專利名稱：一種用于往復(fù)部件的單向負(fù)載檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測和/或探測機(jī)器中功能故障的裝置，尤其涉及檢測往復(fù)式部件中無回程負(fù)載的裝置。
雖然下面將聯(lián)系氣體壓縮機(jī)內(nèi)的往復(fù)活塞桿進(jìn)行解釋和描述，但可以理解，本發(fā)明也可以應(yīng)用在其它有往復(fù)部件的機(jī)器上。
雙動式往復(fù)氣體壓縮機(jī)容易因十字頭銷上缺少潤滑而發(fā)生機(jī)械故障，而銷上缺少負(fù)載回程也會產(chǎn)生同樣的結(jié)果。
因此需要一種簡便易行和可靠的裝置來檢測上述情形中的無負(fù)載回程，并且這種裝置可以發(fā)射一個(gè)信號報(bào)告這種情況，使機(jī)器能在發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞前關(guān)閉。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于滿足人們對往復(fù)式部件中單向負(fù)載檢測器的需要。
本發(fā)明的另一個(gè)目的尤其在于提出一種用于往復(fù)部件的單向負(fù)載檢測器，它包含一個(gè)電壓源;電阻可變的應(yīng)變測量裝置(a)附在往復(fù)部件上;和(b)與所述源相連;與所述應(yīng)變測量裝置相連用于檢測所述測量裝置中的(a)正常與(b)不正常電阻偏移(變化)的裝置;和與所述檢測裝置相連響應(yīng)于檢測得的不正常電阻偏移的裝置，用于發(fā)出一個(gè)測到單向負(fù)載的檢測信號。
本發(fā)明的一個(gè)特征是測量往復(fù)部件例如活塞桿的應(yīng)變，檢測在每次曲軸旋轉(zhuǎn)期間是否有足夠的負(fù)載回程。這里解釋一下當(dāng)氣體壓縮機(jī)完全工作于空載時(shí)，往復(fù)部件的慣性負(fù)荷把負(fù)荷施加于活塞桿和十字頭銷上，這種負(fù)荷接近于正弦波形。曲軸每旋轉(zhuǎn)180°，活塞桿上的應(yīng)力通過零。當(dāng)動態(tài)氣體負(fù)載迭加在慣性負(fù)荷上時(shí)，有可能發(fā)生在活塞桿和十字頭銷上不再有負(fù)載回程的情況。正如所述的，本發(fā)明監(jiān)測例如活塞桿那樣的往復(fù)部件的應(yīng)變，從而檢測出在每個(gè)曲軸旋轉(zhuǎn)期間有否足夠的負(fù)載回程。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的和其它特征將通過下面結(jié)合附圖所作的描述而變得更為清楚;其中

圖1是活塞桿的部分透視圖，其中有一對匹配的應(yīng)變片粘附在活塞桿上;
圖2是作用于活塞桿上的拉伸和壓縮應(yīng)力的正弦波形偏移(振幅)曲線圖;
圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例的新型的無反向負(fù)載檢測器的電路示意圖。
如圖所示，受到拉伸和壓縮應(yīng)力偏移作用的活塞桿10有一對粘在其上的匹配的應(yīng)變片12和14。應(yīng)變片12與桿往復(fù)軸16平行地固定在桿10上。這樣應(yīng)變片12將經(jīng)受桿10的應(yīng)力偏移。應(yīng)變片14與軸16垂直地固定在桿10上，它為應(yīng)變片12提供應(yīng)力基準(zhǔn)值。因此，應(yīng)變片14為無效應(yīng)變片，應(yīng)變片12為作用(有效)應(yīng)變片。
單向負(fù)載檢測器18由電磁發(fā)生器20供電。上述發(fā)生器20包含表面不連續(xù)的鐵制部件22和由桿10攜帶的與部件22表面貼近的電感部分24。后者可以是活塞在其內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動的汽缸的內(nèi)壁。
整流器26、濾波和穩(wěn)壓器28對輸出電壓進(jìn)行整流、濾波和穩(wěn)壓，并把這送至應(yīng)變片12和14形成的橋電路30。電路30包括一個(gè)電位器32，該電位器32在機(jī)器(氣體壓縮機(jī))處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)對電路30進(jìn)行調(diào)零。電路30的輸出送至一差分線性放大器34。后者產(chǎn)生一個(gè)與應(yīng)變片12相對于應(yīng)變片14的電阻變化成比例的輸出電壓E1。
