CN104374342A - 一种测量油封高度的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测油封高度的装置及其方法，包括测量单元，该装置可以通过调节零位调整阀和倍率调整阀将气压稳定在标准范围内，即可进行读数。并且通过调节针形测针和油封的高度，高度即可通过显示屏上浮标的位置读出。该装置具有测量精度高、结构简单、使用维护方便、可以实现非接触式远距离测量等优点。

Description

一种测量油封高度的装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种测量油封高度的装置及其方法。

背景技术

浮标式气动量仪实质上是把被测量的尺寸变化转化为相应的空气流量变化的一种仪器，当压缩空气通过锥度玻璃管时，流量的变化就使得浮在玻璃管内的浮标的位置作相应的变化，于是从刻度尺上浮标位置的变化量就可以直接读出被测量尺寸的变化。量仪的测量原理通过孔为d的喷嘴端面与被测量表面间的间隙的空气流量Q与圆柱侧面积πds成函数关系：Q=fπ ds，当喷嘴孔径d固定不变时，流量Q仅与间隙s成函数关系：Q=fs ，间隙s的变化意味着被测量尺寸的变化，当被测量尺寸减少时，间隙s增加，流量Q随之增加，浮标位置上升，反之，则浮标位置下降，这样就可以由浮标和刻度尺直接读出被测量尺寸。

气动测量方法是以压缩空气作为介质，利用空气在管道中的流量或压力随管道的几何尺寸和形状变化的特性，将尺寸量或位移量转换成流量或压力的变化量，从而实现测量。由于它可以进行非接触式测量，高压气流喷向工件表面具有自洁作用，对环境要求不高以及结构简单，操作维护方便、造价低等优点。

该技术就是通过空气流量和压力来测量工件的尺寸技术，为了实现机密测量，该装置利用了这样一个物理原理：流量和压力都与间隙的大小成正比，同时压力和流量相互之间成反比。调压后的空气流通过调节阀，然后到达喷嘴处，如果喷嘴孔是对着大气时，最大流量通过喷嘴孔，此时在调节阀同喷嘴之间存在一个最小压力，称之为“背压”。当我们使一障碍物从远至近靠近喷嘴孔时，喷出的空气流量会逐渐减少，同时背压值升高，喷嘴孔被挡住后，流量为0。背压值将同调压阀的出口压力相等。

空气的流量从最大变到最小，背压则与之相反，从最小到最大。这个过程可以从流量一间隙、压力一间隙曲线看出，除了压力和流量的初始饱和阶段，这两条线的其他部分都是直线。这就是说，当流量增大或减小时，我们可以准确侧量喷嘴孔与障碍物的间隙变化，也就是测头到被测零件表面的间隙的变化，同样的，背压增大表明了测头喷嘴与工件间隙值。

中国专利公布了一种浮标式气动量仪，包括左夹板，分配室，下缓冲弹簧，锥度玻璃管，浮标，上缓冲弹簧，刻度尺，刻度尺界限指针，右夹板，进气阀，稳压器，压紧螺钉，锥度玻璃管固定套，输出接头，倍数旋钮，零位旋钮。其特征是气动量仪上设有可调零和倍数的旋钮，上盖上设有方便锥度玻璃管、上缓冲弹簧和浮标拆卸的螺钉，下面有固定锥度玻璃管的玻璃管套，气动量仪内设有单独封闭的稳压器。本设计的缺陷在于结构复杂且不利于读数，使用寿命短；中国专利还公开了一种浮标式气动量仪，包括柱体，柱体内锥度玻璃管，锥度玻璃管内设有浮标，柱体上部设有上盖，其中前述的柱体上设有松紧度可调的零位螺钉、与零位螺钉分开设置的倍率螺钉，上盖设有方便锥度玻璃管更换的拆卸螺钉，柱体内设有单独封闭设置的稳压器，但该浮标式气动量仪结构复杂，不能够广泛使用。

