專利名稱：活塞壓力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力測量裝置，尤其是關(guān)于一種活塞壓力計量標(biāo)準(zhǔn)裝置。
背景技術(shù)：
目前，廣泛使用的壓力計量校準(zhǔn)儀器主要有活塞壓力裝置和壓力控制器兩種。 壓力控制器通過壓力傳感器反饋實現(xiàn)對目標(biāo)壓力值的實時連續(xù)控制，是傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，此類裝置的測量準(zhǔn)確度、測量范圍取決于壓力傳感器。其優(yōu)點是測量范圍寬、操作簡單、靈活，體積小、重量輕，便于攜帶和進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)。但其準(zhǔn)確度和長期穩(wěn)定性較差，即使采用性能相對較好的石英諧振傳感器作為感壓元件，年
穩(wěn)定性也只有0. 01%左右，大部分情況下只能作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)。 活塞壓力裝置是以流體靜力學(xué)平衡原理及帕斯卡定律為基礎(chǔ)研制的，通過砝碼平衡作用在活塞上的壓力，即P = F/A，其中P為活塞壓力計產(chǎn)生的標(biāo)稱壓力值，F(xiàn)為砝碼產(chǎn)生的力值，A為活塞有效面積，通常用作壓力量值傳遞的標(biāo)準(zhǔn)裝置。但是，由于目前使用的活塞式壓力計基本上是靠人工加載砝碼，導(dǎo)致其存在勞動強(qiáng)度大，工作效率低的缺點。另外，由于砝碼只能產(chǎn)生離散的壓力值點，無法實現(xiàn)壓力的連續(xù)校準(zhǔn)，局限性較大；且存在便攜性能差，不方便進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)活塞壓力裝置測量時需要砝碼、無法實現(xiàn)連
續(xù)測量的問題，本發(fā)明提供了一種能實現(xiàn)連續(xù)測量、便攜式、高準(zhǔn)確測量的活塞壓力裝置。 本發(fā)明技術(shù)方案是一種活塞壓力裝置，其包括依次相接的活塞系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、
力傳遞系統(tǒng)以及電子天平，其中，所述活塞系統(tǒng)的內(nèi)設(shè)部有活塞和活塞筒，所述活塞的底部
連接有活塞連接套；所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的包括同軸相連的錐齒輪減速器和旋轉(zhuǎn)裝置；其中，所
述活塞連接套與旋轉(zhuǎn)裝置相連，且內(nèi)部設(shè)有傳遞球；所述力傳遞系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有相互連接的力
傳遞系統(tǒng)罩和力連接頭，其中，所述力傳遞系統(tǒng)罩內(nèi)設(shè)有力傳遞柱，所述傳遞球設(shè)在力傳遞
柱上，且所述力傳遞系統(tǒng)罩通過力連接頭與電子天平相連。 所述旋轉(zhuǎn)裝置通過設(shè)置在其凹槽內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臂與活塞連接套相連。 所述力傳遞系統(tǒng)罩的底部設(shè)有內(nèi)圓錐面，所述力連接頭頂部設(shè)有外圓錐面，并與
傳遞系統(tǒng)罩的內(nèi)圓錐面相配合。 所述錐齒輪減速器通過磁力聯(lián)軸器與電機(jī)相連，且錐齒輪減速器轉(zhuǎn)軸與磁力聯(lián)軸器轉(zhuǎn)軸相垂直。 所述磁力聯(lián)軸器包括同軸的外磁體、內(nèi)磁體、隔離罩、齒輪軸，其中，所述外磁體與電機(jī)相連，所述隔離罩隔離外磁體和內(nèi)磁體，所述齒輪軸與內(nèi)磁體相連，且所述齒輪軸端頭與錐齒輪減速器咬合連接。 所述力傳遞系統(tǒng)罩的力傳遞柱力外側(cè)設(shè)有套有緩沖彈簧的傳遞筒。
所述磁力聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)裝置之間為動密封連接。
3
所述力連接頭通過螺釘鎖定與電子天平相連。 本發(fā)明利用力傳遞系統(tǒng)將作用在活塞上的氣體壓力傳遞到電子天平上，解決了活塞壓力計工作過程中需要手動加載砝碼的問題；利用天平測量的連續(xù)性，解決了活塞壓力計不能連續(xù)校準(zhǔn)的問題；利用磁力聯(lián)軸器連接電機(jī)和旋轉(zhuǎn)裝置，解決了真空密封問題。因此本發(fā)明活塞壓力裝置可以實現(xiàn)對氣體壓力的連續(xù)高精度測量，而且攜帶方便，具有較大的實際應(yīng)用價值。


