RU2521716C2 - Speed sensor - Google Patents
Speed sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521716C2 RU2521716C2 RU2012137835/28A RU2012137835A RU2521716C2 RU 2521716 C2 RU2521716 C2 RU 2521716C2 RU 2012137835/28 A RU2012137835/28 A RU 2012137835/28A RU 2012137835 A RU2012137835 A RU 2012137835A RU 2521716 C2 RU2521716 C2 RU 2521716C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- coils
- rotation
- housing
- ferromagnetic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как датчик скорости для расходомеров жидких и газообразных сред, а также для автоматического контроля вращения, углового перемещения механизмов и машин.The present invention relates to measuring technique and can be used as a speed sensor for flowmeters of liquid and gaseous media, as well as for automatic control of rotation, angular movement of mechanisms and machines.
Датчик скорости выполняет также функции датчика индикации и направления вращения и может быть использован для измерения направления движения жидкостей и газов, а также вращений механизмов в замкнутых герметичных объемах аппаратов химической промышленности, ядерных реакторах с высокими температурами и давлениями контролируемой среды.The speed sensor also performs the functions of a display indicator and a direction of rotation and can be used to measure the direction of movement of liquids and gases, as well as rotations of mechanisms in closed sealed volumes of chemical industry apparatus, nuclear reactors with high temperatures and pressures of a controlled environment.
Например, для работающего ядерного реактора является важным:For example, for a working nuclear reactor it is important:
- определение направления движения (течения) теплоносителя (воды) в герметичных трубопроводах;- determination of the direction of movement (flow) of the coolant (water) in pressurized pipelines;
- определение направления движения (вращения) механизмов СУЗ, механизмов перегрузки ядерного топлива.- determination of the direction of movement (rotation) of the CPS mechanisms, the mechanisms of nuclear fuel reloading.
Любое изменение движения, не предусмотренное режимом работы машин и механизмов, может привести к аварии.Any change in movement not provided for by the operating mode of machines and mechanisms can lead to an accident.
Датчик скорости с индикацией направления вращения может быть применен в различных механизмах и устройствах и в открытой воздушной среде.A speed sensor with indication of the direction of rotation can be used in various mechanisms and devices and in an open air environment.
Известен преобразователь расхода турбинный (ТПР), выпускаемый Арзамасским приборостроительным заводом (см. техническое описание и инструкцию по эксплуатации 4Е2.833.031ТУ. Преобразователь зарегистрирован в Госреестре средств измерения под №8326-90. Сертификат №13421).A known turbine flow converter (TPR), manufactured by the Arzamas Instrument-Making Plant (see technical description and operating instructions 4E2.833.031TU. The converter is registered in the State Register of Measuring Instruments under No. 8326-90. Certificate No. 13421).
Преобразователь расхода турбинный ТПР предназначен для выдачи информации об объемном расходе измеряемой жидкости в виде частотного электрического сигнала синусоидальной формы при наземных (стендовых) испытаниях изделий.Turbine flow transducer TPR is designed to provide information about the volumetric flow rate of the measured liquid in the form of a frequency electric signal of a sinusoidal shape during ground (bench) testing of products.
Частота измерения выходного сигнала при вращении чувствительного элемента (турбинки), помещенного в поток измеряемой жидкости:The frequency of measuring the output signal during rotation of the sensing element (turbine), placed in the flow of the measured fluid:
на верхнем пределе измерения - 500±50 Гц;at the upper limit of measurement - 500 ± 50 Hz;
на нижнем пределе измерения - 10 Гц.at the lower limit of measurement - 10 Hz.
Преобразователь расхода ТПР, являющийся по существу датчиком скорости, состоит из немагнитного корпуса, турбинки с ферромагнитными лопастями, магнитоиндукционного генератора МИГ, имеющего немагнитный кожух, в котором установлена магнитоиндукционная катушка с ферромагнитным сердечником и с постоянным магнитом, закрепленным на сердечнике.The TPR flow converter, which is essentially a speed sensor, consists of a non-magnetic casing, a turbine with ferromagnetic blades, a MIG magneto-induction generator having a non-magnetic casing, in which a magneto-induction coil with a ferromagnetic core and with a permanent magnet fixed to the core is installed.
Магнитоиндукционный генератор установлен жестко в паз корпуса преобразователя расхода ТПР.The magneto-induction generator is mounted rigidly in the groove of the housing of the TPR flow converter.
