CS257176B1 - Zařízeni pro hlídání otáček vysokootáčkových rotorů bezvřetenových dopřádacích strojů - Google Patents

Abstract

Zařízení pro hlídání otáček vysokootáčkových rotorů bezvřetenových dopřádacich strojů, zejména rotorů neferomagnetických a elektricky vodivých, které využívá účinků složek vířivých proudů, sestává vedle vysokootáčkového rotoru umístěného indukčnostního snímače s nejméně jednou obdélníkovou vzduchovou cívkou zapojenou ve frekvenčním obvodu s podstatně sníženou napájecí frekvencí pro zvýraznění závislos

Description

Vynález se týká zařízení pro hlídání otáček vysokootáčkových rotorů bezvřetenovýoh dopřádacích strojů, zejména rotorů neferomagnetických a elektricky vodivých.

Jsou známy různé metody a snímače pro hlídání velikosti otáček pracující tak, že dosažení hlídané velikosti otáček způsobí náhlou a výraznou změnu výstupního signálu snímače. Za přiklad může sloužit rezonanční metoda při níž měřené rotující těleso působí periodicky s otáčkovou frekvencí na kmitavý obvod s rezonanční frekvencí rovnou hlídané otáčkové frekvenci. Při rovnosti rezonanční a otáčkové frekvence nastane v kmítavém obvodu rezonance a výstupní signál snímače se výrazně změní. Právě popsaná známá metoda je analogií mechanického jazýčkového kmitoměru opatřeného kontaktem, sepnutým při rezonanci jazýčku s budicí frekvenci.

Dále jsou známy indukčnostni snímače pro měření dráhy těles založené na působení vířivých proudů v měřeném tělese. Používají se při měření na neferomagnetických a elektricky vodivých tělesech. Jedna složka vířivých proudů je indukována v tělese střídavým magnetickým polem vytvářeným snímačem. Druhá složka vířivých proudů vzniká indukcí od pohybu tělesa v magnetickém poli snímače. Vířivé proudy v tělese pak vyvolávají magnetické pole, které zpětně ovlivňuje snímač. Tohoto principu se využívá pro měření vzdálenosti tělesa od snímače.

Vynález si klade za cil rozšíření použitelnosti indukčnostníoh snímačů pracujících s vířivými proudy o hlídání velikosti otáček, přičemž toho je dosaženo u zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vedle vysokootáčkového rotoru je ve spřádní jednotce umístěn indukčnostni snímač s nejméně jednou obdélníkovou vzduchovou cívkou zapojenou ve frekvenčním obvodu se sníženou napájecí frekvencí pro zvýraznění závislosti indukčnosti cívky na hlídaných otáčkách.

Výhodou zařízení podle vynálezu je dvojí funkce jediného snímače. Pouze změnou napájecí frekvence snímač měří bud vzdálenost od tělesa nebo jeho otáčky.

Další výhody a význaky vynálezu jsou patrny z přiložených obrázků a jejich popisu, kde značí obr. 1 umístění cívky 1_ indukčnostního snímače v blízkosti povrchu duralového rotoru 2 spřádní jednotky bezvřetenového dopřádacího stroje, obr. 2 detail cívky JL s označením rozměru 2b, obr. 3 závislosti poměrné změny indukčnosti deltaL_n cívky 1_ na otáčkách rotoru 2 pro tři různé napájecí frekvence f j , f₂, f₃ cívky i snímače, obr. 4 detail závislosti deltaL_n(n) s vyznačením rozsahu otáček n^ až na n₂ mezi nimiž změna indukčnosti prochází minimem a otáček n^, obr. 5, 6, 7 s příkladnými blokovými schématy obvodů pro vyhodnocení průchodu otáček nastavenou hlídanou úrovní.

Z praxe je známo, že indukčnost cívky v blízkosti vodivého pohybujícího se tělesa je závislá na rychlosti tělesa. V-případě rotačního tělesa pak na .otáčkách. Závislost indukčnosti cívky na otáčkách je tím vyšší, čím nižší je napájecí frekvence. Relativistická elektrodynamika umožňuje odvodit matematický popis závislosti indukčnosti na otáčkách.

Z popisu vyplývá, že nej silnější je vliv otáček na obdélníkovou cívku, a to tím více, čím je její hrana rovnoběžná s osou rotace delší vůči hraně kolmé na osu rotace. Dále je indukčnoat cívky tím více závislá na otáčkách, čím je větší poměr rozměru 2b cívky 1 ku vzdálenosti cívky .1 od povrchu tělěsa. Cívka JL je vzduchová.

