RU1793289C - Вакуумметр - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вакуумной технике, предназначено дл  точного измерени  давлени  в диапазоне 10+3-10 12 мм рт.от. и может быть использовано дл  тарировки вакуумметров других типов в качестве эталонного.

Известны вакуумметры с вращающимс  сферическим ротором, в которых используетс  зависимость коэффициента в зкости разреженного газа от давлени .

Использование в них электростатического пол  дл  подвеса сферического ротора резко снижает надежность работы .вакуумметра при давлении выше мм рт.ст. из-за электрических пробоев. Использование в вакуумметре металлического, ротора приводит к тому, что в нем наход тс  вихревые токи, привод щие к увеличению времени подготовки прибора к работе и снижению точности вакуумметра.

Прототипом предлагаемого технического решени   вл етс  вакуумметр, который имеет корпус/статор подвеса в виде сердеч- ника соленоида, бесконтактно подвешенный сферический ротор, статор электродвигател  дл  раскрутки металлического ротора и устройство измерени  скорости вращени  ротора.

. В вакуумметре имеет место разогрев ротора вихревыми токами при его разгоне. В результате медленного охлаждени  ротора врем  подготовки прибора к работе р ав- н етс  нескольким часам. При механических колебани х соленоида измен етс  магнитный поток в роторе, который вызывает вихрбвые токи в нем и приводит к его торможению и снижению точности вакуумметра . Система подвеса ротора, состо ща  из соленоида с сердечником и демпфирующего устройства, содержащего стальную иглу, котора  находитс  в баллоне с жидкостью, не позвол ет работать при произвольных положени х прибора.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности прибора и улучшение удобства эксплуатации, а именно сокращение времени подготовки прибора к работе и обеспечение работы прибора в произвольных положени х.

Дл  достижени  цели в вакуумметре, содержащем корпус с подвод щими каналами , установленные в нем сферический ротор , узел подвеса ротора, статор электродвигател  раскрутки ротора и устройство измерени  скорости вращени  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 рассто нии от центра ротора по обе стороны от него, а статор электродвигател  раскрутки ротора выполнен в виде кольцевого сердечника , охватывающего ротор и установленного между двум  сердечниками узла подвеса на равном рассто нии от каждого из них,, причем в роторе выполнено сквозное осевое цилиндрическое отверстие, а на его поверхности перпендикул рно оси от0 версти  - выемки, размещенные равномерно по окружности напротив сердечника статора, причем подвод щие каналы и отверсти  ротора расположены соосно, а устройство измерени  скорости-вращени 

5 ротора выполнено в виде дополнительной обмотки, установленной в пазу выполненном на кольцевом сердечнике статора, при этом ротор-выполнен из феррита.

Анализ аналогичных устройств и уст0 ройств близкого назначени , проведенный по источникам патентной и научно-технической литературы, показал, что технические средства, отличающие за вл емое устройство от прототипа, вли ют на достигаемый

5 результат и про вл ют в за вл емой совокупности признаков новые свойства, что свидетельствует о наличии причинно-следственной св зи между новыми признаками и положительным достигаемым результа0 том., На чертеже изображен предложенный вакуумметр в разрезе.

Вакуумметр содержит корпус 1, бесконтактно подвешенный сферический ротор 2,

5 статор электродвигател  3 дл  раскрутки ротора устройство измерени  скорости вращени  ротора, в состав которого входит дополнительна  катушка 4 на статоре электродвигател . Подвес ротора осуществл ет0 с  с помощью статора подвеса, изготовленного в виде двух многополюсных диаметрально расположенных сердечников 5 и 6, охватывающих симметрично сферический ротор. Катушки статоров подвеса обра5 зуют вместе с последовательно подключенными к ним емкост ми резонансные контуры. На каждом статоре подвеса имеютс  по восемь резонансных контуров, Все они через электронное демпфирующее

0 устройство подключены к источнику питани  частотой 6000 Гц.

Поскольку катушки размещены на полюсах ферритовых магнитопроводов, то их индуктивность зависит от положени  рото5 ра в зазоре. Удаление ротора от какого-либо полюса с катушкой приводит к уменьшению индуктивности контура. В результате ток, потребл емый этим контуром, возрастает, увеличиваетс  магнитный поток и, следовательно , сила прит жени  ротора. В то же

врем  приближение ротора к противоположному полюсу другого- статора подвеса вы: ывэет увеличение индуктивности контура , уменьшение тока и силы прит жени  ротора. Таким образом, разность сил, приложенных к ротору между противоположно расположенными полюсами, компенсирует си/у т жести и внешнюю нагрузку, воздействующие на ротор.

