专利名称:一种长寿命自保护khmy型测压传感器的制作方法
本发明创造属于轧钢测压技术。
七十年代发展起来的，以孔辐式为特征的测压传感器(US3958456)与五十年代国内外使用过的轮辐式传感器相比，尽管具有设计合理、制造简便和适于中小型轧钢测压技术等特点，但由于其采用两面密封，化学胶嵌镶封装以及设计时未考虑自保护等原因，难于实现在长久承受交切变负荷下，在水、油和蒸汽气氛中长期使用之目的。
我国现有中小型轧机近万台，且型号繁多，故研制一种使用方便，造价低廉，经久耐用，适于我国国情的测压传感器，实为现有轧钢生产所必需。
基于以上目的，本发明人采用一个底盖〔图2〕与弹性元件〔图1〕直接组合，使传感器结构更为简化；采用氩弧焊对底盖和弹性元件的接合凸檐〔4、8〕实行自熔焊接，焊接简便，强度高，传感器经久耐用；传感器空腔充氮气或氩气，设计时使底盖〔图2〕两侧凹下园〔6A、6B〕深度之和始终小于电阻应变丝开始范性形变时弹性元件中央的下沉尺寸，以达传感器自保护之目的。除此之外，本传感器还有如下特点1.传感器弹性元件顶端面凹下小圆〔5B〕直径等于或略大于轧机压下螺丝端头直径；各铰孔中心至弹性元件中心距离等于或略大于压下螺丝端头半径与铰孔半径之和；弹性元件顶端面凹下大圆〔5A〕半径与底盖两侧凹下圆〔6A、6B〕半径相同并等于或略小于铰孔中心至弹性元件中心距离与铰孔半径之和。采用以上设计要求，可保证传感器负载及切应变状态更为合理。
2.为降低传输导线周围介质干扰，提高信噪比，在传感器体上导线引出孔〔5〕处的引线盒内装一电压信号放大集成电路块〔18〕。
3.为防止外引线反复弯折而开断，在传感器转换接头〔21〕外套一弹簧〔22〕。
由于轧机吨位、型号、压下螺丝端头直径及其与轴承的空间大小不同，传感器亦可设计成不同类型。为保证其性能良好，设计和制造时应遵循1.弹性元件和底盖必须选用强度高，弹性好，焊接性能好的材料制作，以使其在额定负载下，始终处于弹性变形范围内。实验证明以选用淬火后经调质处理的28MnSiB材料为宜。
2.n个铰孔〔1〕均为盲孔且成n次轴对称，m个定位锥销孔成m次轴对称，其中n＞2，m＝3或4。
3.除满足上述特点1中所指出的尺寸关系外，还应注意a)传感器直径应大于其高；b)铰孔直径以选取25－30mm为宜。
图1、2、3是根据上述要求为150吨位、压下螺丝端头直径为90mm轧机所设计制做的弹性元件〔图1，a－－半剖正视图，b－－底视图〕、底盖〔图2，a－－全剖正视图，b－－顶视图〕和传感器组装〔图3，a－－AOB剖面正视图，b－－半剖顶视图〕示意图。图中1－－铰孔(6个)，2－－导线槽(6条)，3－－弹性元件锥销孔(3个)，4－－弹性元件自熔焊接凸檐，5－－导线引出孔，5A－－弹性元件凹下大圆，5B－－弹性元件凹下小圆，6A，6B－－底盖两侧凹下圆，7－－螺纹气孔，8－－底盖自熔焊接凸檐，9－－底盖锥销孔(3个)，10－－底盖，12－－35＃钢压紧螺母，11，13－－胶皮垫圈，14－－28MnSiB引线盒，15－－M4×12的A3钢压盖螺钉(4个)，16－－弹性元件，17－－M5×5的35＃钢平端紧定螺钉，18－－信号放大集成电路块，19－－8×28的35＃钢园锥销(3个)，20－－A3钢压盖，21－－35＃钢转换接头，22－－弹簧，23－－引出线，24－－弯成矩形的应变电阻丝。
本传感器的制做及组装步骤是1.经检查各部件符合设计要求后，将引线盒〔14〕用氩弧焊焊在弹性元件〔图1〕导线引出孔〔5〕处。
2.用清洗剂、乙醇清洗，凉干后贴片，即将作成矩形的康铜电阻应变丝用HY914胶两两粘入弹性元件的n个铰孔〔1〕中。为保证精度，粘贴时必须使各铰孔内的两矩形电阻丝空间交叉90°并均与铰孔中心轴交叉成45°角，且电阻丝矩形对角线交点恰在传感器中性面并过同一圆周。随后将以锡焊与电阻丝连接的外裹 绝缘层的φ0.07mm导线通过导线槽〔2〕连成电桥，其输出导线由引出孔〔5〕引出，并检查电阻值和绝缘情况。
3.对输出电压信号与加压的函数关系实行预标定。
4.将弹性元件〔图1〕与底盖〔图2〕以定位圆锥销〔19〕通过锥销孔〔9、3〕销紧，并用HY914胶将导线引出孔〔5〕密封后，对接合的凸檐〔4、8〕实行氩弧焊自熔焊接。焊接是在冷却水中不停转动中进行的。当凸檐厚为1mm，宽0.5mm时，传感器体的转速约为190mm／分，氩气约五个大气压，焊接电流为80－120A为焊接最佳条件。
