NO146897B - Anordning for fortoeyning av et fartoey - Google Patents

Description

Anordninger for måling av strekk- eller trykkspenninger i et med en fortrinnsvis sylindrisk boring forsynt måleobjekt av magnetostriktivt materiale.

I patent 86 525 er der vist og beskrevet

en anordning for indikering eller måling

av mekaniske påkjenninger i legemer av

magnetostriktivt materiale. Ved denne anordning utnyttes den forandring i materi-alets magnetiske anisotropi som oppstår

når materialet utsettes for mekaniske påkjenninger. Anordningen består av to vinkelrett til hinannen anordnete systemer

av magnetkjerner forsynt med spoler. Ved

hjelp av det ene magnetsystem frembringes der et magnetfelt som slutter seg

delvis gjennom materialet i den gjenstand,

hvis mekaniske påkjenning skal bestemmes.

Det annet magnetsystem er forbundet med

et måleinstrument. Hvis materialet er

ubelastet, induseres der ingen spenning i

det annet magnetsystem når det første

magnetsystem mates med vekselstrøm. Når

materialet utsettes for en mekanisk på-virkning, endres dets magnetiske anisotropi som medfører en forvrengning av

det magnetiske feltbilde, hvilket bevirker

at der induseres en spenning i det annet

magnetsystem.

Den kjente anordning er egnet for

målinger som skal utføres fra utsiden av

et måleobjekt. I en del tilfelle ønsker man

imidlertid å utføre målingen i en boring

i måleobjektet. Por å gjøre måleanordningen uavhengig av bøyningspåkjenninger på

måleobj ektet, bør der i et sådant tilfelle

anvendes to måleanordninger som arbei-

der på diametralt motstående overflater i boringen. Ved et sådant arrangement oppnås at en av bøyningspåkjenningen forårsaket strekkpåkjenning på det ene målested, kompenseres av en like stor trykkpåkjenning på det annet målested. Hvis de to måleanordninger har nøyaktig samme følsomhet, vil bøyningspåkjen-ningen i dette tilfelle bli helt kompensert.

I et tilfelle som dette har den kjente anordningen imidlertid to betydelige ulem-per. Dels er det vanskelig ved hjelp av to innbyrdes uavhengige måleanordninger å sikre nøyaktig lik målerfølsomhet ved de to måleflater. Dels medfører også magnet-kjernens U-form at en vesentlig del av rommet i diametral retning i boringen opptas av jern og ikke kan utnyttes for viklingene på magnetkjernene. For å få til-strekkelig volum for viklingene må man i dette tilfelle gjøre boringens diameter større enn det mange ganger er hensikts-messig av hensyn til måleobj ektet.

Foreliggende oppfinnelse utgjør en for-bedring av den kjente anordning for måling av strekk- eller trykkspenninger i magnet-ostriktive materialer, i sådanne måleobj ek-ter som har en fortrinnsvis sylindrisk boring, i hvilken måleanordningen kan inn-føres. Oppfinelsen utmerker seg ved at den omfatter et sylindrisk målelegeme som inneholder fire i hovedsaken stavformede og innbyrdes adskilte magnetkjerner som er paralelle med en av legemets diametre og strekker seg gjennom legemet, og at hver magnetkjerne har en vikling, hvilke viklin-

ger er parvis koblet sammen, idet det ene viklingspar danner en magnetiserings-

vikling og er bestemt til å forbindes med en vekselstrømkilde og det annet par danner en målevikling og er bestemt til å forbindes med et måleorgan.

På tegningen viser fig. 1 en prinsipp-

skisse av måleanordningen ifølge oppfin-

nelsen, fig. 2 et lengdesnitt av måle-anordningen anvendt i en innretning for måling av mekaniske påkjenninger i en langstrakt boring i måleobj ektet, og fig. 3

og 4 snitt etter linj en A — A hhv. B — B

på fig. 2.

Det på fig. 1 skjematisk og i perspek-

tiv viste måle-legeme 1 er sylindrisk og bygget opp på en måte som skal beskrives nærmere i forbindelse med fig. 2. Legemet inneholder fire stavformede magnetkjerner 3, 4, 5 og 6 som hver er forsynt med en vikling henholdsvis 7, 8, 9 og 10. Kjernene er innbyrdes parallelle og med en diameter i det sylindriske legeme og anordnet i hjørnene i et tenkt kvadrat, hvis plan ligger i det sylindriske legemes lengderetning og vinkelrett til den nevnte diameter. Videre er kjernene så lange at deres endeflater ligger nær det sylindriske legemes over-

flate. Av de fire magnetviklinger er de to diagonalt motsatte 7 og 8 seriekoblet og motsatt viklet så der, når klemmene 11' og 11" påtrykkes en spenning, i kjernene 3 og 4 frembringes en magnetfluks som slutter seg gjennom det materiale som omgir måleanordningen. Derved vil den magnetfluks som frembringes av spolene 7 og 8 passere gjennom det materiale som omgir legemet 1, ikke indusere noen spenning i spolene 9 og 10 når materialet i det måleobjekt som omgir legemet ikke er utsatt for noen mekaniske påkjenninger.

