Электроизмерительный прибор с прямолинейной шкалой

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве щитовых электроизмерительных приборов для систем контроля и управления сложными объектами. Цель изобретения - повышение виброустойчивости и виброударопрочности прибора - достигается тем, что средство для создания противодействующего момента и момента успокоения выполнено в виде цилиндрического прозрачного резервуара с вязкой жидкостью, в торцах которого установлены на резьбе регулировочные втулки, на резьбовой части каждой втулки закреплены цилиндрические концы конических пружин, между вершинами которых свободно размещен ферромагнитный диск, внутри пружин размещены ограничители перемещения ферромагнитного диска, которые установлены в регулировочных втулках с помощью резьбового соединения с возможностью регулировки, резервуар установлен над лицевой панелью прибора симметрично под стрелочным указателем и перпендикулярно ему, с возможностью перемещения вдоль указателя параллельно лицевой панели, на которой в зоне перемещения резервуара выполнена прямоугольная координатная сетка, плоская шкала закреплена на боковой поверхности резервуара. Устройство содержит корпус 1, измерительный механизм 2 с измерительной катушкой и подвижной частью 3, стрелочный указатель 4, циферблат 5 с прямолинейной шкалой 6, постоянный магнит 7, замкнутый цилиндрический прозрачный резервуар 8 с плоскими основаниями 9, вязкую жидкость 10, кронштейн 11, стопорный винт 12, паз 13 кронштейна, ферромагнитный диск 14, пружины 15, штыревые ограничители 16 перемещения, отверстия 17 регулировочных втулок, прямоугольную координатную сетку 18. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4476979/21 (22) 11.08.88 (46) 07.07,91. Бюл. М 25 (71) Ульяновский политехнический институт (72) Д.М. Белый и Ю.А. Ляхов (53) 621.3.085,31(088.8) (56) Патент ФРГ N. 2445099, кл. G 01 P 1/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 280644, кл. G 01 Р1/00,,1971. (54) ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

С ПРЯМОЛИНЕЙНОЙ. ШКАЛОЙ

„„Я „„1661841 А1 (5!)5 G 12 В 13/00, G 01 Я 1/00 (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве щитовых электроизмерительных приборов для систем контроля и управления сложными объектами. Цель изобретения — повышение виброустойчивости и виброударопрочности прибора — достигается тем, что средство для создания противодействующего момента и момента успокоения выполнено в виде цилиндрического прозрачного резервуара с вязкой жидкостью, в торцах которого установлены на резьбе регулировочные втулки, на

1661841

I

40 резьбовой части каждой втулки закреплены цилиндрические концы конических пружин, между вершинами которых свободно размещен ферромагнитный диск, внутри пружин размещены ограничители перемещения ферромагнитного диска, которые установлены в регулировочных втулках с помощью резьбового соединения с возможностью регулировки, резервуар установлен над лицевой панелью прибора симметрично под стрелочным указателем и перпендикулярно .ему, с возможностью перемещения вдоль указателя параллельно лицевой панели, на которой в зоне перемещения резервуара выполнена прямоугольная координатная сетИзобретение относится к области измерител ьной техники и может быть использовано в качестве щитовых злектроизмерительных приборов для систем контроля и управления сложными объектами, Цель изобретения — повышение виброудароустойчивости и виброударопрочности прибора.

На фиг, 1 дана схема электроизмерительного прибора, вид сверху; на фиг. 2 — 10 вид А на фиг. 1; на фиг, 3 —. вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 — принципиальная схема, поясняющая способ регулировки злектроизмерительного прибора, Электроизмерительный прибор с пря- 15 молинейной шкалой включает установленный в корпусе 1 измерительный механизм 2 с измерительной катушкой и подвижной частью 3 с установленным на ней стрелочным указателем 4, расположенным над циферблатом 5 с прямолинейной шкалой 6 и имеющим закрепленный на свободном конце постоянный магнит 7, устройства для создания противодействующего повороту подвижной части момента и момента успокоения, выполненные в виде замкнутого цилиндрического прозрачного резервуара 8 с плоскими основаниями (крышками) 9, герметически закрывающими объем резервуара, заполненного вязкой жидкостью 10 (в качестве нее использована полиметилсилоксановая жидкость, применяемая обычно в гальванометрах для успокоения подвиж ной части) и установленного на циферблате

