CN108896285A - 一种紧固件监视装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧固件监视装置，包括：壳体，所述壳体用于与紧固件的端部连接以监视该紧固件的连接状态；多段连接线，所述连接线分别将主机和壳体相连接以形成闭合的回路，其中所述连接线通过可松脱的连接与壳体连接；以及主机，其用于监视在所述回路中是否存在开路。本发明还涉及一种螺栓监视装置和一种用于监视紧固件的方法。通过本发明的方案，可对诸如螺栓之类的紧固件进行可靠、实时、且自动化的检测，并且不受紧固件安装方式和位置的限制。

Description

一种紧固件监视装置

技术领域

本发明总体上而言涉及故障诊断领域，具体而言，涉及一种紧固件监视装置。此外，本发明还涉及一种螺栓监视装置和一种用于监视紧固件的方法。

背景技术

随着自动化技术的发展，在机械领域越来越需要自动故障诊断方案。

例如，在风力发电这一清洁能源领域中，近几年随着该行业在国内迅猛发展,风力发电机组运行时间的加长和装机数量的增长，机组各设备、部件很可能有故障或损坏的情况出现，其中风力发电机组叶片与轮毂的连接螺栓以及塔筒之间的连接螺栓断裂情况也时有发生。

螺栓的断裂会影响到叶片或塔筒的连接强度,进而影响风机的运行安全。由于单个螺栓断裂对风机安全影响有限,因此目前业内同行的做法是安排人力定期巡检,通过目视等方法检查是否存在螺栓断裂的情况。但由于螺栓众多,并且分布在风机中不同部位,巡检人员需要攀爬风机,增加了人力成本和安全风险。另外，由于巡检是定期的,在两次巡检间可能发生螺栓批量断裂的风险,这会严重威胁到风机的安全。

针对此类问题,业内提出过一些解决方法。

在中国专利申请CN201510927665中提出,通过改进检测设备来提高螺栓的检测效率，从而降低人力投入，但这没有从根本上实现对螺栓断裂的实时检测。

中国专利申请CN20162109419提出了一种自动化检测设备，其实现了螺栓断裂的实时检测，但是由于设备的设计局限性，只能对竖直安装的螺栓进行断裂检测，使得应用场合极大的受限。

发明内容

从现有技术出发，本发明的任务是提供一种紧固件监视装置、一种紧固件监视系统、以及一种监视紧固件的方法，通过所述装置、系统和方法，能够对断裂或脱落的诸如螺栓之类的紧固件进行可靠、实时、且自动化的检测，并且不受紧固件安装方式和位置的限制。

在本发明的第一方面，前述任务通过一种紧固件监视装置来解决，该装置包括：

壳体，所述壳体用于与紧固件的端部连接以监视该紧固件的连接状态；

多段连接线，所述连接线分别将主机和壳体相连接以形成闭合的回路，其中所述连接线通过可松脱的连接与壳体连接；以及

主机，其用于监视在所述回路中是否存在开路。

在此应当指出，尽管本发明是以风力发电机的螺栓作为应用场景来说明的，但是能够理解，本发明的方案还可以应用于采用紧固件的其它机械结构、如矿山机械、建筑物、高塔等等。

根据本发明的紧固件监视装置至少具有如下有益效果：(1)通过多段线路串联多个壳体且每个壳体分别一个紧固件连接，使得同一设备可以监视多个紧固件，这提高了监视效率；(2)连接线与壳体之间采用可松脱连接，使得紧固件在断裂或脱落时与壳体分离，而所述松脱连接将立刻解开，从而在回路中产生开路，所述开路可以立刻被主机检测到，这提高了检测精度和检测速度；(3)该监视装置结构简单、成本低廉，可极大程度地替代人工监视劳动，且避免了人工监视时发生安全事故的风险。

在本发明的一个扩展方案中规定，所述紧固件包括：螺栓、螺钉、铆钉、以及销钉。其它紧固件也是可设想的。

在本发明的一个优选方案中规定，所述可松脱的连接为磁吸连接，并且在连接线的与壳体连接的端子处布置有磁体，并且所述端子能够与壳体上的连接部以形状配合的方式连接。所述形状配合连接使得在未发生紧固件断裂或脱落时，连接线与紧固件之间的连接较为紧密，不会受到天气等外界环境的不利影响。

在本发明的一个扩展方案中规定，在连接线的与壳体连接的端子处布置有传感器，所述传感器被配置为检测壳体的运动状态。例如当紧固件脱落时，与之连接的壳体会发生运动，因此通过设置检测这种运动的传感器，可以极大地提高检测精度。所述传感器例如包括振动传感器、加速度传感器、以及陀螺仪等等。

