Устройство для контроля температуры масла в турбомуфтах

О П И С.АИ.И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ 28436 Союз Соеетских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 12 17.196,йе 1328139/1 л. 421, 10/03 421, 11/04 с присоединением заявкиПриоритет 1 ПК 6 011 с 7/3Ст 011 13 Комитет по делам изобретений и открыти при Соеете Мииистрое СССР. М, Авсеев, И, С, Боград, А. С, Волин и Н. А. Горски аявитель СТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМ В ТУРБОМУФТАРАТУРЫ МАСЛА Изобретение относится к области создания устройств для контроля температуры, в частности, масла в турбомуфтах шахтных приводов.Известны устройства для контроля масла в тур бомуфтах, содержащие термочувствительный сердечник с известной зависимостью магнитной проницаемости от температуры и источник постоянного магнитного поля, укрепленные на вращающейся части турбомуфты, и преобразователь, укрепленный на неподвижной части турбомуфты, включенный в магнитную цепь источника поля параллельно терыочувствительному сердечнику. Эти устройства не обеспечивают требуемой чувствительности и точности контроля,В предложенном устройстве термочувствительный сердечник выполнен в виде замкнутого магнитопровода, например кольца, внутри которого укреплен постоянный стержневой ыагнит с осью намагничивания, лежащей в плоскости кольца, а преобразователь выполнен в виде магнитомодуляционного датчика продольного поля, выход которого через фазовый детектор включен на вход измерительного прибора. Термочувствительный сердечник с постоянным магнитом укреплен на вращающейся части турбоыуфты. Такое выполнение устройства обеспечивает удобную установку его на турбомуфте, непрерывный контроль температуры, повышает чувствительность устройства и точность контроля.На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства для контроля тем 5 пературы масла в турбомуфтах; на фиг. 2 -у становка первичного и оконечного преобразовательных элементов на турбомуфте; нафиг. 3 - конструкция первичного и оконечного преобразовательных элементов (узел А10 фиг. 2),Устройство состоит из стабилизированногоблока 1 питания, генератора 2, магнитомодуляционпого датчика 3 продольного поля, установленного на неподвижном кожухе турбо 15 ыуфты (на чертеже не показана), фазовогодетектора 4, стрелочного показывающего прибора 5, отградуированного в единицах температуры, усилителя б постоянного тока, регулятора и первичного преобразовательного эле 20 ыента 7, установленного на вращающейся части турбомуфты, температура масла которойконтролируется.Стабилизированный блок питания (сы.фиг. 1) состоит из феррорезонансного стаби 25 лизатора, выполненного на трансформатореТрь вторичные обыотки которого через балластные еыкости С, и С 2 включены на выпрямители из диодов Д 1 - Д 4 и Д, - Д 8, на выходекоторых подключены емкостные фильтры С,30 и С 4 и стабилитроны Д, и Д,с. Напряжение,снимаемое со стабилитрона Д 1, служит для питания генсратора 2, а напряхкение, снимаемое со стабилитрона Д - для питания усилителя б постоянного тока. Стабилизированный блок питания включается в сеть переменного тока,Генератор собран на 1 ранзисторах Т, и Тз и трансформаторе Тр Генератор пмсст две выходные обмотки. Одна выходная обмотка через последовательно включенную емкость С; питает обмотки 8 возбуждения магнитомодуляционного датчика 3. Емкость С.; является согласующим и фазосдвигающим звеном между выходом генератора и обмотками возбуждения магнитомодуляционного датчика. Кроме того, эта емкость является нагрузкой генератора при коротком замыкании цепи возбуждения датчика или работе последнего при весьма больших измеряемых магнитных полях, что исключает работу генератора в режиме, близком к короткому замыканию.Вторая выходная Обмотка генератора обмотка коммутирующего напряжения - выполнена со средней точкой и последовательно С дОбаВОЧНЫМ рЕЗИСтОрОМ Я 1 ВКЛЮ 1 ННа На ВХОД фазового детектора 4. Фазовый детектор представляет сооой нелинейный схсмный элемент с симметричной вольт-ампсрпой характеристикой, Детектор собран на че 1 ырех кремниевых диодах Д 11 - Д 14, включенных на общее постоянное запирающее напряжение. В качестве источника постоянного запирающего напряжения служит падение напряжения от выпрямленного тока на сопротивлениях Р и Лз, зашунтированных емкостями С и С, достаточной величины, Значение сопротивлений Й 1 и Яз определяется из условия, чтобы падение напряжения на них от выпр 11 мленного тока коммутации, обусловленного э.