Емкостный датчик для контроля размеров и формы отверстий

(21) 4 (22) О (46) 0 (71) К щево (72) Д ренк (56) А %97 601 (54) Е РАЗ (5 Л нои т емкос и фо иден элект И ГОСУ АРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕД МСТВО СССРГОС АТЕНТ СССР) ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 119081/28.02,93, Бюл, М 5евский технологический институт ипромышленностиП.Коломиец, Л,Г.Кузнецова, А.Г.Мазуи С.Д.Тарасенкоторское свидетельство СССР098, кл. 6 01 В 7 РОО, 1979.тент Великобритании М 1564727, кл,708, 1985,КОСТНЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ КОНТРОЛЯЕРОВ И ФОРМЫ ОТВЕРСТИЙзобретение относится к измерительхнике. Цель - повышение точностиного датчика для контроля размеровмы отверстий. Датчик содержит дваичных кольцевых измерительныхода, которые расположены соосно,обретение относится к измерительике и может быть использовано при ии расстояний до криволинейных остей, например при контроле диалубоких отверстий или внутреннего а труб, а также при определении в отверстий овальной формы.естен емкостный датчик перемещеторый содержит неподвижные цические внешние электродй с ой площадью поверхности и внут- цилиндрический сплошной элект- ежду которыми коаксиально ены два секционированных экрана, нных идентично, но один из них ен и сочленяется в процессе измерентролируемым обьектом, а другой жно закреплен через изоляторы на ости внутреннего электрода. Налиененного с контролируемым обьекноите низмернповер нметра гдиаме рразме оИ вний, клинд иразли нреннирод, мразмевыпол еподвиния с онепод иповерчиесо л Электрически изолированный от них электропроводный экран с кольцевым наружным выступом, выполненным в его центральной части, установлен в зазоре междуизмерительными электродами. Два предохранительных электрода закреплены на концах экрана, Измерительные электроды выполнены в виде хотя бы двух пар изолированных одна от другой сегментных частей, длина которых превышает ширину кольцевого выступа экрана, Диаметр предохранительных электродов превышает диаметр измерительных электродов. В экране выполнено сквозное аксиальное отверстие, закрытое с обоих концов пробками с выполненными в них аксиальными направляющими отверстиями, Установочная стру на размещена в направляющих отверстиях пробок 3 ил том подвижного экрана усложняет конструкцию и снижает точность устройства.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является датчик для контроля размеров и формы отверстий, содержащий два идентичных соосно расположенных и аксиально разнесенных кольцевых измерительных электрода, коаксиально размещенный в них и электрически от них изолированный электропроводный экран с кольцевым наружным выступом, выполненным в его центральной части и установленным в зазоре между измерительными электродами, и два предохранительных электрода, закрепленных на концах экрана. Однако это устройство имеет узкий дапазон измерений, значительную погрещность при измерении овальных отверстиотсутствует взаимозаменяемость узлов, несены по обе стороны от выступа 10 элекснижена производительность измерений, тропроводного экрана 3. Точное взаимноеЦелью изобретения является повыше- расположение втулок 4 на экране 3 обеспение точности измерений, чивается штифтом 19.Для достижения поставленной цели в 5 Вкаждомвыступе 18 соосновыполненоемкостном датчике для контроля размеров по четыре сквозных ступенчатых отверстияи формы отверстий, содержащеМ два иден для фиксации сегментных полосок 6-9 натичных соосйо расположенных и аксиально втулке 4 посредством, например, винтов 10.разнесенных кольцевых измерительных С этой целью в обоих торцах полосок 6-9 поэлектрода, коаксиально размещенный в них 10 продольной оси и среднему радиусу сегмен: и электрически от них изолированный алек- та имеется по одному глухому отверстию 21тропроводный экран с кольцевым наруж- с резьбой.ным выступом, выполненным в его Оба предохранительных электрода 5центральной части иустановленным в зазд- выполнены в форме цилиндра малой высотыре между измерительными электродами, и 15 с резьбовым отверстием по центру и каждвапредохранительных электрода, закреп- дый из них имеет наружный диаметр незна: ленных на концах экрана, измерительные чительно больше, чем наружный диаметрэлектроды выполнены в виде не менее, чемизмерительных электродов, что позволяетдвух пар изолированных одна от другой сег- предотвращать паразитное замыкание изментных частей, длина которых превышает 20 мерительного поля датчика при контакте сширину кольцевого выступа экрана, диа.- электропроводной поверхностью объектаметр предохранительных электродов пре- . 22 контроля, а также способствует быстромувышает . диаметр измерительных-: центрированию датчика в измеряемом отэлектродов, в экране выполнено сквозное верстии.аксиальное отверстие, закрытое с обоих 25 . При измерении глубоких отверстий, наконцов пробками с выполненными в них пример проходного сечения прямых труб,аксиальными направляющими отверстия- целесообразно исйользовать центрируюми, а датчик снабжен установочной струной, щую струну 16, которая располагается в каразмещенной в направляющих отверстиях либровочном отверстии 23 пробок 24,пробок; .:,.:,.:30 закрепленных с обоих торцов экрана 3 гайНа фиг.1 изображен общий вид датчика, ками 12.