專利名稱：拉力計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種深海使用的測(cè)量?jī)x器，具體涉及一種在深海能直接測(cè)量水中物體的重量或設(shè)備受到的拉力參數(shù)的拉力計(jì)。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)海洋設(shè)備在海中(包括海底)的實(shí)際重量測(cè)量或設(shè)備在海底取樣過程中受到的拉力測(cè)量，都是通過船載絞車上配置的拉力計(jì)測(cè)量值經(jīng)換算獲得，在海洋特殊環(huán)境中所獲的測(cè)值不僅測(cè)量精度不高，而且與海水壓強(qiáng)及其它海況、絞車放入海中的鋼纜長(zhǎng)度等直接有關(guān)，放入海中的鋼纜越長(zhǎng)，海況越復(fù)雜，拉力計(jì)測(cè)量時(shí)受到的影響就越大，一般情況下不能獲得在海中設(shè)備真正的自身重量或受到的拉力值。

發(fā)明內(nèi)容
為了能準(zhǔn)確、直接、簡(jiǎn)單的獲取海洋設(shè)備在海水中受到的拉力以及海洋取樣設(shè)備在取樣過程中的受力情況，例如插入泥中的粘滯阻力，被抓獲的海底物體的重量等，本發(fā)明公開了一種深海拉力計(jì)，運(yùn)用該深海拉力計(jì)可以準(zhǔn)確、直接、簡(jiǎn)單量取海中設(shè)備的重量或量取抓獲的海底物體的重量及泥土的粘滯阻力等，與海洋設(shè)備施放入海底的深度、海水壓強(qiáng)及其它海況等無關(guān)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是所述拉力計(jì)包括壓力傳感器、缸體、活塞組件、連接在缸體頂端的缸吊耳及連接在活塞組件一端的吊耳，缸體末端設(shè)有下蓋，在下蓋和缸體間設(shè)有端蓋，其特征在于所述活塞組件包括壓力平衡桿及與壓力平衡桿連接的活塞，所述活塞包括活塞頭和活塞桿，活塞桿穿出設(shè)在缸體與下蓋間的端蓋，壓力平衡桿一端則穿出缸體頂端和外界相通，所述壓力傳感器設(shè)在活塞頭頂部，壓力傳感器的傳感端則通過設(shè)在活塞頭內(nèi)部的液壓油通道與端蓋、缸體及活塞所形成的密閉油腔連通，在缸吊耳上還設(shè)有與壓力傳感器連接的電纜線插件，所述活塞頭、活塞桿與缸體之間、端蓋與活塞桿之間、壓力傳感器與活塞頭之間以及電纜線插件與缸體之間的連接均為密封設(shè)置。
作為本發(fā)明之改進(jìn)，所述壓力平衡桿穿過缸體部分的端面直徑和活塞桿穿出端蓋部分的端面直徑相等，這樣由于外露水中的兩端面直經(jīng)相等，忽略拉力計(jì)的高度，認(rèn)為上下兩端面受到水的壓強(qiáng)相等，那么，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的拉力計(jì)測(cè)量值將不受海水深度的影響。
作為本發(fā)明之優(yōu)選方式，所述液壓油通道為L(zhǎng)型通道，L型通道一端連接密閉油腔，另一端與設(shè)在活塞頭內(nèi)的壓力傳感器安裝槽連接，壓力傳感器與活塞頭安裝槽之間通過復(fù)合墊圈密封工作時(shí)，液壓油受到的壓強(qiáng)將通過L型通道傳遞到壓力傳感器的傳感端，然后通過壓力傳感器和電纜線插件輸出。
作為本發(fā)明之優(yōu)選方式，所述端蓋上設(shè)有注油孔，注油孔上設(shè)有堵頭，用以填加液壓油，填加完畢后用堵頭封閉。
作為本發(fā)明之優(yōu)選方式，所述活塞頭、壓力平衡桿與缸體之間、端蓋與活塞桿之間通過密封膠圈動(dòng)密封。
作為本發(fā)明之優(yōu)選方式，所述壓力平衡桿通過內(nèi)六角螺栓與活塞頭連接。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述端蓋上與活塞桿銜接處設(shè)有鍵，在活塞桿上設(shè)有與鍵對(duì)應(yīng)的鍵槽，該鍵槽軸向長(zhǎng)度略長(zhǎng)于鍵的長(zhǎng)度，這樣可以避免活塞轉(zhuǎn)動(dòng)，由于液壓油壓縮量很小，因而鍵槽與鍵間的空間足夠活塞組件上下活動(dòng)。