CN108693075A - 可用于测量高压环境下油液粘度的新型粘度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可用于测量高压环境下油液粘度的新型粘度测量装置。本粘度测量装置将油液封闭在耐高压容腔内，满足高压油液粘度测量需求，尤其适用于深海装置的油液测量需求。本粘度测量装置主要包括测量机构、检测机构、动力机构和整体机架。测量机构中设置内芯和内旋转筒，二者之间充满油液，通过动力机构驱动内旋转筒作旋转运动，内芯所受扭矩只由油液粘度产生，内芯将该扭矩直接传递至检测机构，检测机构检测出油液作用于内芯的粘性力矩，可经计算获得相应粘性。该粘度测量装置可有效克服高压环境影响，测量准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及油液的粘度测量装置，尤其涉及高压环境下的新型油液粘度测量装置，该装置可实现高压环境下的油液粘度的测量功能，尤其适用于深海液压装备的油液粘度测量。
背景技术
粘度作为液体的重要技术指标和重要物理性质，它的准确测量在工业、农业、石油、运输业、化工和服务业等国民经济中发挥着不可或缺的作用。在针对于深海液压设备中，由于结构外部环境压力极高，油液介质粘度相对于陆地发生较大改变，这将造成系统性能的改变，影响系统正常作业。为避免因油液粘度变化导致的系统性能的影响，需清楚在装置作业环境下的油液粘度，显然实现对高压环境下的油液粘度的准确测量极为重要。传统的粘度测量方法主要包括毛细管法、振动法、旋转法和落球法等。其中旋转法原理简单，应用范围广，但传统的测量仪器测量时间长、操作复杂，且往往针对于常压环境，无法满足高压条件下的粘度测量。此外，也有针对于传统粘度测量进行改进，利用新型传感器以及控制芯片使粘度测量装置趋于小型化、智能化，这种方式不仅极大的提高了成本，也不适用于高压环境下的油液粘度测量。发展新型可适用于高压环境下的油液粘度测量装置极为重要。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供可用于测量高压环境下油液粘度的新型粘度测量装置。该装置是针对目前油液粘度测量在高压环境下短缺而提出的一套全新的高压油液粘度测量机构，并且本机构自身提供动力机构，可独立完成油液粘度测量任务需求，使用便捷实用性能优越。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
可用于测量高压环境下油液粘度的新型粘度测量装置，包括整体机架、测量机构、检测机构及动力机构；测量机构及动力机构均固定于整体机架上，检测机构固定于测量机构顶部；
所述的测量机构包含内芯、内旋转筒、上压环、大同步带轮、下压环、上外套、下外套、锁紧柱；
所述的检测机构包含磁耦合联轴器；
所述的上外套及下外套结构相同，一上一下对称设置，并通过锁紧柱连接固定为一体，在上外套及下外套的中部均设置有阶梯孔，内芯置于上、下外套之间，且内芯的上、下两端分别通过轴承同轴固定于上、下外套、的阶梯孔内上，内旋转筒套在内芯外侧，二者之间的间隙内充满高压油液，大同步带轮套置固定在内旋转筒外壁中部，在内旋转筒外，位于上外套下表面固定有上压环，位于下外套上表面固定有下压环，上压环与内旋转筒之间、及下压环与内旋转筒之间分别设置轴承，磁耦合联轴器穿过上外套顶部，下端与内芯顶端固定，上端向检测机构传递内芯扭矩；检测机构检测该内芯扭矩；
所述的动力机构与大同步带轮相连用于驱动大同步带轮转动。
上述技术方案中，所述的测量机构最好满足上下、左右对称，且内芯两端略长于内旋转筒，以减少结构端面效应影响。
所述的内旋转筒与上、下外套、之间分别设置有动密封圈，在内旋转筒与上压环间的轴承上方、以及内旋转筒与下压环间的轴承下方分别设置有防尘圈。
所述的检测机构还包含传感器连接盘、扭矩传感器、及传感器支撑套，传感器连接盘固定于磁耦合联轴器上端，扭矩传感器两端分别与传感器支撑套、及传感器连接盘固定，传感器支撑套与上外套表面固定。
所述的动力机构包含步进电机、小同步带轮、电机轴，小同步带轮与大同步带轮通过同步带连接，电机通过电机轴驱动小同步带轮转动从而带动大同步带轮转动，在电机轴外设有电机轴承套，电机轴通过轴承安装于电机轴承套上。
本发明的技术效果是：
