PL104502B1 - Sonda pomiarowa do mierzenia zuzycia czesci mechanicznych silnikow i maszyn - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sonda pomiarowa do mierzenia zuzycia czesci mechanicznych silników i ma¬ szyn przez pomiar samoindukcji.

Do mierzenia grubosci materialów ferromagnetycznych zwykle stosuje sie znane indukcyjne sondy pomia¬ rowe, zawierajace obwód magnetyczny, otaczajacy uzwojenie, które to sondy umieszcza sie na bryle, której grubosc ma byc zmierzona. Bryla tworzy czesc obwodu magnetycznego i gdy grubosc tej bryly ulega zmianie, na przyklad na skutek zuzycia, wówczas nastepuje odpowiednia zmiana reluktanacji obwodu magnetycznego, stanowiaca miare zuzycia bryly.

Szczególnie w przypadku, gdy konieczny jest pomiar przykladowo zuzycia cylindra w silniku, uklad taki ma wade, polegajaca na tym, ze tego rodzaju sonda pomiarowa nie ma duzej czulosci, poniewaz musi byc umieszczana na zewnatrz na sciance cylindra, zatem nastepujace zmniejszanie grubosci cylindra wskutek zuzycia ma tylko nieznaczny wplyw na reluktancje magnetyczna, poniewaz scianka cylindra ma zwykle raczej duza grubosc, wiec uzyskiwana zmiana reluktancji w obwodzie magnetycznym jest niewielka.

Inna wada sondy o znanej konstrukcji jest to, ze scianka cylindra lub inna czesc mechaniczna nie sa przystosowane do osadzenia na nich tego rodzaju sondy pomiarowej i dlatego trzeba poczynic specjalne przygo¬ towania dla umozliwienia osadzenia sondy pomiarowej w odpowiednim miejscu na sciance cylindra lub na innej czesci mechanicznej.

Sonda pomiarowa do mierzenia zuzycia czesci mechanicznych silników i maszyn przez pomiar samoin¬ dukcji, posiadajaca uzwojenie elektromagnetyczne, wlaczone w obwód pomiarowy i. otoczone obwodem magne¬ tycznym, zbudowanym z rdzenia i plaszcza z materialu o duzej przenikalnosci magnetycznej, ze szczelina robo¬ cza, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze szczelina robocza zastosowanego obwodu magnetycznego zawarta jest miedzy odcinkami rdzenia i plaszcza tego obwodu magnetycznego, a jej dlugosc wyznaczaja po¬ wierzchnie czolowe rdzenia i plaszcza obwodu magnetycznego, stanowiace przedluzenie powierzchni zuzycia czesci mechanicznej. W tego rodzaju sondzie zastosowany plaszcz obwodu magnetycznego wraz z kolpakiem korzystnie ma ksztalt preta dla mozliwosci osadzenia w otworze, którego wylot znajduje sie na powierzchni104502 zuzycia, zas szczelina robocza korzystnie jest prostopadla do powierzchni czolowej sondy. Ponadto szczelina robocza sondy, konczaca sie wraz z plaszczem i rdzeniem obwodu magnetycznego na wspólnej powierzchni czolowej sondy, korzystnie jest usytuowana wspólosiowo wzgledem plaszcza i rdzenia obwodu magnetycznego* Sonda wedlug wynalazku moze posiadac równiez dodatkowe uzwojenie elektromagnetyczne, wlaczone w obwód pomiarowy, które lacznie z rdzeniem i plaszczem obwodu magnetycznego tworzy porównawczy ob¬ wód magnetyczny ze stala szczelina. Przy pomocy tego rodzaju uzwojenia odniesienia mozna uzyskac kompen¬ sacje wplywu temperatury.

Gdy powierzchnia czolowa sondy w plaszczyznie powierzchni czesci mechanicznej podlega zuzyciu, wówczas pole powierzchni szczeliny maleje. Poniewaz samoindukcja uzwojenia w obwodzie magnetycznym zale¬ zy od liczby zwojów uzwojenia oraz od pola powierzchni i od szerokosci szczeliny, oraz poniewaz pole po¬ wierzchni szczeliny jest jedyna wielkoscia, która jest tu zmieniana przez zuzycie, zatem samoindukcja tego uzwojenia maleje proporcjonalnie do zuzycia. Dzieki temu sonda pomiarowa daje poprzez uklad do pomiaru indukcji bezposrednie wskazanie wystepujacego zuzycia.

