具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置製造方法
2023-05-09 12:41:41 1
具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置，它由油缸和活塞構成，活塞底面與油缸底留有空間，油缸側面設有與空間相通的用於連接液體壓力傳感器的螺孔，活塞腰上安裝有Yx型聚氨脂橡膠密封圈，活塞底面與油缸底之間的空間裝滿低溫潤滑油脂。由於該裝置採用偏硬質的Yx型聚氨脂橡膠密封圈並配合低溫潤滑油脂，密封性好潤滑性好，使活塞與油缸壁幾乎無摩擦阻力，綜合性能基本上由液體壓力傳感器的綜合性能決定。因此，對於製造不同性能要求的測力傳感器，只需選擇相應性能的液體壓力傳感器即可。本實用新型特別適合做大量程高準確度的測力傳感器，性能可靠，成本低廉。
【專利說明】具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及傳感器領域，具體涉及力-液體壓力轉換式測力傳感器，例如用於動態汽車衡的稱重傳感器，用於監測煤礦採煤工作面支柱載荷的力傳感器，用於檢測煤礦和巖土工程錨索的測力傳感器等。
【背景技術】
[0002]較早時候煤礦檢測單體支柱載荷，曾用一種「力-液體壓力」轉換式量程0_45t的油壓測力計，其工作部分是一個裝有活塞的油缸(簡稱活塞油缸)，活塞腰上安裝有密封圈，活塞底與油缸之間裝滿機油，油缸側面有連接螺孔，通過一根帶接頭的高壓油管與壓力表連接，工作時將頂板對支柱的作用力轉換為油體壓力，經事先標定，油體壓力直接標示力值，測量人員可直接讀出支柱載荷的噸位。這種油壓測力計的缺點是:(I)在大噸位載荷時，機油密封困難，漏油致測數不準，不適應大噸位載荷；(2)機油熱脹係數大，使油壓測力計的讀數直接受到溫度影響。
[0003]為了解決上述不足，本申請的設計人曾發明一種「力-液體壓力轉換式測力傳感器」，它是在原有活塞油缸的螺孔上連接液體壓力傳感器(例如振弦式壓力傳感器)，將機油換成黃油(鈣基潤滑油脂)，用O型耐油橡膠密封圈密封。黃油雖無流動性，但在較高壓力作用下，同液體一樣能良好地傳遞壓力；而由於黃油粘稠，故與O型耐油橡膠密封圈配合，具有良好的密封性，其潤滑性可保護O型耐油橡膠密封圈不易被高壓液體切角，故能可靠密封60MPa高壓。這種力-液體壓力轉換式測力傳感器完全能滿足準確度1.5% FS的原煤炭部標準要求。這種測力傳感器優點還在於，只需做好一種量程的液體壓力傳感器配不同直徑的活塞油缸即可使產品系列化；活塞直徑大時，量程可達數百噸，例如500t。它的主要缺點是用O型橡膠圈密封和普通黃油傳遞壓力，活塞與油缸之間的摩擦阻力較大、且隨壓力變化而改變，導致測力傳感器進程相對誤差增大(大於壓力傳感器進程相對誤差)，特別是滯後較大，因此產生的綜合誤差較大；此外，黃油溫度係數亦偏大。如何將此種傳感器的綜合誤差做到〈0.1% FS，並減小溫度係數，是本領域技術人員有待解決的問題。
【發明內容】
[0004]針對現有力-液體壓力轉換式測力傳感器存在的上述問題，本實用新型提供一種具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置。
[0005]一種具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置，它由油缸和活塞構成基體，活塞底面與油缸底留有空間，油缸側面設有與空間相通的用於連接液體壓力傳感器的螺孔，其特徵在於，活塞腰上安裝有Yx型聚氨脂橡膠密封圈，空間內裝滿-20°C以下溫度的低溫潤滑油脂。
[0006]為了適應一般測力、稱重傳感器的使用狀態要求，上述的活塞是實心的。
[0007]為了保證一般測力、稱重傳感器的精度要求，上述的活塞頂部是球面的，使力作用在球面頂點，可保證力作用在活塞中心線上。
[0008]為了滿足一般測力、稱重傳感器的防塵要求，活塞球面周圈設有凸緣，凸緣與油缸之間安裝有防塵墊圈。
[0009]為了適應錨索測力傳感器的要求，上述的活塞是空心的，油缸的缸腔相應是環形的。
[0010]為了滿足動態汽車衡在動態條件下的精度要求，活塞底面與油缸底之間的空間間距優選小於等於5mm。
[0011]為了排除超低溫潤滑油脂中的空氣及水汽，要求在連接液體壓力傳感器前，採用I小時105°C的高溫排除油脂中的空氣及水汽，然後在油缸螺孔處安裝液體壓力傳感器。
[0012]所述的Yx型聚氨脂橡膠密封圈也可以用硬度和性能與其相似的其他材質的Yx型密封圈。
[0013]本實用新型的優點是:
[0014]I)由於該裝置採用的Yx型聚氨脂橡膠密封圈是偏硬質的，並配合_20°C以下的低溫潤滑油脂，密封性、潤滑性好，使活塞與油缸壁幾乎無摩擦阻力，綜合性能基本上由液體壓力傳感器的綜合性能決定。因此，對於製造不同性能要求的測力傳感器，只需選擇相應性能的液體壓力傳感器即可。特別適合做大量程高準確度的測力傳感器，性能可靠，成本低廉。
[0015]2)在生產實用中對精度要求不太高時，只需用活塞式(砝碼式)壓力校驗儀對液體壓力傳感器進行標定，然後根據該裝置油缸斷面面積換算成力即可。可省去龐大昂貴的高精度液壓測力機進行整體標定。
[0016]3)用一種型號的液體壓力傳感器，只要配不同直徑的活塞油缸，即可構成測力傳感器系列產品，並能確保精度質量。
