Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11943
.pdf
размера абразивного материала, который необходимо связать с бумагой, а также от веса бумаги.
У системы водостойкой наждачной бумаги, широко используемой в описанном выше виде, есть множество
недостатков. Иногда им не хватает достаточной гибкости, чтобы бумага легко прилегала к поверхности, на
которой она используется, и бумага трескается после непродолжительного использования. Если связующее
вещество обладает достаточной гибкостью, ему может не хватать твердости и прочности, чтобы надежно
удерживать абразивные частицы на месте. Также существует тенденция к тому, что связующее вещество и
гранулятор песка являются термопластичными и забиваются пылью фракции 80, которая срезается с
обрабатываемой поверхности. При шлифовании влажным способом большинство лаков размягчаются под
воздействием воды.
Предметом данного изобретения является абразивная система 85, имеющая улучшенное покрытие для
удержания абразивного материала на основании. Еще одна цель — усовершенствованная наждачная бумага,
имеющая связующую систему, которая должна обладать удовлетворительной гибкостью (90%) и
одновременно быть относительно твердой. Ещё одна цель — улучшить водо- и маслостойкость наждачной
бумаги. Еще одна задача — обеспечить наличие связующего материала, который должен быть относительно
свободен от липкости и не должен собирать пыль, образующуюся при абразивной обработке материала. Ещё
одной целью является создание связующего материала, который высыхает за более короткое время, что
позволяет снизить себестоимость производства.
Ещё один объект находится в этом месте.
Способ изготовления наших улучшенных абразивных материалов. Эти цели достигаются с помощью
следующего изобретения, которое заключается в использовании модифицированных маслом
полигидроксиалкогольных и полиосновных кислотных смол, в которых модифицирующий компонент
представляет собой или получен из смеси высыхающих масел, в качестве связующих материалов в одном
или обоих из двух последних слоев в системе, подобной описанной выше в связи с предшествующим уровнем
техники.
Изображение поперечного сечения наждачной бумаги на чертеже acconmianyii71ingo иллюстрирует
предпочтительный вариант осуществления нашего изобретения.
Цифра 1 обозначает бумагу, пропитанную для прочности. Цифра 2 обозначает пропитку, представляющую
собой эмульсию из длинноцепочечного масляного лака и асфальтового красителя. В процессе нанесения
пропитки на обратную сторону бумаги наносится предварительная пропитка, представляющая собой
водостойкий лак-герметик. Данный герметизирующий состав не только пропитывает бумагу с той стороны, на
которую он наносится, как показано цифрой 3, но также может образовывать тонкое покрытие на пропитанной
основе, как показано цифрой 4. Теперь наносится связующее покрытие 5, состоящее из модифицированной
маслом полигидроксиалканоат-полиизобутилкислотной смолы. Затем на поверхность посыпают песок или
другой абразивный или полировочный материал 7.
или иным подходящим образом нанесенным на связующее покрытие, пока оно еще влажное. Затем бумагу
запекают при температуре около 1600 градусов по Фаренгейту в течение примерно получаса. Затем поверх
связующего покрытия 5 наносится песчаное покрытие 3P 6, состоящее из модифицированной маслом
полигидроксиспиртовой многоосновной кислотной смолы (далее именуемой fdlyl), которое закрепляет или
внедряет в него абразивный материал. Затем изделие подвергается термической обработке до достижения
желаемой твердости системы.
Для более мелких зерен наждачной бумаги (размер зерна 150-400 меш) наилучшие результаты достигаются
при степени абразивности A5, когда смоляное покрытие a является гибким, а покрытие 6 состоит из твердой
прочной смолы. Способы получения полигидроспирто-полиосновных кислотных смол с желаемыми
характеристиками проиллюстрированы в следующих четырех примерах. Предпочтительная система
связующих, от которой мы получили наибольшие преимущества, состоит из покрытия из смолы
приблизительного состава, указанного в Примере I, и покрытия из более твердой смолы приблизительного
состава, указанного в Примере II. В примерах проценты и части указаны по весу (1w).
ExAmrei.n I.
Эта смола, содержащая приблизительно эквивалент 40% трифталата глицерина, 30% китайского древесного
масла и 30% льняного масла, может быть изготовлена из следующих ингредиентов:
Пиитовый ангидрид - - - - 29,35 %e Льняное масло Кислоты - - - - - 2,60 %i0 Китайское древесное масло
Кислоты - - - - 26,60 %/ -.1-церий (марка Dnariite) - - 17,45 % 100,00 Раствор смолы готовят следующим
образом: 70 Вышеупомянутые ингредиенты помещают в обычную лакокрасочную ванну и доводят до
температуры около 437 °F.
in abo.ut opQ]hur. Содержимое котла выдерживалось при этой температуре до тех пор, пока не образовался
600-процентный раствор вещества в нафте (эль).
