CN210461348U - 一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件及在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件，包括紧固件本体，所述紧固件本体的固定部与被连接件连接后，其螺纹部与螺母旋紧，所述螺母上设置有固定罩，所述固定罩的内腔设置有用以检测所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度的角度检测装置。本实用新型还公开了一种能感知紧固件螺母松动的在线监测系统。本实用新型能够检测螺母与紧固件本体所发生的相对转动角度，进而获得松动程度，与现有技术相比具有精度高、结果数据化的优点。而且能够将测量到的相对转动角度通过有线或无线信号发射模块传输到远端服务器中，作松动程度在线监测。

Description

一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件及在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及紧固件领域，特别涉及一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件及在线监测系统。

背景技术

由于生产操作上的需要以及制造、安装、检修、运输的方便，容器经常做成可拆卸的结构，法兰连接是最常见的可拆卸连接结构。法兰连接除了满足法兰强度、刚度的要求外，还要保证在操作工况下法兰面之间不发生泄露。法兰连接依靠螺栓压紧法兰，从而把垫片压紧达到密封效果。

目前，监测螺栓松动方法有：力矩法、画线标记法。各种方法特点如下：

力矩法是用测力矩扳手测量是否打紧，是国内外长期以来应用广泛的方法。由于其通过扭力间接测量预紧力，相同的扭力不同的摩擦系数对应不同的预紧力。所以其误差达+/-35％以上。而且所有螺栓都需要测力矩扳手重新打紧确认，工作量很大。

画线标记法，只能通过肉眼大概判断，松动导致的微小转动肉眼很难分辨。

以上方法都不能很好精确的监测螺栓松动。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件，本实用新型的目的之二在于提供一种能感知紧固件螺母松动的在线监测系统。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件，包括紧固件本体，所述紧固件本体的固定部与被连接件连接后，其螺纹部与螺母旋紧，其特征在于，所述螺母上设置有固定罩，所述固定罩的内腔设置有用以检测所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度的角度检测装置。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述角度检测装置包括设置在所述固定罩内用以检测所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度的TMR隧道磁阻传感器组件或GMR磁场传感器组件。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述角度检测装置包括设置在所述固定罩内用以检测所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度的编码器，所述编码器的底部固定在所述固定罩内壁顶部且其输出轴与所述紧固件本体端部连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述角度检测装置具有与外界数据接收端相对应的有线或无线信号发射模块。

一种能感知紧固件螺母松动的在线监测系统，包括如上述技术方案所述的能感知紧固件螺母松动的智能紧固件和能够对所述角度检测装置所获取的螺母与紧固件本体所发生的相对转动角度进行处理的数据处理系统。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述数据处理系统对角度检测装置所获取的螺母与紧固件本体所发生的相对转动角度进行处理的方式包括但不限于对该相对转动角度进行计算得出松动程度或对该相对转动角度直接获取显示。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述松动程度α＝θ*100/β，其中，α的单位为％，β为全松动转动角度，β的单位为角度，可通过理论计算得出，θ为螺母与紧固件本体所发生的相对转动角度，θ的单位为角度。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述数据处理系统包括数据接收端、数据处理器和远端服务器，所述数据接收端与所述角度检测装置连接，所述数据接收端将数据送至所述数据处理器进行处理，将所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度数据转化为松动程度数据或者直接显示的数据，之后再送至所述远端服务器。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述远端服务器还与报警装置连接，当所述远端服务器接收到所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度数据超过预设定值时，所述报警装置发出警报。

由于采用了如上的技术方案，本实用新型能够检测螺母与紧固件本体所发生的相对转动角度，进而获得松动程度，与现有技术相比具有精度高、结果数据化的优点。而且能够将测量到的相对转动角度通过有线或无线信号发射模块传输到远端服务器中，作松动程度在线监测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种能感知紧固件螺母松动的监测装置的结构示意图。

图2是本实用新型一种能感知紧固件螺母松动的监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本实用新型。

参见图1所示的一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件，包括紧固件本体100，本实施例中的紧固件本体100为螺栓，螺栓的杆部依次穿过第一被连接件10和第二被连接件20，然后螺栓的螺纹部110扣上垫片30之后与螺母200旋紧。螺母200上设置有固定罩300，固定罩300的内腔设置有用以检测螺母200与紧固件本体100所发生的相对转动角度的角度检测装置。

本实施例中的角度检测装置包括设置在固定罩300内用以检测螺母200与紧固件本体100所发生的相对转动角度的TMR隧道磁阻传感器，TMR隧道磁阻传感器组件包括固定在固定罩300内的TMR传感器以及固定在紧固件本体100端部的磁块420。只要螺母200与紧固件本体100发生相对转动，TMR传感器410就能感应到磁块420相对位置改变而引起的磁场变化，即可测出转动角度，而TMR传感器为现有技术，市面上可以购买，其工作原理也是本领域的公知常识。当然，角度检测装置还可以为其他形式，例如，角度检测装置为GMR磁场传感器组件，其工作原理与TMR隧道磁阻传感器组件近似，也为现有技术。又或者例如角度检测装置也可以包括设置在固定罩内用以检测螺母与紧固件本体所发生的相对转动角度的编码器，编码器的底部固定在固定罩内壁顶部且其输出轴与紧固件本体端部连接。只要螺母与紧固件本体发生相对转动，编码器就能感应到螺母与紧固件本体相对位置改变，即可测出转动角度，而编码器为现有技术，也是市面上可以购买。

