CS218219B1 - Indukční snímač vibrací - Google Patents

Description

Předmětem vynálezu je indukční snímač vibrací.

Vibrace jsou jedním z důležitých parametrů charakterizujících provozní -stav strojů. Měření vibrací j-e velmi důležité u rychloběžných rotačních strojů a zařízení, zejména v energetice a dopravě, například u spalovacích a parních turbín, expandéru, leteckých motorů atd.

U jmenovaných zařízení, zejména u leteckých -motorů a energetických zaří-zení jsou snímače vibrací často vystavovány zvýšeným teplotám, velkému zrychlení a amplitudě, dosahující v určitých provozních režimech hodnot několika set mikronů, zatímco v běžném ustáleném provozu je amplituda vibrací pouze několik málo mikronů.

Dalšími požadavky na snímače vibrací j-sou malé rozměry a hmotnost, lineární charakteristika v celém rozsahu a odolnost vůči elektromagnetickému rušení.

V současné době se běžně používají indukční snímače vibrací, u nichž je permanentní magnet zavěšen na pružné membráně mezi dvěma pevně uchycenými cívkaimi. Při pohybu snímače se v těchto cívkách indukuje elektromotorická síla, která se vhodnou aparaturou zesiluje a měří. Nevýhodou u nicti je, že v těžkých podmínkách, zejmé2 na při velkém zvýšení amplitudy vibrací u nich praskají membrány.

Je rovněž znám indukční snímač vibrací, tvořený posuvným permanentním magnetem, který je umístěn v pouzdře a oboustranně uchycen dvěma pružinami·. Kolem pouzdra je uspořádána indukční cívka. Při pohybu posuvného magnetu se v cívce indukuje elektiromotorická síla. Nevýhodou tohoto snímače je nižší citlivost vlivem tření v pouzdře a následkem kroutícího momentu vyvozovaného pružinami na permanentní magnet a přitlačujícího jej ke stěnám pouzdra. Mimoto· hmota a vla-stní frekvence pružin omezuje použití těchto· snímačů na poměrně úzké pásmo frekvence o zrychlení. Rovněž výroba pružin je obtížná.

Další způsob je měření piezoelektrickými snímači vibrací. Využívá se schopnosti některých krystalů převádět mechanické síly na elektrické napětí, které je úměrné zrychlení hmoty piezoelektrického- snímače, vznikajícími při vibracích. Výhodou je jednak jejich schopnost snášet velká zrychlení a amplitudy vibrací a jednak jejich malé rozměry. Nevýhodou je, že dávají slabé signály, dále jsou velmi citlivé na okolní nerovnoměrné pole.

jsou známé i indukční snímače vibrací, u nichž pohyblivý permanentní maígnet je za218219 věšen v magnetickém poli, tvořeném dvěma pevnými magnety, které jsou neisousledně orientovány vůči pohyblivému magnetu. Pohyblivý magnet se pohybuje v pouzdře, ko’em kterého ;e pseudobifilárně navinuta Indukční cívka. Při pohybu permanentního ni gnciu v této cívce se indukuje elektromotorická síla, která se zesiluje a iměří. Tyto indukční snímače jsou velmi spolehlivé a rozměrově malé, ale zmenšení průměrů těchto snímačů pod 0 30 mm a délku 60 m.m je velím’ obtížné.

Tyto nevýhody odstraňuje indukční snímač vibrací, obsahující permanentní magnet pohyblivě uložený vzhledem k nejméně jedné indukční cívce a zavěšený v magnetickém poli, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že v pouzdře s čelně umístěnými sousledně pólově orientovanými nepohyblivými magnety je v jejich společném čelním prostoru axiálně pohyblivě upravený nesousledně pólově orientovaný permanentní magnet, jehož dutinou volně prochází kostra, která je oběma svými konci ukotvena v čelech s ustavenými uvedenými nepohyblivými magnety, přičemž na této kostře je navinuta alespoň jedna z indukčních cívek. Nepohyblivé magnety jsou prstencového tvaru. Poměr tloušťky pouzdra k vnějšímu průměru pohyblivého permanentního magnetu je v rozmezí od 0,01 do. 1,0.

Indukční snímač podle vynálezu má mnohem menší rozměry než doposud známé indukční snímače a snese značná zrychlení a amplitudy vibrace. Provozně je nenáročný a nerovnoměrné teplotní pole nemá praktický vliv na jeho charakteristiku. Poměr tloušťky pouzdra k vnějšímu průměru pohyblivého permanentního magnetu v rozmezí 0,01h-0',.1 zaručuje dobré magnetické tlumení rozkmitu tohoto magnetu. Těleso· z feriticikého materiálu stíní indukční cívky od elektromagnetických poruch.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na přiloženém výkresu, představujícím osový řez indukčního· snímače podle vynálezu.