Недостатком преобразователя расхода ТПР является получение слабого по величине электрического сигнала, возникающего в индукционной катушке при вращении турбинки.The disadvantage of the TPR flow converter is the receipt of a weak electrical signal arising in the induction coil during rotation of the turbine.
Причиной такого слабого сигнала является слабый рабочий магнитный поток, возникающий между ферромагнитным сердечником индукционной катушки и подвижной ферромагнитной лопастью при вращении турбинки.The reason for such a weak signal is a weak working magnetic flux arising between the ferromagnetic core of the induction coil and the movable ferromagnetic blade during rotation of the turbine.
Известно, что такой рабочий магнитный поток между ферромагнитным сердечником и ферромагнитной лопастью преобразователя расхода ТПР составляет порядка 5÷7% от полного магнитного потока в пространстве вокруг индукционной катушки. Остальной поток, создаваемый индукционной катушкой, является потоком рассеяния и составляет >90% полного магнитного потока (см. Бессонов, «Теоретические основы электротехники», А.Г.Гордон, А.Г.Сливинская, «Электромагниты постоянного тока», ГЭИ, Москва, 1960, с.80).It is known that such a working magnetic flux between the ferromagnetic core and the ferromagnetic blade of the TPR flow converter is about 5-7% of the total magnetic flux in the space around the induction coil. The rest of the flux generated by the induction coil is the scattering flux and makes up> 90% of the total magnetic flux (see Bessonov, “Theoretical Foundations of Electrical Engineering”, A.G. Gordon, A.G. Slivinskaya, “DC Electromagnets”, SEI, Moscow 1960, p. 80).
Для увеличения рабочего магнитного потока и полезного электрического сигнала в конструкции ТПР увеличены размеры и масса индукционной катушки и ферромагнитного сердечника генератора МИГ, которые соизмеримы с размерами корпуса и чувствительного элемента - турбинки.To increase the working magnetic flux and useful electrical signal, the dimensions and mass of the induction coil and the ferromagnetic core of the MIG generator, which are comparable with the dimensions of the casing and the sensitive element - the turbine, have been increased in the design of the TPR.
Это является недостатком, так как при такой конструкции невозможно разместить по окружности корпуса ТПР больше двух или трех генераторов МИГ, что ограничивает величину полезного электрического сигнала скорости двумя или тремя электрическими импульсами за один оборот вала турбинки. Следовательно, при измерениях скоростей по электрическим схемам с применением преобразователя частоты типа ПЧ-6 или ПЧ-1 и частотомера типа ЧЗ-32 или ЧЗ-63 невозможно измерение малых скоростей вращения турбинки - менее 200÷300 оборотов в минуту и применять преобразователь ТПР для измерения скоростей вращения ниже 200÷300 оборотов в минуту. Что также является недостатком преобразователя ТПР.This is a disadvantage, since with such a design it is impossible to place more than two or three MIG generators around the circumference of the TPR casing, which limits the magnitude of the useful electrical speed signal to two or three electric pulses per revolution of the turbine shaft. Therefore, when measuring speeds using electrical circuits using a frequency converter of type ПЧ-6 or ПЧ-1 and a frequency meter of type ЧЗ-32 or ЧЗ-63, it is impossible to measure low speeds of rotation of the turbine - less than 200 ÷ 300 rpm and use a TPR converter for measuring rotation speeds below 200 ÷ 300 rpm. What is also a disadvantage of the TPR converter.
Известно устройство для измерения скорости вращения по авторскому свидетельству SU №457031, кл. G01P 3/48.A device for measuring the speed of rotation according to the copyright certificate SU No. 457031, class.
Устройство по а.с. №457031 содержит на валу машины три разновидных магнитных вставки, которые при вращении вала проходят по окружности статора с зазором мимо датчика генераторного типа, состоящего из ферромагнитного сердечника с двумя индукционными катушками и жестко установленного на статоре машины.Device by A.S. No. 457031 contains three types of magnetic inserts on the machine shaft, which, when the shaft rotates, pass around the circumference of the stator with a gap past the generator-type sensor, consisting of a ferromagnetic core with two induction coils and rigidly mounted on the stator of the machine.
Три разновысотные магнитные вставки создают при прохождении ферромагнитного сердечника различные по величине зазоры и генерируют при этом электрические сигналы в индукционных катушках с тремя различными амплитудами A1, A2, А3.Three different-height magnetic inserts create, when passing through a ferromagnetic core, gaps of various sizes and generate electrical signals in induction coils with three different amplitudes A 1 , A 2 , A 3 .
