一种应用于深水装备的动态扭矩传感器的制作方法

1.本实用新型涉及扭矩传感器技术领域，具体为一种应用于深水装备的动态扭矩传感器。


背景技术：

2.海洋深处存在大量的矿产资源和石油资源，这些资源有着巨大的科研和经济价值。深海探测对于深海石油资源和矿产资源的开采以及深海地质结构的研究，有着非常重要的意义。
3.目前，观测、探测海洋的核心设备多为无人航行器，通过释放水下取样器开展勘探工作。由于处于无人监视状态，环境取样时不可避免会存在空取、碰礁、过度用力等情况，造成作业低效率及危险性。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种应用于深水装备的动态扭矩传感器。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，包括机械臂、动态扭矩传感器本体和水下取样器，所述动态扭矩传感器本体包括弹性体、下端盖、下外壳、滑环、安装法兰、上外壳、电机、上端盖、轴承，所述弹性体通过轴承转动连接在下外壳的内壁上，所述滑环设置在弹性体的感应区部位，所述下端盖套设在弹性体的一端，且下端盖通过螺钉与下外壳固定连接，所述安装法兰套设在弹性体的另一端，所述安装法兰通过螺钉分别与下外壳和上外壳固定连接，所述电机固定安装在安装法兰上，且电机的输出端与弹性体的一端固定连接，所述上端盖通过螺钉与上外壳固定连接。
8.优选的，所述弹性体的感应区部位粘贴有双剪型电阻应变片，所述双剪型电阻应变片的数量为四个，四个所述双剪型电阻应变片环绕设置在弹性体的感应区上，且四个双剪型电阻应变片上设置有电桥电路，所述弹性体的上体内部开设有孔槽，且孔槽的内部固定安装有放大器模块，通过设置双剪型电阻应变片用于感应扭力信号，通过设置电桥电路用于将扭力信号转换为电信号，通过设置放大器模块进行电信号放大输出。
9.优选的，所述下端盖的外壁套设有第一o型密封圈，所述安装法兰与下外壳和上外壳的接触处设置有第二o型密封圈，所述上端盖的内部设置有密封平垫，通过设置第一o型密封圈、第二o型密封圈和密封平垫，是为了提高动态扭矩传感器本体的密封性。
10.优选的，所述动态扭矩传感器本体的内部充压及间隙区域填充有柔性防腐胶体，通过设置柔性防腐胶体，是为了保护电路同时平衡水压，避免水下渗漏现象，实现高压环境，在深海领域可正常工作。
11.优选的，所述动态扭矩传感器本体上设置有第一安装螺纹孔，所述第一安装螺纹
孔的数量为八个，八个所述第一安装螺纹孔环绕设置在动态扭矩传感器本体上，所述机械臂上固定连接有转接法兰，且转接法兰通过安装螺栓和第一安装螺纹孔与动态扭矩传感器本体固定连接，通过设置机械臂，便于展开水下作业。
12.优选的，所述弹性体上开设有第二安装螺纹孔，所述水下取样器通过安装螺栓和第二安装螺纹孔与弹性体固定连接，通过设置水下取样器，是为了便于对水体进行取样。
13.(三)有益效果
14.与现有技术相比，本实用新型提供了一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，具备以下有益效果：
15.(一)、该一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，通过设置动态扭矩传感器本体能在水下取样器进行水下作业时进行监测，避免水下取样器空取、碰礁、过度用力等情况，造成作业低效率及危险性，提高了设备及作业的安全。
16.(二)、该一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，通过设置第一o型密封圈、第二o型密封圈和密封平垫，是为了提高动态扭矩传感器本体的密封性，通过设置柔性防腐胶体，是为了保护电路同时平衡水压，避免水下渗漏现象，实现高压环境，在深海领域可正常工作。
附图说明
17.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
18.图1为本实用新型整体示意图；
19.图2为本实用新型动态扭矩传感器剖视图；
