SU1753246A1 - Трансформаторный датчик перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  телеизмерений угла поворота балансира или усили  нефтедобывающего станка-качалки . Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей трансформаторного датчика перемещений за счет измерени  не только угла поворота, но и линейных перемещений объекта контрол . Датчик содержит статор, выполненный в виде полого цилиндра с торцовыми крышками, а также обмотки возбуждени  и измерительные обмотки, уложенные в двух кольцевых пазах обеих крышек и переключаемых попарно встречно или согласно зависимости от измер емого параметра - угла поворота или линейного перемещени  ротора , который выполнен из спрессованного ферромагнитного порошка и имеет на своих торцовых поверхност х закрепленные косо- симметрично полукруглые электропроводные пластины. Немагнитна  ось, на которой закреплен ротор выполнена с утолщенным участком в средней части, который оперт с обеих сторон на эластичные манжеты, закрепленные в центрах крышек. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть применено дл  телеизмерений угла поворота балансира или усили  нефтедобывающего станка-качалки .

Известен трансформаторный преобразователь линейных и угловых перемещений, содержащий два неподвижных, коаксиаль- но расположенных цилиндрических магни- топровода одинаковой длины; расположенный в зазоре между ними гладкий ферромагнитный ротор, размещенные в кольцевой проточке одного из магнитопро- водов первична  и вторична  обмотки дли измерени  линейных перемещений и размещенные в двух продольных пазах другого

магнитол ровода первичную и вторичную обмотки дл  измерени  угловых перемещений

11

Наиболее близким к за вленному известен трансформаторный датчик угла поворота , содержащий ферромагнитный цилиндрический ротор, ферромагнитный статор, выполненный в виде полого цилиндра с торцовыми крышками, и размещенные на нем обмотки возбуждени  и измерени 

га.

К его недостаткам следует отнести зависимость индуктивного сопротивлени  обмотки возбуждени  от угла поворота ротора, что может привести к зависимости чувствительности датчика от угла поворота

аOJ

ho

Qv

ротора, т. е. к нелинейности рабочей характеристики датчика. Кроме того, необходимость размещени  обмоток на обеих крышках статора приводит к некоторым конструктивным недостаткам, например к определенному неудобству соединени  между собой измерительных и силовых обмоток датчика.

Целью изобретени   вл емс  расширение функциональных возможностей за счет измерени  не только угловых, но и малых линейных перемещений.

Цель достигаетс  тем, что трансформаторный датчик перемещений, содержащий ферромагнитный статор, выполненный в виде полого цилиндра и расположенных в его торцах крышек, размещенную в кольцевых пазах, которые выполнены на внутренних поверхност х крышек, пару согласно соединенных обмоток возбуждени , пару измерительных обмоток, размещенные в центрах крышек подшипники, установленную с возможностью вращени  немагнитную ось и закрепленный на ней дисковый ротор, выполненный из прессованного ферромагнитного порошка и имеющий на своих торцовых поверхност х закрепленные косо- симметрично полукруглые электропроводные пластины, снабжен двум  эластичными манжетами, размещенными в центрах крышек , на внутренних поверхност х каждой из крышек выполнены вторые кольцевые пазы другого диаметра и по одной паре радиальных пазов, расположенных диаметрально противоположно и соедин ющих между собой оба кольцевых паза, кажда  из измерительных обмоток выполнена в виде двух плоских полукруглых полуобмоток, которые размещены в кольцевых и радиальных пазах соответствующей крышки с возможностью попарного переключени  полуобмоток со встречно-последовательного на согласно-последовательное соединение и синхронного с ним переключени  пар полуобмоток с последовательного соедине- ни Т)а § СТрМное, а немагнитна  ось выпол- ненй с утолщенным участком в средней части, который оперт с обеих сторон на эластичные манжеты.

На фиг. 1 изображен трансформаторный датчик перемещений; на фиг. 2 - крышка датчика; на фиг. 3 и 4 - схемы соединений обмоток датчика при его работе в качестве датчика усилий и датчика угла поворота соответственно .

Датчик содержит ферромагнитный статор 1, выполненный в виде кольца, выточенного из сплошной стали, ротор 2 и две крышки 3 и 4, выполненные прессованием из порошковой стали. Крышки креп тс 

винтами г. статорному кольцу, а ротор насажен на утолщенный участок оси 5, опирающийс  со стороны обеих крышек 3 и 4 о вкладыши (упорные подшипники трени ) б,

выполненные из немагнитного жесткого материала (например, нержавеющей стали) и опирающиес  в эластичные (например, фторопластовые или резиновые) манжеты 7. На основани х ротора 2 косо-симметрично за0 креплены две полукруглые пластины 8, выполненные из немагнитного материала с высокой проводимостью. В обеих крышках статора имеютс  кольцевые пазы 9 и 10 пр моугольного сечени  по окружност м боль5 шего и меньшего радиусов, два радиальных паза 11 и 12. расположенных диаметрально противоположно и соедин ющих между собой оба кольцевых паза (фиг. 2). В обеих крышках в пазах 9 по окружности большего

