Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do prze¬ twarzania momentu obrotowego na sygnal elek¬ tryczny w szybkoobrotowych ukladach napedo¬ wych, zwlaszcza w przekladniach napedowych sil¬ ników turbinowych, w warunkach wystepowania duzych sil odsrodkowych i podwyzszonych tempe¬ ratur.W dotychczasowych urzadzeniach do pomiaru momentu obrotowego, dzialajacych na zasadzie za¬ miany odksztalcenia mechanicznego wywolanego momentem obrotowym na sygnal elektryczny, sto¬ sowano przetworniki tensometryczne, indukcyjne, badz tez innego typu. Przetworniki elektryczne, zwlaszcza tensometryczne umieszczone byly bez¬ posrednio na walach napedowych lub na specjal¬ nych wkladkach obracajacych sie razem z wal¬ kiem — badz tez na nieruchomej odpowiednio lo¬ zyskowanej obudowie specjalnego urzadzenia sprzegajacego dwa waly przenoszace moment ob¬ rotowy. Niedogodnoscia urzadzen, w których prze¬ tworniki umieszczone sa bezposrednio na wiruja¬ cych elementach, jest koniecznosc zasilania przet¬ worników i odbiór z nich sygnalów, poprzez szczot¬ kowe zbieracze pradu lub wirujace transformato¬ ry, wzglednie poprzez zastosowanie zlozonych u- kladów elektronicznych. Szczotkowe zbieracze pra¬ du, przy szybkosciach powyzej 5000 obr/min powo¬ duja znaczny przyrost bledu pomiarowego, a po¬ nadto maleje bardzo ich trwalosc. Uklady tran¬ sformatorowe i elektroniczne, dla zapewnienia nie- 10 15 20 25 zawodnosci w warunkach wystepowania duzych1 sil odsrodkowych i zmiennych temperatur, wyma¬ gaja specjalnych rozwiazan konstrukcyjnych i skomplikowanych metod kompensacji.W amerykanskim opisie patentowym nr 3 881347. przedstawione jest urzadzenie z przetwornikiem tensometrycznym umieszczonym na tulei obejmu¬ jacej uklad sprzegajacy dwa waly obciazone mo¬ mentem obrotowym i w wyniku tego odksztalca¬ nej. Wada tego urzadzenia jest obnizenie nie¬ zawodnosci napedu przez wprowadzenie sprzeze¬ nia, a ponadto niebezpieczenstwo wprowadzenia na przetwornik wplywów pochodzacych od drgan wzdluznych i sil dzialajacych wzdluz sprzezonych walów.Znane jest równiez, z amerykanskiego opisu pa¬ tentowego nr 3 823 608 urzadzenie przetwarzajace na drodze mechanicznej wzgledne skrecenie dwóch poprzecznych przekrojów walu napedowego, w osiowe przemieszczenie elemetu przetwornika in¬ dukcyjnego lub innego typu, przetwarzane z ko¬ lei na sygnal elektryczny. Jest ono jednak dosyc skomplikowane konstrukcyjnie i wymaga doboru materialów o okreslonych wlasnosciach elektro¬ magnetycznych. Poza tym, elementy przetwornika umieszczone, nawet posrednio, na obciazonym wa¬ le moga przejmowac odksztalcenia walu pocho¬ dzace od zginania czy rozciagania, a nie tylko od istotnego w tym przypadku skrecenia, obciazajac 116 1343 tym samym pomiar momentu obrotowego dodatko¬ wym bledem.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad i niedogodnosci dotychczas stosowanych urzadzen.Urzadzenie do przetwarzania momentu obroto¬ wego na sygnal elektryczny w szybkoobrotowych ukladach napedowych, zwlaszcza w przekladniach napedowych silników turbinowych, sklada sie z obudowy, zespolu zamiany kata skrecania na prze¬ mieszczenie liniowe, przetwornika mechaniczno- -elektrycznego, tensometrycznego badz indukcyjne¬ go, zespolu ustalajacego oraz drazonego walu na¬ pedowego z umocowanym wewnatrz sztywno jed¬ nym koncem walem odniesienia, którego drugi ko¬ niec sprzegniety