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，測(cè)量時(shí)不受水的壓強(qiáng)變化的影響，當(dāng)在活塞缸桿的一端系上重物，另一端系上鋼纜進(jìn)行吊重時(shí)，活塞壓縮液壓油，由壓力傳感器采集已被壓縮的油壓壓強(qiáng)數(shù)據(jù)，通過建立數(shù)學(xué)模型程序，將壓強(qiáng)值轉(zhuǎn)化為力值，達(dá)到測(cè)力的目的，從而可以準(zhǔn)確、直接、簡(jiǎn)單量取海中設(shè)備的重量或量取抓獲的海底物體的重量及泥土的粘滯阻力等，與海洋設(shè)備施放入海底的深度、海水壓強(qiáng)及其它海況等無關(guān)。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明壓力傳感器在活塞頭上的安裝位置示意圖；圖3為本發(fā)明工作時(shí)的受力分析示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的拉力計(jì)包括缸吊耳1、缸體3、壓力傳感器6、活塞組件、吊耳14及下蓋17，缸吊耳1通過緊定螺釘18安裝在缸體3上，缸體3末端安裝有端蓋11，并通過下蓋固定在缸體3上，端蓋11上設(shè)有注油孔，注油孔上設(shè)有堵頭16，在缸吊耳1上設(shè)有與壓力傳感器6通過信號(hào)線連接的電纜線插件2，所述的活塞組件包括壓力平衡桿51及活塞52，活塞52由活塞頭521和活塞桿522組成，壓力平衡桿51通過內(nèi)六角螺栓固定在活塞頭521上，活塞組件安裝在缸體內(nèi)，其中壓力平衡桿51穿出缸體5頂端與外界海水相通，活塞桿522穿出端蓋11，活塞頭521、壓力平衡桿51與缸體3之間、端蓋11與活塞桿522之間均通過密封膠圈4動(dòng)密封，這樣，活塞頭521和端蓋11及缸體3將缸體內(nèi)部腔體分為隔絕的密閉油腔31及中空端32，壓力傳感器6安裝在設(shè)在活塞頭521上的壓力傳感器安裝槽524內(nèi)，并通過一復(fù)合墊圈8密封(其位置如圖2示意)，在活塞52的壓力傳感器安裝槽524及密閉油腔31間設(shè)有一L型油通道523，壓力傳感器6的傳感端61則通過L型油通道523與密閉油腔31連通。在所述端蓋11上與活塞桿522銜接處設(shè)有鍵15，在活塞桿522上設(shè)有與鍵15對(duì)應(yīng)的鍵槽525，該鍵槽525軸向長(zhǎng)度略長(zhǎng)于鍵的長(zhǎng)度，這樣可以避免活塞轉(zhuǎn)動(dòng)，由于液壓油壓縮量很小，因而鍵槽與鍵間的空間足夠活塞組件上下活動(dòng)。本發(fā)明中的壓力平衡桿51穿過缸體3部分的端面直徑和活塞桿522穿出端蓋11部分的端面直徑相等，這樣由于外露水中的兩端面直經(jīng)相等，忽略拉力計(jì)的高度，認(rèn)為上下兩端面受到水的壓強(qiáng)相等，那么，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的拉力計(jì)測(cè)量值將不受海水深度的影響。
由于在深海作業(yè)，對(duì)于密封性要求極高，因而起動(dòng)密封功能的密封膠圈采用了性能較好的M168H浸漬樹脂石墨新材料制造的O型密封圈密封，缸套內(nèi)辟采用網(wǎng)紋鍍鉻、鋼丸強(qiáng)化的加工工藝，使密封面達(dá)到油膜密封狀態(tài)。另外本拉力計(jì)采用的液壓油為YH-10航空液壓紅油。
如圖3所示，為本發(fā)明工作時(shí)的受力分析示意圖，其中F2為被測(cè)對(duì)象對(duì)活塞桿的拉力，F(xiàn)3為海水對(duì)壓力平衡桿的壓力，F(xiàn)4為海水對(duì)活塞桿的壓力，F(xiàn)5為液壓油對(duì)活塞的作用力。
以活塞52為研究對(duì)象，得靜力平衡方程，F(xiàn)2+F3＝F4+F5，由于壓力平衡桿端面面積和活塞桿端面面積相等，海水壓強(qiáng)相等，故F3＝F4，得F2＝F5，所以只要得出F5即得出被測(cè)對(duì)象的重量或拉力。而F5是通過壓力傳感器測(cè)得液壓油壓強(qiáng)，由壓強(qiáng)傳感器采集已被壓縮的油壓壓強(qiáng)數(shù)據(jù)，通過建立數(shù)學(xué)模型程序，將壓強(qiáng)值轉(zhuǎn)化為力值，達(dá)到測(cè)力的目的。
權(quán)利要求