发明内容

本发明的目的，在于克服上述局限，从而提供一种测量项目多，误差小精度高，可远距离测量，经久耐用抗干扰的测量油封高度的装置及其方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种测量油封高度的装置，包括主体，主体上设有锥度玻璃管，锥度玻璃管外表面设有刻度尺，锥度玻璃管内设有浮标，锥度玻璃管上端开口通过连接管一端与零位调整阀连接，锥度玻璃管上端开口通过连接管另一端与输出接头连接，输出接头开口处连有橡皮管，零位调整阀一侧连接有测量单元接口，锥度玻璃管下端开口通过连接管一侧连接有倍率调整阀，锥度玻璃管下端开口通过连接管另一侧连接有稳压器、过滤器和压缩空气输入口。

优选的是，主体放置于圆盘底座上。

优选的是，圆盘底座一侧设有手柄和针形测针。

一种测量油封高度的方法，步骤如下：

A、调零；连接压缩空气，压缩空气压力保持在0.3-0.7MPa之间，气源保持清洁、干燥，调整零位调整阀确定浮标可以在“0”位显示，将输出接头处连接的橡胶管穿过手柄将气体直接通入针形测针；

B、制作校对规；需要制作上限校对规和下限校对规，先将针形测针放在上限校对规上，针形测针测量头的位置对准上限校对规凹槽的位置，调节零位调整阀，将浮标调整到“0”刻度线上，将针形测针测量头从上限校对规中取出，放入下限校对规中，调整倍率调整阀，将浮标调整到“10”刻度线上，按照以上方法反复调整，直至最后针形测针测量头放入上限校对规时，浮标对齐“0”刻度位置，放入下限校对规时，浮标对齐“10”刻度位置；

C、调节测量头；将测量头和底座连接起来，即从圆盘底座的上表面的一定位置上钻出一个孔，并且在底座的支撑底座上也同样的钻出一个孔，将测量头放入上板中的孔内以后再侧面加上螺纹即可拧紧，通过调节测量头和校对平面的距离。

使浮标在“0”刻度位置，再将针形测针测量头放入上限校对规中，调节倍率调整阀使浮标在下界限指针处，再将针形测针测量头放入下限校对规中，调节倍率调整阀使浮标在上界限指针处，按照以上方法反复调整，直到最后测量头固定时，测量头放在平台和上、下限校对规中时，浮标仅停留在“0”刻度和上下限位置处即调节完成；

D、以上所有调节完成后，圆盘底座放置在油封外边缘的产品端面上，直接将气源打开，观察锥度玻璃管内的浮标所对应的读数。

综上所述，本发明具有以下优点：1、测量项目多，特别是对某些用机械量具和量仪难以解决的测量（测深孔内径、小孔内径、窄槽宽度等）比较容易实现；2、量仪的放大倍数较高，人为误差较小，不会影响测量精度，工作时无机械碰擦，没有回程误差；3、操作方法简单，读数容易，能够进行连续测量，很容易看出尺寸是否合格；4、实现测量头与被测表面不直接接触，减少测量力对测量结果的影响，同时避免划伤被测件表面，对薄壁零件和软金属零件的测量尤为适用；5、由于非接触测量，测量头可以减少磨损，延长使用期限，气动量仪主体和测量头之间采用软管连接，可实现远距离测量；6、结构简单，工作可靠，调整、使用和维修都十分方便；7、抗干扰（如磁场和杂散电波等）能力强，对环境的适应性强。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中标号：1-主体、2-锥度玻璃管、3-刻度尺、4-浮标、5-连接管、6-零位调整阀、7-输出接头、8-橡皮管、9-测量单元接口、10-倍率调整阀、11-稳压器、12-过滤器、13-压缩空气输入口、14-圆盘底座、15-手柄、16-针形测针。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1所示的本发明一种测量油封高度的装置，包括主体1，主体1上设有锥度玻璃管2，锥度玻璃管2外表面设有刻度尺3，锥度玻璃管2内设有浮标4，锥度玻璃管2上端开口通过连接管5一端与零位调整阀6连接，锥度玻璃管2上端开口通过连接管5另一端与输出接头7连接，所述输出接头7开口处连有橡皮管8，零位调整阀6一侧连接有测量单元接口9，锥度玻璃管2下端开口通过连接管5一侧连接有倍率调整阀10，锥度玻璃管2下端开口通过连接管5另一侧连接有稳压器11、过滤器12和压缩空气输入口13，主体1放置于圆盘底座14上，圆盘底座14一侧设有手柄15和针形测针16。

