CN1580586A - 一种内置式液压油缸位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内置式液压油缸位移传感装置，其包括一个固定在液压油缸一端的壳体(2)、转子(1)和旋转主轴(19)，所述装置还包括一个一端缠绕在所述的转子上，另一端与液压油缸活塞相连的缆绳(11)，所述该装置还包括弹簧(5)和一个与所述旋转主轴连接的编码器(17)，其特征在于：所述的转子和旋转主轴固定连接成为一体；所述的弹簧为平面涡卷弹簧，且该平面涡卷弹簧安装在所述壳体外侧。本发明为了解决现有技术中由于弹簧、转动部件和密封装置的设置缺点所带来的在实际应用中的问题，设计出了一种既具有高可靠性，能够时时准确测量液压油缸中活塞的行程，又便于维护和保养的内置式位移传感装置。

Description

一种内置式液压油缸位移传感器

技术领域：

本发明涉及一种内置式液压油缸位移传感装置，尤其涉及一种与液压油缸配合使用并对其进行操作控制的检测装置。

背景技术：

液压油缸在工业制造及大型液压机械设备如冶炼厂、港口船闸、水利水电工程的各种闸门等工业领域得到了广泛的应用，液压机械系统的位移信息对其操作控制起着极其重要的作用。以往使用的外置式位移传感装置或限位开关装置，由于钢丝绳或限位仪暴露在缸体外部，受外界环境条件干扰较大，测量精度不高，测量信息不连续，使整个液压系统工作不稳定；特别是在环境条件差、钢丝绳受到水流冲击的水利工程中，外置式位移传感器更易受到损坏，造成设备无法正常运行。

对于内置式液压油缸位移传感装置，专利文献：专利号ZL 01263049.7和申请号为00108748.7分别描述了内置式的定位装置：

1，弹簧的设置位置：

专利号ZL 01263049.7和申请号为00108748.7的两份文献中都把弹簧放置在壳体内，如此设置存在两个方面的缺陷：一方面，由于弹簧安置在壳体内，弹簧的形状和尺寸受到壳体大小的限制，如果要提高传感装置的量程，就必须加大壳体；壳体增大对壳体的耐压要求、与油缸尺寸配合等将带来一系列的技术问题。另一方面由于弹簧属于传感装置的易损件，传感装置的寿命主要受弹簧寿命的限制，而弹簧受损时，更换则十分困难。必须较长时间停止被检测油缸的工作，并完成油缸卸压、除油、拆除传感装置的机壳等工序后，才能进行弹簧更换，整个传感器装置的保养检修工作非常复杂，给用户使用带来不便。

2，传感器的转动部分：

专利号ZL 01263049.7技术方案中的转动轴承安装在两侧法兰上，法兰易受内压(内压可高达30MPa)作用而产生变形，影响主轴的转动机构，或造成摩擦阻力，从而降低弹簧及整个传感装置的使用寿命。申请号为00108748.7技术方案中的转动是采用一个推力球轴承，属于单点支撑转动机构，要求轴承与转子或壳体侧面始终保持相对垂直，主轴转动平稳性较差；同时由于该发明的密封圈设置在壳体一侧，产生不平衡压力差，容易造成转子与壳体侧面间的摩擦，使得转子旋转不流畅或弹簧回复力矩无法抵御摩擦力，致使检测失灵。

3，传感器的密封圈的设置：

以上二发明的油封或称密封圈设置，存在技术问题。由于密封圈属于该装置的易损件，专利号ZL 01263049.7技术方案中的密封圈安置在两侧法兰中，一旦密封圈受损，必须拆除整个装置进行更换，工作量大，影响用户使用。

发明内容：

本发明为了解决上述技术问题，如现有技术中由于弹簧、转动部件和密封装置的设置缺点所带来的在实际应用中的问题，同时为了能产生一种工作更可靠，测量精度更高，维护更方便，使用寿命更长的传感装置，发明了本发明。

