PL100339B1 - Iskrobezpieczny czujnik drgan mechanicznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest iskrobezpieczny czujnik drgan mechanicznych przeznaczony zwlaszcza do pracy w podziemiach kopaln silnie gazowych jako element wspólpracujacy z wielokrotnym systemem transmisji informacji telemechanicznych. Warunkiem efektywnosci stosowania wielokrotnego systemu transmisji informacji w kopalniach jest wyposazenie pracujacych w podziemiach urzadzen w elementy czujnikowe o elektrycznych sygnalach wyjsciowych przystosowanych swoimi parametrami do wymogów systemu transmisji, w którym sa wykorzystane. Dla iskrobezpiecznego systemu transmisji sygnalów binarnych, stosowanego w kopalniach zagro¬ zonych wybuchem metanu czujniki musza charakteryzowac sie iskrobezpiecznym binarnym sygnalem wyjscio-. wym.

Dotychczas brak jest czujnika drgan mechanicznych, który spelnialby takie warunki.

Znane czujniki lub mierniki drgan z elektrycznym sygnalem wyjsciowym sa oparte na elementach pojemnosciowych, indukcyjnych lub hallotronowych, dzialajacych jako przetworniki przemieszczen sprezyscie zawieszonego elementu który stanowi mase bezwladna.

Rozwiazanie przedstawione w polskim opisie patentowym 63229 posiada obwód magnetyczny, który sklada sie z magnesu trwalego, nabiegunnika i zwory. Obwód magnetyczny w calosci stanowi mase bezwladna czujnika i jest zawieszony na dwóch plaskich sprezynach, pelniacych role elementu prowadzacego oraz na jednej sprezynie spiralnej nosnej. W podluznej szczelinie roboczej obwodu magnetycznego sa umieszczone nieruchome cewki nawiniete na karkasach w ten sposób, ze srodkowa kolumna obwodu magnetycznego stanowi ich rdzen.

Pod wplywem drgan obwodu magnetycznego nastepuje zmiana polozenia rdzenia wzgledem nieruchomych cewek, a co za tym idzie zmiana wartosci skojarzonego z uzwojeniem strumienia magnetycznego.

W cewkach indukuje sie sila elektromotoryczna proporcjonalna do ilosci zwojów i indukcji w szczelinie w miejscu umieszczenia cewek. Czujnik ten nie pozwala na uzyskanie duzej czulosci, gdyz nie mozna jednoczesnie stosowac duzej liczby zwojów j duzej indukcji w szczelinie. Dla umieszczenia duzej liczby zwojów jest bowiem potrzebna szeroka szczelina. Podluzna szczelina wypelniona na calej szerokosci zwojami pozwala na2 100 339 przemieszczanie sie masy bezwladnej tylko w plaszczyznie pionowej, uklad nie przetwarza drgan poprzecznych.

Sygnal wyjsciowy czujnika nie spelnia warunku- iskrobezpieczenstwa i dwustanowosci. Przystosowanie go do wspólpracy z systemem transmisji w kopalniach metanowych wymagaloby stosowania dodatkowej aparatury elektrycznej wzmacniajacej i zasilajacej w ognioszczelnym wykonaniu, co znacznie powiekszyloby koszt przeka¬ zywania informacji.

Celem wynalazku jest unikniecie powyzszych wad poprzez opracowanie czujnika spelniajacego wymogi stawiane przez warunki wybuchowosci jakie wystepuja w podziemiach kopaln weglowych i przez systemy transmisyjne.

Czujnik drgan wedlug wynalazku posiada przetwornik magnetoindukcyjny i wzmacniacz elektroniczny.

Istote wynalazku stanowi specjalne wykonanie obwodu magnetycznego, w którym tylko magnes trwaly jest wykorzystany jako masa bezwladna, przy czym jest to magnes plaski o biegunach rozlozonych na wiekszych plaszczyznach/Magnes jest zawieszony sprezyscie w szczelinie pomiedzy dwiema cewkami, które sa wraz ze swoimi rdzeniami sztywne przymocowane do scianek ferromagnetycznego pojemnika, wchodzacego równiez w sklad obwodu magnetycznego. Konce uzwojen obu cewek sa elektrycznie ze soba polaczone, a ich poczatki sa wlaczone na wejscie wzmacniacza charkateryzujacego sie dwustanowym i iskrobezpiecznym sygnalem wyjscio- - wym. Przetwornik razem ze wzmacniaczem jest umieszczony we wspólnej ferromagnetycznej obudowie, ekranujacej od wplywu zewnetrznych pól magnetycznych.