5 симметрично под стрелочным указателем

4 с возможностью регулировочного смещения вдоль указателя в кронштейне 11 и фиксации в заданном положении с помощью стопорного винта 12, расположенного в пазу 13 кронштейна 11 (кронштейны 11 со стопорными винтами 12 выполнены с обеих сторон резервуара 8, стопорный винт 12 при ка, плоская шкала закреплена на боковой поверхности резервуара. Устройство содержит корпус 1, измерительный механизм 2 с измерительной катушкой и подвижной частью 3, стрелочный указатель 4, циферблат

5 с прямолинейной шкалой 6, постоянный магнит 7, замкнутый цилиндрический прозрачный резервуар 8 с плоскими основаниями 9, вязкую жидкость 10, кронштейн 11, стопорный винт 12, паз 13 кронштейна, ферромагнитный диск 14, пружины 15, штыревые ограничители 16 перемещения, отверстия 17 регулировочных втулок, прямоугольную координатную сетку 18.

4 ил. заворачивании контактирует с крышкой 9 резервуара 8). Регулировочное смещение резервуара 8 происходит вдоль указателя 4 так, что продольная ось резервуара 8 все время ориентирована перпендикулярно положению стрелочного указателя 4 при обесточенной измерительной катушке (такое положение указателя 4 показано на фиг. 1).

В средней части резервуара 8 концентрично ему с зазором размещен тонкий ферромагнитный диск 14, зажатый без механического присоединения между вершинами двух одинаковых недеформированных конических винтовых пружин 15, имеющий вблизи оснований 9 цилиндрические участки и прикрепленных к основаниям 9 резервуара 8, при этом внутрь пружин 15 введены штыревые ограничители 16 перемещения ферромагнитного диска 14, установленные в резьбовых отверстиях регулировочных втулок 17, ввернутых по выполненной на них наружной резьбе в реэьбовые отверстия оснований 9 резервуара 8 и цилиндрические участки пружин 15, Плоская шкала 6 укреплена на боковой поверхности резервуара 8 параллельно циферблату 5, а на поверхности циферблата 5 в зоне регулировочного смещения резервуара 8 выполнена прямоугольная координатная сетка 18 в виде нанесенных на покрытие шкалы 6 тонких рисок. Шкала 6 введена в боковые пазы в основаниях 9 и приклеена. В торцах регулировочных втулок 17 выполнены пропилы, в торцах штыревых ограничителей 16 выполнены шлицы, что позволяет с помощью специальной отвертки фиксировать, например, втулку 17 и вворачивать ограничитель 16 либо, наоборот, фиксировать ограничитель

16, а вворачивать втулку 17. Ферромагнитный диск 14 зажат между двумя недеформированными пружинами 15, но не прикреплен к ним, т.е. при смещении, например, диска

1661841

14 вправо (фиг. 4) правая из пружин 15 деформируется, а левая остается в исходном положении (фиг. 1). Резервуар 8 вставлен в кольцевые проточки оснований 9 по плотной посадке с помощью герметика, закра- 5 шенного на фиг. 1 темным.. Резьбовые поверхности между ограничителями 16 и втулками 17, а также между втулками 17 и основаниями 9 также покрыты герметиком, поэтому после регулировки прибора обес- 10 печивается герметичность резервуара 8.

Электроизмерительный прибор работает следующим образом.