为实现发明目的，所采取的技术方案为：

一种内置式液压油缸位移传感器，其包括：一个固定在液压油缸22一端的壳体2、转子1和旋转主轴19，所述装置还包括一个一端缠绕在所述的转子1上，另一端与液压油缸22活塞14相连的缆绳11，所述该装置还包括弹簧5和一个与所述旋转主轴19连接的编码器17，其特征在于：所述的转子1和旋转主轴19固定连接成为一体；所述的弹簧5为平面涡卷弹簧，且该平面涡卷弹簧安装在所述壳体2外侧。

在实际的应用中，所述的旋转主轴通过角接触球轴承6，6’旋转安装在所述壳体2内；所述的转子1和旋转主轴19通过螺栓21固定连接，使所述转子1和旋转主轴19成为一个构件。

在实际的设计中，所述的装置还包括一个轴承组件，所述的轴承组件由轴承座3、间隔轴套23和角接触球轴承6，6’三部分套接而成；所述的转子1和旋转主轴19通过过渡配合与所述的轴承组件连接成为一体。

在实际的应用中，所述的缆绳11为钢丝绳且所述的钢丝绳置于液压油缸22内部；所述钢丝绳的一端固定在所述转子1的筒体上，并缠绕在转子1外缘的凹槽内，所述钢丝绳的另一端通过可自由旋转的连接器13与活塞14相连。

在实际的应用中，所述的可自由旋转的连接器13为一个布线器，其结构为：布线器13由两个角接触球轴承12，12’、联结螺栓24、轴承挡圈25、轴承压垫26、孔用弹性挡圈27、弹簧垫圈28套接而成；所述的布线器13通过所述的联结螺栓24与所述的活塞14固定连接；所述的钢丝绳11通过销钉与布线器13的圆盘连接。

在实际的结构中，所述的装置还包括一个侧向法兰15，所述侧向法兰15沿垂直于旋转主轴19的方向固定在所述壳体2的一侧，且所述旋转主轴19贯穿所述的侧向法兰15；在所述的侧向法兰15的外侧固定安装有一个保护箱16，所述的编码器17设置在所述保护箱16内，所述编码器17通过弹性支架20固定在所述侧向法兰15外侧，且编码器17与所述旋转主轴19连接。

在实际的结构中，在沿垂直于所述旋转主轴19的壳体2外侧固定安装有保护箱10，所述的平面涡卷弹簧5一端通过连接件4固定在所述的保护箱10内，而另一端固定在弹簧轴芯9上；所述弹簧轴芯9与所述旋转主轴19采用双键固定连接。

在实际的结构中，在所述的旋转主轴19穿过壳体2的轴孔处设置有一个密封圈8，并在所述的密封圈8外套接一个油封压盖7，所述的油封压盖7通过螺栓与所述壳体2固定连接。

在实际的应用中，所述的内置式液压油缸位移传感器所测量的位移量程为0-20米。

该发明的主要技术内容是：

A采用平面涡卷弹簧，并将其安装在传感器的壳体外，一方面由于弹簧不受壳体尺寸的限制，弹簧的圈数可以根据需要相应增加，提高弹簧的回复力矩，满足大行程油缸的检测要求，同时由于弹簧圈数的增加，弹簧的使用寿命相应延长；另一方面，弹簧是本装置主要检修维护部件，将其安置在壳体外，无须进行被检测油缸卸压、拆除传感装置的机壳等一系列工作，即可对弹簧进行现场更换和维修保养，从而最大限度地减少对被检测油缸正常工作的影响。

B转动部分采用转子和旋转主轴设计一体化方法。为了便于制作，转子和旋转主轴分别加工，安装时用螺栓连接，使之成为一个构件。轴承组件由轴承座，间隔轴套，角接触球轴承三个部件组成。转子和旋转主轴通过过渡配合与轴承组件连成一个转动整体，从而达到转动灵活、稳定。

