一种用于测量水下压力补偿器活塞行程的装置及方法与流程

本发明涉及一种活塞行程测量的装置及方法，尤其适用于水下压力补偿器活塞行程的测量，属于水下压力补偿器技术领域。

背景技术：

随着水下压力变化，对水下工作的液压系统带来了不利影响，因此需采用压力补偿器平衡系统内外压力。它不仅可以用于补偿系统工作时执行器所需流量和油液因本身的弹性变形、温度等引起的流量变化，还可以对系统进行自动环境压力补偿，避免高压环境对系统产生不利的影响，保证执行器的可靠、安全工作。目前常用的补偿器有皮囊式、金属薄膜式和波纹管式等类型。其中对活塞行程测量时，常采用拉线式位移传感器，但需要占用额外空间，使其使用过程中具有一定的局限性。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决目前用于测量水下压力补偿器活塞行程测量过程中存在的缺陷和不足，提供一种用于测量水下压力补偿器活塞行程的装置及方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

本发明的一种用于测量水下压力补偿器活塞行程的装置，包括壳体及活塞，所述的用于测量水下压力补偿器活塞行程的装置还包括霍尔元件、膜片、磁钢、弹簧、导杆、活塞压盖及螺母，所述的壳体一端为封闭端，另一端为敞口端，所述的活塞环套装在壳体内部，活塞设有中心腔，活塞的一端为敞口端，另一端为封闭端，活塞的敞口端对应壳体的封闭端，壳体的封闭端上设有海水通入孔，壳体内位于活塞的封闭端外侧设有活塞压盖，所述的活塞压盖与活塞之间设有膜片，所述的膜片沿着壳体内周侧壁一直延伸固定在壳体敞口端面上设有的环槽内，膜片内侧形成液压油舱，所述的导杆由一端至另一端由制为一体且直径依次增大的螺纹杆、圆柱杆和环形外沿构成，壳体封闭端中部、活塞封闭端中部、膜片的中部及活塞压盖中部分别设有中心孔，导杆的螺纹杆一端依次穿过壳体的中心孔、活塞的中心孔、膜片的中心孔以及活塞压盖的中心孔，导杆的螺纹杆上旋紧有螺母，活塞压盖朝向所述液压油舱的一侧端面上凹槽，所述的磁钢固定在活塞压盖的凹槽内，磁钢采用永磁材料制成，所述的霍尔元件设置在壳体外部，霍尔元件固定在水下电机的霍尔安装盖上，霍尔元件与磁钢正对设置。

本发明的一种用于测量水下压力补偿器活塞行程的方法，所述的方法是：将霍尔元件正对着磁钢，利用霍尔元件检测磁钢漏磁，根据永磁材料漏磁大小随着磁钢中心距霍尔元件轴向距离的变化曲线，确定活塞行程。

本发明相对于现有技术的有益效果是：由于磁钢（永磁材料）中心漏磁磁密与霍尔元件轴向距离有确定的关系，根据霍尔元件检测漏磁可以比较精确地测量活塞行程，而且结构简单，占用空间小，精度高，耐高压，适用范围广，便于实现压力补偿。

附图说明

图1是本发明的用于测量水下压力补偿器活塞行程的装置的主剖视图；

图2是图1的a处局部放大图；

图3是图1的b处局部放大图；

图4是圆柱磁钢高为3mm，直径为14mm时漏磁大小与磁钢中心轴向距离的变化关系图。

图中的部件名称及标号如下：

霍尔元件1、膜片2、磁钢3、活塞4、弹簧5、导杆6、海水通入孔7、活塞压盖8、壳体9、液压油舱10、螺纹杆11、圆柱杆12、环形外沿13、螺母14、水下电机15、环形凸台一16、环形凸台二17、霍尔安装盖18。

