FI64860B - Avkaennare foer laeget av en kropp i lineaer roerelse - Google Patents

Description

YM M „4V KUULUTUSJULKAISU - . 0 . ^ ^ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 64 8 60 C (45) ?a1:: i L ϊ i r: ;· y 1 3 Oi 1934 ^ T ^ (51) Kv.lkP/lm.CL3 G 01 B 7/θ2 SUOM I — Fl N LAN D (21) F*c*nttlhilMmu* — P»t«fit«niöknln| 77319*+ (22) HakamisplM—Amöknlnpdag 26.10.77 (23) Alkupllvft—GUtlghatadai 26.10.77 (41) Tullut ]ulklMk*l— Bllvlt offentllj 27.01.79

Patentti· ja rekisterihallitut (44) Nihttvtk..p«on j. kuuLjuikaUun pvm._ ’0Q’fl3

Patent· och registerstyrelaen ' ' Amekan «lag* och uti.ikrtft«n pubimnd J , (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Becird prlorlttt (71)(72) Vladimir Petrovich Nikolaev, ulitsa Proletarskaya 58, kv. 91,

Kolpino, Leningradskoi oblasti, Leopold Iosifovich Chaika, bulvar Trudyaschikhsya 7» kv. 203, Kolpino, Leningradskoi oblasti,

Ivan Vasilievich Ivanov, Pozharny pereulok 1, kv. 9, Tosno, ----------—_____________________________Leningradskoi oblasti, USSR(SU) (7*0 Oy Kolster Ab " _,___—.____ (5*+) Lineaarisesti liikkuvan kappaleen aseman tunnustelija - ----- .... ..

Avkännare för läget av en kropp i linear rörelse Tämä keksintö koskee laitteita liikkuvien esineiden aseman löytämiseksi, tarkemmin sanottuna aseman tunnustelijaa lineaarisessa liikkeessä olevien kappaleiden aseman löytämiseksi. Tämän keksinnön asemantunnustelijan tarkoituksena on ensisijassa suljetussa astiassa olevien kappaleiden aseman määrääminen, esimerkiksi ydinreaktorin säätöjen aseman tarkkailu ja niiden liikkeiden seuraaminen .

Tunnetaan asemantunnustelija lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen aseman löytämiseksi (US-pat.julk. No. 3 108 213), joka käsittää kaksoiskäämityyppiset kelat. Kunkin kelan sisälle on järjestetty magneettisesti johtavaa ainetta oleva sydän ja kosketin-elementit.

Yksi tämäntyyppisen asemantunnustelijan haitoista on koske-tinelementtien käyttö, jotka ovat liukukoskettimia. Sellaiset koskettimet vaativat säännöllistä tarkastusta ja huoltoa, joka on vaikea suorittaa, koska ne sijaitsevat vaarallisella tai vaikea- 6 4 8 6 0 2 pääsyisellä vyöhykkeellä.

Toinen edellämainituntyyppisen asemantunnustelijän haitta on sen kyvyttömyys säilyttää suuri mittaustarkkuus tapauksissa, joissa kappale, jonka asemaa seurataan, liikkuu pitkiä matkoja, esim. useita metrejä (näin on erikoisesti kappaleen kulkutien loppuosissa) , tai kun kappale liikkuu suurella nopeudella. Syynä on mahdottomuus varmistaa magneettivuon tasainen jakautuminen matkan koko pituudelle.

Edellämainitut haitat on eliminoitu saksalaisen patenttijulkaisun No 1 281 597 mukaisessa asemantunnustelijassa, joka käsittää kaasukäynnistimet, jotka on järjestetty pitkin valvontaosan kulkutietä, ja kestomagneetin, joka on kytketty valvontaosaan ja liikkuu lähellä kaasukäynnistimiä. Kaasukäynnistimien koskettimet on sijoitettu suljettuihin onkaloihin, jotka on täytetty inertiakaasulla, niin ettei tarvita mitään huoltoa. Tämäntyyppinen asemantunnusteli-ja säilyttää saman mittaustarkkuuden koko matkan pituudella, joka on riippumaton matkanopeudesta.

Viimemainituntyyppinen asemantunnustelija on epäedullinen siinä, että se sisältää kestomagneetin, jonka magneettiset ominaisuudet muuttuvat ajan mukana, sellaiset muutokset ovat yhä vielä korostuneempia ydinreaktoreissa säteilyn vaikutuksista johtuen.

