具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置，它由油缸和活塞构成，活塞底面与油缸底留有空间，油缸侧面设有与空间相通的用于连接液体压力传感器的螺孔，活塞腰上安装有Yx型聚氨脂橡胶密封圈，活塞底面与油缸底之间的空间装满低温润滑油脂。由于该装置采用偏硬质的Yx型聚氨脂橡胶密封圈并配合低温润滑油脂，密封性好润滑性好，使活塞与油缸壁几乎无摩擦阻力，综合性能基本上由液体压力传感器的综合性能决定。因此，对于制造不同性能要求的测力传感器，只需选择相应性能的液体压力传感器即可。本实用新型特别适合做大量程高准确度的测力传感器，性能可靠，成本低廉。
【专利说明】具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传感器领域，具体涉及力-液体压力转换式测力传感器，例如用于动态汽车衡的称重传感器，用于监测煤矿采煤工作面支柱载荷的力传感器，用于检测煤矿和岩土工程锚索的测力传感器等。
【背景技术】
[0002]较早时候煤矿检测单体支柱载荷，曾用一种“力-液体压力”转换式量程0_45t的油压测力计，其工作部分是一个装有活塞的油缸(简称活塞油缸)，活塞腰上安装有密封圈，活塞底与油缸之间装满机油，油缸侧面有连接螺孔，通过一根带接头的高压油管与压力表连接，工作时将顶板对支柱的作用力转换为油体压力，经事先标定，油体压力直接标示力值，测量人员可直接读出支柱载荷的吨位。这种油压测力计的缺点是:(I)在大吨位载荷时，机油密封困难，漏油致测数不准，不适应大吨位载荷；(2)机油热胀系数大，使油压测力计的读数直接受到温度影响。
[0003]为了解决上述不足，本申请的设计人曾发明一种“力-液体压力转换式测力传感器”，它是在原有活塞油缸的螺孔上连接液体压力传感器(例如振弦式压力传感器)，将机油换成黄油(钙基润滑油脂)，用O型耐油橡胶密封圈密封。黄油虽无流动性，但在较高压力作用下，同液体一样能良好地传递压力；而由于黄油粘稠，故与O型耐油橡胶密封圈配合，具有良好的密封性，其润滑性可保护O型耐油橡胶密封圈不易被高压液体切角，故能可靠密封60MPa高压。这种力-液体压力转换式测力传感器完全能满足准确度1.5% FS的原煤炭部标准要求。这种测力传感器优点还在于，只需做好一种量程的液体压力传感器配不同直径的活塞油缸即可使产品系列化；活塞直径大时，量程可达数百吨，例如500t。它的主要缺点是用O型橡胶圈密封和普通黄油传递压力，活塞与油缸之间的摩擦阻力较大、且随压力变化而改变，导致测力传感器进程相对误差增大(大于压力传感器进程相对误差)，特别是滞后较大，因此产生的综合误差较大；此外，黄油温度系数亦偏大。如何将此种传感器的综合误差做到〈0.1% FS，并减小温度系数，是本领域技术人员有待解决的问题。
【发明内容】
[0004]针对现有力-液体压力转换式测力传感器存在的上述问题，本实用新型提供一种具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置。
[0005]一种具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置，它由油缸和活塞构成基体，活塞底面与油缸底留有空间，油缸侧面设有与空间相通的用于连接液体压力传感器的螺孔，其特征在于，活塞腰上安装有Yx型聚氨脂橡胶密封圈，空间内装满-20°C以下温度的低温润滑油脂。
[0006]为了适应一般测力、称重传感器的使用状态要求，上述的活塞是实心的。
[0007]为了保证一般测力、称重传感器的精度要求，上述的活塞顶部是球面的，使力作用在球面顶点，可保证力作用在活塞中心线上。
[0008]为了满足一般测力、称重传感器的防尘要求，活塞球面周圈设有凸缘，凸缘与油缸之间安装有防尘垫圈。
[0009]为了适应锚索测力传感器的要求，上述的活塞是空心的，油缸的缸腔相应是环形的。
[0010]为了满足动态汽车衡在动态条件下的精度要求，活塞底面与油缸底之间的空间间距优选小于等于5mm。
[0011]为了排除超低温润滑油脂中的空气及水汽，要求在连接液体压力传感器前，采用I小时105°C的高温排除油脂中的空气及水汽，然后在油缸螺孔处安装液体压力传感器。
[0012]所述的Yx型聚氨脂橡胶密封圈也可以用硬度和性能与其相似的其他材质的Yx型密封圈。
[0013]本实用新型的优点是:
[0014]I)由于该装置采用的Yx型聚氨脂橡胶密封圈是偏硬质的，并配合_20°C以下的低温润滑油脂，密封性、润滑性好，使活塞与油缸壁几乎无摩擦阻力，综合性能基本上由液体压力传感器的综合性能决定。因此，对于制造不同性能要求的测力传感器，只需选择相应性能的液体压力传感器即可。特别适合做大量程高准确度的测力传感器，性能可靠，成本低廉。
[0015]2)在生产实用中对精度要求不太高时，只需用活塞式(砝码式)压力校验仪对液体压力传感器进行标定，然后根据该装置油缸断面面积换算成力即可。可省去庞大昂贵的高精度液压测力机进行整体标定。
[0016]3)用一种型号的液体压力传感器，只要配不同直径的活塞油缸，即可构成测力传感器系列产品，并能确保精度质量。
