CN208125561U - 一种基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置。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。本粘度测量装置采用旋转法，动力机构通过带动测量机构作旋转运动，并通过检测机构对油液作用于内芯的粘性力矩进行测量，最后根据转换公式计算得出油液粘度。该粘度测量装置可有效克服高压环境影响，测量结果准确可靠。本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，而且整个测量装置可以浸泡在冰水中，保证测量环境低温常温，满足深海环境下油液粘度的测量要求。

Description

一种基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置

技术领域

本实用新型涉及油液的粘度测量装置，尤其涉及深海环境下的新型油液粘度测量装置，该装置可实现高压环境以及低温环境下的油液粘度测量功能，尤其适用于深海液压装备油液粘度特性的检测。

背景技术

粘度作为液体的重要技术指标和重要物理性质，它的准确测量在目前的工业领域中有着十分重大的意义，它的测量在工业、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。针对于深海液压设备，由于结构外部环境压力极高，环境变化将导致油液介质粘度的大幅度变化，而油液粘度的变化会引起变量泵容积效率和系统阻尼比等特性的变化，这直接影响了液压系统的控制特性和输出特性，影响系统正常作业。为避免因油液粘度变化导致的系统特性的影响，这就要求对深海环境下的油液粘度进行准确测量。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，测量方便，应用范围广，但传统的粘度测量仪器仅针对于常压环境，无法满足深海高压条件下的粘度测量。发展新型可适用于深海高压环境下的油液粘度测量装置显得极为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对传统粘度测量仪器仅适用于常压环境的不足，提供了基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置。该装置是针对目前高压环境下油液粘度测量装置的短缺而提出的一套全新的模拟深海高压环境下测量油液粘度的机构，并且本机构自身提供动力机构，可对油液提供高压低温的环境，可独立完成油液粘度的测量，测量方便，适用范围广，测量结果准确可靠。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于旋转法测量高压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；

测量机构包括：由上壳体、中间壳体、下壳体和外壳底从上到下依次同轴固连形成的壳体，置于壳体内的内芯、旋转筒及传动轴，以及置于壳体下端的被动同步带轮；

检测机构包括磁耦合联轴器；

内芯及传动轴分别同轴设于壳体内上部和下部，旋转筒套在内芯外侧并与传动轴配合相连，旋转筒与内芯的间隙内充满高压油液，传动轴穿出外壳底与被动同步带轮相连，磁耦合联轴器穿过上壳体顶部，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；

动力机构与被动同步带轮相连用于驱动被动同步带轮转动。

上述技术方案中，所述的检测机构还可以包括扭矩传感器、传感器连接盘、传感器支撑套，所述的磁耦合联轴器上端与传感器连接盘固定，扭矩传感器下部固定于传感器连接盘上，上部与传感器支撑套固定，传感器支撑套与上壳体固定。

所述的动力机构可以包含伺服电机、主动同步带轮，主动同步带轮与被动同步带轮通过同步带相连，伺服电机驱动主动同步带轮转动从而带动被动同步带轮转动。

所述的传动轴可以通过止推轴承和深沟球轴承与壳体连接。

所述的旋转筒外还套有轴承挡圈，通过深沟球轴承与壳体连接实现其横向固定。

旋转筒与传动轴可以通过过盈配合相互连接。

上壳体、中间壳体、下壳体以及外壳底均互相通过内六角螺栓连接；在传动轴与下壳体之间，尤其是在传动轴与外壳底之间设置动密封圈。

所述的整体机架包括连接板、支撑板、无盖的实验箱体，支撑板固定于实验箱体上，测量机构置于实验箱体内，测量机构的壳体与支撑板固定，检测机构位于实验箱体外。

所述的上壳体采用铝合金材料制成。可保证磁耦合联轴器的磁传递不受干扰，能够将内芯所受扭矩准确的传递给扭矩传感器，提高扭矩测量的准确性和可靠性。

所述的内芯底部呈尖端，通过宝石轴承与传动轴顶部连接。

本实用新型的技术效果是：

(1)本实用新型通过将待测高压油液封闭在壳体之中，充满了旋转筒和内芯之间的空间。在能够实现油液准确测量的基础上，同时令装置能够承受高压，实现高压油液粘度测量。

(2)本实用新型增加了油液粘度测量动力机构。动力采用伺服电机，能够根据需要增加或降低转速，提高粘度测量的准确性，并以同步带进行动力传递，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。