差分線性放大器34的輸出電壓E1傳送到一對高增益放大器36和38，并由這對高增益放大器36和38進(jìn)行監(jiān)測。放大器36和38的轉(zhuǎn)換閾值可通過電位器40和42獨(dú)立調(diào)節(jié)。在壓縮應(yīng)變閾值處放大器36轉(zhuǎn)換，而在拉伸應(yīng)變閾值處則放大器38轉(zhuǎn)換。當(dāng)氣體壓縮機(jī)正常工作時(shí)，曲軸每旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)放大器36和38導(dǎo)通和截止一次。如果放大器36或38中有一個(gè)處于“導(dǎo)通”或“截止”狀態(tài)的時(shí)間超過一轉(zhuǎn)，就出現(xiàn)單向負(fù)載情況。本發(fā)明中包括檢測這種情形的電路。
當(dāng)達(dá)到壓縮應(yīng)變閾值時(shí)，放大器36驅(qū)動晶體管44進(jìn)入飽和導(dǎo)通。隨著電容46的放電，晶體管48瞬間導(dǎo)通，驅(qū)動另一個(gè)晶體管50飽和導(dǎo)通。如果桿10仍處于壓縮狀態(tài)，則放大器36和晶體管44保持導(dǎo)通。此時(shí)，電容器46充電而使晶體管48截止，后者接著使晶體管50截止。如果壓縮應(yīng)變沒有達(dá)到放大器36的閾值，則晶體管44保持截止，也使晶體管50保持截止。
同樣，只是在拉伸應(yīng)變在每次旋轉(zhuǎn)時(shí)作正弦波變動使晶體管38導(dǎo)通和截止，晶體管52才導(dǎo)通。要發(fā)出一個(gè)單向負(fù)載情況的信號，晶體管50和52必須同時(shí)導(dǎo)通。對于圖中的位伸應(yīng)變部分，晶體管54對應(yīng)于晶體管44，晶體管56對應(yīng)于晶體管48，電容器58對應(yīng)于電容器46。
在兩晶體管50和52均導(dǎo)通的情況下，發(fā)射器60將工作。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器60是一紅外發(fā)射器，在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器是一射頻發(fā)射器。發(fā)射器60的發(fā)射將由接收器65檢測(接收紅外信號或射頻信號)，接收器接著驅(qū)動繼電器67。很明顯，繼電器可以用來發(fā)出可以聽見或可以看見的警報(bào)或者關(guān)閉壓縮機(jī)。
如前所述，當(dāng)活塞桿10的壓縮應(yīng)變到達(dá)放大器36閾值時(shí)，放大器的輸出電壓使晶體管44導(dǎo)通。在電容器46處于低電荷或零電荷狀態(tài)時(shí)，晶體管48導(dǎo)通，接著導(dǎo)通晶體管50而對電容器59充電。當(dāng)位伸應(yīng)變下降到低于放大器36的閾值時(shí)(使晶體管44截止)或當(dāng)電容器46有電荷時(shí)(取決于誰最先發(fā)生);晶體管48導(dǎo)通就告結(jié)束。
晶體管50保持“導(dǎo)通”狀態(tài)，一直到電容器59放電。電容器59的容量安排得使晶體管44的一個(gè)脈沖至少能使晶體管50在曲軸旋轉(zhuǎn)一整圈期間保持導(dǎo)通。
當(dāng)活塞桿10的壓縮應(yīng)變下降到低于放大器36的閾值時(shí)，晶體管44截止，電容器46通過二極管61和電阻63放電。此時(shí)電路即可接收晶體管44的下一個(gè)脈沖。
當(dāng)活塞桿10拉伸應(yīng)變達(dá)到放大器38的閾值時(shí)，放大器38的輸出電壓使晶體管54導(dǎo)通。在電容器58處于低電荷或零電荷狀態(tài)時(shí)，晶體管56導(dǎo)通，接著使晶體管52導(dǎo)通，并對電容器57充電。當(dāng)拉伸應(yīng)變下降到低于放大器38的閾值時(shí)(使晶體管44截止)或當(dāng)電容器58充有電荷時(shí)(取決于誰最先發(fā)生)，晶體管58的導(dǎo)通結(jié)束。
晶體管52保持“導(dǎo)通”狀態(tài)，一直到電容器57放電。電容器57的容量安排得使晶體管54的一個(gè)脈沖至少能使晶體管52在曲軸旋轉(zhuǎn)一整圈期間保持導(dǎo)通。當(dāng)活塞桿10的拉伸應(yīng)變下降到低于放大器38的閾值時(shí)，晶體管54截止，電容器58通過二極管62和電阻64放電。此時(shí)，電路即可接收晶體管54的下一個(gè)脈沖。
在前述的情況下，在每次曲轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)期間，機(jī)器以令人滿意的應(yīng)變回程工作;每旋轉(zhuǎn)一次電容器59和57再充電一次，因此，晶體管50和52保持“導(dǎo)通”，發(fā)射器60持續(xù)通電。