Ароматический углеводородный растворитель с диапазоном дистилляции 150-2 (00 °C) имеет вязкость около
-0 по шкале Гарсиа-Холмана. На это уходит около трех часов после достижения указанной выше
температуры. Затем чайник вынимают из духовки. и добавляют 22,5 части нафты и 0,9 части
концентрированного раствора линолеата манганата в качестве осушителя. Перед использованием. 85. В
зависимости от количества оставшихся материалов в абразивной системе, для этого раствора потребуется
добавить дополнительное количество нафты Hi-flash или другого разбавителя.
Ex kmPnn II. 90 Эта смола, содержащая приблизительно эквивалент 49% трифталата глицерина, 20% масла
древесины и 31% льняного масла, может быть изготовлена из следующих ингредиентов: глициновый
ангидрид - 3,70% льняное масло, кислоты - 27,35% масло древесины, кислоты - 17,65% глицерин
(динамитного качества) - 19,3200, 100,00 100 Раствор смолы готовится следующим образом:
Указанные выше ингредиенты помещают в обычный котел для лакокрасочных работ и доводят до
температуры 3920 °F (1920 °C).
Примерно через час. Содержимое котла 105 выдерживают при этой температуре до тех пор, пока 4,5%-ный
раствор смолы в нафте не достигнет вязкости "S" по шкале Г. Карднера-Ходта. Для этого потребуется около
4-5 часов на этой висковом кольце. Чайник снят с огня, и в него добавлено 22,5 части нафты и 7,5 части
концентрата. Раствор линолеата марганца в сушилке. добавлен. Это решение, как и в примере Т, может
потребовать дополнительного истончения 11D перед применением.
Другая подходящая система связующих может быть получена из смол, приведенных в Примерах III и IV, при
этом смола из Примера III используется в качестве связующего покрытия 120, а смола из Примера IV — в
качестве покрытия из гранулированного песка, как в системе, упомянутой выше.
ПРИМЕР III.
Эта смола, содержащая приблизительно 125% эквивалента 54% трифталата глицерина, 400,6-30' 400,650
15% китайского древесного масла и 31% льняного масла, может быть изготовлена из следующих
ингредиентов:
Фталевый ангидрид - - - - - 39,55% Льняное масло - - - - - 27,50% Китайское древесное масло - - - - 13,85%
Глицерин (динамитного качества) - - 19,10% 100,00 Раствор смолы готовится следующим образом:
Вышеупомянутые ингредиенты помещают в обычную варочную емкость для лака и доводят до температуры
около 4370 °F (примерно 2200 °C) примерно за час. Их выдерживают при этой температуре до тех пор, пока
кислотное число материала не достигнет примерно 39. При указанной выше температуре этот процесс
занимает около 41 часа. Затем котел снимают с огня и добавляют 22,5 части нафты и 0,7 части
концентрированного раствора лютеинизирующего агента марганца.
Как и другие подобные растворы, этот может потребовать дополнительного разбавления перед применением.
ПРИМЕР IV.
Эта смола, содержащая приблизительно эквивалент 320% глицерилтрифталата, 51% льняного масла и 17%
китайского древесного масла, может быть приготовлена из следующих ингредиентов:
Фталевый ангидрид - - - - - 23,65% Льняное масло - - - - - 45,95% Древесное масло - - - 15,95% Глицерин
(динамитного качества) - - 14,45% 100,00 Раствор смолы готовится следующим образом: указанные
ингредиенты помещают в обычный лакокрасочный котел и доводят до температуры около 4370 °F (примерно
2200 °C) примерно за час. Их выдерживают при этой температуре до тех пор, пока вязкость 67%-ного
раствора в нафте не достигнет значения «G» по шкале Гарднера-Холдта. Для этого требуется около шести
часов при температуре 4370°F (250°C). Затем чайник снимают с огня и добавляют 22,5 части уайт-спирита и
0,5 части концентрированного раствора линолеата марганца в качестве отвердителя.
Данный раствор соответствующим образом разбавлен, как и растворы в Примерах I, II и III.
В приведенных выше примерах показано использование кислот, содержащих высыхающее масло, при
приготовлении этих смол, однако в качестве исходных материалов можно использовать и сами высыхающие
масла. При этом методе масло и глицерин нагревают до тех пор, пока две фазы не сольются в одну, а
образовавшийся глицерид нагревают с фталевым ангидридом до тех пор, пока не произойдет смоление.
Другие методы, используемые в настоящее время для получения смол того же состава, что и описанные в
предыдущих параграфах, также применимы.
Таким образом, следует понимать, что ссылка на смолы, модифицированные маслом, в формуле изобретения
подразумевает смолы, изготовленные либо с использованием масел, либо с использованием эквивалентного
количества соответствующих масляных кислот.