具体实施方式

为了更好的理解本发明专利的方案，结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：如图1-图3所示，本实施方式披露了一种用于测量水下压力补偿器活塞行程的装置，包括壳体9及活塞4，所述的用于测量水下压力补偿器活塞行程的装置还包括霍尔元件1、膜片2、磁钢3、弹簧5、导杆6、活塞压盖8及螺母14，所述的壳体9一端为封闭端，另一端为敞口端，所述的活塞4环套装在壳体9内部，活塞4设有中心腔，活塞4的一端为敞口端，另一端为封闭端，活塞4的敞口端对应壳体9的封闭端，壳体9的封闭端上设有海水通入孔7，壳体9内位于活塞4的封闭端外侧设有活塞压盖8，所述的活塞压盖8与活塞4之间设有膜片2，所述的膜片2沿着壳体9内周侧壁一直延伸固定在壳体9敞口端面上设有的环槽内，膜片2内侧形成液压油舱10，所述的导杆6由一端至另一端由制为一体且直径依次增大的螺纹杆11、圆柱杆12和环形外沿13（当导杆6向左移动时，环形外沿13起到轴向限位作用）构成，壳体9封闭端中部、活塞4封闭端中部、膜片2的中部及活塞压盖8中部分别设有中心孔，导杆6的螺纹杆一端依次穿过壳体6的中心孔、活塞4的中心孔、膜片2的中心孔以及活塞压盖8的中心孔，导杆6的螺纹杆11上旋紧有螺母14（通过螺母14的旋紧将活塞压盖8、膜片2及活塞4固定在导杆6上），活塞压盖8朝向所述液压油舱10的一侧端面上凹槽，所述的磁钢3固定在活塞压盖8的凹槽内，磁钢3采用永磁材料制成，所述的霍尔元件1设置在壳体9外部，霍尔元件1固定在水下电机15的霍尔安装盖18上，霍尔元件1与磁钢3正对设置。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述的永磁材料为钕铁硼或钐钴。

具体实施方式三：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述的壳体9封闭端内表面中部位于中心孔的外周边设有环形凸台一16，所述的活塞4封闭端内表面中部与所述的环形凸台一16相对应位置设有环形凸台二17，所述的弹簧5两端均套设在壳体9的环形凸台一16以及活塞4的环形凸台二17外部。

具体实施方式四：如图1、图2所示，本实施方式是对具体实施方式二作出的进一步说明，所述的磁钢3外形为圆柱体或多边棱柱体。

具体实施方式五：如图1、图2所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述的磁钢3通过胶粘、铆钉或销钉、或者镶嵌方式固定在活塞压盖8的凹槽内。对于所处环境温度不高（一般是在200℃以下）的场合，磁钢3可采用胶粘的固定方式，而对于环境温度有较高（一般是在200℃以上）的要求时，则应采用铆钉、销钉固定或者镶嵌的方式。

具体实施方式六：如图1、图2所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述的磁钢3朝向液压油舱10的一侧端面与活塞压盖8朝向液压油舱10一侧端面处于同一平面。

具体实施方式七：如图1-图3所示，一种利用具体实施方式一~具体实施方式六中任一具体实施方式所述的装置实现测量水下压力补偿器活塞行程的方法，所述的方法是：将霍尔元件1正对着磁钢3，利用霍尔元件1检测磁钢3漏磁，根据永磁材料漏磁大小随着磁钢3中心距霍尔元件1轴向距离的变化曲线，确定活塞行程。便于水下压力补偿。

工作原理：膜片2的液压油舱内装有液压油，海水通过海水通入孔7进入至活塞4的内腔中（即左侧为液压油，右侧为海水），随着海水压力的不断增强，活塞4向左移动，弹簧5被拉伸，固定于活塞压盖8凹槽内的磁钢3采用永磁材料制成，可以为钕铁硼和钐钴。正对着磁钢3为霍尔元件1，用来检测磁钢3磁场大小。

利用有限元软件对本发明的技术方案进行仿真分析，仿真模型为实际装置正视图的一半。磁钢3采用圆柱体，当圆柱体高为3mm，直径为14mm时，中心漏磁磁力线的分布为随着轴向距离增加，磁密幅值越来越小。

如图4所示，可以更为直接地看出：磁钢3采用圆柱体，当圆柱体的高为3mm，直径为14mm时，随着霍尔元件1与磁钢3距离的增加，漏磁磁密快速下降。根据此条曲线和霍尔元件1检测到的磁密大小，可以得出补偿器行程（即磁钢3距离霍尔元件1之间的距离h，如图1所示）。