W przypadku stosowania sondy pomiarowej wedlug wynalazku uzyskuje sie znacznie wieksza czulosc pomiaru niz w przypadku stosowania znanych sond, poniewaz wraz ze zuzyciem powierzchni czesci mechanicz¬ nej zuzyciu ulega bezposrednio szczelina, powodujac znaczne zmniejszenie reluktancji obwodu na skutek zmniej¬ szenia pola powierzchni szczeliny. Ponadto konstrukcja sondy pomiarowej wedlug wynalazku jest zwarta i szczel¬ na, zatem sonde taka mozna wprowadzac w czesc mechaniczna bez obawy mechanicznego uszkodzenia i che¬ micznego oddzialywania na nia smaru, nie ma zatem niebezpieczenstwa blednych pomiarów zuzycia. Przygoto¬ wanie otworu do osadzenia tego rodzaju sondy pomiarowej w odpowiednim miejscu czesci mechanicznej podlega¬ jacej zuzyciu jest czynnoscia latwa i nieskomplikowana.

Sonda wedlug wynalazku jest dokladniej przedstawiona w przykladzie wykonania na rysunku.

Sonda pomiarowa zawiera srodkowy, zasadniczo cylindryczny, podluzny rdzen 1, który ma dwa obwodo¬ we kolnierze 2 i 3, usytuowane w pewnej odleglosci od siebie, przy czym jeden z nich znajduje sie na jednym koncu rdzenia 1. Rdzen 1 jest wykonany z materialu o duzej przenikalnosci magnetycznej. Wokól rdzenia 1 i pomiedzy dwoma obwodowymi kolnierzami 2 i 3 na rdzeniu nawiniete jest uzwojenie 4, a po drugiej stronie kolnierza 2 wokól rdzenia umieszczone jest dodatkowe uzwojenie 5. Rdzen 1 i oba uzwojenia 4 i 5, umieszczone wokól rdzenia, sa otoczone obwodowym plaszczem 6, który jest równiez wykonany z materialu o duzej przeni¬ kalnosci magnetycznej. Plaszcz ten, którego strona zewnetrzna 7 jest nieznacznie stozkowa, co pokazano w spo¬ sób przesadny na rysunku, jest przeznaczony do wciskania w majacy odpowiednia stozkowosc otwór w czesci mechanicznej 8, przykladowo w sciance cylindra silnika wysokopreznego, polegajacej zuzyciu, które ma byc mierzone za pomoca sondy. Plaszcz 6 ma takie wymiary, ze jego powierzchnia czolowa 6a jest usytuowana w tej samej plaszczyznie co powierzchnia zuzycia 11 czesci mechanicznej 8.

Uzwojenie 5 rozciaga sie tylko na czesci dlugosci od kolnierza 2 do wolnego konca rdzenia 1, pozostawia¬ jac wolna czesc koncowa la rdzenia. Plaszcz ten jest skonstruowany tak, ze jego srednica wewnetrzna w obszarze wokól uzwojenia 5 jest nieco wieksza niz srednica zewnetrzna uzwojenia, a w obszarze wokól wolnej czesci koncowej la rdzenia jest nieco wieksza niz srednica zewnetrzna rdzenia. Ten przeswit pomiedzy wewnetrzna powierzchnia plaszcza 6 a uzwojeniem 5 i czescia koncowa la rdzenia jest wypelniony magnetycznie obojetnym materialem, przykladowo tworzywem sztucznym, które pomiedzy rdzeniem 1 a plaszczem 6 tworzy szcze¬ line 12 w obwodzie magnetycznym zwiazanym z uzwojeniem 5. Powierzchnia czolowa Ib czesci koncowej la rdzenia i powierzchnia czolowa szczeliny sa usytuowane w tej samej plaszczyznie co powierzchnia czolowa 6a plaszcza 6, to znaczy w tej samej plaszczyznie co powierzchnia zuzycia 11.

W przeciwleglym koncu sondy, pomiedzy powierzchnie koncowa plaszcza a kolnierz 3 wlozony jest pierscien 13, przykladowo z tworzywa sztucznego lub korzystnie z ciagliwego, magnetycznie obojetnego materia¬ lu, takiego jak miedz, tworzacy stala szczeline w obwodzie magnetycznym zwiazanym z uzwojeniem 4.

W tylnym koncu sondy, czyli w koncu oddalonym od powierzchni zuzycia 11, plaszcz 6 ma wykonany jako nadlew, lub nasadzony kolpak 15 z elektrycznie izolujacego materialu, na przyklad tego samego rodzaju co material w szczelinie 12. Przewody doprowadzen 14 uzwojen 4 i 5 przechodza przykladowo przez tylny kol¬ nierz 3 i przez kolpak 15. W celu odciazenia przewody te moga byc docisniete do kolnierza 3 za pomoca urza¬ dzenia zaciskowego, nie pokazanego na rysunku, a nastepnie przechodza przez kolpak 15.