Как показывают примеры, предпочтительным высыхающим маслом (для удобства масляные кислоты далее
обозначаются просто как масло ias, чтобы указать либо масляные кислоты, либо эквивалентное количество
масла) является смесь китайского древесного масла и льняного масла. Использование смеси китайского
древесного масла и высыхающего масла, отличного от китайского древесного масла, имеет особое значение
на практике при применении настоящего изобретения № 75. Китайское древесное масло вызывает быстрое
высыхание пленки и образование твердого волокна; это последнее свойство изменяется под воздействием
других высыхающих масел, таких как льняное, перилловое или рыбье масло, в той степени, которая
необходима для получения пленки 8G, обладающей оптимальными характеристиками, желаемыми в качестве
связующего вещества для абразивного материала на наждачной бумаге или аналогичных изделиях.
Когда смолы изготавливаются из глицерина в качестве многоатомного спирта и фталевого ангидрида в
качестве многоосновной кислоты, предельные количества компонентов смолы, выраженные в терминах
трифталата глицерина, китайского древесного масла и высыхающего масла, отличного от китайского
древесного масла, могут быть указаны следующим образом: Более гибкий компонент смолы клеевой системы
может содержать от примерно 50% трифталата глицерина и 0,50% смешанных масел до примерно 0,32%
трифталата глицерина и 68% смешанных масел. При любом заданном количестве трифталата глицерина
содержание китайского древесного масла может варьироваться от примерно 2,504 до примерно 50% от
общего количества смешанного масла. Ограничения на содержание другого компонента смолы, который
высыхает до образования более твердой и несколько менее гибкой пленки, составляют от эквивалентов
примерно 55% трифталата глицерина и 45% измельченного масла до примерно 45% трифталата глицерина и
55% смешанного масла. При любом заданном содержании глицерилтрифталата смешанные масла могут
содержать от примерно 32,6% до примерно 44,4% китайского древесного масла.
В случае как связующей смолы, так и смолы для гранулирования песка, нет необходимости в том, чтобы
содержание китайского древесного масла 110 каким-либо особым образом изменялось в зависимости от
изменений содержания глицерилтрифталата, если оно остается в пределах установленных норм. Однако,
если содержание трифталата глицерина 1 в одной из смол в системе снижается на определенную величину
по сравнению с максимально допустимым пределом, то содержание другой смолы следует увеличить
примерно на эту же величину, чтобы получить желаемую твердость системы. В случае более низкого
содержания фталевого глицерида связующее вещество 120 предпочтительно сушить в течение более
длительного начального периода по той же причине. Как будет понятно специалистам в данной области,
глицерилтрифталат как таковой не существует в смоле 12u, поскольку присутствуют смешанные эфиры
фталевой кислоты и кислот льняного масла, а не чистый глицерид фталевой кислоты.
Ввиду трудностей, возникающих при определении состава смолы по ее фактическим компонентам, удобнее
выражать состав этих смол через высыхающее масло (или соответствующее количество кислот высыхающего
масла) и глицерилтрифталат, который может быть образован из фталевого ангидрида и глицерина,
используемых при изготовлении смолы.
При производстве более крупнозернистой наждачной бумаги, зернистость которой варьируется от примерно
одной тридцатой секунды дюйма до одной восьмой дюйма, крайне важно использовать более твердые
быстросохнущие составы для связующего покрытия, чтобы получить необходимую твердость и адгезию.
Твердосохнущая смола, пригодная для связующей системы в такой бумаге, может состоять примерно из 50%
масла, включающего от 121% льняного масла и 71% китайского древесного масла до 35% льняного масла и
6,5% китайского древесного масла, а остальная часть смолы состоит из трифталата глицерина. Смола может
быть изготовлена любым из ранее указанных способов. Гибкость имеет меньшее значение для более
крупнозернистых видов наждачной бумаги.
Хотя предпочтительно получать смолы из фталевой кислоты или фталевого ангидрида в качестве
многоосновной кислоты и глицерина в качестве многоатомного спирта, очевидно, что мы можем использовать
подходящие смолы, изготовленные с использованием других многоосновных кислот и многоатомных спиртов.
При изготовлении смол с использованием глицерина и фталевого ангидрида в некоторых случаях желательно
заменить часть глицерина другим многоатомным спиртом, например этиленгликолем, а часть фталевого
ангидрида — другой многоосновной кислотой, например адипиновой кислотой.
Мы обнаружили, что добавление в смоляные покрытия любых ингибиторов окисления, обычно используемых
в лакокрасочных композициях, таких как креозол, гвайкол, гидрохинон, эвгенол и т. д., в небольших
количествах, от 2% до 1%, повышает твердость и прочность одного или обоих компонентов системы и,
следовательно, позволяет наносить более толстые слои, чем это было бы возможно без использования
каких-либо других добавок. Эффект, достигаемый за счет включения ингибитора окисления в смолы типа,
описанного в Примерах I и III, которые высыхают, образуя гибкую пленку, имеет особое значение, поскольку
более твердое высыхание гибкой смолистой пленки, которое достигается благодаря ингибитору окисления,
позволяет использовать гибкое покрытие как для связующего покрытия 5, так и для покрытия из
гранулированного песка 6. Абразивная система, изготовленная таким способом, обладает множеством
преимуществ благодаря превосходной гибкости в сочетании с высокой износостойкостью.