jest z walem napedowym w jego czesci koncowej nie obciazonej momentem obro¬ towym. Wedlug wynalazku sprzezenie walu od¬ niesienia z walem napedowym nastepuje poprzez zespól zamiany kata skrecania, walu napedowego wzgledem walu odniesienia, na przemieszczenie li¬ niowe przekazywane posrednio na ruchoma czesc przetwornika mechaniczno-elektrycznego, przetwa¬ rzajacego je na sygnal elektryczny proporcjonalny do mierzonego momentu obrotowego. Przetwornik mechaniczno-elektryczny posiada wspomniana czesc ruchoma zwiazana posrednio z zespolem zamiany kata skrecania na przemieszczenie liniowe i czesc nieprzemieszczajaca sie zlaczona z walem odniesie¬ nia za posrednictwem lacznika ulozyskowanego nieprzesuwnie w wale odniesienia i zabezpieczone¬ go przed obrotem sprezystym wspornikiem umo¬ cowanym w obudowie urzadzednia. W przypadku przetwornika mechaniczno-elektrycznego tensomet¬ rycznego, stosuje sie uklad tensometryczny zawie¬ rajacy przynajmniej jedna belke sprezysta oklejo¬ na tensometrami, utwierdzona jednym koncem w ruchomej czesci przetwornika mechaniczno-elek¬ trycznego, zamocowanej przesuwnie na laczniku i ulozyskowanej nieprzesuwnie w czesci zespolu za¬ miany Kata skrecania na przemieszczenie liniowe, a 4?ug umieszczonym na laczniku. W przypadku przetwor¬ nika mechaniczno-elektrycznego indukcyjnego, u- kjad cewek indukcyjnych utwierdzony jest w lacz¬ niku zwiazanym nieprzesuwnie i nieobrotowo z walem odniesienia, a ruchomy rdzen ferromagne¬ tyczny, ^sytuowany centrycznie wewnatrz cewek indukcyjnych, utwierdzony jest wspólosiowo w czesci z.espolu zarniany kata skrecania na prze¬ mieszczenie liniowe.Urzadzenie wedlug wynalazku posiada prosta konstrukcje. Usytuowanie go na koncu walu na¬ pedowego, poza odcinkiem obciazonym momentem obrotowym poprawia niezawodnosc napedu, ulat¬ wia przeprowadzenie konserwacji, a takze umoz¬ liwia statyczne wzorcowanie ukladau pomiarowe¬ go. Ponadto zwiazanie czesci nieprzemieszczajacej sle przetwornika niechaniezno-elektryeznego z wa¬ lem odniesienia, eliminuje niebzpieczenstwo obcia¬ zenia preztwornika mnymi wplywami poza katem skrecania walu napedowego wzgledem walu od¬ niesienia. Urzadzenie wedlug wynalazku pozwala toa pomiar momeatu ekrotowego w warunkach wystepowania z-naez«yeh sil odsrodkowych, w srodowisku olejowym, w temeperaturz do +125°C. 134 4 Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykla¬ dach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia osiowy przekrój urzadzenia z przet¬ wornikiem mechaniczno-elektrycznym zawieraja- 5 cym uklad tensometryczny, a fig. 2, przekrój urza¬ dzenia z przetwornikiem zawierajacym uklad ce¬ wek indukcyjnych z ruchomym rdzeniem. Urza¬ dzenie, w obydwu przykladach wykonania, zawiera drazony wal napedowy 1 zakonczony kolnierzem z 10 nacietymi wrebami i cylindrycznym uskokiem czo¬ lowym. Wewnatrz walu napedowego 1, wspólosio- o umocowany jest sztywno jednym koncem poza fragmentem urzadzenia widocznym na rys.) wal odniesienia 2, którego wolny koniec równiez ma 15 uformowany cilindryczny kolnierz. Wal odniesie¬ nia 2 jest takze drazony. Wolne konce walów na¬ pedowego 1 i odniesienia 2 sprezone sa zespolem zamiany kata skrecania na przemieszczenie linio¬ we 3, 4, 5 lub 24. Zespól ten zawiera kulki 3 spo- 20 czywajace czesciowo w gniazdach stozkowych, wy¬ konanych w cylindrycznym uskoku kolnierza wa¬ lu napedowego 1, a czesciowo we wspólosiowych z nimi, identycznych gniazdach popychaczy 4, u- mieszczonych suwliwie w cylindrycznych otworach 25 kolnierza walu odniesienia 2. Popychacze 4 docis¬ kane sa czescia dociskajaca 5 lub 24 zespolu za¬ miany kata skrecania na przemieszczenie liniowe, i tym samym utrzymuja kulki 3 w stozkowych gniazdach. 