тех же направлениях соответственно колес 22 и 23, которые перемещают во встречных направлениях зубчатые рейки 24 и 25 и связан ные с ними через штоки первый и второй сердечники 6 и 1 О преобразователя, Ферромагнитная часть второго сердечника 10 смещается влево отнейтрального положения, а ферромагнитные участки полого сердечника 6 смещаются вправо. В результате ферромагнитный участок 9 полого сердечника 6 еще более удаляется иэ зоны действия обмотки 3 возбуждения, а ферромагнитный участок 8 входит в эту зону, перекрывая частично коаксиально расположенный второй сердечник 10, При этом перекрытие начинается на нелинейном краевом участке характерис 40 тики преобразования.Ферромагнитная часть второго сердечника 10 уменьшает магнитное сопротивление преобразователя на краю диапазона измерения и, следовательно, увеличивает плотность магнитного потока на этом участке, повышая линейность выходной характеристики, Поскольку при смещении сердечника 10 влево концентрация магнитного потока в зоне размещения обмотки 4 увеличи 50 вается, а в зоне размещения обмотки 5 уменьшается, то ЭДС, наведенная в обмотке 4, превышает ЭДС, наведенную в обмотке 5, и на выходе датчика появляется разностный сигнал, фаза ко торого зависит от направления смещения второго сердечника 10 относительно нейтрального положения, а амплитуда - от величины смещения этого сердечника.Скорость перемещения сердечников,обусловленная кинематическими данными ведущего колеса 17, колес 18 и19, 22 и 23, выбирается в зависимости от конструктивных параметров преобразователя, например его обмоточных данных, размеров его сердечников,их магнитных свойств и т,пПри смещении поршня 14 золотника3 вправо кинематические элементы перемещают ферромагнитную часть сердечника 10 вправо, а ферромагнитныйучасток 9 - влево, вследствие чегопроисходит их хотя бы частичное перекрытие.При этом ферромагнитный участок 8сердечника 6 выходит эа пределы действия обмоток преобразователя, обеспечивая более высокую концентрациюмагнитного потока в измерительной обмотке 5, что увеличивает линейностьвыходной характеристики датчика надругом краю диапазона измерений ипри обратном движении контролируемого обьекта.Изготовление ферромагнитных участков 8 и 9 первого сердечника 6 с постоянной магнитной проницаемостьюулучшает линейность характеристикипреобразования на ограниченном участке, Дальнейшее увеличение диапазоналинейности характеристики достигается тем, что магнитная проницаемостьсердечников преобразователя выполняется переменной, увеличивающейся кпериферии, с помощью, например, набора жестко связанных магнитопроводящих колец. В результате, по меревхождения второго сердечника 10 вовнутрь ферромагнитных участков 8 или9 первого сердечника благодаря увеличению магнитной проницаемости кторцаи преобразователя обеспечивается дополнительное увеличение магнитного потока в той из измерительныхобмоток, в зоне которой они находятся. Это дополнительно расширяет линейный участок выходной характеристики преобразователя перемещений,т.е. диапазон измеряемых перемещений,формула изобретения1. Трансформаторный преобразователь линейных перемещении, содержа . щий размещенные коаксиальпо обьотк1527484 рЙ С.СкрыпнСе юкова Составитель ик Редактор Л.Гратилло Техред Л. рд Корректор Т.ПТираж 68 Заказ ВНИИП Подписноеткрьггиям при ГКНТ СССРд. 4/5 комитета по изобретениям Москва, Ж, Раушская на твенног 113035 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 возбуждения, две включенные по раэностной схеме измерительные обмотки и установленный с воэможностью перемещения вдоль их продольной оси ферромагнитный сердечник с перемен 5 ной магнитной проницаемостью, имеющий в своей средней части хотя бы одну немагнитную вставку между двумя ферромагнитными участками, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения путем коррекции нелинейности на краях этого диапазона, он снабжен вторым ферромагнитным сердечником, установленным коаксиально с первым и с воэможностью перемещения во взаимно противоположных направлениях относительно него, а первый сердечник выполнен полым и имеет длину немагнитной вставки, превышающую длину второго сердечника,2. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что ферромагнитные участки первого сердечника и(или второго сердечника выполнены в виде набора колец с увеличивающейся магнитной проницаемостью в направлении к торцам преобразователя.