Наше изобретение применимо к производству бумаги, ткани или другой подходящей основы, покрытой
абразивными материалами, предназначенной для использования в шлифовании, полировке и связанных с
ними операциях.
Использование этих модифицированных маслом многоатомных спиртов и многоосновных кислот в качестве
связующих материалов в различных слоях системы, подобной описанной здесь, позволяет создавать
покрытые бумаги и ткани, достаточно гибкие, чтобы легко принимать форму обрабатываемой или полируемой
поверхности. Эти покрытия обладают такой необычайной твердостью и прочностью, что абразивный или
полировальный материал надежно удерживается на месте. Это утверждение в 80% случаев неверно в
отношении связующих веществ, изготовленных из обычных олеосмоляных лаков, если только они не
подвергаются чрезмерному запеканию, что вредит гибкости и сроку службы наждачной бумаги. 85 Для
получения эластичного покрытия с использованием ранее применявшихся систем необходимо длительное
время подвергать материал сушке при относительно низкой температуре. Если скорость сушки
обеспечивается повышением температуры, [возникает хрупкость]. Длительная выпечка наших улучшенных
составов оказывает менее вредное воздействие, чем на те, которые используются в настоящее время.
Благодаря настоящему изобретению обеспечивается быстрая сушка при относительно низких температурах,
например, за 1-2 часа при 1600 °F, что позволяет проводить производственные операции в более короткие
сроки, чем это требуется для композиций, используемых в настоящее время. Используемые в данном
изобретении материалы относительно менее липкие и собирают меньше пыли с обрабатываемого материала,
чем те, которые в настоящее время широко используются. Наждачная бумага, изготовленная из системы из
105 смол, описанных в связи со смолами из Примеров I и II, на стандартном производственном оборудовании
продемонстрировала следующие преимущества по сравнению с другими водостойкими наждачными
бумагами, представленными в настоящее время на рынке: 110 Превосходство в водостойкости, заметное
превосходство в маслостойкости и улучшенная режущая способность, последняя, возможно, обусловлена
минимизацией липкости. Также удалось обеспечить производственное преимущество за счет сокращения
общего времени сушки примерно вдвое по сравнению с обычным графиком.
Нам известно о спецификации №.
376,121. Однако наш процесс основан на использовании смеси масел, и мы не претендуем ни на что из
описанного или заявленного в данной спецификации.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_400651.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=400651&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB400651A
[]
3 - 1
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявления: 28 апреля 1932 года. № 12252/32.
Фотография слева: 27 апреля 1933 года.
Завершено: октябрь. 30, 1933.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
400,651 Усовершенствования в области электроизмерительных приборов и связанные с ними аспекты.
Я, Чарльз Викумри Драйсдейл, кавалер ордена Британской империи, доктор наук, проживающий по адресу:
Дерек Корнер, Кингсуэй, Хоув, Сассекс, и имеющий британское гражданство, настоящим заявляю о
следующем характере данного изобретения:
Данное изобретение относится к электрическим измерительным приборам, в которых отклонение создается
либо током в катушке, движущейся в магнитном поле постоянного магнита, либо постоянным магнитом,
движущимся в поле катушки с током, и имеет своей целью улучшение диапазона измерений и формы шкалы.
В настоящее время большинство подобных приборов относятся к первому классу и, как правило, состоят из
прямоугольной подвижной катушки, вращающейся в радиальном магнитном поле в кольцевом зазоре между
полюсами постоянного магнита и концентрическим цилиндрическим сердечником из мягкого железа.
Крутящий момент такого прибора T = nABi, где n — число витков, A — площадь n-витковой катушки, B —
магнитная индукция в катушке, а i — ток в катушке. Если зазор кольцевой и, следовательно, имеет постоянную
ширину, то B практически постоянна в значительном диапазоне углов, и, следовательно, T пропорциональна i,
а отклонение y также пропорционально i, так что шкала имеет линейную или равномерно разделенную форму.
Такая форма шкалы обеспечивает высокую точность в верхнем диапазоне, но низкую точность при низких
значениях показаний. Для общих испытательных работ, где необходимо измерять токи всех значений,
желательно иметь постоянную процентную точность измерения тока в диапазоне примерно от 12 до 1, чтобы
обеспечить перекрытие для десятичных множителей или шунтов.
Для этой цели di должно быть равно ady, из которого y должно быть пропорционально log i, или шкала должна
быть аналогична шкале логарифмической линейки.