[0017]4)由於活塞底面與油缸底留有的空間厚度不用太厚，例如用於動態汽車衡時油脂厚度僅5_，又經過高溫排除空氣，滿量程載荷作用時，壓縮量最多1_。用於動態汽車衡，即使車速達到30km/h通過稱臺，也能快速反應；同時，有一定壓縮量進行力-液壓轉換，可吸收動態汽車衡承載器鋼板的振動，因此，信號輸出端可省去低通濾波器。
[0018]5)由於油脂量很少，又使用低溫潤滑油脂，其熱脹系敉比黃油還小，當採用液體壓力傳感器配套時，測力傳感器的溫度係數比液體壓力傳感器的溫度係數大約要小一半；原來是0.3Hz/°C，現在降為0.15Hz/°C左右。
[0019]6)為了證明該裝置的摩擦阻力甚微，設計人用量程50MPa、綜合誤差小於0.1%FS的「高準確度振弦式壓力傳感器」作為液體壓力傳感器與本裝置連接，構成一種高準確度測力傳感器。然後對其誤差進行測試。測試結果表明，該測力傳感器與「高準確度振弦壓力傳感器」的綜合誤差基本相等。因此，可以認為:在柔軟的油脂潤滑下，裝有偏硬質Yx型密封圈的活塞與油缸壁之間幾乎沒有摩擦阻力，故稱為微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型採用實心活塞的結構示意圖；
[0021]圖2是採用圖1所示裝置與振弦式壓力傳感器連接構成的振弦式測力、稱重傳感器外形示意圖；
[0022]圖3是本實用新型採用空心活塞的結構示意圖；
[0023]圖4是採用圖3所示裝置與振弦式壓力傳感器連接構成的振弦式錨索測力傳感器外形示意圖。
[0024]圖中:1-油缸，2-防塵墊圈，3-活塞，4-Yx型聚氨脂橡膠密封圈，5-低溫潤滑油月旨，6-螺孔，7-液體壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖進一步說明本實用新型的實施方式。
[0026]實施例一，如圖1所示，一種具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置，它由油缸I和活塞3構成，活塞3的頂面為球面，球面周圈設有凸緣，凸緣與油缸I之間安裝有防塵墊圈2，活塞3底面與油缸I底留有空間，油缸I側面設有與空間相通的用於連接液體壓力傳感器的螺孔6，其中，活塞3是實心的，活塞3腰上安裝有Yx型聚氨脂橡膠密封圈4，活塞3底面與油缸I底部之間的空間內裝滿溫潤滑油脂5。
[0027]如圖2所示，在圖1所示的裝置的螺孔6上連接液體壓力傳感器7，液體壓力傳感器7採用振弦式液體壓力傳感器，從而構成振弦式測力、稱重傳感器。
[0028]當作為寒冷地區室外測力、稱重傳感器時，低溫潤滑油脂5應使用-40°C的鋰基潤滑油脂，並保證油脂中無空氣及水汽。
[0029]當作為動態汽車衡的稱重傳感器使用時，要求活塞底面與油缸底之間的空間間距小於等於5mm，以滿足動態情況下的精度要求。
[0030]實施例二，如圖3所示，一種具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置，它由油缸I和活塞3構成，活塞3底面與油缸底留有空間，油缸側面設有與空間相通的用於連接液體壓力傳感器的螺孔6，其中，活塞3是空心的，油缸的缸腔相應是環形的；活塞3的內、外壁腰上均安裝有Yx型聚氨脂橡膠密封圈4，活塞底面與油缸底之間的空間間距為5-10mm，其空間裝滿低溫潤滑油脂5，如-40度鋰基潤滑油脂。
[0031]如圖4所示，在圖2所示的裝置的螺孔6連接液體壓力傳感器7，液體壓力傳感器7採用振弦式液體壓力傳感器，從而構成振弦式錨索測力傳感器。
【權利要求】
1.一種具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置，它由油缸和活塞構成，活塞底面與油缸底留有空間，油缸側面設有與空間相通的用於連接液體壓力傳感器的螺孔，其特徵在於，活塞腰上安裝有Yx型聚氨脂橡膠密封圈，空間內裝滿-20°C以下溫度的低溫潤滑油脂。
2.如權利要求1所述的具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置，其特徵在於，所述的活塞是實心的。
3.如權利要求2所述的具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置，其特徵在於，活塞的頂面為球面。
4.如權利要求3所述的具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置，其特徵在於，球面活塞的球面周圈設有凸緣，凸緣與油缸之間安裝有防塵墊圈。
5.如權利要求2或3或4所述的具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置，其特徵在於，活塞底面與油缸底留有空間的間距小於等於5mm。
6.如權利要求1所述的具有微摩擦阻力的力-液體壓力轉換裝置，其特徵在於，所述的活塞是空心的，油缸的缸腔相應是環形的；活塞的內、外壁腰上均安裝有Yx型聚氨脂橡膠密封圈。
【文檔編號】G01G3/12GK204202714SQ201420522480
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2014年9月12日
【發明者】鄧鐵六, 趙勝利 申請人:鄧鐵六, 趙勝利