Различные по величине зазоры, образуемые прохождением магнитных вставок ферромагнитного сердечника, позволяют определять направление вращения вала по часовой стрелке, например, по сигналам осциллографа, подключенного к индукционным катушкам.The various gaps formed by the passage of the magnetic inserts of the ferromagnetic core make it possible to determine the direction of rotation of the shaft clockwise, for example, by the signals of an oscilloscope connected to induction coils.
Недостатком устройства по а.с. №457031 является низкая величина электрических сигналов, которая уменьшается по амплитуде А2 и А3 с увеличением зазоров у второго и третьего магнитов и определяется преобладающим окружающим индукционные катушки магнитным полем рассеяния, создаваемым наводящим электрическим сигналом.The disadvantage of the device as. No. 457031 is a low value of electrical signals, which decreases in amplitude A 2 and A 3 with an increase in the gaps of the second and third magnets and is determined by the prevailing magnetic scattering field surrounding the induction coils generated by the inducing electric signal.
Наиболее близким к заявляемому устройству является датчик скорости по авторскому свидетельству SU 1525581 А1 от 30.11.89, МПК кл. G01P 3/48, G01F 1/075, который выбран за прототип.Closest to the claimed device is a speed sensor according to the copyright certificate SU 1525581 A1 from 11.30.89, IPC class.
Датчик скорости, содержащий немагнитный корпус, в котором установлен чувствительный элемент, состоящий из ферромагнитных лопастей, закрепленных на оси, индуктивные первичные и вторичные (измерительные) катушки, расположенные на корпусе, во взаимно параллельных плоскостях и параллельных плоскости вращения ферромагнитных лопастей чувствительного элемента, первичные катушки расположены симметрично по обеим сторонам от ферромагнитных лопастей и концентрично оси ферромагнитных лопастей.A speed sensor comprising a non-magnetic housing in which a sensing element is installed, consisting of ferromagnetic blades mounted on an axis, inductive primary and secondary (measuring) coils located on the housing, in mutually parallel planes and parallel to the plane of rotation of the ferromagnetic blades of the sensing element, primary coils located symmetrically on both sides of the ferromagnetic blades and concentrically to the axis of the ferromagnetic blades.
Известный датчик скорости измеряет скорость потока жидкости (воды). Создаваемое первичными катушками электромагнитное поле рассеяния охватывает вторичные катушки и ферромагнитные лопасти. Возникает трансформаторный эффект передачи части электрической энергии через ферромагнитные лопасти во вторичные катушки. При вращении ферромагнитных лопастей происходит приближение и удаление ферромагнитных лопастей от электромагнитного поля вторичных катушек, изменение индуктивного сопротивления вторичных катушек. При этом возникают импульсы (напряжения) тока во вторичных катушках, пропорциональные числу оборотов лопастей, частоте вращения ферромагнитных лопастей.A known speed sensor measures the flow rate of a liquid (water). The scattering electromagnetic field created by the primary coils covers the secondary coils and ferromagnetic blades. There is a transformer effect of the transfer of part of the electric energy through ferromagnetic blades to the secondary coils. When the ferromagnetic blades rotate, the ferromagnetic blades approach and remove from the electromagnetic field of the secondary coils, and the inductive resistance of the secondary coils changes. In this case, current pulses (voltages) arise in the secondary coils, which are proportional to the number of revolutions of the blades and the frequency of rotation of the ferromagnetic blades.
Из-за удаления первичных и вторичных катушек от вращающихся ферромагнитных лопастей датчик имеет слабый сигнал (импульс). Для получения устойчивого сигнала от вращающихся лопастей необходимо увеличивать электрическую мощность, напряжение первичных катушек. Такой путь не эффективен, так как создает технические трудности в преобразовании и измерении сигналов счета вращающихся лопастей, вызывает большие потери энергии, потери на вихревые токи в стальном корпусе, приводит к дополнительным затратам материала, увеличению размеров и стоимости датчика. Применение первичных и вторичных катушек увеличивает их число, усложняет изготовление и размещение на корпусе, что является недостатком.Due to the removal of the primary and secondary coils from the rotating ferromagnetic blades, the sensor has a weak signal (impulse). To obtain a stable signal from rotating blades, it is necessary to increase the electric power and voltage of the primary coils. This way is not effective, since it creates technical difficulties in converting and measuring the counting signals of rotating blades, causes large energy losses, eddy current losses in the steel casing, leads to additional material costs, an increase in the size and cost of the sensor. The use of primary and secondary coils increases their number, complicates the manufacture and placement on the housing, which is a disadvantage.