Tämän seurauksena mittaustarkkuus heikkenee ajan mittaan.

Edellämainittu haitta vältetään asemantunnustelijassa ranskalaisen patenttijulkaisun 2 169 437 mukaan, jossa on ensiökää-mi, useampia pareja toisiokäämejä, jotka on järjestetty ensiökää-min sisä- tai ulkopuolelle, ja puskurityyppinen liikkuva osa. Viimemainittu on magneettisesti johtavaa ainetta ja on sovitettu liikkumaan käämien sisäpuolella.

Kun liikkuva osa on liikkeessä, induktiivinen kytkentä ensiö-ja toisiokäämien välillä vaihtelee niin, että ensiökäämien ulostuloon on valmistettu signaali, joka antaa tietoja liikkuvan osan asemasta. Ensiökäämi ja toisiokäämien parit on järjestetty pitkin liikkuvan osan kulkutietä. Tämäntyyppinen tunnustelija varmistaa -ilkkuvan kappaleen aseman määräämisen suuren tarkkuuden, joka ei neikkene ajan mukana. Tästä huolimatta tälläkin asemantunnusteli-jalla on joukko haittoja.

Tapauksissa, joissa kappale, jonka asemaa seurataan, liikkuu 3 64860 pitkiä matkoja (aina useihin metreihin saakka), mittausten suuri tarkkuus vaatii suuren ensiökäämien määrän käyttöä, koska käämit tulee asettaa pienen matkan päähän toisistaan suuren mittaustarkkuuden varmistamiseksi. Suuren käämien lukumäärän käyttö merkitsee vuorostaan kalliiden aineiden (kuparin ja eristysaineiden) lisättyä kulutusta. Ensiökäämin täytyy ulottua liikkuvan osan koko kulku-pituudelle; on kuitenkin vaikeata valmistaa näin pitkiä käämejä. Lisäksi toisiokäämien suuri lukumäärä merkitsee vastaanottolait-teiden (aseman osoittajan) monimutkaista piiriä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan suhteellisen yksinkertainen asemantunnustelija osoittamaan lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen asemaa, joka varmistaisi suuren mittaustarkkuuden läpi sanotun liikkuvan kappaleen kulkualueen.

Keksinnön toisena tarkoituksena on yksinkertaistaa aseman-tunnustelijan rakennetta, joka tunnustelija on tarkoitettu lineaarisesti liikkuvan kappaleen aseman määrittelemiseen.

Vielä eräänä keksinnön tarkoituksena on alentaa asemantun-nustelijan kustannuksia.

Keksintö olennaisesti tähtää asemantunnustelijan magneetti-piirijärjestelmän sellaisen rakenteen aikaansaamiseen, joka varmistaisi suuren mittaustarkkuuden läpi lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen kulkualueen.

Tämän keksinnön edellämainitut ja muut kohteet saavutetaan luomalla asemantunnustelija lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen aseman määrittämiseksi, joka käsittää induktiokäämit avoimilla magneettipiireillä, jotka on järjestetty samanakselisesti peräkkäin, ja magneettisesti johtavasta aineesta valmistettu ohituselin on järjestetty induktiokäämien ulkopuolelle ja sovitettu liikkumaan niiden akselia pitkin ohittamaan avoimet magneettipiirit, jolloin induktiopuolien ulostulopiiriin tuotetaan signaali, joka antaa tiedon lineaarisesti liikkuvan kappaleen asemasta, jossa asemantunnusteli jassa ohituselimessä on keksinnön mukaisesti reikäryhmiä järjestettyinä pitkin sen akselia, reikien kussakin ryhmässä ollessa järjestetyt pitkin ohituselimen kehää, jolloin yhdellä induk-tiopuolista on ainakin kaksi paria napoja, tämän puolan äärimmäisten napojen etäisyyden (L) ollessa saatu seuraavasta kaavasta: 4 64860 L = n (a + b) - -j (a + 3b), jossa a on elementin reiän läpimitta; b o on elementin reikäryhmien välinen etäisyys n - on luonnollinen luku, joka alkaa luvusta 3.

