[发明专利]一种柱形弹簧

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹簧装置，具体涉及一种柱形弹簧。

背景技术

弹簧作为一种缓冲变形装置出现已经有数百年的历史，其种类繁多，其中，在小变形下可承受较大负荷的只有蝶形弹簧，该弹簧的出现也有近百年的历史，现已广泛应用于众多行业。查阅中华人民共和国国标GB/T1972-2005《蝶形弹簧》的标准可知，蝶形弹簧最大负荷可达500KN重，通过组合使用，其最大负荷不会超过5000KN。另一方面，随着科技的进步和一些大型岩土工程的需求，实际工程中需要监测的力值有时达到8000KN，甚至10000KN，如固定岩体的锚索应力监测就有这样的需求，在未来，还会有更高力值监测的可能。而使用蝶形弹簧显然不能达到要求，且其大负荷的蝶形弹簧尺寸较大，并不能满足传感器的要求。

光纤传感技术作为一种新型的热点受到重视，采用光纤微弯传感装置在理论上监测位移的最高分辨率可达0.1纳米，而更高的位移分辨率监测装置是采用光纤干涉技术的装置，其最高分辨率可达10^-18米，这些技术为我们找寻大负荷、小变形的新型弹簧提供了新的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种柱形弹簧装置，采用金属或非金属材料，并利用其压缩弹性范围作为弹簧，具有形变小、载荷大的优点，并且结构简单、加工制作方便、成本低且安装简单、使用效果好，具有使用价值高，适应性强等特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种柱形弹簧，包括一由金属或陶瓷类的非金属材料构成的柱体，所述的柱体上下相对两面相互平行且为负荷承载面，在构成柱体的金属或陶瓷类的非金属材料的压缩弹性范围内成为柱形弹簧。

所述的柱体是锥形台柱体。

所述的柱体沿中心轴具有通孔。

所述的柱体沿轴向分布、由两层或两层以上复合构成，至少有两层所包含金属元素不同。

所述的柱体沿轴向分布、由两层或两层以上复合构成，至少有两层所包含的元素组份不同。

所述的柱体沿轴向分布、由两层或两层以上复合构成，至少有两层所经历的热处理工艺不同。

与所述的柱体轴向平行、在径向分布有加强棒或加强材料层，所述的柱体及加强棒或所述的柱体及加强材料层是由两种或两种以上材料复合而成。

所述的柱体上设置有孔、缝隙或沟槽。

所述的孔或缝隙内以焊接的方式填充有压缩弹性模量与柱体压缩弹性模量不同的材料。

所述的柱体的相邻两层均是通过焊接方式连接在一起。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、加工制作简便、投入成本低且使用方式灵活、负载高、变形小。

2、通过在柱体上设置沟槽、孔或缝隙，可调节柱形弹簧的压缩弹性模量和变形范围，适应电阻应变片、钢弦或光纤等传感单元和工程需要。

3、通过使柱体呈现锥形台的方式可调节柱形弹簧的压缩弹性模量和变形范围，适应电阻应变片、钢弦或光纤等传感单元和工程需要。

4、通过采用压缩弹性模量不同的多层次的结构，可调节柱形弹簧的压缩弹性模量和变形范围，同时保证柱形弹簧的刚性结构，适应电阻应变片、钢弦或光纤等传感单元和工程需要。

5、本发明的柱形弹簧具有较大的复合承载范围，满足岩土工程和其他大型工程的传感、监测方面传感器的需求，具有广阔的应用前景。

综上所述，本发明结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、负载高、变形小，满足岩土工程和其他大型工程的传感、监测方面传感器的需求，具有广阔的应用前景。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

图4为本发明实施例4的结构示意图。

图5为本发明实施例5的结构示意图。

图6为本发明实施例6的结构示意图。

图7为本发明实施例7的结构示意图。

附图标记说明：

1-柱体；2-上端面；3-下端面；

4-第一材料层；5-第二材料层；

6-通孔；7-加强棒；8-本体材料；

9-轴向通孔。

具体实施方式

实施例1