Такая шкала не может быть доведена до нуля, как, например, при i=0, log i=-oo, но её можно обеспечить для
любого желаемого диапазона и дополнить обычной линейной шкалой ниже минимального показания на
log[Priee 1 1-3 -w 'g 'r7:
арифметическая шкала.
Если прибор имеет пружинное управление, T=E1y, где K — постоянная кручения пружины, и, следовательно,
y = -KA. Bi = a log bi, где a и b — константы, зависящие от желаемого диапазона; и, следовательно, B =:a log bi
nA- i. Таким образом, B должно быть пропорционально log bi, i, и если полюса и центральный сердечник
изготовлены из материала с высокой магнитной проницаемостью, B будет приблизительно обратно
пропорционален зазору g. Следовательно, g должно быть пропорционально 60, равно или равно Y log bi olog
Y, где c — константа, и мы можем обеспечить это, формируя либо полюса, либо центральное ядро
(предпочтительно последнее). С другой стороны, вольтметры для цепей с номинальным постоянным
напряжением предпочтительно должны иметь шкалы, на которых отклонение увеличивается очень медленно
с напряжением или током примерно до десяти процентов ниже заявленного значения, а затем быстро и почти
равномерно до примерно десяти процентов выше него. Распространенный метод обеспечения большой
открытой равномерной шкалы в ограниченном диапазоне напряжения заключается в использовании обычного
прибора с равномерным зазором и установке «нулевого значения», то есть путем установки длинной пружины
с естественным нулевым значением на значительном расстоянии ниже нижней границы шкалы и упора,
предотвращающего отклонение стрелки от самого низкого показания. Однако этот метод имеет два
недостатка: он не позволяет отобразить и отрегулировать естественное нулевое значение и не позволяет
прибору давать какие-либо показания.
«Z 2 400,651 низкое определенное минимальное напряжение. В большинстве случаев предпочтительнее
иметь прибор с естественным нулевым значением и узкой равномерно распределенной шкалой до некоторого
отклонения yi и текущего значения i,, а также широкой равномерно распределенной шкалой от этой точки до
максимального отклонения yiIa1X и текущего значения iFna. Для нижней части такой шкалы B должно быть
постоянным, но малым и равным K Y K Y nA i i nA il, что предполагает равномерный широкий зазор, но для
верхней части y =a(i-ij) Yl, откуда v" - ii a2; =Yrnaxs i 2ixjt K T Ka _ B= A i i A T-m+a', которое быстро возрастает с
(y-y,) сначала, а затем медленнее. Следовательно, зазор должен быть широким и равномерным в нижней
части шкалы и затем уменьшаться приблизительно обратно пропорционально B. Очевидно, что тот же
результат может быть достигнут в обоих случаях, если зазор и, следовательно, индукция B остаются
постоянными, а полюса или сердечник удалены так, чтобы их осевая длина при любом отклонении была
пропорциональна значению B для этого отклонения, когда зазор имеет постоянную осевую длину, как
предполагалось выше; поскольку крутящий момент для любого тока пропорционален B1, где 1 — осевая
длина полюса или сердечника.
Главное преимущество прибора с подвижной катушкой заключается в простоте электромагнитного
демпфирования, обеспечиваемого намоткой катушки на металлический каркас. При использовании линейного
измерительного прибора с постоянным зазором это обеспечивает очень удовлетворительное демпфирование
по всей шкале, но если осевая длина или ширина зазора изменяется для получения любой другой формы
шкалы, то момент демпфирования, обратный j, пропорционален (B1)2.
где I — осевой момент полюсов, который значительно изменяется в направлении, противоположном
эффективному управлению движением 1 _ где CZT do dy — скорость изменения отклоняющего момента с
анвле при постоянном токе, так что прибор стремится иметь длительный период и быть
передемпфированным, когда шкала открыта, и короткий период и быть недодемпфированным, когда она
закрыта.
Электромагнитное демпфирование каркаса катушки, следовательно, непригодно для приборов с постоянными
магнитами, имеющих шкалы, отличные от почти однородных, а подвижная катушка имеет недостатки, такие
как хрупкость, низкое отношение крутящего момента к инерции и необходимость легких гибких соединений,
из-за чего прибор может использоваться только для малых токов. Использование подвижного постоянного
магнита, как в ранних приборах Айртона и Перри, позволяет добиться более высокого отношения крутящего
момента к инерции за счет гибкого соединения, при этом катушка может быть зафиксирована и способна
пропускать любой желаемый ток. Однако в приборах Эйртона и Перри максимальное полезное отклонение в
одном направлении составляло всего около 700 градусов, что недостаточно для современных приборов.
Используя высокопроницаемые и низкогистерезисные никель-железные сплавы, угловой диапазон прибора
tL.75 может быть расширен до 27Т,0 или более путем намотки катушки на сердечник из этого материала с
полюсами, почти полностью охватывающими подвижный магнит и имеющими форму, обеспечивающую
требуемое изменение отклоняющего момента, в то время как управляющий момент обеспечивается
постоянным магнитом с полюсами, имеющими форму, позволяющую обеспечить любое требуемое изменение
управляющего момента на том же или на втором подвижном элементе на том же шпинделе, который может
быть либо постоянно намагничен, либо изготовлен из никель-железного сплава.