20.图3为本实用新型双剪型电阻应变片安装示意图；
21.图4为本实用新型双剪型电阻应变片组桥电路图。
22.图中：1、机械臂；2、转接法兰；3、动态扭矩传感器本体；301、弹性体；3011、双剪型电阻应变片；302、下端盖；303、下外壳；304、滑环；305、安装法兰；306、上外壳；307、电机；308、上端盖；309、轴承；4、水下取样器。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.如图1-4所示，本实用新型提供了一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，包括机械臂1、动态扭矩传感器本体3和水下取样器4，动态扭矩传感器本体3包括弹性体301、下端盖302、下外壳303、滑环304、安装法兰305、上外壳306、电机307、上端盖308、轴承309，弹性体301通过轴承309转动连接在下外壳303的内壁上，弹性体301的感应区部位粘贴有双剪型电阻应变片3011，双剪型电阻应变片3011的数量为四个，四个双剪型电阻应变片3011环绕设置在弹性体301的感应区上，且四个双剪型电阻应变片3011上设置有电桥电路，弹性体301的上体内部开设有孔槽，且孔槽的内部固定安装有放大器模块，通过设置双剪型电阻应变片3011用于感应扭力信号，通过设置电桥电路用于将扭力信号转换为电信号，通过设置
放大器模块用于进行电信号放大输出，滑环304设置在弹性体301的感应区部位，下端盖302套设在弹性体301的一端，且下端盖302通过螺钉与下外壳303固定连接，安装法兰305套设在弹性体301的另一端，安装法兰305通过螺钉分别与下外壳303和上外壳306固定连接，电机307固定安装在安装法兰305上，且电机307的输出端与弹性体301的一端固定连接，上端盖308通过螺钉与上外壳306固定连接，下端盖302的外壁套设有第一o型密封圈，安装法兰305与下外壳303和上外壳306的接触处设置有第二o型密封圈，上端盖308的内部设置有密封平垫，通过设置第一o型密封圈、第二o型密封圈和密封平垫，是为了提高动态扭矩传感器本体3的密封性，动态扭矩传感器本体3的内部充压及间隙区域填充有柔性防腐胶体，通过设置柔性防腐胶体，是为了保护电路同时平衡水压，避免水下渗漏现象，实现高压环境，在深海领域可正常工作，动态扭矩传感器本体3上设置有第一安装螺纹孔，第一安装螺纹孔的数量为八个，八个第一安装螺纹孔环绕设置在动态扭矩传感器本体3上，机械臂1上固定连接有转接法兰2，且转接法兰2通过安装螺栓和第一安装螺纹孔与动态扭矩传感器本体3固定连接，通过设置机械臂1，便于展开水下作业，弹性体301上开设有第二安装螺纹孔，水下取样器4通过安装螺栓和第二安装螺纹孔与弹性体301固定连接，通过设置水下取样器4，是为了便于对水体进行取样。
25.下面具体说一下该一种应用于深水装备的动态扭矩传感器的工作原理。
26.如图1-4所示，双剪型电阻应变片3011上的电桥电路连接方式如下：r1与r7串联，r2与r8串联，r3与r5串联，r4与r6串联，r1、r2、r3、r4构成惠斯顿全桥电路。
27.使用时动态扭矩传感器本体3的外壳采用高强度的钛合金材质制造，具备优异的耐蚀性、成型性、相容性以及强韧性，考虑到深海高压环境对力值检测的影响，通过模拟实验分析动态扭矩传感器本体3不同压力及温度环境下扭矩值的读数情况，建立了动态扭矩传感器本体3输出值与压力、温度变化关系的神经网络算法模型，确保动态扭矩传感器本体3水下采数的准确性，当进行水下作业时，通过机械臂1带动动态扭矩传感器本体3监测取样过程中的力值状态，动态扭矩传感器本体3内部的电机307带动弹性体301转动，从而带动水下取样器4转动，当水下取样器4处于空取状态，动态扭矩传感器本体3的读数较小，当水下取样器4处于取样状态，动态扭矩传感器本体3的读数会增大，但读数处于阈值范围内，当水下取样器4取样过程中出现碰礁、异物干扰，动态扭矩传感器本体3读数会超出阈值，系统给予警报，停止作业。