V obr. 3 je znázorněn typický průběh závislosti poměrné změny indukčnosti deltaL_n v % na otáčkách n pro tři velikosti napájecí frekvence f^, f₂, f₃, kde f^ je menší než f₂ a ta je menší jak f₃· Křivka má podobnost s rezonanční křivkou, proto jev nazývejme v okolí minima křivky rychlostní rezonancí.

Poměrná změna indukčnosti je určena podle vzorce:

rt ₌ ^L.L^Lln.L0) ^L(n=0)

100 kde L je indukčnost cívky 2 snímače při otáčkách n různých do nuly, ^L(_n_Q) j^e indukčnost při otáčkách n=0.

Měří-li snímač mechanické kmity rotujícího rotoru 2 spřádní jednotky, to jest vzdálenost jeho povrchu od cívky 2 snímače, je z důvodu rychlé odezvy snímače na změny měřené vzdálenosti volena napájecí frekvence snímače velká, větší jak f^ v obr. 3. Potom je indukčnost cívky J_ snímače prakticky nezávislá na velikosti otáček n rotoru 2_· Například při f = 150 kHz činí deltaL_n méně jak 0,2 S v rozsahu otáček od 0 do 100 000 ot./min. (odpovídající obvodová rychlost komory je pak 200 m/s). Sníži-li se napájecí frekvence f na stovky, nejvýše jednotky kHz, dostane výraznou nelineární závislost indukčnosti cívky 2 snímače na otáčkách n rotoru 2, jak znázorňuje obr. 4, kde minimum křivky deltaL^ (n) je v jednotkách až desítkách %.

Nastaví-li se frekvence generátoru J3 (obr. 5) tak, že minimum závislosti deltaL_n (n) leží ; mezi otáčkami n^ a n₂, potom posun otáček rotoru 2 do této oblasti způsobí změnu indukčnosti cívky 2 takovou, že kmitavý obvod tvořený cívkou 2 a kondenzátorem _4 se dostane do rezonance s frekvencí f generátoru 2» což vyvolá zvýšení napětí na cívce 2, které po zesílení v zesilovači jí je amplitudově detekováno v amplitudovém detektoru 6. Zvýšení napětí na výstupu amplitudového detektoru ji signalizuje indikátor úrovně 2» na jehož výstupu 2 ^se objeví signální napětí.

V obr. 6 je zobrazena jiná možnost zapojení iňdukčnostního snímače. Jeho cívka 2 je součástí kmitavého obvodu oscilátoru 9 a určuje velikost jeho rezonanční frekvence. Ozkopásmový filtr 10 propouští signál o frekvenci f_rez< pro níž platí:

Jakmile otáčky rotoru 2_ dosáhnou hodnoty n_rez, projde přes úzkopásmový filtr 10 signál, který je detekován amplitudovým detektorem jj, za nímž následuje indikátor úrovně T_, na jehož výstupu 2 ^se objeví signální napětí.

Jiná možnost vyhodnocení signálu indukčnostního snímače je zobrazena v obr. 7. Cívka 2 snímače je opět součástí oscilátoru 9. Za oscilátorem 2 3^e zařazen frekvenční demodulátor 11 na jehož výstupu je stejnosměrné napětí odpovídající svou velikostí frekvenci n/60. Kompárátor 12 má na jeden vstup přivedeno napětí z frekvenčního demodulátoru 11, na druhý nezobrazený vstup napětí odpovídající nastaveným otáčkám n^. Přechod otáček rotoru 2 přes velikost změní polaritu napětí na výstupu 13 komparátoru 12.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZ, U

   Zařízení pro hlídání otáček vysokootáčkových rotorů bezvřetenových dopřádacích strojů, zejména rotorů neferomagnetických a elektricky vodivých, vytvářejících svým pohybem v magnetickém poli indukčnostního snímače jednu složku vířivých proudů, přičemž druhá složka vířivých proudů, je indukována v tělese rotoru střídavým magnetickým polem vytvářeným indukčnostní snímačem, vyznačené tím, že vedle vysokootáčkového rotoru (2) je ve spřádní jednotce umístěn indukčnostní snímač s nejméně jednou obdélníkovou vzduchovou cívkou (1) zapojenou ve frekvenčním obvodu se sníženou napájecí frekvencí pro zvýraznění závislosti indukčnosti cívky (1) na hlídaných otáčkách.