(3)本实用新型装置通过限制内芯运动，使得内芯所受扭矩只由旋转筒带动的油液旋转产生，不存在外加扭矩。增强了油液粘度测量系统的可靠性。

(4)在现有油液粘度测量仪的基础上，本实用新型增加了实验箱体。可在实验箱体中注入冰水混合物，对装置内的油液进行冷却，模拟深海低温的环境，实现低温油液粘度测量。

附图说明

图1是本实用新型装置的一种具体结构的示意图；

图2是图1中测量机构及检测机构的结构示意图；

图中，测量机构1、上壳体1.1、内芯1.2、旋转筒1.3、中间壳体1.4、轴承挡圈1.5、传动轴1.6、下壳体1.7、外壳底1.8、被动同步带轮1.9、检测机构2、扭矩传感器2.1、传感器连接盘2.2、传感器支撑套2.3、磁耦合联轴器2.4、动力机构3、伺服电机3.1、电机轴承套3.2、电机轴3.3、轴承挡圈3.4、轴承盒端盖3.5、主动同步带轮3.6、整体机架4、连接板4.1、支撑板4.2、实验箱体4.3。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

本实用新型是基于旋转法测量高压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，协同实现高压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。该装置还包括整体机架用于支撑整个装置，此外还可用来模拟深海低温，实现低温油液粘度测量。

如图1和2所示本实用新型装置的一种具体实例结构，所述的油液粘度测量机构包含上壳体1.1、内芯1.2、旋转筒1.3、中间壳体1.4、轴承挡圈1.5、传动轴1.6、下壳体1.7、外壳底1.8、被动同步带轮1.9，上壳体1.1、中间壳体1.4、下壳体1.7、和外壳底1.8从上到下依次同轴固连形成的壳体，内芯1.2放置于旋转筒1.3内，两者之间存有一定间隙，间隙中充满高压油液，内芯1.2上端和磁耦合联轴器2.4纵向固定，内芯1.2通过磁耦合联轴器2.4与检测机构2相连，将高压油液作用于内芯上的扭矩传递给扭矩传感器2.1；内芯下端呈尖端状，端部通过宝石轴承与传动轴1.6顶部连接，传动轴1.6上端设置周向凸缘，旋转筒1.3与传动轴1.6的周向凸缘通过过盈配合相互连接，上壳体1.1和中间壳体1.4通过深沟球轴承包在旋转筒1.3外面使其横向固定，同时用于承受高压油液所带来的内部压力；传动轴1.6通过止推轴承和深沟球轴承固定在壳体内，传动轴1.6下端伸出外壳底1.8且伸出部分与被动同步带轮1.9相连；同时在传动轴1.6、下壳体1.7之间，尤其是传动轴1.6与外壳底1.8之间需设置动密封圈，分别在上壳体1.1、中间壳体1.4以及中间壳体1.4、下壳体1.7之间设置端部密封圈，将高压油液限制在结构内部，避免泄露，保证待测油液的高压状态，同时各部件之间采用内六角螺栓使其紧密连接在一起；上壳体1.1则通过内六角螺栓与支撑板4.2相连；被动同步带轮1.9设置在整个装置的底部并与同处底部的主动同步带轮3.6相连；伺服电机3.1通过电机轴3.3带动主动同步带轮3.6进而带动被动同步带轮1.9，再有被动同步带轮1.9带动旋转筒1.3转动。

所述的检测机构包含用于测量并记录扭矩大小的扭矩传感器2.1、用于结构连接的传感器连接盘2.2、用于与整机机构相连接的传感器支撑套2.3以及用于传递扭矩的磁耦合联轴器2.4；磁耦合联轴器2.4一端与内芯1.2相连，另一端则与传感器连接盘2.2相连，用于传递扭矩，扭矩传感器2.1通过螺钉固定在传感器连接盘2.2上，用于测量并记录扭矩的大小，传感器支撑套2.3通过螺钉与扭矩传感器2.1上部相连，并通过内六角螺栓固定在上壳体1.1上。

所述动力机构包含伺服电机3.1、用于保护和固定的电机轴承套3.2、用于传递动力的电机轴3.3、轴承挡圈3.4、轴承盒端盖3.5、主动同步带轮3.6，伺服电机轴通过梅花型联轴器带动电机轴，进而带动主动同步带轮3.6，将动力传递至测量机构1，轴承盒端盖3.5通过内六角螺栓与电机轴承套3.2下端相连，电机轴承套3.2则通过内六角螺栓与连接板4.1相连。

