[发明专利]一种测量气缸内活塞位置的装置

说明书

技术领域

本发明涉及位置传感器领域，用来测量气缸内活塞的位置，包括飞行器发动机上使用的活塞。

背景技术

对于位置传感器，诸如主动式(电感式)线性位移传感器(active(inductive)linearshift sensor)，所属领域的人员可能更多熟悉其英文缩写LVDT，意思为“线性可变差分变压器”，位置传感器可以确定气缸内活塞的纵向位置。

参考图1，LVDT型传感器100包括沿轴线100A固定到芯柱121上的活动式磁铁芯120，和由三个圆柱形线圈构成的固定式变压器110，这三个线圈与芯柱121的轴线100A同轴，形成了一个初级绕组111和两个次级绕组112，113。在工作时，芯柱121在其轴线100A上平移。磁铁芯120通过磁感应在绕组111，112，113间产生电压，该电压与变压器110内的磁铁芯120的位置成正比。传感器内芯柱121的位置从而可以推算得知。

参考图2，人们已知在起重装置(jack)200中使用LVDT型的传感器。这种起重装置200包括气缸201，其沿轴线200A延伸，活塞202在气缸内延伸，并在轴线200A上平移运行。活塞202在其下游端具有活塞头202A，活塞头的外径对应于气缸201的内径，传统技术中都是这样的。

在本发明说明书的其余部分，上游(upstream)和下游(downstream)的概念是相对于活塞202来定义的。活塞在其上游端承受传动力，而其下游部分则在气缸201内移动。换句话说，上游侧位于气缸201的一侧，活塞202经由该侧伸出。

LVDT型传感器的变压器210固定在气缸201的下游端，变压器210的轴线与气缸201的轴线200A相一致。传感器的磁铁芯220安装在芯柱221上，芯柱221与活塞202一体并且沿轴线200A延伸。

由于磁铁芯220与活塞202为一体，且变压器210与气缸201为一体，所以活塞202在气缸201内的位置就可以从变压器210内磁铁芯220的位置的测量结果推断得出。

在航空航天领域，安全标准要求测量和监测设备具有很高的可靠性。为此，为了测量活塞在起重油缸(jack cylinder)内的位置，就必须在起重装置内提供两个LVDT传感器，这样如果其中一个传感器出现故障，另一个传感器也可以进行测量。

从法国FR2594515号专利中得知，一种在起重装置气缸中测量活塞位置的装置，其包含两个LVDT型位置传感器。

图3示出了这种装置的功能剖面示意图，该装置安装在起重装置300上，起重装置300包含活塞302，活塞302可以沿轴线300A在气缸301内移动。支撑托盘303横向固定在空心活塞302内。传感器磁铁芯320，340安装在两个芯柱321，341上，固定在托盘303下游侧的芯柱的上游端。芯柱321，341与轴线300A并行延伸，磁铁芯320，340分别向变压器310，330方向呈同心延伸，变压器310，330固定在气缸301的下游端。

活塞302受驱动而在轴线300A上平移。此外，也可以绕轴线300A自由转动。为此，在法国FR25941515号专利所述的装置中，圆环轴承350设置在托盘303和活塞302之间，以便于使活塞302围绕轴线300A受驱转动，而不会引起托盘303和磁铁芯320，340转动。磁铁芯320，340在活塞302平移过程中保持与它们各自的变压器310，330成一体并与其对正。因此，传感器就可以测量气缸301内活塞302的位置。

工作时，活塞302一般承受横向力，使其能够伸缩并能够使芯柱321，341伸缩，且使得芯柱相对于气缸301的轴线300A而偏离中心。那么，磁铁芯320，340就不再相对于各自的变压器310，330而对正中心，并因此而会损坏，导致传感器寿命下降，测量精度也会降低。

发明内容

本发明的目的就是提供一种测量气缸内活塞位置的装置，其包括两个LVDT型传感器，以提供装置的可靠性，其使得活塞可以围绕其轴线自由转动，且不会因为活塞的任意弯曲而受到损坏。

为此，本发明涉及一种测量气缸内活塞位置的装置，该装置沿轴线延伸，并且包括至少两个位置传感器，位置传感器分别包括：

第一传感器构件，其与连接到活塞上的支撑托盘形成整体；

第二传感器构件，其与气缸形成整体；

每个传感器的第一和第二构件设置成可以沿着与气缸轴线平行的轴线彼此相对平移运动，所述装置的特征在于：第一传感器构件与支撑托盘形成整体，该支撑托盘通过球窝接头连杆机构(ball joint link)而连接到活塞上。