Датчик скорости для расходомеров, работающих в сложных непрерывных производствах, например на атомных электростанциях (АЭС) для измерения расхода воды в трубопроводах первого и второго контуров, имеют прочные толстостенные корпуса с толщинами стенок Н≥10-20 мм, надежно выдерживающие давление до Р≥20-40 МПа, температуры Т≥+300°С. Установка индуктивных измерительных катушек на корпус датчика (прототипа) с толщинами стенок Н≥10-20 мм приводит к недопустимому для работы датчика удалению измерительных катушек от чувствительного элемента - ферромагнитных лопастей (толщины которых составляют 0,5-1 мм), созданию слабого импульса в катушках от вращающихся ферромагнитных лопастей.The speed sensors for flowmeters operating in complex continuous production, such as nuclear power plants (NPPs) for measuring water flow in pipelines of the first and second circuits, have strong thick-walled housings with wall thicknesses H≥10-20 mm, reliably withstanding pressure up to P≥20 -40 MPa, temperature T≥ + 300 ° С. The installation of inductive measuring coils on the sensor housing (prototype) with wall thicknesses N≥10-20 mm leads to unacceptable for the sensor to remove measuring coils from the sensitive element - ferromagnetic blades (whose thickness is 0.5-1 mm), creating a weak pulse in coils from rotating ferromagnetic blades.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание датчика скорости с повышенной чувствительностью за счет приближения катушек индуктивности к чувствительным элементам, уменьшение магнитного поля рассеивания и потерь на вихревые токи.The technical task of the invention is the creation of a speed sensor with increased sensitivity due to the proximity of the inductors to the sensitive elements, reducing the magnetic field scattering and eddy current loss.
Решение поставленной задачи позволяет повысить точность и надежность измерений, а также расширить диапазон измерений в областях низких и высоких скоростей.The solution of this problem allows to increase the accuracy and reliability of measurements, as well as expand the range of measurements in areas of low and high speeds.
Техническая задача решается тем, что датчик скорости, содержащий немагнитный корпус, чувствительный элемент, размещенный в корпусе и состоящий из вращающихся ферромагнитных лопастей, установленных на оси, индуктивные измерительные катушки, расположенные на корпусе в плоскости вращения ферромагнитных лопастей, снабжен кольцевыми пазами, выполненными на корпусе и имеющими в поперечном сечении форму равностороннего многоугольника, причем вершины многоугольника одного паза смещены относительно вершин многоугольника другого паза вокруг оси чувствительного элемента, а индуктивные измерительные катушки размещены соответственно в указанных кольцевых пазах.The technical problem is solved in that the speed sensor containing a non-magnetic housing, a sensing element located in the housing and consisting of rotating ferromagnetic blades mounted on an axis, inductive measuring coils located on the housing in the plane of rotation of the ferromagnetic blades, is equipped with annular grooves made on the housing and having a cross-sectional shape of an equilateral polygon, and the vertices of the polygon of one groove are offset relative to the vertices of the polygon of the other groove around g axis of the sensing element, and inductive measuring coils are respectively placed in the indicated annular grooves.
Кроме того, датчик скорости может быть снабжен дополнительным чувствительным элементом, установленным концентрично первому, имеющему упор, взаимодействующий с продольным пазом втулки, на которой закреплены ферромагнитные лопасти второго чувствительного элемента, причем плоскость вращения ферромагнитных лопастей каждого чувствительного элемента совпадает с плоскостью поперечного сечения соответствующего кольцевого паза.In addition, the speed sensor can be equipped with an additional sensing element mounted concentrically to the first, having a stop cooperating with the longitudinal groove of the sleeve, on which the ferromagnetic blades of the second sensitive element are fixed, and the plane of rotation of the ferromagnetic blades of each sensitive element coincides with the plane of the cross section of the corresponding annular groove .
