ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗКИ ДЛЯ ПОДЪЕМНИКОВ И ПОДОБНЫХ МЕХАНИЗМОВ Российский патент 2009 года по МПК G01G19/18 G01L5/10 

Цель настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится к датчикам для измерения нагрузки для подъемников и подобных механизмов, в которых предусмотрены новые существенные особенности и заметные преимущества по сравнению с известными средствами, которые используются для тех же самых целей в современной технике.

В частности, в данном изобретении предлагается разработка датчика такого типа, который используется в процессе оценки величины нагрузки по деформации, испытываемой в результате действия напряжений, которым он подвергается, и для передачи этих напряжений на тензодатчики, установленные в заданных местах корпуса датчика. Датчик для измерения нагрузки, предлагаемый в настоящем изобретении, предназначен для использования в подъемных и подобных машинах и характеризуется конструктивной линией, которая была специально разработана для применения с плоскими элементами подвески, выполненными в виде ленты и т.п. заданной ширины.

Область применения настоящего изобретения относится к промышленному сектору, к изготовлению и/или установке систем взвешивания, регистрации и/или оценки нагрузок в устройствах и аппаратах, подвергаемых переменным или постоянным нагрузкам.

Предпосылки создания изобретения

Тот факт, что безопасное действие подъемника, лебедки или подобного механизма жестко связано с ограничением массы, которая перевозится в кабине подъемника, является общеизвестным. Одна из систем, обычно используемых для измерения нагрузки в подъемнике, основана на использовании датчиков для измерения нагрузки, состоящих в основном из элементов, предназначенных для установки в заданных местах опорных и несущих элементов систем, в которых необходимо измерить величину нагрузки. Известный конкретный практический пример относится к случаю, в котором подъемники и лебедки для перевозки людей или материалов оснащены датчиками для измерения нагрузки, отвечающими за передачу сигнала, являющегося производным от напряжений, которым подвергнуты датчики, на устройства управления, которые определяют, находится ли нагрузка, которую нужно нести и/или перемещать, в заданных пределах. Конечно, вышеупомянутый практический пример является только случаем конкретного применения и ни в каком случае не должен ограничивать область применения, а просто служит иллюстрацией для облегчения понимания описания, которое приводится ниже.

В соответствии с известными конструкциями датчики для измерения нагрузки включают тензодатчики, установленные в местах, подверженных деформации в результате напряжений, действующих на датчик, которые преобразуются в электрический сигнал, величина которого в каждом типе датчика зависит от действующих на него напряжений. Как утверждалось выше, этот электрический сигнал, который применяется в средствах управления и обрабатывается ими, служит для определения величины напряжения и для ответа на вопрос, находится ли эта величина в заданных пределах, обеспечивающих нормальные и безопасные условия эксплуатации. Упомянутые тензодатчики обычно размещаются в полостях, выполненных для этой цели согласно предварительно проведенным расчетам в местах корпуса датчика на основе распределения напряжений, воспринимаемых датчиком так, чтобы, насколько это возможно, обеспечить правильную и точную работу устройства.

При применении этого типа датчиков для измерения нагрузки в подъемниках или лебедках его устанавливают на несущих тросах или элементах кабины, массу которой предстоит контролировать, так, чтобы изменения нагрузки, которые испытывают эти несущие элементы, могли непосредственно восприниматься датчиками для измерения нагрузки. Кроме того, в настоящее время известны датчики для измерения нагрузки с твердыми металлическими упругими прямоугольными призматическими корпусами и отверстиями, выполненными на одной из больших граней, для размещения в них тензодатчика, ответственного за преобразование упругой деформации в результате воспринятой нагрузки в электрический сигнал, который подается на контрольно-измерительные приборы, при этом датчик для измерения нагрузки выполнен с тремя элементами в виде цапф или выступов, выступающих под прямым углом из упомянутой большей грани и соединенных с корпусом в заданных местах вдоль продольной оси, и при этом центральный выступ не находится на одной линии с двумя другими расположенными на концах цапфами или выступами, между которыми проходит несущий трос, на котором все держится, и все выступы расположены в шахматном порядке, кроме того, выступы снабжены кольцевыми канавками для безопасного размещения упомянутых несущих тросов. Таким образом обеспечивается непосредственная передача изменений напряжений троса в результате изменения нагрузки на корпус датчики через упомянутые цапфы или выступы и, наконец, на тензодатчик для воспроизведения пропорционально изменяемого соответствующего электрического сигнала.

