Датчик усилий Советский патент 1984 года по МПК G01L1/10 G01L1/04 

Изобретение относится к приборостроению, в частности, к области конструирования датчиков усилий. Известен контактный датчик усилий, где в качестве упругого элемен та используются тарельчатые пружины скрепленные между собой кольцом, за вальцованным на пружинах и установленным непосредственно на верхней траверсе контактной подвески С 13. Однако этот датчик сигнализирует только максимальную настроенную величину усилий .на штоке. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик усилий, содержащий упругий зле.мент, соединенный с толкателем, и датчик деформации С2 J. Однако в упругом злементе датчика сосредоточены как основные (является первичным измерительнымзлементом так и дополнительные функции датчика т.е. он является одновременно и направляющей для штанги глубинного насоса, и корпусом собственного датчика. В связи с зтим упругий элемент получился неоднородным по .усилию изза множества отверстий и пАзов в нем в результате чего его характеристика стала нелинейной. Кроме этого, при установочно-съемных операциях датчика на объекте требуется разборка и сборка канатной подвески станка-качалки, что в промысловых условиях очень трудоемко. Указанные недостатки снижают точ ность и усложняют проведение на объ екте установочно-съемных операций датчика. Целью изобретения является повыше ние точности путем уменьшения нелинейности и устранения перекоса упругого элемента. Указанная цель достигается тем, что датчик усилий, содержащий упругий элемент, соединенный с толкателем, и датчик деформации, снабжен вторым упругим элементом, подпружиненным штоком, силовоспринима ющими плитами, связанными гаарнирно с упругими элементами, а датчик деформации связан с подпружиненным шт ком, кинематически соединенным с „ -/ толкателем, при этом второй упругий элемент выполнен с возможностью самоустамовки при перераспределрниинагрузкт. На фиг. 1 представлен датчик,общий вид; на фиг. 2 - датчик, вид сверху; на-фиг.-З - сечение А-А на фиг. 1 второго самоуправляющего упругого элемента; на фиг.4 -сечение А-А на фиг. 1 (первого упругого элемента); на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг. 1. Датчик состоит из упругого элемента в виде кольца 1, П-о.бразной опорной- плиты 2, толкателя 3, штока 4, держателя 5, плоского наконечника 65 пружины 7, колпака 8, левой ферритовой чашки 9, правой ферритовой чашки lOi трансформатора 11, корпуса 12, электромонтажной платы 13, конического наконечника 14, планки 15, винта 16, оси 17, втулки 18, сильфона 19, второй втулки 20, эксцентрька 21, второго винта 22, уплотнительного кольца 23 и прокладки 24. Частотный датчик усилий представляет собой два идентично изготовленных упругих кольца .1, расположенных между П-образными опорными плитами 2, и LC-генератор, у которого подвижные элементы вместе с толкателем 3 и штоком 4 собраны внутри одного из упругих колец. Толкатель 3 закрепленный в держателе 5, своим сферическим концом образует кинематическую пару с плоским наконечником 6 штока 4 под действием усилия пружины 7. Шток 4, расположенный подвижно в отверстии колпака 8, другим концом жестко связан с левой ферритовой чашкой 9 LC-генератора. Правая ферритовая чашка 10 с установленным в ней трансформатором 11 жестко закреплена в правом держателе 5, который выполнен за одно целое с корпусом 12. В корпусе установлена электромонтажная схема 13 ЬС- генератора. Жесткая связь держателей 5 и корпуса 12 с упругими кольцами 1 осуществляется с помощью парных точечных контактных зажимов, представляющих собой конические наконечники 14, вставленные в неглубокие лунки, выполненные на боковых поверхностях упругих колец и зажатые через плант ки 15 с помощью винтов 16. Связь упругих колец 1 с опорными плитами 2 осуществляется с помощью одинарных зажимов, что позволяет устранить перекосы между установочными поверхностями опорных плит и траверс канатной подвески станкякачалки. Держатель 5 правой части упругого кольца, внутри которого отсутствуют элементы LC-генератора, имеет ось 17, установленную в пазу корпуса 12, которая образует с ним шарнирную связь и делает это упругое кольцо самоустанавливающимся, относительно поверхностей прилегания опорных плит 2. .

Поворот самоустанавливающегося упругого кольца вместе с держателями 5 и их.элементами крепления ограничен в пределах допусков гарантированного зазора, предусмотренного между наружной поверхностью упорной втулки 18 и отверстиями в П-образных плитах под эти втулки, а также щелью между торцовой поверхностью П-образных плит и внутренней поверхностью планок 15. Герметичность элементов, расположенных внутри упругого кольца, обеспечивается -с помощью гибкого сильфона 19, запаянного одним концом на втулке 20, запрессованной в держателе 5 и поддреживающей эксцентрик 21 и винт 22, а другим концом - к колпаку 8, уплотнительного кольца 23 и прокладки 24. Эксцентрик 21 служит для установ- зо

ки первоначального зазора между ферритовыми чашками генератора при настройке прибора в целом, положение которого затем контрится с помощью винта 22..

Датчик работает следующим образом. Упругие кольца 1 под действием измеряемого усилия, воспринимаемого через П-образные плиты 2j деформиру5 ясь, раздвигаются на малые величины, и вместе с правой и левой частями упругих колец перемещается & разные стороны толкатель 3 и правая ферритовая чашка вместе с установленным 10 в ней трансформатором 11. При этом шток под действием пружины 7 повторяет движение толкателя 3, в результате чего происходит изменение между ферритовыми чашками, которое

датчика путем уменьшения нелинейности, а применение самоустанвливающегося упругого элемента позволит равномерно распределять нагрузку двух упругих элементов. пропорционально величине воспринимаемого усилия упругими кольцами.. Это усилие фиксируется электронной схемой l3 датчика в виде частотного вы- ; ходного сигнала. Выполнение конструкции датчика в виде двух упругих колец с П-образными опорными плитами позволяет .вставлять или снимать, датчик на объекте, чуть раздвинув траверсы канатной подвески с помощью ее собственного приспособления, предусмотренного на ней, без разбора всей кайатной подвески, а также применять упругий, элемент в виде кольца без его существенной обработки, что повышает точность

ДАТЧИК УСИЛИЙ, содержащий упругий элемент, соединенный с толкателем, и датчик деформации, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности путем уменьшения нелинейности и устранения перекоса упругого элемента, датчик усилий снабжен вторьм упругим элементом, подпружиненным щтоком, двумя силовоспринимающими плитами, связаннымр шарнирно с упругими элементами, а датчик деформации связан с подпружиненным штоком, кинематически соединенным с толкателем, при этом второй упругий элемент выполнен с возможностью самоустановки при перераспределении нагрузки.

I I

Фиг.Е 5 ff Ш. f.

12 J

G Ч 9 n Ю 23