Устройство для контроля скорости вращения вала

ИСАНИЕ Сфез СфветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23)ПриоритетОпубликовано Рстеелвьм кемлтет СССР делам кзабретеюе к фтерытийта опубликования описания 09 01(7 ) Заявитель ОНТРОЛЯ СКОРОЯ ВАЛА,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРАЩЕ 1Изобретение относится к измери"тельной технике и может быть использовано, например, для контроля скорости и наличия вращения объектов,находящихся во взрывоопасных помещениях, в замкнутых, или герметичныхобъемах,Известно устройство для контроляскорости вращения, содержащее датчикскорости вращения, включающий связан"ный с контролируемым валом постоянный магнит с радиальной намагничен"ностью, измерительный элемент в видеобмотки на тороидальном сердечнике,,-включенной в измерительную схему иотделенную от постоянного магнита то-копроводящим стаканом, и индикатор.При вращении постоянного магнита втокопроводящем стакане наводятся вих"ревые токи, которые создают свой магнитный поток, уменьшающий магнитныйпоток от постоянного магнита и,следовательно, снижающий подмагничиваниетороидального сердечника, при этом увеличивается индуктивность обмоткит размещенной на нем. Кроме того, чем больше скорость вращения контролируемого вала, тем сильнее экранирующее действие токопроводящего стакана и тем больше сигнал на выходе измери" тельной схемы 1 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 сре" дами. 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 неподвижный токопроводящий стакан. Устройство чисто электрическое с больши3 98 Юми токами и индуктивностями, исключающими его использование во взрывоопасных помещениях.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устрой 5ство для контроля скорости вращения,содержащее неподвижное сопло, связанное с источником продуваемой среды,заслонку, установленную на деформиру"емом элементе, и индикатор. 1 ОВ известном устройстве заслонкасопла выполнена в виде центрированно-,го по наружному диаметру относительно оси вращения сплошного диска, укрепленного на вращающемся валу и деформируемого под воздействием центро"бежных сил. При вращении вала зазормежду .соплом и диском увеличивается,уменьшается сопротивление истечениювоздуха через сопло и уменьшается дав,ление его перед соплом, что регистрируется индикатором 2 ),Недостаток известного устройствасостоит в ограниченности диапазонаконтролируемых скоростей, Ограничен"ность диапазона контролируемых скоростей определяется неравномерностьюдеформации материала диска.Цель изобретения - расширение области применения известного устрой"ства.Для достижения цели в устройствовведен постоянный магнит, установленный на валу, заслонка выполнена в виде жестко скрепленных между собойферромагнитного и токопроводящего дис 35ков, причем токопроводящий диск установлен со стороны магнита, а деформируемый упругий элемент жестко закреплен в корпусе,40Кроме того, токопроводящий дискснабжен цилиндрическим токопроводящимвыступом, установленным по центру диска 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 видежестко скрепленных между собой Ферро Омагнитного 3 и токопроводящего 4 дисков, взаимодействующих с укрепленнымна вращающемся валу 5 постоянным магнитом 6, и индикатора 7, подключенного к линии 8 между соплом 1 и дросселем 9, Токопроводящий диск 4 совмещен с дном стакана 10, выполненногов виде сильфона и обеспечивающего 6 4подвижность в осевом направлении дисков 3 и 4. Между полюсами постоянногомагнита 6, имеющего вилкообразную Форму, размещен цилиндрический токопроводящий выступ 11. Выступ 11 выполненв виде- усеченного конуса, малым основанием скрепленного с токопроводящимдиском ч или выполненного заодно сним.Подвижность дисков 3 и Й может бытьобеспечена как за счет упругости цилиндрической части стакана 10, таки за счет выполнения дна его из упругого материала, например, резины.Токопроводящий диск 1 необходимовыполнять из немагнитного токопроводящего материала с малым удельным электрическим сопротивлением, например, ме;ди. В любом случае токопроводящийдиск ч должен располагаться между Ферромагнитным диском З,и постоянным магнитом 6, так как необходимо, цтобыон пронизывался магнитными силовымилиниями постоянного магнита 6.Устройство работает следующим образом,Если вал 5 не вращается, магнитныйпоток постоянного магнита 6 замыкается через Ферромагнитный диск 3, пронизывая токопроводящий диск 1, приэтом за счет действия магнитных силФерромагнитный диск 3 подтянут к постоянному магниту 6, что достигаетсяза счет упругости сильфона, образующего стенку стакана 10. В это времязазор между соплом 1 и Ферромагнитнымдиском 3 максимальный и струя воздухапочти беспрепятственно выходит из сопла 1. Токопроводящий диск 4 не оказывает в это время никакого влияния напрохождение магнитного потока,При вращении вала 5 с постоянныммагнитом 6 в токопроводящем диске 4начинают наводиться вихревые токи, которые в свою очередь создают своймагнитный поток, направленный встречно магнитному потоку их создавшемут,е, магнитному потоку постоянногомагнита 6. Это уменьшает степень взаимодействия между постоянным магнитом 6 и Ферромагнитным диском 3, по"следний начинает удаляться от постоянного магнита 6 в сторону уменьшениязазора между соплом 1 и ферромагнит"ным диском 3. Упругие силы со сторонцупругого стакана 10, которые раньшебыли уравновешенц магнитным взаимодействием между постоянным магнитом 6и ферромагнитным диском 3, также наци"987526 б нают способствовать уменьшению ука"занного зазора. Уменьшение указанногозазора ведет к увеличению сопротивле"ния истечению воздуха из сопла 1 иувеличению давления в линии 8, чтофиксируется индикатором 7 давления,отградуированного в числах оборотов.:вала 5.