Трансформаторный преобразователь больших угловых и малых линейных перемещений

 

Использование: в нефтяной промышленности для телеконтроля работы нефтедобывающего стакана-качалки. Сущность изобретения: преобразователь больших угловых и малых перемещений состоит из выполненных из пресс-порошковой стали кольцевого статора и втиснутых в бокалоподобные стальные корпуса дискообразных магнитопроводов с размещенными в своих пазах обмотками возбуждения и измерения, а также способного совершать угловые и малые линейные перемещения ротора с двумя полуцилиндрами, сдвинутыми относительно друг друга по линейной и угловой оси пресс- порошковыми накладками, насаженными на вал, упирающийся с обеих сторон в подшипники трения с эластичными манжетами в центрах корпусов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительней технике и имеет целью повышение точности, удобства в эксплуатации и расширение функциональных возможностей трансформаторного преобразователя-датчика угловых и линейных перемещений.

Сущность: в паре выполненных из сплошной стали стаканообразных половин корпуса размещены выпрессованные из пресс-порошковой стали полый цилиндр и пара торцовых крышек статора с размещенными в кольцеобразных и радиальных пазах крышек четырехсекционными обмотками возбуждения и измерения, не охватывающими выполненный из сплошней ферромагнитней стали скользящий по линейной и угловой координате в центральных отверстиях торцевых крышек и упирающийся с обеих сторон в подшипники трения с эластичными манжетами в центрах стаканообразных половин корпуса вал ротора с диском, жестко связанный с одной стороны с элементом, задающим только угол поворота, а с другой с элементом, задающим только линейные перемещения; при этом на каждой из диаметрально противоположных сторон роторного диска закреплено по полудиску из пресс-порошковой стали.

Трансформаторный преобразователь питается двухчастотным источником напряжения, что позволяет, используя две пары трехэлементных реактивных двухполюсников, разнохарактерно резонирующих на каждой из двух частот, проводить одновременно измерения линейных и угловых перемещений одним датчиком.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено, в частности для одновременного телеизмерения одним датчиком угла поворота балансира нефтедобывающего станка-качалки и усилий в полированном штоке этого же станка при телеконтроле работы глубинных штанговых насосов.

Известен трансформаторный преобразователь линейных и угловых перемещений, содержащий два неподвижных коаксиально расположенных цилиндрических магнитопровода с парой первичных и вторичных обмоток в кольцевых пазах одного магнитопровода для измерения линейных перемещений и другой парой первичных и вторичных обмоток в продольных пазах другого магнитопровода для измерения угловых перемещений, а также ротор, выполненный в виде свернутого в кольцо треугольного ферромагнитного листа и расположенный в зазоре между коаксиальными магнитопроводами (а.с.N 1224556, G 01 B 7/00, 7/30 1986) Изменение по площади воздушного зазора при измерении линейных перемещений вызывает затруднения в применении такого преобразователя, как датчика малых линейных перемещений.

Наиболее близок к заявляемому преобразователю трансформаторный датчик линейных и угловых перемещений, содержащий статор, выполненный в виде полого цилиндра с торцовыми крышками и обмотками возбуждения и измерительными, уложенными в пазах обеих крышек и переключаемыми попарно встречно или согласно в зависимости от измеряемого параметра-угла поворота или линейных перемещений ротора, выполненного из прессованного ферромагнитного порошка и имеющего на своих торцовых поверхностях косо-симметрично закрепленные полукруглые немагнитные пластины высокой электропроводности, причем ротор насажен на утолщенный средний участок немагнитной оси, опертый с обеих сторон на эластичные манжеты, закрепленные в центрах крышек (а.с. N 1753246, G 01 B 7/00, 7/30, 1992).

Необходимость в попарно-встречном или попарно-согласном переключении обмоток при измерении угла поворота или линейных перемещений приводит к невозможности одновременного преобразования датчиком вышеупомянутых величин в пропорциональные напряжения без существенных изменений в схеме или конструкции датчика.

Целью изобретения является повышение точности преобразований и удобства в эксплуатации, а также расширение функциональных возможностей трансформаторного преобразователя, способного вести одновременно преобразования двух контролируемых величин угловых и линейных перемещений в пропорциональные напряжения различной частоты.