В начальном положении при обесточенной измерительной катушке стрелочный 15 указатель 4 и ферромагнитный диск 14 расположены в среднем положении (фиг, 1), При подаче в измерительную катушку измеряемого сигнала на подвижную часть 3 действует вращающий момент Мер (фиг. 4), 20 направленный в зависимости от полярности сигнала по или против часовой стрелки (на фиг, 4 — по часовой), подвижная часть 3 вместе с указателем 4 начинает поворачиваться в соответствующую сторону. При 25 этом между закрепленными на указателе 4 постоянным магнитом 7 и ферромагнитным диском 14 в резервуаре 8 возникают силь1 магнитного взаимодействия, за счет которых диск 14 начинает прямолинейно пере- 30 мещаться вдоль резервуара 8, сжимая правую или левую пружину(вданном случае правую), при этом левая пружина 15 остается в исходном нейтральном положении, так как она не деформирована и ферромагнит- 35 ный диск 14 к пружинам 15 не прикреплен, Со стороны правой пружины 15 (фиг. 4) на диск 14 действует противодействующая сила Р=Сх (1), но так как диск 14 магнитными силами связан с подвижной частью 3, то за 40 счет силы F создается приложенный к подвижной части 3 противодействующий момент М<р, равный (фиг, 4) произведению силы F на расстояние от линии действия F (вдоль резервуара 8) до оси вращения по- 45 движной части M p=F(f- д) (2), Если для цилиндрических пружин коэффициент продольной жесткости С вЂ” есть ве- . личина постоянная, то для конических, расширяющихся в сторону перемещения х 50 пружин жесткость С пропорциональна перемещению, т,е. C= kx (3), где k — коэффициент пропорциональности, Тогда противодействующий момент Мпр с учетом выражения (3) равен M

М р=к11 (5), где — измеряемое значение з тока; k> — коэффициент пропорциональности, то, приравнивая (4) и (5), получим выражение шкалы прибора в виде x=kjI (6), где k — коэффициент пропорциональности. Из выражения (6) видно, что предлагаемый прибор имеет линейную шкалу с постоянной чувствительностью по всей длине (кроме того, шкала прямолинейная). Таким образом, перемещение х ферромагнитного диска 14 в резервуаре 8 пропорционально величине I измеряемого тока прямолинейvo, и отсчет перемещений осуществляется по прямолинейной шкале 6, жестко соединенной с резервуаром 8.

Регулировку электроизмерительного прибора осуществляют следующим образом.

Сначала осуществляют рьгулировку заданной виброудароустойчивости и виброударопрочности прибора, Суть регулировки состоит в том, что, зная величину максимальной амплитуды В/ х действующих на прибор вибрационных, линейных или ударных ускорений (эта величина обычно задается в технических условиях на прибор в условиях эксплуатации), определяют с помощью зависимости (1) максимальное рас-. стояние д, на которое магнит 7 может быть удален от ферромагнитного диска 14, чтобы при механических воздействиях на прибор между ними не нарушалась магнитная связь, т,е, чтобы не получился разрыв, Максимальная величина д (фиг. 4) в нулевом положении — и в конце шкалы, в промежуточных точках расстояние между магнитом 7 и диском 14 всегда меньше д .

Для установки заданной величины д в нулевом положении указателя 4 (положение I на фиг. 4) ослабляют стопорный винт 12 и перемещают резервуар 8 в пазу 13 кронштейна 11 до удаления магнита 7 от диска 14 на расстояние д, определяемое по формуле (1), при этом величину заданного смещениями отсчитывают по прямоугольной координатной сетке 18 на поверхности циферблата 5, после чего винт 12 заворачивают. Для того, чтобы магнит 7 не удалился от диска 14 на расстояние больше д в конечном положении указателя (фиг. 4, положение Ii), используют штыревые ограничители 16, являющиеся упорами для диска 14 при отклонении диска от нейтрального положения на расстояние L— максимальное одностороннее отклонение указателя 4 и диска 14. При этом величина L связана с д формуяои .- 2 ф Щ (7). С помощью специальной отвертки при неподвижных регулировочных втулках 17 выворачивают штыревые ограничители 16 на расстояние L от среднего положения, определяемое по уже вычисленному д с помощью формулы (7). При этом значении 1

1661841 расстояние между магнитом 7 и диском 14 в конечном положении !! указателя как раз будет соответствовать заданному д, а односторонняя длина прямолинейной шкалы равна L, при этом отворачивание штырей 16 на расстояние L также проводится с помощью координатной сетки 18 (по ее вертикальным рискам, а смещение д производилось по горизонтальным рискам сетки. Если расстояние д (фиг, 4) может быть увеличено до д (резервуар 8 смещается ниже в положение, показанное пунктиром), то конечное положение указателя 4 будет соответствовать положению !! !. В этом случае и длина шкалы

L возрастет до величины L, т.е. штыревые ограничители 16 также надо сместить от нейтрального положения на расстояние L, определяемое в зависимости от д по формуле (7). При регулировке виброудароустойчивости и длины шкалы надо идти на компромисс, так как одно связано с другим.