如果活塞桿保持在壓縮負(fù)荷下例如超過曲軸旋轉(zhuǎn)一整圈的時(shí)間，則放大器36保持導(dǎo)通，電容器46充電，晶體管48截止。電容器59放電、晶體管50截止而使發(fā)射器60斷電。當(dāng)發(fā)射器60停止發(fā)射時(shí)，繼電器67釋放可用來使壓縮機(jī)關(guān)閉。
如果活塞桿保持在拉伸負(fù)荷下，則放大器38保持導(dǎo)通，電容器58充電，晶體管56截止，電容器57放電，晶體管52截止，使發(fā)射器67斷電，當(dāng)發(fā)射器60停止發(fā)射時(shí)，斷電器67釋放，使壓縮機(jī)關(guān)閉。
如果活塞桿10沒有達(dá)到足以觸發(fā)放大器36的壓縮負(fù)荷，則電容器59還能重新充電，當(dāng)電容器59放電時(shí)晶體管50截止，使發(fā)射器60斷電。
如果活塞桿10沒有達(dá)到足以觸發(fā)放大器38的位伸負(fù)荷，則電容器57將不能再充電。當(dāng)電容器57放電時(shí)，晶體管52截止，使發(fā)射器60斷電。
雖然本發(fā)明在上面是結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)施例進(jìn)行描述的，但應(yīng)該理解，這僅僅是舉了個(gè)用以說明的例子，本發(fā)明的范圍并不限于該實(shí)施例，而是范圍如其目的和所附權(quán)利要求所述。例如，也可以不用電磁發(fā)生器20，而代之以電池作電源。霍爾效應(yīng)(或等效的)近程裝置可以用來在下止點(diǎn)、行程中點(diǎn)和上止點(diǎn)產(chǎn)生信號，而伴隨的邏輯電路可以在曲軸旋轉(zhuǎn)的合適的象限期間決定在壓縮和拉伸之間發(fā)生合適的轉(zhuǎn)換。
上述的和所有這類改變和變化均認(rèn)為落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)，并由所附權(quán)利要求所包括。
權(quán)利要求
1.一種單向負(fù)載檢測器，用于往復(fù)式部件，它包含一個(gè)電壓源；電阻可變的應(yīng)變檢測裝置(a)附著在往復(fù)部件上；(b)與所述源相聯(lián)接；與所述應(yīng)變檢測裝置相連的裝置，用于檢測在所述應(yīng)變檢測裝置內(nèi)的(a)正常和(b)不正常電阻偏移；和與所述檢測裝置相連的裝置，它響應(yīng)于檢測到的不正常電阻偏移，用于發(fā)射一個(gè)檢測到單向負(fù)載的信號，其特征在于所述的應(yīng)變檢測裝置包含一對匹配的應(yīng)變片；所述應(yīng)變片中的一個(gè)與所述往復(fù)部件的往復(fù)軸平行地粘附在所述往復(fù)部件上；所述應(yīng)變片中的另一個(gè)與所述往復(fù)部件的往復(fù)軸垂直地粘附在所述往復(fù)部件上；所述的檢測裝置包含產(chǎn)生一個(gè)電壓的裝置，該電壓與一個(gè)應(yīng)變片相對于另一個(gè)形變片的電阻變化成正比；所述的應(yīng)變片接入橋電路；所述的電壓產(chǎn)生裝置包含一個(gè)與所述橋電路相連的差分線性放大器；所述信號發(fā)射裝置包括一個(gè)高增益放大器；所述的放大器中的一個(gè)在所述的一個(gè)應(yīng)變片的給定壓縮閾值時(shí)導(dǎo)通或截止，所述放大器的另一個(gè)在所述的一個(gè)應(yīng)變片的給定拉伸閾值對導(dǎo)通或截止；和所述差分線性放大器的輸出與所述放大器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的單向負(fù)載檢測器，其特征在于所述電壓源包含一個(gè)電磁發(fā)生器。
3.如權(quán)利要求1所述的單向負(fù)載檢測器，其特征在于所述的偏移響應(yīng)裝置包含與所述放大器相連的應(yīng)變回程檢測電路，并具有信號發(fā)射裝置和信號接收裝置，它們響應(yīng)于檢測得的應(yīng)變回程的非正弦波形偏移而動作。
全文摘要
本發(fā)明申請的檢測器具有一對匹配的應(yīng)變片粘附于一個(gè)活塞桿上，一個(gè)應(yīng)變片與往復(fù)軸平行固定，另一個(gè)與往復(fù)軸垂直固定。前一個(gè)應(yīng)變片是有效應(yīng)變片，后一個(gè)是作基準(zhǔn)用的無效應(yīng)變片。有電路連接到應(yīng)變片上以檢測電阻的不均衡性；其中還提供了一個(gè)晶體管電路用以形成活塞桿的壓縮和拉伸閾值。如果沒有到給定的閾值，或者顯現(xiàn)出非正弦偏移(變化)則檢測電路就發(fā)出一個(gè)檢測到單向負(fù)載的信號。
文檔編號G01L5/00GK1056933SQ9110346
公開日1991年12月11日 申請日期1991年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月21日
發(fā)明者魯?shù)婪颉そ?申請人:德萊塞·蘭特公司