[发明专利]一种用于检测螺栓预紧力的垫片型压力传感器

说明书

本发明涉及一种用于检测螺栓预紧力的垫片型压力传感器，包括上盖和壳体，上盖内嵌于壳体的顶部，所述上盖与壳体之间依次安装有第一弹性体、上极板、第二弹性体，第一弹性体、上极板和第二弹性体的中心位置分别开设有大小一致的第二圆孔，上极板连接有用于测量电容值的交流测量仪器，上盖和壳体共同构成下极板，上极板与下极板之间不存在接触，当第一弹性体和/或第二弹性体受压变形时，上极板与下极板之间的间距发生变化，使得上极板与下极板之间产生的电容值发生变化，根据电容值的变化，以检测螺栓预紧力。与现有技术相比，本发明利用弹性体和平行板电容器为基本力电转换结构，结合交流测量仪器，能够实时准确地检测螺栓预紧力。

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，尤其是涉及一种检测螺栓预紧力的垫片型压力传感器。

背景技术

高强度螺栓被广泛应用于土木建筑及机械安装等工业领域，高强度螺栓的预紧力通常达到十几吨甚至二十几吨，其载荷巨大，因此，对于紧固连接处的安全性要求都比较高，在使用螺栓作为关键处的紧固件时，通常需要准确地检测与控制螺栓的轴向应力，即螺栓预紧力，以保证连接的安全性与可靠性。

传统的螺栓预紧力测量方法有力矩扳手和超声波测力法，其中，由力矩扳手测出的轴向力并不可靠，首先力矩扳手本身需要定期的校验和维护，其次在实际应用中容易受到其他因素影响；而利用超声波检测螺栓轴向应力则有很大的局限性，不适于真空环境、高温环境以及机械结构复杂的情况，因此，目前常采用螺栓监测传感器进行螺栓预紧力的检测，但现有的螺栓检测传感器在应用于高强度螺栓达十几吨的预紧力情况时，测量精度较低，且难以做到实时检测，也就不能及时发现螺栓预紧力的异常情况，容易导致安全事故的发生。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实时检测螺栓预紧力的垫片型压力传感器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于检测螺栓预紧力的垫片型压力传感器，包括上盖和壳体，所述上盖内嵌于壳体的顶部，所述上盖的中心位置和所述壳体的底部中心位置分别开设有大小一致的第一圆孔，所述上盖与壳体之间依次安装有第一弹性体、上极板、第二弹性体，所述第一弹性体、上极板和第二弹性体的中心位置分别开设有大小一致的第二圆孔，所述上极板连接有用于测量电容值的交流测量仪器，所述上盖和壳体共同构成下极板，所述上极板与下极板之间不存在接触，当第一弹性体和/或第二弹性体受压变形时，上极板与下极板之间的间距发生变化，使得上极板与下极板之间产生的电容值发生变化，根据电容值的变化，以检测螺栓预紧力。

进一步地，所述第二圆孔的直径大于第一圆孔的直径，所述第一圆孔内套有用于导向和定位的内环，所述内环与第二圆孔之间套有用于绝缘的隔离环，以保证上极板与内环之间不会接触导通。

进一步地，所述第一弹性体覆盖于上极板的上方，且包裹于上极板的侧面，所述第一弹性体的顶部与上盖的底部相抵触，所述第二弹性体的底部与壳体内底面相抵触，所述第一弹性体靠近隔离环一侧的厚度与第二弹性体的厚度相同，以保证第一弹性体与第二弹性体在受压方向的线性变化相同。

进一步地，所述第一弹性体与第二弹性体的外径均小于所述壳体的内径，以保证第一弹性体和/或第二弹性体受压变形的空间余量。

进一步地，所述壳体外侧开设有螺纹通孔，所述螺纹通孔的轴线与上极板的轴向中心面齐平，所述螺纹通孔内安装有信号接头，所述信号接头内设有用于连接上极板与交流测量仪器的信号线。

进一步地，所述上级板的侧面设置有用于连接信号线的平面结构，以保证连接压实的可靠性。

进一步地，所述上盖、壳体和上极板均采用碳钢材料。

进一步地，所述第一弹性体和第二弹性体均采用Ultem加玻璃纤维强化材料。

进一步地，所述隔离环采用橡胶材料。

进一步地，所述交流测量仪器为交流电桥。