一种隔离开关用扭矩传感装置的制作方法

1.本发明涉及高压隔离开关扭矩监测技术领域，特别地，涉及一种隔离开关用扭矩传感装置。


背景技术：

2.高压隔离开关大多数在室外运行工作，受风吹日晒雨淋、沙尘等各种天气的影响，最易产生传动系统机械性故障，对隔离开关传动系统的监测是保障电网安全运行的重要大事。随着电子信息技术的飞速发展，近年来扭矩传感器开始应用在隔离开关传动系统监测中。
3.隔离开关包括沿轴向排布的机构法兰和连接杆，连接杆作为从动件设于机构法兰的上部。现有的采用不可拆卸式扭矩传感器用于隔离开关的扭矩传感监测，在对不可拆卸式扭矩传感器进行装配时，需要预先切断或者改造机构箱内的传动轴才能安装好传感器以实现扭矩监测，这种情况在施工现场是不被允许的，给测试工作带来了很多困难。


技术实现要素：

4.本发明提供的隔离开关用扭矩传感装置，解决了现有的需要预先切断或者改造机构箱内的传动轴才能安装好扭矩监测传感器的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种隔离开关用扭矩传感装置，隔离开关包括沿轴向排布的机构法兰和连接杆，包括沿轴向依次排布的过渡连接组件、扭矩传感组件以及抱紧连接组件，扭矩传感组件包括多个呈圆弧环状的扭矩传感环，多个扭矩传感环沿周向拼装并固定连接成整环传感结构，每一个扭矩传感环包括处于内侧的内环、处于外围的外环以及处于内环和外环之间的应变片，应变片用于测量内环与外环之间的扭矩并输出扭矩电信号，抱紧连接组件采用分体式结构，抱紧连接组件的第一端用于与整环传感结构的外环固定连接，抱紧连接组件的第二端用于装配于连接杆上，过渡连接组件采用分体式结构，过渡连接组件的第一侧用于与整环传感结构的内环固定连接，过渡连接组件的第二侧用于装配于机构法兰上。
7.进一步地，扭矩传感环的数量为两个，扭矩传感环包括沿轴向布设的第一传感环和第二传感环，第一传感环相对第二传感环沿环向偏转布设，以使扭矩传感环包括由第一传感环和第二传感环叠合形成的重合弧形段以及由第一传感环和第二传感环外露形成的外露弧形段。
8.进一步地，扭矩传感组件还包括用于将两个扭矩传感环固定连接成整环传感结构的传感环紧固件。
9.进一步地，扭矩传感环的外环上设有用于电连接应变片的传输电缆，传输电缆穿过外环并凸出于外环的外壁面布设。
10.进一步地，抱紧连接组件包括抱环、抱紧紧固件以及第二连接件，多个抱环沿周向拼装并通过抱紧紧固件固定连接以抱紧在连接杆上，抱环的第一端用于套设于连接杆上，
抱环的第二端通过第二连接件与整环传感结构的外环固定连接。
11.进一步地，抱环的第二端设有第二装配孔，外环上设有与第二装配孔对应的外紧固孔，第二连接件穿过第二装配孔并与对应的外紧固孔配合以将抱环和整环传感结构的外环固定连接。
12.进一步地，第二装配孔为沿抱环的半径方向布设的腰型孔。
13.进一步地，过渡连接组件包括过渡自适应连接环、第一连接件以及过渡连接紧固件，过渡自适应连接环和第一连接件一一对应布设，
14.两个过渡自适应连接环地相对布设，过渡自适应连接环的第一侧通过过渡连接紧固件与整环传感结构的内环固定连接，过渡自适应连接环的第二侧与对应的第一连接件的第一端连接，第一连接件的第二端用于与机构法兰可拆卸地连接。
15.进一步地，机构法兰上设有沿轴向贯穿机构法兰的连接槽，两个连接槽相对地布设，过渡自适应连接环的第一侧设有第一装配孔，内环上设有与第一装配孔对应布设的内紧固孔，过渡紧固连接件穿过第一装配孔并与对应的内紧固孔配合以将过渡自适应环与整环结构的内环固定连接，过渡自适应连接环的第二侧设有自适应安装孔，自适应安装孔为沿扭矩传感组件的半径方向布设的腰型孔，第一连接件的第一端用于沿轴向插装设于自适应安装孔内，第一连接件的第二端用于沿轴向插装设于对应的连接槽内。