(1)本发明通过上、下压环与上、下外套之间的连接以及锁紧柱的辅助，并通过动密封及静密封的设置，将待测高压油液封闭在内旋转筒与内芯之间，且不影响装置正常工作。在实现油液测量基础上，增加装置高压耐受性，实现高压油液粘度测量。
(2)相对于现有油液粘度测量仪，本发明还增加了扭矩检测机构，采用磁耦合联轴器，传递内芯所受扭矩，并通过扭矩传感器灵敏的接收扭矩大小，提高扭矩测量的可靠性。
(3)相对于现有油液粘度测量仪，本发明还增加了油液粘度测量动力机构。更加便捷的实现油液粘度测量，提高了油液粘度测量的工作效率。
(4)相对于现有油液粘度测量仪，本发明通过限制内旋转筒只有轴向圆周运动，不存在侧向偏移，同时利用轴承与磁耦合联轴器限制内芯运动，使得内芯所受扭矩只由油液旋转产生粘度产生，不存在外加扭矩。使得油液粘度测量系统的可靠性增强。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的测量机构及检测机构的部分剖面图；
图3是本发明的动密封及静密封设置部分放大图。
图中，测量机构1、内芯1.1、内旋转筒1.2、上压环1.3、大同步带轮1.4、下压环1.5、上外套1.6、下外套1.7、锁紧柱1.8、动密封圈1.9、防尘圈1.10、检测机构2、磁耦合联轴器2.1、传感器连接盘2.2、扭矩传感器2.3、传感器支撑套2.4、动力机构3、步进电机3.1、小同步带轮3.2、电机轴3.3、电机轴承套3.4、轴承塞环3.5、轴承盒端盖3.6、整体机架4、电机支撑板4.1、连接板4.2、支撑立板4.3、底板4.4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的装置作进一步的说明。
本发明的可用于测量高压环境下油液粘度的新型粘度测量装置，包括测量机构1、检测机构2、动力机构3。三者共同作用，协同实现油液粘度测量和测量结构的检测。实现高压环境下的油液粘度测量功能。
如图1-3所示实例中，所述的油液粘度测量机构1包含内芯1.1、内旋转筒1.2、上压环1.3、大同步带轮1.4、下压环1.5、上外套1.6、下外套1.7、锁紧柱1.8、动密封圈1.9，上外套1.6及下外套1.7结构相同，一上一下对称设置，在上外套及下外套的中部均设置有阶梯孔，内芯1.1置于内旋转筒1.2内，两者存在一定间隙用于设置油液，内芯1.1的上、下端分别通过轴承限制在上、下套筒1.6、1.7的阶梯孔内，内芯1.1与检测机构2相连，传递油液作用于内芯的扭矩。上、下压环1.3、1.5分别固定于上、下外套1.6、1.7内侧，用于承担高压油液带来的结构内部压力，在上、下外套1.6、1.7与内旋转筒1.2之间分别设置有动密封圈1.9，将油液限制在结构内部，不泄露，保证待测油液压强，同时利用12个紧锁柱1.8与六角螺母将上、下外套紧密连接在一起，将大同步带轮1.4套置固定在内旋转筒1.2外侧中心，与动力机构中的小同步带轮3.2连接，通过步进电机带动小同步带轮再带动大同步带轮，由大同步带轮带动内旋转筒转动。上、下外套1.6、1.7通过螺栓分别与电机支撑板4.1和底板4.4相连；所述的检测机构包含用于传递扭矩的磁耦合联轴器2.1、用于结构连接的传感器连接盘2.2、用于记录扭矩大小的扭矩传感器2.3、用于与整机机构相连接的传感器支撑套2.4，磁耦合联轴器2.1一端与内芯1.1相连，另一端则与传感器连接盘2.2相连，用于传递扭矩值，在传感器连接盘2.2上部设置扭矩传感器，用于记录传递出的扭矩大小，传感器支撑套2.4与扭矩传感器2.3上部相连，并通过螺栓与上外套1.6连接；所述动力及机构包含步进电机3.1、用于传输动力的小同步带轮3.2、电机轴3.3、用于保护的电机轴承套3.4、轴承塞环3.5、轴承盒端盖3.6，步进电机轴带动小同步带轮运动，并将动力传递到测量机构，轴承盒端盖通过螺栓与电机轴承套下端相连，电机轴成套通过螺栓与连接板相连。
所述的传动机构同步带轮1.4放置在上、下压环1.3、1.5中间，与内旋转筒1.2紧密连接，带动内旋转筒转动，实现装备的测量作业。所述上、下压环1.3、1.5设置在内旋转筒1.2外侧，上、下压环与内旋转筒存在间隙，并设置轴承，限制内旋转筒无侧向运动，以及在上压环轴承上部，下压环轴承下部设置垫圈，避免两者机械碰撞。
