CN207364060U - 带有超声压电材料的螺栓 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供的带有超声压电材料的螺栓，在螺栓头上端面设置凹槽区域，凹槽区域内设置一凸台，超声压电材料设置在凸台上表面，在凸台与凹槽区域的内壁之间形成围绕凸台的槽形区域。将超声压电材料与螺栓端面相结合的结构，在进行基于超声波的检测时，无需每次检测都重新设置超声压电材料，提高作业效率。在批量生产时，可保证超声压电材料的设置位置较为整齐、统一，以更便于后续对该带有超声压电材料的螺栓基于超声波进行检查；基于上述凹槽区域、凸台以及在两者之间形成的槽形区域，可更便于后续对凸台上的超声压电材料进行封装，以实现对超声压电材料进行防腐、防潮等保护。

Description

带有超声压电材料的螺栓

技术领域

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及一种带有超声压电材料的螺栓。

背景技术

在大型机械设备中，成千上万的工件关系着设备的运转和操作人员的安全，比如，对于风力发电机组来说，每台兆瓦风机包括塔架螺栓、偏航轴承连接螺栓及变桨轴承连接螺栓在内的高强度螺栓数量达到了上千颗，这些螺栓的定期检查及维护关系到风力发电机组的安全运行。因此，针对已安装工件(尤其是关键工件)的定期检查(包括身份识别、状态检测等)显得尤为重要。但是，在对已安装工件进行检查时，由于工件数量众多，加上工件的自身尺寸、安装位置、安装方式等因素，使得工件的检查工作成为一个难点。

以现有螺栓为例，通常包括具有平滑上表面的螺栓头部分及螺杆部分。在身份识别方面，一般采用在螺栓头上表面喷墨或激光雕刻编号、粘贴标签等方式对螺栓身份进行区分，但是，在工件表面喷墨或者雕刻编号的方式，易受表面污染和金属锈迹的影响，而粘贴标签的方式，其寿命和可靠性则存在一定的不足，以此，无法从本质上进行螺栓身份识别；在状态检测方面，现有技术中存在将压电材料以螺栓垫片等形式置于螺栓头下方，通过激励压电材料产生超声波来检测压电材料自身形变，以实现对螺栓状态(应力)的检测，此种检测方式，一方面，检测结果是通过对设置在螺栓头下方的压电材料形变进行检测而得到的，没有结合螺栓的自身特性，检测结果的准确率不高；另一方面，每次检测时都需要将压电材料放置于待检测的螺栓头下方后才能进行检测操作，检测效率较低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带有超声压电材料的螺栓，可提高对螺栓进行超声波检测的作业效率。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

提供一种带有超声压电材料的螺栓，所述螺栓头上端面设置凹槽区域，所述凹槽区域内设置一凸台，所述凸台上表面设置超声压电材料，在所述凸台与所述凹槽区域的内壁之间形成围绕凸台的槽形区域。。

本实用新型提供的带有超声压电材料的螺栓，将超声压电材料与螺栓端面相结合的结构，在进行基于超声波的检测时，无需每次检测都重新设置超声压电材料，提高作业效率。另外，本申请将超声压电材料统一设置于凸台上表面这样的特定结构上，一方面，在批量生产时，可保证超声压电材料的设置位置较为整齐、统一，以更便于后续对该带有超声压电材料的螺栓基于超声波进行检查；另一方面，基于上述凹槽区域、凸台以及在两者之间形成的槽形区域，可更便于后续对凸台上的超声压电材料进行封装，以实现对超声压电材料进行防腐、防潮等保护。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例中超声压电材料的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中带有超声压电材料的螺栓的剖视示意图；

图3为本实用新型实施例中封装后的带有超声压电材料的螺栓的剖视示意图；

图4为本实用新型实施例中另一带有超声压电材料的螺栓的俯视结构示意图；

图5为本实用新型实施例中另一带有超声压电材料的螺栓的剖视示意图；

图6为本实用新型实施例中另一封装后的带有超声压电材料的螺栓的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

