SU987526A1 - Device for checking shaft rotation speed - Google Patents

Description

Translated fromRussian

(5it) УСТРОЙСТВО дл  КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ(5it) DEVICE FOR SPEED CONTROL

1one

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполы зовано, например, дл  контрол  скорости и наличи  вращени  объектов, наход щихс  во взрывоопасных помещени х , в замкнутых, или герметичных объемах.The invention relates to a measurement technique and can be used, for example, to control the speed and the presence of rotation of objects in explosive rooms, in enclosed or hermetic volumes.

Известно устройство дл  контрол  скорости вращени , содержащее датчик скорости вращени , включающий св занный с контролируемым валом посто нный магнит с радиальной намагниченностью , измерительный элемент в виде обмотки на тороидальном сердечнике, / включенной в измерительную схему и отделенную от посто нного магнита токопровод щим стаканом, и индикатор. При вращении посто нного магнита в токопровод щем стакане навод тс  вихревые токи, которые создают свой магнитный поток, уменьшающий магнитный поток от посто нного магнита и,следовательно , снижающий подмагничивание тороидального сердечника, при этом ВРАЩЕНИЯ ВАЖA device for controlling rotational speed is known, comprising a rotational speed sensor comprising a permanent magnet with a radial magnetization associated with the shaft to be monitored, a measuring element in the form of a winding on a toroidal core, / included in the measuring circuit and a conducting glass separated from the permanent magnet, and indicator. When a constant magnet rotates in a conductive glass, eddy currents are induced, which create their own magnetic flux, which reduces the magnetic flux from the permanent magnet and, therefore, reduces the magnetic bias of the toroidal core, and ROTATION IMPORTANT

увеличиваетс  индуктивность обмотки, размещенной на нем. Кроме того, чем больше скорость вращени  контролируемого вала, тем сильнее экранирующее действие токопровод щего стакана и тем больше сигнал на выходе измерительной схемы 1 .the inductance of the winding placed on it increases. In addition, the greater the speed of rotation of the monitored shaft, the stronger the shielding effect of the conductive glass and the greater the signal at the output of the measuring circuit 1.

