CN100494930C - 拉力计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拉力计，具体为一个内装有活塞组件的缸体，缸体与活塞组件的一端空间装满液压油，另一端空间安装压力传感器，压力传感器传感端与液压油连通，活塞缸杆经密封处理后伸出高压仓端面，活塞组件外露出缸体的两端面直经相等，当在活塞缸杆的一端系上重物，另一端系上钢缆进行吊重时，活塞压缩液压油，由压强传感器采集已被压缩的油压压强数据，通过建立数学模型程序，将压强值转化为力值，达到测力的目的，该结构设计的拉力计测量值将不受海水深度的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种深海使用的测量仪器，具体涉及一种在深海能直接测量水中物体的重量或设备受到的拉力参数的拉力计。
背景技术
目前，对海洋设备在海中(包括海底)的实际重量测量或设备在海底取样过程中受到的拉力测量，都是通过船载绞车上配置的拉力计测量值经换算获得，在海洋特殊环境中所获的测值不仅测量精度不高，而且与海水压强及其它海况、绞车放入海中的钢缆长度等直接有关，放入海中的钢缆越长，海况越复杂，拉力计测量时受到的影响就越大，一般情况下不能获得在海中设备真正的自身重量或受到的拉力值。
发明内容
为了能准确、直接、简单的获取海洋设备在海水中受到的拉力以及海洋取样设备在取样过程中的受力情况，例如插入泥中的粘滞阻力，被抓获的海底物体的重量等，本发明公开了一种深海拉力计，运用该深海拉力计可以准确、直接、简单量取海中设备的重量或量取抓获的海底物体的重量及泥土的粘滞阻力等，与海洋设备施放入海底的深度、海水压强及其它海况等无关。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述拉力计包括压力传感器、缸体、活塞组件、连接在缸体顶端的缸吊耳及连接在活塞组件一端的吊耳，缸体末端设有下盖，在下盖和缸体间设有端盖，其特征在于：所述活塞组件包括压力平衡杆及与压力平衡杆连接的活塞，所述活塞包括活塞头和活塞杆，活塞杆穿出设在缸体与下盖间的端盖，压力平衡杆一端则穿出缸体顶端和外界相通，所述压力传感器设在活塞头顶部，压力传感器的传感端则通过设在活塞头内部的液压油通道与端盖、缸体及活塞所形成的密闭油腔连通，在缸吊耳上还设有与压力传感器连接的电缆线插件，所述活塞头、活塞杆与缸体之间、端盖与活塞杆之间、压力传感器与活塞头之间以及电缆线插件与缸体之间的连接均为密封设置。
作为本发明之改进，所述压力平衡杆穿过缸体部分的端面直径和活塞杆穿出端盖部分的端面直径相等，这样由于外露水中的两端面直经相等，忽略拉力计的高度，认为上下两端面受到水的压强相等，那么，该结构设计的拉力计测量值将不受海水深度的影响。
作为本发明之优选方式，所述液压油通道为L型通道，L型通道一端连接密闭油腔，另一端与设在活塞头内的压力传感器安装槽连接，压力传感器与活塞头安装槽之间通过复合垫圈密封工作时，液压油受到的压强将通过L型通道传递到压力传感器的传感端，然后通过压力传感器和电缆线插件输出。
作为本发明之优选方式，所述端盖上设有注油孔，注油孔上设有堵头，用以填加液压油，填加完毕后用堵头封闭。
作为本发明之优选方式，所述活塞头、压力平衡杆与缸体之间、端盖与活塞杆之间通过密封胶圈动密封。
作为本发明之优选方式，所述压力平衡杆通过内六角螺栓与活塞头连接。
作为本发明的一种改进，所述端盖上与活塞杆衔接处设有键，在活塞杆上设有与键对应的键槽，该键槽轴向长度略长于键的长度，这样可以避免活塞转动，由于液压油压缩量很小，因而键槽与键间的空间足够活塞组件上下活动。
本发明采用上述技术方案，测量时不受水的压强变化的影响，当在活塞缸杆的一端系上重物，另一端系上钢缆进行吊重时，活塞压缩液压油，由压力传感器采集己被压缩的油压压强数据，通过建立数学模型程序，将压强值转化为力值，达到测力的目的，从而可以准确、直接、简单量取海中设备的重量或量取抓获的海底物体的重量及泥土的粘滞阻力等，与海洋设备施放入海底的深度、海水压强及其它海况等无关。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明压力传感器在活塞头上的安装位置示意图；