д.с. коммутирующей обмотки генератора, было равно требуемому значению запирающего напряжения. Добавочный резистор Р служит для ограничения коммутирующего тока, а сопротивление Р 4 для установки нулл на выходе детектора.Магнитомодуляцио 1.пый датчик выполнен на двух одинаковых сердечниках (стержнях) 9 из мягкого ферромагнитного материала, На каждом стержне 9 магннтопровода (полу- зонда) имеются две распределенные по его длине обмотки - первичная 8 и вторичная 10 имеют соответственно равное число витков, Первичные обмотки полузондов соединены последовательно и согласно и образуют цепь возбуждения датчика, питаемую от генератора на транзисторах Т, и Т, переменным током такой амплитуды, что материал сердечников периодически доводится полем возбуждения до состояния, олизкого к магнитному насыщению.Вторичные обмотки 10 включены дифференциально, т, е. последовательно и встречно таким образом, что индуктируемые в них э.д,с. потоком возбуждения при отсутствии постоянного магнитного поля, подмагничивающего по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 лузонды, взаимно компенсируются. Если же на датчик действует постоянное магнитное поле, результирующая э.д,с. во вторичных (выходных обмотках) не равна нулю, на выходе датчика индуктируется э,д.с, удвоенной частоты, фаза которой сдвигается на 180 при изменении направления внешнего поля на обратное,Величина э.д.с. удвоенной частоты в широких пределах изменяется прямо пропорционально величине составляющей напряженности внешнего магнитного поля, параллельной сердечникам (полузондам). Таким образом, магнитомодуляционный датчик является прибором, измеряющим величину напряженности поля в любом направлении по величине напряжения удвоенной частоты на выходе датчика, ориентированного в этом направлении.Магнитомодуляционный датчик описанного типа реагирует только на составляющую внешнего магнитного поля, которая направлена вдоль его сердечников, и совершенно нечувствителен к магнитным полям, перпендикулярным продольной оси сердечника. Поэтому дат 1 Н 1, 1151 снустся дат 1 иком продольного поля, Один из выходных зажимов магнитомодуляционного датчика (ММД-датчика) соединен со средней точкой обмотки коммутирующего напряжения генератора, а другой - со входом усилителя б постоянного тока,Средняя точка сопротивлений запирающего напряжения фз и Яз) также соединена со входом усилителя постоянного тока, параллельно которому включен показывающий прибор 5, проградуированный в единицах температуры. Вход усилителя постоянного тока зашунтирован емкостью С, для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения датчика. Обмотка коммутирующего напряжения генератора выполнена со средней точкой, а выходное напряжение датчика включено на среднюю точку запирающего напряжения и коммутирующей обмотки для того, чтобы через источник измеряемого напряжения (выход датчика) не проходил ток коммутации, т. е. использована симметричная схема детектора,Фазовый детектор работает следующим образом.Для промежутков времени, когда мгновенное значение коммутирующего напряжения Й меньше значения постоянного запирающего напряжения У, на сопротивлениях Й и Йз, цепь фазового детектора для измеряемого выходного напряжения датчика заперта, а для промежутков времени, при которых мгновенное значение коммутирующего напряжениябольше значения постоянного запирающего напряжения У, на сопротивлениях Лг и Рз, цепь фазового детектора для измеряемого напряжения открыта. За один период коммутирующего напряжения цепь фазового детектора открыта два раза, Среднее значение коммутирую 1 цего тока за время открытого состояния детектора равно нулю.5Таким образом, детектор работает как прерыватель с удвоенной частотой, причем время замыкания регулируется величиной запирающего напряжения.