188377. lajstromszámú szabadalom • Induktív elmozdulás mérőérzékelő
1 188 377 2 A találmány tárgya induktív elmozdulás mérőérzékelő készülék elsősorban gépipari és finommechanikai ipari technológiákhoz lineáris méretek és elmozdulások nagy reprodukciós pontosságú méréséhez széles környezeti hőfoktartomány esetén. Az induktív elmozdulás mérőérzékelök működési elve évtizedek óta közismert, ipari alkalmazásuk széleskörű. Az ismert ilyen eszközöknél a mérendő elmozdulással - megfelelő közvetítő gépelemek beiktatása útján - egy vasmagot mozgatnak, mely pl. légrésváltoztatás útján módositja egy tekercs önindukciós tényezőjét, vagy egy transzformátor két tekercse közötti induktív csatolás mértékét, s ez utóbbi megváltozása, mely a mérendő elmozdulásra jellemző, elektronikus módszerrel mérhető és feldolgozható. Az ismeri nagy pontosságú ilyen készülékekben nem csak egy, hanem kettő tekercset, vagy transzformátort alkalmaznak, melyek öninduktivitása, ill. induktív csatolása a vasmag-elmozdulás hatására ellentétes értelemben változik, s különbségük jellemző a mérendő elmozdulásra. így megkülönböztetnek differenciál önindukciós és differenciál transzformátoros elven működő induktív elmozdulás mérőérzékelőket. A differenciál önindukciós megoldásnál a két tekercs helyett gyakran egyetlen, de közép megcsapolással ellátott tekercset alkalmaznak. Az induktív elmozdulás mérőérzékelők szerkezeti kialakítására is többféle megoldás ismeretes. Kisebb, azaz legfeljebb néhány mm, vagy néhány tized mm nagyságrendű elmozdulások méréséhez a tekercseket két, egymással szembefordított U, vagy E - vasmagon helyezik el, míg a mozgó vasmag ezek között helyezkedik el, úgy hogy miközben az egyik álló vasmaghoz közeledik, egyúttal a másiktól távolodik. A nagyobb, vagyis néhány mm-től néhányszor 100 mm-ig terjedő elmozdulási tartományokban működő ismert készülékeknél más szerkezeti kialakítást alkalmaznak. Ezeknél a tekercset vagy tekercseket egyetlen hosszú, cső alakú, szigetelőanyagból készült csévetesten helyezik el, s ennek belsejében mozgatják a mérendő elmozdulásnak megfelelően - egy nem mágnesezhető anyagból készült mozgatórúd segitségével - a rúd alakú vasmagot. Az ilyen készülékeknél a nagy pontosságot úgy biztosítják, hogy a tekercs, ill. tekercsek menetemelkedését mindenütt azonos értéken tartják, továbbá a külső villamos és mágneses terek hatását mágnesezhető fémötvözetből készült védőburkolattal küszöbölik ki. A burkolat egyúttal védi a készüléket a mechanikai deformációktól. A csévetest, a tekercstest és a védőburkolat közötti szabad tereket kiöntő gyantával, ill. ragasztóanyaggal töltik ki. Ennek megszilárdulása után a cséve test, a tekercs test és a burkolat egyetlen merev testet alkot, melynek mindenkori méretét annak legszilárdabb eleme, vagyis a burkolat határozza meg. Ha ez utóbbi deformálódik, pl. a hőmérséklet változásából eredő tágulás, vagy zsugorodás hatására, úgy ezt az alakváltozást a képlékeny deformációra képes cséve test és'tekercs test követni tudja. Ha tehát a burkolat deformációját kiküszöbölik egyrészt a készülék mechanikai feszültséget nem okozó megfelelő felerősítésével, másrészt a környezeti hőmérséklet állandó értéken tartásával, úgy az ilyen készülékkel igen nagy, akár 10~5 nagyságrendű reprodukálható mérési pontosság is elérhető. Hátránya azonban ezen megoldásnak, hogy a környezeti hőmérséklet ingadozása esetén az elérhető pontosságjelentősen csökkenhet. A burkolat ugyanis általában valamilyen acélötvözet, melynek hőtágulási együtthatója 1(T4/°C nagységrendű. Ha tehát a környezeti hőmérséklet ± 10 °C határokon belül ingadozik, - ami ipari üzemekben normálisnak mondható - a hőtágulásból eredő hibaösszetevő 10-3, vagyis %-os nagyságrendű lesz, vagyis az eredeti, reprodukálható mérési pontosság legalább 2 nagyságrendet romlik. A találmány célja a fenti megoldás ezen hátrányos tulajdonságának kiküszöbölése, azaz olyan, cső alakú tekercsben rúd alakú mozgó vasmagot alkalmazó induktív elmozdulás mérőérzékelő létrehozása, melynek konstrukciós felépítése lehetővé teszi széles környezeti hőfoktartományban a hődeformációból adódó hibaösszetevő legalább 2 nagyságrendű csökkentését. A találmány alapja az a felismerés, hogy a készülékben csévetestként merev, deformácíómentes és mindössze 5xl(T7/°C hőtágulási együtthatójú kvarcüveg vagy kerámia cső is alkalmazható, feltéve, hogy lehetővé tesszük a burkolathoz képest rugalmas dilatációt, de úgy hogy azért a készülék felerősítési helye közelében a cséve test és a burkolat közötti merev kapcsolat is megmaradjon. A találmány tárgya induktív elmozdulás rhérőérzékelő, melyben cséve testen egy vagy több tekercsből és esetleg a tekercs vagy tekercsek végeit mechanikusan határoló támasztó elemekből álló tekercs test van elmozdulásmentesen, pl. ragasztással rögzítve, ezt mágnesezhető anyagból készült burkolat veszi körül, mely utóbbi egyben a készülék rögzítőbilinccsel való felerősítésére is szolgál, a cséve test belsejében elmozdítható vasmag van, melyhez a cséve testből és burkolatból is kinyúló, nem mágnesezhető anyagból készült mozgató rúd van rögzítve. A találmány lényege, hogy a cséve test merev, rugalmatlan, deformációmentes célszerűen kerámia vagy üveg alapanyagú cső, mely a burkolatban úgy van rögzítve, hogy egyik vége a burkolat kilépő nyílással ellátott homloklapján belülről felütközik, másik végét pedig mágnesezhető anyagból készült zárólemezen és pl. gumiból készült rugalmas közdarabon keresztül a burkolat másik végéhez rögzített fedél támasztja meg. A találmány példakénti kiviteli alakját rajz alapján ismertetjük. A rajz a találmány szerinti konstrukciós megoldást ábrázolja metszetben. A rajzon a cső alakú 1 cséve testet veszi körül a 2 tekercs test és a 3 burkolat. Az 1 cséve test a hozzá rögzített 2 tekercs testtel együtt egyik végén a 3 burkolat homloklapján belülről felütközik, míg másik végénél rendre a 6 zárólemez, a 7 rugalmas közdarab és a 8 fedél helyezkedik el. Az 1 cséve test belsejében van a 4 vasmag és az egyik végén hozzá erősített 5 mozgató rúd. Ez utóbbi másik vége a készülékből kinyúlik a 3 burkolat homloklapján 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
