Гидравлический силоизмеритель Советский патент 1977 года по МПК G01L1/02 

1

Изобретение относится к технике измерения силы и веса и может быть использовано преимущественно для измерения больших сил (свыше 5-10- 1-1Л} в условиях статического нагружения.

Известен гидравлический силоизмеритель, содержащий камеру с жидкостью, одна из стенок которой подвижна и выполнена в виде жесткого центра с мембраной l3 .

Из-за изменения эффективной площади мембраны в процессе ее перемещения точность этого устройства недостаточна .

В другом аналогичном гидравлическом силоизмерителе корпус и поршень сочленены посредством эластичной перекатывающейся мембраны 23 . Эффективная площадь мембраны в нем при перемещении поршня остается практически постоянной, однако диапазон измеряемых сил недостаточен, вследствие податливости мембраны.

Наиболее близким по техническоПсущности к данному изобретению является гидравлический силоизмеу)ит ель, содержащий корпус и поршень,сочлененные армированной неэластичними, например металлическими, нитями эдасэтичной мембраной, внутренние повер ности которых образуют полость контролируемого давления 2 .

В этом устройстве мембранное полотно состоит из эластичного слоя и размещенных внутри него армирующих нитей причем в корпусе и поршне зажаты края мембранного полотна. Растягивающие усилия передаются от закрепления на 1армирующяе нити через эластичный слой что вызывает скольжение нитей внутри эластичного слоя и ограничивается величина допустимого давления, а вместе с тем и верхний предел измерения силы (при неизменных габаритных размерах) .

Кроме того, при перекатывании мембраны внешняя часть эластичного слоя сминается в местах контакта с внешней И внутренней цилиндрическими направляющими поверхностями корпуса и поршня, что вызывает погрешность гистерезисного характера .

Целью настоящего изобретения является noBusijefine точности гидравлического си;1он j.Mi; н ;-: ля и величенне верхнего предела ;-.г.ерчег-гых сил без увеличения его raftii. итов.

Указа:П. г;- Из лести тем, что в устрой : т-«е , i цержг1;ие М перекатывающуюся мембрану, армированную нерастяжимыми, преимущественно металлическиN®i нитями, армирующие нити размещены на наружной поверхности мембраны, и имеют выступающие концы, которые жестко прикреш.ены к корпусу и поршню. Концы армирующих нитей прикреплены к корпусу и поршню с помощью прокла- док и закладных колец, вокруг которых обмотаны концы нитей.

На фиг.1 изображен гидравлический силоизмеритель, ра..рез;на фиг.2-4 варианты узлов закрепления концов армирующих нитей; на фиг. 5 - мембрана (сечение А-А на фиг. 1).

Гидравлический силоизмеритель содержит корпус 1, поршень 2, выполненный в виде жесткого центра, и мембрану 3, образующие замкнутую полость 4, заполненную жидкостью и связанную с измерителем давления, например грузопоршневым манометром.

Мембрана 3 состоит из эластичного слоя 5 и армирующих нитей 6, размещенных на наружной поверхности мембраны. Между нитями 6 расстояние выбирается минимальным, исходя из условия размещения нитей вплотную на .внешнем)контуре мембраны. Сечение нитей 6 выбиргиот в соответствии с измеряемой нагрузкой и соответствующим ей гидростатическим давлением жидкости в полости 4,

В зависимости от сечения нитей и способа изготовления мембраны концы/ нитей закрепляют с помощью плоской ;прокладки 7, фигурной обжимки 8 или закладного кольца 9, прижимаемых к корпусу 1 и поршню 2 прокладками 10 и 11 при помощи болтов 12. Прокладка 7 и обжимка 8 изготовлена из материала более мягкого, чем материал армирующих нитей 6. Уплотнения полости 4 достигают одновременным прижатием эластичного слоя 5 к торцовым поверхностям 13 и 14 корпуса 1 и порня 2. Поршень 2 снабжен направляющими, обеспечивающими прямолинейность его движения.

Гидравлический силоизмеритель работает следующим образом. При воздействии на поршень измеряемой силы Р в полость 4 создается пропорциональное силе давление, -измеряемое манометром Происходит перемещение поршня за сче частичной сжимаемости жидкости и отбора жидкости манометром. При этом мембрана 3 перекатывается по цилиндрическим направляющим поверхностям 15 и 16 элементов 10 и 11, не изменяя форму свободной части и эффективную площадь. Мембрана 3 контактирует

с поверхностями 15 и 16 своими армирующими нитями б без относительного скольжения и сдвига последних и не выэывает гистерезисной погрешности,, а растягивающие усилия передаются на корпус и поршень непосредственно че-. рез армирующие нити.

Размещение армирующих нитей на поверхности мембраны и закрепление ее за выступающие концы нитей позволяет передать растягивающую нагрузку и распорное усилие от давления жидкости через армирующие нити, не включая в цепь передачи усилий эластичный слой мембраны и, благодаря этому, повысить допустимое давление и уменьшить гистерезисную погрешность.

Кроме этого, увеличивается плотность размещения армирующих нитей по сравнению с размещением их внутри эластичного слоя, что также способствует повышению допустимого давления.

Испытания предложенного гидравлического силоизмерителя показали, что рабочее давление в нем и соответственно верхний предел измерения увеличены по сравнению с известным устройством в 5 раз, а гистерезисная псгершность уменьшена на 20-30%.

Формула изобретения

1о Гидравлический силоизмеритель, содержащий корпус и поршень, сочлененные эластичной мембраной, армированной неэластичными нитями,и образующие полость контролируемого давления, отличающийся тем, что, с целью расширения, пределов измерения и повышения точности измерений, армирующие нити размещены на наружной поверхности мембраны и имеют выступающие концы, которые жестко прикреплены к корпусу и поршню.

2. Силоизмеритель по п.1, о т л ичающийся тем, что концы армирующих нитей прикреплены к корпусу и поршню с помощью прокладок и закладных колец, вокруг которых юбмотаны концы нитей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Кац С.М. Балансирные динамометры для измерения вращающего момента. М.-Л., 1962, Энергия, стр. 77-81, рис. 32.

2.Патент ФРГ 2035311, кл. G 01Ь 7-10, 1972.

3.Патент Франции It 1317420, кл. G01 L , 1963.

К

13

Фиг.З

Фи1Л

ус/ю оffojfeflf yma но naoc fffCfDu