CN110762205A - 一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构及制作方法，其技术方案要点是：一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构，包括固体浮力材料、高灵敏度应变片，高灵敏度应变片连有应变片引线，高灵敏度应变片与固体浮力材料之间设有密封防护层，密封防护层包括覆盖于高灵敏度应变片表面的聚氨酯防水密封胶层、粘贴于聚氨酯防水密封胶层外侧的自粘密封防水铝箔胶带层、设于密封防水铝箔胶带层外侧的硅橡胶耐油防水防护层，应变片引线穿设于密封防护层并延至密封防护层外侧。本发明突破深海浮力材料应变测量的密封防护瓶颈，避免应变片在油水混合物的复杂介质中脱落失效，从而提高检测精度和可靠性、降低检测成本以及缩短周期。
Description
技术领域
本发明涉及深海浮力材料应变测量领域，尤其涉及到一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构及制作方法。
背景技术
近年来，随着国家海洋强国战略的不断推进，人类对海洋的探索也不断的深入，尤其是6000米以下的大深度海域更是受到了广泛的关注。大深度海域由于其特殊的海洋环境压力导致目前人类必须借助载人深潜器、无人潜水器以及着陆器等海洋工程装备开展资源和环境探索。海洋工程装备的成功下潜和上浮必须依赖于水下低密度，高强度的复合浮力材料所提供的巨大浮力，其不仅具有优异的耐腐蚀和抗冲击能力，而且可以突破传统海洋浮体材料体积大，外形不可塑的局限性，有利于实现海洋结构物的小型便携化和美观。目前，复合浮力材料在海洋、航空航天、建筑以及军事等领域都得到了广泛的应用。
深海浮力材料作为一种低密度、低吸水率、高耐压能力的海洋装备及结构物的新型浮体材料，其耐压强度和稳定性必须十分可靠才可满足海洋装备及结构物的多次循环下潜作业。鉴于安全可靠性考虑，必须在使用前对固体浮力材料进行实验室模拟环境的耐压测试，其中应力应变测量是必备的内容之一。同时，浮力材料自身的材料结构特性和实验室模拟环境的复杂性都会对应变测量结果产生局限性。
目前，针对金属材料的应力应变测量方法和密封防护结构相对成熟且易于实现，常用的金属材料的应变片密封防护方法是通过单一硅橡胶覆盖或者钎焊和薄金属盖组合的方式来实现。但对于以环氧树脂和玻璃微珠为填充物，经过高温固化成型的全新复合固体浮力材料而言，其应变测量的密封防护结构和方法目前还未有成形的方法。另一方面，实验室模拟的深海环境水溶液通常是盐、水以及油等多项溶剂的混合物，针对这种混合溶剂，应变片密封防护结构的防水和防油特性均需较高的要求，如若密封防护不当极易造成应变片失效，从而使测量数据终断。
现有针对以环氧树脂和玻璃微珠复合的固体浮力材料的应变测量还没有成形的密封防护方法，而单一硅橡胶覆盖或者钎焊和薄金属盖组合的防护方式的主要适用对象为金属材料，且仍然存在一些局限性。其中单一硅橡胶覆盖防护的方法需要进行少量多次的涂抹，时间周期较长且在油水混合物的复杂介质中容易失效，而钎焊和薄金属盖的组合防护工艺相对复杂，应用范围有限，测量成本相对较高。
因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构及制作方法，突破深海浮力材料应变测量的密封防护瓶颈，避免应变片在油水混合物的复杂介质中脱落失效的现象，从而提高检测精度和可靠性、降低检测成本以及缩短周期。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构，包括固体浮力材料、粘附于固体浮力材料表面的高灵敏度应变片，所述高灵敏度应变片连接有应变片引线，所述高灵敏度应变片与固体浮力材料之间设置有防水防油的密封防护层，所述密封防护层包括覆盖于所述高灵敏度应变片表面的聚氨酯防水密封胶层、粘贴于聚氨酯防水密封胶层外侧的自粘密封防水铝箔胶带层、设置于所述自粘密封防水铝箔胶带层外侧的硅橡胶耐油防水防护层，所述应变片引线穿设于密封防护层并延伸至密封防护层外侧，所述聚氨酯防水密封胶层及硅橡胶耐油防水防护层均粘附于固体浮力材料表面。
本发明的进一步设置为：所述聚氨酯防水密封胶层与硅橡胶耐油防水防护层之间设置有自粘密封防水铝箔胶带层，所述自粘密封防水铝箔胶带层覆盖所述聚氨酯防水密封胶层。
本发明的进一步设置为：所述聚氨酯防水密封胶层、自粘密封防水铝箔胶带层、硅橡胶耐油防水防护层的面积层逐次扩大。
本发明的进一步设置为：所述应变片引线位于密封防护层一段贴合于固体浮力材料表面。
本发明的进一步设置为：一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构的制作方法，包括如下步骤：步骤S1：在待检测的深海浮力材料表面进行十字划线标记，确定高灵敏度应变片的粘贴位置；