Датчик для измерения нагрузки описанного выше типа имеет простую концепцию и позволяет безопасно, просто и быстро обращаться с ним и собирать его, что особенно показательно тогда, когда нагрузка воспринимается тросами. Однако в настоящее время наблюдаются тенденции использовать несущие элементы, которые выполнены из упругого материала, не в форме тросов, а плоских лент заданной ширины и толщины, при этом внутри упругого материала находится металлическая жила, выполненная из нескольких нитевидных металлических элементов, распределенных по ширине ленты на расстоянии друг от друга. Структурные и размерные особенности этих лент не позволяют использовать датчики для измерения нагрузки описанного выше типа, потому что их не только невозможно установить в кольцевые выемки или канавки цапф или выступов датчика для измерения нагрузки, но они бывают обычно шире, чем длина самих выступов, поэтому соединение плоских лент с выступами нестабильно и не обеспечивает длительного применения, и таким образом применение датчика этого типа для измерения нагрузки невозможно в данном случае с плоской лентой, несущей нагрузку.

Учитывая существующую необходимость, главная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать и создать модифицированный, улучшенный датчик для измерения нагрузки, который особенно подходит для использования с плоскими несущими элементами типа ленты, отвечающий критериям эффективности и долговечности. Эта цель была полностью достигнута посредством датчика для измерения нагрузки, который является целью приведенного ниже описания, главные особенности которого представлены в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Датчик, предложенный в настоящем изобретении, по существу состоит из двух отдельных, независимых, взаимосвязанных элементов, включая настоящий корпус датчика и внешний кожух, составляющих корпус датчика, так же как и известные датчики в виде прямоугольного призматического корпуса, в одной из больших граней которого выполнено отверстие для размещения подходящего тензодатчика для регистрации деформации, воспринимаемой датчиком под воздействием нагрузки, и воспроизведения пропорционального электрического сигнала, который передается на контрольно-измерительные приборы через подходящий кабель и из большой грани которого под прямым углом к ней также выступают три стержня, расположенные в заданных местах по длине корпуса датчики и со смещением центрального стержня относительно концов, с той особенностью, что стержни не снабжены никакими кольцевыми углублениями, характерными для используемых в настоящее время, и их размеры соответствуют правильному соединению с несущей лентой, тогда как кожух выполнен в виде призмы, пустой внутри и открыт с одной из больших сторон для его соединения с корпусом датчика, а с двух малых сторон выполнены отверстия для прохода несущей ленты, к которой крепится сборка. В стенке напротив открытой большой стороны на внутренней грани выполнены соответствующие выступающие наплывы, образующие стопоры бокового края ленты, проходящей внутри, тогда как в больших гранях призмы выполнены углубления по всей высоте для приема, размещения и безопасного удержания сторон корпуса датчика.

Краткое описание чертежей

Эти и другие особенности и преимущества изобретения будут более четко показаны в нижеследующем детальном описании предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи на основе примера, который приводится только в качестве иллюстрации и не накладывает никаких ограничений:

На фиг.1а и 1b изображены вид спереди и вид сбоку соответственно корпуса датчика по настоящему изобретению;

На фиг.2а-2е показан вид сбоку, вид спереди, вид сзади, вид сверху и вид снизу на внешний кожух;

На фиг.3 показано поперечное сечение по линии III-III (см. фиг.2а);

На фиг.4 показан перспективный вид на сборку из двух элементов, образующих датчик для измерения нагрузки по настоящему изобретению, и

На фиг.5 показана сборка датчика для измерения нагрузки по настоящему изобретению в рабочем состоянии.

Описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения

Как говорилось выше, детальное описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения будет дано ниже при помощи прилагаемых чертежей, в которых используются одни и те же номера позиций для обозначения одних и тех же элементов. Как утверждалось ранее, датчик по настоящему изобретению состоит из корпуса датчика 1 и кожуха 2, при этом корпус датчика, как и современных датчиков, изготовлен в виде твердого металлического призматического корпуса, на одной из больших граней которого выполнено углубление 3, в котором размещается соответствующий тензодатчик, который посредством кабеля 4 может соединяться с внешним контрольно-измерительным прибором для измерения нагрузки по величине электрического сигнала, воспроизводимого упомянутым тензодатчиком в результате деформации корпуса 1 под действием переменной нагрузки. В соответствии с настоящим изобретением корпус 1 снабжен тремя металлическими заданного размера стержнями 5 с гладкой поверхностью без углублений или канавок, установленными в заданных местах, и, как обычно, они распределены по длине корпуса 1 со смещением относительно друг друга, как видно на фиг.1а.

На фиг.2 (2а-2е) представлено множество видов кожуха по настоящему изобретению, который в сборе соединен с корпусом датчика 1. Как видно, кожух 2 выполнен в виде призмы, внутри полый, открыт с одной из меньших боковых граней, закрыт со стороны другой грани и со стороны обоих оснований в нем выполнены отверстия 6а, 6b соответственно с противоположных сторон. На внутренней грани закрытой меньшей боковой стенки можно видеть два выступа 7, проходящих поперек почти на всю ширину упомянутой грани, тогда как внутри обеих больших боковых граней выполнены зоны углублений 8, проходящие по всей высоте упомянутых граней рядом с передним краем. Эти зоны углублений 8 хорошо видны на фиг.3 на сечении по линии III-III (см. фиг.2а); размеры углублений соответствуют размерам сторон корпуса датчики 1, при этом в данные зоны углублений 8 вставляется, размещается и удерживается упомянутый корпус при соединении корпуса и кожуха.