Eräs tämän keksinnön eduista on, että se varmistaa mittausten suuren tarkkuuden, joka määräytyy etupäässä reikien koosta ja etäisyydestä reikäryhmien välillä; on helppoa varmistaa halutut reikä- ja välitoleranssit asemantunnustelijaa valmistettaessa. Täytyisi myös pitää mielessä, että induktiopuolien lukumäärä ehdotetussa asemantunnustelijassa on rajoitettu, mikä johtuu siitä, että mittausten tarkkuus määräytyy ohituselimen reikien koosta, tämän elementin reikäryhmien välisestä etäisyydestä ja induktiopuolien koosta; tuloksena on kalliiden aineiden vähentynyt kulutus. Lopuksi käämien rajoitettu lukumäärä tekee mahdolliseksi käyttää yksinkertaista mittauslaitetta asemantunnustelijan ulostulopiirissä.

Muut tämän keksinnön kohteet ja edut ymmärretään helpommin seuraavasta sen edullisen suoritusmuodon yksityiskohtaisesta kuvauksesta luettaessa sitä yhdessä oheisten piirustusten kanssa, joissa:

Kuva 1 on kaavamainen leikkauskuva asemantunnustelijasta lineaarisesti liikkuvan kappaleen paikantamiseksi keksinnön mukaisesti ; kuva 2 on perspektiivikuva keksinnön mukaisen asemantunnus-telijan ohituselimestä; kuva 3 on piirikaavio induktiopuolien käämeistä; kuva 4 on suurennettu sivukuva induktiopuolasta, jossa on kaksi paria napoja ohituselimen sisällä; kuva 5 on käyrä, joka osoittaa suhdetta kahden napaparin induktiopuolan ulostulojännitteen ja ohituselimen matkan pituuden välillä.

Katsotaan nyt kuvaa 1, joka osoittaa, että ehdotettu aseman-tunnustelija käsittää ei magneettistä terästä olevan kotelon 1, joka muodostuu kahdesta samanakselisesti järjestetystä putkesta 2 ja 3, jotka on yläpäistään kytketty keskenään kytkinlangalla. Asemantunnusteli j a käsittää edelleen induktiopuolat 4, 5, 6 ja 7, jotka on samanakselisesti järjestetty alekkain sisäputkeen 3 ja jonkin matkan päähän toisistaan. Asemantunnustelija sisältää myös 64860 ohituselimen 8 (joka myös näkyy kuvassa 2), joka on järjestetty putkien 2 ja 3 väliin.

Ohituselin 8 on magneettisesti johtavaa ainetta ja on sovitettu liikkumaan pitkin putkia 2 ja 3. Ohituselin 8 on kytketty kappaleeseen, jonka asema halutaan löytää.

Induktiopuolat 4, 5 ja 6 ovat identtiset, kullakin ollen avoin magneettipiiri, jossa pari napoja 9 ja 10, 11 ja 12, 13 ja 14, vastaavasti. Kullakin induktiopuolalla 4, 5 ja 6 on kaksi käämiä, t.s. ensiökäämi 15, 16 ja 17 ja toisiokäämi 18, 19 ja 20, vastaavasti. Induktiokäämit 4, 5 ja 6 on asetettu jonkin matkan päähän toisistaan, ja niiden tarkoituksena on karkeasti määrätä lineaarisesti liikkuvan kappaleen asema. Kelojen 4, 5 ja 6 välimatka valitaan karkean aseman löytämisen vaatimusten pohjalta. Näiden kelojen lukumäärä riippuu kappaleen, jonka asema halutaan määrittää, kulkeman matkan pituudesta. Kelaa 7 käytetään tarkan aseman löytämiseksi.

Induktiokela 7 (näkyy selvemmin kuvassa 4) käsittää avoimen magneettipiirin kahdella parilla napoja 21, 22, 23 ja 24, samoin kuin kaksi ensiökäämiä 25 ja 26, ja kaksi toisiokäämiä 27 ja 28. Käämien kytkentä esitetään selvästi kuvassa 3.

Ensiökäämit 15, 16, 17, 25 ja 26 on kytketty sarjaan ja niihin on kytketty vaihtovirta toisiokäämit 27 ja 28 on kytketty vastakkaisissa vaiheissa sarjaan (differentiaalipiiri). Käämit 25, 26, 27 ja 28 voivat olla kytketyt siltakytkentään; tässä tapauksessa ulostulosignaalin arvo on kaksinkertainen verrattuna differentiaalipiirin vastaavaan arvoon; täytyy kuitenkin pitää mielessä, että käämien lämpötilojen vaihdellessa siltakytkentäisen piirin antama tarkkuus on huomattavasti alhaisempi differentiaali-piirin antamaa tarkkuutta, johon lämpötilanvaihtelut eivät vaikuta. Tästä syystä differentiaalipiiri on edullisempi kun asemantunnus-telijaan kohdistuu lämpötilanvaihteluja, kuten on laita ydinreaktoreissa.

