RU204436U1

RU204436U1 - VIBRATION MEASURING DEVICE

Info

Publication number: RU204436U1
Application number: RU2021106092U
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Сайкин; Виктория Павловна Федосеева
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2021-05-25

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения и диагностики вибрационных параметров различного оборудования, объектов и сооружений. Устройство для измерения вибраций, содержащее цилиндрический немагнитный корпус, на внешней поверхности корпуса размещена измерительная обмотка, внутри корпуса установлен полый стержень из немагнитного материала, на стержне, охватывая его, размещен подвижный постоянный кольцевой магнит, цилиндрические поверхности которого образуют с корпусом и стержнем кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью, стержень имеет хотя бы одно радиальное отверстие, расположенное ниже подвижного магнита, содержит магнитопровод, образованный выполненными из магнитопроводного материала основанием корпуса, двумя вертикальными направляющими, закрепленными к основанию диаметрально-противоположно, и крышкой с осевым отверстием, установленной с возможностью вертикального перемещения вдоль оси корпуса по указанным направляющим посредством резьбового соединения, и снабженной с нижней стороны выступом в форме, соответствующей кольцевому цилиндрическому зазору между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью стержня, при этом в направляющих установлены постоянные магниты, ориентированные к подвижному постоянному магниту одноименными полюсами. Технический результат: повышение эффективности использования постоянных магнитов.The utility model relates to measuring equipment and can be used to measure and diagnose vibration parameters of various equipment, objects and structures. A device for measuring vibrations, containing a cylindrical non-magnetic body, a measuring winding is placed on the outer surface of the body, a hollow rod of non-magnetic material is installed inside the body, a movable permanent ring magnet is placed on the rod, covering it, the cylindrical surfaces of which form annular gaps with the body and the rod, filled with magnetic fluid, the rod has at least one radial hole located below the movable magnet, contains a magnetic circuit formed by the base of the housing made of magnetic conductive material, two vertical guides fixed to the base diametrically opposed, and a cover with an axial hole installed with the possibility of vertical movement along the axis of the body along the indicated guides by means of a threaded connection, and provided on the lower side with a protrusion in the form corresponding to an annular cylindrical gap between the inner surface of the body and the outer surface The surface of the rod, while permanent magnets are installed in the guides, oriented to the movable permanent magnet with the same poles. EFFECT: increased efficiency of using permanent magnets.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения и диагностики вибрационных параметров различного оборудования, объектов и сооружений.The utility model relates to measuring equipment and can be used to measure and diagnose vibration parameters of various equipment, objects and structures.

Известно устройство для измерения вибраций (Патент на полезную модель RU 195546, МПК G01H 11/02, 2020 г.), содержащее цилиндрический немагнитный корпус с крышкой, снабженной отверстием, установленной с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения, подвижный кольцевой постоянный магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных кольцевых магнитов, один из которых закреплен на крышке, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного кольцевого постоянного магнита, измерительную обмотку, магнитную жидкость в зазоре между подвижным кольцевым постоянным магнитом и корпусом, корпус снабжен основанием в форме диска с отверстием в центре, подвижный кольцевой постоянный магнит с магнитным подвесом размещены коаксиально на цилиндрической части корпуса, причем второй кольцевой магнит магнитного подвеса расположен на основании корпуса, а измерительная обмотка размещена в корпусе на немагнитопроводной катушке.A device for measuring vibrations is known (Patent for utility model RU 195546, IPC G01H 11/02, 2020), containing a cylindrical non-magnetic body with a cover provided with a hole, mounted with the possibility of axial movement by means of a threaded connection, a movable annular permanent magnet with a magnetic suspension , made in the form of two coaxially mounted annular magnets, one of which is fixed on the cover, oriented with the same poles relative to the poles of the movable annular permanent magnet, the measuring winding, magnetic fluid in the gap between the movable annular permanent magnet and the case, the case is equipped with a base in the form of a disk with a hole in the center, a movable annular permanent magnet with a magnetic suspension is placed coaxially on the cylindrical part of the housing, and the second annular magnet of the magnetic suspension is located on the base of the housing, and the measuring winding is located in the housing on a non-magnetic conductive coil.

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность использования постоянных магнитов.The disadvantage of this device is the low efficiency of using permanent magnets.

