CN107084877B - 弹簧式分级压力检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弹簧式分级压力检测装置，其包括装置主体、弹簧测力机构和位移检测单元，所述装置主体内部中空，于装置主体的一端设有固定部，相对于固定部，于装置主体的另一端形成有开口，所述弹簧测力机构具有位于开口外的接触部，以及设于壳体内、并由开口探出的多个滑动嵌套于一起的弹簧测力单元，接触部与最内侧的弹簧测力单元的探出端相连，且接触部可因向壳体一侧的压入而与其它各弹簧测力单元的探出端逐一相抵接，位移检测单元设于壳体内，并与最内侧的弹簧测力单元相连接，以构成对接触部向壳体一侧的压入位移的检测。本发明的弹簧式分级压力检测装置可保证对小压力的测量精度，又可满足对大压力的测量需求，而有着很好的实用性。

Description

弹簧式分级压力检测装置
技术领域
本发明涉及压力传感器技术领域，特别涉及一种弹簧式分级压力检测装置。
背景技术
目前，在大型土工试验中，多采用三轴仪测量压力，但在进行三轴压缩实验时，初始阶段压力较小，而峰值压力较大，致使采用精度较高的三轴仪等压力测量装置时，虽然能够准确测取初始阶段的压力值，但难以满足试验对大量程的要求，不能获得试验全过程的压力数据；而采用量程较大的压力测量装置时，虽然能够满足试验全过程对量程的要求，但难以满足初始阶段对压力测量精度的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种弹簧式分级压力检测装置，以能够满足对低压力测量的精度要求，又能满足对高压力测量的量程要求。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种弹簧式分级压力检测装置，其包括：
装置主体，所述装置主体内部中空，于所述装置主体的一端设有固定部，相对于所述固定部，于所述装置主体的另一端形成有开口；
弹簧测力机构，所述弹簧测力机构具有位于所述开口外的接触部，以及设于所述壳体内、并由所述开口探出的多个滑动嵌套于一起的弹簧测力单元，所述接触部与最内侧的所述弹簧测力单元的探出端相连，且所述接触部可因向所述壳体一侧的压入而与其它各所述弹簧测力单元的探出端逐一相抵接；
位移检测单元，设于所述壳体内，并与最内侧的所述弹簧测力单元相连接，以构成对所述接触部向所述壳体一侧的压入位移的检测。
进一步的，所述固定部为固连于所述壳体上的螺柱。
进一步的，所述弹簧测力单元包括设于所述壳体内、且一端由所述开口滑动探出的探头，以及位于所述壳体内、并抵接于所述探头和所述壳体之间的弹簧。
进一步的，各所述弹簧的径度系数不同。
进一步的，由最内侧的所述弹簧向外，各所述弹簧的径度系数依次增大。
进一步的，在所述探头位于所述壳体内的一端设有沿所述探头的径向外伸，以可使各所述探头搭设于所述开口处的搭接片。
进一步的，相对于与最内侧的所述探头相连的一端，在所述接触部的另一端设有凹槽，且所述凹槽与所述最内侧的所述探头的延长线相交。
进一步的，所述位移检测单元为设于所述壳体与最内侧的所述探头之间的位移传感器。
进一步的，所述位移传感器为LVDT位移传感器。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的弹簧式分级压力检测装置，因接触部可随于装置主体一侧的压入位移的递增而与各弹簧测力单元的探出端逐一相抵接，因此可在接触部的压入位移较小时，仅最内侧的弹簧测力单元工作而能够保证对初始小压力的测量精度，同时，在接触部的压入位移较大时，使内外侧的弹簧测力单元协同工作，共同分担测量压力，又可满足对大压力的测量需求，从而使得本弹簧式分级压力测量装置同时具有测量精度高、测量量程大的优点。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的弹簧式分级压力检测装置的结构示意图；
附图标记说明：
1-壳体，2-安装块，3-螺柱，4-位移传感器，5-最内侧的弹簧，6-内搭接片，7-中搭接片，8-外搭接片，9-内探头，10-接触头，101-凹槽，11-中探头，12-外探头。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明涉及一种弹簧式分级压力检测装置，其主要包括装置主体、弹簧测力结构以及位移检测单元。其中，装置主体内部中空，于装置主体的一端设有固定部，相对于固定部，于装置主体的另一端形成有开口。弹簧测力机构具有位于开口外的接触部，以及设于装置主体内、并由开口探出的多个滑动嵌套于一起的弹簧测力单元，且接触部与最内侧的弹簧测力单元的探出端相连，且接触部可因向装置主体一侧的压入而与其它各弹簧测力单元的探出端逐一相抵接。位移检测单元则设于装置主体内，并与最内侧的弹簧测力单元相连接，以构成对接触部向装置主体一侧的压入位移的检测。
本弹簧式分级压力检测装置，因接触部可随于装置主体一侧的压入位移的递增而与各弹簧测力单元的探出端逐一相抵接，因此可在接触部的压入位移较小时，仅最内侧的弹簧测力单元工作而能够保证对初始小压力的测量精度，同时，在接触部的压入位移较大时，使内外侧的弹簧测力单元协同工作，共同分担测量压力，又可满足对大压力的测量需求，从而使得本弹簧式分级压力测量装置同时具有测量精度高、测量量程大的优点。
