一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽的制作方法

本发明属于电力设备领域，具体涉及一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽。

背景技术：

1、高压输电线路的导线接头通常采用螺栓紧固。因螺栓松动导致电缆连接不良，接触电阻增加，产生异常发热和温升，致使输电效能受损；进一步温升，导致物体融化，烧断螺栓，造成安全事故。这种因螺栓松动导致异常发热不仅导致电气设备如变压器、发电机、电缆老化和损坏，甚至引发火灾。尤其在电力输送和分配过程中，设备过热可能对电网的稳定性和可靠性构成威胁。高铁和地铁系统中的电气设备和轨道系统也容易出现异常发热情况。例如，列车牵引系统、信号系统以及轨道电源等设备在高速运行中可能因为连接点紧固螺栓松动而发生异常发从而影响交通系统的正常运行，甚至可能导致设备故障。所以，电力、高铁和地铁系统中的电缆连接点是异常发热的来源。此外，在电力行业，电气设备如变压器、发电机、电缆等在长时间运行、过载、电流不平衡以及绝缘老化等问题都可能导致电器设备过从而影响电力系统的正常运行。在电力系统中设备与设备、设备与电缆之间通常也是通过螺栓固定，若是设备发热第一时间也会导致紧固螺栓发热。因此，通过螺栓对异常发热情况进行检测显得尤为重要。

2、电气装置之间的连接通常采用螺栓进行紧固，而连接点往往是发热问题的主要源头。因此，监测连接点的螺栓温度显得至关重要。为了解决这一问题，迫切需要引入一种新型的螺栓连接点温度监测装置，在螺栓松动的初级阶段，就可以检测出松动状态，并向预警接收装置发送预警信号。

3、杨志强、汪俊在其申请的专利文献“具有测温功能的智能螺帽”(申请号：cn201210564071授权公告号：cn103233966a)中公开了一种结构简单紧凑、可自动采集能量的具有测温功能的智能螺帽。该智能螺帽包括一具有螺杆和螺帽的螺帽和与该螺帽组装成一体的测温装置，所述测温装置包括pcb线路板、散热器以及给该pcb线路板供电的热电变换器，该热电发生器具有冷端和热端，所述散热器设置在冷端的一侧并与该冷端直接热传导，同时也作为天线使用；所述螺帽的螺帽位于热端的一侧并与该热端直接热传导；所述pcb线路板上设置有测温传感器，该测温传感器的感温端与所述螺帽的螺帽相接触。该实用新型存在的不足之处在于：首先，将pcb线路板靠近热源且放置在较为封闭的空间内，异常发热对系统的稳定性造成干扰；其次，将散热器用作天线，异常发热时会显著影响天线的工作特性；此外，天线裸露在环境里会导致其表面覆盖灰尘等异物，不仅会降低天线的辐射效率还会影响天线的工作特性；最后，需要包含测温电阻、放大器、adc采样等一系列传统测温电路作为温度检测系统，不仅使得预警系统整体电路的功耗升高，还增加了预警系统的工作时长。该温度检测系统提高单次工作所需要的电量，从而增加了微能量收集的时长。因此，需要对这些问题进行针对性的改进，以提高实用新型的性能和可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，实现对紧固螺栓连接点异常发热的预警。

2、本发明的目的是通过以下技术手段实现的，一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，包括导热螺母、热电变换器、散热器、预警装置电路板和保护罩，

3、所述导热螺母包括螺母外壳、导热压片和螺母，所述螺母外壳为中空无顶圆柱型，螺母外壳底部开有螺母孔，螺母顶部连接有导热压片，螺母与螺母孔相匹配，螺母插入螺母孔内，导热压片底部与螺母外壳底部上表面接触；

4、所述散热器为圆柱形，散热器下部还连接有固定盘，固定盘与螺母外壳可拆卸连接，散热器顶部外侧设有外螺纹，外螺纹与固定盘之间的散热器外部连接有若干散热片，散热器顶部为凹陷的电路板槽，预警装置电路板连接在电路板槽内，散热器上还有从底部到顶部电路板槽的导线洞，

5、热电变换器上连接有馈电线，馈电线从散热器底部的导线洞穿入，并从顶部电路板槽的导线洞穿出，与顶部电路板槽内的预警装置电路板电连接；

6、保护罩下部设置有与外螺纹相匹配的螺纹，保护罩与散热器连接，将散热器顶部电路板槽内的预警装置电路板保护在保护罩内；

7、所述预警装置电路板用于收集热电变换器输出电流，并通过无线方式向接收装置发送螺栓松动的预警信号。

8、所述螺母外壳顶部开有若干固定螺纹孔，固定盘上设有与固定螺纹孔相匹配的下螺丝孔。

9、所述热电变换器分为热端面和冷端面，热端面与导热压片接触，冷端面与散热器底部接触。

10、所述散热器底部开有与热电变换器相匹配的热电变换器凹坑，冷端面与热电变换器凹坑接触。

11、所述热电变换器凹坑深度小于热电变换器厚度。

12、所述螺母外壳底部上表面开有与导热压片相匹配的导热压片槽，导热压片放置于导热压片槽内。

13、所述预警装置电路板包括微能量收集电路、电能输出开关、dc-dc变换器、微控制器电路和无线发送电路，微能量收集电路输入端与馈电线相连，用于收集热电变换器输出的电流，输出端分别与电能输出开关和dc-dc变换器相连，电能输出开关用于控制电能收集电压的高低，当收集的电能电压超过指定阈值时，使dc-dc变换器、微控制器电路和无线发送电路工作；dc-dc变换器将电压降低到1.8v；微控制器电路产生控制信号，使无线发送电路；无线发送电路向接收装置发送一次螺栓松动的预警信号。

