[发明专利]一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器

说明书

一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，包括底座，安插在底座两侧的工字形截面弹性测量元件，工字形截面弹性测量元件由下侧翼缘，腹板，上侧翼缘，以及在下侧翼缘上加工出的支撑凸台、保险凸台，在上侧翼缘上加工出的承力凸台组成；腹板两侧粘贴有多组呈±45°布置的应变片，对工字形弹性元件剪切作用下的拉压正应变进行测量，串联入全桥电路进行累加，具有较高灵敏度且具有温度补偿功能；本发明具有过载保险功能，可以依据使用需要设计保险凸台的高度，限定传感器的安全工作区间，且传感器采用了两个独立的工字形截面弹性测量元件，便于粘贴测量应变片，实现快捷的组装维护；本发明载荷传感器为开口式设计，适用于多种环境的工作，便于在工作现场进行安装、拆卸。

技术领域

本发明涉及一种检测油田游梁式抽油机光杆载荷的传感器，具体涉及一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器。

背景技术

游梁式抽油机是目前石油开采中应用最为广泛的采油设备，为了能够掌握抽油机系统的工作状态，需要对光杆的载荷进行实时测量，目前所使用的光杆载荷传感器，多以柱形弹性元件的受压变形为基础，通过测量柱体弹性元件的压应变得到载荷状态，而单纯的柱形弹性元件在受压变形中可能会产生失稳、屈曲等破坏，且难以在柱形弹性元件的基础上设计过载保险功能。因此迫切需要一种带有过载保护、具有稳定工作性能，且便于使用维护，便于安装、维护的新型载荷传感器。

发明内容

为了满足上述需求，本发明的目的在于提出一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，该传感器采用稳定性更好的工字形截面弹性梁结构替代现有传感器中的柱式结构，且增加了过载保险功能的设计，大幅提升了传感器工作的稳定性与可靠性，且保证了传感器便捷的安装、维护性能，同时对工字形截面梁可以进行针对性设计优化，以满足不同量程范围的测量需要。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，结构具有轴对称的几何形式，包括底座1，安插在底座1两侧的第一工字形截面弹性测量元件2‐1和第二工字形截面弹性测量元件2‐2；所述第一工字形截面弹性测量元件2‐1包括下侧翼缘3、上侧翼缘5以及连接下侧翼缘3和上侧翼缘5的腹板4；下侧翼缘3下部两侧加工有与底座1接触的支撑凸台6以及浮空于底座1上方的保险凸台7，上侧翼缘5上沿横向中部加工有承力凸台8；所述腹板4两侧粘贴有多组呈±45°布置的应变片9，串联成全桥电路输出测量信号。

采用独立的第一工字形截面弹性测量元件2‐1和第二工字形截面弹性测量元件2‐2作为测量弹性元件，通过测量工字形截面梁的剪切变形产生的正应变，反应载荷大小。

所述底座1中部开有便于安装的U形开口，所述第一工字形截面弹性测量元件2‐1和第二工字形截面弹性测量元件2‐2对称的安插在U形开口两侧。

所述第一工字形截面弹性测量元件2‐1和第二工字形截面弹性测量元件2‐2通过一体加工成型，依据不同量程的测量需求对工字形截面进行针对性设计。

所述保险凸台7与底座1间的浮空间隙根据需要测量的载荷上限进行设计，具有过载保险功能。

与现有技术相比，本发明具有下述优势：

1、具有过载保险装置，本发明所提出的工字型截面的剪切梁弹性元件下放设计有具有过载保护功能的保险凸台，当载荷达到所设计的测量上限时，保险凸台与底座接触，阻止了工字形截面弹性测量元件的进一步变形，保证了传感器始终工作在安全稳定的工作区间内。

2、测量元件为两个相互独立的工字形弹性元件，该弹性元件可以直接通过一体加工得到，独立弹性元件的设计提升了粘贴测量应变片的便捷性、且分体式的弹性元件便于进行组装、维护。

3、具有温度补偿功能，本发明采用±45°的应变片布置方式，应变片分别受到正应变的拉伸与压缩影响，接入全桥电路进行测量，提升传感灵敏度的同时，消除了由于温度变化产生的传感器零漂问题，提升了传感器精度。