Выпрямленный ток от измеряемого напряжения в цепи нагрузки (показывающий прибор и вход усилителя) прямо пропорционален амплитуде выходного напряжения датчика, и обратно пропорционален общему сопротивлению в цепи переменного тока и нагрузки на 10 выходе детектора. В зависимости от фазы выходного напряжения датчика выходное напряжение или ток на выходе детектора будет иметь ту или иную полярность, а фаза выходного напряжения датчика, как было сказано выше, меняется на противоположную при изменении полярности воздействующего на датчик поля,Оба полузонда датчика вместе залиты специальным компаундом, выведены только два конца цепи возбуждения и два конца выходной цепи. Залитый ММД-датчик 3 помещен в диамагнитный корпус 11, укрепленный на неподвижном кожухе 12 турбомуфты. Первичный преобразовательный элемент 7 крепится 25 в пробке вращающегося корпуса 13 турбомуфты, Он преобразует изменение температуры масла в непрерывное изменение потока рассеяния постоянного магнитного поля в околовоздушном пространстве.ЗоПервичный преобразовательный элемент 7 состоит из температурозависимого ферромагнитного тела 14, постоянного магнита 15 и пробки 1 б, укрепленной в стенке корпусе 17. Пробка 1 тт выполнена из хорошо проводятцего 35 тепло диамагнитного материала. Ферромагнитное тело 14 выполнено в виде кольца, по диаметру которого укреплен постояцный магнит 15 так, что его ось намагничивания лежит в плоскости кольца. Кольцо является магии топроводом для потока постоянного магнита 15 и замыкает его полюса. В пробке 1 б имеется полость, в которую заходит масло 18 и передает ему тепло.Соответствующим выбором геометрических 45 и магнитных параметров термочувствительного сердечника и постоянного лтагнттта можно довольно эффективно управлять потоком рассеяния в зоне окоттечцого преобразовательного элемента в зависимости от температуры. Кро ме того, при таком выполнении первичного преобразовательного элемента представляется возможным использовать ферромагнитные материалы не только с отрицательным коэффициентом магнитной проницаемости, но также 55 и с положительным коэффициентом, В качестве температурозависимого ферромагнитного тела принят никель-цинковый феррит, имеющий лцнейцую зависимость начальной магнитной проншьаемости от темпера гуры во всем измеряемом диапазоне температур.Устройство контроля температуры масла в турбомуфте работает следующттм образом.Как видно из фиг. 1 и 3, постоянный магнит 15 в первичном преобразовательном элементе расположен относительно ММД-датчика таким образом, что его ось намагничивания параллельна продольной оси датчика, т. е. датчик включен в магнитную цепь параллельно термочувствтттельттому сердечнику. По мере нагрева шунтирующего магнит ферромагнитного тела, его магнитная проницаемость увеличивается, и выходной сигнал с датчика уменьшается. Чтобы на вход усилителя подавался нулевой сигнал при максимальной контролируемой температуре, на вход усилителя подается компенсационное напряжение, равное напряжению датчика при максимальной температуре. Тогда сигнал на входе усилителя изменяется от вполне определенного значения до нуля по линейной характеристике в зависимости от значения контролируемой температуры.В динамическом режиме (пртт вращающейся турбомуфте) форма импульсов будет зависеть от распределения напряженности магнитного поля в воздушном зазоре датчика и магнита при удалении ц приближении магнита к датчику. Длительность импульса зависит от скорости вращения турбомуфты и геометрических размеров магнита и датчика, а амплитуда импульсов - от температуры,Предмет изобретенияУстройство для контроля температуры масла в турбомуфтах, содержащее термочувствительный сердечник с известной зависимостью магнитной проницаемости от температуры и источник постоянного магнитного поля, укрепленные на вращающейся части турбомуфты, и преобразователь, укрепленный на неподвижной части турбомуфты, включенный в магнитную цепь источника поля параллельно термочувствительному сердечнику, отлачающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля, термочувствительный сердечник выполнен в виде замкнутого магнитопровода, например кольца, внутри которого укреплен постоянный стержневой магнит с осью намагничивания, лежащей в плоскости кольца, а преобразователь выполнен в виде магнитомодуляционного датчика продольного поля, выход которого через фазовый детектор включен ца вход измерительного прибора, 28436128436Фиг 3Составитель М. И, фримштейн Редактор Г. С. Антропова Техред Т. П. Курилко Корректор Л. В, ЮшинаЗаказ 3735/5 Тираж 480 Подписное 1 ЯНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2