一种测量油封高度的方法，步骤如下：调零；连接压缩空气，压缩空气压力保持在0.3-0.7MPa之间，气源保持清洁、干燥，调整零位调整阀5确定浮标4可以在“0”位显示，将输出接头7处连接的橡胶管8穿过手柄15将气体直接通入针形测针16；制作校对规；需要制作上限校对规和下限校对规，先将针形测针16放在上限校对规上，针形测针16测量头的位置对准上限校对规凹槽17的位置，调节零位调整阀6，将浮标4调整到“0”刻度线上，将针形测针16测量头从上限校对规中取出，放入下限校对规中，调整倍率调整阀10，将浮标4调整到“10”刻度线上，按照以上方法反复调整，直至最后针形测针16测量头放入上限校对规时，浮标4对齐“0”刻度位置，放入下限校对规时，浮标4对齐“10”刻度位置；调节测量头；将测量头和底座连接起来，即从圆盘底座14的上表面的一定位置上钻出一个孔，并且在底座的支撑底座上也同样的钻出一个孔，将测量头放入上板中的孔内以后再侧面加上螺纹即可拧紧，通过调节测量头和校对平面的距离。使浮标4在“0”刻度位置，再将针形测针16测量头放入上限校对规中，调节倍率调整阀10使浮标4在下界限指针处，再将针形测针16测量头放入下限校对规中，调节倍率调整阀10使浮标4在上界限指针处，按照以上方法反复调整，直到最后测量头固定时，测量头放在平台和上、下限校对规中时，浮标4仅停留在“0”刻度和上下限位置处即调节完成；以上所有调节完成后，圆盘底座14放置在油封外边缘的产品端面上，直接将气源打开，观察锥度玻璃管2内的浮标4所对应的读数。

该装置的放大倍率K基本是由测量喷嘴的转换放大倍率K₁和指示部分放大倍率K₂组成，即K=K₁K₂。根据流体力学原理和实验结果，可以得到放大倍率的公式：

式中：为测量喷嘴的流量系数；

为空气膨胀系数；

g为重力加速度；

为空气经由测量喷嘴喷出前的静压力；

为大气压力；

为压力为10时的空气密度；

由上式可以看出，测量喷嘴的转换放大倍率的直径d成正比。同样可以得到只是部分的放大倍率K的公式为：

式中：为浮标和锥度玻璃管间环形的流量系数；

为玻璃管的锥度；

H₁为浮标在玻璃管的高度；

为压力为Pg时的空气密度；

式中：浮标的重量，；

浮标在垂直气流方向上的最大截面积；

由以上可以看出：

1、放到倍率K₂与玻璃管的锥度K₀和浮标的重量W成反比，可以更换不同重量的浮标和不同锥度的椎管来改变仪器的放大倍率。

2、放大倍率K₂与D₁有关。因为D₁是变量，所以K₂也不是常量。为使K₂为常量，从而使流量计的刻度尺为巨晕刻度，故将锥管的内壁做成二次曲线形状，以补偿流量和浮标高度之间的非线性。

