SE437430B - Beraggregat - Google Patents

Description

15 20 _25 30 -35 40 isouzai-2 seismiska massan i instrumentet, vilka signaler i sin tur utnyttjas för att alstra E en ström i en âterföringsspole, som är fäst vid det seismiska aggregatet för att återföra den seismiska massan till ett förutbestämt läge i instrumentet. Påkänning- ar hos de böjliga organen i servoläget kan resultera i en ej önskad förspänning hos utsignalen, eftersom instrumentet strävar efter att upphäva de krafter, som alstras i böjningsorganen. För ett instrument med öppen slinga kan påkänningen i de böjliga organen förorsaka en rörelse av avkänningselementet och därigenom åstadkomma ett förspänningsfel i utsignalen. En källa för påkänningskrafter, som kan överföras pâ böjningsorganen, grundar sig på förfarandet för fastgöring av bärenheten vid agg- regatets statorelement. Eftersom de ytor hos statorelementen, vilka ansättes mot bär- ringen, ej i praktiken kan göras fullkomligt plana, kommer i flertalet fall fast- göringen av bärringen, vilken inte heller är fullkomligt plan, vid statorelementen att ge upphov till pâkänningskrafter både i den yttre bärenheten och böjningsorganen.

Ett förfarande för att reducera de pâkänningskrafter, som överföres på böjnings- organen i ett transoraggregat beskrives i den amerikanska patentskriften 3 702 D73.

.Den ringformade yttre bärenheten klämmes fast mellan statorelement, där distans- element, underlägg eller mellanlägg är anordnade mellan statorelementens och bär- ,~ringens ytor. Vid detta förfarande är tre par av mellanlägg belägna på inbördes 1200 runt bärenheten. Emellertid kan också med detta förfarande ej önskade påkännings- krafter alstras i bärringen, vilka krafter överföres till böjningsorganet för upp- bärning av den seismiska massan.

Ett annat förfarande för att reducera inverkan av monteringspåkänningar visas i den amerikanska patentskriften 3 339 419. Denna patentskrift visar en konstruktion, där en bärenhet är anordnad fribärande och i sin tur uppbär ett fribärande monterat rörligt element med i huvudsak ena hälften av ett cirkulärt rörligt element och en cirkulär avkänningsanordning på varje sida om den fribärande uppbärningskanten. Det- ta förfarande minskar känsligheten för deformerande rotation genom att i huvudsak lika stora områden av det rörliga elementet och en cirkulär avkänningsanordning är anordnade på varje sida om uppbärningsenhetens monteringslinje.

Emellertid är det i allmänhet ej varken praktiskt eller ens önskvärt att utnytt- ja ett cirkulärt avkänningsomrâde. Det är mera effektivt att koncentrera avkännings- omrâdet vid en maximal radie från svängningsaxeln i en pendeltransor för att däri- genom maximera vinkelförstärkningen vid avkänningsförloppet.

Syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett nytt aggregat vid transorer, vil- ket aggregat ger en mera tillfredsställande reducering av de pâkänningar och åtföl- jande deformationer,_som kan uppträda vid montering av aggregatet i transorn. g Detta syfte uppnås enligt uppfinningen medelst ett bäraggregat för en transor "med en stator, ett bärelement oth ett rörligt element kopplat därtill. Det rörliga elementet innefattar åtminstone ett cirkulärt avkänningsområde, en förbindningsan- ordning för att förbinda den rörliga enheten med bärelementet för att medge åtminsto- Ä Éïooa otiatztišl 15 20 25 30 35 40 7904241-2 ne en begränsad grad av rörelse för det rörliga elementet, och minst ett distans- element beläget mellan statorn och bärelementet.

Enligt uppfinningen är minst en kant av nämnda distanselement belägen huvud- sakligen inriktad med avkänningsområdets masscentrum för att därigenom tillåta ro- tation eller translation av den del av bärelementet, som innefattar nämnda förbind- ningsanordning i förhållande till statorn, varvid axeln för rotationen eller trans- lationen passerar huvudsakligen genom avkänningsområdets masscentrum.