16.进一步地，还包括设于抱紧连接组件上用于与传输电缆电连接的电器盒。
17.本发明具有以下有益效果：
18.本发明的隔离开关用扭矩传感装置，包括过渡连接组件、扭矩传感组件以及抱紧连接组件，过渡连接组件、扭矩传感组件以及抱紧连接组件均采用分体式结构组装形成；通过抱紧连接组件的第一端用于与整环传感结构的外环固定连接，抱紧连接组件的第二端用于固定装配于连接杆上，通过过渡连接组件的第一侧用于与整环传感结构的内环固定连接，过渡连接组件的第二侧配于机构法兰上，实现了隔离开关用扭矩传感装置的传动功能，进而在隔离开关用扭矩传感装置的作用下，通过机构法兰驱动连接杆转动；通过扭矩传感组件包括多个呈圆弧环状的扭矩传感环，多个扭矩传感环沿周向拼装并固定连接成整环传感结构，每一个扭矩传感环包括处于内侧的内环、处于外围的外环以及处于内环和外环之间的应变片，应变片用于测量内环与外环之间的扭矩并输出扭矩电信号，在测量机构法兰和连接杆之间安装隔离开关用扭矩传感装置时，通过抱紧连接组件的第一端用于与整环传感结构的外环固定连接，抱紧连接组件的第二端用于可拆卸地装配于连接杆上，通过过渡连接组件的第一侧用于与整环传感结构的内环固定连接，过渡连接组件的第二侧用于可拆卸地装配于机构法兰上，进而可以预先将多个扭矩传感环沿周向拼装并固定连接成包围连接杆的整环传感结构，将整环传感结构分别与过渡连接组件和抱紧连接组件固定连接，将过渡连接组件预装配于机构法兰上，将抱紧连接组件预装配于连接杆上，将过渡连接组件与机构法兰限位连接，将抱紧连接组件与连接杆固定连接，便于直接在机构法兰和连接杆之间装配隔离开关用扭矩传感装置，实现了机构法兰和连接杆之间的扭矩监测，解决了现有的需要预先切断或者改造机构箱内的传动轴才能安装好扭矩监测传感器的技术问题。
19.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
20.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1是本发明优选实施例的隔离开关用扭矩传感装置的立体结构示意图；
22.图2是本发明优选实施例的隔离开关用扭矩传感装置的部分立体结构示意图；
23.图3是本发明优选实施例的隔离开关用扭矩传感装置的主视图；
24.图4是图1中的扭矩传感组件的第一状态的立体结构示意图；
25.图5是图1中的扭矩传感组件的第二状态的立体结构示意图；
26.图6是图4中的扭矩传感环的立体结构示意图；
27.图7是图1中的抱紧连接组件的立体结构示意图；
28.图8是图1中的过渡连接组件的立体结构示意图；
29.图9是图3中a-a的剖视图。
30.图例说明：
31.100、隔离开关用扭矩传感装置；10、过渡连接组件；11、过渡自适应连接环；111、自适应安装孔；112、第一装配孔；12、第一连接件；13、第一紧固件；20、扭矩传感组件；21、扭矩传感环；211、内环；2111、内紧固孔；212、外环；2121、外紧固孔；213、第一传感环；214、第二传感环；215、内外环连接孔；22、传感环紧固件；23、传输电缆；30、抱紧连接组件；31、抱环；311、第二装配孔；32、抱紧紧固件；33、第二连接件。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
33.图1是本发明优选实施例的隔离开关用扭矩传感装置的立体结构示意图；图2是本发明优选实施例的隔离开关用扭矩传感装置的部分立体结构示意图；图3是本发明优选实施例的隔离开关用扭矩传感装置的主视图；图4是图1中的扭矩传感组件的第一状态的立体结构示意图；图5是图1中的扭矩传感组件的第二状态的立体结构示意图；图6是图4中的扭矩传感环的立体结构示意图；图7是图1中的抱紧连接组件的立体结构示意图；图8是图1中的过渡连接组件的立体结构示意图；图9是图3中a-a的剖视图。