在本发明的第二方面，前述任务通过一种螺栓监视装置，包括：

壳体，其能够与螺栓的端部连接，其中每个壳体都具有用于分别与两段连接线的端子连接的两个连接部；

多段连接线，所述连接线分别将主机和壳体相连接以形成闭合的回路，其中所述连接线具有端子，所述端子以可松脱的方式与壳体的连接部连接；以及

主机，其用于检测在所述回路中是否存在开路。

在本发明的一个优选方案中规定，其中所述壳体具有内螺纹以便与螺栓的螺纹部连接。通过该优选方案，壳体可以与螺栓的尾部、即螺纹端部牢固地连接，从而可靠地检测螺栓的异常运动、例如松动脱落、断裂等等。

在本发明的另一优选方案中规定，螺栓监视装置还包括磁吸底座，所述磁吸底座一端能够与壳体连接，另一端能够吸附在螺栓的头部。通过该优选方案，可以将壳体可靠地吸附在螺栓的头部、即在侧面上突出的端部上，从而使本发明的本发明的螺栓监视设备方便地适用于各种螺栓，而不用专门地给壳体匹配的螺纹。此外，磁吸底座还可以为壳体提供较大磁力，以使得连接线的端子可以牢固地与壳体的连接部连接，而不会因连接线的拉力、或恶劣天气情况而意外松脱。

在本发明的又一优选方案中规定，每个壳体的两个连接部彼此导电地连接。

在本发明的另一优选方案中规定，在所述连接线的端子与壳体的连接部之间布置有密封体以形成密封连接。所述密封体可防止脏污进入连接线与壳体之间的空隙，影响电流传导，也可防止雨水等进入，引起腐蚀。

在本发明的一个扩展方案中规定，螺栓监视装置包括多个壳体以用于与多个螺栓连接，并且所述螺栓监视装置还包括警报装置，其中在任何一个螺栓脱落的情况下，警报装置发出警报信号。

在本发明的第三方面，前述任务通过一种用于监视紧固件的方法来解决，该方法包括下列步骤：

由主机为由主机、多段连接线和壳体连接而成的回路提供电源；

由主机监视回路中的电流强度；以及

在所述电流强度低于阈值的情况下由主机发出表示存在紧固件脱落情况的警报信号。

附图说明

下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本发明。

图1A示出了根据本发明的紧固件监视系统的第一实施例的俯视图；

图1B示出了根据本发明的紧固件监视系统的第一实施例的部分立体图；

图1C示出了根据本发明的紧固件监视系统的第一实施例的部分截面图；

图1D示出了根据本发明的紧固件监视系统的第一实施例在螺栓上的安装示意图；

图2示出了根据本发明的紧固件监视系统的第二实施例的示意图；以及

图3示出了根据本发明的紧固件监视系统的第二实施例的磁吸底座的示意图。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

图1A示出了根据本发明的紧固件监视系统100的第一实施例的俯视图。

如图1A所示，紧固件监视系统100为螺栓监视装置100，其包括多段连接线101、多个壳体102以及主机103，其中每个壳体102分别与一个螺栓(未示出)的连接有螺母的端部连接以用于监视该螺栓的连接状态。

在此应当指出，尽管在本实施例中将紧固件示为螺栓，但是能够理解，其它紧固件、例如螺钉、铆钉以及销钉等等也是可设想的。

所述多段连接线101将主机103和多个壳体102依次串联连接以形成闭合的检测回路、或者称为开路监测系统。由于壳体102与连接线101之间以可松脱的方式连接，因此系统100中任何一个螺栓断裂或松脱都会造成与该螺栓连接的壳体运动，从而导致连接线脱落，从而方便地监视螺栓的断裂或脱落。主机103例如可以通过检测回路中的电流强度是否低于阈值来判断是否出现开路，进而判断是否存在螺栓的断裂或脱落。

系统100可选地还可以包含报警装置(未示出)、如声光报警装置。当螺栓松脱时，由于线路开路触发声光报警提示，同时此松脱信号也可以由控制器发送给维护人员以提示需要进行检修。另外，安装布线时为了使闭合回路面积最小，可使用双绞线走线，从而尽可能减少雷击危害。

此外，壳体102内还可选地可以安装有诸如振动传感器、速度传感器、陀螺仪之类的传感器。当壳体102的力矩降低发生松动时(如螺纹扭转时)，这些传感器会给出提示。

图1B和图1C分别示出了根据本发明的紧固件监视系统100的第一实施例的部分立体图和部分截面图。

如图1B所示，所述连接线101具有端子104，所述端子104以可松脱的方式与壳体102的连接部连接。在此，该可松脱的连接为磁吸连接。但是其它可松脱的连接方式也是可设想的，例如搭扣连接、粘附连接、咬合连接等等。

如图1C所示，连接线101的端子104与壳体102的连接部107之间采用磁吸连接方式，此连接方式易松脱并且能够保证正常工作下的连接强度。壳体102的连接部107例如为可与端子104的突出部相配合的凹陷，从而形成形状配合连接以增加牢固度。

为了保证回路为通路，在壳体102内设置有导线、例如铜管导线105，所述通管道线105将两侧的连接部107导电地连接，从而保证两个连接线101的两个端子彼此导电地连接。但是在其它实施例中，在金属壳体的情况下可以省去所述导线，而是通过壳体本身来导电。端子104中可设置有用于检测紧固件断裂或脱落的传感器。