I den här visade och beskrivna uppfinningen är flertalet bäraggregat anordnade fribärande från transorns statorer på så vis att den i beroende av monteringen re- sulterande pâkänningsdeformationen vid den fribärande rotationsaxeln sker runt en axel, som innefattar avkänningsanordningens masscentrum. Masscentrum för en kropp av homogent material definieras som kroppens tyngdpunkt. Vidare reduceras känslig- heten för monteringspâkänningar i instrumenten genom att de böjningsorgan, som förbinder det rörliga elementet med bärenheten, anbringas på stort avstånd från fribäringspunkten där monteringspåkänningen alstras. Detta förfarande har den yt- terligare fördelen av att någon symmetrisk form på avkänningsområdet ej behöver an- vändas eller avkänningsomrâdet behöver centreras på det rörliga elementet. Det torde observeras att de flesta avkänningsanordningar är känsliga ej endast för avkänningsområdets rotationsvinkel utan också för den linjära rörelsen hos avkän- ningsanordningens masscentrum. I de fall då avkänningsområdet är i huvudsak cir- kulärt, vilket är fallet i den amerikanska patentskriften 3 333 419, kommer ro- tation runt en mittlinje för området att förorsaka en väsentligt reducerad av- känningskänslighet för sådan vinkelrörelse. För precisionstransorer är emeller- tid fullständig eliminering av alla sådana transorfelkällor ett ständigt mål.

Således kommer rotationen av bärenheten runt en axel, som innefattar avkännings- anordningens masscentrum, att ge maximal reduktion i känsligheten för vinkel- rörelse, i de fall avkänningsomrâdet ej är cirkulärt eller ens nödvändigtvis symmetriskt. W Om det var möjligt att anbringa avkänningsomrâdets masscentrum exakt på bär- enhetens rotationsaxel, skulle en transors avkänningsanordning med känslighet en- dast för linjär rörelse ej ge upphov till något fel vid vinkelrörelse hos bär- enheten runt nämnda axel. Exempelvis är en teoretisk reduktion av upp till 10:1 eller mera möjlig, i fel som beror på rotationen, i en accelerationstransor med diametern 2,54 cm (1 inch) av det slag, som beskrives i den amerikanska patent- skriften 3 702 073. Förbättringen erhålles genom att bärenhetens rotationsaxel anordnas i läge på masscentrum för det bågformade avkänningsområdet i stället för centrum för det cirkulära avkänningsomrâdet, vilket föreskrives i den amerikanska patentskriften 3 339 419. Den faktiska felreduktionen kommer naturligtvis att i praktiken bero på de tillverkningstoleranser, som föreligger vid framställning av instrumentet.

Poozï QUÅín-y TO l5 20, 25 30 35 40 l a isoazulez to 4 Uppfinningen beskrives närmare nedan med hänvisning till bifogade ritning, pâ vilken fig. l är en sprängvy av en accelerometer, vilken har en tidigare känd anordning för uppbärning av ett rörligt element tillsammans med en avkänningsanord- ning i form av en seismisk massa, fig. 2 är en planvy uppifrån över ett, en prov~ massa innefattande aggregat, som representerar en föredragen utföringsform av uppfinningen för användning i en accelerometer. Fig. 3 är en planvy uppifrån över sen del av ett, en provmassa innefattande aggregat, som representerar en andra ut- föringsform av uppfinningen, och fig. 4 är en planvy uppifrån över en del av ett, en provmassa innefattande aggregat, som representerar en tredje utföringsform av uppfinningen.