34.如图1、图2和图3所示，本实施例的隔离开关用扭矩传感装置100，包括沿轴向依次排布的过渡连接组件10、扭矩传感组件20以及抱紧连接组件30，扭矩传感组件20包括多个呈圆弧环状的扭矩传感环21，多个扭矩传感环21沿周向拼装并固定连接成整环传感结构，每一个扭矩传感环21包括处于内侧的内环211、处于外围的外环212以及处于内环211和外环212之间的应变片，应变片用于测量内环211与外环212之间的扭矩并输出扭矩电信号，抱紧连接组件30采用分体式结构，抱紧连接组件30的第一端用于与整环传感结构的外环212固定连接，抱紧连接组件30的第二端用于装配于连接杆上，过渡连接组件10采用分体式结构，过渡连接组件10的第一侧用于与整环传感结构的内环211固定连接，过渡连接组件10的第二侧用于可拆卸地装配于机构法兰上。
35.本发明的隔离开关用扭矩传感装置100，包括过渡连接组件10、扭矩传感组件20以及抱紧连接组件30，过渡连接组件10、扭矩传感组件20以及抱紧连接组件30均采用分体式
结构组装形成；通过抱紧连接组件30的第一端用于与整环传感结构的外环212固定连接，抱紧连接组件30的第二端用于固定装配于连接杆上，通过过渡连接组件10的第一侧用于与整环传感结构的内环211固定连接，过渡连接组件10的第二侧配于机构法兰上，实现了隔离开关用扭矩传感装置100的传动功能，进而在隔离开关用扭矩传感装置100的作用下，通过机构法兰驱动连接杆转动；通过扭矩传感组件20包括多个呈圆弧环状的扭矩传感环21，多个扭矩传感环21沿周向拼装并固定连接成整环传感结构，每一个扭矩传感环21包括处于内侧的内环211、处于外围的外环212以及处于内环211和外环212之间的应变片，应变片用于测量内环211与外环212之间的扭矩并输出扭矩电信号，在测量机构法兰和连接杆之间安装隔离开关用扭矩传感装置100时，通过抱紧连接组件30的第一端用于与整环传感结构的外环212固定连接，抱紧连接组件30的第二端用于可拆卸地装配于连接杆上，通过过渡连接组件10的第一侧用于与整环传感结构的内环211固定连接，过渡连接组件10的第二侧用于可拆卸地装配于机构法兰上，进而可以预先将多个扭矩传感环21沿周向拼装并固定连接成包围连接杆的整环传感结构，将整环传感结构分别与过渡连接组件10和抱紧连接组件30固定连接，将过渡连接组件10预装配于机构法兰上，将抱紧连接组件30预装配于连接杆上，将过渡连接组件10与机构法兰限位连接，将抱紧连接组件30与连接杆固定连接，便于直接在机构法兰和连接杆之间装配隔离开关用扭矩传感装置100，实现了机构法兰和连接杆之间的扭矩监测，解决了现有的需要预先切断或者改造机构箱内的传动轴才能安装好扭矩监测传感器的技术问题。
36.可以理解地，本发明中，隔离开关用扭矩传感装置100将机构法兰和连接杆传动连接后，渡连接组件、扭矩传感组件20以及抱紧连接组件30同轴布设。
37.可选地，本发明中，抱紧连接组件30的第一端与整环传感结构的外环212固定连接，抱紧连接组件30的第二端可拆卸地装配于连接杆上，抱紧连接组件30装配在连接杆上时于连接杆固定连接；抱紧连接组件30的第二端可以是抱紧固定在连接杆上，也可以是卡扣固定在连接杆上；过渡连接组件10的第一侧与整环传感结构的内环211固定连接，过渡连接组件10的第二侧可拆卸地装配于机构法兰上，过渡连接组件10装配在机构法兰上时随机构法兰同步转动；更优地，过渡连接组件10的第二侧沿轴向插装装配于机构法兰上，以使过渡连接组件10与机构法兰可拆卸地连接。