Предлагаемое техническое решение позволяет изменить геометрию индуктивных измерительных катушек, то есть выполнить их в форме равносторонних многоугольников, что создает эффект приближения ферромагнитных лопастей к сторонам многоугольных измерительных катушек и удаления от сторон измерительных катушек на участках вершин.The proposed technical solution allows you to change the geometry of the inductive measuring coils, that is, to execute them in the form of equilateral polygons, which creates the effect of approaching the ferromagnetic blades to the sides of the polygonal measuring coils and moving away from the sides of the measuring coils at the vertices.
Ферромагнитные лопасти на участках, приближенных к сторонам многоугольных измерительных катушек, имеют минимальный зазор - δ1 и на участках, удаленных от сторон многоугольных измерительных катушек - максимальный зазор - δ2 (δ2>δ1). При минимальных зазорах δ1 величина индуктивности измерительных катушек L увеличивается на величину + ΔL и равна L+ΔL. При максимальных зазорах δ2 величина индуктивности измерительных катушек L уменьшается на величину - ΔL и равна L-ΔL. (Г.П. Нуберт, «Измерительные преобразователи неэлектрических величин», Энергия, M., 1970, с.193).Ferromagnetic blades in areas close to the sides of the polygonal measuring coils have a minimum clearance of δ1 and in areas remote from the sides of the polygonal measuring coils, the maximum clearance of δ2 (δ2> δ1). With minimal gaps δ1, the inductance of the measuring coils L increases by + ΔL and is equal to L + ΔL. At maximum gaps δ2, the magnitude of the inductance of the measuring coils L decreases by - ΔL and is equal to L-ΔL. (GP Nubert, "Measuring converters of non-electric quantities", Energia, M., 1970, p.193).
В датчике скорости при вращении ферромагнитных лопастей чувствительных элементов эффект изменения индуктивности измерительных катушек в соотношении (L+ΔL)/(L-ΔL) преобразуется в электрические импульсы тока, частота которых изменяется при изменении скорости вращения ферромагнитных лопастей и является измерительной характеристикой датчика скорости.In a speed sensor, when the ferromagnetic blades of the sensitive elements rotate, the effect of a change in the inductance of the measuring coils in the ratio (L + ΔL) / (L-ΔL) is converted to electric current pulses, the frequency of which changes when the speed of rotation of the ferromagnetic blades changes and is a measuring characteristic of the speed sensor.
Кроме того, эффект взаимодействия индуктивных измерительных катушек с вращающимися ферромагнитными лопастями, повышается за счет использования сосредоточенного электромагнитного поля, возникающего внутри измерительной катушки, которое в несколько раз больше внешнего электромагнитного поля рассеяния измерительной катушки («Теоретические основы электротехники», изд. Высшая школа. М. 1964 г. С.72).In addition, the effect of the interaction of inductive measuring coils with rotating ferromagnetic blades is enhanced by the use of a concentrated electromagnetic field arising inside the measuring coil, which is several times larger than the external electromagnetic field of the scattering of the measuring coil (Theoretical Foundations of Electrical Engineering, ed. Higher School. M . 1964 p. 72).
Следовательно, точность и чувствительность измерений, особенно на малых скоростях вращения лопастей, повышается, а введение дополнительного чувствительного элемента дает возможность контролировать направление вращения ферромагнитных лопастей, следовательно, и направление движения контролируемого потока. Вращение лопастей происходит по часовой стрелке при движении потока в рабочем направлении и против часовой стрелке при движении потока в обратном направлении.Consequently, the accuracy and sensitivity of measurements, especially at low speeds of rotation of the blades, increases, and the introduction of an additional sensitive element makes it possible to control the direction of rotation of the ferromagnetic blades, and therefore, the direction of movement of the controlled flow. The rotation of the blades occurs clockwise when the flow moves in the working direction and counterclockwise when the flow moves in the opposite direction.