Указанная цель достигается тем, что трансформаторный преобразователь больших угловых и малых линейных перемещений, содержащий в паре выполненных из сплошной стали стаканообразных половин корпуса выпрессованные из порошковой стали полый цилиндр и пару торцовых крышек статора с размещенными в кольцеобразных и радиальных пазах крышек четырехсекционными обмотками возбуждения и измерения, не охватывающими вал ротора с диском, выполненный из сплошной ферромагнитной стали, скольэящий по линейной и угловой координатах в центральных отверстиях торцовых крышек, упирающийся с обеих сторон в подшипники трения с эластичными манжетами в центрах стаканообразных половин корпуса и жестко связанный с одной стороны только с элементом, задающим угол поворота, а с другой только с элементом, задающим линейные перемещения, причем на каждой из диаметрально противоположных сторон роторного диска закреплено по полудиску из пресс-порошковой стали; блок питания преобразователя выполнен двухчастотным, а секции измерительней обмотки преобразователя соединены между собой через две пары трехэлементных реактивных двухполюсников, разнохарактерно резонирующих на каждой из двух частот.

На фиг. 1 представлен преобразователь в продольном разрезе; на фиг.2 - поперечный разрез А-А преобразователя с видом на расположение секций обмоток преобразователя в коаксиальных и радиальных пазах торцовых крышек статора, а на фиг.3 электрическая схема преобразователя схема соединений секций обмоток возбуждения и измерения через трехэлементные реактивные двухполюсники.

Преобразователь (фиг.1 и 2) содержит в паре выполненных из сплошной стали стананообразных половин корпуса 1 выпрессованные из порошковой стали полый цилиндр 2 и пару торцовых крышек 3 статора с размещенными в кольцеобразных и радиальных пазах крышек 3 четырехсекционными обмотками возбуждения 4 и измерения 5, а также дискообразный ротор 6 с двумя пресс-порошковыми полуцилиндрическими накладками 7, размещенными диаметрально противоположно на диске ротора 6, валом своим 8 упирающегося с обеих сторон в подшипники (9) трения с эластичными манжетами 10 в центрах корпусов 1 и после подшипников (9) трения и манжетов 10, с одной стороны соприкасающимся с регулировочным штоком 11, задающим линейные перемещения и свободным от угловых перемещений, а с другой стороны свободным по предельней координате и жесткосвязанным по координате угловой с ведущим стержнем 12, в свою очередь управляемым перпендикулярно расположенным задающим стержнем (на фиг.1 не показан).

Все четыре секции обмотки возбуждения соединены между собой последовательно и согласно и подключены к двухчастотному источнику напряжения, а четыре секции измерительной обмотки 5 через две пары трехэлементных реактивных двухполюсников 13 и 14, разнохарактерно резонирующих на каждой из двух частот.

Работает преобразователь следующим образом: На нижней частоте двухполюсник 13 имеет резонанс напряжений и близкое к минимуму сопротивление, а на верхней резонанс токов и близкое к максимальному сопротивление, тогда как у двухполюсника 14 обратные резонансы и противоположные рассмотренным величины сопротивлений на нижней и верхней частотах.

При этом на нижней частоте секции измерительной обмотки каждой отдельной торцевой крышки статора оказываются включенными встречно, а пары секций - согласно и преобразователь работает как датчик угловых перемещений.

На верхней частоте секции измерительной обмотки каждой отдельной торцевой крышки можно считать включенными согласно, а пары секций встречно и преобразователь работает как датчик линейных перемещений.

Преобразователь, предназначенный для одновременного измерения одним датчиком угла поворота балансира нефтедобывающего станка-качалки и усилий в полированном штоке станка, можно закрепить на струбцинах на траверсе станка-качалки, расположив стержень, задающий угол поворота параллельно оси балансира станка.

Формула изобретения

1. Трансформаторный преобразователь больших угловых и малых линейных перемещений, содержащий в паре выполненных из сплошной стали стаканообразных половин корпуса выпрессованные из порошковой стали полый цилиндр и пару торцовых крышек статора с размещенными в кольцеобразных и радиальных пазах крышек обмотками возбуждения и измерения, а также выполненный из сплошной стали вал ротора с диском, скользящий по линейной и узловой координатам в центральных отверстиях торцовых крышек и упирающийся с обеих сторон в подшипники трения с эластичными манжетами в центрах стаканообразных половин корпуса, отличающийся тем, что обе обмотки выполнены четырехсекционными и размещены вне вала ротора в двух коаксиальных кольцевых и двух диаметрально противоположных радиальных пазах каждой торцовой крышки.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что вал ротора с диском выполнен из ферромагнитной стали, а на каждой из диаметрально-противоположных сторон роторного диска закреплено по полудиску из пресс-порошковой стали.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что вал ротора с одной стороны жестко связан только по угловой координате с элементом, задающим угол поворота, а с другой стороны только по продольной координате с элементом, задающим линейные перемещения.

4. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок питания преобразователя выполнен двухчастотным, а секции вторичных обмоток преобразователя соединены между собой через две пары трехэлементных реактивных двухполюсников, разнохарактерно резонирующих на каждой из двух частот.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3