Недостаток известного устройства состоит в невозможности его использовани  во взрывоопасных помещени х, так как наличие токонесущей обмотки ограничивает область применени  его. Кроме того, при применении устройства в услови х работы с агрессивными средами . приходитс  помещать обмотку с тороидальным сердечником в защитный чехол, что увеличивает зазор между сердечником и посто нным магнитом и уменьшает выходной сигнал. Причем посто нный магнит взаимодействует с измерительным элементом в виде обмотки на тороидальном сердечнике через неподвижнь ) токопровод щий стакан. Устройство чисто электрическое с большими токами и индуктивност ми, исключающими его использование во взрывоопасных помещени х. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  контрол  скорости вращени , содержащее неподвижное сопло, св занное с источником продуваемой среды, заслонку, установленную на деформируемом элементе, и индикатор. В известном устройстве заслонка сопла выполнена в виде центрированного по наружному диаметру относительно оси вращени  сплошного диска, укрепленного на вращающемс  валу и деформируемого под воздействием центробежных сил. При вращении вала зазор между соплом и диском увеличиваетс , уменьшаетс  сопротивление истечению воздуха через сопло и уменьшаетс  дав ление его перед соплом, что регистрируетс  индикатором 2 }. Недостаток известного устройства состоит в ограниченности диапазона контролируемых скоростей Ограниченность диапазона контролируемых скорос тей определ етс  неравномерностью деформации материала диска« Цель изобретени  - расширение области применени  известного устройства . Дл  достижени  цели в устройство введен посто нный магнит, установленный на валу, заслонка выполнена в виде жестко скрепленных между собой ферромагнитного и токопровод щего дис ков, причем токопровод щий диск установлен со стороны магнита, а деформи .руемый упругий элемент жестко закреплен в корпусе. Кроме того, токопровод щий диск снабиен цилиндрическим токопровод щим выступом, установленным по центру дис ка между полюсами посто нного магнита выполненного вилкообразным. На чертеже показано предлагаемое устройство. Устройство состоит из сопла 1 , неподвижно , укрепленного в корпусе 2, заслонки сопла 1, выполненной в виде жестко скрепленных между собой ферро магнитного 3 и токопровод щего k дис ков, взаимодействующих с укрепленным на вращающемс  валу 5 посто нным Mai нитом 6, и индикатора 7, подключенно го к линии 8 между соплом 1 и дросселем 9. Токопровод щий диск k совме щен с дном стакс на 10, выполненного в виде сильфона и обеспечивающего одвижность в осевом направлении дисков 3 и . Между полюсами посто нного магнита 6, имеющего вилкбобразную форму , размещен цилиндрический токопровод щий выступ 11. Выступ 11 выполнен в виде усеченного конуса, малым основанием скрепленного с токопр6вод щим диском k или выполненного заодно с ним. Подвижность дисков 3 и 4 может быть обеспечена как за счет упругости цилиндрической части стакана 10, так и за счет выполнени  дна его из упругого материала, например, резины. То ко про вод щий диск необходимо выполн ть из немагнитного токопровод щего материала с малым удельным электрическим сопротивлением, например, меди . В любом случае то коп ро вод щий диск должен располагатьс  между ферромагнитным диском 3,и посто нным магнитом 6, так как необходимо, чтобы он пронизывалс  магнитными силовыми лини ми посто нного магнита 6. Устройство работает следующим обра зом. Если вал 5 не вращаетс , магнитный поток посто нного магнита 6 замыкаетс  через ферромагнитный диск 3, пронизыва  токопровод щий диск k, при этом за счет действи  магнитных сил ферромагнитный диск 3 подт нут к посто нному магниту 6, что достигаетс  за счет упругости сильфона, образующего стенку стакана 10. В это врем  зазор между соплом 1 и ферромагнитным диском 3 максимальный и стру  воздуха почти беспреп тственно выходит из сопла 1 . Токопровод щий диск k не оказывает в это врем  никакого вли ни  на прохождение магнитного потока. При вращении вала 5 с посто нным магнитом 6 в токопровод щем диске начинают наводитьс  вихревые токи, которые в свою очередь создают свой магнитный , направленный встречно магнитному потоку их создавшему., т.е. магнитному потоку посто нного магнита 6. Это уменьшает степень взаимодействи  между посто нным магнитом 6 и ферромагнитным диском 3 последнии начинает удал тьс  от посто нного магнита 6 в сторону уменьшени  зазора между соплом 1 и ферромагнитным диском 3. Упругие силы со стороны упругого стакана 10, которые раньше были уравновешены магнитным взаимодействием между посто нным магнитом 6 и ферромагнитным диском 3, также наминают способствовать уменьшению указанного зазора. Уменьшение указанног зазора ведет к увеличению сопротивле ни  истечению воздуха из сопла 1 и увеличению давлени  в линии 8, что фиксируетс  индикатором 7 давлени , отградуированного в числах оборотов вала 5. Необходимо отметить, что при малы зазорах между посто нным магнитом 6 и ферромагнитным диском 3 можно допустить отсутствие рассе ни  потока и считать, что весь магнитный поток посто нного магнита 6 замыкаетс  через ферромагнитный диск 3, пронизыва  то ко ведущий диск . Чтобы сохранить это допущение при увеличении ск рости вращени  вала 5, когда экранирующего действи  токопровод щего диска рассто ние магнитного потока увеличиваетс ,в устройстве токопровод щий диск снабжен кольцевым выступом 11, расположенным меж ду полюсами вилкообразного посто нно го магнита 6,.. Выступ 11, во-первых, J peп тcтвyет рассе нию той части магнитного потока посто нного магнита 6, котора при увеличении числа оборотов вала 5 из-за экранирующего действи  токопровод щего диска k должна была бы зить вдоль него (ведь поток посто нного магнита остаетс  неизменным), не проход  через .