Устройство для измерения усилий,

 

О A44-- - И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советский

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23.1Ч.1971 (№ 1647899/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26.Х.1973. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 21.III.1974

М. Кл. б Oll 1/14

Государственный комитет

Совета а1инистрав СССР ао делам изобретений и открытий

УДК 531 781(088.8) Авторы изобретения

О. Г. Кациельсон, P. С. Восканян, А. Н. Воробьев, В. Н. Крайнов и В. Б. Никитский

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ТЕЛА, ИЗОЛИРОВАННЫЕ

ОТ В Н ЕШ Н ЕЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к приборам для физико-химических исследований, связанных с измерением усилий, действующих на тела, находящиеся в замкнутом сосуде, магнитных, электрических, гидростатических, гидродинамических, аэродинамических и других сил.

Известно устройство для измерения веса тел, находящихся в замкнутом сосуде, содержащее расположенную внутри замкнутого сосуда подвижную систему из жестко соединенных между собой грузоподъемной чаши и основного постоянного магнита, размещенную внутри соленоида, являющегося исполнительным элементом системы вертикального слежения, и центрирующее устройство.

Однако в известном устройстве для уравновешивания начального веса подвижной системы в катушке соленоида должен протекать ток определенной величины, что требует стабилизации тока соленоида с большой точностью и, кроме того, ограничивает пределы измерения.

В предлагаемом устройстве для повышения точности и чувствительности основной постоянный магнит размещен внутри двух неподвижно установленных обойм из стержневых магнитов, обращенных один к другому одноименными полюсами, причем нижний полюс основного магнита имеет тот же знак, что и нижние полюса стержневых магнитов нижней обоймы. Центрирующее устройство выполнено в виде четырех дополнительных постоя IHbIx магнитов, жестко связанных с подвижной системой и размещенных горизонтально вблизи направляющих вертикальных ферромагнитных стержней. При этом два из дополнительных магнитов размещены внутри соленоидов, являющихся исполнительными элементами систем горизонтального слежения.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Внутри замкнутого сосуда 1 расположена подвижная система из жестко соединенных между собой грузоподъемной чаши 2 и основного подвижного магнита 3. Магнит 3 размещен внутри соленоида 4, представляющего собой две катушки, включенные так, что их магнитные поля направлены навстречу один другому. Положение подвижной системы в верти20 кальной плоскости контролируется системой вертикального слежения, состоящей из датчика положения — пластины 5, жестко связанной с подвижной системой, катушки 6 высокочастотного генератора 7, операционного уси2В лителя 8, измерителя тока 9 и соленоида 4.

Магнит 3 размещен внутри двух неподвижно установленных обойм из стержневых магнитов 10 и 11. Стержневые магниты 10 притягивают магнит 3 вверх (по направлешпо

30 стрелки), а магниты 11 отталкивают его вверх

403974

3 (по направлению стрелки). В результате совместного действия стержневых магнитов 10 и

11 подвижный магнит находится во взвешенном состоянии, которое устойчиво в вертикальном направлении, так как при перемещении магнита 3 вверх действующее на него тяговое усилие магнитов 10 и 11 уменьшается, а при перемещении вниз — увеличивается.

В горизонтальной плоскости положение подвижной системы без центрирующего устройства неустойчиво: магнит 3 притягивается к боковой поверхности стержневых магнитов 10 и

11. Устойчивое положение возможно лишь при расположении магнита 3 строго по центру, на равном расстоянии от магнитов 10 и 11. Устойчивость в горизонтальной плоскости обеспечивается с помощью центрирующего устройства.

Центрирующее устройство содержит четыре дополнительных постоянных магнита 12.

Магниты размещены горизонтально и жестко связаны с подвижной системой. Два из этих магнитов 12 размещены внутри соленоидов 13 и имеют датчики положения — пластины 14.

Кроме них в систему горизонтального слежения входят катушка 15 высокочастотного генератора 16, операционный усилитель 17 и соленоиды 13.

Во избежание поворота подвижной системы вокруг оси полюса магнитов 12 размещены вблизи направляющих вертикальных ферромагнитных стержней 18. Длина стержней выбирается такой, чтобы на результатах измерения не сказывалась реакция на вертикальное перемещение подвижной системы.

Центрирующее устройство работает следующим образом.

Если подвижный магнит 3 отклоняется, например, вправо, то соединенная с ним пластина 14 приближается к катушке 15. При этом изменяется величина выходного сигнала генератора 16. Этот сигнал поступает на вход операционного усилителя 17, а далее — в соленоид 13, который воздействует на магнит 12, отклоняя его влево. И наоборот, отклонение пластины 14 влево вызывает выталкивание магнита 12 вправо, компенсирующее это отклонение.

Рассмотрим процесс измерения усилий, действующих на грузоподъемную чашу 2 в замкнутом сосуде 1. При увеличении веса на грузоподьемной чаше нарушается равенство сил

5 магнитного взаимодействия постоянных магнитов 3, 10 и 11 и веса подвижной системы, и чаша 2 начинает опускаться. Пластина 5 отодвигается от катушки 6, на выходе высокочастотного генератора 7 появляется сигнал, ко10 торый поступает на вход операционно го усилителя 8 и через измеритель тока 9 — на соленоид 4. Ток в последнем направлен так, что его верхняя катушка подтягивает магнит 3 кверху, а нижняя выталкивает его вверх. При

15 уменьшении веса на чаше пластина 5 придвигается к катушке 6, что приводит к появлению тока противоположного направления в соленоиде 4.

Ток, протекающий по соленоиду 4, является

20 мерой измерения веса подвижной системы.

Этот ток регистрируется прибором 9. В начале измерения величина тока в соленоиде 4 равна нулю.

Предмет изобретения

Устройство для измерения усилий, действующих на тела, изолированные от внешней среды, содержащее замкнутый сосуд, располо30 женную внутри него подвижную систему из жестко соединенных между собой грузоподъемной чаши и основного постоянного магнита, размещенного внутри соленоида, центрирующее устройство и регистрирующий прибор, 35 отличающееся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, расширения пределов измерения, в нем основной постоянный магнит размещен внутри двух неподвижно установленных трубчатых магнитов, набран40 ных из стержней, а центрирующее устройство выполнено в виде четырех дополнительных постоянных магнитов, жестко соединенных с подвижной системой и размещенных горизонтально вблизи направляющих, вертикальных

45 ферромагнитных стержней, при этом два из дополнительных магнитов размещены внутри соленоидов.