Fig. 2 viser et lengdesnitt av en inn-

retning, hvor målelegemet er bygget opp på en flens 13 som er forsynt med et ut-

stikkende rør 14 som bærer en kobling-

splint 15. Ovenpå flensen ligger to avstandselementer 16 og ovenpå disse to magnetkjerner 4 og 5 med spoler 8 og 9. Så

følger ytterligere et par avstandselementer 17 og ovenpå disse to magnetkjerner 3 og

6 med spoler 7 og 10. Øverst kommer så

et tredje par avstandselementer 18. Det hele holdes sammen av to skruer 19 og 20

som ovenfra er skrudd gjennom en dekk-

skive 21, de tre par avstandselementer og ned i gjengede hull i flensen 13. Etter sammenskruingen støpes målelegemet inn i plast og slipes så der oppstår en sylindrisk

enhet, på hvis sylindriske overflate magnet-

kjernens ender ligger fritt.

For å muliggjøre målelegemets inn-

føring i en boring i målobj ektet, er måle-

legemet ved hjelp av bolter 22 festet på

et avstandsrør 23 som ved sin nedre del med skruer 24 er festet til en nedre flens 25

som skrus fast til målobj ektets ene ende. Ledningene fra koblingsplinten 15 tas ut

gjennom røret 23 og en i den. nedre flens innskrudd gjennomføringsmutter 26.

Hvis et måleobjekt f.eks. utsettes for

en trykkpåkjenning parallelt med bor-

ingens akse, endres den magnetiske aniso-

tropi i måleobj ektet så det magnetiske felt-

bilde deformeres og der induseres en spen-

ning i sekundærspolene 9 og 10. Hvis måle-

obj ektet er av stål som har positiv magnet-ostriksjon, vil reluktansen langs boringens overflate på grunn av trykkpåkjenningen øke mellom magnetkjernenes 3, 5 og 4, 6 endeflater, mens reluktansen avtar mel-

lom endeflatene på magnetkjernene 4, 5

og 3, 6.

Derved vil en del av fluksen fra magnetkjernen 3 ta veien mot kjernen 6. og passere denne, likesom en del av fluksen fra magnetkjernen 4 vil passere kjernen 5.

Ved de viste vikleretninger vil de av fluksen

i spolene 9 og 10 induserte spenninger adderes og gi opphav til et utslag på instru-

mentet 12.

Hvis måleobj ektet i stedet utsettes for

en torsjonspåkjenning om boringens akse,

vil reluktansene mellom kjernenes 3, 4 og 5,

6 endeflater forandres, hvilket imidlertid

ikke forstyrrer symetrien i feltbildet og så-

ledes ikke medfører noen indusert spenning i spolene 9 og 10.

Hvis endelig boringen befinner seg i

midten av måleobj ektet som utsettes for en bøyningspåkjenning, vil en strekkspen-

ning i boringens overflate foran de på den ene side av målelegemet liggende magnet-

poler motvirkes av en like stor trykkspen-

nig i boringens overflate foran de på måle-

legemets annen side liggende magnetpoler således at der heller ikke i dette tilfelle oppstår noen netto utgangsspenning fra måle-legemets to seriekoblede spoler 9 og 10.

Claims (3)

1. Anordning for måling av strekk-

eller trykkspenninger i et med en fortrinnsvis sylindrisk boring forsynt måleobjekt av magnetostriktivt materiale, karakterisert ved at den omfatter et sylindrisk målelegeme (1) som inneholder fire i hovedsaken stavformede og innbyrdes adskilte magnetkjerner (3, 4, 5, 6) som er parallelle med en av legemets (1) diametere og strekker seg gjennom legemet, og at hver magnetkjerne har en vikling (7, 8, 9, 10), hvilke viklinger er parvis koblet sammen, idet det ene viklingspar (7, 8) danner en magnetiseringsvikling og er bestemt til å forbindes med en vekselstrømkilde og det annet par (9, 10) danner en målevikling og er bestemt til å forbindes med et måleorgan (12).

2. Anordning i henhold til påstand 1, karakterisert ved at' magnetkjernene (3, 4, 5, 6) er anordnet med sine endeflater liggende i hjørnene av et kvadrat, og at de sammenkoblede viklinger befinner seg på magnetkjerner som ligger diagonalt i kvadratet.

3. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at de fire magnetkjerner (3, 4, 5, 6) er innstøpt i et sylindrisk legeme av kunstharpiks, som så nær som mulig stemmer overens med boringens diameter.