圖1是本發(fā)明活塞壓力裝置一較佳實施方式的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1的俯視圖； 其中，l-電機(jī)、2-外磁體、3-內(nèi)磁體、4-隔離罩、5-齒輪軸、6-小錐齒輪、7-大錐齒輪、8_旋轉(zhuǎn)裝置、9_活塞、10-傳遞球、11-活塞連接套、12-旋轉(zhuǎn)臂、13-旋轉(zhuǎn)柱、14-力傳遞柱、15-力傳遞筒、16-緩沖彈簧、17-傳遞系統(tǒng)罩、18-力連接頭、19-電子天平。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明 本發(fā)明活塞壓力裝置為了保證壓力測量的準(zhǔn)確有效，工作時在保證活塞將壓力豎直向下傳遞的同時，還要使活塞處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，以消除側(cè)向力，從而保證壓力傳遞測量的準(zhǔn)確度。 請同時參閱圖1和圖2，其中，圖1是本發(fā)明活塞壓力裝置一較佳實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的俯視圖。本實施方式中，所述活塞壓力裝置包括活塞系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、力傳遞系統(tǒng)以及電子天平。所述活塞系統(tǒng)包括一活塞9、活塞筒和活塞連接套11。所述活塞9設(shè)置在活塞筒內(nèi)，且二者之間存在一定的縫隙，所述縫隙在活塞9轉(zhuǎn)動時可以形成氣膜，從而保證縫隙的動密封。另外，所述活塞底部與活塞連接套ll相連，且活塞連接套ll內(nèi)設(shè)有傳遞球IO，該傳遞球10設(shè)置在力傳遞柱14上。 所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括相互同軸連接的錐齒輪減速器和旋轉(zhuǎn)裝置8，其通過磁力聯(lián)接器與電機(jī)l相連。其中，所述錐齒輪減速器為大錐齒輪7。所述磁力聯(lián)接器包括外磁體2、內(nèi)磁體3、隔離罩4及齒輪軸5和小錐齒輪6，其中外磁體2與電機(jī)1相連，且外磁體2與內(nèi)磁體3之間由隔離罩4機(jī)械隔離，從而保證氣密性。同時所述外磁體2與內(nèi)磁體3同軸，且內(nèi)磁體3與齒輪軸5相連，而所述小錐齒輪6設(shè)置在齒輪軸5的端頭。因此在電機(jī)1帶動下，帶動外磁體l，并通過磁力的推拉作用，帶動內(nèi)磁體3旋轉(zhuǎn)，再由內(nèi)磁體3經(jīng)齒輪軸5帶動旋轉(zhuǎn)小錐齒輪6旋轉(zhuǎn)。而所述小錐齒輪6與大錐齒輪7嚙合連接，且二者旋轉(zhuǎn)軸相互垂直，因此可以將小錐齒輪6的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成的大錐齒輪7的轉(zhuǎn)動。由于大錐齒輪7與旋轉(zhuǎn)裝置8相連，因此可以進(jìn)一步帶動所述旋轉(zhuǎn)裝置8的旋轉(zhuǎn)。而所述旋轉(zhuǎn)裝置8具有一凹槽，且凹槽內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)柱13，旋轉(zhuǎn)柱13撥動嵌在其中的旋轉(zhuǎn)臂12旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)臂12通過螺紋與活塞連接套11相連。因此旋轉(zhuǎn)裝置8的旋轉(zhuǎn)可以帶動活塞連接套11的旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)一步帶動活塞旋轉(zhuǎn)。 另外，所述力傳遞系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有力傳遞系統(tǒng)罩17和力連接頭18 ;所述力傳遞系統(tǒng)罩17的底部設(shè)有內(nèi)圓錐面，內(nèi)側(cè)設(shè)有力傳遞柱14 ;所述力傳遞柱14頂部設(shè)有內(nèi)圓錐面，外部設(shè)有力傳遞筒15，且力傳遞筒15外部套有緩沖彈簧16。所述力連接頭18頂部設(shè)有外圓錐 面，與傳遞系統(tǒng)罩17的內(nèi)圓錐面配合，以保證軸向力的傳遞。所述力連接頭18與電子天平 19之間通過螺釘連接，從而可以將力傳遞到電子天平19上，由電子天平19實現(xiàn)對力的測 本發(fā)明活塞壓力裝置工作時，先電機(jī)l啟動，帶動與電機(jī)軸相連的外磁體2旋轉(zhuǎn)， 通過磁力的推拉作用，內(nèi)磁體3旋轉(zhuǎn)，內(nèi)外磁體之間用隔離罩4機(jī)械分開，實現(xiàn)無接觸密封； 內(nèi)磁體3帶動齒輪軸5旋轉(zhuǎn)，小錐齒輪6轉(zhuǎn)動，通過齒輪嚙合，大錐齒輪7轉(zhuǎn)動，將水平方向 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為豎直方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。