[发明专利]摇杆式测压仪

说明书

本发明是关于称量重型载荷所使用的应变测压仪以及采用测压仪的秤量设备。

在卡车和铁路车辆秤量中使用应变测压仪，同时在工业生产中也用来秤量料斗和箱罐的重量。用来支承所称量物体的平台或支架由几个测压仪支撑，这些测压仪安置在平台或支架下面的底板上，而从各个测压仪发出的电子信号加起来就可得到与所称重量的总重成比例的信号或指示。

用测压仪可以在其检测方向测得精度很高的力量，但对于横向力和偏心载荷来说就要造成测压信号的误差。当卡车开到平台磅秤上去的时候以及在刹车或加速的时候都会引起横向力和偏心载荷，另外由于太阳直晒和/或环境温度而引起平台温度变化时也会使磅秤平台产生热膨胀，平台在负载下产生变形，这些也都会引起横向力和偏心载荷。

自从30多年前开始将应变测压仪用于磅秤上以来，设计者和发明家们就试图消除这种横向力和偏心载荷所产生的不利影响。

美国专利No.2，962，276中所讲的平台式磅秤采用圆柱形压缩式测压仪，球面的端头与平台和支撑结构的球面承窝表面相配合。在磅秤上还装有隔板以保持平台和支撑结构的相对位置。球面的承窝可以补偿安装时所产生的误差，而隔板可以承受卡车开进平台磅秤时所引起的侧向力。不过，测压仪端面和与其相配合的球面承窝表面之间的滑动磨擦，当平台和支撑结构之间相对位置发生变化时，就会在测压仪上产生弯曲应力。在称量的载荷作用下平台所产生的变形以及热膨胀都会引起上述这样的位置变化，同时会引起测压仪测量信号的误差，而这种误差是无法纠正的。因此，这一专利所提到的磅秤不能在正常操作条件下得到准确的称量数据。

美国专利No.3，164，014中所讲的测压仪，有一个受压的圆柱安装在一个刚性的机体中，并装有隔板用来防止侧向力作用到测压仪的测量部位上。此外，还有应变传感器安装在一点上，从而可以消除偏心载荷的影响。当侧向力不大的时候，这种测压仪工作得还是很好的，但是负载必须通过轴承或其它装置加到磅秤上，这样做的目的是要克服户外安装的大型平台磅秤因受外界温度影响而产生尺寸变化时所引起的横向力。这样，就增加了整个磅秤的价格和复杂性。

美国专利No.3，736，998中所讲的一种施力装置是为美国专利No.3，164，014所讲的测压仪设计的。这一施力装置的动作象一个振摆，可以使平台相对于测压仪的移动只在测压仪上产生很小的残余侧向力。这种结合物可以很好地工作，并且已经广泛地得到应用，但是这是一种花钱较多的解决办法。

美国专利No.4，162，628是美国专利No.3164014中所讲测压仪的另一个方案，但是它用了一个剪切传感器来替代受压缩的圆柱，从而减小了对于横向力和偏心载荷的敏感性。既使是这样的测压仪也无法直接处理大的尺寸变化，但是它也许能够用聚四氟乙烯塑料加润滑的滑板来替代滚珠轴承。

瑞典专利No.366116中所讲的是一种由特殊性能的测压仪与自稳定摇杆装置组合在一起的装置。该测压仪具有一种敏感性，它可以在载荷作用中心偏离对称中心时进行线性的增加，而在合力偏离垂直方向的时候进行线性的减小。该专利讲到如何能够把测量误差减小到零，也就是适当地选择摇杆的半径和高度。该专利还提到，测压仪能够做为摇杆装置的一部分，但是该专利没有公布任何这种整体结构的内容。因为值得怀疑的是这种整体结构在实践中是否能够得到可以接受的精确度，因为当测压仪与摇杆装置成为一个整体的时候，就不会有垂直于上述测压仪测量中心线的任何分力，因此也就不会有任何补偿误差的作用，而这正是该专利所要求的。实事上，该专利的所有者只出售过单体的测压仪/摇杆体的组合件，而从未做为一个整体出售，这也进一步表明，整体结构是不能工作的。

美国专利No.4，248，317所讲的是美国专利No.3，736，998中振摆装置的另一个方案。如同美国专利No.3，164，013或美国专利No.4，162，628那样，有一个受压式的测压仪安装在一个刚性机体中，顶端有一个隔板。在隔板上面装有一个承载部件，它上端的球面与一个平板承载面相接触，刚性机体的下端也具有球形表面，它与平板支撑面相接触。如果负载的平台产生移动或者它的尺寸相对于支撑结构发生了变化，那么测压仪机体就会在两个平板表面之间进行实质上无磨擦的滚动。但是，这一滚动将会使测压仪的中心线与垂直线有所偏斜，从而产生一个分力使测压仪上部的承载部件产生扭转，使隔板变成S形。承载部件的变形将使测压仪上产生一个横向分力，使输出的信号出现所不希望的误差，而这是违背该专利的原理的，所以说，这种设计也是又贵又笨。

本发明的主要目的是要解决重工业中称量设备由于温度影响所引起的测压仪上的侧向力的问题。