ферромагнитный диск 3, а следовательно и не пронизыва  токопровод щий диск f. Наличие выступа 11 в котором тоже навод тс  токи , заставл ет в большем диапазоне из менени  скорости вала 5 значительную часть магнитного потока посто нного магнита 6 замыкатьс  через феррома - нитный диск3. Во-вторых, вихревые то ки, наведенные в выступе 11, так же направлены встречно магнитному потоку посто нного магнита 6 и способствуют уменьшению его взаимодействи  с ферромагнитным диском 3, т.е. способствуют уменьшению зазора между соп лом 1 и ферромагнитным диском 3. Чем больше скорость вала 5, тем больше это их вли ние, так как неуклон но увеличиваетс  часть магнитного потока , пронизывающа  его. Этому способ ствует и коническа  форма его, так как увеличивающимс  магнитным потоком пронизываетс  все более массивна  часть его. Также необходимо отметить, что увеличение зазора между посто нным магнитом 6 и ферромагнитным дис26 ком 3 увеличивает сопротивление магнитной цеп,и и уменьшает степень магнитного взаимодействи  между ними, способству  тем самым еще большему удалению ()ерромагнитного диска 3 Предлагаемое устройство можно использовать практически в помещени х любой категории и с одновременным обеспечением контрол  за вращением рабочих органов, наход щихс  в замкнутых или герметичных объемах. В нем нет токонесущих элементов - источников искры, а стакан можно выполнись практически из любого стойкого к агрессивным средам -материала - важно обеспечить подвижность заслонки сопла , выполненной в виде скрепленных между собой ферромагнитного и токопровод щего дисков. Расширение диапазона контролируемых скоростей достигаетс  пр мо пропорциональным изменением в больших пределах зазора между соплом и заслонкой при изменении скорости вращени  контролируемого вала. При увеличении скорости вращени  контролируемого вала в токопровод щем диске навод тс  все более увеличивающиес  вихревые токи, которые способствуют уменьшению магнитного взаимодействи  между посто нным магнитом и ферромагнитным диском и удалению последнего от посто нного магнита. Снабжение токопровод щего диска токопровод щим цилиндрическим выступом, вход щим в полость между полюсами вилкообразного посто нного магнита, преп тствует уменьшению доли магнитного потока, пронизывающего токопровод щйй диск, при увеличении скорости вращени  вала, когда растет экранирующее вли ние или, можно сказать, магнитное сопротивление токопровод щего диска , В то же врем  необходимо иметь в виду, что с увеличением зазора между посто нн1 м и ферромагнитнымдиском растет сопротивление прохождению магнитного потока через увеличиваю1чий воздушный зазор, что уменьшает степень взаимодействи  между посто нным магнитом и ферромагнитным диском и способствует увеличению зазора Между посто нным магнитом и ферромагнитным диском, хот  величина вихревых токов В токопровод щем диске постепенно уменьшаетс  из-за увелииени  зазора. Кроме того, с уменьшением магнитного взаимодействи  между посто нным магнитом и ферромагнитным диском рзсA disadvantage of the known device is the impossibility of its use in explosive rooms, since the presence of a current-carrying winding limits its field of application. In addition, when using the device in conditions of working with aggressive media. It is necessary to place a winding with a toroidal core in a protective case, which increases the gap between the core and the permanent magnet and reduces the output signal. Moreover, the permanent magnet interacts with the measuring element in the form of a winding on a toroidal core through a stationary conductive glass. The device is purely electric with large currents and inductances that exclude its use in explosive rooms. Closest to the invention in its technical essence is a device for controlling the speed of rotation, comprising a fixed nozzle connected to the source of the purged medium, a damper mounted on the deformable element, and an indicator. In the known device, the nozzle flap is made in the form of a solid disk centered on the outer diameter relative to the axis of rotation, mounted on a rotating shaft and deformed by centrifugal forces. When the shaft rotates, the gap between the nozzle and the disk increases, the resistance to the outflow of air through the nozzle decreases, and its pressure in front of the nozzle decreases, which is recorded by the indicator 2}. A disadvantage of the known device is the limited range of controlled speeds. The limited range of controlled speeds is determined by the uneven deformation of the disc material. The purpose of the invention is to expand the scope of application of the known device. To achieve the goal, a permanent magnet mounted on the shaft is inserted into the device, the flap is made in the form of ferromagnetic and conductive disks rigidly bonded to each other, the conductive disk being mounted on the magnet side, and the deformable elastic element is rigidly fixed in the housing. In addition, the conductive disk is mounted with a cylindrical conductive protrusion installed in the center of the disk between the poles of a permanent magnet made with a fork. The drawing shows the proposed device. The device consists of a nozzle 1, fixedly fixed in the housing 2, a flap of the nozzle 1, made in the form of a ferromagnetic 3 rigidly bonded to each other and conductive k disks interacting with fixed Mai 6 mounted on the rotating shaft 5, and indicator 7 connected to the line 8 between the nozzle 1 and the throttle 9. The conductive disk k is connected to the bottom of the stax by 10, made in the form of a bellows and provides the axial movement in the axial direction of the disks 3 and. A cylindrical conductive projection 11 is placed between the poles of the permanent magnet 6, which has a fork shape. The protrusion 11 is made in the form of a truncated cone, with a small base fastened to the current-conducting disk k or made integral with it. The mobility of the disks 3 and 4 can be provided both by the elasticity of the cylindrical part of the