Таким образом, можно регулировать отклоняющие и управляющие моменты таким образом, чтобы
поддерживать коэффициент отклонения K' и, следовательно, периодичность и затухание постоянными во
всем диапазоне, независимо от его формы.
Демпфирование может быть обеспечено с помощью обычного воздушного демпфирующего устройства или
путем заполнения корпуса прибора какой-либо жидкостью подходящей вязкости. Для подвижного магнита (или
магнитов) предпочтительно использовать кобальтовую сталь, чтобы избежать риска размагничивания, а
также, хотя и менее обязательно, для управляющего магнита.
Статический прибор с подвижной катушкой и постоянным магнитом может быть изготовлен с подвижным
элементом дискообразной формы, имеющим две катушки D-образной формы, намотанные в
противоположных направлениях и установленные в одной плоскости, перпендикулярной шпинделю. Два
постоянных магнита в форме подковы снабжены полюсными наконечниками из мягкого железа D-образной
формы с небольшим зазором, позволяющим подвижному элементу r0 вращаться между ними, при этом их
полярность изменена таким образом, что магнитное поле проходит через одну половину диска в одном
направлении, а через другую половину — в противоположном. К такому инструменту могут быть применены те
же методы формирования полюсов или катушек для получения любой желаемой формы шкалы, а также
изменения положения регулятора любым желаемым образом.
Датировано 28 апреля 1932 года.
Чарльз В. Драйсдейл.
400,651л 400,651 ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области электрических измерительных приборов и связанные с ними аспекты.
Я, Чарльз Викери, доктор наук, кавалер ордена Бани, кавалер ордена Британской империи, доктор наук,
проживающий по адресу: Дерек Корнер, Кингсуэй, Хоув, Сассекс, и имеющий британское гражданство,
настоящим заявляю, что характер данного изобретения и способ его осуществления будут подробно описаны
и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к электрическим измерительным приборам, в которых отклонение создается
либо током в катушке, движущейся в магнитном поле постоянного магнита, либо постоянным магнитом,
движущимся в поле катушки с током j5. Крутящий момент T всех приборов с постоянными магнитами
определяется соотношением T =i dxl dn(Dl dy dy, где) — полный магнитный поток, проходящий через катушку,
n — число витков катушки, i — ток в катушке, а N — число магнитных связей nIP, и существенной
фундаментальной особенностью всех индикаторных приборов с постоянными магнитами является то, что
подвижные и неподвижные элементы должны быть спроектированы таким образом, чтобы магнитный поток,
связанный с цепью, увеличивался с увеличением отклонения. Путем соответствующей обработки
неподвижных и/или подвижных элементов можно изменять увеличение магнитного потока при отклонении, а
следовательно, и форму шкалы по своему желанию.
Мне известно, что ранее предлагалось изменять характер шкалы электрических приборов путем
распределения обмотки подвижного элемента и/или изменения формы полюсных поверхностей, или путем
эксцентричного крепления оси вращения подвижного элемента, или путем изменения формы внутреннего
сердечника подвижного элемента, или путем использования с равномерным радиальным распределением
магнитного поля управляющей пружины, имеющей неравномерный закон сопротивления вращению
подвижного элемента. Насколько мне известно, эти предложения предполагают последовательную
модификацию каждого отдельного инструмента методом проб и ошибок, что требует разборки инструмента
между настройками.
Настоящий вклад в данную область техники, который будет раскрыт в дальнейшем в этом описании,
облегчает точное воспроизведение приборов методами массового производства и исключает
вышеупомянутый процесс проб и ошибок.
Согласно настоящему изобретению, полюсные наконечники неподвижного постоянного магнита и/или любого
центрального сердечника, который может быть использован (60), изготовлены из высокопроницаемого
ферромагнитного материала, такого как никель-железные сплавы, а зазор изменяется в соответствии с
математической формулой, приведенной ниже, для получения (65).
Требуемое распределение магнитного поля для желаемой формы или углового диапазона масштаба.
Большинство электрических измерительных приборов двух упомянутых типов, 70 которые используются в
настоящее время, относятся к первому упомянутому типу и, как правило, состоят из прямоугольной
подвижной катушки, вращающейся в радиальном магнитном поле в кольцевом зазоре между полюсами
постоянного магнита и концентрическим цилиндрическим сердечником из мягкого железа. Крутящий момент T
такого инструмента =,n. ABli, где n — число витков, A — площадь подвижной катушки, B — магнитная индукция
в зазоре, а i — ток в катушке. Если зазор имеет кольцевую форму и, следовательно, постоянную ширину, то B
практически постоянна в значительном диапазоне углов, и, следовательно, T пропорциональна i, а
отклонение y 85 также пропорционально i, так что шкала имеет линейную или равномерно распределенную
форму, если используется пружинное управление.