Sivuvirtaelementti 8 (kuva 2) on putki, johon on järjestetty reikien 33 ryhmiä koko sen pituudelle sijoitettuina saman välimatkan päähän toisistaan. Kussakin ryhmässä reiät on järjestetty pitkin putken kehää.

Etäisyys L kelan 7 äärimmäisten napojen 21 ja 24 välillä on: 6 64860 L = 3(a + b) - - (a + 3h) 2 kun etäisyys 1 napojen 21, 22 ja 23, 24 välillä kussakin parissa on sama kuin "a", jossa a on ohituselimen reiän läpimitta; ja b on ohituselimen reikäryhmien välinen etäisyys.

Jos tarvitaan suurempi tarkkuus määrättäessä lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen asema, ja jos "a" ja ”b" ovat liian pieniä tätä tarkoitusta varten, johdetaan kelan 7 äärimmäisten napojen 21 ja 24 välinen etäisyys seuraavasta kaavasta: L = n(a + b) - — (a + 3b), 2 kun taas etäisyys 1 napojen 21, 22, 23, 24 yhdessä parissa valitaan tämän kaavan avulla: 1 = £ (a + b) - b, jossa n on luonnollinen luku alkaen luvusta n= 3 (n =3, 4,5 jne).

Mitään rajoituksia ei aseteta napojen 9, 10; 11, 12; ja 13, 14 väliselle etäisyydelle; tässä tapauksessa käämien järjestely on ratkaiseva tekijä.

Nyt tarkastellaan ehdotetun asemantunnustelijan toimintaa.

Kun kytketään virta asemantunnustelijan ensiökäämeihin 15, 15 ja 17, indusoidaan jännite toisiokäämeihin 18, 19 ja 20 (kuva 3). Jännite karkean aseman seuraamiskelojen 4, 5 ja 6 käämien ylitse, jotka ovat ohituselimen 8 peittämät, on monta kertaa suurempi kuin on jännite peittämättömien käämien ylitse. Induktiokelojen järjestely on tunnettu, joten mittaamalla jännite toisiokäämien ylitse voidaan löytää ohituselimien 8 päätypuolen 29 asema; ohituselimen 8 yläpääty-puoli 29 on kahden keloista 4, 5 ja 6 välissä; tässä tapauksessa on yhden näistä keloista toisiokäämin jännite monta kertaa suurempi kuin toisen kelan toisiokäämin jännite.

Jos kelat 4, 5 ja 6 on sijoitettu huomattavan etäälle toisistaan, tämä merkitsee ohituselimen 8 aseman karkeaa määrittämistä. Tarkan aseman löytämiseksi käytetään kelaa 7 (kuva 4). Oletetaan, ettei asemantunnustelijassa ole mitään ohitus- elintä .

Kun virta johdetaan käämeihin 25 ja 26 (kuva 3), indusoidaan samansuuruiset jännitteet toisiokäämeihin 27 ja 28. Nämä jännitteet kompensoivat keskenään toisensa, koska toisiokäämit 27 ja 28 muodostavat differentiaalipiirin; tuloksena tästä on jännite kytkinnavois- sa 30 ja 31 nolla.

7 64860

Jos ohituselin 8 on sovitettu induktiokelan 7 yli ja on järjestetty kuten esitetään kuvassa 4 (ylempi napapari 21 ja 22 on vastapäätä sivuvirtaelementin 8 reikäryhmiä, kun taas alempi napa-pari 23, 24 on vastapäätä sivuvirtaelementin 8 kiinteätä osaa), magneettivuo, joka kulkee alemman napaparin 23, 24 kautta ja on ohituselimen 8 sulkema, on suurempi kuin magneettivuo, joka kulkee ylemmän napaparin 21, 22 kautta, koska tässä tapauksessa ohituselin 8 saa aikaan suuremman johtavuuden magneettivuolle, joka kulkee alemman napaparin 23, 24 kautta, verrattuna magneettivuohon, joka kulkee ylemmän napaparin 21, 22 kautta. Tuloksena tästä alemman toisiokäämin 28 jännite on suurempi ylemmän toisiokäämin 27, joten liitinnavoissa 30 ja 31 on jännite.

