CN217403647U - 一种可以平稳支撑扳手套筒的垫片式传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于紧固件检测技术领域，公开了一种可以平稳支撑扳手套筒的垫片式传感器，包括弹性管柱体、测量电路，所述弹性管柱体中间有与螺栓配套的通孔，所述测量电路包括由应变片和标准电阻组成的测量电桥，所述应变片顺轴向方向粘贴在弹性管柱体外侧面上；其特征在于，还包括橡胶环，所述橡胶环套装在弹性管柱体上，所述测量电路设置在橡胶环与弹性管柱体之间，传感器两端与相应扳手套筒下端对应的支撑面平整，且该支撑面与弹性管柱体对应侧端面齐平。本实用新型的垫片式传感器有利于扳手套筒对螺栓的安装操作符合规范，并提升效率。

Description

一种可以平稳支撑扳手套筒的垫片式传感器

技术领域

本实用新型属于紧固件检测技术领域，尤其涉及一种垫片式传感器。

背景技术

许多工程装备中对螺栓连接的预紧力乃至安装过程中多个螺栓紧固力的施加顺序有严格要求或规范，因而螺栓预紧力的检测需求巨大。以往常通过液压扭矩扳手等工具检测施工中紧固的扭矩参数来间接估计螺栓预紧力大小。但是，实际的螺栓旋紧扭矩与拉伸紧固力并不一定是一致的，直接对后者测量所得的数据显然更为可靠。

圆环式或垫片式的力传感器使用时被螺栓穿过，垫于螺栓和装备之间，能够直接测量螺栓所受的拉伸力，亦即螺栓预紧力。现有的垫片式传感器有基于电阻、电容、光学、超声波等各种原理技术设计的。为主要适应于户外大型工程、螺栓预紧力较大的工况情景，在综合考虑结构力学、方案成本、应用可靠性、可维护及耐久性等问题后，本实用新型采用电阻应变片半桥采集垫片上承载的压力信号的方案。

现有的电阻应变片原理的垫片式传感器主要有剪切梁式和弹性管柱式两种。其中剪切梁式垫片传感器将应变片沿径向贴在剪切梁上，但其缺点是结构承重能力较差，不适用于桥梁、风力发电等大型工程中所用的预紧力上吨级的螺栓。

弹性管柱式垫片传感器的应变片沿轴向贴在管柱外壁上，承重能力较强，可以应用于大型工程。但现有的管柱式传感器的一个普遍问题是，由于垫片式传感器上端面与螺母接触承压的管柱凸出，外侧的壳体上表面相对管柱有高度落差，施工安装时螺母扳手若靠在垫片式传感器壳体上，扳手套筒低于螺母位置，扳手与螺母接触面积不足，施加扭矩时容易发生打滑、磨损螺母；而若悬空手持扳手使之与螺母位置对齐，则由于缺少支撑参照，扳手难以保持水平，扳手套筒轴线和螺母轴线有倾角，靠点接触施力，同样容易使螺母棱角被磨损掉。另外，现有的一些垫片式传感器与扳手套筒接触的区域也有环形凹陷结构，则会进一步妨碍扳手套筒与传感器、螺母保持轴向平行。

发明内容

本实用新型的目的在于针对螺栓预紧力检测需要，提供一种垫片式传感器，从结构上克服安装时扳手套筒容易操作不规范、引起螺母螺帽磨损的问题。

本实用新型的技术方案是：一种可以平稳支撑扳手套筒的垫片式传感器，包括弹性管柱体、测量电路，所述弹性管柱体中间有与螺栓配套的通孔，所述测量电路包括由应变片和标准电阻组成的测量电桥，所述应变片顺轴向方向粘贴在弹性管柱体外侧面上；其特征在于，还包括橡胶环，所述橡胶环套装在弹性管柱体上，所述测量电路设置在橡胶环与弹性管柱体之间，传感器两端与相应扳手套筒下端对应的支撑面平整，且该支撑面与弹性管柱体对应侧端面齐平。

