CN101815878B - 用于在有待相互连接的、管形的构件上产生压力的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在有待相互连接的、管形的构件上产生压力的装置，所述装置具有壳体(3)、可机械地操作的夹紧装置、设置在所述壳体(3)中的、可橡胶弹性地变形的物体(5)和机械的指示器(8)，所述物体可借助所述夹紧装置置身于压力之下，所述指示器向外视觉地指示出所述物体(5)的应力状态，所述指示器具有与所述物体(5)处于接触的探头(10)和例如构造为盘形弹簧的传感器(11)，其中，所述指示器(8)具有与所述探头(10)或者所述传感器(11)处于接触的、单独的指示元件(12)。所述传感器(11)在安装状态下优选处于轴向预紧之下。所述指示器尤其用作管接头的夹紧状态的视觉指示。

Description

用于在有待相互连接的、管形的构件上产生压力的装置

技术领域

本发明涉及一种用于在有待相互连接的、管形的构件上产生压力的装置，所述装置具有壳体、可机械地操作的夹紧装置、设置在所述壳体中的、可橡胶弹性地变形的物体和机械的指示器，所述物体可通过所述夹紧装置置身于压力之下，所述指示器向外视觉地指示出所述物体的应力状态，所述指示器具有与所述物体处于接触的探头和传感器。

背景技术

为了实现期望的效果，用于产生压力的装置大多要求在可橡胶式地、弹性地变形的物体中达到预定的应力状态。这可以例如通过在夹紧装置上施加定义好的转矩来实现。因此，例如需要转矩扳手或其它工具来进行夹紧。然而，这样的转矩扳手由于各种不同的原因并不非常适合于安装位置并且因此通常放弃使用转矩扳手。另一方面，物体有效达到的应力状态与所施加的转矩不成正比，因为各种影响因素(例如摩擦损失、温度等)可能引起显著的偏差。

因此，由WO 02/086370 A1公开了一种用于产生压力的装置，该装置具有机械的指示器，该指示器向外指示出应力状态。例如该说明书的图12示出了指示器，该指示器具有用作探头的、与物体处于连接的活塞和用作传感器的盘形弹簧。该活塞具有轴，该轴穿过壳体的孔向外伸出。由于盘形弹簧的弹簧特性，所述轴视壳体的夹紧状态而定或多或少地向外伸出，由此大致成比例地指示出所述夹紧状态。因此，探头同时也用于指示所述夹紧状态。出于结构上的原因，该轴的外径比较小，因此无法远距离地给出可明显识别的指示。

从同一公开文献的图13可看到公开的指示器的另一种变型。在此，销形的、可轴向移动的螺栓通过它的后端部与可变形的物体相接触。因此，该螺栓承担着探头的任务。该探头或螺栓的前端部与弹簧膜片处于连接。该弹簧膜片具有两种最终状态。在所示的初始状态中，该弹簧膜片无应力。在通过螺栓的力作用下，该弹簧膜片从稳定的初始状态经由中间位置卡合到点划线所示的变形状态中。在此，该弹簧膜片的一部分向外超出传感器并且在此指示出夹紧状态。因此，该传感器也同时用于指示。该弹簧膜片不但可以是单稳态的，而且可以是双稳定态的，即具有一个唯一的最终状态或两个稳定的最终状态。

在这两种解决方案中，该指示在不利情况下仅能不明显地看到或完全不能看到。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于产生压力的装置，该装置具有用于指示应力状态的指示器，该指示器也能够远距离地且无需辅助器件地实现对夹紧状态的清晰且明确的识别。

按照本发明，该目的通过以下方式实现，即，指示器具有单独的指示元件。通过按本发明将元件探头、传感器和指示元件在功能上进行区分，可以为其目的优化地构造和设计所有三个元件。

此外，希望的是提供一种具有精确定义的开关点的指示器，该指示器在很小的操作路程之后就已经触发。

按照本发明的一种扩展构型，该目的通过以下方式实现，即传感器可借助装置预紧。一旦由于物体的应力状态而施加在探头或传感器上的力超过传感器的预紧力，则该传感器进一步变形。然后，该传感器突然弹到具有最大变形的状态中。当在减小夹紧的过程中物体中的压力下降到预定的阈值之下时，传感器可以自动地或通过来自外部的操作重新弹回到它原来的初始形状中。

一种适宜的实施形式在于，传感器被构造为盘形弹簧形状。盘形弹簧非常紧凑并且能够在很小的弹簧变形量下实现相对高的弹簧力。作为市场上常见的元件，可以获得很多不同尺寸的盘形弹簧，因此盘形弹簧是非常廉价和经济的。盘形弹簧也可以很好地被预紧。

为了影响传感器的弹簧特性，有利的是，该传感器具有一些从中心开口出发的、径向延伸的、一直延伸到外边缘的切口。因此，该传感器的弹簧特征曲线可以是例如单稳态的或双稳态的。

该指示器有利地设置在盒形的指示器壳体中。因此，该指示器可以被制造和预装配成完整的结构单元。视应用目的而定，也可以使用在不同的极限值下产生响应的指示器。因此，也可以用非常简单的方式在短时间内更换受损的指示器。

