SU1302147A1 - Индуктивный датчик вибраций - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  вибрадай и ударов , возникающих, например, при эксплуатации машин и агрегатов. Целью изобретени   вл етс  повышение эксплуатационно-технических характеристик индуктивного датчика вибраций при контроле вибраций как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскост х. Этот датчик содержит размещенные внутри ферромагнитного корпуса 7 подвижный посто нный магнит 1, установленный на магнитном подвесе, который образован дополнительными магнитами 5, 6, и две измерительные катушки 3, 4 индуктивности, размещенные в кольцевых канавках на внешней поверхности изол ционной втулки 2 в области торцовых зазоров между магнитами 5, 6 и подвижным магнитом 1. Магниты , установлены во внутренней полости втулки 2, имеющей на своей внутренней поверхности айтифрикционное покрытие 11, выполненное, например, из тефлона . Дл  уменьшени  взаимного коэффициента трени  на поверхность магнита 1 также нанесено антифрикционное покрытие 8, например, из хромированной латуни. При установке датчика на вибрирующий объект происходит относительное перемещение магнита 1 и катушек 3,4, в которых наводитс  ЭДС с ча:стотой вибраций и амплитудой, про- пор191ональной амплитуде вибраций. 1 ил. (Л с со ND vj ;;

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  вибраций и сотр сений, например, возникающих при эксплуатации машин и агрегатов.

Вибрации  вл ютс  одним из главных параметров, характеризующих эксплуатационное состо ние и рабочий режим мащин. Измерение и определение вибраций исключительно важно дл  быстро- Ю ко дл  измерени  вибраций в вертиходных ротационных машин и агрегатов, работающих в длительном эксплуатационном цикле, например паровых и газовых турбин. Устанавливаемые ка них

датчики вибрации часто подвержены вы- направл ющей втулке над жестко устасоким температурам, большим ускорени м и вибраци м значительной амплитуды , достигающей при некоторых эксплуатационных режимах величины в несколько сот шкpoмeтpoв, тогда как при нормальной эксплуатации величина амплитуды вибрации всего несколько микрометров. Датчики вибраций должны иметь малые габариты и вес, линейность характеристики преобразовани  во всем диапазоне измерени  и устойчивость против электромагнитных помех .

Известны индуктивные датчики вибрации , у которых посто нный магнит подвещен на эластичной мембране между двум  жестко закрепленными, катушками , При движении датчика в индукционных катушках индуцируетс  электрическое напр жение, которое усиливаетс  и измер етс  соответствующей измерительной аппаратурой.

Недостатком этих датчиков  вл етс  часта  поломка мембран, особенно при т желых услови х эксплуатации, при повьш1ении амплитуды вибраций,

Изв-естен также индуктивный датчик вибраций (патент США № 4401986, кл, G 08 С 19/06, 1979), содержащий катушку и два кольцевых магнита, установленных коаксиально, В узком зазоре между кольцевыми магнитами установлена тонка  измерительна  катушка, намотанна  на направл ющей втулке. Колебани  внутреннего подвижного кольцевого магнита навод т в измерительной катушке ЭДС, пропорциональную их амплитуде.

Недостатками индуктивного датчика вибраций  вл ютс  относительно слабый сигнал и недостаточно точна  фиксаци  движени  внутреннего подвижного магнита внутри жестко установленного внешнего кольцевого магнита, что вызывает повьшеное трение и задевание взаимно передвигающихс  частей, в результате чего, особенно при малой амплитуде, имеетс  значительна  нелинейность индуктированного напр жени  в зависимости от скорости перемещени  кольцевого магнита. Кроме того , этот датчик можно примен ть толькальном направлении.

В индуктивном датчике вибраций (авторское свидетельство ЧССР № 172849, кл. G 08 С 19/06, 1976)

в

новленным магнитом концентрически азмещена тонка  дискообразна  катушка , над которой установлен аксиально подвижный магнит. Оба магнита имеют взаимно противоположно ориентированные полюсы, в результате чего между ними возникают силы отталкивани , удерживающие подвижный магнит в подвешенном состо нии над неподвижным магнитомо

Однако такое исполнение индуктивного , датчика позвол ет измер ть вибрации только в вертикальном направлении ,

Известен также индуктивный датчик вибраций, у которого подвижный посто нный магнит, наход щийс  в направл ющей втулке, подвешен на двух пружинах , а измерительна  катушка намотана на направл ющей втулке (за вка ФРГ № 2439072, кл. G 01 Н 1/00,1976).

Недостатком такого датчика  вл етс  пониженна  чувствительность, вызванна  треьшем в направл ющей втулке под вли нием крут щего момента , вызванного воздействием обеих пружин на подвижный магнит, который прижимает этот магнит к стенкам втулки . Кроме того, масса и собственна 

частота колебаний Пружин ограничивают возможность использовани  такого датчика довольно узким диапазоном частоты вибраций, а производство пружин с точной характеристикой и габаритами очень сложно и дорого,

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  индуктивный датчик вибраций, содержащий корпус , размещенный в нем на изолированной втулке измерительные катушки, которые соединены встречно последовательно , и посто нный магнит с магнитным подвесом, вьшолненным в виде двух

31

установлен 1ых неподвижно дополнительных .посто нных магнитов, размещенных соосно и ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов основного посто нного магнита (авторе- кое свидетельство СССР К 693118, кл. G 01 Н 11/02, 1977).