技术特征：
1.一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，包括机械臂(1)、动态扭矩传感器本体(3)和水下取样器(4)，其特征在于：所述动态扭矩传感器本体(3)包括弹性体(301)、下端盖(302)、下外壳(303)、滑环(304)、安装法兰(305)、上外壳(306)、电机(307)、上端盖(308)、轴承(309)，所述弹性体(301)通过轴承(309)转动连接在下外壳(303)的内壁上，所述滑环(304)设置在弹性体(301)的感应区部位，所述下端盖(302)套设在弹性体(301)的一端，且下端盖(302)通过螺钉与下外壳(303)固定连接，所述安装法兰(305)套设在弹性体(301)的另一端，所述安装法兰(305)通过螺钉分别与下外壳(303)和上外壳(306)固定连接，所述电机(307)固定安装在安装法兰(305)上，且电机(307)的输出端与弹性体(301)的一端固定连接，所述上端盖(308)通过螺钉与上外壳(306)固定连接。2.根据权利要求1所述的一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，其特征在于：所述弹性体(301)的感应区部位粘贴有双剪型电阻应变片(3011)，所述双剪型电阻应变片(3011)的数量为四个，四个所述双剪型电阻应变片(3011)环绕设置在弹性体(301)的感应区上，且四个双剪型电阻应变片(3011)上设置有电桥电路，所述弹性体(301)的上体内部开设有孔槽，且孔槽的内部固定安装有放大器模块。3.根据权利要求1所述的一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，其特征在于：所述下端盖(302)的外壁套设有第一o型密封圈，所述安装法兰(305)与下外壳(303)和上外壳(306)的接触处设置有第二o型密封圈，所述上端盖(308)的内部设置有密封平垫。4.根据权利要求1所述的一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，其特征在于：所述动态扭矩传感器本体(3)的内部充压及间隙区域填充有柔性防腐胶体。5.根据权利要求1所述的一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，其特征在于：所述动态扭矩传感器本体(3)上设置有第一安装螺纹孔，所述第一安装螺纹孔的数量为八个，八个所述第一安装螺纹孔环绕设置在动态扭矩传感器本体(3)上，所述机械臂(1)上固定连接有转接法兰(2)，且转接法兰(2)通过安装螺栓和第一安装螺纹孔与动态扭矩传感器本体(3)固定连接。6.根据权利要求1所述的一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，其特征在于：所述弹性体(301)上开设有第二安装螺纹孔，所述水下取样器(4)通过安装螺栓和第二安装螺纹孔与弹性体(301)固定连接。

技术总结
本实用新型涉及扭矩传感器技术领域，且公开了一种应用于深水装备的动态扭矩传感器，包括机械臂、动态扭矩传感器本体和水下取样器，所述动态扭矩传感器本体包括弹性体、下端盖、下外壳、滑环、安装法兰、上外壳、电机、上端盖、轴承，所述弹性体通过轴承转动连接在下外壳的内壁上，所述滑环设置在弹性体的感应区部位，所述下端盖套设在弹性体的一端，且下端盖通过螺钉与下外壳固定连接，所述安装法兰套设在弹性体的另一端，所述安装法兰通过螺钉分别与下外壳和上外壳固定连接。通过设置动态扭矩传感器本体能在水下取样器进行水下作业时进行监测，避免水下取样器空取、碰礁、过度用力等情况，造成作业低效率及危险性，提高了设备及作业的安全。业的安全。业的安全。


技术研发人员：吉淳 朱成平 易宁
受保护的技术使用者：上海尚测科技有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/9/1