图3为本发明工作时的受力分析示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的拉力计包括缸吊耳1、缸体3、压力传感器6、活塞组件、吊耳14及下盖17，缸吊耳1通过紧定螺钉18安装在缸体3上，缸体3末端安装有端盖11，并通过下盖固定在缸体3上，端盖11上设有注油孔，注油孔上设有堵头16，在缸吊耳1上设有与压力传感器6通过信号线连接的电缆线插件2，所述的活塞组件包括压力平衡杆51及活塞52，活塞52由活塞头521和活塞杆522组成，压力平衡杆51通过内六角螺栓固定在活塞头521上，活塞组件安装在缸体内，其中压力平衡杆51穿出缸体5顶端与外界海水相通，活塞杆522穿出端盖11，活塞头521、压力平衡杆51与缸体3之间、端盖11与活塞杆522之间均通过密封胶圈4动密封，这样，活塞头521和端盖11及缸体3将缸体内部腔体分为隔绝的密闭油腔31及中空端32，压力传感器6安装在设在活塞头521上的压力传感器安装槽524内，并通过一复合垫圈8密封(其位置如图2示意)，在活塞52的压力传感器安装槽524及密闭油腔31间设有一L型油通道523，压力传感器6的传感端61则通过L型油通道523与密闭油腔31连通。在所述端盖11上与活塞杆522衔接处设有键15，在活塞杆522上设有与键15对应的键槽525，该键槽525轴向长度略长于键的长度，这样可以避免活塞转动，由于液压油压缩量很小，因而键槽与键间的空间足够活塞组件上下活动。本发明中的压力平衡杆51穿过缸体3部分的端面直径和活塞杆522穿出端盖11部分的端面直径相等，这样由于外露水中的两端面直经相等，忽略拉力计的高度，认为上下两端面受到水的压强相等，那么，该结构设计的拉力计测量值将不受海水深度的影响。
由于在深海作业，对于密封性要求极高，因而起动密封功能的密封胶圈采用了性能较好的M168H浸渍树脂石墨新材料制造的O型密封圈密封，缸套内辟采用网纹镀铬、钢丸强化的加工工艺，使密封面达到油膜密封状态。另外本拉力计采用的液压油为YH-10航空液压红油。
如图3所示，为本发明工作时的受力分析示意图，其中F2为被测对象对活塞杆的拉力，F3为海水对压力平衡杆的压力，F4为海水对活塞杆的压力，F5为液压油对活塞的作用力。
以活塞52为研究对象，得静力平衡方程，F2+F3＝F4+F5，由于压力平衡杆端面面积和活塞杆端面面积相等，海水压强相等，故F3＝F4，得F2＝F5，所以只要得出F5即得出被测对象的重量或拉力。而F5是通过压力传感器测得液压油压强，由压强传感器采集己被压缩的油压压强数据，通过建立数学模型程序，将压强值转化为力值，达到测力的目的。
Claims (7)
1、一种拉力计，包括压力传感器(6)、缸体(3)、活塞组件、连接在缸体(3)顶端的缸吊耳(1)及连接在活塞组件一端的吊耳(14)，缸体(3)末端设有下盖(17)，在下盖和缸体间设有端盖(11)，其特征在于：所述活塞组件包括压力平衡杆(51)及与压力平衡杆连接的活塞(52)，所述活塞(52)包括活塞头(521)和活塞杆(522)，活塞杆(522)穿出设在缸体与下盖间的端盖(11)，压力平衡杆(51)一端则穿出缸体(3)顶端和外界相通，所述压力传感器(6)设在活塞头(521)顶部，压力传感器的传感端(61)则通过设在活塞头内部的液压油通道(523)与端盖(11)、缸体(3)及活塞(52)所形成的密闭油腔(31)连通，在缸吊耳(1)上还设有与压力传感器(6)连接的电缆线插件(2)，所述活塞头(521)、活塞杆(522)与缸体(3)之间、端盖(11)与活塞杆(522)之间、压力传感器(6)与活塞头(512)之间以及电缆线插件(2)与缸体(3)之间的连接均为密封设置。
2、根据权利要求1所述拉力计，其特征在于：所述压力平衡杆(51)穿过缸体(3)部分的端面直径和活塞杆(522)穿出端盖(11)部分的端面直径相等。
3、根据权利要求1所述拉力计，其特征在于：所述液压油通道(523)为L型通道，L型通道一端连接密闭油腔(31)，另一端与设在活塞头(521)内的压力传感器安装槽(524)连接，压力传感器(6)与活塞头安装槽(524)之间通过复合垫圈(8)密封。
4、根据权利要求1所述拉力计，其特征在于：所述端盖(11)上设有注油孔，注油孔上设有堵头(16)。
5、根据权利要求1所述拉力计，其特征在于：所述活塞头(521)、压力平衡杆(51)与缸体(3)之间、端盖(11)与活塞杆(522)之间通过密封胶圈(4)动密封。
6、根据权利要求1所述拉力计，其特征在于：所述压力平衡杆(51)通过内六角螺栓(7)与活塞头(521)连接。
7、根据权利要求1所述拉力计，其特征在于：所述端盖(11)上与活塞杆(522)衔接处设有键(15)，在活塞杆(522)上设有与键(15)对应的键槽(525)，该键槽轴向长度长于键的长度。
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