[发明专利]一种固液混合单向力监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种固液混合单向力监测装置，其特征在于：包括上、下壳体、承载体、反光层、变色环、偏振片、导向圆筒；所述上、下壳体具有相同结构，为饼状圆环结构，壳体内侧壁设有向内的一层环形凹槽， 凹槽内设有弹性垫，上、下壳体分别将具有弹性垫一侧安装在承载体上下表面，使得弹性垫被封闭在由壳体和承载体及密封环形成的封闭腔内；承载体为内部空心的圆筒结构， 承载体及上下壳体外设有导向圆筒，导向圆筒的筒壁上设有孔，用于将导向圆筒内外连通；导向圆筒外部为环状的变色环，并在上下壳体与导向圆筒之间设有采用O形圈的内密封圈，变色环与导向圆筒之间设有采用O形圈的外密封圈；上、下壳体、承载体、导向圆筒及变色环形成一个密闭容腔，在该容腔内灌充硅油或酒精；变色环内侧设有一圈反光层，外侧贴有偏振片；

导向圆筒为圆环形结构，其上下边缘处分别设有螺纹，导向圆筒的中部外侧设有安装O形圈的沟槽；在导向圆筒上、下螺纹处分别连接上、下圆环的螺母，用于固定密封圈；

所述弹性垫为内部空心的圆环结构，弹性垫采用与承载体接触的内、外环面通过密封环进行密封；密封环共设有四条，分别位于承载体上、下面的内、外环；弹性垫为聚氨酯、橡胶、硅胶中的一种。

2.根据权利要求1所述的固液混合单向力监测装置，其特征在于：所述壳体和导向圆筒之间设有内密封圈，内密封圈分为上、下密封圈，分别位于上、下壳体外壁的沟槽内。

3.根据权利要求1所述的固液混合单向力监测装置，其特征在于：所述上、下壳体、导向圆筒、上、下圆环螺母由钢制材料制成，承载体根据变形量选择弹性材料。

4.根据权利要求3所述的固液混合单向力监测装置，其特征在于：所述钢制材料为45#或20Cr；承载体选用的弹性材料为聚砜、环氧树脂中的一种。

5.根据权利要求1所述的固液混合单向力监测装置，其特征在于：所述反光层为圆环形薄膜；所述变色环选用环氧树脂或聚碳酸酯材料。

6.根据权利要求1所述的固液混合单向力监测装置，其特征在于：导向圆筒和变色环之间设有外密封圈，外密封圈包括上下两道密封圈，外密封圈分别通过挡圈由上下两个圆环螺母提供推力进行固定。

7.一种固液混合单向力监测方法，采用权利要求1~6任一项所述的固液混合单向力监测装置，其特征在于包括以下步骤：

将监测装置安装于螺母与固定件之间，当螺母拧紧后，锚杆或螺栓受拉力，整个装置受到压力，压力作用于上、下壳体，再传导到弹性垫上，从而比较均匀地传递到承载体上，承载体受到上、下壳体的压力，在此压力载荷下，产生沿径向向外的膨胀，作用到液体上，产生液体压力，导致变色环产生周向拉应力，从而显示不同的颜色。

8.根据权利要求7所述的固液混合单向力监测方法，其特征在于：当偏载时，上、下壳体由于导向圆筒的导向作用，上、下壳体仅能在其与导向圆筒间隙允许范围内发生歪斜，该歪斜程度通过导向圆筒与上、下壳体配合间隙控制；同时，在导向圆筒和上、下壳体上设置配合阶梯形结构，当由于不可预知的大偏载发生时，壳体歪斜可能导致导向筒变形，可以通过导向圆筒的阶梯形结构控制上下壳体的歪斜。

9.根据权利要求7所述的固液混合单向力监测方法，其特征在于：螺栓或锚杆的直径为Φ22mm，破断力为320KN锚杆时，监测装置产生如下变化：

锚杆力0KN，无色；

锚杆力0 ~ 64KN，从无色渐变为淡黄色；

锚杆力64 ~ 96KN，从淡黄色渐变为深黄色；

锚杆力96 ~ 128KN，从深黄色渐变为紫红色；

锚杆力128 ~ 160KN，从紫红色渐变为蓝色；

锚杆力160 ~ 224KN，从蓝色渐变为白色；

锚杆力224 ~ 256KN，从白色渐变为金黄色；

锚杆力256 ~ 320KN，从金黄色渐变为粉红色。