所述的动密封圈设置在传动轴1.6、下壳体1.7以及外壳底1.8之间，并分别在上壳体1.1、中间壳体1.4以及中间壳体1.4、下壳体1.7之间设置端部静密封圈，将高压油液限制在结构内部，避免泄露，保证待测油液的高压状态。

所述检测机构2设置在测量机构1上端，利用磁耦合联轴器装置将油液作用在内芯1.2上的扭矩传出，并通过扭矩传感器2.1记录。传感器支撑套2.3与扭矩传感器2.1通过螺钉直接相连，并通过内六角螺栓固定在上壳体1.1上，保证测量机构2与检测机构相对固定。

如图1、图2所示，当高压油液进入装置后，内芯1.2与旋转筒1.3之间的间隙将会充满油液，对装置内的油液加压，当油液压力达到待测压力后，开动伺服电机3.1，传动轴1.6在同步带轮的带动下开始旋转并带动旋转筒1.3旋转，而内芯1.2在磁耦合联轴器2.4的约束下不会运动，由于旋转筒1.3与内芯1.2间的油液粘度，内芯1.2将受到油液带来的扭转力矩，通过磁耦合联轴器2.4最终传递到扭矩传感器2.1，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 (10)

1.基于旋转法测量高压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(4)上，检测机构(2)固定于测量机构(1)顶部；

测量机构(1)包括：由上壳体(1.1)、中间壳体(1.4)、下壳体(1.7)、和外壳底(1.8)从上到下依次同轴固连形成的壳体，置于壳体内的内芯(1.2)、旋转筒(1.3)及传动轴(1.6)，以及置于壳体下端的被动同步带轮(1.9)；

检测机构(2)包括磁耦合联轴器(2.4)；

内芯(1.2)及传动轴(1.6)分别同轴设于壳体内上部和下部，旋转筒(1.3)套在内芯(1.2)外侧并与传动轴(1.6)配合相连，旋转筒(1.3)与内芯(1.2)的间隙内充满高压油液，传动轴(1.6)穿出外壳底(1.8)与被动同步带轮(1.9)相连，磁耦合联轴器(2.4)穿过上壳体(1.1)顶部，下端与内芯(1.2)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；

动力机构(3)与被动同步带轮(1.9)相连用于驱动被动同步带轮(1.9)转动。

2.根据权利要求1所述的基于旋转法测量高压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)还包括扭矩传感器(2.1)、传感器连接盘(2.2)、传感器支撑套(2.3)，所述的磁耦合联轴器(2.4)上端与传感器连接盘(2.2)固定，扭矩传感器(2.1)下部固定于传感器连接盘(2.2)上，上部与传感器支撑套(2.3)固定，传感器支撑套(2.3)与上壳体(1.1)固定。

3.根据权利要求1所述的基于旋转法测量高压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)包含伺服电机(3.1)、主动同步带轮(3.6)，主动同步带轮(3.6)与被动同步带轮(1.9)通过同步带相连，伺服电机(3.1)驱动主动同步带轮(3.6)转动从而带动被动同步带轮(1.9)转动。

4.根据权利要求1所述的基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，所述的传动轴(1.6)通过止推轴承和深沟球轴承与壳体连接。

5.根据权利要求1所述的基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，所述的旋转筒(1.3)外套有轴承挡圈(1.5)，通过深沟球轴承与壳体连接实现其横向固定。

6.根据权利要求1所述的基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，旋转筒(1.3)与传动轴(1.6)通过过盈配合相互连接。

7.根据权利要求1所述的基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，上壳体、中间壳体、下壳体以及外壳底均互相通过内六角螺栓连接；在传动轴(1.6)与外壳底(1.8)之间设置动密封圈。

8.根据权利要求1所述的基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，所述的整体机架(4)包括连接板(4.1)、支撑板(4.2)、无盖的实验箱体(4.3)，支撑板(4.2)固定于实验箱体(4.3)上，测量机构置于实验箱体内，测量机构的壳体与支撑板(4.2)固定，检测机构位于实验箱体外。

9.根据权利要求1所述的基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，所述的上壳体(1.1)采用铝合金材料制成。

10.根据权利要求1所述的基于旋转法测量高压油液粘度的新型粘度测量装置，其特征在于，所述的内芯(1.2)底部呈尖端，通过宝石轴承与传动轴(1.6)顶部连接。