测量精准度：其测量精度受到供气压力的影响，在要求的气压变化范围内，其示值影响控制在2‰，其示值极限误差及稳定性均在2.5‰以内，测量响应时间为1.5s。

综上所述，本发明具有以下优点：1、测量项目多，特别是对某些用机械量具和量仪难以解决的测量（测深孔内径、小孔内径、窄槽宽度等）比较容易实现；2、量仪的放大倍数较高，人为误差较小，不会影响测量精度，工作时无机械碰擦，没有回程误差；3、操作方法简单，读数容易，能够进行连续测量，很容易看出尺寸是否合格；4、实现测量头与被测表面不直接接触，减少测量力对测量结果的影响，同时避免划伤被测件表面，对薄壁零件和软金属零件的测量尤为适用；5、由于非接触测量，测量头可以减少磨损，延长使用期限，气动量仪主体和测量头之间采用软管连接，可实现远距离测量；6、结构简单，工作可靠，调整、使用和维修都十分方便；7、抗干扰（如磁场和杂散电波等）能力强，对环境的适应性强。

Claims (4)

1.一种测量油封高度的装置，包括主体（1），其特征在于：所述主体（1）上设有锥度玻璃管（2），所述锥度玻璃管（2）外表面设有刻度尺（3），锥度玻璃管（2）内设有浮标（4），锥度玻璃管（2）上端开口通过连接管（5）一端与零位调整阀（6）连接，锥度玻璃管（2）上端开口通过连接管（5）另一端与输出接头（7）连接，所述输出接头（7）开口处连有橡皮管（8），所述零位调整阀（6）一侧连接有测量单元接口（9），锥度玻璃管（2）下端开口通过连接管（5）一侧连接有倍率调整阀（10），锥度玻璃管（2）下端开口通过连接管（5）另一侧连接有稳压器（11）、过滤器（12）和压缩空气输入口（13）。

2.根据权利要求1所述的一种测量油封高度的装置，其特征在于：所述主体（1）放置于圆盘底座（14）上。

3.根据权利要求2所述的一种测量油封高度的装置，其特征在于：所述圆盘底座（14）一侧设有手柄（15）和针形测针（16）。

4.一种测量油封高度的方法，其特征在于：步骤如下：

A、调零；连接压缩空气，压缩空气压力保持在0.3-0.7MPa之间，气源保持清洁、干燥，调整零位调整阀（5）确定浮标（4）可以在“0”位显示，将输出接头（7）处连接的橡胶管（8）穿过手柄（15）将气体直接通入针形测针（16）；

B、制作校对规；需要制作上限校对规和下限校对规，先将针形测针（16）放在上限校对规上，针形测针（16）测量头的位置对准上限校对规凹槽（17）的位置，调节零位调整阀（6），将浮标（4）调整到“0”刻度线上，将针形测针（16）测量头从上限校对规中取出，放入下限校对规中，调整倍率调整阀（10），将浮标（4）调整到“10”刻度线上，按照以上方法反复调整，直至最后针形测针（16）测量头放入上限校对规时，浮标（4）对齐“0”刻度位置，放入下限校对规时，浮标（4）对齐“10”刻度位置；

C、调节测量头；将测量头和底座连接起来，即从圆盘底座（14）的上表面的一定位置上钻出一个孔，并且在底座的支撑底座上也同样的钻出一个孔，将测量头放入上板中的孔内以后再侧面加上螺纹即可拧紧，通过调节测量头和校对平面的距离；

使浮标（4）在“0”刻度位置，再将针形测针（16）测量头放入上限校对规中，调节倍率调整阀（10）使浮标（4）在下界限指针处，再将针形测针（16）测量头放入下限校对规中，调节倍率调整阀（10）使浮标（4）在上界限指针处，按照以上方法反复调整，直到最后测量头固定时，测量头放在平台和上、下限校对规中时，浮标（4）仅停留在“0”刻度和上下限位置处即调节完成；

D、以上所有调节完成后，圆盘底座（14）放置在油封外边缘的产品端面上，直接将气源打开，观察锥度玻璃管（2）内的浮标（4）所对应的读数。