Przedstawiony czujnik charakteryzuje sie przetwarzaniem drgan wystepujacych w dowolnych plaszczyz¬ nach, mozliwoscia prostego przystosowania do róznych amplitud drgan w bardzo szerokim zakresie, prostota wykonania i niezawodnoscia dzialania. Dzieki zastosowaniu plaskiego magnesu o duzych powierzchniach biegunów mozna stosowac znaczne ilosci zwojów dla uzyskania odpowiedniej czulosci. Czujnik moze byc stosowany w warunkach zagrozenia wybuchowego i moze bezposrednio wspólpracowac z binarnym systemem transmisji informacji.

Przyklad wykonania wynalazku jest przedstawiony na rysunku, gdzie fig. 1 pokazuje przekrój podluzny czujnika w rzucie pionowym, fig. 2 — rzut poziomy po zdjeciu pokrywy, a fig. 3 — schemat elektryczny.

Plaski ferrytowy magnes 1 jest zawieszony na czterech spiralnych sprezynach 2 we wnetrzu stalowego, otwartego pojemnika 3. Nad i pod magnesem sa umieszczone dwie cewki 4 i 5 nawiniete na karkasach 6 i 7 i wyposazone w ferromagnetyczne rdzenie wykonane w postaci wkretów 8 i 9. Wkret 8 mocuje cewke 4 do wspornika 10, który jest przymocowany przesuwnie do scianki bocznej pojemnika 3. Cewka 5 jest bezposrednio przykrecona wkretem 9 do dna pojemnika 3. Dno pojemnika jest sztywno przytwierdzone do dolnej plyty 11 obudowy 12. Wzmacniacz 13, wykonany w postaci zalanej zywica silikonowa kostki jest przymocowany do wspornika 10 za posrednictwem wtopionej w zywice plytki izolacyjnej 14, na której sa usytuowane zaciski przylaczowe 15 dla polaczenia wejscia wzmacniacza 13 z poczatkami cewek 4 i 5.

Dolna plyte 11 czujnika mocuje sie sztywno do elementu maszyny, czy urzadzenia. Pod wplywem drgan tego elementu nastepuje przemieszczanie sie magnesu 1 wzgledem pozostalych elementów obwodu magnetycz¬ nego i w zwojach cewek 4 i 5 indukuje sie sygnal napieciowy, który jest wzmocniony i przetworzony do postaci binarnej we wzmacniaczu 13. Wyjscie wzmacniacza 13 laczy sie z wejsciem nadajnika kanalowego 16 systemu teletransmisji przekazujacego torem transmisyjnym 17 informacje do centrum dyspozycyjnego na powierzchni kopalni.

Do zasilania wzmacniacza 13 wykorzystuje sie iskrobezpieczne napiecie zasilania nadajnika 16. Przy pracy indywidualnej czujnika, poza systemem transmisji czujnik wymaga stosowania zasilacza.;% Przystosowanie czujnika do pracy przy róznych amplitudach drgan osiaga sie przez zmiane dlugosci szczeliny pomiedzy cewkami przesuwajac wspornik 10 wzgledem scianki pojemnika 3. Czulosc urzadzenia mozna tez regulowac przez zmiane wstepnego napiecia w sprezynach 2.

Powierzchnie czolowe cewek 4 i 5 stanowia równoczesnie ogranicznik ruchu magnesu 1 i chronia w ten sposób uklad sprezyn przed zniszczeniem w przypadku osiagniecia czestotliwosci rezonansowej.

Czujnik moze znalezc zastosowanie do kontroli pracy wentylatorów lutniowych, pomp lub innych urzadzen a takze do wykrywania pojedynczych uderzen mechanicznych jakie wystepuja przy zamykaniu zapór, drzwi lub tam wentylacyjnych.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Iskrobezpieczny czujnik drgan mechanicznych zawierajacy magnetoindukcyjny przetwornik, z namien- ny tym, ze jego mase bezwladna stanowi plaski magnes trwaly (1) zawieszony sprezyscie w szczelinie pomiedzy dwiema cewkami (4 i 5), które wraz ze swoimi rdzeniami (8 i 9) sa sztywno przymocowane do scianek100-339 3 ferromagnetycznego pojemnika (3), przy czym konce uzwojen cewek (4 i 5) sa elektrycznie polaczone ze soba a ich poczatki sa wlaczone na wejscie elektronicznego wzmacniacza (13) o binarnym sygnale wyjsciowym, umieszczonego razem z przetwornikiem we wspólnej, ferromagnetycznej obudowie (12) ekranujacej od wplywu zewnetrznych pól magnetycznych. 10 15 14 8 6 A 12 fig. 3