下面通过实施例来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实施例中，提供了一种带有超声压电材料的螺栓，在现有螺栓的任一端面设置有超声压电材料。其中，螺栓可包括两个端面，即位于螺栓头上方的螺栓头上端面及位于螺杆下方的螺杆下端面，也就是说，可在螺栓的螺栓头上端面设置超声压电材料，或者在螺栓的螺杆下端面设置超声压电材料。在具体实现时，以将超声压电材料设置在螺栓头上端面为例，比如可将超声压电材料直接设置在螺栓的螺栓头上端面上，也可通过在螺栓的螺栓头上端面设置特定结构用以放置超声压电材料，以实现将超声压电材料与螺栓端面结合为一体，以形成一种新型结构的螺栓。

根据实际需要，超声压电材料可采用压电陶瓷、压电单晶体等，参看图1所示，以超声压电材料为压电陶瓷为例，该超声压电材料14可包括正极141、负极142，以用于在对带有超声压电材料的螺栓进行检查(比如身份识别、状态检测)时，可将外部超声激励源的正极指针、负极指针分别连接于超声压电材料的正极141、负极142，以在对超声压电材料14施加超声激励信号后在螺栓的一端面产生超声波，然后通过检测该超声波经由螺栓内部整体并由螺栓的另一端面返回的回波信号，并基于对回波信号的分析结果对螺栓进行检查。由于回波信号经由螺栓内部整体，因此可携带螺栓的整体信息，根据对该整体信息的分析结果进行螺栓检查，也就意味着根据螺栓自身的材料特性对螺栓进行检查，以此，可提高对螺栓检查结果的准确率。

在本实施例中，一种实现方式下，该超声压电材料可以固定方式设置于螺栓的任一端面，比如可通过胶粘(如使用双组份胶、瞬干胶等)、喷溅技术、3D打印技术等将超声压电材料固定设置于螺栓的任一端面，通过该固定设置方式，设置一次即可长久使用，无须重复设置，节省人力成本；此外，采用该固定设置方式，无需如某些非固定设置方式所需的在螺栓的端面与超声压电材料之间涂抹超声耦合剂，可进一步节省材料及人力成本。

在另一种实现方式下，该超声压电材料可以非固定方式设置于螺栓的任一端面，比如可通过磁座、固定支架等手段将超声压电材料设置于螺栓的任一端面，在实际应用中，还可以在螺栓的任一端面与超声压电材料之间涂抹超声耦合剂等，以避免由于超声压电材料与螺栓端面之间存在气隙而导致超声波会在空气界面发生发射，大部分超声波无法进行螺栓内部的情况，以此，通过该非固定设置方式，可在超声压电材料发生故障、损坏时，更便于更换超声压电材料，而无需对螺栓整体进行更换，以节省成本。

通过上述设置方式，可将超声压电材料与螺栓的任一端面相结合以形成带有超声压电材料的螺栓，基于此种结构的螺栓，无需如现有技术中在每次螺栓检查时都重新在螺栓上设置超声压电材料，以此，可有效提高作业效率。

关于超声压电材料的具体设置方式，在本实施例中，一种具体设置方式中，参看图2所示，可直接在螺栓头10上端面11设置超声压电材料14，通过此种直接设置方式，可更便于设置超声压电材料，操作方便，且可保证操作效率。参看图3，在此种设置方式下，还可通过封装结构15对超声压电材料14进行封装，该封装结构15比如可为塑料、硅胶等材质的盖子等形式以盖扣住超声压电材料14，以通过该封装结构可实现对超声压电材料的防腐、防潮、防水等保护，以延长超声压电材料的使用寿命，进而延长带有超声压电材料的螺栓的使用寿命。

在另一种具体设置方式中，可通过在螺栓头上端面设置特定的用于放置超声压电材料的结构以完成超声压电材料的设置，比如，可以为在螺栓头上端面设置凸起结构(比如可与以下图4所示的凸台13类似)，然后将超声压电材料设置于该凸起结构上(图中未示出)。再比如，参看图4至5所示，可在螺栓头10上端面11设置凹槽区域12，在凹槽区域12内设置一凸台13，该凸台13上表面设置超声压电材料14，且在凸台13与凹槽区域12的内壁之间形成围绕凸台13的槽形区域15。

通过将超声压电材料设置于上述特定的用于放置超声压电材料的结构中，一方面，将超声压电材料统一设置于凸台上表面、凸起结构上等特定结构上，在批量生产时，可保证超声压电材料的设置位置较为整齐、统一，以更便于后续对该带有超声压电材料的螺栓基于超声波进行检查；另一方面，基于上述凹槽区域、凸台以及在两者之间形成的槽形区域，可更便于后续对凸台上的超声压电材料进行封装，以实现对超声压电材料进行防腐、防潮等保护。

在实际应用中，凸台13的高度可设置为低于凹槽区域12的内壁的高度，使得凸台整体位于凹槽区域的范围内，以更利于后续对设置于凸台上的超声压电材料进行封装，实现对超声压电材料进行防腐、防潮、防水等保护。

在本实施例中，凹槽区域12的横截面形状可包括多种设置方式，比如可为如图2、3中所示的圆形，也可设置为与螺栓头横截面相匹配的六角形，还可以设置方形等，也就是说，可根据实际需要灵活设置凹槽区域12的横截面形状，适应多种应用场合(比如不同的机器、不同的结构等)，以保证该带超声压电材料的螺栓的适用性更广泛。

此外，凸台13的横截面形状也可包括多种设置方式，比如可为如图2、3中所示的圆形，也可设置为与螺栓头横截面相匹配的六角形，还可以设置方形等，其中，凸台13可与凹槽区域12的横截面形状相匹配(如图2、3所示均为圆形)，当然两者也可不相匹配。也就是说，可根据实际需要灵活设置凸台13的横截面形状，适应多种应用场合，以保证该带超声压电材料的螺栓的适用性更广泛。

参看图6，在另一实施例中，该带有超声压电材料的螺栓还可包括封装结构30，该封装结构30可覆盖凸台13上表面的超声压电材料14，并可嵌入固定于槽形区域12中。

该封装结构30包括多种实现方式，比如，在一种实现方式中，可采用盖体结构，相当于在凸台13上加一个盖子，且该盖子正好与凹槽区域12相匹配。在另一种实现方式中，可采用填充材料(比如塑料、硅胶等)，将该填充材料覆盖超声压电材料14并且填充于凹槽区域12中。通过该封装结构可实现对超声压电材料的防腐、防潮、防水等保护，以延长超声压电材料的使用寿命，进而延长带有超声压电材料的螺栓的使用寿命。

在实际应用中，可在封装结构30上对应于超声压电材料14的正、负极区域(通常超声压电材料的正极处于中心区域、负极处于边缘区域，比如图1所示超声压电材料14的正极141、负极142所在区域)，分别设置正级触点301和负极触点302，以用于在对该封装后的带有超声压电材料的螺栓进行检查(比如身份识别、状态检测)时，可将超声激励源的正极指针、负极指针分别连接于超声压电材料的正极触点301、负极触点302，或者，将超声激励源的正极指针、负极指针分别连接于由正极触点301、负极触点302分别连接的引线，以在对超声压电材料14施加超声激励信号后在螺栓头上端面产生超声波，然后通过检测该超声波经由螺栓内部整体并由螺杆下端面返回的回波信号，并基于对回波信号的分析结果对螺栓进行检查。由于回波信号经由螺栓内部整体，因此可携带螺栓的整体信息，根据对该整体信息的分析结果进行螺栓检查，也就意味着根据螺栓自身的材料特性对螺栓进行检查，以此，可提高对螺栓检查结果的准确率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种带有超声压电材料的螺栓，其特征在于：所述螺栓头上端面设置凹槽区域，所述凹槽区域内设置一凸台，所述凸台上表面设置超声压电材料，在所述凸台与所述凹槽区域的内壁之间形成围绕凸台的槽形区域。

2.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于，所述凸台的高度低于所述凹槽区域的内壁的高度。

3.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于，所述凹槽区域的横截面形状为圆形、方形、六角形中的任一种。

4.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于，所述凸台的横截面形状为圆形、方形、六角形中的任一种。

5.根据权利要求1至4任一所述的螺栓，其特征在于：还包括封装结构，所述封装结构覆盖所述凸台上表面的超声压电材料，并嵌入固定在所述槽形区域中。

6.根据权利要求5所述的螺栓，其特征在于，所述封装结构上对应于超声压电材料的正、负极区域分别设置正、负极触点。

7.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于，所述超声压电材料通过胶粘、喷溅、3D打印中任一固定设置方式设置于所述凸台上表面；或者，

所述超声压电材料通过磁座或者固定支架的非固定设置方式设置于所述凸台上表面。