Indukční snímač sestává z uzavřeného válcového tělesa 11, v němž je pevně uloženo· čelo· 7 a druhé čelo 8 vzájemně sešroubované kostrou 3, na kterou jsou navinuty indukční cívky 5, 6. Kostra 3 a indukční cívky 5, 6 jsou umístěny v dutině 12 pohyblivého permanentního magnetu 1, opatřeného antifrikčním olbaleim 2. Pevně uložené magnety 9, 10 prstencového· tvaru jsou nesousledně orientované vůči pohyblivému permanentnímu magnetu 1. Vzájemně nesousledná orientace obou pevně uložených magnetů 9, 10 vůči pohyblivému permanentnímu magnetu 1 vytváří odpudivé axiální síly, takže magnetické pole působí jako tlačné pružící prvky s velmi výhodnou charakteristikou. Uvedené odpudivé síly v libovolné klidové poloze indukčního snímače zamezují přímému dotyku pohyblivého permanentního magnetu 1 s pevně uloženými magnety 9, 10. V popisovaném provedení je antifrikční obal 2 tvořen pochromovanou mosazí a pouzdro· 4 je z nerezavějící antimagnetické oceli. Na kostře 3 jsou pseudobifilárně navinuty indukční cívky 5, 6. Těleso 11 indukčního snímače je z feromagnetického· materiálu.

Jelikož indukční cívky 5, 6 jsou uvnitř pohyblivého permanentního magnetu 1 ve velmi rovnoměrném magnetickém poli s velkou hustotou siločar, indukuje se v nich při pohybu pohyblivého- permanentního magnetu poměrně silný elektrický signál, což umožňuje zmenšení počtu závitů indukčních cívek 5, 0 a tím i zmenšení rozměrů indukčního snímače a jeho hmotnosti. Robustní provedení snímače zaručuje jeho spolehlivý chod. Vnější rušivé elektromagnetické signály jsou účinně stíněny feromagnetickým tělesem 11. Poměr tloušťky pouzdra· 4 z antimagnetickébo materiálu k vnějšímu průměru pohyblivého permanentního magnetu 1 v rozmezí hodnot 0,01 až 1,0 umožňuje uzavření magnetického· okruhu tohoto· magnetu •přes těleso· 11, které je z feritického materiálu. Takto uzavřený magnetický okruh účinně tlumí nežádoucí rozkmit pohyblivého permanentního magnetu 1 při současném· zachování dostatečné citlivosti snímače.

Při upevnění indukčního snímače na kmitající předmět, například na ložiskový stojan spalovací turbiny, se permanentní magnet 1 začne pohybovat vůči kostře 3 s indukčními cívkami 5, 6 vůči pouzdru 4 a vůči pevně uloženým magnetům 9, 10. Při tomto pohybu protínají siločáry pohyblivého permanentního magnetu 1 vinutí indukčních cívek 5, 0, ve kterých se indukuje elektromotorická síla, která se vhodnou aparaturou zesiluje a měří. Při pseudobifilámím vinutí indukčních cívek 5, 6 je výsledná elektromotorická síla součtem dílčích 'elektromotorických sil, indukovaných v jednotlivých indukčních cívkách 5, 6. Magnetické tlumení pohybu pohyblivého permanentního· magnetu 1 nedovoluje jeho· velké rozkmitání, je-li frekvence vibrací stroje blízká k vlastní frekvenci indukčního snímače, případně jejich vyšších harmonických násobků.

Claims (3)

PŘEDMĚT

1. Indukční snímač vibrací obsahující permanentní magnet pohyblivě uložený vzhledem k nejméně jedné indukční cívce a zavěšený v magnetickém poli, vyznačený tím, že v pouzdře (4) s čelně umístěnými sousledně pólově orientovanými nepohyblivými magnety (9, 10) je v jejich společném čelním prostoru axiálně pohyblivě upravený nesousledně pólově orientovaný permanentní magnet (1), jehož dutinou (12) volně prochází kostra (3), která je oběma svými konci ukotvena v čelech (7, 8) s ustavenými uvynález u vedenými nepohyblivými magnety (9, 10), přičemž na této kostře (3) je navinuta alespoň jedna z indukčních cívek (5, 6).

2. Indukční snímač podle bodu 1 vyznačený tím, že nepohyblivé magnety (9, 10) jsou prstencového tvaru.

3. Indukční snímač podle bodu 1 vyznačený tím, že poměr tloušťky pouzdra (4) k vnějšímu průměru pohyblivého permanentního· magnetu (1) je v rozmezí od O,Q1 do 1,0.