基于如上设计思想，本实施例的弹簧式分级压力检测装置的一种示例性结构如图1中所示，本实施例所述的弹簧测力机构具体包括内、中、外三个弹簧测力单元。当然，弹簧测力单元除了设置三个，也可视情况而设置两个、四个或其他数量。
具体来讲，本实施例中的装置主体为内部中空的圆柱形壳体1，且壳体1的顶部封闭，其底部形成有直径小于壳体1内径的开口，于壳体1顶部的内壁上固设有圆柱形的安装块2，于安装块2上形成有连通壳体1内外的穿设孔。前述的固定部即为固连于壳体1顶部中心的螺柱3，接触部则为设于壳体1底部外侧的圆柱形的接触头10，且接触头10正对于开口设置，另外，于接触头10相对于开口的一侧形成有凹槽101，该凹槽101对应于壳体1的中心轴布置。需要说明的是，壳体1及接触头10除了为圆柱形，其也可为三角形、矩形等其他形状。
结合图1所示，弹簧测力单元包括设于壳体1内、且一端由开口滑动探出的探头，以及位于壳体1内、并抵接于探头和安装块2之间的弹簧，且在探头位于壳体1内的一端设有沿探头的径向外伸，以使各探头搭设于开口处的搭接片。具体地，最内侧的弹簧测力单元的弹簧及探头与壳体1同轴布置，且弹簧两端分别与安装块2和探头端部的搭接片固连，以提高结构稳定性。上述的接触头10即固连于该最内侧的探头相对于搭接片的一侧，且接触头10上的凹槽101与该探头的延长线相交，也即凹槽101处于最内侧的探头与弹簧的中线上。
具体设计时，探头可设为圆柱体，搭接片为固设于探头位于壳体1内一端的圆片，另外，为实现接触头10与各探头的逐一抵接，内、中、外三个探头的高度依次减小。此外，于外探头12和中探头11的中部分别形成有与中探头11和内探头9的外径适配的中孔和内孔，且内搭接片6具有大于内孔的外径，而中搭接片7具有大于中孔的内径，以使中探头11穿过中孔后使中搭接片7搭设于外探头12上，而使内探头9穿过中孔搭设于中探头11上，外搭接片8则搭设于壳体1的底部。为提高各探头的滑动平顺性，于中孔和内孔的内壁上涂有润滑油。可以理解的是，探头除了为本实施中所述的圆柱体，其也可为长方体等其他多边体结构，而搭接片除了采用圆片，其也可采用三角形、长方形等。
为提高使用效果，内、中、外三个弹簧测力单元中各弹簧的径度系数不同。进一步的，由最内侧的弹簧5向外，各弹簧的径度系数依次增大，以在接触头10受压较小而仅由最内侧的弹簧测力单元工作时，因最内侧弹簧较小的径度系数而具有的高灵敏性可保证测量精度。需要说明的是，本实施例中内、中、外三个弹簧的径度系数也可相同，同时，三个弹簧的径度系数也无需依次增大。
本实施例的位移检测单元为设于安装块2与最内侧的探头之间的位移传感器4，且该位移传感器4的检测端也布设于探头的中线上，由此可使外部压力杆顶置到凹槽101中时，能够确保压力杆与位移传感器4的同轴布置，而保证测量效果。该位移传感器4具体可采用LVDT位移传感器，其检测端的传输线即经由安装块2上的穿设孔穿出壳体1，以与外部数据采集设备相连。
本弹簧式分级压力检测装置具体使用时，先将外部压力杆顶置到接触头10的凹槽101内，并微调压力杆，当压力传感器显示的数值出现变动时则说明接触良好，则可进行压力数值的测量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种弹簧式分级压力检测装置，其特征在于，包括：
装置主体，所述装置主体内部中空，于所述装置主体的一端设有固定部，相对于所述固定部，于所述装置主体的另一端形成有开口；
弹簧测力机构，所述弹簧测力机构具有位于所述开口外的接触部，以及设于所述装置主体内、并由所述开口探出的多个滑动嵌套于一起的弹簧测力单元，所述接触部与最内侧的所述弹簧测力单元的探出端相连，且所述接触部可因向所述装置主体一侧的压入而与其它各所述弹簧测力单元的探出端逐一相抵接；
位移检测单元，设于所述装置主体内，并与最内侧的所述弹簧测力单元相连接，以构成对所述接触部向所述装置主体一侧的压入位移的检测；
所述弹簧测力单元包括设于所述装置主体内、且一端由所述开口滑动探出的探头，以及位于所述装置主体内、并抵接于所述探头和所述装置主体之间的弹簧；
在所述探头位于所述装置主体内的一端设有沿所述探头的径向外伸，以可使各所述探头搭设于所述开口处的搭接片；
相对于与最内侧的所述探头相连的一端，在所述接触部的另一端设有凹槽，且所述凹槽与所述最内侧的所述探头的延长线相交。
2.根据权利要求1所述的弹簧式分级压力检测装置，其特征在于：所述固定部为固连于所述装置主体上的螺柱。
3.根据权利要求1所述的弹簧式分级压力检测装置，其特征在于：各所述弹簧的径度系数不同。
4.根据权利要求3所述的弹簧式分级压力检测装置，其特征在于：由最内侧的所述弹簧向外，各所述弹簧的径度系数依次增大。
5.根据权利要求1至4任一项所述的弹簧式分级压力检测装置，其特征在于：所述位移检测单元为设于所述装置主体与最内侧的所述探头之间的位移传感器。
6.根据权利要求5所述的弹簧式分级压力检测装置，其特征在于：所述位移传感器为LVDT位移传感器。
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