продольный разрез; на фиг.2 - сечение А - А Если йзмерение производят с использона фиг,1; на фиг.З - схема электрических ванием центрирующей струны 16, то вначасоединений датчика;ле ее пропускают через гайку 12,Датчик для контроля размеров и формы З 5 калибровочное отверстие 23 в пробке 24 иотверстий состоит из двух измерительных сквозное отверстие 14, затем через другоеэлектродов 1 и 2, электропроводного зазем- калибровочное отверстие 23 в пробке 24 иленного экрана 3, двух изоляционных вту- гайку 12, после чего пробки 24 прижимаютлок 4, а также двух предохранительных гайками 12 к торцам экрана 3.электродов 5 в виде колец, Каждый измери Емкостный датчик работает следующимтельный электрод (1 или 2) набрайиз четы- образом,рех идентичных .сегментных полосок 6-9, Датчик помещают в измеряемое отвервыполненных в виде 1/4 части поверхности стив, закрепляют неподвижно и подключакольцеобразного цилиндра ют к источнику питания напряженияЭлектропроводный экран 3 выполнен в 45 переменного тока с помощью коммутационвиде цилиндра с кольцеобразным цилинд- ного устройства, организуют подачу напрярическимэкранирующим выступом 10 посе-." женияк двум противоположнымредине. По обеим краям экран 3 имеет сегментйым полоскам, например полоскамучастки 11 с резьбой для установки предо и 7, измерительных электродов 1 и 2 высохранительных электродов 5 и прижимных 50 кого и низкого потенциала. При этом другаягаек 12, а в выступе 10 - отверстие 13 под пара (полосок 8 и 9), а также экран 3, предоштифт. По продольной оси экран 3 имеет хранительные электроды 5 и электропросквозное отверстие 14, предназначенное водный объект 22 контроля заземленыдля пропускания проводов 15 электрическо- (Фиг.З). В зависимости от расстояния (зазого соединения и центрирующей струны 16. 55 ра) между наружной поверхностью измериК измерительным электродам 1 и 2 провода тельных электродов датчика и15 подведены по каналам 17 в теле экрана электропроводной поверхностью объекта3 и втулок 4. Эти втулки имеют цилиндриче контроля изменяется величина емкостискую поверхность с выступами 18 по краям, между электродами 1 и 2, По величине этойОни соосно расположены и аксиально раз- емкости судят об измеряемом диаметре в5 1793198 ид ны ко че ны вы ми эл плЬскости, проходящей по оси датчика или контролируемого отверстия через середину полосок 6 и 7. Величину емкости регистриру 1 от, после чего напряжение подводят к полоскам 8 и 9 обоих измерительных элект родов, а полоски 6 и 7 заземляют и определяот величину емкости, по которой судят о диаметре отверстия в плоскости, проходящй через середину полосок 8 и 9. Таким образом определяют диаметр в двух вэаим но перпендикулярных плоскостях, по котор м судят о форме отверстия, т.к. при ра енстве диаметров отверстие имеет форм круглую, а при существенном отличии - ов льную, При измерении глубоких отвер ст й (внутреннего диаметра труб) использую центрирующую струну 16, которую предварительно пропускают через датчик и ус овный центр кбнтролируемого отверст я. Если на измеряемой поверхности име ю ся отложения накипь), то с помощью да чика определяют проходное сеченйе.Не менее чем пятикратное превышение дл ны сегментных полосок над шириной эк 25 Формула изобретения Емкостный датчик для контроля размеи формы отверстий, содержащий два нтичных соосных, аксиально разнесен- кольцевых измерительных электрода, ксиально размещенный в них и электрики от них изолированный электропровод- экран с кольцевым наружным выступом; олненным в его центральной части и усовленным в зазоре между измерительныэлектродами, и два предохранительных ктрода, закрепленных на концах экрана, л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ранирующего кольцевого наружного выступа экрана между измерительными электродами обеспечивает отсутствие влияния колебаний длины сегментных полосок на величину номинальной емкости датчика (погрешность не превышает 0,08), что позволяет практически исключить требование к точному обеспечению заданных геометрических параметров сегментных полосок измерительных электродов). Это существенно упрощает производство дат- чиков и снижает их себестоимость при надежном обеспечении номинальной функции преобразования при массовом пройзводстве датчиков.Использование предохранительных(охранных) колец с диаметром, превышающим наружныйдиаметр экранирующего выступа и незначйтельно меньшим наименьшего диаметра контролируемого отверстия, позволяет значительно ускорйть центрирование датчика в измеряемом отверстии, а следовательно, повысить производительность измерений,повышения точности, измерительные электроды выполнены в виде не менее двух пар изолированных одна от другой сегментных частей, длина которых превышает ширину кольцевого выступа экрана, диаметр предохранительных электродов превышает диаметр измерительных электродов; в экране выполнено сквозное аксиальное отверстие, закрытое с обоих концов пробками с выполненными в них аксиальными направляющими отверстиями, а датчик снабжен установочной струной, размещенной в направляющих отверстиях пробок.