На фиг.4 показан вид на сборку датчика для измерения нагрузки по настоящему изобретению, на котором оба элемента корпус 1 и кожух 2 изображены перед соединением, и показана лента 9, несущая нагрузку, соединенная со стержнями 5 упомянутого корпуса датчика. Как утверждалось ранее, на фигурах показано соответствие размеров стержней ширине упомянутой ленты 9. На фиг.5 показан датчик в сборе, при этом корпус 1 входит в кожух 2 и размещается в боковых зонах углублений 8, которые выполнены на внутренней стенке с обеих больших боковых стенок кожуха 2. Как видно, выступающие части 7 образуют стопор для внутреннего бокового края ленты 9, что предотвращает контакт в продольном направлении с соответствующей стенкой во избежание больших напряжений, которые могут привести к разъединению корпуса 1 и кожуха 2.

Специалистам понятна сущность и преимущества настоящего изобретения, а также возможности его применения на практике.

Тем не менее, следует понимать, что изобретение было описано с помощью предпочтительного варианта его осуществления, поэтому оно может быть изменено, что не влечет за собой изменений сущности настоящего изобретения, в особенности это касается формы, размеров и/или материалов для изготовления сборки или ее частей.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения нагрузки для подъемников и подобных механизмов. Устройство включает металлический упругий твердый корпус с отверстием для установки тензодатчика, и под прямым углом в корпусе установлены три элемента в форме цапф или выступов, которые расположены по длине корпуса со смещением относительно друг друга и через которые проходит несущее средство, с которым связан датчик. Несущее средство выполнено в виде ленты или ей подобных элементов. Помимо упомянутого корпуса датчик для измерения нагрузки включает второй элемент, состоящий из закрывающего кожуха, предназначенного для его соединения с упомянутым корпусом. Цапфы или выступы с подгонкой под несущую ленту выполняются в виде стержней с гладкой поверхностью и без канавок или других углублений, с размерами, соответствующими общей ширине ленты, под которую они подгонялись. Кожух выполняется призматическим, открытым с одной из меньших боковых граней для обеспечения доступа, с отверстиями как в нижней, так и верхней грани, с размерами, обеспечивающими проход несущей ленты. На внутренних гранях упомянутого кожуха со стороны обеих больших стенок рядом с открытой гранью для обеспечения доступа выполнена зона углублений, размеры которой соответствуют размерам корпуса датчика, который вставляется, размещается и удерживается в этой зоне во время эксплуатации датчика. Технический результат заключается в возможности применения датчика с плоскими элементами подвески, выполненными в виде ленты и т.п. элементов, повышении долговечности эксплуатации датчика. 5 ил.

1. Датчик для измерения нагрузки для подъемников и подобных механизмов, адаптированный к несущим элементам, особенно предназначенным для преобразования изменений деформаций, испытываемых в результате изменений приложенной нагрузки, в электрические сигналы соответствующей величины для их подачи на внешние контрольно-измерительные приборы, при этом датчик данного типа включает металлический упругий твердый корпус с отверстием для установки тензодатчика и под прямым углом в корпусе датчика установлены три элемента в форме цапф или выступов, которые расположены по длине корпуса со смещением относительно друг друга и через которые проходит несущее средство, с которым связан датчик, при этом несущее средство проходит между цапфами или выступами, а датчик для измерения нагрузки предназначен для использования в грузоподъемных устройствах, несомыми плоскими элементами типа лент или подобных элементов, отличающийся тем, что
помимо упомянутого корпуса датчика (1) датчик для измерения нагрузки включает второй элемент, состоящий из закрывающего кожуха (2), предназначенного для его соединения с упомянутым корпусом;
цапфы или выступы с подгонкой под несущую ленту выполняются в виде стержней (5) с гладкой поверхностью и без канавок или других углублений с размерами, соответствующими общей ширине ленты (9), под которую они подгонялись;
кожух (2) выполняется обычно призматическим, открытым с одной из меньших боковых граней для обеспечения доступа, с отверстиями (6а, 6b) как в нижней, так и верхней гранях, с размерами, обеспечивающими проход несущей ленты (9), и
на внутренних гранях упомянутого кожуха со стороны обеих больших стенок рядом с открытой гранью для обеспечения доступа выполнена зона углублений (8), размеры которой соответствуют размерам корпуса датчика (1), который вставляется, размещается и удерживается в этой зоне во время эксплуатации датчика.

2. Датчик для измерения нагрузки по п.1, отличающийся тем, что на внутренней грани меньшей боковой стороны напротив открытой грани для обеспечения доступа в виде двух поперечных выступов выполнены наплывы (7), образующие стопоры внутреннего бокового края несущей ленты (9), действующие в условиях, когда кожух (2) и корпус датчика соединены.