步骤S2：以划线标记点为圆心，使用砂纸对浮力材料应变测量防护区域进行打磨处理，保留一定的粗糙度，且打磨区域要大于实际密封防护层的面积；
步骤S3：打磨完成后用清水对浮力材料表面进行清洗，待干燥处理后，通过碱性清洗剂对打磨区域残留的碎屑和油污等进行多次清洁处理，处理后干燥备用；
步骤S4：在高灵敏度应变片粘贴一侧涂抹瞬干胶水将应变片粘贴在浮力材料表面打磨标记区域，隔着保护膜用拇指均匀挤压应变片排出内部气泡，持续按压-分钟后，松开拇指等待固化；
步骤S5：高灵敏度应变片固化后，对应变片区域进行三层密封防护层，且覆盖面积逐层增大。
本发明的进一步设置为：步骤S5中，三层密封防护层分别为：第一层：揭开保护膜，在应变片区域涂抹聚氨酯防水密封胶，要求完全覆盖应变片和固化区域，形成初始密封层；
第二层：初始密封层完全固化后，用自粘密封防水铝箔胶带粘贴在初始密封层上面，形成防水隔膜，要求铝箔胶带粘贴面积大于初始密封层面积；
第三层：防水隔膜完成后，在其上表面涂抹硅橡胶层，形成耐油防水保护层，要求该层防护面积大于防水隔膜层面积，且应变片引线覆盖长度不小于3cm。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
通过密封防护层是由聚氨酯防水密封胶层、自粘密封防水铝箔胶带层以及硅橡胶防护层组成的逐层覆盖的结构，有效突破深海浮力材料应变测量的密封防护瓶颈，避免了在油水混合物的复杂介质中脱落失效的现象，从而提高检测精度、降低检测成本以及缩短周期。
本申请的密封防护结构和方法能够实现对以环氧树脂和玻璃微珠复合的固体浮力材料的应变测量，有效突破了目前针对固体浮力材料应变测量没有成形的密封防护方法的局限性，这将对提高海洋工程装备领域的可靠性具有很好的支撑作用。
本申请的密封防护结构和方法具有较强的防水和防油特色，能够很好的适用盐、水及油等多种溶剂混合的液体，避免了应变片在油水混合的高温复杂介质中容易失效或精度下降的弊端，从而提高了检测精度和可靠性，降低了成本。
本申请采用的多层密封防护结构和方法可以在很大程度上缩短密封防护的时间，简化了操作流程，提高检测效率，缩短了周期。目前，该密封防护结构和方法在浮力材料的实际深海模拟环境检测中循环使用了将近200天，最长保压时间长达96小时，应变检测成功率高达98.3％，且密封防护结构的绝缘电阻可达100MΩ以上。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图；
图2是实施例2的流程框图。
图中数字所表示的相应部件名称：1、固体浮力材料；2、高灵敏度应变片；3、聚氨酯防水密封胶层；4、自粘密封防水铝箔胶带层；5、硅橡胶耐油防水防护层；6、应变片引线；7、密封防护层。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：如图1所示，本发明提出的一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构，包括固体浮力材料1、粘附于固体浮力材料1表面的高灵敏度应变片2，高灵敏度应变片2连接有应变片引线6，高灵敏度应变片2为常用的电阻应变片，其引线通过外接导线进行延长，为现有技术，固体浮力材料1是以环氧树脂为基体，填充玻璃微珠后高温固化的复合浮体材料，表面光滑平整。
高灵敏度应变片2与固体浮力材料1之间设置有防水防油的密封防护层7，密封防护层7包括覆盖于所述高灵敏度应变片2表面的聚氨酯防水密封胶层3、设置于聚氨酯防水密封胶层3外侧的硅橡胶耐油防水防护层5，应变片引线6穿设于密封防护层7并延伸至密封防护层7外侧，聚氨酯防水密封胶层3与硅橡胶耐油防水防护层5之间设置有自粘密封防水铝箔胶带层4，自粘密封防水铝箔胶带层4覆盖所述聚氨酯防水密封胶层3。并且聚氨酯防水密封胶层3、自粘密封防水铝箔胶带层4、硅橡胶耐油防水防护层5的面积层逐次扩大。
通过密封防护层7是由聚氨酯防水密封胶层3、自粘密封防水铝箔胶带层4以及硅橡胶防护层组成的逐层覆盖的结构，有效突破深海浮力材料应变测量的密封防护瓶颈，避免了在油水混合物的复杂介质中脱落失效的现象，从而提高检测精度、降低检测成本以及缩短周期。
本申请的密封防护结构和方法能够实现对以环氧树脂和玻璃微珠复合的固体浮力材料1的应变测量，有效突破了目前针对固体浮力材料1应变测量没有成形的密封防护方法的局限性，这将对提高海洋工程装备领域的可靠性具有很好的支撑作用。
本申请的密封防护结构和方法具有较强的防水和防油特色，能够很好的适用盐、水及油等多种溶剂混合的液体，避免了应变片在油水混合的高温复杂介质中容易失效或精度下降的弊端，从而提高了检测精度和可靠性，降低了成本。
本申请采用的多层密封防护结构和方法可以在很大程度上缩短密封防护的时间，简化了操作流程，提高检测效率，缩短了周期。目前，该密封防护结构和方法在浮力材料的实际深海模拟环境检测中循环使用了将近200天，最长保压时间长达96小时，应变检测成功率高达98.3％，且密封防护结构的绝缘电阻可达100MΩ以上。