Сущность технического решения поясняется чертежами:The essence of the technical solution is illustrated by the drawings:
на фиг.1 показан общий вид датчика скорости с одним чувствительным элементом;figure 1 shows a General view of a speed sensor with one sensor element;
на фиг.2 показан разрез А-А фиг.1;figure 2 shows a section aa of figure 1;
на фиг.3 показан разрез Б-Б фиг.1;figure 3 shows a section bB of figure 1;
на фиг.4 показан общий вид датчика скорости с двумя чувствительными элементами;figure 4 shows a General view of a speed sensor with two sensing elements;
на фиг.5 показан разрез А-А фиг.4 при вращении чувствительных элементов против часовой стрелки;figure 5 shows a section aa of figure 4 during rotation of the sensing elements counterclockwise;
на фиг.6 показан разрез А-А фиг.4 при вращении чувствительных элементов по часовой стрелке;figure 6 shows a section aa of figure 4 during rotation of the sensing elements in a clockwise direction;
на фиг.7 показан график сигналов импульсов тока в двух катушках за один оборот лопастей одного чувствительного элемента;7 shows a graph of the signals of current pulses in two coils for one revolution of the blades of one sensing element;
на фиг.8 показан график сигналов импульсов тока в двух катушках при вращении двух чувствительных элементов за один оборот лопасти против часовой стрелки;on Fig shows a graph of the signals of current pulses in two coils during the rotation of two sensing elements for one revolution of the blade counterclockwise;
на фиг.9 показан график сигналов импульсов тока в двух катушках при вращении двух чувствительных элементов за один оборот лопасти по часовой стрелке.figure 9 shows a graph of the signals of the current pulses in two coils during the rotation of two sensing elements for one rotation of the blade clockwise.
Датчик скорости состоит из корпуса 1, изготовленного из немагнитного материала, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые пазы 2 и 3. В кольцевые пазы 2 и 3 установлены соответственно индуктивные измерительные катушки 4 и 5. В полости корпуса 1 на ферромагнитной оси 6 жестко закреплены расположенные под углом 120° друг к другу три лопасти 7 чувствительного элемента 8.The speed sensor consists of a
В полости корпуса 1 может быть размещен дополнительный чувствительный элемент 11, состоящий из установленной на оси 6 втулки 9 с жестко закрепленными на ней тремя лопастями 10, расположенными под углом 120° друг к другу. Втулка 9 снабжена продольным пазом 12, взаимодействующим с упором 13, размещенным на оси 6. Втулка 9 имеет возможность поворота вокруг оси 6 при изменении направления вращения чувствительных элементов 8 и 11 по или против часовой стрелки на некоторый угол. Угол поворота по часовой стрелке должен быть меньше угла поворота против часовой стрелки как минимум на 20-30°.An additional
Лопасти на чувствительных элементах 8 и 11 развернуты относительно оси 6 на угол, например, 10°.The blades on the
Пазы 2 и 3 с катушками 4 и 5 расположены в параллельных плоскостях, совпадающих с плоскостями вращения ферромагнитных лопастей и перпендикулярных оси 6. Пазы 2 и 3 имеют в сечении форму равностороннего многоугольника, например треугольника или любой другой геометрической фигуры с числом сторон: четыре, пять, шесть, восемь и т.д.The
Числу сторон геометрической фигуры, лежащей в основании паза 2 и 3, соответствует число лопастей чувствительных элементов 8 и 11.The number of sides of the geometric figure lying at the base of the
Вершины многоугольника (треугольника) паза 2 смещены относительно вершин многоугольника (треугольника) паза 3 вокруг оси 6, например, для треугольника на угол равный 60°. Катушки 4 и 5 соответственно имеют форму, аналогичную форме многоугольника (треугольника).The vertices of the polygon (triangle) of the
Вершины многоугольных (треугольных) индуктивных катушек 2 и 3 закруглены, в соответствии с требованиями технологии изготовления высокотемпературных датчиков.The vertices of the polygonal (triangular)
Лопасти чувствительных элементов 8 и 11 имеют минимальный зазор δ1 со сторонами катушек 4 и 5 и максимальный зазор δ2 с вершинами катушек.The blades of the
Индуктивные катушки 4 и 5 могут быть соединены между собой последовательно в электрическую полумостовую схему и подключены к вторичной измерительной схеме (на чертеже не показано).
Ось 6 установлена на двух подшипниках (на чертеже не показаны) аксиально оси корпуса 1.
Датчик скорости работает следующим образом.The speed sensor operates as follows.