C旋转主轴上的密封圈用油封压盖固定，一方面油封压盖使密封圈产生一定的预压变形，增强密封效果。另一方面，由于密封圈是本装置的易损件，采用油封压盖方式固定密封圈，便于密封圈的更换，确保装置安全正常工作。

本发明设计了一种既具有高可靠性，能够时时准确测量液压油缸中活塞的行程，又便于维护和保养的内置式位移传感装置。

附图说明：

图1为本装置的剖视结构示意图；

图2为本装置与液压油缸连接的总体关系图；

图3为本装置的转动机构示意图；

图4为本装置中布线器的机械示意图。

各附图结合具体实施方式加以说明。

具体实施方式：

如图1为本装置的剖视结构示意图，所示该装置，包括密封壳体2、转子1、旋转主轴19、钢丝绳11、平面涡卷弹簧5、编码器17，旋转主轴19与转子1通过螺栓21连接成为一体，旋转主轴19通过两个角接触球轴承6及O型密封圈8安装在密封壳体2内。钢丝绳11的一端固定在转子1筒体上，并有序地缠绕在转子1外缘的凹槽内，另一端通过一可自由旋转的布线器13与活塞14相连，布线器13的自由旋转可以保证拉直的钢丝绳11与活塞14运动方向一致，消除测量误差。在密封壳体2和侧向法兰15的两侧分别安装有弹簧5和编码器17，编码器17和弹簧5分别安装在保护箱16和10内。编码器17通过弹性支架20固定在侧向法兰15上，并通过连接件18与旋转主轴19相连。弹簧5-端通过连接件4同定在保护箱10上，另一端固定在弹簧芯轴9上，弹簧芯轴9与旋转主轴19采用双键固定联接。当液压油缸活塞14下行时，钢丝绳11带动转子1和旋转主轴19旋转，通过旋转主轴19收紧弹簧5；当液压油缸活塞14上行时，通过弹簧5的回复力矩使旋转主轴19带动转子1反向旋转，保证钢丝绳11始终处于张紧状态。

图2为本装置与液压油缸连接的总体关系图

本装置的工作原理为当液压油缸22的活塞14处于上限位时，钢丝绳11缠绕在转子1上。当活塞14下行时，与活塞14联接的钢丝绳11带动转子1和旋转主轴19正向旋转，通过旋转主轴19的旋转使弹簧5收紧。当活塞14上行时，弹簧5依靠其回复力矩使旋转主轴19带动转子1反向旋转，并拉紧钢丝绳11。在此过程中，编码器17在旋转主轴19的带动下跟随旋转主轴19同步旋转，由此可根据转子1的直径大小和编码器17旋转圈数得出活塞14的位移，位移量通过编码器17转换成数字信号，发送至液压油缸22检测系统的控制仪表，一方面可通过控制仪表显示出位移数据，另一方面，通过检测的位移数字信息达到对液压机械系统的自动化管理。

图3为本装置的转动机构示意图，

旋转主轴19通过角接触球轴承6，6’旋转安装在壳体2内；转子1和旋转主轴19通过螺栓21固定连接，使转子1和旋转主轴19成为一个构件。转动结构中还包括一个轴承组件，所述的轴承组件由轴承座3、间隔轴套23和角接触球轴承6，6’三部分套接而成；转子1和旋转主轴19通过过渡配合与轴承组件连接成为一体。在旋转主轴19穿过壳体2的轴孔处设置有一个密封圈8，并在所述的密封圈8外套接一个油封压盖7，所述的油封压盖7通过螺栓与所述壳体2固定连接。

图4为本装置布线器的机械结构示意图

布线器13由两个角接触球轴承12，12’、联结螺栓24、轴承挡圈25、轴承压垫26、孔用弹性挡圈27、弹簧垫圈28套接而成；所述的布线器13通过所述的联结螺栓24与所述的活塞14固定连接；所述的钢丝绳11通过销钉与布线器13的圆盘连接。