I fig. l visas inen sprängvy ett rörligt element tillsammans med en avkännings- anordning i form av en accelerationstransor av det slag, som beskrives i detalj i 2 den ovan nämnda amerikanska patentskriften 3.702.073}_I denna utföringsform har accele- rometern i syfte att underlätta beskrivningen en övre magnet-eller statorenhet l0 och en undre magnet- eller statorenhet 12. I var och en av den övre och den undre statorenheten l0, l2 förefinnes permanentmagneter, vilka åskâdliggöres av en magnet l4, som visas i den undre statorenheten l2. Dessutom har den undre statorenheten uppbärningsstöd för elektriska tilledare, vilket âskâdliggöres vid l6 och l8.

I fig. l visas också ett, ett rörligt element innefattande aggregat i form av ett, en provmassa innefattande aggregat av tidigare känt slag, vilket allmänt betecknas med 20. I det provmassan innefattande aggregatet ingår en yttre ringformad bärenhet 22, vilken uppbäres mellan motbelägna plana ytor l9 och 2l hos den övre statorenhe- ten l0 och den undre statorenheten l2 medelst distanselement eller monteringsmellan- lägg 24 pâ enheten 22. Det undre mellanlägget hos varje par av monteringsmellanlägg visas ej på ritningen. Som framgår av fig. l är denttidigare kända lägesplaceringen av varje par av monteringsmellanlägg 24 ungefär l20° från varandra runt bärringen I 22. I provmassans aggregat 20 ingår en rörlig tunga eller vinge 26, som sträcker sig radiellt inåt från den yttre bärringen 22. Pâ varje sida av tungan 26 är ett elektriskt ledande material 28 avsatt i bâgfor, vilket material tjänar som ett kapacitivt avkänningsområde eller -platta. De kapacitiva avkänningsplattorna 28 pâ tungans 26 övre och undre ytor samverkar med de motbelägna ytorna l9 och Zl hos 6 den övre och den undre statorenheten 10 resp. l2 för att âstadkomna en kapacitiv avkänningsorgan.

Pâ vardera sidan om tungan 26 är en kraftâterförande spole 30 anordnad. Såsom välkänt är inom detta teknikomrâde samverkar de kraftâterförande spelarna eller vrid- momentsspolarna 30 med permanentmagneterna l4 för att hälla kvar tungan 26 i ett förutbestämt läge med avseende pâ bärringen 22.

Tungelementet 26, innefattande kraftspolarna 30, är förbundet med bärringen 22 medelst ett par böjningselement eller flexibla element 32 och 34. Böjningselementen 32 och 34 tillåter att det seismiska elementet, innefattande tungan 26 och spolen 30, rör sig på ett roterande pendelvis med avseende pâ bärringen 22. Tungan 26 kommer 'booacmamar 10 15 20 25 30 35 40 5 i '79014241-*2 att röra sig genom påverkan 1 beroende av krafter utmed acce1erometerns känsïighets- axe1 35. I form av tunnf11m utförda t111edare 36 och 38 t111 avkänningsomrâdet är också avsatta pä bärringen 22 och böjningse1ementen 32 och 34, v11ka ti11edare t111- handahâ11er e1ektriska ans1utn1ngar t111 kondensatorp1attorna 28 och kraftspo1arna 30. Såsom tidigare omnämnts kan fastgöringen av bärringen 22 vid statorenheterna 10 och 12 resuïtera 1 höga pâkänningar på den yttre bärringen 22, v11ket kan resulte- ra 1 att deformationer överföres på böjn1ngse1ementen 32 och 34. Den resu1terande pâ- känningsdeformationen 1 böjn1ngse1ementen 32 och 34 kan fodra att ström överföres genom kraftspo1arna 1 en servoacce1erometer, varigenom ett väsentiigt förspänningsfeï införes 1 acce1erometerns uts1gna1.