38.可以理解地，扭矩传感环21的数量可以是两个、也可以是三个或者其他，只要所有的扭矩传感环21沿周向拼装组合构成包围连接杆的整环传感结构即可。
39.请参考图4、图5和图6，进一步地，扭矩传感环21的数量为两个，扭矩传感环21包括沿轴向布设的第一传感环213和第二传感环214，第一传感环213相对第二传感环214沿环向偏转布设，以使扭矩传感环21包括由第一传感环213和第二传感环214叠合形成的重合弧形段以及由第一传感环213和第二传感环214外露形成的外露弧形段。可以理解地，扭矩传感环21的开口口径大于连接杆的外径，进而便于扭矩传感环21沿连接杆的径向移动并拼装形成包围连接杆的整环传感结构。本发明中，通过设置扭矩传感环21的数量为两个，且两个扭矩传感环21沿周向拼装并使相邻的外露弧形段相互贴合布设构成整环传感结构，在装配扭矩传感组件20时便于进行轴向定位，且有利于提高扭矩传感组整体结构的稳定性。
40.更优地，为了提高扭矩传感环21的通用性，第一传感环213和第二传感环214均为半圆环。
41.进一步地，扭矩传感组件20还包括用于将两个扭矩传感环21固定连接成整环传感结构的传感环紧固件22。传感环紧固件22可以是紧固螺栓、紧固卡口等紧固件，只要通过传感环紧固件将多个沿周向拼装的扭矩传感环21固定连接成整环传感结构即可。
42.可选地，外露弧形段上设有内外环连接孔215，传感环紧固件与内外环连接孔215一一对应布设，通过传感环紧固件与对应的内外环连接孔215配合将沿周向拼装的两个扭矩传感环21固定连接成整环传感结构。本发明中，采用将相邻的两个扭矩传感环21的外露弧形段通过对应的传感环紧固件固定连接，便于装配整环传感结构。
43.可选地，传感环紧固件包括紧固螺栓，内外环连接孔215为沿轴向布设的内螺纹，通过传感环紧固件与对应的内外环连接孔215螺纹配合以将沿周向拼装的两个扭矩传感环21固定连接成整环传感结构，和/或传感环紧固件包括紧固螺杆和紧固螺母，内外环连接孔215为沿轴向布设的通孔，紧固螺杆穿过对应的内外环连接孔215并与紧固螺母配合，以将沿周向拼装的两个扭矩传感环21固定连接成整环传感结构。可以理解地，在本实施例中，第一传感环213的外露弧形段上设有第一轴向连接孔，第二传感环214的外露弧形段上设有第二轴向连接孔，第一轴向连接孔和第二轴向连接孔处于同一圆心线上，两个扭矩传感环21沿周向拼装后使第一轴向连接孔和第二轴向连接孔对齐并通过对应的传感环紧固件22固定连接成整环传感结构。
44.更优地，每一个外露弧形段上设有多个内外环连接孔215，多个内外环连接孔215沿整环传感结构的周向间隔布设；具体地，多个内外环连接孔215处于同一圆心线上。
45.进一步地，扭矩传感环21的外环212上设有用于电连接应变片的传输电缆23，传输电缆23穿过外环212并凸出于外环212的外壁面布设。本发明中，传输电缆23与应变片一一对应布设，传输电缆23的第一端伸入至外环212内并与对应的应变片电连接，传输电缆23的第二端向外延伸并凸出于外环212的外壁面设置。具体地，传输电缆23的第二端沿整环传感结构的径向向外延伸并凸出于外环212的圆周壁面设置。通过在扭矩传感环21的外环212上固定设置传输电缆23，便于接收应变片的电信号并将电信号输送。
46.更优地，传输电缆23设于重合弧形段上。由于重合弧形段的受力强度大于外露弧形段，通过将传输电缆23设于重合弧形段上有利于避免传输电缆23受损。