壳体102内部带有螺纹108，以用于直接旋在螺栓109(如图1D所示)的露出来的例如三到四个螺纹上。此时，壳体102既可以与螺母110接触，也可以不接触。当螺栓109断裂或脱落时，壳体102会发生运动，从而导致连接线101松脱，进而出发警报。

壳体102的直径优选地小于螺母内切圆,高度优选地低于力矩施加装置。因此在进行力矩运维工作时只需要拔掉壳体102两端的连接线102,而无需去除壳体102,以方便操作。

防水设计如图1C所示，在端子104内设置有带有密封体、如防水橡胶圈，在壳体102的连接部107中设置有与橡胶圈配合的凹槽。正常连接时，防水胶圈被压紧，配合凹槽的设计，胶圈会充满凹槽，使胶圈内部空间与外界隔离。磁吸连接可以提供例如1.5kg的吸紧力，足以满足防水胶圈的预紧力需求和正常工作时的连接强度。

图2示出了根据本发明的紧固件监视系统的第二实施例的示意图。

第二实施例与第一实施例的区别在于，壳体102布置在螺栓109的头部113、即在侧面上突出部分，而不是尾部、即靠近螺母110的螺纹上。在此，优选地使用磁吸底座111来提供壳体102与螺栓109之间的可松脱连接。但是在其它实施例中，也可以考虑其它连接、如粘结、咬合连接、套接等等。

磁吸底座111的示意图可参见图3。磁吸底座111例如由磁性材料制成或者具有磁体。磁吸底座111具有与壳体102的内螺纹108连接的外螺纹112。磁吸底座111的底部用于与螺栓109的头部113吸附连接。磁吸底座111还可以为壳体102提供磁吸力，以便将连接线101的端子104紧密地吸附在壳体102的连接部107上，从而防止端子104因大风等天气影响松脱或者因连接线101的张力而松脱。

根据本发明的紧固件监视装置至少具有如下有益效果：(1)通过多段线路101串联多个壳体102且每个壳体102分别一个紧固件连接，使得同一设备可以监视多个紧固件，这提高了监视效率；(2)连接线101与壳体102之间采用可松脱连接，使得紧固件在断裂或脱落时与壳体102分离，而所述松脱连接将立刻解开，从而在回路中产生开路，所述开路可以立刻被主机检测到，这提高了检测精度和检测速度；(3)该监视装置结构简单、成本低廉，可极大程度地替代人工监视劳动，且避免了人工监视时发生安全事故的风险。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (11)

1.一种紧固件监视装置，包括：

壳体，所述壳体用于与紧固件的端部连接以监视该紧固件的连接状态；

多段连接线，所述连接线分别将主机和壳体相连接以形成闭合的回路，其中所述连接线通过可松脱的连接与壳体连接；以及

主机，其用于监视在所述回路中是否存在开路。

2.根据权利要1所述的紧固件监视装置，其中所述紧固件包括：螺栓、螺钉、铆钉、以及销钉。

3.根据权利要1所述的紧固件监视装置，其中所述可松脱的连接为磁吸连接，并且在连接线的与壳体连接的端子处布置有磁体，并且所述端子能够与壳体上的连接部以形状配合的方式连接。

4.根据权利要1所述的紧固件监视装置，其中在连接线的与壳体连接的端子处布置有传感器，所述传感器被配置为检测壳体的运动状态。

5.一种螺栓监视装置，包括：

壳体，其能够与螺栓的端部连接，其中每个壳体都具有用于分别与两段连接线的端子连接的两个连接部；

多段连接线，所述连接线分别将主机和壳体相连接以形成闭合的回路，其中所述连接线具有端子，所述端子以可松脱的方式与壳体的连接部连接；以及

主机，其用于检测在所述回路中是否存在开路。

6.根据权利要5所述的螺栓监视装置，其中所述壳体具有内螺纹以便与螺栓的螺纹部连接。

7.根据权利要5所述的螺栓监视装置，还包括磁吸底座，所述磁吸底座一端能够与壳体连接，另一端能够吸附在螺栓的头部。

8.根据权利要5所述的螺栓监视装置，其中每个壳体的两个连接部彼此导电地连接。

9.根据权利要5所述的螺栓监视装置，其中在所述连接线的端子与壳体的连接部之间布置有密封体以形成密封连接。

10.根据权利要5所述的螺栓监视装置，所述螺栓监视装置包括多个壳体以用于与多个螺栓连接，并且所述螺栓监视装置还包括警报装置，其中在任何一个螺栓脱落的情况下，警报装置发出警报信号。

11.一种用于监视紧固件的方法，包括下列步骤：

由主机为由主机、多段连接线和壳体连接而成的回路提供电源；

由主机监视回路中的电流强度；以及

在所述电流强度低于阈值的情况下由主机发出表示存在紧固件脱落情况的警报信号。