I fig. 2 visas en föredragen utföríngsform av uppfinningen 1 form av ett seis- miskt aggregat med c1rku1är fysisk form av det s1ag som åskâd11ggöres 1 f1g. 1 och är ah1mänt betecknad med 20. Par av underïägg, me11an1ägg e11er d1stanse1ement 40, 44 är anordnade på det ringformade bäreïementet 22 för att reducera inverkan av pákänning~ ar på bärringen 22, när den övre statorenheten 10 och den undre statorenheten 12 är sammankiämda. Det torde uppmärksammas att uppf1nn1ngsidên är 1ika vä] t111ämpbar pâ icke-cirku1ära former hos enhetenna och dessutom för me11an1ägg 1 form av en kontinuer- 11g yta i stä11et för separata me11an1ägg. Uppfinningsidên är också t111ämpbar på transorer där den yttre bärenheten 22 är fäst v1d en enda statorenhet, antingen genom fastk1ämn1ng, mede1st b1ndemede1 e11er pä något annat vis. Uppfinningen är också t111ämpbar vid andra s1ag av avkänningsorgan, 1nk1usive av optisk typ, vi1ka kanske ej erfordrar något avkänningse1ement som sådant på det röriiga e1ementet. I fig. 2 svarar hänvisningsbeteckningarna 22, 26, 28, 30, 32 och 34 mot liknande e1ement, som beskrivits 1 samband med f1g. 1. Ett första par av bäre1ement e11er me11an1ägg 40 är anordnade, ett på den c1rku1ära bärenhetens 22 övre yta och ett (ej visat) pâ dennas undre yta, med var och en av me11an1äggens sidokanter 1 huvudsak inriktade i iinje med avkänningseiementets 28 masscentrum, viïket visas mede1st 11njen 42.

Avkänningse1ementets masscentrum visas vid 41 1 fig. 2. När avkänn1ngse1ementet är p1ant och har 11kform1g tjock1ek, t.ex. en tunn be1äggn1ng av e1ektr1skt 1edande meta11 för att biida kondensatorpïattor, kommer avkänn1ngse1ementets masscentrum 41 att vara avkänningsområdets masscentrum. Vad beträffar masscentrum för avkännings- omrâdet 28 1 fig. 2 är avkänningsarean på en sida av axe1n 42 mu1tip11cerat med denna areas radie t111 masscentrum 1ika med samma storhet på den andra sidan av axe1n.

På samma vis är ett andra par av distanse1ement e11er me11an1ägg 44 belägna på den andra sidan av bärringen 22 1 huvudsak inriktat i 1inje med axe1n 42. Ett tredje par distanseiement e11er me11an1ägg 46 är beiäget på bärringen 22 vid en sida, som är motbe1ägen böjningsorganen 32 och 34. Även om det norma1t anses önskvärt att göra d1stanse1ementen 40, 44 och 46 sä små som möjiigt i syfte att reducera päkänning- ar 1 den böjningsorganen uppbärande bärringen 22, kan det i vissa fa11 vara önskvärt att kombinera dístanseïementen 40, 44 och 46 t111 ett enda e1ement. I v11ket fa11 som 10 l5 20 25 30 35 40 isoizai-2 helst anses det, oberoende av om skilda distanselement enligt fig. 2 utnyttjas eller ett enda bågformat distanselement, vilket sträcker sig från läget för distans- elementet 40 till läget för distanseflementet 44, i högsta grad önskvärt att ha den faktiska eller verksamma rotationsaxeln för bärringens 22 fribärande sektion i huvud- sak sammanfallande med en linje eller axel 42 genom avkänningselementets 28 masscent- rum 4l. Genom anbringning av distanselementen eller mellanläggen på detta vis kommer rörelse av avkänningselementets 28 masscentrum 4l parallellt med instrumentets i fig. visade känslighetsaxel 35 till följd av i bärringen alstrade påkänningar vid samman- spänning av statorenheterna l0 och l2 att reduceras i betydande grad. Detta beror på det förhållandet att svängning eller rotation runt avkänningsomrâdets masscentrum kommer att åstadkomma lika stora avkänningsverkningar på båda sidorna om rotations- axeln, varigenom avkänningsfel till följd av påkänningar i böjningsorganen tenderas att upphävas. 2 Det är ocksâ, såsom visas i utföringsformen i fig. 2, önskvärt att den led, vilken åskådliggöres av böjningsorganen 32 och 34 samt uppbär tungan eller det rörliga ' elementet 26, belägen så långt som möjligt från axeln 42 i syfte att till ett minimum 2 reducera pâkänningsdeformationerna hos böjningsorganen 32 och 34. Avkänningsplattan 28 skall vara belägen på det rörliga elementet 26 så långt som möjligt från böjnings- organen 32 och 34 för att den skall dra maximal mytta av tungans 26 vinkelrotation.

