一种监测密封腔体内部机构转轴转动状态的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适合于监测轴类零件转动状态的装置，安装在密封腔体的外部，能够用来实时监测密封腔体内部机构转轴转动状态，能实时记录并分析数据。
【背景技术】
[0002]现有监测技术大多采用在腔体壁上开孔。通过机械的方式将腔体内部机构转轴的转动状态传递到腔体外部，然后进行监测。为防止腔体内部与外部之间发生泄漏，在腔体壁上的开孔内设置专门的动密封结构。该类结构虽然得到广泛的应用，但由于自身结构的特点所限，其使用的范围存在一定的局限性，主要表现如下方面:
[0003]1.结构复杂，在腔体上开孔破坏了腔体结构的完整性；
[0004]2.为了阻断腔体内外的流通通道，腔体壁上的孔内存在动密封结构，即密封件与转轴之间存在相对运动，必然会产生摩擦与磨损。随着时间的推移，密封结构的性能会逐渐下降而产生泄漏。当腔体内存在有毒有害或易燃易爆的液体及气体时，则该类结构就存在重大的安全隐患。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种监测密封腔体内部机构转轴转动状态的装置，能够在确保现有密封腔体结构完整的前提下，对密封腔体内部机构转轴转动状态实现精确监测。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括托盘、永久磁铁、监测板和霍尔元件，所述的托盘同轴固连在被测转轴一端，托盘表面沿圆周均布至少两个永久磁铁，永久磁铁及托盘与密封腔体内壁之间不干涉；在密封腔体的外侧靠近托盘一端安装有监测板，监测板与密封腔体的外侧不接触，在监测板上沿圆周均布至少两个霍尔元件，霍尔元件数量与永久磁铁数量相同，霍尔元件所在圆周与永久磁铁所在圆周同轴且等直径。
[0007]所述霍尔元件所在圆周与永久磁铁所在圆周的同轴是指两轴偏心小于3mm。
[0008]所述永久磁铁采用钕铁硼材料，所述托盘用工程塑料ABS制作，所述霍尔元件型号为 HAL202。
[0009]本发明的有益效果是:
[0010]1.保证密封腔体结构完整的前提下，实现了对内部机构转轴转速的监测，并可实现对转动状态的精细分析。
[0011]2.可同时输出四路信号，可靠性高。
[0012]3.安装在密封腔体外侧，便于安装和维修。
[0013]4.制作本发明所使用元器件均为常规器件，可直接在市场中采购，供货渠道可靠，生产成本低。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图；
[0015]图2是输入磁信号与输出电压脉冲对应示意图，其中，(a)是输入磁信号，(b)是输出电压脉冲；
[0016]图3是永久磁铁托盘结构示意图；
[0017]图4是监测板及监测探头分布示意图；
[0018]图中，1-监测探头(霍尔元件)，2-监测板，3-永久磁铁，4-密封腔体，5-永久磁铁托盘，6-被测转轴。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
[0020]图1为密封腔体内部机构转轴转动状态的监测装置结构示意图。
[0021]在机构被测转轴的端部，固连一个特制的托盘，托盘与被测转轴同步转动。在托盘直径为D (不限定长度)的圆周上等距(均布)安装四个永久磁铁。永久磁铁的外侧表面与腔体内壁之间保持的距离a，其取值范围以托盘旋转时，不与密封腔体内壁发生干涉的最小距离为宜。监测效果与被测转轴的旋转方向无关。
[0022]在密封腔体的外侧，与托盘位置相对应处安装一块监测板，在监测板直径为D的圆周上等距(均布)安装四个霍尔元件，作为监测板的接收元件，理论上要求与永久磁铁所处的周围保持同轴(两轴偏心小于3mm即可)。腔体外壁表面与监测板表面之间保留距离b，其取值范围以保持不相互接触的最小距离为佳。