角度检测装置具有与外界数据接收端相对应的有线或无线信号发射模块411，有线或无线信号发射模块在市面上均可以购买，为现有技术。固定罩300为透明状，由不具备信号屏蔽效果的材料制成，避免固定罩300的内部形成信号屏蔽区域。

参见图2所示的一种能感知紧固件螺母松动的在线监测系统，包括能感知紧固件螺母松动的智能紧固件和数据处理系统，数据处理系统能够对角度检测装置所获取的螺母200与紧固件本体100所发生的相对转动角度进行处理。

本实施例的数据处理系统对角度检测装置所获取的螺母200与紧固件本体100所发生的相对转动角度进行处理的方式包括但不限于对该相对转动角度进行计算得出松动程度或对该相对转动角度直接获取显示。松动程度α＝θ*100/β，其中，α的单位为％，β为全松动转动角度，β的单位为角度，可通过理论计算得出，例如以M30螺栓为例，螺栓的杨氏模量M＝210,螺栓有效横截面积为D＝561mm²，其螺距为P＝3.5mm，其全松状态预紧力为0，其全紧状态预紧力为F＝384KN,螺栓连接处参与伸长变形的原始长度L＝200mm，由全松到全紧状态螺栓的伸长量△L＝F*L/(E*D)＝0.651897mm。此伸长量让螺母转动的角度β＝360*△L/P＝67.05°，例如该M30螺栓在全紧状态下由角度检测装置所获取的螺母200与紧固件本体100所发生的相对转动角度θ为6.7°，则根据公式松动程度α＝θ*100/β，可得此时的M30螺栓的松动程度α＝10％。

本实施例中的数据处理系统包括数据接收端500、数据处理器600和远端服务器700。数据接收端500与角度检测装置的有线或无线信号发射模块411连接，数据接收端500将数据送至数据处理器600进行处理，将螺母200与紧固件本体100所发生的相对转动角度数据转化为松动程度数据或者直接显示的数据，之后再送至远端服务器700。

工作时，当松动导致螺母200与紧固件本体100出现微小的转动，角度检测装置能监测并将数据传送至数据处理系统进行处理，量化转动角度，再通过上述公式计算出螺栓松动程度。

为了使得本实用新型能够实时发出警报，本实施例中的远端服务器700还与报警装置800连接，当远端服务器700接收到螺母200与紧固件本体100所发生的相对转动角度数据超过预设定值时，报警装置800发出警报，实现在线监测功能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件，包括紧固件本体，所述紧固件本体的固定部与被连接件连接后，其螺纹部与螺母旋紧，其特征在于，所述螺母上设置有固定罩，所述固定罩的内腔设置有用以检测所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度的角度检测装置。

2.如权利要求1所述的一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件，其特征在于，所述角度检测装置包括设置在所述固定罩内用以检测所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度的TMR隧道磁阻传感器组件或GMR磁场传感器组件。

3.如权利要求1所述的一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件，其特征在于，所述角度检测装置包括设置在所述固定罩内用以检测所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度的编码器，所述编码器的底部固定在所述固定罩内壁顶部且其输出轴与所述紧固件本体端部连接。

4.如权利要求1所述的一种能感知紧固件螺母松动的智能紧固件，其特征在于，所述角度检测装置具有与外界数据接收端相对应的有线或无线信号发射模块。

5.一种能感知紧固件螺母松动的在线监测系统，其特征在于，包括如上述权利要求1-4中任一权利要求所述的能感知紧固件螺母松动的智能紧固件和能够对所述角度检测装置所获取的螺母与紧固件本体所发生的相对转动角度进行处理的数据处理系统。

6.如权利要求5所述的一种能感知紧固件螺母松动的在线监测系统，其特征在于，所述数据处理系统对角度检测装置所获取的螺母与紧固件本体所发生的相对转动角度进行处理的方式包括但不限于对该相对转动角度进行计算得出松动程度或对该相对转动角度直接获取显示。

7.如权利要求6所述的一种能感知紧固件螺母松动的在线监测系统，其特征在于，所述松动程度α＝θ*100/β，其中，α的单位为％，β为全松动转动角度，β的单位为角度，可通过理论计算得出，θ为螺母与紧固件本体所发生的相对转动角度，θ的单位为角度。

8.如权利要求5所述的一种能感知紧固件螺母松动的在线监测系统，其特征在于，所述数据处理系统包括数据接收端、数据处理器和远端服务器，所述数据接收端与所述角度检测装置连接，所述数据接收端将数据送至所述数据处理器进行处理，将所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度数据转化为松动程度数据或者直接显示的数据，之后再送至所述远端服务器。

9.如权利要求8所述的一种能感知紧固件螺母松动的在线监测系统，其特征在于，所述远端服务器还与报警装置连接，当所述远端服务器接收到所述螺母与所述紧固件本体所发生的相对转动角度数据超过预设定值时，所述报警装置发出警报。

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