5.用氩弧焊将定位圆锥销〔19〕与锥销孔〔9、3〕密封，除去残留焊缝后，由螺纹气孔〔7〕充气，在水中检查焊接质量。
6.以高于额定吨位返复加载去除因焊接引起的残留应力，随后实行第二次标定。
7.经螺纹气孔〔7〕抽真空至10－1～10－3mmHg柱高随即充氮，从真空钟罩中取出传感器，将平端紧定螺钉〔15〕旋入螺纹气孔〔7〕，并以氩弧焊予以密封。
8.将信号放大集成电路块〔18〕装入引线盒〔14〕，接通与电桥的线路，将集成电路块的输出引线由引线咀引出，用压盖螺钉〔15〕将引线盒压盖〔20〕螺旋盖在引线盒上并以胶粘密封。随后进行成品标定，确定误差。最后，为美观计予以喷漆。
用以上传感器所制成的KHMY－150测压计经与国家计量局标定误差为0.5％的200吨位材力实验机多次对比实验证明，KHMY－150测压计具有良好的线性关系，其最大误差低于1.5％。
测压传感器的使用寿命主要取决于电阻应变丝的疲劳极限。本发明人根据实际使用条件对φ0.012mm康铜电阻丝所作的模拟疲劳实验(106次)可以推断，本传感器在轧钢周期(指第一次轧制至第二次轧制的时间)为1～3分，昼夜连续生产的条件下，其正常使用时间在1.5年以上。
权利要求
1.一种直径大于高的KHMY型全密封测压传感器，它包括a)一个用弹性材料制成的圆柱弹性元件[图1]，其上车有成n次轴对称的n个铰孔[1]和成m次轴对称的m个定位锥销孔[3]，这里n＞2，m=3或4，在其侧面 1/2 高处钻有与其一铰孔连通的导线引出孔[5]；b)在各个铰孔内粘有一对弯成矩形的电阻应变丝[24]，粘结时两矩形空间交叉90°并与铰孔中心轴线交叉45°，各矩形对角线交点恰在传感器中性面的同一圆周上；c)在弹性元件体外导线引出孔[5]处焊有一个引线盒；其特征在于d)所说的弹性元件的铰孔为盲孔并具有凸檐，铰孔直径25-30mm；e)各铰孔至弹性元件中心均开有容纳导线的沟槽[2]；f)有一个与弹性元件相匹配的由弹性材料制成的底盖[图2]，其上车有螺纹气孔[7]和与弹性元件相匹配的定位锥销孔[9]及凸檐[8]，底盖厚大约为弹性元件高的 1/5 ；g)在引线盒[14]内装有信号放大集成电路块[18]；h)在转换接头[21]外套一弹簧[22]。
2.如权利要求
1所述的传感器，其特征在于弹性元件〔图1〕，底盖〔图2〕和引线盒均由淬火后经调质处理的28MnSiB材料所制成。
3.如权利要求
1或2所述的传感器，其特征在于弹性元件顶端面有一凹下大圆〔5A〕和凹下小圆〔5B〕，底盖两侧均有凹下圆〔6A、6B〕，且弹性元件顶端面凹下小圆直径等于或略大于轧机压下螺丝端头直径，各铰孔中心至弹性元件中心距离等于或略大于压下螺丝端头半径与铰孔半径之和，弹性元件顶端面凹下大圆半径与底盖两侧凹下圆半径相同并等于或略小于铰孔中心至弹性元件中心距离与铰孔半径之和。
4.如权利要求
1或2所述的传感器，其特征在于底盖两侧凹下圆〔6A、6B〕深度之和小于电阻应变丝开始范性形变时弹性元件中央所下沉的尺寸。
5.如权利要求
3所述的传感器，其特征在于底盖两侧凹下圆〔6A、6B〕深度之和小于电阻应变丝开始范性形变时弹性元件中央所下沉的尺寸。
6.如权利要求
1、2或5所述的传感器，其特征在于传感器空腔充以氮气或氩气。
7.如权利要求
3所述的传感器，其特征在于传感器空腔充以氮气或氩气。
8.如权利要求
4所述的传感器，其特征在于传感器空腔充以氮气或氩气。
专利摘要
一种长寿命自保护KHMY型测压传感器，由于采用了一个底盖与弹性元件直接组合，实行空腔充氮和氩弧焊自熔全密封以及设计时所采用的自保护措施，从而使该传感器具有结构简单，制做方便，在复杂受力和恶劣气氛下不仅性能稳定而且具有经久耐用等特点。
文档编号G01L1/22GK85203126SQ85203126
公开日1986年4月30日 申请日期1985年7月30日
发明者宋永龄, 成乃兰, 刘钊, 袁从述, 胡儒久 申请人:北京钢铁学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan