CN111044202A

CN111044202A - 一种可重复拆装的无线智能螺栓载荷传感器

Info

Publication number: CN111044202A
Application number: CN202010110351.3A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2020-04-21

Abstract

一种可重复拆装的无线智能螺栓载荷传感器，由螺栓本体、探针、固定座、调节螺塞、敏感元件、防护壳体以及无线采集模块等部件组成。螺栓本体中心加工有小直径盲孔，固定座拧在螺栓本体的盲孔端部，敏感元件放置在固定座中，探针放置在螺栓本体盲孔中，一端顶在盲孔底部，别一端穿过固定座的小孔顶在敏感元件上，调节螺塞放置在固定座内部，既用于封堵敏感元件，又用于调节探针的松紧程度，无线采集模块安装在调节螺塞的外端，防护壳体拧在固定座的外侧，用于保护敏感元件和无线采集模块。

Description

一种可重复拆装的无线智能螺栓载荷传感器

技术领域

本发明涉及一种能够实时连续检测螺栓载荷大小的传感器，尤其是一种可重复拆装使用的无线智能螺栓传感器。

背景技术

螺栓预紧力载荷是螺栓连接结构的重要工作参数，现有检测方法主要有转角监测法、扭矩检测法、超声波检测法、振动模态检测法、压力垫圈传感器以及智能螺栓传感器等方法，其中与本发明相关的是使用智能螺栓传感器的方法。现有的智能螺栓传感器可分为两类：一类是应变式智能螺栓传感器，以微型应变计为敏感元件，应变计埋于螺栓内部，通过胶粘剂固定，但受限于应变计尺寸，螺栓开孔大，强度损失较大，不适用于小直径和高承载螺栓，配套的数据采集设备为通用电子应变仪装置，其特点是测量精度高、使用成本较低、易实现无线采集，通常应用于小规模或临时性的试验检测领域。另一类是光纤式智能螺栓传感器，以光纤为敏感元件，光纤埋于螺栓内部，通过胶粘剂固定或通孔锁定，特点是尺寸小、精度高、强度损失小，特别适合小直径螺栓检测，配套的数据采集设备为专用光纤解调装置，由于专用光纤解调设备较为复杂、成本高、功耗大、无线采集困难，目前还难以大规模应用，通常只适用于高端试验检测等领域。

上述现有智能螺栓的共同特点均是敏感元件埋于螺栓内部，并通过胶粘剂固定。由于采用了胶粘工艺，对螺栓内部安装孔的表面清洁度要求较高，但因为安装孔的直径很小，孔壁清洁非常困难，同时注胶也较为不易，胶粘质量难以保证，最重要的是敏感元件只能一次性胶粘安装，由于无法重复拆装使用，故成品率普遍不高。此外，尽管光纤式智能螺栓已经可以实现重复拆装使用，但限于光纤解调装置的成本和尺寸，目前还无法实现低成本无线采集。

发明内容

为了克服现有智能螺栓传感器无法重复拆装、成品率低以及使用成本较高等缺点。本发明提供一种可重复拆装且易于实现无线采集的智能螺栓传感器，该传感器的敏感元件安装在螺栓外部，可以方便的重复拆装使用，由于不需要胶粘固定，因此对螺栓内孔表面的清洁度要求不高；采用电应变计作为敏感元件，可以方便加装无线物联网模块，实现无线数据采集。本发明所述智能螺栓传感器，具有尺寸小、精度高、功耗低、可重复拆装和易于无线采集等特点，特别适用于电力、机械、交通、能源等大规模低成本智能物联网领域以及车轮、发动机等旋转部件的螺栓载荷实时在线检测与监测领域。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可重复拆装的智能螺栓载荷传感器，由螺栓本体、探针、固定座、调节螺塞、敏感元件、防护壳体以及无线采集模块等部件组成。螺栓本体中心加工有小直径盲孔，固定座拧在螺栓本体的盲孔端部，敏感元件放置在固定座中，探针放置在螺栓本体盲孔中，一端顶在盲孔底部，别一端穿过固定座的小孔顶在敏感元件上，调节螺塞放置在固定座内部，既用于封堵敏感元件，又用于调节探针的松紧程度，无线采集模块安装在调节螺塞的外端，防护壳体拧在固定座的外侧，用于保护敏感元件和无线采集模块。上述智能螺栓载荷传感器安装完成后，当螺栓预紧力载荷发生变化时，探针的松紧程度也会发生改变，通过探针的传递，敏感元件能够感知这种松紧变化，进而实现检测螺栓载荷变化的目的。

本发明的有益效果是，敏感元件放置于螺栓外部，通过活动探针传递载荷，无需使用胶粘剂固定，故对螺栓本体的内孔表面清洁度要求不高，传感器方便重复拆装使用，既能提高制作成品率，又可以降低使用成本，传感器整体结构紧凑，尺寸小巧，可内置无线采集模块，适用于大规模无线物联网领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1、图2是本发明的结构示意图。

图3、图4是本发明的第一个实施例的示意图。

图5、图6是本发明的第二个实施例的示意图。

在图1、图2中：1、探针（101），2、固定座（102），3、敏感元件（103），4、调节螺塞（104），5、防护壳体（105），6、无线模块（106）。

具体实施方式

在图3、图4所示的第一个实施例中，螺栓本体（122）中心加工有小直径盲孔，无线智能螺栓载荷传感器（121）安装在螺栓本体（122）的一端，通过无线通讯方式将监测数据传输给无线数据采集器（123）。其中：无线智能螺栓载荷传感器（121）的结构细节如图1所示，探针（101）放置在螺栓本体（122）的盲孔中，一端顶在盲孔底部，别一端穿过固定座（102）的小孔顶在敏感元件（103）上，调节螺塞（104）放置在固定座（102）内部，既用于封堵敏感元件（103），又用于调节探针（101）的松紧程度，无线采集模块（105）安装在调节螺塞（104）的外端，防护壳体（105）拧在固定座（102）的外侧，用于保护敏感元件（103）和无线采集模块（106）。在图4所示典型应用场景中，数个无线智能螺栓载荷传感器（131）以无线组网方式安装在监测结构（132）上，无线数据采集器（133）放置于远处。

在图5、图6所示的第二个实施例中，螺栓本体（122）中心加工有小直径盲孔，智能螺栓载荷传感器（221）安装在螺栓本体（122）的一端，通过引线（223）将监测数据传输给无线数据采集器（224）。其中：智能螺栓载荷传感器（221）的结构细节如图2所示，探针（101）放置在螺栓本体（122）的盲孔中，一端顶在盲孔底部，别一端穿过固定座（102）的小孔顶在敏感元件（103）上，调节螺塞（104）放置在固定座（102）内部，既用于封堵敏感元件（103），又用于调节探针（101）的松紧程度，防护壳体（105）拧在固定座（102）的外侧，用于保护敏感元件（103），智能螺栓传感器（221）内部不安装无线采集模块，而是将无线传输模块外置在数据采集器（224）中，监测数据先通过引线（223）传递到数据采集器（224），再通过数据采集器（224）的无线传输模块发送到用户终端。在图6所示典型应用场景中，数个智能螺栓载荷传感器（231）安装在监测结构（232）上，通过引线（233）以短距有线组网方式连接到无线数据采集器（234），无线数据采集器（234）放置于被测结构附近。

Claims

1.一种可重复拆装的无线智能螺栓载荷传感器，由螺栓本体、探针、固定座、调节螺塞、敏感元件、防护壳体以及无线采集模块等部件组成，其特征是：敏感元件放置于螺栓外部的固定座中，探针放置于螺栓本体的盲孔内，探针与敏感元件通过顶压方式接触，不使用胶粘剂固定，敏感元件一端安装有调节螺塞，无线采集模块放置在调节螺塞外侧的防护壳体内。

2.根据权利要求1所述的智能螺栓载荷传感器，其特征是：敏感元件和探针是活动的，且可以重复拆装。

3.根据权利要求1所述的智能螺栓载荷传感器，其特征是：敏感元件的背部安装有调整螺塞。

4.根据权利要求1所述的智能螺栓载荷传感器，其特征是：无线采集模块既可放置在防护壳体内部，也可以放置在防护壳体外部。