Avkänningselementets känslighet ökas som en funktion av avkänningsområdets avstånd från tungans 26 rotationspunkt. Genom att avkänningsomrâdet således ges en vågform enligt fig. 2, kan maximalt avkänningsomrâde vara beläget så långt som möjligt från ' böjningsorganen 32 och 34. ¿ DI fig. 3 visas en utföringsform av uppfinningen med ytterligare böjningssek- tioner 48 och 50 anordnade medelst vågformade urtagningar i den ringformade bären- heten 22, vilka urtagningar företrädesvis är belägna på ett maximalt avstånd från monteringsmellanläggen 40 och 44. De ytterligare böjningsorganen 48 och 50 möjliggör att ett parti av bärringen 22 utböjes i en radiell riktning. Också när en kontinuerlig monteringsyta från mellanlägget 40 till mellanlägget 44 utnyttjas, är detta arrange- mang önskvärt. Kombinationen av böjningssektionerna 48 och 50 tillsammans med ett maximalt avstånd för böjningsorganen 32 och 34 från bärringens 22 rotationsaxel 42 resulterar i en minskad känslighet gentemot radiella pâkänningsdeformationer i bärringen 22 i beroende av påkänningar eller deformationer, som åstadkommas i leden 32 och 34 av böjningstyp.

I fig, 4 visas en utföringsform av uppfinningen i en form, där ett rörligt element 60 är utformat för linjär rörelse, till skillnad från den pendelrörelse av rotationstyp, som den i fig. 2 och 3 visade tungan 26 är avsedd att utföra. I denna í utföringsform tillåter ett par böjningselement 70 och 72 av translationstyp, vilka är kopplade mellan bärenheten 62 och den rörliga enheten 60, att den rörliga enheten 60 förflyttas i en linjär riktning vinkelrätt mot bärenheten62 plan längs instru- @«;^*1 i pooatmammr

Claims (9)

15 20 25 30 35 40 7904241-2 mentets i fig 1 visade känslighetsaxel 35. Samma principer för uppfinningen gäller vid denna utföringsform genom att påkänningsdeformationer i bärenheten 62 resulterar i en reducerad rörelse hos masscentrum 63 för ett lägesavkännande element eller av- känningselement 66 genom inriktning av mellanlägg eller distanselement 40 och 44 för bärenheten utmed en axel 64, som innefattar avkänningselementets 66 masscentrum 63. Uppfinningstanken är ej begränsad till avkänningselement med cirkulär form eller till avkänningselement av kapacitiv typ utan kan också kombineras med den i fig 3 visade radiella pâkänningsavlastande utformningen. Dessutom kan de två lederna eller böjningselementen 70 och 72 av translationstyp ligga i andra lägen än som visas relativt bärringen 62. Vidare är bärenheten 62 utformad med en bågformad slits 74, vilken kan förhöja verkningarna av distanselementens 40 och 44 placering för denna särskilda utföringsform. PATENTKRAV _

