CN111856356A - 利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置及方法，包括压力测量装置、称重装置、支架、置物平台、距离度量部件和用于夹持磁力座的夹持机构，夹持机构安装在所述支架上并位于置物平台上方；夹持机构与置物平台之间的距离可调节，距离度量部件用于测量夹持机构与置物平台之间的距离；压力测量装置用于测量阀瓣对其向上的压力。本发明可测量磁力座与阀瓣在逐渐接近的整个过程中的磁力与距离的关系，可用于测试和比较不同磁场组合方式下保压控制器的磁力大小，对保压控制器的研究和性能改善具有重要意义。

Description

利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置及方法

技术领域

本发明涉及磁力测量设备技术领域，尤其涉及利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置及方法。

背景技术

岩石取芯钻机在深地取芯中的一种重要工艺是保压取芯，保压岩心是岩石力学研究中的珍贵样品，如何实现钻机高效保压是取芯钻机的一个发展方向，我国近些年来对于保压取芯及其钻机设计做了不少研究，谢和平院士首次提出“五保”取芯概念中便有“一保”为保压取芯。对于保压取芯中的各部分结构设计，目前还有很多技术需要研究。

专利文献CN110847856A公开了一种保压取芯器翻板阀结构，其阀座具有磁性，可吸引阀瓣关闭。因其阀瓣关闭不依托于自身重力，因而不受钻进方向的限制。利用磁力机械产生的磁力远距离牵引是一种理想的无结构牵引装置。

但是，目前缺少测量该阀座磁力大小的测试装置，因而无法进一步验证磁力关闭的可靠性，对取芯器保压控制器的改进造成阻碍。

由于保压取芯器磁性阀座在数值仿真与实际相似模拟实验中都较为复杂，难以研究其在不同磁场组合下的动态受力情况，导致力学模型模糊不清，故在实验时通常以保压控制器的简化模型代替。如图1所示，保压控制器的简化模型包括圆板状的阀瓣（序号7）和圆筒状的磁力座（序号6）。通过研究简化模型磁力场的磁力大小来深入改进取芯器保压控制器的阀座磁场组合以及力学模型。

此外，如图2、3所示，当简化模型的磁力座（序号6）具有多个方向的磁场时（图中箭头代表永磁体充磁方向），该磁力座（序号6）由多个磁体（61）拼接而成的，如何去测量整个磁力座在其轴线方向上对阀瓣施加的磁力大小是现有技术无法解决的。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，包括压力测量装置、支架、置物平台、距离度量部件和用于夹持磁力座的夹持机构，所述夹持机构安装在所述支架上并位于置物平台上方；

所述夹持机构与置物平台之间的距离可调节，所述距离度量部件用于测量夹持机构与置物平台之间的距离，和/或夹持机构的位移，和/或置物平台的位移；

压力测量装置用于测量阀瓣对其向上的压力。

进一步的，压力测量装置包括竖直杆和安装在竖直杆下端的压力测量探头，所述压力测量探头位于置物平台上方，压力测量探头与置物平台之间的距离可调节。

进一步的，所述竖直杆可拆卸地安装固定在支架上。

进一步的，所述夹持机构可相对于支架上下移动，所述距离度量部件包括位移传感器，或距离传感器，或设于支架上的高度刻度标识。

进一步的，利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置还包括用于带动夹持机构竖直移动的直线驱动机构，所述夹持机构与所述支架滑动连接，所述直线驱动机构的输出端与夹持机构连接。

进一步的，所述夹持机构夹紧时具有容置磁力座的圆形空间，所述圆形空间的轴线与水平面垂直。

优选地，所述夹持机构为卡箍。

进一步的，利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置还包括圆柱芯，可通过圆柱芯与夹持机构将磁力座夹在中间。

进一步的，利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置还包括第二测力装置，第二测力装置用于测量阀瓣对其向下的作用力。

利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置的测试方法，将称重装置置于置物平台上，阀瓣放置在称重装置上；夹持机构将磁力座夹持住；

竖直杆下端从磁力座中间穿过，压力测量探头下端与阀瓣顶面接触且压力测量探头的测量值为0；

向下移动夹持机构，使磁力座同步下放，下放过程中记录夹持机构的高度或位移，以及对应时刻称重装置和压力测量探头的测量值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明的磁力测试装置结构简单，操作方便，采用压力测量装置可用于测量磁力大于重力时，磁力与距离的关系；

2，采用本发明的压力测量装置和第二测力装置的组合，可测量磁力座与阀瓣在逐渐接近的整个过程中的磁力与距离的关系，可用于测试和比较不同磁场组合方式下保压控制器的磁力大小，对保压控制器的研究和性能改善具有重要意义。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是保压控制器的简化模型的结构示意图；