Известно магнитожидкостное устройство для измерения вибраций (Патент на полезную модель RU 184838, МПК G01H 11/02), принятое за протопит, содержащее цилиндрический немагнитный корпус с крышкой, на помещенном внутри корпуса стержне из немагнитного материала размещены подвижный постоянный кольцевой магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных в торцах корпуса кольцевых магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита, на корпусе размещена измерительная обмотка, один из кольцевых магнитов закреплен на крышке, снабженной отверстием, ориентированным по оси, и установленной с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения, стержень выполнен полым и имеет хотя бы одно радиальное отверстие, расположенное ниже подвижного магнита, цилиндрические поверхности подвижного кольцевого постоянного магнита образует с корпусом и стержнем кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью.Known is a magnetic-liquid device for measuring vibrations (Patent for utility model RU 184838, IPC G01H 11/02), taken for a protopite, containing a cylindrical non-magnetic body with a lid, on a rod of non-magnetic material placed inside the body there is a movable permanent ring magnet with a magnetic suspension made in the form of two annular magnets coaxially installed at the ends of the body, oriented with the same poles relative to the poles of a movable permanent magnet, a measuring winding is placed on the body, one of the ring magnets is fixed on a cover equipped with a hole oriented along the axis and installed with the possibility of axial movement by means of a threaded connection , the rod is hollow and has at least one radial hole located below the movable magnet, the cylindrical surfaces of the movable annular permanent magnet form annular gaps with the body and the rod, filled with magnetic fluid.

Недостатком прототипа является малоэффективное использование постоянных магнитов из-за отсутствия замкнутого магнитопровода. При отсутствии замкнутого магнитопровода работа магнитного подвеса обусловлена только действием магнитных потоков рассеивания, при наличии замкнутого магнитопровода эти потоки практически отсутствуют, энергия постоянных магнитов расходуется на основной магнитный поток, что приводит к повышению эффективности работы магнитного подвеса.The disadvantage of the prototype is the ineffective use of permanent magnets due to the lack of a closed magnetic circuit. In the absence of a closed magnetic circuit, the operation of the magnetic suspension is due only to the action of magnetic leakage fluxes, in the presence of a closed magnetic circuit, these flows are practically absent, the energy of permanent magnets is spent on the main magnetic flux, which leads to an increase in the efficiency of the magnetic suspension.

Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение эффективности использования постоянных магнитов.The technical result of the proposed device is to increase the efficiency of using permanent magnets.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения вибраций содержащее цилиндрический немагнитный корпус, на внешней поверхности корпуса размещена измерительная обмотка, внутри корпуса установлен полый стержень из немагнитного материала, на стержне, охватывая его, размещен подвижный постоянный кольцевой магнит, цилиндрические поверхности которого образуют с корпусом и стержнем кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью, стержень имеет хотя бы одно радиальное отверстие, расположенное ниже подвижного магнита, содержит магнитопровод, образованный выполненными из магнитопроводного материала основанием корпуса, двумя вертикальными направляющими, закрепленными к основанию диаметрально-противоположно, и крышкой с осевым отверстием, установленной с возможностью вертикального перемещения вдоль оси корпуса по указанным направляющим посредством резьбового соединения, и снабженной с нижней стороны выступом в форме соответствующей кольцевому цилиндрическому зазору между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью стержня, при этом в направляющих установлены постоянные магниты, ориентированные к подвижному постоянному магниту одноименными полюсами.The technical result is achieved in that a device for measuring vibrations containing a cylindrical non-magnetic body, a measuring winding is placed on the outer surface of the body, a hollow rod of non-magnetic material is installed inside the body, a movable permanent ring magnet is placed on the rod, covering it, the cylindrical surfaces of which are formed with the body and the rod has annular gaps filled with a magnetic fluid, the rod has at least one radial hole located below the movable magnet, contains a magnetic circuit formed by the base of the body made of a magnetic conductive material, two vertical guides fixed to the base diametrically opposite, and a cover with an axial hole, installed with the possibility of vertical movement along the axis of the body along the specified guides by means of a threaded connection, and provided on the lower side with a protrusion in the form of a corresponding annular cylindrical gap between the inner The outer surface of the body and the outer surface of the rod, while permanent magnets are installed in the guides, oriented to the movable permanent magnet with the same poles.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.The essence of the utility model is illustrated by a drawing.