На сферическом роторе 2 выполнено вр- ib проточек 7 равномерно расположен- jx в экваториальной зоне ротора, предназначенных дл  разгона ротора частотным методом. Кроме того, ротор имеет скЕозное отверстие, необходимое дл  выставки ротора в требуемом положении. Коce t ных

л ество проточек на роторе равно числу полюсов статора электродвигател , Созда- вае мое вращающее магнитное поле статора увгекает за собой ротор. Использование в ка -естве материала ротора феррита с повы- шейным удельным электрическим сопротивлением позвол ет практически исключить

нэ1 рев ротора вихревыми токами. Как изве- стю, врем  готовности прибора к работе

pai

но времени раскрутки ротора и времени

переходного теплового процесса. Так как ротор при раскрутке не нагреваетс , то вре- м |готовности прибора определ етс  только временем раскрутки ротора.

I Однако при использовании ферритово- го ротора возникает проблема раскрутки ротора, котора  решаете путем выполнени  на сферическом роторе проточек в количестве , кратном числу полюсов статора электродвигател , равномерно расположенных в экваториальной зоне ротора и статора- электродвигател , изготовленного в виДе сердечника, охватывающего ротор в области проточек ротора. Применен частотный метод раскрутки. Ротор имеет темную поверхность, что затрудн ет измерение его скорости оптическим способом. Поэтому в паЈы статора уложена дополнительна  обмотка устройства измерени  скорости по изменению индукции в рабочем зазоре,

. При механических колебани х вакуумметра в роторе не возникают вихревыетоки, привод щие к потере точности из-за его торможени .

Выполнение статоров подвеса в виде двух многополюсных диаметрально распо- ло сенных сердечников, охватывающих симметрично сферический ротор, улучшает эксплуатационные характеристики прибора , а именно позвол ет работать вакуумметру при произвольных положени х прибора.

Устройство работает следующим образом . .

Сначала подаетс  напр жение на статор подвеса. При этом осуществл етс  бесконтактный подвес ротора. Ось ротора направл етс  вдоль оси статора электродвигател . Ориентаци  ротора вызвана взаимодействием магнитного пол  статора подвеса с ротором, имеющим сквозное отверстие . Затем подаетс  напр жение на статор электродвигател , создающее вра: щающеес  магнитное поле, увлекающее за собой-ротор. По достижении необходимой скорости вращени  отключают электродвигатель . Давление газа, протекающего через прибор по трубкам 8, определ етс  по формуле

In N/Nc t -to

где No, об/с - скорость вращени  ротора в момент времени to

N, об/с - скорость вращени  ротора в

момент времени t;

К-коэффициент, завис щий от инерци- альных свойств ротора, а также от температуры и молекул рного-веса газа.

Скорость вращени  ротора измер етс 

катушкой 4, котора  запитываетс  частотой, отличной от частоты электродвигател  и подвеса.

Испытани  макетного образца показали , что переходный тепловой режим металлического ротора, взвешенного в магнитном поле, продолжаетс  около 3,5 ч, а врем  раскрутки менее 10 мин. Поэтому использование ротора, изготовленного из феррита с повышенным удельным сопротивлением и имеющего проточки, позвол ет уменьшить врем  готовности прибора к работе с 3 ч 40 мин до 10 мин, т.е. в 22 раза. Использование в качестве материала ротора феррита, у которого удельное электрическое сопротивление примерно в 10 раз больше, чем у металла, практически устран ет вихревые токи, привод щие к торможе- нию ротора и тем самым существенно повышает точность прибора.

Выполнение статоров подвеса в виде двух многополюсных диаметрально расположенных сердечников, охватывающих симметрично сферический ротор, улучшает эксплуатационные характеристики прибора , а именно позвол ет работать вакуумметру при произвольных положени х прибора,

Claims (1)

1. Формула изобретени  Вакуумметр, содержащий корпус с подвод щими каналами, установленные в нем сферический ротор, узел подвеса ротора, статор электродвигател  раскрутки ротора, и устройство измерени  скорости вращени  ротора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и улучшени  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 рассто нии oj центра ротора по обе стороны от него, а статор электродвигател  раскрутки ротора

   выполнен в виде кольцевого сердечника, охватывающего ротор и установленного между двум  сердечниками узла подвеса на равном рассто нии от каждого из них. причем в роторе выполнено сквозное осевое цилиндрическое отверстие, а на его поверхности перпендикул рно оси отверсти  - выемки , размещенные равномерно по окружности напротив сердечника статора, причем подвод щие каналы и отверстие ротора расположены соосно, а устройство измерени  частоты вращени  ротора выполнено в виде дополнительной обмотки, установленной в пазу, выполненном на кольцевом сердечнике статора, при этом ротор выполнен из феррита.