图2是简化模型的磁力座拼在一起时的三维图；

图3是简化模型的磁力座的分解图；

图4是实施例一的三维图；

图5是实施例一使用时的示意图；

图6是实施例二使用时的示意图；

图7是圆柱芯的结构示意图；

图8是实施例三的三维图；

图9是实施例四的三维图；

图10是实施例五的三维图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图4所示，本实施例公开的利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，包括压力测量装置、支架、置物平台4、距离度量部件和用于夹持磁力座的夹持机构3。

夹持机构3安装在支架上，夹持机构3位于置物平台4上方，夹持机构3与置物平台4之间的距离可调节，距离度量部件用于测量夹持机构3与置物平台4之间的距离，和/或夹持机构3的位移。

本实施例中支架包括立柱2，立柱2的底部与置物平台4固接。夹持机构3与立柱2滑动连接。夹持机构3连接有用于带动夹持机构3竖直移动的直线驱动机构5。

直线驱动机构5安装在置物平台4上，直线驱动机构5的输出端与夹持机构3连接。直线驱动机构5可为直线电机、气缸、液压缸等常用的驱动机构。

直线驱动机构5和压力测量装置均与控制系统电连接，当压力测量装置测量值变为非0时，直线驱动机构5自动停止运行，便于记录此时夹持机构3的高度。

本实施例中距离度量部件包括设于立柱2上的高度刻度标识22。

由于磁力座外侧壁为圆柱面，因而夹持机构3夹紧时具有容置磁力座的圆形空间，圆形空间的轴线与水平面垂直。

本实施例中夹持机构3包括一对夹持臂，夹持臂的夹持面为圆柱面。作为优选，夹持机构3为卡箍。

压力测量装置包括竖直杆10和安装在竖直杆10下端的压力测量探头11。竖直杆10的外径应当小于磁力座6的内径。竖直杆105优选非金属材料。

本实施例中竖直杆10可拆卸地安装在立柱2上。竖直杆10上端连接有套筒或夹持臂，套筒安装在立柱2上并立柱2间隙配合，套筒与立柱2间设有锁紧旋钮21，通过锁紧旋钮21可锁固套筒的位置。夹持臂可选择卡箍。

本实施例的使用方法：

如图5所示，将阀瓣7放置在置物平台4上；夹持机构3将磁力座6夹持住；

竖直杆105下端从磁力座6中间穿过，压力测量探头11下端与阀瓣7顶面接触且压力测量探头11的测量值为0；

随后，向下移动夹持机构3，使磁力座6同步下放，

当压力测量探头11的测量值由0变为非0时，说明磁力座6刚好将阀瓣7吸引起来，通过高度刻度标识22读出此时夹持机构3的高度，并记录下来；

继续向下移动夹持机构3，使磁力座6同步下放。该过程中，阀瓣7所受磁力大于自身重力，因而阀瓣7会有向上移动的趋势，但由于压力测量探头11的阻挡，阀瓣7会静止不动，但同时会给压力测量探头11一个向上的推力，该推力可通过压力测量探头11直接测量出来。这个过程中可根据需要记录压力测量探头11的测量值以及夹持机构3的高度或位移。

本实施例采用压力测量装置可测量阀瓣所受磁力大于重力后磁力与距离的关系，其结构简单，操作方便；可用于测试和比较不同磁场组合方式下保压控制器的磁力大小，对保压控制器的研究和性能改善具有重要意义。

实施例二

如图6、7所示，本实施例中利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置还包括圆柱芯8，圆柱芯8的外径小于圆形空间的内径。圆柱芯8的外径与磁力座6的内径相等。圆柱芯8中央有供竖直杆10穿过的通道81。

使用时，圆柱芯8装在磁力座6中央，而夹持机构3从外部给磁力座6一个约束力，通过圆柱芯8与夹持机构3内外的夹持作用，将磁力座6固定在支架上。圆柱芯8不会对磁力座6的磁力造成影响。圆柱芯8可为木芯、塑料管等。圆柱芯8为塑料管可模拟真实取心的过程。

实施例三

本实施例与实施例一或实施例二的区别在于：如图8所示，本实施例中距离度量部件包括安装在支架上的位移传感器9或距离传感器。位移传感器9或距离传感器、测力装置均与控制系统电连接。当称重装置1的测量值为0时，控制系统自动记录下位移传感器9或距离传感器的读数即可。