Nyt jos ohituselintä 8 siirretään ylöspäin, johtavuudet magneettivuolle, joka kulkee ylemmän napaparin 21, 22 ja alemman napaparin 23, 24 läpi, tulevat samansuuruisiksi;tästä johtuen toisiokäämeihin indusoidut jännitteet tulevat myös samansuuruisiksi, ja jännite liitinnavoissa 30 ja 31 tulee olemaan nolla.

Kun ohituselintä 8 siirretään lisää ylöspäin, johtavuus magneettivuolle, joka kulkee ylemmän napaparin 21, 22 kautta, tulee suuremmaksi kuin sama sille magneettivuolle, joka kulkee alemman napaparin 23, 24 kautta, ja jännitteeseen liitinnavoissa 30 ja 31 tulee lisäystä.

Maksimiulostuloarvo havaitaan, kun yksi napapari (esim. 21, 22) on vastapäätä ohituselimen 8 kiinteätä osaa, kun taas toinen napapari (23, 24) on vastapäätä ohituselimen 8 reikäryhmiä.

Maksimijännitteet vaihtuvat, kun ohituselin 8 liikkuu matkan a + b 2 jossa "a" on ohituselimen reikien läpimitta; ja "b" on reikäryhmien välinen etäisyys (kuva 5).

Ulostulojännitteen arvo on merkitty y-akselille (tämä on signaalijännite), kun taas kulkupituus on merkitty x-akselille.

Siten ohituselimen 8 yläpäätypuolen 29 asema löydetään karkeasti vierekkäisten induktiokelojen 4, 5 ja 6 jännitteistä, ja määritetään tarkasti kertojen lukumäärästä, joilla jännite liitin-navoissa 30 ja 31 saavuttaa maksiminsa.

8 64860

Kun keksintöä on tässä kuvattu viitaten erääseen edulliseen suoritusmuotoon, voidaan tehdä lukuisia variaatioita ehdotettuun asemantunnustelijaan, jota on kuvattu piirustuksissa ja edellä, poikkeamatta keksinnön hengestä ja laajuudesta. Esimerkiksi ohitus-elin voi muodostua useista, magneettisesti johtavaa ainetta olevista renkaista, jotka on sijoitettu pitkin lineaarisesti liikkuvan kappaleen kulkuakselia ja kytketty toisiinsa magneettisesti johtavilla kytkinlangoilla.

Ehdotetulla asemantunnustelijalla saadaan aikaan hyvin tarkka lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen aseman määrittely.

Claims (3)

9 64860

1. Asema-anturi lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen aseman määrittelemiseksi, joka anturi käsittää avoimilla magneettipiireillä varustetut induktiokelat, jotka on järjestetty samankeskeisesti peräkkäin, ja magneettisesti johtavaa ainetta olevan ohituselimen, joka on kytketty lineaarisessa liikkeessä olevaan kappaleeseen, järjestetty induk-tiokelojen ulkopuolelle ja sovitettu liikkumaan pitkin induk-tiokelojen akselia, siten että ohituselin liikkuessa pitkin kelojen akselia se kytkee kelojen avoimet magneettipiirit rinnan, jolloin kelojen ulostulopiiriin muodostuu signaali, joka ilmaisee lineaarisessa liikkeessä olevan kappaleen aseman, tunnettu siitä, että ohituselin on varustettu reikäryhmillä, jotka on järjestetty pitkin kulkuakselia, kunkin ryhmän reikien ollessa järjestetty pitkin ohituselimen kehää, kun taas yhdellä induktiokeloista on ainakin kaksi paria napoja, kelan napojen välisen etäisyyden ollessa johdettu kaavasta: L =* n (a + b) - j (a + 3b), jossa a on ohituselimen reiän läpimitta, mitattuna pitkin sen kulkutien akselia; b on ohituselimen reikäryhmien välinen etäisyys; ja n on luonnollinen luku alkaen arvosta n - 3.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen asema-anturi, tunnettu siitä, että ohituselin on sylinterimäinen putki, joka on varustettu suorakulmaisten rakojen ryhmillä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen asema-anturi, tunnettu siitä, että ohituselin muodostuu lukuisista, magneettisesti johtavaa ainetta olevista renkaista, jotka on sijoitettu pitkin kulkuakselia ja kytketty toisiinsa magneettisesti johtavilla kytkinlangoilla.