Claims (9)

1、一种内置式液压油缸位移传感器，其包括：一个固定在液压油缸(22)一端的密封壳体(2)、转子(1)和旋转主轴(19)，所述装置还包括一根一端缠绕在所述转子(1)上，另一端与液压油缸(22)活塞(14)相连的缆绳(11)，所述该装置还包括弹簧(5)和一个与所述旋转主轴(19)连接的编码器(17)，其特征在于：所述的转子(1)和旋转主轴(19)固定连接成为一体；所述的弹簧(5)为平面涡卷弹簧，且该平面涡卷弹簧安装在所述壳体(2)外侧。

2、根据权利要求1所述的内置式液压油缸位移传感器，其特征在于：所述的旋转主轴(19)通过角接触球轴承(6，6’)旋转安装在所述壳体(2)内；所述的转子(1)和旋转主轴(19)通过螺栓(21)固定连接，使所述转子(1)和旋转主轴(19)成为一个构件。

3、根据权利要求1或2所述的内置式液压油缸位移传感器，其特征在于：所述的装置还包括一个轴承组件，所述的轴承组件由轴承座(3)、间隔轴套(23)和角接触球轴承(6，6’)三部分套接而成；所述的转子(1)和旋转主轴(19)通过过渡配合与所述的轴承组件连接成为一体。

4、根据权利要求1或2所述的内置式液压油缸位移传感器，其特征在于：所述的缆绳(11)为钢丝绳且所述的钢丝绳置于液压油缸(22)内部；所述钢丝绳的一端固定在所述转子(1)的筒体上，并缠绕在转子(1)外缘的凹槽内，所述钢丝绳的另一端通过可自由旋转的连接器(13)与活塞(14)相连。

5、根据权利要求4所述的内置式液压油缸位移传感器，其特征在于：所述的可自由旋转的连接器(13)为一个布线器，其结构为：布线器(13)由两个角接触球轴承(12，12’)、联结螺栓(24)、轴承挡圈(25)、轴承压垫(26)、孔用弹性挡圈(27)、弹簧垫圈(28)套接而成；所述的布线器(13)通过所述的联结螺栓(24)与所述的活塞(14)固定连接；所述的钢丝绳(11)通过销钉与布线器(13)的圆盘连接。

6、根据权利要求1或2所述的内置式液压油缸位移传感器，其特征在于：所述的装置还包括一个侧向法兰(15)，所述侧向法兰(15)沿垂直于旋转主轴(19)的方向固定在所述壳体(2)的一侧，且所述旋转主轴(19)贯穿所述的侧向法兰(15)；在所述的侧向法兰(15)的外侧固定安装有一个保护箱(16)，所述的编码器(17)设置在所述保护箱(16)内，所述编码器(17)通过弹性支架(20)固定在所述侧向法兰(15)外侧，且编码器(17)与所述旋转主轴(19)连接。

7、根据权利要求1或2所述的内置式液压油缸位移传感器，其特征在于：在沿垂直于所述旋转主轴(19)的壳体外侧固定安装有保护箱(10)，所述的平面涡卷弹簧(5)一端通过连接件(4)固定在所述的保护箱(10)内，而另一端固定在弹簧轴芯(9)上；所述弹簧轴芯(9)与所述旋转主轴(19)采用双键固定连接。

8、根据权利要求1或2所述的内置式液压油缸位移传感器，其特征在于：在所述的旋转主轴(19)穿过壳体(2)的轴孔处设置有一个密封圈(8)，并在所述的密封圈(8)外套接一个油封压盖(7)，所述的油封压盖(7)通过螺栓与所述壳体(2)固定连接。

9、根据权利要求1或2所述的内置式液压油缸位移传感器，其特征在于：所述的内置式液压油缸位移传感器所测量的位移量程为0-20米。

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