glass 10, and by making the bottom of it from an elastic material, for example, rubber. This conductive disk must be made of a nonmagnetic conductive material with low electrical resistivity, such as copper. In any case, the copying disk must be positioned between the ferromagnetic disk 3 and the permanent magnet 6, since it is necessary that it be penetrated by the magnetic force lines of the permanent magnet 6. The device operates as follows. If the shaft 5 does not rotate, the magnetic flux of the permanent magnet 6 closes through the ferromagnetic disk 3, penetrates the conductive disk k, and due to the magnetic forces the ferromagnetic disk 3 is pulled toward the permanent magnet 6, which is achieved due to the elasticity of the bellows forming the wall of the cup 10. At this time, the gap between the nozzle 1 and the ferromagnetic disk 3 is maximum and the air jet almost unimpededly leaves the nozzle 1. The conductive disk k has no effect at this time on the passage of the magnetic flux. When the shaft 5 with a permanent magnet 6 is rotated, eddy currents begin to induce in the conductive disk, which in turn create their own magnetic, directed oppositely to the magnetic flux, which created them. the magnetic flux of the permanent magnet 6. This reduces the degree of interaction between the permanent magnet 6 and the ferromagnetic disk 3 of the latter begins to move away from the permanent magnet 6 in the direction of reducing the gap between the nozzle 1 and the ferromagnetic disk 3. Elastic forces from the elastic cup 10, which previously, they were balanced by the magnetic interaction between the permanent magnet 6 and the ferromagnetic disk 3, and they also help to reduce this gap. Decreasing this gap leads to an increase in resistance to the outflow of air from the nozzle 1 and an increase in pressure in line 8, which is recorded by pressure indicator 7, calibrated in shaft rotation numbers 5. It should be noted that with small gaps between the permanent magnet 6 and the ferromagnetic disk 3 assume that there is no scattering of the flux and assume that the entire magnetic flux of the permanent magnet 6 is closed through the ferromagnetic disk 3, then penetrates to the drive disk. To maintain this assumption when increasing the speed of rotation of the shaft 5, when the shielding effect of the conductive disk increases the magnetic flux distance, in the device the conductive disk is equipped with an annular protrusion 11 located between the poles of the forked permanent magnet 6,. The protrusion 11 Firstly, J rep compresses the part of the magnetic flux of the permanent magnet 6, which, with an increase in the speed of the shaft 5 due to the shielding effect of the conductive disk k, would have to flow along it Nogo magnet remains unchanged), without passing through .ferromagnitny disk 3, and therefore not penetrating the conductive disk f. The presence of a protrusion 11 in which currents are also induced, causes, in a larger range of variations in the speed of shaft 5, a significant part of the magnetic flux of the permanent magnet 6 to close through the ferro-disk 3. Secondly, the eddy currents induced in the protrusion 11 are also directed opposite to the magnetic flux of the permanent magnet 6 and help reduce its interaction with the ferromagnetic disk 3, i.e. help reduce the gap between the nozzle 1 and the ferromagnetic disk 3. The greater the speed of the shaft 5, the greater their influence, as the part of the magnetic flux penetrating it increases steadily. The conical shape of it also contributes to this, since an increasing magnetic flux penetrates an increasingly massive part of it. It should also be noted that increasing the gap between the permanent magnet 6 and the ferromagnetic disk 3 increases the resistance of the magnetic circuit, and reduces the degree of magnetic interaction between them, thereby further removing () the electromagnetic disk 3. The proposed device can be used almost indoors any category and with simultaneous monitoring of the rotation of the working bodies in confined or hermetic volumes. It does not have current-carrying elements - sources of spark, and the glass can be made from almost any resistant to aggressive media material - it is important to ensure the mobility of the nozzle flap, made in the form of ferromagnetic and conductive disks fixed together. Expansion of the range of controlled velocities is achieved directly proportional to the change in the large limits of the gap between the nozzle and the flap when changing the speed of rotation of the controlled shaft. With an increase in the rotational speed of the monitored shaft, more and more increasing eddy currents are induced in the conductive disk, which reduce the magnetic interaction between the permanent magnet and the ferromagnetic disk and remove the latter from the permanent magnet. Supplying the conductive disk with a conductive cylindrical protrusion entering the cavity between the poles of a fork-shaped permanent magnet prevents a decrease in the fraction of the magnetic flux penetrating the conductive disk when the speed of rotation of the shaft increases, when the shielding effect increases or, one can say, magnetic resistance of the conductive disk. At the same time, it must be borne in mind that with increasing gap between the constant and the ferromagnetic disk the resistance to the passage of magnetic flux through the chivayu1chy air gap, which reduces the degree of interaction between a permanent magnet and a ferromagnetic disc and increases the gap between the permanent magnet and the ferromagnetic disc, although the magnitude of the eddy currents in the conductive present disk gradually decreases due uveliieni gap. In addition, with a decrease in the magnetic interaction between the permanent magnet and the RHS ferromagnetic disk