30 *W przykladzie na fig. 1, czescia dociskajaca jest tuleja 5 osadzona suwliwie w wale odniesienia 2 i dociskana sprezyna 6 oparta na krazku 7 i kol¬ kach 8. Równiez w wale odniesienia 2, poprzez lozysko 9 ustalone pierscieniem osadzonym 10, osa- 35 dzony jest nieprzesuwnie, nieobrotowo walek 11 spel¬ niajacy role lacznika. Na walku 11 umieszczona jest przesuwnie, na wpuscie 12, tuleja z kolnie¬ rzem 13 stanowia ruchoma czesc przetwornika mehaniczno-eiektrycznego. Tuleja z kolnierzem 13, 40 poprzez lozysko 14 zabezpieczone pierscieniem 15, ulozyskowana jest w tulei 5 zespolu zamiany ka¬ ta skrecenia na przemieszczenie liniowe i dociska¬ na do lozyska 14 sprezyna 16 oparta na nakret¬ kach oporowych 17. Przetwornik mechaniczno- 45 -elektryczny oprócz tulei z kolnierzem 13 zawie¬ ra, dla utrzymania symetrii dwie belki sprezyste 18 i I8a oklejone z dwu stron tensometrami 19 i 19*. Belki sprezyste 18 i 18a przytwierdzone sa jednymi koncami, przeciwlegle, do kolnierza tulei 30 13, a drugimi — sa podparte o podkladke zespolu ustalajacego 80 zlozonego z tej podkladki i dwu nakretek umieszczonych na walku 11. Koniec wal¬ ka 11 poza miejscem umieszczenia zespolu ustala¬ jacego &0 ma przekrój prostokatny i wchodzi w 55 podobny otwór tarczy sprezystego wspornika 21 u- mocowanego w obudowie 22. Przewody od tenso- metrów wyprowadzone sa poprzez wtyk umieszczo¬ ny w obudowie 23 urzadzenia, czego nie pokaza¬ no na rysuaku, ao W przykladzie urzadzenia na fig. 2, kolnierz wa¬ lu odniesienia a jest nagwintowany, a ponadto wal odniesienia Z posiada cylindryczne, naciete wzdluznie pmailttienie 23- Czescia dociskajaca po¬ pychacze 4 Jest tutaj odpowiednio uksztaltowana 65 tarczka 24, wchodzaca w naciecie przedluzenia 23116134 6 walu odniesienia 2. W tarcze jest utwierdzony wspólosiowo ruchomy rdzen ferromagnetyczny 25 przetwornika mechaniczno-elektrycznego. Tarczka 24 dociskana jest sprezyna oparta drugim kon¬ cem w pierscieniu 27, ustalonym w korpusie 28 nakreconym na nagwintowany kolnierz walu od¬ niesienia 2 i zabezpieczony przed odkreceniem. We¬ wnatrz przedluzenia 23 walu odniesienia umiesz¬ czony jest nieruchomy lacznik 29 za posrednic¬ twem zespolu lozyskujacego zlozonego z lozysk 30, pierscienia sprezystego 31, tulejki 32, oslony 33, ustalonego pierscieniem 34 i wkretka 35. Lacznik 29 zabezpieczony jest przed obrotem nakretka 36 zwiazana z tarcza sprezystego wspornika 21 u- mocowanego w obudowie 22 W laczniku 29 jest utwierdzony uklad cewek indukcyjnych 37, nasu¬ niety centrycznie na ruchomy rdzen ferromagne¬ tyczny 25. Symetryczne ustawienie ukladu cewek 37 wzgledem rdzenia ferromagnetycznego 25, sta¬ nowiace warunek konieczny zerowania ukladu po¬ miarowego urzadzenia, osiaga sie przez odpowied¬ nie dokrecenie wkretki 35 zespolu lozyskujacego.Ewentualne luzy montazowe lacznika 29 likwido¬ wane sa przez sprezyne spiralna 38. Przewody wy¬ prowadzajace uklad cewek indkucyjnych przy¬ laczone sa do zlacza wtykowego umocowanego w obudowie 22 nie uwidocznionego na rysunku.Obciazony momentem obrotowym