大錐齒輪7帶動與其相連的旋轉(zhuǎn)裝置8轉(zhuǎn)動，從 而帶動在旋轉(zhuǎn)裝置8凹槽中的旋轉(zhuǎn)臂12轉(zhuǎn)動。而旋轉(zhuǎn)臂12通過螺紋與活塞連接套11連 接，活塞連接套與活塞9之間通過過盈配合連接，從而將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給活塞9，使活塞9相 對于活塞筒產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。同時，活塞轉(zhuǎn)動時，活塞與活塞筒之間的間隙均勻，且可以形成潤滑 氣膜，從而對氣體具有動密封作用，并可以消除活塞受到的側(cè)向力，從而保證較高的測量精 度。 氣體壓力作用在活塞9上，通過活塞連接套11上的傳遞球10將壓力傳遞到力傳 遞柱14上，通過緩沖彈簧16的緩沖之后將壓力作用在力傳遞系統(tǒng)罩17上，力傳遞系統(tǒng)罩 17與力連接頭18采用錐面連接，保證了軸向力的準(zhǔn)確傳遞，力連接頭與電子天平19之間通 過螺釘連接，氣體壓力傳遞到電子天平19上。 當(dāng)數(shù)字活塞壓力計接收到工作命令后，電機(jī)1啟動，帶動與電機(jī)軸相連的外磁體2 旋轉(zhuǎn)，通過磁力的推拉作用，內(nèi)磁體3旋轉(zhuǎn)，內(nèi)外磁體之間用隔離罩4機(jī)械分開，實現(xiàn)無接觸 密封；內(nèi)磁體3帶動齒輪軸5旋轉(zhuǎn)，小錐齒輪6轉(zhuǎn)動，通過齒輪嚙合，大錐齒輪7轉(zhuǎn)動，將水 平方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為豎直方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，大錐齒輪7帶動與其相連的旋轉(zhuǎn)裝置8轉(zhuǎn) 動，從而帶動在旋轉(zhuǎn)裝置8凹槽中的旋轉(zhuǎn)臂12轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)臂12通過螺紋與活塞連接套11 連接，活塞連接套與活塞9之間通過過盈配合連接，最終將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給活塞9。
活塞運(yùn)動時，被測氣體作用于活塞，使活塞9向下運(yùn)動，同時帶動活塞連接套11也 向下運(yùn)動。此時設(shè)置在活塞連接套11內(nèi)的傳遞球10也向下運(yùn)動，該傳遞球10將力傳遞 給力傳遞柱14，并傳遞到傳遞筒15上。通過設(shè)置在傳遞筒外的緩沖彈簧16的緩沖之后將 壓力作用在力傳遞系統(tǒng)罩17上，力傳遞系統(tǒng)罩17與力連接頭18采用錐面連接，保證了軸 向力的準(zhǔn)確傳遞，力連接頭與電子天平19之間通過螺釘連接，氣體壓力傳遞到電子天平19 上，從而由電子天平19實現(xiàn)對氣體力值的測量。另外由于活塞面積是一定的，通過電子天 平測量的力值，即可以計算得到被測氣體壓力，從而完成對氣體壓力的測量。
另外，在測力過程中，維持活塞的旋轉(zhuǎn)，活塞與活塞筒之間的間隙均勻，且可以形 成潤滑氣膜，從而對氣體具有動密封作用，而且可以消除活塞受到的側(cè)向力，從而保證較高 的測量精度。且本發(fā)明中，旋轉(zhuǎn)裝置采用水平傳動的旋轉(zhuǎn)臂來帶動活塞連接套的轉(zhuǎn)動，從而 在將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳動的活塞的同時，可減少豎直方向的力，從而有利于減少測量誤差，提高測 量精度。而且所述電子天平可以連續(xù)穩(wěn)定的讀數(shù)，從而可以實現(xiàn)對氣體壓力的連續(xù)實時穩(wěn) 定的測量。而且所述磁力聯(lián)接軸與外殼之間可實現(xiàn)動密封，再加上活塞與活塞筒之間的動 密封，因此通過抽真空，使旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和力傳遞系統(tǒng)可在真空條件下對氣體壓力進(jìn)行測量，從 而保證了較高的測量精度，而且不需要額外砝碼，方便攜帶。 綜上所述本發(fā)明活塞壓力裝置利用力傳遞系統(tǒng)將作用在活塞上的氣體壓力傳遞
5到電子天平上，解決了活塞壓力計工作過程中需要手動加載砝碼的問題，并通過利用天平 測量的連續(xù)性，解決了活塞壓力計不能連續(xù)校準(zhǔn)的問題。同時，利用磁力聯(lián)軸器連接電機(jī)和 旋轉(zhuǎn)裝置，解決了真空密封問題，可以在真空條件下實現(xiàn)對氣體壓力的測量。而且旋轉(zhuǎn)裝置 采用水平傳動的旋轉(zhuǎn)臂來帶動活塞連接套的轉(zhuǎn)動，從而在將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳動的活塞的同時， 可減少豎直方向的力，從而有利于減少測量誤差，保證測量精度。因此本發(fā)明活塞壓力裝置 可以實現(xiàn)對氣體壓力的連續(xù)高精度測量，而且攜帶方便，具有較大的實際應(yīng)用價值。