[0017]4)由于活塞底面与油缸底留有的空间厚度不用太厚，例如用于动态汽车衡时油脂厚度仅5_，又经过高温排除空气，满量程载荷作用时，压缩量最多1_。用于动态汽车衡，即使车速达到30km/h通过称台，也能快速反应；同时，有一定压缩量进行力-液压转换，可吸收动态汽车衡承载器钢板的振动，因此，信号输出端可省去低通滤波器。
[0018]5)由于油脂量很少，又使用低温润滑油脂，其热胀系敉比黄油还小，当采用液体压力传感器配套时，测力传感器的温度系数比液体压力传感器的温度系数大约要小一半；原来是0.3Hz/°C，现在降为0.15Hz/°C左右。
[0019]6)为了证明该装置的摩擦阻力甚微，设计人用量程50MPa、综合误差小于0.1%FS的“高准确度振弦式压力传感器”作为液体压力传感器与本装置连接，构成一种高准确度测力传感器。然后对其误差进行测试。测试结果表明，该测力传感器与“高准确度振弦压力传感器”的综合误差基本相等。因此，可以认为:在柔软的油脂润滑下，装有偏硬质Yx型密封圈的活塞与油缸壁之间几乎没有摩擦阻力，故称为微摩擦阻力的力-液体压力转换装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型采用实心活塞的结构示意图；
[0021]图2是采用图1所示装置与振弦式压力传感器连接构成的振弦式测力、称重传感器外形示意图；
[0022]图3是本实用新型采用空心活塞的结构示意图；
[0023]图4是采用图3所示装置与振弦式压力传感器连接构成的振弦式锚索测力传感器外形示意图。
[0024]图中:1-油缸，2-防尘垫圈，3-活塞，4-Yx型聚氨脂橡胶密封圈，5-低温润滑油月旨，6-螺孔，7-液体压力传感器。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图进一步说明本实用新型的实施方式。
[0026]实施例一，如图1所示，一种具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置，它由油缸I和活塞3构成，活塞3的顶面为球面，球面周圈设有凸缘，凸缘与油缸I之间安装有防尘垫圈2，活塞3底面与油缸I底留有空间，油缸I侧面设有与空间相通的用于连接液体压力传感器的螺孔6，其中，活塞3是实心的，活塞3腰上安装有Yx型聚氨脂橡胶密封圈4，活塞3底面与油缸I底部之间的空间内装满温润滑油脂5。
[0027]如图2所示，在图1所示的装置的螺孔6上连接液体压力传感器7，液体压力传感器7采用振弦式液体压力传感器，从而构成振弦式测力、称重传感器。
[0028]当作为寒冷地区室外测力、称重传感器时，低温润滑油脂5应使用-40°C的锂基润滑油脂，并保证油脂中无空气及水汽。
[0029]当作为动态汽车衡的称重传感器使用时，要求活塞底面与油缸底之间的空间间距小于等于5mm，以满足动态情况下的精度要求。
[0030]实施例二，如图3所示，一种具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置，它由油缸I和活塞3构成，活塞3底面与油缸底留有空间，油缸侧面设有与空间相通的用于连接液体压力传感器的螺孔6，其中，活塞3是空心的，油缸的缸腔相应是环形的；活塞3的内、外壁腰上均安装有Yx型聚氨脂橡胶密封圈4，活塞底面与油缸底之间的空间间距为5-10mm，其空间装满低温润滑油脂5，如-40度锂基润滑油脂。
[0031]如图4所示，在图2所示的装置的螺孔6连接液体压力传感器7，液体压力传感器7采用振弦式液体压力传感器，从而构成振弦式锚索测力传感器。
【权利要求】
1.一种具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置，它由油缸和活塞构成，活塞底面与油缸底留有空间，油缸侧面设有与空间相通的用于连接液体压力传感器的螺孔，其特征在于，活塞腰上安装有Yx型聚氨脂橡胶密封圈，空间内装满-20°C以下温度的低温润滑油脂。
2.如权利要求1所述的具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置，其特征在于，所述的活塞是实心的。
3.如权利要求2所述的具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置，其特征在于，活塞的顶面为球面。
4.如权利要求3所述的具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置，其特征在于，球面活塞的球面周圈设有凸缘，凸缘与油缸之间安装有防尘垫圈。
5.如权利要求2或3或4所述的具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置，其特征在于，活塞底面与油缸底留有空间的间距小于等于5mm。
6.如权利要求1所述的具有微摩擦阻力的力-液体压力转换装置，其特征在于，所述的活塞是空心的，油缸的缸腔相应是环形的；活塞的内、外壁腰上均安装有Yx型聚氨脂橡胶密封圈。
【文档编号】G01G3/12GK204202714SQ201420522480
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】邓铁六, 赵胜利 申请人:邓铁六, 赵胜利