При включении генератора переменного тока (например, с частотой f=1000 Герц) вторичной измерительной схемы в индуктивных катушках 4 и 5 проходит переменный электрический ток. Под воздействием на лопасти 7 и 10 чувствительных элементов 8 и 11 потока газа или жидкости (воды) они приходят во вращательное движение.When you turn on the alternator (for example, with a frequency f = 1000 Hertz) of the secondary measuring circuit in
При вращении лопастей 7 оси 6 элемента 8 через них проходит магнитный поток ⌀р, который создает электрический импульс i4 в индуктивной катушке 4.During the rotation of the
При вращении лопастей 10 втулки 9 элемента 11 через них проходит магнитный поток ⌀р, который создает электрический импульс i5 в индуктивной катушке 5.When the
График развертки импульсов тока катушек 4 и 5 за один оборот лопастей чувствительного элемента 8 дан на фиг.7. Импульсы тока в катушках 4 и 5 возникают за счет изменения индуктивности катушки в отношении (L+ΔL)/(L-ΔL) при прохождении лопастей вблизи сторон катушек 4 и 5 при минимальных зазорах δ1. При этом изменение индуктивного сопротивления катушек ωL4 и ωL5 приводит к разбалансу электрической мостовой измерительной схемы, возникновению импульсов тока, которые преобразуются, усиливаются и измеряются вторичной электронной аппаратурой. Частота импульсов тока катушек 4 и 5 пропорциональна частоте вращения лопастей. Чем больше частота импульсов, тем больше измеряемая величина скорости потока жидкости. Применение мостовой электрической схемы включения измерительных катушек 4 и 5 и смещение вершин треугольных измерительных катушек 4 и 5 на угол 60° относительно друг друга увеличивает в два раза число импульсов за один оборот вращения трех лопастей, что повышает чувствительность и точность измерений.The schedule of the current pulses of the
При вращении ферромагнитных лопастей в сосредоточенном электромагнитном поле внутри индуктивных катушек 4 и 5 создаются значительно большие по абсолютной величине изменения индуктивности катушек ΔL, большие изменения индуктивного сопротивления катушек ωL4 и ωL5, чем при вращении лопастей во внешнем электромагнитном поле окружающем катушки, как в прототипе.When the ferromagnetic blades rotate in a concentrated electromagnetic field inside the
Толщина стенки в середине длины стороны паза при воздействии на нее высокого давления рассчитывается по известным формулам.The wall thickness in the middle of the length of the side of the groove when exposed to high pressure is calculated by known formulas.
(Л.А. Осипович, «Датчики физических величин», М. Машиностроение, 1979, с.17.; Н.М. Синев, «Герметичные водяные насосы атомных энергетических установок», М. Атомиздат, 1967, с.90; Е.П. Осадчий, «Проектирование датчиков для измерения механических величин», М. Машиностроение, 1979, с.90).(L.A. Osipovich, “Sensors of physical quantities”, M. Mechanical Engineering, 1979, p.17; N.M.Sinev, “Sealed water pumps of nuclear power plants”, M. Atomizdat, 1967, p.90; E . P. Osadchy, “Designing Sensors for Measuring Mechanical Values”, M. Mechanical Engineering, 1979, p.90).
За один оборот вращения чувствительного элемента 8-πD при вращении лопастей по часовой стрелке импульсы тока i4 и i5, возникающие в катушках 4 и 5, имеют одинаковый интервал, равный t1.During one rotation of the rotation of the sensitive element 8-πD when the blades rotate clockwise, the current pulses i4 and i5 arising in
За один оборот вращения чувствительных элементов 8 и 11-πD при вращении лопастей против часовой стрелки импульсы тока i4 и i5, возникающие в катушках 4 и 5, имеют интервал между импульсами одинаковый и равный t1. Равенство интервалов между импульсами указывает на вращение против часовой стрелки.For one revolution of rotation of the
За один оборот вращения чувствительных элементов 8 и 11-πD при вращении лопастей по часовой стрелке импульсы тока i4 и i5, возникающие в катушках 4 и 5, имеют интервал между импульсами разные. Интервал между i5 и i4 равен t2, а между i4 и i5 равен t3, причем t2 меньше t3.During one rotation of the rotation of the
При вращении по часовой стрелке интервалы между импульсами чередуются: короткие, длинные. Неравенство интервалов между импульсами указывает на вращение по часовой стрелке.When rotating clockwise, the intervals between pulses alternate: short, long. Inequality in the intervals between pulses indicates clockwise rotation.
