Вакуумметр

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 1 21/24 г () СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР

ОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (1) 4938970/10 (2) 29.04.91 (6) 07.02.93. Бюл, N 5 (1) Московский институт электромеханики и автоматики (72) В.И.Галкин, Е.А,Измайлов и А.А.Маслов (6) 1. Авторское свидетельство СССР . 553507, кл. G 01 1 21/24, 1977, 2. Авторское свидетельство СССР о21978, кл. 6 01 1 21/24, 1979.

3, Приборы для научных исследований, т 33,М2,1962,с.3 — 7, (4) ВАКУУММЕТР (7) Использование: в измерительной техник для тарировки вакуумметров. Сущность

„„. рЦ„„1?93289 Al изобретения: вакуумметр содержит корпус

1, узел подвзса ротора, бесконтактно подвешенный сферический ротор 2, статор электродвигателя 3 раскрутки ротора и устройство измерения скорости вращения ротора. В отличие от прототипа в нем статор подвеса изготовлен в виде двух четырех поr.þcHûx диаметрально расположенных сердечников 5 и 6, симметрично охватывающих сферический ротор 2, в котором выполнено сквозноое цилиндрйческое отверстие, ось которого совпадает с осью ротора. Кроме того, йа роторе выполнены проточки 7, равномерно расположенные в экваториальной зоне ротора, при этом в качестве материала ротора использован феррит, 1 ил, 1793289 времени подготовки прибора к работе и обеспечение работы прибора в произвольных положениях.

Для достижения цели в вакуумметре, содержащем корпус с подводящими каналами, установленные в нем сферический ротор, узел подвеса ротора. статор электродвигателя раскрутки ротора и устройство измерения скорости вращения ротора, узел подвеса ротора выполнен в виде двух по крайней мере двухполюсных сердечников с обмотками, закрепленных одним концом на корпусе и расположенных напротив друг друга на одинаковом рассто50

Изобретение относится к вакуумной технике, предназначено для точного измерения давления в диапазоне 10 -10 мм рт."т. и может быть использовано для тарировки вакуумметров других типов в качестве эталонного, Известны вакуумметры с вращающимся сферическим ротором, в которых используется зависимость коэффициента вязкости разреженного газа от давления.

Использование в них электростатического поля для подвеса сферического ротора резко снижает надежность работы вакуумметра при давлении выше 104 мм рт.ст. из-за электрических пробоев. Использование в вакуумметре металлического ротора приводит к тому, что в нем находятся вихревые токи, приводящие к увеличению времени подготовки прибора к работе и снижению точности вакуумметра.

Прототипом предлагаемого технического решения является вакуумметр, который имеет корпус, статор подвеса в виде сердеч-. ника соленоида, бесконтактно подвешенный сферический ротор, статор 25 электродвигателя для раскрутки металлического ротора и устройство измерения скорости вращения ротора.

В вакуумметре имеет место разогрев ротора вихревыми токами при его разгоне.

В результате медленного охлаждения ротора время подготовки прибора к работе равняется нескольким часам, При механических колебаниях соленоида изменяется магнитный поток в роторе, который вызывает вихревые токи в нем и приводит к его торможению и снижению точности ва- куумметра. Система подвеса ротора, состоящая из солейоида с сердечником и демпфирующего устройства, содержащего 40 стальную иглу, которая находится в баллоне с жидкостью, не позволяет работать при произвольных положениях прибора.

Целью изобретения является повышение точности прибора и улучшение удобст- 15 ва эксплуатации, а именно сокращение янии от центра ротора по обе стороны от него, а статор электродвигателя раскрутки ротора выполнен в виде кольцевого сердечника, охватывающего ротор и установленного между двумя сердечниками узла подвеса на равном расстоянии от каждого из них,. причем в роторе выполнено сквозное осевое цилиндрическое отверстие, а на

его поверхности перпендикулярно оси отверстия — выемки, размещенные равномерно по окружности напротив сердечника статора, причем подводящие каналы и от; верстия ротора расположены соосно, а устройство измерения скорости -вращения ротора выполнено в виде дополнительной обмотки, установленной в пазу выполненном на кольцевом сердечнике статора, при этом ротор. выполнен из феррита.

Анализ аналогичных устройств и устройств близкого назначения, проведенный по источникам патентной и научно-технической литературы, показал, что технические средства, отличающие заявляемое устройство от прототипа, влияют на достигаемый результат и проявляют в заявляемой совокупности признаков новые свойства, что свидетельствует о наличии причинно-следственной связи между новыми признаками и положительным достигаемым результатом.

На чертеже изображен предложенный вакуумметр в разрезе.

Вакуумметр содержит корпус 1, бесконтактно подвешенный сферический ротор 2, статор электродвигателя 3 для раскрутки ротора и.устройство измерения скорости вращения ротора, в состав которого входит дополнительная катушка 4 на статоре электродвигателя. Подвес ротора осуществляется с помощью статора подвеса, изготовленного в виде двух многополюсных диаметрально расположенных сердечников

5 и 6, охватывающих симметрично сферический ротор, Катушки статоров подвеса образуют вместе с последовательно подключенными к ним емкостями резонан.сные контуры. На каждом статоре подвеса имеются по восемь резонансных контуров, Все они через электронное демпфирующее устройство подключены к источнику питания частотой 6000 Гц, Поскольку катушки размещены на полюсах ферритовых магнитопроводов, то их индуктивность зависит от положения ротора в зазоре. Удаление ротора от какого-либо полюса с катушкой приводит к уменьшению индуктивности контура. В результате ток, потребляемый этим контуром, возрастает, увеличивается магнитный поток и, следовательно, сила притяжения ротора. В то же

1793289 вр мя приближение ротора к противополо ному полюсу другого статора подвеса вы ывает увеличение индуктивности контура, уменьшение тока и силы притяжения ротора. Таким образом, разность сил, прило енных к ротору между противоположно ра положенными полюсами, компенсирует си у тяжести и внешнюю нагрузку, воздейст ующие на ротор.