0 рздиуса расположены полуобмотки 13 возбуждени  (по полуобмотке в каждой крышке ), а в пазах по обеим окружност м и диаметру - измерительные полуобмотки 14 (по две полуобмотки в каждой крышке). Обе

5 крышки имеют крепежные головки круглого сечени : лева  гладкую и права  с резьбой. Крепежные головки выполн ютс  цилиндрической формы: лева  - гладкий выступ на крышке 4 и права  - выступ с

0 резьбой на крышке 3, и используютс  соответственно при измерении усилий в полированном штоке и угла поворота головки балансира станка-качалки,

Работает трансформаторный датчик

5 следующим образом.

При измерении усилий датчик работает как датчик малых линейных перемещений ротора 2 по оси Z. Полуобмотки 13 возбуждени  включаютс  согласно, измеритель0 ные полуобмотки 14, расположенные в одной крышке, соедин ютс  согласно, а пары полуобмоток, размещенные в разных крышках 3 и 4, - встречно. В результате перемещени  ротора 2 по оси Z воздушный

5 зазор с одной торцовой стороны ротора и статора увеличиваетс , а с другой - уменьшаетс , что приводит к увеличению суммарного напр жени  водной паре полуобмоток и уменьшению в другой и, в конечном счете,

O к изменению результирующего напр жени  на выходе датчика, пропорционального перемещению ротора 2 по оси 2. При согласном соединении измерительных полуобмоток 14 в пазах каждой крышки 3 м

5 4 (фиг. 3} поворот ротора 2 практически не вли ет на величину выходного напр жени  этих полуобмоток, ибо увеличение напр жени  одной из них компенсируетс  уменьшением напр жени  другой . Вдобавок ко всему датчик, предназначенный дл  мзмерени  усилий крепитс  на верхней полке балансира станка-качалки так, что поворот ротора практически не возможен.

При измерении угла поворота трансформаторный датчик работает как преобра- зователь угловых перемещений ротора 2. Полуобмороки 13 возбуждени , как и прежде, включаютс  согласно, измерительные полуобмотки 14, расположенные в одной крышке , соедин ютс  встречно, а пары полуобмоток, размещенные в разных крышках 3 и 4 - согласно. В результате поворота ротора 2 напр жение в одной из измерительных полуобмоток 14 на каждой половине увеличиваетс , а в другой - уменьшаетс  и выходное напр жение, равное сумме напр жений обеих пар,измен етс  пропорционально углу поворота ротора 2. При согласном соединении пар измерительных полуобмоток 14, закрепленных в каждой крышке (т. е. при сложении разности напр жений каждой полуобмотки), перемещение ротора 2 по координате 2 не вли ет на величину выходного напр жени , ибо при этом уменьшение результирующего напр жени  одной пары компенсируетс  увеличением напр жени  другой пари. К тому же датчик при измерении угла поворота крепитс  так, чтб перемещение ротора 2 по координате Z при этом практически не возможно,

Claims (1)

1. Формула изобретени  Трансформаторный датчик перемещений , содержащий ферромагнитный статор, выполненный в виде полого цилиндра и расположенных в его торцах крышек, разме- щенную в кольцевых пазах, которые

   выполнены на внутренних поверхност х крышек, пар у согласно соединенных обмоток возбуждени , пару измерительных обмоток , размещенные в центрах крышек подшипники, установленную с возможностью вращени  немагнитную ось и закрепленный на ней дисковый ротор, выполненный из прессованного ферромагнитного порошка и имеющий на своих тор цовых поверхност х закрепленные косо-симметрично полукруглые электропроводные пластины, отличающийс  там, что, с целью расширени  функциональных возможностей са счет измерени  не только угловых, но и малых линейных перемещений , он снабжен двум  эластичными манжетами , размещенными в центрах крышек, на внутренних поэерхност х каждой из крышек выполнены вторые кольцевые пазы другого диаметра и по одной паре радиальных пазов, расположенных диаметрально противоположно и соедин ющих между собой оба кольцевых паза, кажда  из измерительных обмоток выполнена в виде двух плоских полукруглых полуобмоток, которые размещены в кольцевых и радиальных пазах соответствующей крышки с возможностью попарного переключени  полуобмоток со встречно-последовательного на согласно- последовательное соединение и синхронного с ним переключени  обеих пар по уобмоток с последовательного соединени  на встречное, а немагнитна  ось выполнена с утолщенным участком в средней части, который оперт с обеих сторон на эластичные манжеты.

   14 15

   r-ffVlsf --l

   .-чй1,

   11

   10

   V

   -П/Н

   - i/20ФигЗ

   +

   UJ-UJ

   rvn

   Фиг.