可調(diào)式電渦流傳感器密封安裝裝置

李春蘭

【摘 要】電渦流傳感器是一種相對(duì)式非接觸傳感器，它是通過(guò)傳感器端部與被測(cè)物體之間的距離變化來(lái)測(cè)量物體的振動(dòng)位移或幅值的。關(guān)于傳感器的安裝，通常都采用螺紋安裝。而被測(cè)物體工作在真空環(huán)境或者有氣體壓差的環(huán)境中，應(yīng)使用O型密封圈組成密封結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)密封。如果安裝時(shí)發(fā)現(xiàn)渦流傳感器與被測(cè)物體的距離位于傳感器的工作范圍外，就必須修改密封結(jié)構(gòu)的尺寸。本文設(shè)計(jì)了一種軸向位置可調(diào)的電渦流傳感器密封連接裝置，以實(shí)現(xiàn)密封條件下，渦流傳感器與被測(cè)物體之間距離的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】電渦流傳感器；密封；調(diào)節(jié)

0 引言

電渦流傳感器是一種相對(duì)式非接觸傳感器，它是通過(guò)傳感器端部與被測(cè)物體之間的距離變化來(lái)測(cè)量物體的振動(dòng)位移或幅值的。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械的振動(dòng)研究、分析測(cè)量中，對(duì)非接觸的高精度振動(dòng)、位移信號(hào)，能連續(xù)準(zhǔn)確地采集到反映轉(zhuǎn)子振動(dòng)狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振幅、振動(dòng)以及軸向位置等。電渦流傳感器具有頻率范圍寬、線性工作范圍大、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及非接觸式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，主要用于靜位移的測(cè)量、振動(dòng)位移的測(cè)量、旋轉(zhuǎn)機(jī)械中監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)測(cè)量等。

1 電渦流傳感器安裝要求

電渦流傳感器在安裝時(shí)傳感器頭部四周必須留有一定范圍的非導(dǎo)電介質(zhì)空間，防止電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響儀器的正常輸出。如果在某一部位要同時(shí)安裝兩個(gè)以上的傳感器，就必須考慮交叉干擾問(wèn)題，兩個(gè)探頭之間一定要保持規(guī)定的距離，被測(cè)體表面積應(yīng)為探頭直徑3倍以上，如果無(wú)法滿足3倍的要求，只能以犧牲靈敏度為代價(jià)。一般是探頭直徑等于被測(cè)體表面積時(shí)，靈敏度降低至70%，所以當(dāng)靈敏度要求不高時(shí)可適當(dāng)縮小測(cè)量表面積。渦流傳感器工作溫度超過(guò)70℃時(shí)，電渦流傳感器的靈敏度會(huì)顯著降低，甚至?xí)斐蓚鞲衅鞯膿p壞。

電渦流傳感器安裝在固定支架上，因此支架的好壞直接決定測(cè)量的效果，這就要求支架應(yīng)有足夠的剛度以提高自振頻率，避免或減小被測(cè)體振動(dòng)時(shí)支架也同時(shí)受激自振，資料表明，支架的自振頻率至少應(yīng)為機(jī)械旋轉(zhuǎn)速度的10倍，支架應(yīng)與被測(cè)表面切線方向平行，傳感器垂直安裝在支架上，雖然探頭的中心線在垂直方向偏15°角時(shí)對(duì)系統(tǒng)特性沒(méi)有影響，但最好還是保證傳感器與被測(cè)面垂直。

各種型號(hào)電渦流傳感器，都在一定的間隙電壓值下，它的讀數(shù)才有較好的線性度，所以在安裝傳感器時(shí)必須調(diào)整好合適的初始間隙，對(duì)每一套產(chǎn)品都會(huì)進(jìn)行特性試驗(yàn)，繪出相應(yīng)的特性曲線，在使用傳感器的時(shí)候必須認(rèn)真分析特性曲線，以確定傳感器是否滿足所要測(cè)量的間隙，一般傳感器直徑越大所測(cè)量間隙也越大。