47.请参考图7，进一步地，抱紧连接组件30包括抱环31、抱紧紧固件32以及第二连接件33，多个抱环31沿周向拼装并通过抱紧紧固件32固定连接以抱紧在连接杆上，抱环31的第一端用于套设于连接杆上，抱环31的第二端通过第二连接件33与整环传感结构的外环212固定连接。通过抱紧连接组件30包括抱环31、抱紧紧固件32以及第二连接件33，抱环31的第一端与整环传感结构的外环212可拆卸地连接，使抱环31的第二端与连接杆可拆卸地连接，便于实现抱紧连接组件30可拆卸地设于连接杆。
48.更优地，为了便于使抱环31抱紧在不同尺寸的连接杆上，抱紧连接组件30还包括用于垫设于抱环31和连接杆之间的环状垫片。
49.更优地，抱环31的数量为两个，抱环31为半圆环，抱紧紧固件32采用紧固螺栓，两个抱环31相对拼装并通过紧固螺栓固定连接抱紧在连接杆上。
50.进一步地，抱环31的第二端设有第二装配孔311，外环212上设有与第二装配孔311对应的外紧固孔2121，第二连接件33穿过第二装配孔311并与对应的外紧固孔2121配合以将抱环31和整环传感结构固定连接。可选地，第二装配孔311为通孔，外紧固孔2121为螺纹
孔，第二连接件33为紧固螺栓，通过紧固螺栓穿过第二装配孔311并与外紧固孔2121螺纹配合，以将抱环31和整环传感结构的外环212固定连接；第二装配孔311为通孔，外紧固孔2121为通孔，第二连接件33包括紧固螺杆和紧固螺母，通过紧固螺杆穿过第二装配孔311和外紧固孔2121并与紧固螺母配合，以将抱环31和整环传感结构的外环212固定连接。
51.更优地，为了保证抱环31与整环传感结构的连接的稳定性，外紧固孔2121处于叠合弧形段上。
52.进一步地，为了在预装配时调整抱环31与整环传感结构的相对位置，第二装配孔311为沿抱环31的半径方向布设的腰型孔。可以理解地，在本发明中，通过设置第二装配孔311为腰型孔，整环传感结构通过第二连接件33与抱环31预定位后，抱环31可沿整环结构的径向移动，从而避免装配干涉。
53.更优地，第二装配孔311的数量为多个，多个第二装配孔311沿周向间隔排布，第二装配孔311、外紧固孔2121以及第二连接件33三者一一对应布设。
54.请参考图8和图9，进一步地，过渡连接组件10包括过渡自适应连接环11、第一连接件12以及过渡连接紧固件，过渡自适应连接环11和第一连接件12一一对应布设，两个过渡自适应连接环11地相对布设，过渡自适应连接环11的第一侧通过过渡连接紧固件与整环传感结构的内环211固定连接，过渡自适应连接环11的第二侧与对应的第一连接件12的第一端连接，第一连接件12的第二端用于与机构法兰可拆卸地连接。本发明中，通过设置过渡连接组件10包括两个过渡自适应环，扭矩传感组件20包括两个相对拼装的扭矩传感环21，抱紧连接组件30包括两个拼接的抱环31，过渡连接组件10、扭矩传感组件20以及抱紧连接组件30均采用分体式结构，过渡自适应环的开口与扭矩传感环21的开口沿周向错位布设，抱环31的开口与与扭矩传感环21的开口沿周向错位布设，在装配过程中不会发送干涉且便于快速装配。
55.进一步地，机构法兰上设有沿轴向贯穿机构法兰的连接槽，两个连接槽相对地布设，过渡自适应连接环11的第一侧设有第一装配孔112，内环211上设有与第一装配孔112对应布设的内紧固孔2111，过渡紧固连接件穿过第一装配孔112并与对应的内紧固孔2111配合以将过渡自适应环与整环结构的内环211固定连接，过渡自适应连接环11的第二侧设有自适应安装孔111，自适应安装孔111为沿扭矩传感组件20的半径方向布设的腰型孔，第一连接件12的第一端用于沿轴向插设于自适应安装孔111内，第一连接件12的第二端用于沿轴向插装设于对应的连接槽内。可以理解地，第一装配孔112的数量可以是多个，过渡紧固连接件、内紧固孔2111以及第一装配孔112一一对应布设，过渡紧固件穿过第一装配孔112与内紧固孔2111配合以将过渡自适应连接环11的第一侧固定在整环传感结构的内环211上。可选地，第一装配孔112为通孔，内紧固孔2111为螺纹孔，过渡紧固连接件为紧固螺栓，通过紧固螺栓穿过第一装配孔112并与内紧固孔2111螺纹配合，以将过渡自适应连接环11和整环传感结构的内环211固定连接；第二装配孔311为通孔，内紧固孔2111为通孔，过渡紧固连接件包括紧固螺杆和紧固螺母，通过紧固螺杆穿过第一装配孔112和内紧固孔2111并与紧固螺母配合，以将过渡自适应连接环11和整环传感结构的内环211固定连接。