На сферическом роторе 2 выполнено во- 10 семь проточек 7 равномерно расположенных в экваториальной зоне ротора, предназначенных для разгона ротора частотным методом. Кроме того; ротор имеет ск озное отверстие. необходимое для вы- 15 ст вки ротора в требуемом положении. Коли ество проточек на роторе равно числу по юсов статора электродвигателя, Создава мое вращающее магнитное поле статора ув екает за собой ротор. Использование в 20 ка естве материала ротора феррита с повыше ным удельным электрическим сопротивлением позволяет практически исключить на1рев ротора вихревыми токами. Как извест о, время готовности прибора к работе 25 ра но времени раскрутки ротора и времени пе еходного теплового пооцесса. Так как ротор при раскрутке не нагревается, то время готовности прибора определяется тольI

Ко временем раскрутки ротора. 30

Однако при использовании ферритового ротора возникает проблема раскрутки ротора, которая решается путем выполнения на сферическом роторе проточек в количестве, кратном числу полюсов статора 35 эл ктродвигателя, равномерно расположе ных в экваториальной зоне ротора и стато а электродвигателя, изготовленного в ви е сердечника, охватывающего ротор в области проточек ротора. Применен частот- 40 ны метод раскрутки, Ротор имеет темную по ерх часть, что затрудняет измерение его сК рости оптическим способом. Поэтому в па ы статора уложена дополнительная обмотка устройства измерения скорости по 45 изменению индукции в рабочем зазоре. При механических колебаниях вакууммегра в роторе не возникают вихревые токи, пр водящие к потере точности из-за его торможения. 50

Выполнение статоров подвеса в виде двух многополюсных диаметрально располо кенных сердечников, охватывающих симметрично сферический ротор, улучшает эксплуатационные характеристики прибо- 55 ра; а именно позволяет работать вакуумметру при произвольных положениях прибора, Устройство работает следующим образом, Сначала подается напряжение на статор подвеса, При этом осуществляется бесконтактный подвес ротора. Ось ротора направляется вдоль оси статора электродвигателя, Ориентация ротора вызвана взаимодействием мзгнитного поля статора подвеса с ротором, имеющим сквозное отверстие, Затем подается напряжение на статор электродвигателя, создающее вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой -ротор. По достижении необходимой скорости вращения отключают электродвигатель, Давление газа, протекающего через прибор по трубкам 8, определяется по формуле

1о N NO.

Т to где No, об/с — скорость вращения ротора в момент времени t<

N, об/с — скорость вращения ротора в момент времени t;

К вЂ” коэффициент, зависящий от инерциальных свойств ротора, а также от температуры и молекулярного веса газа, Скорость вращения ротора измеряется катушкой 4, которая запитывается частотой, отличной от частоты электродвигателя и подвеса.

Испытания макетного образца показали, что переходный тепловой режим металлического ротора, взвешенного в магнитном поле, продолжается около 3,5 ч, а время раскрутки менее 10 мин. Поэтому использование ротора, изготовленного из феррита с повышенным удельным сопротивлением и имеющего проточки, позволяет уменьшить время готовности прибора к работе с 3 ч 40 мин до 10 мин, т.е, в 22 раза.

Использование s качестве материала ротора феррита, у которого удельное электрическое сопротивление примерно в 10 раз

7 больше, чем у металла, практически устраняет вихревые токи, приводящие к торможению ротора и тем самым существенно повышает точность прибора.

Выполнение статоров подвеса в виде двух многополюсных диаметрально расположенных сердечников, охватывающих симметрично сферический ротор, улучшает эксплуатационн ые ха рактеристики и рибора, а именно позволяет работать вакуумметру при произвольных положениях прибора.

1793289

Составитель В.Галкин

Техред M.Моргентал

Корректор ЭЛончакова

Редактор

Заказ 498 Тираж Подписное

ВНИИП11 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Формула изобретения

Вакуумметр, содержащий корпус с подводящими каналами. установленные в нем сферический ротор, узел подвеса ротора, статор электродвигателя раскрутки ротора, и устройство измерения скорости вращения ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и улучшения удобства в эксплуатации, узел подвеса ротора выполнен в виде двух по крайней мере четырехполюсных сердечников с обмотками, закрепленных одним концом на корпусе и расположенных напротив друг Друга на одинаковом расстоянии щ центра ротора по обе стороны от него, а статор электродвигателя раскрутки ротора выполнен в виде кольцевого сердечника, охватывающего ротор и установленного между двумя сердечниками узла подвеса на равном расстоянии от каждого из них, причем в роторе выполнено сквозное осевое цилиндрическое отверстие, а на его поверхности перпендикулярно оси отверстия — выемки, размещенные равномерно по окружности напротив сердечника статора, причем подводящие каналы и отверстие ротора расположены соосно, а устройство измерения частоты вращения ротора выполнено в виде дополнительной обмотки, установленной в пазу, выполненном на кольцевом сердечнике статора, при этом ротор выполнен из феррита.