wal napedowy 1 ulega proporcjonalnie do obciazenia skreceniu o pewien kat wzgledem nieobciazonego walu odnie¬ sienia 2. Skrecenie to powoduje przesuniecie sie osi gniazd stozkowych i przemieszczenie spoczy¬ wajacych w nich kulek 3 powodujace osiowe prze¬ mieszczenie popychaczy 4 i dociskajacej je tulei1 5 (fig. 1) lub tarczki 24 (fig. 2.). Tuleja 5 (fig. 1) przekazuje przemieszczenie zwiazanej z nia tulei z kolnierzem 13, a tym samym powoduje ugiecie belek sprezystych 18 i 18a. Ugiecie belek sprezys¬ tych wywoluje powstanie sygnalu elektrycznego w naklejonych na nich ukladach tensometrów 19 i 19a. Uzyskany sygnal jest proporcjonalny do mie¬ rzonego momentu obrotowego. Uklady na bel¬ kach 18 i 18a pozwalaja na dwutorowy pomiar tych samych wartosci momentu obrotowego, zwiek¬ szajac tym samym niezawodnosc pomiaru. Tar¬ czka 24 (fig. 2) zwiazana z rdzeniem ferromagne¬ tycznym 25 powoduje jego przemieszczenie w u- kladzie cewek indukcyjnych 37, a tym samym, zmiane sprzezenia magnetycznego pomiedzy cew¬ kami i w wyniku tego zmiane sygnalu wyjsciowe¬ go z przetwornika proporcjonalna do mierzonego momentu obrotowego.Zastrzezenia patentowe 5 1. Urzadzenie do przetwarzania momentu obro¬ towego na sygnal elektryczny w szybkoobrotowych ukladach napedowych, zwlaszcza w przekladniach napedowych silników turbinowych skladajace sie 10 z obudowy, zespolu zamiany kata skrecania na przemieszczenie liniowe, przetwornika mechanicz¬ no-elektrycznego, zespolu ustalajacego oraz dra¬ zonego walu napedowego z umocowanym we¬ wnatrz sztywno jednym koncem walem odniesie- 15 nia, którego drugi koniec sprzegniety jest z wa¬ lem napedowym w czesci koncowej nie obciazo¬ nej momentem obrotowym, znamienne tym, ze wal odniesienia (2) sprzegniety jest z walem na¬ pedowym (1) poprzez zespól (3, 4, 5 lub 24) zamia- 20 ny kata skrecania walu napedowego (1) wzgledem walu odniesienia (2) na przemieszczenie liniowe, zwiazany (5 lub 24) z ruchoma czescia (13 lub 25) przetwornika mechaniczno-elektrycznego, którego czesc nieprzemieszczajaca sie (18, 19, 18a, 19a lub 25 37) polaczona jest z walem odniesienia (2) za posrednictwem lacznika (11 lub 29) ulozyskowanego (9 lub 30) nieprzesuwnie w wale odniesienia (2) i zabezpieczonego przed obrotem sprezystym wspor¬ nikiem (21) umocowanym w obudowie (22) urza- 30 dzenia. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze wchodzacy w sklad przetwornika mechaniczno- -elektrycznego uklad tensometryczny zawiera przy¬ najmniej jedna belke sprezysta (18 lub 18a) okle- 3i jona tensometrami (19 lub 19a) utwierdzona jed¬ nym koncem w ruchomej czesci (13) przetwornika mechaniczno-elektrycznego zamocowanej przesuw¬ nie (12) na laczniku (11) i ulozyskowanej (14) nie- przsuwnie w czesci (5) zespolu zamiany kata skre- 40 cania na przemieszczenie liniowe (3, 4, 5), a dru¬ gim koncem podparta zespolem ustalajacym (20) umieszczonym na laczniku (11). 3. Urzadzenie wedlug zastrz, 1 znamienne tym, ze uklad cewek indukcyjnych (37) przetwornika 45 mechaniczno-elektrycznego utwierdzony jest w lacz¬ niku (29) zwiazanym nieprzesuwnie i nieobrotowo z walem odniesienia (2), a ruchomy rdzen ferro¬ magnetyczny (25) usytuowany centrycznie wew¬ natrz cewek indukcyjnych (37), utwierdzony jest 50 wspólosiowo w czesci (24) zespolu zamiany kata skrecania na przemieszczenie liniowe.116 134 19a 18 a Fig. 1116 134 30 31 Fig. 2 PL