适宜的是，指示器壳体具有插入到该壳体的孔中的基件和可与该基件连接的盖。通过安放所述盖，该指示器对外封闭，因而在很大程度上不受不期望的外来影响因素(例如污染物)的影响。

盖与基件的连接有利地通过卡锁装置实现。该卡锁装置非常简单并且能迅速装配以及也能重新拆卸。此外，所述装配无需专门工具就能进行。为了拆卸，通常需要简单的工具，例如螺丝起子。

另一种适宜的解决方案在于，盖与基件的连接通过螺纹实现。螺纹连接能够例如以相对小的力耗费将高的预紧力施加到传感器上。在盖的合适的构造形式中，例如通过设置滚花，也可以无需工具地、即手动地拧松和拧紧所述盖。

该指示元件有利地与探头可松开地连接。因此，该指示元件与探头同步地运动。该可松开性也能够实现传感器与探头、或者与指示元件的简单装配或连接。

适宜的是，指示元件与探头的连接通过第二卡锁装置实现。卡锁装置是可容易制造和装配的。在需要时，该连接也可以无需工具和大耗费的情况下重新松开。

另一种有利的实施形式在于，指示元件与探头的连接通过螺纹实现。螺纹连接能够实现例如对探头和传感器之间的相对位置的任意调节。

适宜的是，该探头和指示元件由不同的材料制成。对于这两个部件，可以使用最适合于此的材料。

该指示元件有利地由塑料制成。塑料部件可以大批量地制造，因而可以非常经济地制造。此外，塑料部件是非常结实的和耐磨的。

适宜的，该指示元件具有相对于壳体引人注目的色彩。在塑料部件中，该色彩可以例如通过对材料的着色来实现。通过相应的颜色可以从外面明显地识别出具有不同极限值的传感器。

按本发明的指示器可以在非常多的各种装置中用于为了不同目的而在有待相互连接的构件上产生压力。一种特别有利的应用在于，该装置被构造成用于连接平端管的管接头。在管接头中，可橡胶弹性地变形的物体例如由密封衬组成。为了使管接头毫无问题地工作，管接头需要一定的夹紧程度。该夹紧程度的达到通过按本发明构造的指示器被视觉地指示出。

有利的是，用于这种管接头的夹紧装置基本上由两轴平行地设置的闭锁螺栓和至少一个横向于所述闭锁螺栓穿过所述闭锁螺栓的夹紧螺钉组成。这些闭锁螺栓例如设置在壳体的夹紧连接片中，因而能够借助夹紧螺钉实现对壳体的夹紧。

附图说明

下面将根据示例性地体现出本发明的附图来详细地描述本发明。其中：

图1局部地以纵剖视图示出构造为管接头的装置；

图2示出在图1中所示的管接头的端侧的视图；

图3示出在图2中所示的管接头在区域A中的放大横(部分)剖视图，带有打开的、无应力的指示器；

图4示出与图3相应的具有关闭的指示器的横剖视图，其中，该管接头不受夹紧并且该指示器的传感器处于预紧之下；

图5示出与图3和4相应的横剖视图，其中，该管接头被夹紧，而该指示器被触发；

图6以俯视图示出构造为带切口的盘形弹簧的传感器；

图7示出在图6中所示的传感器的侧视图；和

图8示出构造为盘形弹簧的传感器的弹簧图。

具体实施方式

从图1和2可看到在轴向上不可拉伸的管接头，其用于连接两根圆柱形的平端管1，2。该管接头具有壳体3，该壳体设置有用于夹紧该管接头的连接片4。在该壳体3中设置有由橡胶弹性的材料制成的密封衬5。闭锁螺栓6被插入到该连接片4中。两个夹紧螺钉7与闭锁螺栓6横向地穿过所述闭锁螺栓并且用于夹紧该管接头。在壳体3中设置有两个指示器8。这些指示器用于对夹紧状态视觉指示。

图3至5以横剖视图并且以放大尺寸示出指示器8。该指示器具有探头10、传感器11和指示元件12。该指示元件12通过卡锁装置与探头10可松开地连接。为此，探头10配设有环形槽10a，而该指示元件12配设有可卡入该环形槽中的环形凸起12a。

尤其如图3所示，盘形构造的传感器11通过卡锁装置不可移动地连接在探头10和指示元件12之间。因此，探头10、传感器11和指示元件12在功能上形成一个单元。这三个元件设置在盒形的指示器壳体13中。该指示器壳体8由基件14和与该基件可松开地连接的盖15组成。基件14和盖15之间的连接同样借助卡锁装置实现。为此，该盖15配设有凸缘15a，而该基件14配设有环形槽14a，所述凸缘15a和环形槽14a在卡锁过程中形锁合地相互嵌合。该盖15还配设有用于所述指示元件12的通孔15b。

在图3中可看到处于部分地拆卸的状态下的指示器8。在此，盖15从基件14远离。由这三个元件，即探头10、传感器11和指示元件12组成的功能单元可移动地支承在该基件14中。构造为盘形弹簧的传感器11在此处于无应力的状态中。