实施例四

本实施例与前面三个实施例的区别在于：如图9所示，本实施例中夹持机构3与支架滑动连接，夹持机构3与支架间设有用于锁固夹持机构3的锁紧机构。

立柱2上设有滑动套筒，夹持机构3与滑动套筒连接，锁紧机构为用于锁固滑动套筒的锁紧旋钮21。

实施例五

采用压力测量装置可在后期磁力大于重力时，测量阀瓣7所受磁力与磁力座6距离的关系。但无法测试前期磁力座6距离阀瓣7较远，磁力小于重力时，磁力与距离的关系。

所以本实施例与前面四个实施例相比还包括第二测力装置。第二测力装置用于测量阀瓣对其向上的作用力，可用于测量阀瓣所受磁力小于自身重力时，磁力与距离的关系。

第二测力装置包括压力传感器或称重传感器等常规的测力元件。

本实施例中第二测力装置选择称重装置1。称重装置1又可选择电子秤。电子秤是通过压敏电阻、电子芯片来工作的,对磁力座的磁场无影响，可优选。

本实施例的使用方法：

首先，如图10所示，将称重装置1置于底座4上，阀瓣7放置在称重装置1上；夹持机构3将磁力座6夹持住；

竖直杆105下端从磁力座6中间穿过，压力测量探头11下端与阀瓣7顶面接触且压力测量探头11的测量值为0；

随后，向下移动夹持机构3，使磁力座6同步下放，下放过程中根据需要记录夹持机构3的高度及对应时刻称重装置1的测量值；

当称重装置1的测量值变为0时，说明磁力座6刚好将阀瓣7吸引起来，此时阀瓣7所受合力为0，然后拧紧锁紧旋钮21，通过高度刻度标识22读出此时夹持机构3的高度，并记录下来；

继续向下移动夹持机构3，使磁力座6同步下放。该过程中，阀瓣7所受磁力大于自身重力，因而阀瓣7会有向上移动的趋势，但由于压力测量探头11的阻挡，阀瓣7会静止不动，但同时会给压力测量探头11一个向上的推力，该推力可通过压力测量探头11直接测量出来。这个过程中可根据需要记录压力测量探头11的测量值以及夹持机构3的高度或位移。

本实施例中的称重装置1可测量磁力小于重力时，磁力与距离的关系；使用其压力测量装置可测量当磁力大于重力后，磁力与距离的关系。本发明可测量磁力座与阀瓣在逐渐接近的整个过程中的磁力与距离的关系。

当然，本发明还可以用于测试不同磁体与其相吸物质在逐渐接近的整个过程的磁力与距离的关系。其尤其适用于测试圆筒状或圆柱状的磁体。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，其特征在于：包括压力测量装置、支架、置物平台、距离度量部件和用于夹持磁力座的夹持机构，所述夹持机构安装在所述支架上并位于置物平台上方；

所述夹持机构与置物平台之间的距离可调节，所述距离度量部件用于测量夹持机构与置物平台之间的距离，和/或夹持机构的位移，和/或置物平台的位移；

压力测量装置用于测量阀瓣对其向上的压力。

2.根据权利要求1所述的利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，其特征在于：压力测量装置包括竖直杆和安装在竖直杆下端的压力测量探头，所述压力测量探头位于置物平台上方，压力测量探头与置物平台之间的距离可调节。

3.根据权利要求2所述的利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，其特征在于：所述竖直杆可拆卸地安装固定在支架上。

4.根据权利要求1、2或3所述的利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，其特征在于：所述夹持机构可相对于支架上下移动，所述距离度量部件包括位移传感器，或距离传感器，或设于支架上的高度刻度标识。

5.根据权利要求4所述的利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，其特征在于：还包括用于带动夹持机构竖直移动的直线驱动机构，所述夹持机构与所述支架滑动连接，所述直线驱动机构的输出端与夹持机构连接。

6.根据权利要求1所述的利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，其特征在于：所述夹持机构夹紧时具有容置磁力座的圆形空间，所述圆形空间的轴线与水平面垂直。

7.根据权利要求6所述的利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，其特征在于：所述夹持机构为卡箍。

8.根据权利要求6或7所述的利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，其特征在于：它还包括圆柱芯，可通过圆柱芯与夹持机构将磁力座夹在中间。

9.根据权利要求1所述的利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置，其特征在于：它还包括第二测力装置，第二测力装置用于测量阀瓣对其向下的作用力。

10.如权利要求1-9中任一项所述的利用压力检测的磁力保压控制器的磁力测试装置的测试方法，其特征在于：将称重装置置于置物平台上，阀瓣放置在称重装置上；夹持机构将磁力座夹持住；

竖直杆下端从磁力座中间穿过，压力测量探头下端与阀瓣顶面接触且压力测量探头的测量值为0；

向下移动夹持机构，使磁力座同步下放，下放过程中记录夹持机构的高度或位移，以及对应时刻称重装置和压力测量探头的测量值。

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