Claims (2)

Translated fromRussian

Формула изобретенияClaim1. Устройство для контроля скорости вращения вала, содержащее неподвижное сопло, подключенное к источнику²⁵продуваемой среды, заслонку, установ8 ленную на деформируемом упругом элементе, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введен постоянный магнит, установленный на валу, заслонка выполнена в виде жестко скрепленных между собой ферромагнитного и токопроводящего дисков, причем токопроводящий диск установлен¹⁰ со стороны магнита, а деформируемый упругий элемент жестко закреплен в корпусе.1. A device for controlling the speed of rotation of the shaft, containing a fixed nozzle connected to the source^{25 of the} blown medium, a flap mounted on a deformable elastic element, and an indicator, characterized in that, in order to expand the measuring range, a permanent magnet installed on the shaft, the shutter is made in the form of ferromagnetic and conductive disks rigidly fastened together, moreover, the conductive disk is mounted¹⁰ on the magnet side, and the deformable elastic element is rigidly fixed in the housing.2. Устройство по п. ^отличающееся тем, что токопроводящий диск снабжен цилиндрическим токопроводящим выступом, размещенным по центру диска между полюсами постоянного магнита, выполненного вилкообразным .2. The device according to p. ^ Characterized in that the conductive disk is equipped with a cylindrical conductive protrusion located in the center of the disk between the poles of a permanent magnet, made fork-shaped.