Необходимо отметить, что при малыхзазорах между постоянным магнитом 6 1 ви Ферромагнитнцм диском 3 можно допустить отсутствие рассеяния потокаи считать, что весь магнитный потокпостоянного магнита 6 замыкается че"рез Ферромагнитный диск 3, пронизывая токоввдущий диск 4, Чтобы сохра"нить это допущение при увеличении скорости вращения вала 5, когда иэ-заэкранирующего действия токопроводя"щего диска 4 расстояние магнитного 2 Опотока увеличивается, в устройстветокопроводящий диск 4 снабжен кольцевым выступом 11, расположенным между полюсами вилкообразного постоянного магнита 6. 25Виступ 11, во"первых, .лрепятству"ет рассеянию той части магнитногопотока постоянного магнита 6, котораяпри увеличении числа оборотов вала 5из-за экранирующего действия токопро"водящего диска 4 должна была бы скользить вдоль него ведь поток постоян"ного магнита остается неизменным ), непроходя чбреэ ферромагнитный диск 3,а следовательно и не пронизывая токопроводящий диск . Наличие выступа 1135в котором тоже наводятся вихревые то"ки, заставляет в большем диапазоне изменения скорости вала 5 значительнуючасть магнитного потока постоянногомагнита 6 замыкаться через йерромаг"нитный диск 3. Во"вторых, вихревые токи, наведенные в выступе 11, так женаправлены встречно магнитному потоку постоянного магнита 6 и способст"вуют уменьшению его взаимодействияс ферромагнитным диском 3, т.е. способствуют уменьшению зазора между соп"лом 1 и ферромагнитным диском 3,Чем больше скорость вала 5, тембольше это их влияние, так как неуклон-;Юно увеличивается часть магнитного по"тока, пронизываюцая его. Этому споообствует и коническая Форма его, таккак увеличивающимся магнитным потокомпронизывается все более массивная5часть его. Также необходимо отметить,что увеличение зазора между постоян"ным магнитом 6 и Ферромагнитным диС" ком 3 увеличивает сопротивление маг" нитной цепи и уменьшает степень маг" нитного взаимодействия между ними, . способствуя тем самым еще большему удалению Ферромагнитного диска 3.Предлагаемое устройство можно ис" пользовать практически в помещениях любой категории и с одновременным обеспечением контроля за вращением рабочих органов, находящихся в Заик" нутых или герметичных объемах. В нем нет токонесущих элементов - источни" ков искры, а стакан можно выполнить практически из любого стойкого к агрессивным средам материала " .важно обеспечить подвижность заслонки соп" ла, выполненной в виде скрепленных между собой Ферромагнитного и токо" проводящего дисков.Расширение диапазона контролируе" мцх скоростей достигается прямо про" порциональнь 1 м изменением в больших пределах зазора между соплом и за" слонкой при изменении скорости враще" ния контролируемого вала. При увели" чении скорости врацения контролируемого вала в токопроводящем диске на" водятся все более увеличивающиесявихревые токи, которые способствуют уменьшению магнитного взаимодействиямежду постоянным магнитом и Ферромаг"нитным диском и удалению последнего от постоянного магнита. Снабжение токопроводящего диска токопроводящим цилиндрическим выступом, входящим в полость между полюсами вилкообразного постоянного магнита, пре" пятствует уменьшению доли магнитного потока, пронизывающего токопроводящйй диск, при увеличении скорости вращения вала, когда растет экранирующеевлияние или, можно сказать, магнитноесопротивление токопроводящего дис"ка, В то же время необходимо иметь ввиду, что с увеличением зазора междуПОСТОЯННЬИ И ФЕРРОМдГНИТНЫМ ДИСКОМрастет сопротивление прохождению маг"нитного потока через увеличивающийвоздушный зазор, что уменьшает степень взаимодействия между постоянныммагнитом и ферромагнитным диском испособствует увеличению зазора между постоянным магнитом и ферромагнитным диском, хотя величина вихревых токов в токопроводящем диске постепенно уменьшается из-за увели 4 ения зазора.Кроме того, с уменьшением магнит" ного взаимодействия между постоянным магнитом и Ферромагнитным диском рзс987526 тет влияние на изменение зазора деформационных сил со стороны упругих сил цилиндрической части стакана или его дна, если оно выполнено упругим. Все это обеспечивает изменение зазора 3 между соплом и заслонкой в значительно больших пределах, чем в известном, а следовательно, позволяет контролировать изменение скорости вращения контролируемого вала в значительно больших пределах.Выходная характеристика устройства имеет достаточно хорошую линейность.Наличие большого начального зазора между соплом и заслонкой позволяет сократить до минимума начальный неконтролируемый участок шкалы индикатора. Формула изобретения 1. Устройство для контроля скорости вращения вала, содержащее неподвижное сопло, подключенное к источнику продуваемой среды, заслонку, установленную на деФормируемом упругом элементе, и индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него вве"ден постоянный магнит, установленныйна валу, заслонка выполнена в видежестко скрепленных между собой ферромагнитного и токопроводящего дисков,причем токопроводящий диск установленсо стороны магнита, а деформируемыйупругий элемент жестко закреплен вкорпусе.2. Устройство по и. 1, о т л и "ч а ю щ е е с я тем, что токопроводящий диск снабжен цилиндрическим токопроводящим,выступом, размещеннымпо центру диска между полюсами посто"янного магнита, выполненного вилкообразным,Источники и нформа ции,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР8 605172, кл. С 01 Р 3/46, 1976.2. Авторское свидетельство СССРйф 449301, кл. б О 1 Р 3/30, 1972прототип).1 НИИПИ Заказ 10286/32ираж 871 Подписное ми афмт а ат е еи метфилиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4