14、所述微能量收集电路收集因螺栓松动的异常发热导致热电变换器产生的电流，使预警装置电路板重复工作，向接收装置发送预警信号。

15、所述螺母底部开有向上的连接腔，连接腔内设置有螺纹。

16、所述电路板槽内还连接有若干凸起的螺纹固定柱，螺纹固定柱顶部开有螺丝孔，预警装置电路板放置在若干螺纹固定柱上，通过螺丝与螺纹固定柱连接。

17、本发明的有益效果在于：

18、1、将预警装置电路板置于散热器冷端面腔体，即电路板槽内，避免预警装置电路板的智能预警系统受异常高温影响，提高系统的可靠性；使预警装置电路板的工作环境温度降低，从而提高了系统的稳定性；

19、2、将天线置于散热器冷端面腔体内，并附加保护罩，解决了裸露天线受异物覆盖以及异常温度对天线工作特性的影响问题。

20、3、通过将热能转换成电能给智能预警螺帽供电，从而延缓温升过程，保护螺栓免受损坏，避免安全事故，省去了测温电路的功耗，还成功缩短了预警系统的工作时长，使得预警系统对工作电量的要求明显降低，从而减少微能量收集的时长，提高系统的实时性。

技术特征：

1.一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，其特征在于：包括导热螺母(1)、热电变换器(2)、散热器(3)、预警装置电路板(4)和保护罩(5)，

2.根据权利要求1所述的一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，其特征在于：所述螺母外壳(13)顶部开有若干固定螺纹孔(14)，固定盘(38)上设有与固定螺纹孔(14)相匹配的下螺丝孔(32)。

3.根据权利要求1所述的一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，其特征在于：所述热电变换器(2)分为热端面(21)和冷端面(22)，热端面(21)与导热压片(11)接触，冷端面(22)与散热器(3)底部接触。

4.根据权利要求3所述的一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，其特征在于：所述热电变换器凹坑(31)深度小于热电变换器(2)厚度。

5.根据权利要求1所述的一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，其特征在于：所述螺母外壳(13)底部上表面开有与导热压片(11)相匹配的导热压片槽，导热压片(11)放置于导热压片槽内。

6.根据权利要求3所述的一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，其特征在于：所述散热器(3)底部开有与热电变换器(2)相匹配的热电变换器凹坑(31)，冷端面(22)与热电变换器凹坑(31)接触。

7.根据权利要求1所述的一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，其特征在于：所述预警装置电路板(4)包括微能量收集电路(41)、电能输出开关(42)、dc-dc变换器(43)、微控制器电路(44)和无线发送电路(45)；微能量收集电路(41)输入端与馈电线(23)相连，用于收集热电变换器(2)输出的电流，输出端分别与电能输出开关(42)和dc-dc变换器(43)相连，电能输出开关(42)用于检测电能收集电压的高低，当收集的电能电压超过指定阈值时，使dc-dc变换器(43)、微控制器电路(44)和无线发送电路(45)工作；dc-dc变换器(43)将电压降低到1.8v；微控制器电路(44)产生控制信号，使无线发送电路(45)工作；无线发送电路(45)向接收装置发送一次螺栓松动预警信号。

8.根据权利要求7所述的一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，其特征在于：所述微能量收集电路(41)收集因螺栓松动的异常发热导致热电变换器(2)产生的电流，使预警装置电路板(4)重复工作，向接收装置发送预警信号。

9.根据权利要求1所述的一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，其特征在于：所述螺母(12)底部开有向上的连接腔(15)，连接腔(15)内设置有螺纹，与固紧螺栓的螺杆紧密连接。

10.根据权利要求1所述的一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，其特征在于：所述电路板槽(35)内还连接有若干凸起的螺纹固定柱，螺纹固定柱顶部开有螺丝孔(37)，预警装置电路板(4)的固定孔与螺纹固定柱对准，通过螺丝与螺纹固定柱连接。

技术总结本发明公开了一种具有无线预警和保护功能的智能螺帽，包括导热螺母、热电变换器、散热器、预警装置电路板和保护罩，散热器为圆柱形，散热器下部还连接有固定盘，固定盘与导热螺母可拆卸连接，散热器顶部为凹陷的电路板槽，预警装置电路板连接在电路板槽内，热电变换器夹在导热螺母和散热器之间；保护罩与散热器连接，所述预警装置电路板用于收集热电变换器输出电流，并通过无线方式向接收装置发送螺栓松动的预警信号。将智能螺帽与固紧电缆的螺栓严密结合，能够收集因异常发热所产生的电流并发出无线预警信号，通知工人及时检修，解决异常发热对输电线路的安全性问题。技术研发人员：楼顺天,朱淦,郎胜利,郑斌,王磊,单沛婷受保护的技术使用者：西安航电精密仪器有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16