进一步地，所述垫片式传感器两端和相应扳手套筒对应的支撑面不小于套筒的外径。

进一步地，所述测量电路中应变片以外的元件嵌装在橡胶环内侧设有的凹槽内。

进一步地，作为一种结构选择：所述弹性管柱体两端面完全由管柱体两端径向向外延伸的凸环构成，端面为一体的圆环平面，所述橡胶环整体嵌在弹性管柱体内两个凸环之间。

作为另一种结构选择：所述弹性管柱体上下端面，包括弹性管柱体端面构成的内环面和橡胶环端面构成的外环面两部分，内环面和外环面齐平相接；弹性管柱体两端分别有径向向外少许扩展的凸环，用以固定橡胶环。

作为第三种结构选择：所述弹性管柱体下端径向向外扩出较大的凸环，其外径和橡胶环相等，构成传感器下端面；弹性管柱体上端设径向向外少量外出的凸环，其外径小于橡胶环；下方凸环和橡胶环下端面相贴，上方凸环用于橡胶环上端内侧配合固定，防止橡胶环向上滑出。

进一步地，所述应变片在所述弹性管柱体外周按90°间隔贴4片或45°间隔贴8片。应变片均分两组各自串联后接入测量电桥的两个桥臂，另外两个桥臂配备等值的标准电阻，构成测量半桥从而采集垫片轴向应变信号。

进一步地，所述橡胶环外侧设有连接口，与测量电路相连。连接口可与外部设备相连，用于供电、传送信号或数据。

进一步地，所述连接口为标准USBType-C接口。用已经成熟且主流的USBType-C接口，较小体积的扁平形状易于布置在橡胶环侧面，且具有可以正反双插、稳定性好、扩展性强的优点。

本实用新型所述的垫片式传感器，由于其端面和套筒相接触支撑区域平整、相对管柱体端部没有高度落差，有利于安装操作中扳手套筒和螺母位置对其并保持轴向平行，符合操作规范，从而能够有效避免螺栓损坏，也可提升安装操作的效率。

附图说明

图1为液压扳手和螺母及现有垫片式传感器配合关系的示意图。

图2为扳手套筒和螺母及现有垫片式传感器配合关系的剖面示意图。

图3为本实用新型所述垫片式传感器的示意图。

图4为所述测量电路的示意图。

图5为本实用新型的垫片式传感器与螺母及扳手套筒配合关系的剖面示意。

图6为采用结构一的垫片式传感器示意图。

图7为图6的垫片式传感器的剖面视图。

图8为采用结构二的垫片式传感器示意图。

图9为图8的垫片式传感器的剖面视图。

图10为采用结构三的垫片式传感器的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型的技术方案作进一步介绍。

参照图1和图2，一种现有的垫片式传感器内圈承压管柱41凸出于壳体42上盖面。用液压扳手3对螺母5进行紧固时，螺母5紧压在管柱体41上端面，而扳手套筒31自然地会靠在壳体42上盖面，但两者之间存在H的高度落差，将使得套筒31与螺母5的接触面积减少。如图2所示螺母5有长达h的厚度外露，没有与套筒31内壁接触。这将导致螺母下半部分承受扭矩过大，超出正常工作载荷，导致棱面磨损，进而使整个螺母不可用。

若安装时手动抬高扳手3位置，使之与螺母3在高度方向对齐，那么又会由于扳手下端不能靠垫片式传感器上端面借力支撑，手持的扳手易抖动，难以保持水平，即套筒31与螺母5轴线会产生倾斜角度。此时套筒31内壁与螺母外侧面不再紧密贴合，套筒对螺母施加扭矩过程中主要是套筒内壁与螺母的有限的角点接触，接触点应力极大而极易使螺母的角被磨损，进而易使整个螺母损坏不可用。

本实用新型的垫片式传感器如图3所示，包括弹性管柱体11，测量电路和橡胶环12。弹性管柱体11中间为和螺栓配套的通孔，橡胶环12装在弹性管柱体上，所述测量电路设置在橡胶环与弹性管柱体之间。垫片式传感器两端与相应扳手套筒下端对应的支撑面平整，且该支撑面与弹性管柱体对应侧端面齐平。所述测量电路包括由应变片和标准电阻组成的测量电桥，顺轴向方向粘贴在弹性管柱体外侧面上。橡胶环12外侧设有与测量电路相连的USBType-C接口121，配套的外部设备可通过该接口与传感器直接相连，进行外部供电、信号/数据传输。

如图4所示为垫片式传感的内部电路。所述应变片有八个，绕弹性管柱体外周间隔45°设置，平分成两组各自串联后总阻值分别记为R1和R3，连入测量电桥相对的两个桥臂，另外两个桥臂配备等值的标准电阻R2和R4，构成测量半桥电路从而采集垫片轴向应变信号。