權(quán)利要求
一種活塞壓力裝置，包括依次相接的活塞系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、力傳遞系統(tǒng)以及電子天平，其特征在于所述活塞系統(tǒng)的內(nèi)設(shè)部有活塞和活塞筒，所述活塞的底部連接有活塞連接套；所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括磁力聯(lián)軸器、同軸相連的錐齒輪減速器和旋轉(zhuǎn)裝置；其中，所述活塞連接套與旋轉(zhuǎn)裝置相連，且內(nèi)部設(shè)有傳遞球；所述力傳遞系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有相互連接的力傳遞系統(tǒng)罩和力連接頭，其中，所述力傳遞系統(tǒng)罩內(nèi)設(shè)有力傳遞柱，所述傳遞球設(shè)在力傳遞柱上，且所述力傳遞系統(tǒng)罩通過力連接頭與電子天平相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞壓力裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)裝置通過設(shè)置在其凹 槽內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臂與活塞連接套相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞壓力裝置，其特征在于所述力傳遞系統(tǒng)罩的底部設(shè)有 內(nèi)圓錐面，所述力連接頭頂部設(shè)有外圓錐面，并與傳遞系統(tǒng)罩的內(nèi)圓錐面相配合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞壓力裝置，其特征在于所述錐齒輪減速器通過磁力聯(lián) 軸器與電機(jī)相連，且錐齒輪減速器轉(zhuǎn)軸與磁力聯(lián)軸器轉(zhuǎn)軸相垂直。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞壓力裝置，其特征在于所述磁力聯(lián)軸器包括同軸的外 磁體、內(nèi)磁體、隔離罩、齒輪軸，其中，所述外磁體與電機(jī)相連，所述隔離罩隔離外磁體和內(nèi) 磁體，所述齒輪軸與內(nèi)磁體相連，且所述齒輪軸端頭與錐齒輪減速器咬合連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的活塞壓力裝置，其特征在于所述力傳遞系統(tǒng)罩的力傳遞柱 力外側(cè)設(shè)有套有緩沖彈簧的傳遞筒。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的活塞壓力裝置，其特征在于所述磁力聯(lián)軸器與 旋轉(zhuǎn)裝置之間為動密封連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的活塞壓力裝置，其特征在于所述力連接頭通過螺釘鎖定與 電子天平相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活塞壓力裝置，其包括依次相接的活塞系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、力傳遞系統(tǒng)以及電子天平。其中，所述活塞系統(tǒng)的內(nèi)設(shè)部有活塞和活塞筒，所述活塞的底部連接有活塞連接套；所述旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括同軸相連的錐齒輪減速器和旋轉(zhuǎn)裝置；其中，活塞連接套與旋轉(zhuǎn)裝置相連，且內(nèi)部設(shè)有傳遞球；所述力傳遞系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有力傳遞系統(tǒng)罩和力連接頭，其中，力傳遞系統(tǒng)罩內(nèi)設(shè)有力傳遞柱，所述傳遞球設(shè)在力傳遞柱上，且力傳遞系統(tǒng)罩通過力連接頭與電子天平相連。本發(fā)明是將氣體壓力作用在活塞系統(tǒng)上，并通過力傳遞系統(tǒng)將壓力傳遞到電子天平，從而可以實時測量氣體壓力值，本發(fā)明活塞壓力裝置具有準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、工作效率高的特點，并具有現(xiàn)場壓力連續(xù)校準(zhǔn)能力。
文檔編號G01L27/00GK101726393SQ20091026617
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者張賢, 彭軼, 李鑫武, 王麗, 盛曉巖, 趙靜 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長城計量測試技術(shù)研究所