Такая форма шкалы обеспечивает высокую точность в верхнем диапазоне 9y, но низкую точность при низких
значениях показаний. Для общих испытательных работ, где необходимо измерять токи всех значений,
желательно иметь постоянную процентную точность измерения тока 95% в диапазоне примерно от 12 до 1,
чтобы обеспечить перекрытие для десятичных множителей или шунтов.
Для этой цели di S должно быть равно a.dy, из которого y должно быть пропорционально log i, или же шкала
loo должна быть аналогична шкале логарифмической линейки.
Такую шкалу нельзя довести до нуля, поскольку при i=0 log I=-oo, но ее можно обеспечить для любого
желаемого диапазона и дополнить обычной линейной шкалой, расположенной на 105 единиц ниже
минимального значения логарифмической шкалы.
Если прибор имеет пружинное управление, то 400,'651 T=Ky, где EK — постоянная кручения пружины и,
следовательно, = K-. BPs'i-a. -log bi, где a и b — константы, зависящие от требуемого диапазона, и,
следовательно, BKa, log bi. Таким образом, B должно быть пропорционально log bi i, и поскольку полюса и
центральный сердечник изготовлены из высокопроницаемого материала, чтобы обеспечить постоянную
разницу магнитного потенциала между полюсами по всей их поверхности, B будет приблизительно обратно
пропорционален зазору g. Следовательно, g должно быть пропорционально i log bi или c + logy, где c —
константа, и этого можно добиться, сформировав либо полюса, либо центральное ядро (предпочтительно
последнее). С другой стороны, вольтметры для цепей с номинальным постоянным напряжением
предпочтительно должны иметь шкалы, на которых отклонение очень медленно увеличивается с
напряжением или током uip примерно до десяти процентов ниже заявленного давления, а затем быстро и
почти равномерно до примерно десяти процентов выше него.
Распространенный метод обеспечения большой открытой равномерной шкалы в ограниченном диапазоне
напряжения заключается в использовании обычного прибора с равномерным зазором и «настройке» нуля, то
есть путем установки длинной пружины с естественным нулем на значительном расстоянии ниже нижней
границы шкалы и упора, предотвращающего отклонение стрелки от минимального значения; однако этот
метод имеет два недостатка: он не позволяет отобразить и отрегулировать естественный нуль и не позволяет
прибору давать какие-либо показания ниже определенного минимального напряжения.
В большинстве случаев предпочтительнее иметь прибор с естественным нулевым значением и узкой,
равномерно распределенной шкалой до некоторого отклонения 'y', и текущим значением i, а также широкой,
равномерно распределенной шкалой от этой точки до максимального отклонения 'y'max' и текущего значения
i'max. Для нижней части такой шкалы B должно быть постоянным, но малым и равным K y K Y1, что
предполагает равномерный широкий зазор, но для верхней части y=a ta-ii) +y 55, где a =-Y.m^= I'max ti, из
которого B=K yKa y, которое сначала быстро возрастает с (y- y,), а затем медленнее. Следовательно, зазор
будет широким и равномерным в нижней части шкалы, а затем будет уменьшаться приблизительно обратно
пропорционально B. Очевидно, что в обоих случаях можно достичь одного и того же результата, сохраняя
зазор и, следовательно, индукцию B постоянной и удаляя полюса или сердечник так, чтобы их осевая длина
при любом отклонении была пропорциональна значению B для этого отклонения, когда зазор имеет
постоянную осевую длину, как предполагалось выше; поскольку крутящий момент для любого тока
пропорционален Bl, где 1 — осевая длина полюса или сердечника.
Главное преимущество прибора с подвижной катушкой заключается в простоте электромагнитного
демпфирования, обеспечиваемого намоткой катушки на металлический каркас. В случае линейного
измерительного прибора с постоянным зазором это обеспечивает очень удовлетворительное демпфирование
по всей шкале, но если осевая длина или ширина зазора изменяется для получения любой другой формы
шкалы, демпфирующий момент, пропорциональный (B1)2, где l — осевая длина полюсов, значительно
изменяется. И в противоположном направлении эффективному управлению движением K' = K - dT, где dT dy
dy — скорость изменения отклоняющего момента в зависимости от угла при постоянном токе, так что прибор
стремится иметь большой период и быть передемпфированным, когда шкала открыта, и короткий период и
быть недодемпфированным, когда она закрыта. Таким образом, электромагнитное демпфирование с
помощью каркаса катушки непригодно для приборов с постоянными магнитами, имеющих шкалы, отличные от
почти однородных, а катушка для измерения параметров газонокосилки имеет следующие недостатки:
хрупкость, низкая скорость передачи крутящего момента по инерции и необходимость использования легких
гибких соединений, из-за чего прибор может использоваться только при малых токах.