2 現(xiàn)有安裝方式存在的問(wèn)題

一般情況下，電渦流傳感器都采用螺紋安裝。電渦流傳感器的外殼上有螺紋，通過(guò)螺紋連接到機(jī)器外殼的螺孔中，然后用螺母固定，渦流傳感器與被測(cè)物體的距離，也可以通過(guò)螺紋連接進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是在某些特殊情況下，如被測(cè)物體工作在真空環(huán)境，或者有氣體壓差的環(huán)境中，這種螺紋連接結(jié)構(gòu)無(wú)法保證真空密封，就不能應(yīng)用了。

這種情況下，通常的解決方法是將傳感器的外殼制作成法蘭，在機(jī)器外殼上設(shè)計(jì)密封面，二者與O型密封圈組成密封結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)密封。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是渦流傳感器與被測(cè)物體的距離是固定的。如果安裝時(shí)發(fā)現(xiàn)渦流傳感器與被測(cè)物體的距離位于傳感器的工作范圍外，就必須修改密封結(jié)構(gòu)的尺寸，如修改傳感器法蘭的厚度，或者重新設(shè)計(jì)加工渦流傳感器等，不僅經(jīng)濟(jì)性差，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

3 電渦流傳感器密封安裝裝置的應(yīng)用

為了克服現(xiàn)有安裝技術(shù)中存在的弊端，本文設(shè)計(jì)了一種軸向位置可調(diào)的電渦流傳感器密封連接裝置，以實(shí)現(xiàn)密封條件下，渦流傳感器與被測(cè)物體之間距離的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)。

本文設(shè)計(jì)的電渦流傳感器密封安裝裝置主要包括密封法蘭、套筒、鎖緊套和密封圈四部分，其中法蘭由圓盤(pán)和筒體組成。法蘭筒體內(nèi)壁形成階梯孔，在階梯孔的中間形成內(nèi)凸臺(tái)，在筒體內(nèi)壁的兩端部形成螺紋，與渦流傳感器螺紋相配合。在筒體和渦流傳感器之間設(shè)置有套筒和鎖緊套，在套筒和內(nèi)凸臺(tái)之間設(shè)置有密封墊圈，在密封法蘭筒體的外圓上設(shè)置有O型密封圈。該裝置的結(jié)構(gòu)圖，以及安裝時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、圖2所示。

下面，結(jié)合圖3對(duì)該裝置的安裝使用過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖3所示，安裝時(shí)，首先把O型密封圈13裝入密封法蘭1的筒體8上，用螺栓穿過(guò)連接孔9把密封法蘭1固定在被測(cè)機(jī)器殼體14上，并壓緊O型密封圈13。然后將渦流傳感器5以探頭6為端部從密封法蘭1的下端穿入筒體8內(nèi)。然后，在傳感器的頭部一端，依次裝入密封墊圈4、套筒2和鎖緊套3，利用渦流傳感器5一端的螺紋和密封法蘭1的一端的螺紋連接，調(diào)整好探頭6與被測(cè)物體之間的合適位置，最后，將鎖緊套3鎖緊密封墊圈4，從而實(shí)現(xiàn)密封。

該裝置由于密封法蘭與傳感器殼體是通過(guò)螺紋連接的，通過(guò)旋轉(zhuǎn)傳感器殼體，即可以調(diào)節(jié)傳感器的軸向位置，從而實(shí)現(xiàn)傳感器與被測(cè)物體之間距離的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)，而且不影響密封，同時(shí)也提高了工作效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

電渦流傳感器安裝時(shí)，所處工作環(huán)境溫度，探頭與被測(cè)體表面積的關(guān)系，以及探頭與被測(cè)體之間距離等，都直接影響其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確度。而現(xiàn)有安裝方式只適用于一般工作環(huán)境下的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)研究和分析測(cè)量。而本設(shè)計(jì)裝置用于高真空環(huán)境下轉(zhuǎn)子振幅測(cè)量，既保證了轉(zhuǎn)子運(yùn)行環(huán)境不受影響，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)子振幅的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，取得了很好的效果。該裝置也可推廣應(yīng)用于其它真空環(huán)境，或者需要保持壓差的環(huán)境下的位移或振動(dòng)測(cè)量。

[責(zé)任編輯：田吉捷]