Устройство для измерения вибраций содержит цилиндрический немагнитный корпус 1. На внешней поверхности корпуса 1 размещена измерительная обмотка 2. Внутри корпуса 1 установлен полый стержень 3 из немагнитного материала. На стержне 3, охватывая его, размещен подвижный постоянный кольцевой магнит 4, являющийся чувствительным элементом. Цилиндрические поверхности подвижного постоянного кольцевого магнита 4 образуют с корпусом 1 и стержнем 3 кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью 5. Стержень 3 имеет хотя бы одно радиальное отверстие 6, расположенное ниже подвижного постоянного кольцевого магнита 4. Устройство содержит магнитопровод, который образован основанием 7 корпуса 1, двумя вертикальными направляющими 8, закрепленными к основанию 7 диаметрально-противоположно, и крышкой 9. Основание 7, вертикальные направляющие 8 и крышка 9 выполнены из магнитопроводного материала. Крышка 9 установлена с возможностью вертикального перемещения вдоль оси корпуса 1 по указанным направляющим 8 посредством резьбового соединения. Крышка 9 снабжена осевым отверстием 10 и с нижней стороны выступом 11 в форме соответствующей кольцевому цилиндрическому зазору между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью стержня 3. В каждой направляющей 8 установлен постоянный магнит, ориентированный к подвижному постоянному кольцевому магниту 4 одноименными полюсами. Сквозное отверстие 10 в магнитопроводной крышке 9 и отверстие 6 в немагнитопроводном стержне 3 необходимы для обеспечения равенства перепада давлений во внутренних объемах корпуса 1 и внешней среде, что способствует повышению точности измерений.The device for measuring vibrations contains a cylindrical non-magnetic body 1. On the outer surface of the body 1 there is a measuring winding 2. Inside the body 1 there is a hollow rod 3 made of non-magnetic material. On the rod 3, covering it, there is a movable permanent ring magnet 4, which is a sensitive element. The cylindrical surfaces of the movable permanent ring magnet 4 form with the housing 1 and the rod 3 annular gaps filled with magnetic fluid 5. The rod 3 has at least one radial hole 6 located below the movable permanent ring magnet 4. The device contains a magnetic circuit, which is formed by the base 7 of the housing 1 , two vertical guides 8, fixed to the base 7 diametrically opposed, and the cover 9. The base 7, the vertical guides 8 and the cover 9 are made of magnetic conductive material. The cover 9 is installed with the possibility of vertical movement along the axis of the housing 1 along the specified guides 8 by means of a threaded connection. The cover 9 is provided with an axial hole 10 and on the lower side a protrusion 11 in the form of a corresponding annular cylindrical gap between the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the rod 3. Each guide 8 has a permanent magnet oriented to the movable permanent ring magnet 4 with the same poles. The through hole 10 in the magnetic conductive cover 9 and the hole 6 in the non-magnetic conductive rod 3 are necessary to ensure equality of the pressure drop in the internal volumes of the housing 1 and the external environment, which contributes to an increase in the measurement accuracy.