1. Bäraggregat för en transor med en stator (10, 12), ett bärelement (22, 62) och ett rörligt element (26, 60) kopplat därtill, varvid det rörliga elementet (26, 60) innefattar åtminstone ett cirkulärt avkänningsområde (28, 66), en förbindnings- anordning (32, 34; 70, 72) för förbindning av den rörliga enheten med nämnda bärele- ment (22, 62) för att medge åtminstone en begränsad grad av rörelse för det rörliga elementet, och minst ett distanselement (40, 44, 46) beläget mellan statorn (10, 12) och bärelementet (22, 62), k ä n n e t e c k n a t av att minst en kant av nämnda distanselement (40, 44, 46) är belägen huvudsakligen inriktad med avkänningsområdets masscentrum (41, 63) för att därigenom tillåta rotation eller translation av den del av bärelementet (22, 62), som innefattar nämnda förbindningsanordning (32, 34; 70, 72), i förhållande till statorn, varvid axeln (42, 64) för rotationen eller translationen passerar huvudsakligen genom avkänningsomrâdets (28, 66) masscentrum (41, 63).

2. Bäraggregat enligt krav 1, k ä n n e t elc k n a t fav att bärelementet (22) har i huvudsak cirkulär form och innefattar två flexibla partier (48, 50), varvid ett av de flexibla partierna är beläget på en sida om nämnda förbindningsanordning (32, 34) och det andra flexibla partiet är beläget på andra sidan av nämnda förbind- ningsanordning.

3. Bäraggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att bärelementet (22) innefattar nämnda förbindningsanordning (32, 34) för att pendelliknande uppbära nämnda rörliga element (26) och är beläget mellan samt uppburet av ett första och ett andra statorelement (10, 12), och att nämnda distanselement (40, 44, 46)_är anordnade mel- lan minst ett av statorelementen och bärelementen (22), varvid distanselementen (40, 44, 46) är belägna för att åstadkomma fribärande uppbärning av ett parti av bärele- mentet (22) så att axeln (42) för fribärande rotation sträcker sig genom avkännings- omrâdets (28) masscentrum (41).

4. Bäraggregat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att den pendelliknan- 10 15 20 25 i9oa241~2 de förbindningsanordningen (32, 34) är belägen på nämnda bärelement (22) på maximalt avstånd från nämnda rotationsaxel (42). 1

5. Bäraggregat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att ett av distans- elementen (40, 44, 46) är anordnat mellan vart och ett av statorelementen (10, 12) och nämnda bärelement (22) och att distanselementen (40, 44, 46) är i huvudsak inriktade med avkänningsomrâdets (28) masscentrum (41) g

6. Bäraggregat enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att en kant hos varje distanselement (40, 44, 46) är i huvudsak inriktad med avkänningsområdets (28) mass- cwtmm(4U.

7. Bäraggregat enligt något av kraven 3-6, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda bärelement (22) har i huvudsak cirkulär form och innefattar två böjningssek- tioner (48, 50) för att tillåta radiell utböjning av bärelementet (22). 1

8. Bäraggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c_k n a t av att bärelementet (22) är ringformat och koncentriskt med samt är förbundet med det rörliga elementet (26) medelst minst ett flexibelt element (32, 34), att det ringformade bärelementet g'(22) är anordnat mellan och uppburet av det första och det andra statorelementets '(10, 12) motbelägna ytor, och att ett flertal distanselement (40, 44, 46) är anord- , nade mellan bärelementet (22) och statorelementens (10, 12) motbelägna ytor, varvid distanselementen är belägna huvudsakligen inriktade med avkänningsområdets (28) mass- centrum (41) för att åstadkomma en fribärande uppbärning av det ringformade bärele- mentet så att axeln (42) för fribärande rotation sträcker sig genom avkänningsomrâ- dets (28) masscentrum (41). ,

9. Bäraggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a_t av att minst två flexibla partier (70, 72) förbinder det rörliga elementet (60) med bärelementet (62), varvid ett av de flexibla partierna (70) är beläget på en sida om nämnda axel (64) och det andra flexibla partiet (72) är beläget på andra sidan om nämnda axel (64), och att bärelementet (62) är utformat med en slits (74) på huvudsakligen samma sida om nämnda axel (64) som nämnda distanselement (40, 44, 46). Pooa QUALITY