Sonda wedlug wynalazku dziala nastepujaco. W czesci mechanicznej, której powierzchnia podlega zuzyciu, przewidziany jest stozkowy otwór o takim wymiarze, ze sonde mozna wcisnac w ten otwór i ze powierzchnia czolowa sondy, to znaczy powierzchnie czolowe rdzenia, szczeliny i plaszcza sa usytuowane w tej samej plasz¬ czyznie co powierzchnia tej czesci mechanicznej.

Uzwojenia 4 i 5 sa dolaczone do mostka impedancyjnego, do którego doprowadzone jest napiecie prze-I04S02 3 micnne o stalej czestotliwosci. Obwód magnetyczny zwiazany z uzwojeniem 4 ma stala reluktancje, poniewaz obszar jego szczeliny jest staly, na skutek czego uzwojenie ma zasadniczo stala impedancje. Uzwojenie 4 tworzy uklad odniesienia w obwodzie mostka.

Gdy powierzchnia 11 czesci mechanicznej 8 ulega zuzyciu, wówczas powierzchnia czolowa sondy równiez jest zuzywana. Oznacza to, ze powierzchnia czolowa 6a plaszcza, powierzchnia czolowa szczeliny 12 jak równiez powierzchnia czolowa Ib rdzenia sa zuzywane w kierunku pokazanym strzalka S na rysunku. Poniewaz samoin- dukcja uzwojenia 5 zalezy od liczby zwojów uzwojenia i od powierzchni i szerokosci szczeliny 12, gdyz jest proporcjonalna do pola powierzchni i odwrotnie proporcjonalna do szerokosci, zatem samoindukcja uzwojenia 5 maleje proporcjonalnie wraz ze zuzyciem, które powoduje jedynie zmniejszenie pola powierzchni szczeliny. Na skutek tego impedancja uzwojenia 5 maleje, a w zwiazku z tym za pomoca ukladu mostkowego mozna okreslic zmiane równowagi, która w dobrym przyblizeniu wyznacza zaistniale zuzycie.

Zmiana reluktancji obwodu magnetycznego, który zawiera uzwojenie 5, moze równiez oznaczac zaistniale zuzycie, jezeli uzwojenie 5 jest wlaczone w obwód rezonansowy. W takim przypadku zmiana czestotliwosci pomiarowej potrzebna dla przywrócenia stanu rezonansu równiez wyraza stopien zuzycia.

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe

1. Sonda pomiarowa do mierzenia zuzycia czesci mechanicznych silników i maszyn przez pomiar samoin- dukcji, posiadajaca uzwojenie elektromagnetyczne, wlaczone w obwód pomiarowy i otoczone obwodem magne¬ tycznym, zbudowanym z rdzenia i plaszcza z materialu o duzej przenikalnosci magnetycznej, ze szczelina robo¬ cza, znamienna tym, ze szczelina robocza (12) zastosowanego obwodu magnetycznego (1,6) zawarta jest miedzy odcinkami rdzenia (1) i plaszcza (6) tego obwodu magnetycznego, a jej dlugosc wyznaczaja powierzch¬ nie czolowe (Ib), (6a) rdzenia (1) i plaszcza (6) obwodu magnetycznego, stanowiace przedluzenie powierzchni zuzycia (11) czesci mechanicznej (8).

2. Sonda wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze zastosowany w niej plaszcz (6) obwodu magnetycz¬ nego wraz z kolpakiem (15) ma ksztalt preta dla mozliwosci osadzenia w otworze, którego wylot znajduje sie na powierzchni zuzycia (11), zas szczelina robocza (12) jest prostopadla do powierzchni czolowej (Ib, 6a) sondy.

3. Sonda wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze szczelina robocza (12), konczaca sie wraz z plasz¬ czem (6) i rdzeniem (1) obwodu magnetycznego na wspólnej powierzchni czolowej (6a, Ib) sondy, jest usytuo¬ wana wspólosiowo wzgledem plaszcza (6) i rdzenia (1) obwodu magnetycznego.

4. Sonda wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze posiada dodatkowe uzwojenie elektromagnetycz¬ ne (4), wlaczone w obwód pomiarowy, które lacznie z rdzeniem (1) i plaszczem (6) obwodu magnetycznego tworzy porównawczy obwód magnetyczny ze stala szczelina (13). \' / .<¦ /