Недостатком известного датчика  вл етс  возможность перекоса и заклинивани  инерционного элемента датчи- ка - подвижного посто нного магнита вследствие неравномерного износа как его внешней поверхности, так и внутренней поверхности изол ционной втулки , а также вследствие непараллельно го действи  отталкивающих инерционны элемент магнитных сил в системе его магнитного подвеса в реальных услови х эксплуатации при произвольном положении датчика в пространстве.

Дп  устранени  указанных недостатi

ков и обеспечени  высоких зксплуата- ционно-тех-нических характеристик при контроле вибраций как в вертикальной так и в горизонтальной плоскост х, т.е при соответствующем положении индуктивного датчика вибраций в пространстве , в датчике внутренн   поверхность изол ционной втулки и внешн   поверхность магнита снабжены ан- тифрикционными покрьп и ми, а измерительные катушки установлены в области торцовых зазоров между дополнительными и основным посто нными магнитами .

Предлагаемый индуктивный датчик вибраций имеет малые габариты и выдерживает значительные ускорени  и амплитуды вибраций, сохран   работоспособность при произвольном положе- НИИ в пространстве. Он не сложен в производстве, вьщерживает неравномер ное температурное поле окружающей среды и позвол ет получить относительно мощный выходной сигнал, кото- рый дает возможность устанавливать контрольно-измерительную аппаратуру на значительном от датчика рассто нии . Его чувствительность достаточно велика при обеспечении лин ейности характеристики преобразовани  в диапазоне температур до 250 С.

На чертеже представлен индуктивный датчик вибраций, разрез по продольной оси.

Датчик содержит закрытый цилиндрический корпус 7, вьшолненный из ферромагнитного материала, внутри

1474

которого размещена изол ционна  втулка 2. Во внутренней полости этой втулки по ее торцам жестко закреплены установленные соосно посто нные магниты 5 и 6, образующие магнитный подвес основного посто нного магнита 1, размещенного в средней части втулки и вьшолн ющего.функции инерционной массы датчика. Взаимно последовательна  ориентаци  полюсов дополнительных магнитов 5 и 6 и встречна  ориентаци  их полюсов относительно полюсов основного посто нного магнита 1 обуславливают возникновени аксиально направленных сил отталкивани , действующих в торцовых зазорах 9 и 10 между дополнительными 5 и 6 и основным- 1 посто нными магнитами. Благодар  этому обеспечиваетс  поддержание подвижного магнита 1 на рассто нии от неподвижных магнитов 5 и 6 при любом положении датчика в пространстве.

На внешней цилиндрической поверхности изол ционной втулки выполнены две кольцевые канавки, расположенные в области торцовых зазоров 9 и 10 и предназначенные дл  размещени  в них катушек 3 и 4 индуктивности, намотанных псевдобифил рно, т.е. с взаимно противоположным направлением намотки и взаимным смещением вдоль продольной оси датчика. Встречнопосле- довате ьное соединение этих катушек, благодар  которому реализуетс  дифференциальный принцип измерени , позвол ет увеличить вдвое напр жение на выходе датчика и уменьшить вли ние внешних магнитных полей на результаты измерени . Устранению возмущений от внешних магнитных полей способствует и ферромагнитный корпус 7 датчика.

Подвижный посто нный магнит 1, в котором выполнен осевой вентил ционный канал 12, имеет на своей внещней поверхности, обращенной к поверхности изол ционной втулки 2, антифрикционное покрытие 8. Это покрытие может быть выполнено из хромированной латуни, а втулка 2 может,быть изготовлена из фторопласта, благодар  чему взаимный коэффициент трени  между обращенными одна к другой поверхности магнита и втулки сводитс  к минимуму. Дл  уменьшени  вли ни  . изменений температуры окружающей среды при одновременном уменьшении коэффициента трени  втулка 2 может

быть изготовлена из керамического материала и иметь на своей рабочей поверхности антифрикционное покрытие 11, выполненное, например, из тефлона . Такое вьшолнение уменьшает трение посто нного магнита 1 о внутреннюю поверхность втулки 2 с покрытием 11 и обеспечивает посто нство ее габаритных размеров при относительно больших изменени х теьшературы окружающей среды.

При установке индуктивного датчика на вибрирующий обЬект, например на подшипниковую опору турбины, посто нный магнит 1 начинает перемещатьс  по отношению к остальным част м индуктивного датчика, т.е. по отношению к корпусу 7 с втулкой 2, неподвижным магнитам 5 и 6 и измерительным катушкам 3 и 4. При этом движении Силовые линии посто нного магнита 1 пересекают витки катушек 3 и 4, в которых индуктируетс  ЭДС, пропорциональна  a fflлитyдe вибраций с частотой, равной частоте вибраций Сигнал на выходе датчика равен алгебраической сумме ЭДС, наведенных

Редактор О.Юрковецка  Заказ 1208/41

Составитель С.Скрыпник Техред Н.Глущенко Корректор А.Обручар

Тираж 500Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раумска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

в его обеих катушках, и, таким образом , удваиваетс . Далее он может быть соответствующим образом усилен и преобразован.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Индуктивный датчик вибраций, содержащий корпус 7, размещенные в нем

   на изол ционной втулке 2 измерительные катушки 3 и 4,, соединенные встречно последовательно, и посто нный магнит 1 с магнитным подвесом, выполненным в виде двух установленных не-ПОДВИЖНО дополнительных посто нных магнитов 5 и Ь, размещенных соосно и ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов основного посто нного магнита 1, отличаюЩ и и с   тем, что внутренн   поверхность втулки 2 и внешн   поверхность магнита 1 снабжены антифрикционным покрытием 11, 8, А измерительные катушки 3, 4 установлены в области торцовых зазоров между дополни- ./ тельными 5, 6 и основным 1 посто нными магнитами.