[0023]当被测转轴转动时，带动托盘同步转动。托盘上安装的四个磁铁亦随之转动。每个永久磁铁经过的圆周空间区域内任意一点的磁场强度，都会出现如图2(a)所示，呈现由弱变强，再由强变弱的不断变化着的磁场波形，且保持一定变化幅度。受到该磁场变化影响的作用下，安装在监测板上的霍尔元件循环被不断地触发和关断，产生如图2(b)所示的输出电压脉冲信号。至此，安装在外部的监测板即可接收到密封腔体内部被测转抽转动状态的信号，实现能从外部监测密封腔体内部机构转轴转动状态的目的。
[0024]信号处理与应用:
[0025]1.被测转轴每转动一周，外部监测板上可拾取4X4个脉冲信号。
[0026]2.对所拾取的信号作倍频处理，可得被测转轴每转动一周所需要的时间，经C语言程序处理后，可转换为转速数据直接显示。
[0027]3.记录拾取脉冲信号之间的距离，可得被测转轴在每周内转动状态的变化。
[0028]使用范围
[0029]1.由于本实用新型是利用磁场强度的变化来传递信号，与被测转轴相对的密封腔体一侧材料应使用非铁性磁材料制作，避免腔体材料的剩磁对监测信号产生干扰。
[0030]2.温度范围:-2(TC?80?。
[0031]图3为提供磁场信号的永久磁铁托盘的轴向平面布置图，件号5为托盘，件号3为托盘上固定的4个永久磁铁，其中心位于直径为D的圆周上，O为旋转中心。托盘应使用具有一定强度的非铁性磁材料制作。
[0032]具体的监测装置设计时，应确保4个永久磁铁的磁场强度与托盘的直径D相匹配，即不允许其中的任何一个磁铁能够同时触发2个霍尔元件。
[0033]图4为接收磁场信号的监测板平面布置图，件号2为监测板，件号I为监测板上固定的4个霍尔元件，由于监测板本身固定不动，所以O为虚拟的旋转中心。监测板可用普通的印刷线路板制作，将4个霍尔元件直接焊接在线路板上即可。
[0034]具体参数如下
[0035]1.永久磁铁:市售钕铁硼材料，几何尺寸:Φ 8 X 6_。
[0036]2.固定永久磁铁的托盘用工程塑料ABS制作，磁铁在直径D = 80mm处。
[0037]3.霍尔元件:市售HAL202，工作电压VDD = 4?20V，工作电流IDD = 3.5mA，工作温度:-40 O?85 O ο
【主权项】
1.一种监测密封腔体内部机构转轴转动状态的装置，包括托盘、永久磁铁、监测板和霍尔元件，其特征在于:所述的托盘同轴固连在被测转轴一端，托盘表面沿圆周均布至少两个永久磁铁，永久磁铁及托盘与密封腔体内壁之间不干涉；在密封腔体的外侧靠近托盘一端安装有监测板，监测板与密封腔体的外侧不接触，在监测板上沿圆周均布至少两个霍尔元件，霍尔元件数量与永久磁铁数量相同，霍尔元件所在圆周与永久磁铁所在圆周同轴且等直径。
2.根据权利要求1所述的监测密封腔体内部机构转轴转动状态的装置，其特征在于:所述霍尔元件所在圆周与永久磁铁所在圆周的同轴是指两轴偏心小于3_。
3.根据权利要求1所述的监测密封腔体内部机构转轴转动状态的装置，其特征在于:所述永久磁铁采用钕铁硼材料，所述托盘用工程塑料ABS制作，所述霍尔元件型号为HAL202。
【专利摘要】本实用新型提供了一种监测密封腔体内部机构转轴转动状态的装置，包括托盘、永久磁铁、监测板和霍尔元件，所述的托盘同轴固连在被测转轴一端，托盘表面沿圆周均布至少两个永久磁铁，永久磁铁及托盘与密封腔体内壁之间不干涉；在密封腔体的外侧靠近托盘一端安装有监测板，监测板与密封腔体的外侧不接触，在监测板上沿圆周均布至少两个霍尔元件，霍尔元件数量与永久磁铁数量相同，霍尔元件所在圆周与永久磁铁所在圆周同轴且等直径。本实用新型保证密封腔体结构完整的前提下，实现了对内部机构转轴转速的监测，并可实现对转动状态的精细分析。
【IPC分类】G01P3-44
【公开号】CN204556658
【申请号】CN201520194367
【发明人】钟志毅
【申请人】钟志毅
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月1日