56.可选地，第一连接件12采用沿轴向布设的连接销轴。在本发明中，连接销轴的第一端用于沿轴向插装设于自适应安装孔111内，连接销轴的第二端用于沿轴向插装设于连接槽内，以实现第一连接件12的第二端用于与机构法兰可拆卸地连接。
57.更优地，内紧固孔2111处于叠合弧形段上，外紧固孔2121处于叠合弧形段上，内紧固孔2111、外紧固孔2121以及传输电缆23沿周向错位布设。
58.进一步地，隔离开关用扭矩传感装置100还包括设于抱紧连接组件30上用于与传输电缆23电连接的电器盒。更优地，电器盒固定设于外环212上，在本发明中，电器盒与整环传感结构的外环212始终保持相对静止状态，有利于避免传输电缆23受到损害，提高数据传输的可靠性。
59.更优地，电器盒内设有处理模块、信号处理模块、a/d转换模块、无线传输模块以及电源模块。通过信号处理模块对所有应变电桥数据进行数据调整，然后经过a/d转换模块将所有采集数据变成可存储数据；无线传输模块设有天线及其驱动控制电路；电源模块采用采用电锂电池组件。
60.本发明提供的隔离开关用扭矩传感装置100的具体使用过程如下：现场装配测试时关操作机构出轴构件(机构法兰)与垂直连杆(连接杆)同轴布设，且相对位置存在不可改变：将两个扭矩传感环21沿连接杆的径向向内合围拼装并通过传感环紧固件22固定连接成整环传感结构，此时整环传感结构包围在连接杆的外围；通过第一紧固件13与整环结构的内紧固孔2111配合，将两个过渡自适应连接环11分布固定装配在整环传感结构朝向机构法兰的一侧，此时过渡自适应连接环11的第一侧与整环传感结构的内环211固定连接，通过第一连接件12的第一端穿设于过渡自适应连接环11的自适应安装孔111内以使第一连接件12预装配在对应的过渡自适应连接环11上，通过第二连接件33穿过抱环31的第二装配孔311并与整环传感结构的外紧固螺纹配合，对抱环31进行预定位，使抱环31预定位在整环传感结构的外环212上，此时抱环31可沿轴向和径向移动；形成预备件；沿轴向移动预备件并使第一连接件12在自适应安装孔111沿径向移动以便于调整第一连接件12的径向位置，将第一连接件12沿轴向插入对应的连接槽内；将抱环31与整环传感结构紧固连接并抱紧在连接杆上；完成隔离开关用扭矩传感装置100的装配。
61.本发明的隔离开关用扭矩传感装置100的工作原理如下：当下发开关分合闸操作指令时，由操作机构执行操作指令输出旋转扭力，扭力传递通过机构法兰、隔离开关用扭矩传感装置100传递到连接杆；具体地，扭力传递至整环传感结构的内环211后转移至整环传感结构的外环212，内环211与外环212之间通过应变片电路连接，当内环211与外环212之间的应变片感应到扭力变化时，产生应变电信号，信号通过传输电缆23输送。
62.本发明的隔离开关用扭矩传感装置100的有益效果如下：可直接在被测隔离开关机构箱出轴位置安装传感器，无需拆卸、改变现场被测隔离开关的机械结构；采用无线传输到接收终端，节约反复布设有线数据采集设备而消耗的人力和物力，同时避免线缆受损影响监测。
63.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。