Устройство для измерения вибраций работает следующим образом. Устройство для измерения вибраций жестко крепят к оборудованию. Постоянные магниты 12, расположенные в направляющих 8 создают магнитный поток, который замыкается через магнитопроводиые основание 7 и крышку 9, и направлен против магнитного потока, созданного подвижным постоянным кольцевым магнитом 4. Взаимодействие этих потоков обеспечивает устойчивый подвес (левитацию) подвижного постоянного кольцевого магнита 4 (чувствительного элемента), магнитная жидкость 5 в кольцевых зазорах обеспечивает его левитацию и исключает касания подвижного постоянного кольцевого магнита 4 с внутренней поверхностью корпуса 1 и поверхностью стержня 3. При возникновении вибраций происходят колебания подвижного постоянного кольцевого магнита 4, который перемещается вдоль немагнитопроводного стержня 3, и в измерительной обмотке 2 наводится ЭДС, частота изменения которой пропорциональна частоте вибраций. Она обрабатывается электронным блоком и отражает параметры вибраций машин и механизмов. Перемещение крышки 9 по резьбе вдоль направляющих 8 в осевом направлении позволяет регулировать чувствительность и диапазон измеряемых вибраций. При перемещении крышки 9 вниз уменьшается расстояние от подвижного постоянного кольцевого магнита 4 (чувствительного элемента) до элементов магнитопровода - основания 7 и выступа 11 крышки 9. В результате возрастает интенсивность магнитного потока замыкающегося по магнитопроводу, возрастают силы отталкивания, действующие на подвижный постоянный кольцевой магнит 4 (чувствительный элемент), снижается чувствительность измерений, а контролируемый диапазон частот переходит в низкочастотную область. При перемещении крышки 9 вверх увеличивается расстояние от подвижного постоянного кольцевого магнита 4 (чувствительного элемента) до элементов магнитопровода -основания 7 и выступа 11 крышки 9. В результате снижается интенсивность магнитного потока замыкающегося по магнитопроводу, уменьшаются силы отталкивания, действующие на подвижный постоянный кольцевой магнит 4 (чувствительный элемент), что приводит к повышению чувствительности измерений вибраций в области высоких частот. Использование магнитопровода позволяет уменьшить поля рассеяния магнитной системы устройства и повысить эффективность использования постоянных магнитов.The vibration measuring device works as follows. The vibration measuring device is rigidly attached to the equipment. The permanent magnets 12 located in the guides 8 create a magnetic flux, which is closed through the magnetic conductive base 7 and the cover 9, and is directed against the magnetic flux created by the movable permanent annular magnet 4. The interaction of these fluxes provides a stable suspension (levitation) of the movable permanent annular magnet 4 ( of the sensitive element), the magnetic fluid 5 in the annular gaps ensures its levitation and excludes the contact of the movable permanent ring magnet 4 with the inner surface of the housing 1 and the surface of the rod 3. When vibrations occur, the movable permanent ring magnet 4 vibrates, which moves along the non-magnetic conductive rod 3, and an EMF is induced in the measuring winding 2, the frequency of which is proportional to the vibration frequency. It is processed by an electronic unit and reflects the vibration parameters of machines and mechanisms. Moving the cover 9 along the thread along the guides 8 in the axial direction allows you to adjust the sensitivity and range of measured vibrations. When the cover 9 moves down, the distance from the movable permanent ring magnet 4 (sensitive element) to the elements of the magnetic circuit - the base 7 and the projection 11 of the cover 9. As a result, the intensity of the magnetic flux closes along the magnetic circuit increases, the repulsive forces acting on the movable permanent ring magnet 4 (sensitive element), the measurement sensitivity decreases, and the monitored frequency range goes into the low-frequency region. When the cover 9 moves up, the distance from the movable permanent ring magnet 4 (sensitive element) to the elements of the magnetic circuit - base 7 and the protrusion 11 of the cover 9 increases. As a result, the intensity of the magnetic flux closing along the magnetic circuit decreases, the repulsive forces acting on the movable permanent ring magnet 4 (sensing element), which increases the sensitivity of vibration measurements at high frequencies. The use of a magnetic circuit makes it possible to reduce the stray fields of the magnetic system of the device and to increase the efficiency of using permanent magnets.

Предлагаемую конструкцию целесообразно использовать для измерения уровня вибраций технических объектов, где требуется диагностика вибрационного состояния, гидрогенераторов электрических станций, авиационных двигателей, железнодорожных и автомобильных мостов, а также проведения длительного мониторинга районов с повышенной сейсмической опасностью.It is advisable to use the proposed design for measuring the vibration level of technical objects, where it is required to diagnose the vibration state, hydrogenerators of power plants, aircraft engines, railway and automobile bridges, as well as for long-term monitoring of areas with increased seismic hazard.

Claims

A device for measuring vibrations containing a cylindrical non-magnetic body, a measuring winding is placed on the outer surface of the body, a hollow rod of non-magnetic material is installed inside the body, a movable permanent ring magnet is placed on the rod, covering it, the cylindrical surfaces of which form annular gaps with the body and the rod, filled with magnetic fluid, the rod has at least one radial hole located below the movable magnet, characterized in that it contains a magnetic circuit formed by a base of the case made of a magnetic conductive material, two vertical guides fixed to the base diametrically opposite, and a cover with an axial hole installed with the possibility of vertical movement along the axis of the body along the specified guides by means of a threaded connection, and provided on the lower side with a protrusion in the form corresponding to the annular cylindrical gap between the inner surface the body and the outer surface of the rod, while permanent magnets are installed in the guides, oriented to the movable permanent magnet with the same poles.