[实用新型]一种基于共混聚合物材料体系的张力自感应式绳索

说明书

本实用新型公开了一种基于共混聚合物材料体系的张力自感应式绳索，包括张力组件、共混导电复合体系、储电及放点组件、电阻测量组件和信号调制及传输组件，所述共混导电复合体系位于所述张力组件的内部，其外形与所述张力组件的内部构造相契合；所述共混导电复合体系由外层的保护区域和内层的压阻感应区域构成；所述储电及放点组件、电阻测量组件和信号调制及传输组件位于所述共混导电复合体系的内层。本实用新型利用碳材料填充的聚合物共混导电复合体系，在压力状态下，碳材料经物理接触而形成导电网络，同时搭配感应电路，可以有效对绳索的使用状态进行监测，且能够自适应绳索的拉伸与轻微弯折，不仅提升了作业的安全性，还扩大了智能绳索的应用场景。

技术领域

本实用新型涉及绳索技术领域，具体涉及一种基于共混聚合物材料体系的张力自感应式绳索。

背景技术

利用绳索内置的压力传感器感知绳索外围对内部的侧向压力可转变为绳索的径向载荷力，能提前发出断裂警报，增加绳缆使用的安全性。传统的压力传感器是刚性的，具有固定的尺寸和形状，不能提供足够的灵敏度和挠性，无法适应绳索对于柔性的本质要求。

目前国内智能绳索的实用新型成果较少，起步较晚。利用现存的张力传感器无法内嵌在绳索内部以满足智能绳索在多种复杂环境的使用要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于共混聚合物材料体系的张力自感应式绳索，以解决现有传感器无法内嵌于绳索内部，对绳索所受张力无法进行实时监测的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于共混聚合物材料体系的张力自感应式绳索，包括张力组件、共混导电复合体系、储电及放点组件、电阻测量组件和信号调制及传输组件；所述共混导电复合体系位于所述张力组件的内部，其外形与所述张力组件的内部构造相契合；所述共混导电复合体系由外层的保护区域和内层的压阻感应区域构成；所述储电及放点组件、电阻测量组件和信号调制及传输组件位于所述共混导电复合体系的内层。

优选地，所述共混导电复合体系外层的保护区域由弹性橡胶集合物组成；所述共混导电复合体系内层的压阻感应区域由压阻感应材料组成。

优选地，所述共混导电复合体系中所使用的导电性碳材料包括石墨、炭黑、短碳纤维及石墨烯材料中的一种或两种碳基材料，质量分数为所述共混导电复合体系的5％-10％。

优选地，所述共混导电复合体系中所使用的绝缘性聚合物材料包括聚酰亚胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚酯和聚酰胺中的一种或两种，质量分数为所述共混导电复合体系的20％-30％。

优选地，所述共混导电复合体系中抗氧剂由1076、1010和HP-136按照重量比0.5：1：0.2组成；质量分数为所述共混导电复合体系的0.2％-1％。

优选地，所述的储电及放电组件为内嵌可移动式电源供应的高压振荡电路，放电电压为1kV-40kV。

优选地，所述电阻测量组件以布置在共混导电复合体系内部上下两侧的金属网作为电极，同时连接有电阻测量电路。

优选地，所述的信号调制及传输组件将感应阻值信号调试为绳索内向侧压力信号，转化为绳索轴向张力。

优选地，该张力自感应式绳索投入使用前施加3-10次的10％-30％的循环载荷。

优选地，所述信号调制及传输组件通过无线输出方式与外置的张力显示组件进行信号传输。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用碳材料填充的聚合物共混导电复合体系，在压力状态下，碳材料经物理接触而形成导电网络是其导电的根源，同时搭配感应电路，可以有效对绳索的使用状态进行监测，且能够自适应绳索的拉伸与轻微弯折，不仅提升了作业的安全性，还扩大了智能绳索的应用场景。

附图说明