所述内旋转筒1.2设置在内芯1.1外部，与内芯存在一定间隙用于放置待测油液，其上下端分别设置上、下外套，内旋转筒与上、下外套存在一定间隙，并通过动密封圈1.9将上、下外套与内旋转筒内部封闭，保证作业高压环境。
所述扭矩检测机构设置在油液测量机构上端，利用磁耦合联轴器装置将油液作用在内芯的扭矩传出，并通过扭矩传感器记录。传感器支撑套通过螺栓固定在上外套上，传感器支撑套内侧上端与扭矩传感器直接相连，保证检测机构与测量机构无相对位移。
如图1、图2、图3所示，当油液进入内芯与内旋转筒之间的间隙之后，内芯与内旋转筒间隙内充满油液，在油液压力达到待测压力条件后，内旋转筒在同步带轮的带动下开始旋转，而内芯不运动，由于内旋转筒与内芯间的油液粘度的存在，内芯将受到油液带来的扭转力矩，通过检测机构，内芯所受扭矩传递，最终由扭矩传感器记录，通过所记录的扭矩值推算油液在指定压力条件下的粘度。
Claims (5)
1.可用于测量高压环境下油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，包括整体机架(4)、测量机构(1)、检测机构(2)及动力机构(3)；测量机构(1)及动力机构(3)均固定于整体机架(1)上，检测机构(2)固定于测量机构(1)顶部；
所述的测量机构(1)包含内芯(1.1)、内旋转筒(1.2)、上压环(1.3)、大同步带轮(1.4)、下压环(1.5)、上外套(1.6)、下外套(1.7)、锁紧柱(1.8)、；
所述的检测机构(2)包含磁耦合联轴器(2.1)；
所述的上外套(1.6)及下外套(1.7)结构相同，一上一下对称设置，并通过锁紧柱(1.8)连接固定为一体，在上外套及下外套的中部均设置有阶梯孔，内芯(1.1)置于上、下外套之间，且内芯的上、下两端分别通过轴承同轴固定于上、下外套(1.6、1.7)的阶梯孔内上，内旋转筒(1.2)套在内芯(1.1)外侧，二者之间的间隙内充满高压油液，大同步带轮(1.4)套置固定在内旋转筒(1.2)外壁中部，在内旋转筒(1.2)外，位于上外套下表面固定有上压环(1.3)，位于下外套上表面固定有下压环(1.5)，上压环与内旋转筒之间、及下压环与内旋转筒之间分别设置轴承，磁耦合联轴器(2.1)穿过上外套(1.6)顶部，下端与内芯(1.1)顶端固定，上端向检测机构(2)传递内芯扭矩；检测机构检测该内芯扭矩；
所述的动力机构(3)与大同步带轮(1.4)相连用于驱动大同步带轮(1.4)转动。
2.根据权利要求1所述的可用于测量高压环境下油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，所述的内旋转筒(1.2)与上、下外套(1.6、1.7)之间分别设置有动密封圈(1.9)，在内旋转筒与上压环间的轴承上方、以及内旋转筒与下压环间的轴承下方分别设置有防尘圈(1.10)。
3.根据权利要求1所述的可用于测量高压环境下油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，所述的检测机构(2)还包含传感器连接盘(2.2)、扭矩传感器(2.3)、及传感器支撑套(2.4)，传感器连接盘(2.2)固定于磁耦合联轴器(2.1)上端，扭矩传感器(2.3)两端分别与传感器支撑套(2.4)、及传感器连接盘(2.1)固定，传感器支撑套(2.4)与上外套(1.6)表面固定。
4.根据权利要求1所述的可用于测量高压环境下油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，
所述的动力机构(3)包含步进电机(3.1)、小同步带轮(3.2)、电机轴(3.3)，小同步带轮(3.2)与大同步带轮(1.4)通过同步带连接，电机通过电机轴(3.3)驱动小同步带轮转动从而带动大同步带轮转动，在电机轴外设有电机轴承套(3.4)，电机轴(3.3)通过轴承安装于电机轴承套(3.4)上。
5.根据权利要求1所述的可用于测量高压环境下油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，所述的测量机构(1)上下、左右对称，且内芯(1.1)两端略长于内旋转筒(1.2)。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181023 |