实施例2，一种实施例1所述的深海浮力材料应变测量的密封防护结构的制作方法，如图2所示，包括如下步骤：步骤S1：在待检测的深海浮力材料表面进行十字划线标记，确定高灵敏度应变片2的粘贴位置；
步骤S2：以划线标记点为圆心，使用砂纸对浮力材料应变测量防护区域进行打磨处理，保留一定的粗糙度，且打磨区域要大于实际密封防护层7的面积；
步骤S3：打磨完成后用清水对浮力材料表面进行清洗，待干燥处理后，通过碱性清洗剂对打磨区域残留的碎屑和油污等进行多次清洁处理，处理后干燥备用；
步骤S4：在高灵敏度应变片2粘贴一侧涂抹瞬干胶水将应变片粘贴在浮力材料表面打磨标记区域，隔着保护膜用拇指均匀挤压应变片排出内部气泡，持续按压1-2分钟后，松开拇指等待固化；
步骤S5：高灵敏度应变片2固化后，对应变片区域进行三层密封防护层7，且覆盖面积逐层增大。
三层密封防护层7分别为：第一层：揭开保护膜，在应变片区域涂抹聚氨酯防水密封胶，要求完全覆盖应变片和固化区域，形成初始密封层；第二层：初始密封层完全固化后，用自粘密封防水铝箔胶带粘贴在初始密封层上面，形成防水隔膜，要求铝箔胶带粘贴面积大于初始密封层面积；第三层：防水隔膜完成后，在其上表面涂抹硅橡胶层，形成耐油防水保护层，要求该层防护面积大于防水隔膜层面积，且应变片引线6覆盖长度不小于3cm。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (6)
1.一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构，包括固体浮力材料(1)、粘附于固体浮力材料(1)表面的高灵敏度应变片(2)，所述高灵敏度应变片(2)连接有应变片引线(6)，其特征在于，所述高灵敏度应变片(2)与固体浮力材料(1)之间设置有防水防油的密封防护层(7)，所述密封防护层(7)包括覆盖于所述高灵敏度应变片(2)表面的聚氨酯防水密封胶层(3)、粘贴于聚氨酯防水密封胶层(3)外侧的自粘密封防水铝箔胶带层(4)、设置于所述自粘密封防水铝箔胶带层(4)外侧的硅橡胶耐油防水防护层(5)，所述应变片引线(6)穿设于密封防护层(7)并延伸至密封防护层(7)外侧，所述聚氨酯防水密封胶层(3)及硅橡胶耐油防水防护层(5)均粘附于固体浮力材料(1)表面。
2.根据权利要求1所述的一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构，其特征在于，所述自粘密封防水铝箔胶带层(4)覆盖所述聚氨酯防水密封胶层(3)。
3.根据权利要求2所述的一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构，其特征在于，所述聚氨酯防水密封胶层(3)、自粘密封防水铝箔胶带层(4)、硅橡胶耐油防水防护层(5)的面积层逐次扩大。
4.根据权利要求3所述的一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构，其特征在于，所述应变片引线(6)位于密封防护层(7)一段贴合于固体浮力材料(1)表面。
5.一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在待检测的深海浮力材料表面进行十字划线标记，确定高灵敏度应变片(2)的粘贴位置；
步骤S2：以划线标记点为圆心，使用砂纸对浮力材料应变测量防护区域进行打磨处理，保留一定的粗糙度，且打磨区域要大于实际密封防护层(7)的面积；
步骤S3：打磨完成后用清水对浮力材料表面进行清洗，待干燥处理后，通过碱性清洗剂对打磨区域残留的碎屑和油污等进行多次清洁处理，处理后干燥备用；
步骤S4：在高灵敏度应变片(2)粘贴一侧涂抹瞬干胶水将应变片粘贴在浮力材料表面打磨标记区域，隔着保护膜用拇指均匀挤压应变片排出内部气泡，持续按压1-2分钟后，松开拇指等待固化；
步骤S5：高灵敏度应变片(2)固化后，对应变片区域进行三层密封防护层(7)，且覆盖面积逐层增大。
6.根据权利要求5所述的一种深海浮力材料应变测量的密封防护结构的制作方法，其特征在于，步骤S5中，三层密封防护层(7)分别为：第一层：揭开保护膜，在应变片区域涂抹聚氨酯防水密封胶，要求完全覆盖应变片和固化区域，形成初始密封层；
第二层：初始密封层完全固化后，用自粘密封防水铝箔胶带粘贴在初始密封层上面，形成防水隔膜，要求铝箔胶带粘贴面积大于初始密封层面积；
第三层：防水隔膜完成后，在其上表面涂抹硅橡胶层，形成耐油防水保护层，要求该层防护面积大于防水隔膜层面积，且应变片引线(6)覆盖长度不小于3cm。
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