Использование подвижного постоянного магнита, как в ранних приборах Айртона и Перри, позволяет
обеспечить более высокое отношение крутящего момента к моменту инерции при исключении гибких
соединений, а катушка может быть зафиксирована и способна пропускать любой желаемый ток. Однако в
приборах Эйртона и Перри максимальное полезное отклонение в одном направлении составляло всего около
700 градусов, что недостаточно для современных приборов. Благодаря использованию современных
высокопроницаемых никелево-железных сплавов с низким гистерезисом, угловой диапазон прибора может
быть расширен до 2700° и более за счет намотки катушки на сердечник из этого материала с полюсами, почти
полностью окружающими подвижный магнит и имеющими форму, обеспечивающую требуемое изменение
отклоняющего момента, в то время как управляющий момент обеспечивается постоянным магнитом с
полюсами, имеющими любую необходимую форму для управления, на том же или на втором подвижном
магните на том же шпинделе, причем второй магнит может быть либо постоянно намагниченным, либо
изготовлен из никелево-железного сплава.
Формы магнитного управления описаны в заявлении на патент.
A2,255 от 1932 г. (серийный номер 400,654). Таким образом, становится возможным постепенно увеличивать
отклоняющие и управляющие моменты, чтобы поддерживать эффективное управление K1 и, следовательно,
постоянное периодическое время и затухание во всем диапазоне, независимо от его формы. В этом случае
демпфирование может обеспечиваться обычным воздушным демпфирующим устройством или путем
заполнения корпуса прибора какой-либо жидкостью подходящей вязкости. Для подвижного магнита или
магнитов предпочтительно использовать кобальтовую сталь, чтобы избежать риска размагничивания, а также,
хотя и менее обязательно, для управляющего магнита.
Обращаясь теперь к прилагаемым чертежам, на рисунке 1 показаны полюсные наконечники 1, песчаный
стержень 2, оба изготовленные из высокопроницаемого ферромагнитного материала, например,
никель-железного сплава, и подвижная катушка 3 одного из типов приборов с постоянным магнитом и
подвижной катушкой, имеющих логарифмическую шкалу с пружинным управлением. Как указано выше,
логарифмическую шкалу нельзя довести до нуля, и нижняя часть может быть удобно представлена в виде
обычной пропорциональной или равномерно деленной шкалы, для которой разрыв должен быть постоянным.
При определенном отклонении y и токе i, форма шкалы 55 определяется соотношением y=y,(l+logeili), из
которого B T/ e (rYly) и =r-l y e (r/l), где B, — плотность индукции в зазоре, а g — зазор, когда y= yl.
1
. Поэтому сердечник должен иметь такую форму, чтобы зазор постепенно увеличивался от y вверх, и будет
иметь показанную на рисунке форму. В этом случае, однако, периодичность и затухание движения будут
уменьшаться по мере увеличения отклонения, но их можно сделать постоянными во всем диапазоне, если
отказаться от пружинного управления и заменить его формой управления, обеспечивающей крутящий
момент, пропорциональный llogey/lyi, а форма сердечника будет такой, что 1 = e(+log. Y/Y1) Шарнир
подвижной катушки 3 обозначен цифрой 4. На рисунке 2 аналогично показана форма сердечника 21 для
вольтметра машинного отделения, имеющего широкую равномерную шкалу в небольшом диапазоне, скажем,
100-120 или 200-240 вольт, и равномерную пропорциональную шкалу ниже нее. Для такой шкалы с
пружинным управлением индукция зазора B должна быть очень мала, а зазор g очень велик для нижней
части, а для открытой части i Y.+ail-y, где ye и i — соответственно отклонение и ток в нижней части открытой
шкалы 85°. В этом случае периодичность резко возрастает при переходе от нижней к верхней шкале, а затем
постепенно уменьшается по мере увеличения отклонения; и для обеспечения постоянства периодичности и
демпфирования необходимо отказаться от пружинного управления и использовать форму управления,
подобную описанной в 9b в заявлении о патенте.
12,255 В 1932 году была произведена замена, при которой крутящий момент T пропорционален y /y + blogey/y,
где b — постоянная, и зазор должен изменяться в соответствии с соотношением 100 ylIl+b ggig= Tyll+blogyly1l.
В любом из вышеуказанных случаев можно также использовать цилиндрический сердечник 105 с постоянным
зазором и изменяющейся осевой длиной сердечника или полюсных поверхностей, но более удобным
является изменение формы периферии сердечника.
На рисунках 3 и 4 показана астатическая форма прибора с подвижной катушкой и постоянным магнитом 110, в
котором подвижная система состоит из двух плоских D-образных катушек 5, 5, установленных
перпендикулярно шпинделю 4 таким образом, чтобы образовать диск, который может вращаться в своей
Соседние файлы в папке патенты