Импульсы тока i4 и i5, создаваемые в катушках 4 и 5 при вращении лопастей 7 и 10 против часовой стрелки и по часовой стрелке приведены на фиг.8 и 9.The current pulses i4 and i5 created in the
Введение в конструкцию датчика второго чувствительного элемента 11 позволяет повысить точность измерений и определить направление вращения лопастей и как следствие направления движения жидкости.Introduction to the design of the sensor of the second
Предлагаемый датчик скорости позволяет повысить точность и чувствительность измерений, особенно на малых скоростях вращения лопастей, вести контроль за направлением вращения ферромагнитных лопастей, следовательно, за направлением движения контролируемого потока.The proposed speed sensor can improve the accuracy and sensitivity of measurements, especially at low speeds of rotation of the blades, to monitor the direction of rotation of the ferromagnetic blades, therefore, the direction of movement of the controlled flow.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012137835/28A RU2521716C2 (en) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | Speed sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012137835/28A RU2521716C2 (en) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | Speed sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012137835A RU2012137835A (en) | 2014-03-10 |
| RU2521716C2 true RU2521716C2 (en) | 2014-07-10 |
Family
ID=50191562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012137835/28A RU2521716C2 (en) | 2012-09-04 | 2012-09-04 | Speed sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2521716C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769074C1 (en) * | 2020-10-20 | 2022-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью «НТЦ «Нефтегаздиагностика» | Measuring apparatus |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1485941A (en) * | 1975-03-20 | 1977-09-14 | Bendix Corp | Wheel speed sensor |
| SU1525581A1 (en) * | 1985-04-03 | 1989-11-30 | Предприятие П/Я А-7755 | Velocity transducer |
| RU2327171C2 (en) * | 2006-08-10 | 2008-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Опытное конструкторское бюро машиностроения имени И.И. Африкантова" (ФГУП "ОКБМ") | Speed pickup |
| WO2009054724A2 (en) * | 2007-10-24 | 2009-04-30 | Magnetic Innovations Bv | Speed sensor |
-
2012
- 2012-09-04 RU RU2012137835/28A patent/RU2521716C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1485941A (en) * | 1975-03-20 | 1977-09-14 | Bendix Corp | Wheel speed sensor |
| SU1525581A1 (en) * | 1985-04-03 | 1989-11-30 | Предприятие П/Я А-7755 | Velocity transducer |
| RU2327171C2 (en) * | 2006-08-10 | 2008-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Опытное конструкторское бюро машиностроения имени И.И. Африкантова" (ФГУП "ОКБМ") | Speed pickup |
| WO2009054724A2 (en) * | 2007-10-24 | 2009-04-30 | Magnetic Innovations Bv | Speed sensor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769074C1 (en) * | 2020-10-20 | 2022-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью «НТЦ «Нефтегаздиагностика» | Measuring apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012137835A (en) | 2014-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105403233B (en) | Linear and rotary position magnetic sensors, systems and methods | |
| US8203334B2 (en) | Magnetically spirally encoded shaft for measuring rotational angel, rotational speed and torque | |
| US8468898B2 (en) | Method and apparatus for continuous sectional magnetic encoding to measure torque on large shafts | |
| US9728283B2 (en) | Positional encoder and control rod position indicator for nuclear reactor using same | |
| US9587963B2 (en) | Brushless linear rotary transformer | |
| Procházka et al. | New methods of noncontact sensing of blade vibrations and deflections in turbomachinery | |
| WO2024046191A1 (en) | Shielding motor rotor axial displacement monitoring apparatus | |
| RU2339005C2 (en) | Electromagnetic flowmeter | |
| RU2521716C2 (en) | Speed sensor | |
| RU2471154C1 (en) | Ball-type primary transducer of flow of electroconductive liquid | |
| Feng et al. | Speed measurement method for moving conductors based on motion-induced eddy current | |
| RU2327171C2 (en) | Speed pickup | |
| CN101929832A (en) | Method for measuring high-accuracy linear displacement | |
| CN101776433A (en) | Separate differential displacement sensor suitable for micro displacement detection | |
| CN103776495A (en) | Non-contact type gear rotational speed detection experimental device | |
| CN113155221B (en) | Liquid metal flowmeter and lead bismuth cooling system | |
| Baker | Electromagnetic flowmeters for fast reactors | |
| Guo et al. | A new method to measure the output torque for micromotor | |
| Rein et al. | Enhancement of em pump performance through modeling and testing | |
| Urbański et al. | Flowmeter converter based on hall effect sensor | |
| RU2623680C1 (en) | System of contactless rotational speed measurement | |
| Liu et al. | A rotor speed sensor of cycloid rotor flowmeter | |
| Xia et al. | Mechanical Measurement Instruments | |
| CN203719698U (en) | Non-contact type gear rotating speed detection experimental device | |
| RU2807437C1 (en) | Summing inductive fuel flow meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |