CN112081796A - 一种具有压力测量功能的液压管路接头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有压力测量功能的液压管路接头，该接头主要分为三个部分，前端接头、后端接头和中间变直径圆筒。前端接头包括内螺纹管路连接接口和特质流道，变直径圆筒安装在前端接头特质流道外侧，当高压油经过特质流道时，高压油会通过特质流道上的通孔，作用在变直径圆筒的薄壁部分。本装置主要通过光纤布拉格光栅来测量轴向应变，很大程度上减小了压力检测液压管路接头的尺寸的大小，同时由于本液压管路接头具有集成度高、不影响原本流道、精度高和抗外界干扰能力强的优点，对于当前液压管路系统的健康监测具有重要意义。

Description

一种具有压力测量功能的液压管路接头

技术领域

本发明属于液压管路内部压力实时监测领域，尤其涉及一种具有压力测量功能的液压管路接头。

背景技术

铁路、公路、水运、航空和管道运输是并列的5大运输方式。液压管道是在一定温度和压力下，用于运输流体介质的特种设备，广泛用于石油化工、冶金、电力等行业生产及城市燃气和供热系统等公众生活之中。这些介质有些是具有爆炸危险性、毒性或对环境有破坏性，一旦泄漏将会造成物流损失和环境污染，甚至危及人员安全。由于压力管道制作工艺的问题，不可避免地存在不同程度的缺陷，并且压力管道在使用过程中还会因为载荷、介质等各种因素的影响，萌生出新的缺陷。液压系统、气体或液体输送管道内部的压力检测是保证管道系统正常运行和进行管道故障诊断的重要方法和手段。传统的管道内部压力检测用传感器主要是机械式压力表或者电阻式压力传感器，这些检测方法的优点是测量理论和技术成熟、设备成本较低，但是由于其存在稳定型和耐久性差、传输距离短等缺点，无法满足工程应用的需要。

由于传统的液压测量方式都在不同程度上具有一定的缺点，而光纤光栅因具有尺寸小、分布式绝对测量、抗腐蚀能力强、抗干扰、易构成传感网络等优点越来越受到人们的广泛关注，并被大量用于智能材料系统与结构健康监测系统。此外，光纤光栅作为一种优良的敏感元件已经被广泛应用于间接压力传感器的研究与开发。需要设计一种基于光纤光栅、稳定高效和具有相对较广应用范围的液压系统压力测量装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有压力测量功能的液压管路接头，具有灵敏度高、检测范围广、集成度高、稳定性强和能够实时监测的优点，对于目前的液压系统，特别是航空液压系统压力的测量来说具有重要意义。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有压力测量功能的液压管路接头，包括前端管路接头、中间变直径圆筒、后端管路接头，光纤布拉格光栅沿环向贴附在变直径圆筒薄壁部分的中间位置，将传输光纤通过后端管路接头上的通孔穿出，变直径圆筒安装在前端管路接头上，后端管路接头安装在前置管路接头上。

按上述技术方案，前端管路接头包括用于连接管路的接头部分和留有通孔的流道，高压油液从流道中流过时从通孔中流出，作用在变直径圆筒中间薄壁部分的内壁上。

按上述技术方案，中间变直径圆筒壁厚的分布规律为两端厚中间薄。当高压油液作用在中间变直径圆筒上时，内径的分布规律保证了变直径圆筒中间薄壁部分会发生较大形变，而两端厚壁部分不发生变形。

按上述技术方案，中间变直径圆筒的薄壁部分长度与前端管路接头通孔长度一致且位置也保持一致。这保证了从前端管路接头通孔中流出的高压油可以尽可能充分、高效地作用在薄壁圆筒部分，使测得的压力值延迟性降低，准确度提高。

按上述技术方案，后端管路接头尺寸保证在整个接头装配完成后，中间变直径圆筒轴向处于自由状态。保证中间变直径圆筒薄壁部分发生的变形都来自中间薄壁部分内壁受到的垂直于内表面的压力。保证前端管路接头、中间变直径圆筒、后端管路接头的安装位置满足中间变直径圆筒轴向不受到前端管路接头和后端管路接头的挤压。

按上述技术方案，后端管路接头设置管路接头的外壳。在前端管路接头连接的同时也起到了保护内部FBG传感器和整个液压管路接头的作用。

按上述技术方案，后端管路接头沿流道方向设置用于连接前端接头流道的盲孔，在盲孔和流道之间设置有密封圈。

按上述技术方案，光纤布拉格光栅通过传输光纤连接在光纤光栅解调仪上，将光纤光栅解调仪连接到计算机，将液压管路接头安装在需要连接的液压系统一和液压系统二之间。

按上述技术方案，流道上留有四个通孔。

按上述技术方案，前端管路接头四个通孔的两侧分别加工两个密封圈凹槽。主要作用是防止油液沿着中间变直径圆筒和前端液压管路接头间的缝隙渗出，保证了管路的密封性。

本发明产生的有益效果是：本发明内置压力传感功能的液压管路接头，主要用于在液压系统的压力实时测量中，本发明主要以光纤布拉格光栅作为传感检测元件，通过特定的管路接头结构，将管路内部的液压油转变为结构的规律变形，通过测量变形程度的大小来达到测量液压油压力大小的目的。由于本设计具有不使用电子元件、集成度高、灵敏度高和稳定性好的优点，大大增加了其应用范围。对于当前的液压管路系统压力的测量具有重要意义。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例内置压力传感功能的液压管路接头的实际应用示意图；

图2是本发明实施例内置压力传感功能的液压管路接头的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，如图1、图2所示。附图1中主要包括了液压系统1、内置压力测量功能的液压管路接头2、液压系统3、传输光纤4、光纤光栅解调仪5、数据传输线6和电脑PC端7。其中管路接头2通过相应螺纹连接在液压系统1和液压系统3之间，传输光纤4通过跳纤接头连接光纤光栅解调仪5上，光纤光栅解调仪5与电脑7之间通过数据传输线6连接。

附图2液压管路接头中主要包括了前端液压管路接头8、中间变直径圆筒13、后端液压管路接头18、FBG环向粘贴处14和6个密封圈9、10、11、12、16和17。前端液压管路接头8和后端液压管路接头18之间通过螺纹连接，中间变直径圆筒13和前端液压管路接头8之间有密封圈9、10、11和16进行密封，前端液压管路接头8和后端液压管路接头18内部通过密封圈12和17进行密封，用于传输位置14处粘贴的FBG信号的传输光纤通过后端液压管路接头18上的孔15连接到传感器外部的光纤光栅解调仪5，整个液压接头在装配完成后能够实现无任何液压油泄露的现象。通过光纤光栅传感器来测量在高压油作用下结构件的变形来推出高压油中压力值的大小。

将光纤布拉格光栅沿环向贴附在变直径圆筒薄壁部分的中间位置14，将传输光纤通过后端管路接头上的通孔15穿出，将变直径圆筒套13装在六个密封圈9、10、11、12、16、17安装完成的前端管路接头8上。后端管路接头18通过螺纹安装在前置管路接头8上，保证三个结构的安装位置满足中间变直径圆筒13轴向不受到前端管路接头8和后端管路接头18的挤压。通过光纤光栅解调仪5获取FBG中心波长漂移量的大小，得到FBG贴附位置14周向应变的大小。由贴附位置14的应变的大小与作用在变直径圆筒13中间薄壁部分内表面的压力之间关系，得出作用在变直径圆筒中间位置表面的压力大小，即得到被测管路中压力的大小。前端管路接头8包括用于连接管路的接头部分和留有通孔的流道，高压油液从流道中流过时从通孔中流出，作用在变直径圆筒13中间薄壁部分的内壁上。薄壁圆筒部分中厚壁部分厚度为4mm～8mm，薄壁部分厚度为2mm～4mm。前端管路接头8四个通孔的两侧分别加工两个密封圈凹槽。主要作用是防止油液沿着中间变直径圆筒和前端液压管路接头间的缝隙渗出，保证了管路的密封性。中间变直径圆筒壁厚的分布规律为两端厚中间薄，当高压油液作用在中间变直径圆筒13上时，内径的分布规律保证了变直径圆筒13中间薄壁部分会发生较大形变，而两端厚壁部分不发生变形。中间变直径圆筒13的薄壁部分长度与前端管路接头通孔长度刚好一致且位置也保持一致。这保证了从前端管路接头通孔中流出的高压油可以尽可能充分、高效地作用在薄壁圆筒部分，使测得的压力值延迟性降低，准确度提高。

后端管路接头18的尺寸保证在整个接头装配完成后，使中间变直径圆筒13轴向处于自由状态，保证中间变直径圆筒薄壁部分发生的变形都来自中间薄壁部分内壁受到的垂直于内表面的压力。后端管路接头加工了管路接头的外壳，在前端管路接头连接的同时也起到了保护内部FBG传感器和整个液压管路接头的作用。后端管路接头18沿流道方向设计了用于连接前端接头特质流道的盲孔，在盲孔和特质流道之间设置有密封圈12、17，保证了整个液压管路接头的密封性。

本发明装置使用过程实施例中具体操作过程如下：

(1)首先将FBG粘贴在中间变直径圆筒13薄壁部分的中间位置，将传输光纤通过后端液压管路接头18上的开口15穿出，将中间变直径圆筒13安装在前端液压管路接头8特殊流道上，将后置液压管路接头18通过螺纹与前端液压管路接头8连接。

(2)将本内置压力测量功能的液压管路接头2通过螺纹连接在两个液压系统1和液压系统3之间，保证液压管路与内置压力测量功能的液压管路接头2之间的密封性。

(3)将内置压力测量功能的液压管路接头2中的测量应变信号的FBG接到光纤光栅解调仪5上，将光纤光栅解调仪5连接到电脑7上，通过电脑7上的软件客户端解调出FBG波长漂移量的同时通过软件内部程序将波长的漂移量转变为压力数值的大小。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有压力测量功能的液压管路接头，其特征在于，包括前端管路接头、中间变直径圆筒、后端管路接头，光纤布拉格光栅沿环向贴附在变直径圆筒薄壁部分的中间位置，将传输光纤通过后端管路接头上的通孔穿出，变直径圆筒安装在前端管路接头上，后端管路接头安装在前置管路接头上。

2.根据权利要求1所述的具有压力测量功能的液压管路接头，其特征在于，前端管路接头包括用于连接管路的接头部分和留有通孔的流道，高压油液从流道中流过时从通孔中流出，作用在变直径圆筒中间薄壁部分的内壁上。

3.根据权利要求2所述的具有压力测量功能的液压管路接头，其特征在于，中间变直径圆筒壁厚的分布规律为两端厚中间薄。

4.根据权利要求2或3所述的具有压力测量功能的液压管路接头，其特征在于，中间变直径圆筒的薄壁部分长度与前端管路接头通孔长度一致且位置也保持一致。

5.根据权利要求1或2或3所述的具有压力测量功能的液压管路接头，其特征在于，后端管路接头尺寸保证在整个接头装配完成后，中间变直径圆筒轴向处于自由状态。

6.根据权利要求1或2或3所述的具有压力测量功能的液压管路接头，其特征在于，后端管路接头设置管路接头的外壳。

7.根据权利要求2或3所述的具有压力测量功能的液压管路接头，其特征在于，后端管路接头沿流道方向设置用于连接前端接头流道的盲孔，在盲孔和流道之间设置有密封圈。

8.根据权利要求1或2或3所述的具有压力测量功能的液压管路接头，其特征在于，光纤布拉格光栅通过传输光纤连接在光纤光栅解调仪上，将光纤光栅解调仪连接到计算机，将液压管路接头安装在需要连接的液压系统一和液压系统二之间。

9.根据权利要求2或3所述的具有压力测量功能的液压管路接头，其特征在于，流道上留有四个通孔。

10.根据权利要求9所述的具有压力测量功能的液压管路接头，其特征在于，前端管路接头四个通孔的两侧分别加工两个密封圈凹槽。

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