该垫片式传感器克服了前述图1、图2的问题。如图5所示，操作人员用扳手紧固螺母5 时，套筒31自然靠在垫片式传感器的上端，由于其所贴靠的支撑面和支撑螺母5的弹性管柱体11上端面高度一致，套筒7就能够自然与螺母5在轴向对齐，螺母的完整侧面都处在套筒中，保证了两者最大的接触面积。另一方面，由于套筒所贴靠的传感器支撑面区域平整，操作人员很容易通过目测两者之间有无缝隙来判断扳手是否达到水平，并维持其水平状态，即维持套筒31和传感器通孔及螺母轴向平行，从而确保施力过程中套筒31内壁和螺母5外棱面为正确的面接触而非点接触。

因此本实用新型能从形状结构上避免操作人员的不当操作，保证套筒和螺母的具有足够接触面积以及相互轴向平行，可以有效减少因应力集中导致的螺母棱和角被磨损乃至损坏报废。

具体地，上述垫片式传感器的弹性管柱体11和橡胶环12之间的设置方式有三种：

结构一

参照图6与图7，弹性管柱体11上下端面径向向外扩出凸环，橡胶环12外径等于凸环外径，完全嵌装在上下凸环之间。

结构二

参照图8与图9，弹性管柱体11上下端面有径向向外少量扩出的凸环，用以定位固定橡胶环12，橡胶环12的外径大于凸环外径。

结构三

参照图10的剖面示意图，弹性管柱体11下端面径向向外扩出较大的凸环，其外径和橡胶环12相等，弹性管柱体11上端面设径向向外少量外扩出的凸环；下方凸环和橡胶环12下端面相贴，上端小凸环用于橡胶环12上端内侧配合固定，防止橡胶环向上滑出。

以上具体实施方式并非对本实用新型的全部限定，基于本实用新型内容和实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其实实施例都属于本实用新型保护的范围。

Claims (9)

1.一种可以平稳支撑扳手套筒的垫片式传感器，包括弹性管柱体、测量电路，所述弹性管柱体中间有与螺栓配套的通孔，所述测量电路包括由应变片和标准电阻组成的测量电桥，所述应变片顺轴向方向粘贴在弹性管柱体外侧面上；其特征在于，还包括橡胶环，所述橡胶环套装在弹性管柱体上，所述测量电路设置在橡胶环与弹性管柱体之间，传感器两端与相应扳手套筒下端对应的支撑面平整，且该支撑面与弹性管柱体对应侧端面齐平。

2.如权利要求1所述的垫片式传感器，其特征在于，所述垫片式传感器两端和相应扳手套筒对应的支撑面不小于套筒的外径。

3.如权利要求1所述的垫片式传感器，其特征在于，所述测量电路中应变片以外的元件嵌装在橡胶环内侧设有的凹槽内。

4.如权利要求1或2或3所述的垫片式传感器，其特征在于，所述弹性管柱体两端面完全由管柱体两端径向向外延伸的凸环构成，端面为一体的圆环平面，所述橡胶环整体嵌在弹性管柱体内两个凸环之间。

5.如权利要求1或2或3所述的垫片式传感器，其特征在于，所述弹性管柱体上下端面，包括弹性管柱体端面构成的内环面和橡胶环端面构成的外环面两部分，内环面和外环面齐平相接；弹性管柱体两端分别有径向向外少许扩展的凸环，用以固定橡胶环。

6.如权利要求1或2或3所述的垫片式传感器，其特征在于，所述弹性管柱体下端径向向外扩出较大的凸环，其外径和橡胶环相等，构成传感器下端面；弹性管柱体上端设径向向外少量外出的凸环，其外径小于橡胶环；下方凸环和橡胶环下端面相贴，上方凸环用于橡胶环上端内侧配合固定，防止橡胶环向上滑出。

7.如权利要求1所述的垫片式传感器，其特征在于，所述应变片在所述弹性管柱体外周按90°间隔贴4片或45°间隔贴8片。

8.如权利要求1所述的垫片式传感器，其特征在于，所述橡胶环外侧设有连接口，与测量电路相连。

9.如权利要求8所述的垫片式传感器，其特征在于，所述连接口为标准USBType-C接口。

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