1.一種拉力計(jì)，包括壓力傳感器(6)、缸體(3)、活塞組件、連接在缸體(3)頂端的缸吊耳(1)及連接在活塞組件一端的吊耳(14)，缸體(3)末端設(shè)有下蓋(17)，在下蓋和缸體間設(shè)有端蓋(11)，其特征在于所述活塞組件包括壓力平衡桿(51)及與壓力平衡桿連接的活塞(52)，所述活塞(52)包括活塞頭(521)和活塞桿(522)，活塞桿(522)穿出設(shè)在缸體與下蓋間的端蓋(11)，壓力平衡桿(51)一端則穿出缸體(3)頂端和外界相通，所述壓力傳感器(6)設(shè)在活塞頭(521)頂部，壓力傳感器的傳感端(61)則通過設(shè)在活塞頭內(nèi)部的液壓油通道(523)與端蓋(11)、缸體(3)及活塞(52)所形成的密閉油腔(31)連通，在缸吊耳(1)上還設(shè)有與壓力傳感器(6)連接的電纜線插件(2)，所述活塞頭(521)、活塞桿(522)與缸體(3)之間、端蓋(11)與活塞桿(522)之間、壓力傳感器(6)與活塞頭(512)之間以及電纜線插件(2)與缸體(3)之間的連接均為密封設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述拉力計(jì)，其特征在于所述壓力平衡桿(51)穿過缸體(3)部分的端面直徑和活塞桿(522)穿出端蓋(11)部分的端面直徑相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述拉力計(jì)，其特征在于所述液壓油通道(523)為L(zhǎng)型通道，L型通道一端連接密閉油腔(31)，另一端與設(shè)在活塞頭(521)內(nèi)的壓力傳感器安裝槽(524)連接，壓力傳感器(6)與活塞頭安裝槽(524)之間通過復(fù)合墊圈(8)密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述拉力計(jì)，其特征在于所述端蓋(11)上設(shè)有注油孔，注油孔上設(shè)有堵頭(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述拉力計(jì)，其特征在于所述活塞頭(521)、壓力平衡桿(51)與缸體(3)之間、端蓋(11)與活塞桿(522)之間通過密封膠圈(4)動(dòng)密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述拉力計(jì)，其特征在于所述壓力平衡桿(51)通過內(nèi)六角螺栓(7)與活塞頭(521)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述拉力計(jì)，其特征在于所述端蓋(11)上與活塞桿(522)銜接處設(shè)有鍵(15)，在活塞桿(522)上設(shè)有與鍵(15)對(duì)應(yīng)的鍵槽(525)，該鍵槽軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)于鍵的長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種拉力計(jì)，具體為一個(gè)內(nèi)裝有活塞組件的缸體，缸體與活塞組件的一端空間裝滿液壓油，另一端空間安裝壓力傳感器，壓力傳感器傳感端與液壓油連通，活塞缸桿經(jīng)密封處理后伸出高壓倉(cāng)端面，活塞組件外露出缸體的兩端面直經(jīng)相等，當(dāng)在活塞缸桿的一端系上重物，另一端系上鋼纜進(jìn)行吊重時(shí)，活塞壓縮液壓油，由壓強(qiáng)傳感器采集已被壓縮的油壓壓強(qiáng)數(shù)據(jù)，通過建立數(shù)學(xué)模型程序，將壓強(qiáng)值轉(zhuǎn)化為力值，達(dá)到測(cè)力的目的，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的拉力計(jì)測(cè)量值將不受海水深度的影響。
文檔編號(hào)G01L1/02GK1699944SQ20051004987
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者錢鑫炎, 姜正陸, 初風(fēng)友, 張映波, 楊俊毅, 李守軍 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋局第二海洋研究所