Например, если величина Wmax сравнительно мала, то заданную виброудароустойчивость (предотвращения отрыва магнита 7 от диска 14) можно обеспечить и при больших д, т.е. при д ., зато в этом случае можно получить и большую длину шкалы L . Чем больше Wmax, т.е, чем больше виброудароустойчивость прибора, тем для ее обеспечения надо делать меньше величину д и соответственно уменьшать длину шкалы L.

Но просто изменить длину шкалы L при постоянном вращающем моменте нельзя. Если уменьшается длина шкалы, надо соответственно уменьшить максимальную величину вращающего момента Mað " при той же максимальной величине измеряемого тока !. Так как величина вращающего момента определяется типовым измерительным механизмом, который в приборе остается без изменения, то с целью изменения длины шкалы L (максимального отклонения) при том же вращающем моменте Ma! m " в данной конструкции производится регулировка величины продольной жесткости С! каждой из пружин 15, т.е, максимальной жесткости, определяемой по выражению (3) при х, равном L. Величина С! определяется формулой

Mmax (8)

Регулировку жесткости С! производят путем вворачивания-выворачивания с помощью специальной отвертки регулировочных втулок 17 при неподвижных штыревых ограничителях 16 в цилиндрические участки пружин 15. При вворачивании втулок 17 часть пружин 15, в которую ввернута втулка, выключается из работы, рабочая длина пружины как бы уменьшается и суммарная про30

Формула изобретения

Электроизмерительный прибор с прямолинейной шкалой и центральным нулем на лицевой панели, включающий измерительный механизм с измерительной катушкой и подвижной частью с установленным на ней стрелочным указателем с закрепленным на его свободном конце постоянным магнитом и средство для создания противодействующего повороту подвижной части момента и момента успокоения, о т л и ч а юшийся. тем, что, с целью повышения виброудароустойчивости и виброударопрочности прибора, увеличения линейности

его шкалы и расширения возможностей регулировки, средство для создания противодействующего момента и момента успокоения, выполнено в виде цилиндрического прозрачного резервуара с вязкой жидкостью, в торцах которого установлены на резьбе регулировочные втулки, на реэьбовой части каждой втулки закреплены цилиндрические концы конических пружин, между вершина ми которых свободно размещен ферромагнитный диск, внутри пружин размещены ограничители перемещения ферромагнитного диска, которые установлены в регулировочных втулках с помощью резьбового соединения с возможностью регулировки, резервуар установлен над лицевой панелью прибора, симметрично под стрелочным указателем и перпендикулярно ему. с воэмождольная жесткость Ci увеличивается. Если максимальное отклонение указателя (односторонний раствор шкалы) увеличивается от ! до L1, то, как видно из (8), при том же

5 вращающем моменте продольная жесткость С должна уменьшиться, т,е. чувствительность прибора увеличится. Таким образом, если виброудароустойчивость уменьшается, то д увеличивают, кроме то10 ro, увеличивают раствор шкалы L и чувствительность прибора, Вычислив Ci no формуле (8), смещение втулки 17 до получения необходимой жесткости производят на известную величину с помощью той же ко15 ординатной сетки 18 (величина С1 с перемещением втулки 17 связана специальной расчетной таблицей), Можно подбирать Ciu экспериментально, т.е. увеличить длину шкалы до L штыревыми ограничителями 16, 1

20 тогда ферромагнитный диск 14 при том же максимальном значении измеряемого тока не будет доходить до ограничителей 16, постепенно выворачивая втулку 17 иэ пружины

15, т.е. увеличивая чувствительность, можно

25 добиться того, что диск 14 упрется в ограничитель 16, таким образом, регулировка необходимой чувствительности произведена, 1661841

BudA (пойрнупю/ ностью перемещения вдоль указателя параллельно лицевой панели, на которой в зоне перемещения резервуара выполнена прямоугольная координатная сетка, причем плоская шкала закреплена на боковой поверхности резервуара.