在图4中，该指示器壳体13的盖15与该基件14卡锁。由于在此产生变形，传感器11被预紧到定义的值。传感器11在该状态下是近似扁平的。因此，该探头10只需回缩非常小的路程，直到传感器11从在图3中所示的稳定的初始形状弹到与之大致镜像对称的、按图5的形状中。

图5示出位于夹紧状态中的传感器8。在此通过物体5将压力施加到探头10上。一旦该压力超过预定的值，则传感器11会突然改变其形状并且过渡到所示的、不稳定的或稳定的形状中。在此，指示元件12明显从盖15伸出。当物体或密封衬5中的压力降低时，传感器11以及由此还有探头10和指示元件突然又回到图4所示的初始位置中，或者可以通过指示元件12上的压力调回到初始位置。

为了进一步改善指示器的可识别性，指示元件12例如设置有引人注目的、可明显地与壳体3的外罩区分的色彩。这尤其是在指示元件由塑料制成时是非常好实施的。

由图6和7示出的、被构造为带切口的盘形弹簧的传感器11具有从其中心开口11a出发的、径向向着边缘延伸的切口11b。通过切口11b的长度和宽度，可以显著地影响传感器11的弹簧特征曲线。因此，可以例如实现单稳态的或双稳态的特性，或者可以显著地增大指示器的开关路程。

图8以力/路程(F/S)图示出在图6和7中所示的盘形弹簧构造的传感器11的大致正弦式变化的弹簧特征曲线F1。在将传感器11安装到指示器的盒中时，传感器11被压缩路程S₀。在此产生预紧力F₀。该状态在图的点6中达到。递减地变化的线F2和F3示出了在管接头的松弛状态(F2)和夹紧状态(F3)下橡胶弹性的物体的应力。也就是说，在管接头被夹紧时，线F2平行地向右移动并且最终到达根据F3的变化曲线。在点8中，盘形弹簧和橡胶弹性的物体的力相平衡。当夹紧稍微增加时，盘形弹簧猛地超过最大力并且到达点3。然而，在双稳态的盘形弹簧中，该过程是不可自动逆转的，也就是说盘形弹簧必须或能够从外部通过指示元件12被压回到其初始位置中。

附图标记

1管

2管

3壳体

4连接片

5密封衬(物体)

6锁紧螺栓

7夹紧螺钉

8指示器

9锚固环

10探头

10a环形槽

11传感器

11a开口

11b切口

12指示元件

12a环形凸起

13指示器壳体

14基件

14a环形槽

15盖

15a凸缘

15b通孔

Claims (15)

1.一种用于在有待相互连接的、管形的构件上产生压力的装置，所述装置具有壳体(3)、可机械地操作的第一夹紧装置、设置在所述壳体(3)中的、可橡胶弹性地变形的物体(5)和机械的指示器(8)，所述物体可借助所述夹紧装置置身于压力之下，所述指示器向外视觉地指示出所述物体(5)的应力状态，所述指示器具有与所述物体(5)处于接触的探头(10)和传感器(11)，其中，所述指示器(8)具有与所述探头(10)或者所述传感器(11)处于接触的、单独的指示元件(12)，其特征在于，所述传感器(11)可借助设置在所述装置上的第二夹紧装置预夹紧到定义的值。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述传感器(11)构造为盘形弹簧形状。

3.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述传感器(11)具有从中心开口(11a)出发的、径向延伸的、一直延伸至外边缘的切口(11b)。

4.根据上述权利要求之一的装置，其特征在于，所述指示器(8)设置在盒形的指示器壳体(13)中。

5.根据权利要求4的装置，其特征在于，所述指示器壳体具有插入到所述壳体(3)的开口中的基件(14)和可与该基件连接的盖(15)。

6.根据权利要求5的装置，其特征在于，所述盖(15)与所述基件(14)的连接被构造为第一卡锁装置(14a、15a)。

7.根据权利要求5的装置，其特征在于，所述盖(15)与所述基件(14)的连接被构造为螺纹。

8.根据权利要求1-3之一的装置，其特征在于，所述指示元件(12)与所述探头(10)可松开地连接。

9.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述指示元件(12)与所述探头(10)的连接通过第二卡锁装置(10a、12a)实现。

10.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述指示元件(12)与所述探头(10)的连接通过螺纹实现。

11.根据权利要求1-3之一的装置，其特征在于，所述探头(10)和所述指示元件(12)由不同的材料制成。

12.根据权利要求11的装置，其特征在于，所述指示元件(12)由塑料制成。

13.根据权利要求11的装置，其特征在于，所述指示元件(12)具有相对于所述壳体(3)引人注目的色彩。

14.根据权利要求1-3之一的装置，其特征在于，所述装置被构造为用于连接平端管(1、2)的管接头。

15.根据权利要求14的装置，其特征在于，所述第一夹紧装置基本上由两个轴向平行地设置的锁紧螺栓(6)和至少一个横向地贯穿所述锁紧螺栓的夹紧螺钉(7)组成。

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