CN102189400B - 杆张紧装置 - Google Patents

Abstract

一种杆张紧装置(2)，包括适于提供张紧轴向力F的致动器(6)、能够从致动器(6)向着杆(1)的螺纹部分(1b)传递轴向力的连结杆(7)和锁定元件(42)。连结杆(7)包括能够在闭合位置和打开位置之间运动的多个颌(27)，在闭合位置连结杆(7)接合杆(1)的螺纹部分(1b)，在打开位置颌(27)从杆(1)的螺纹部分(1b)脱离所述锁定元件(42)包括围绕颌(27)轴向滑动的套筒(43)；所述套筒(43)包括与颌(27)的外配合表面接触的内截头圆锥表面(45)。

Description

杆张紧装置

技术领域

本发明涉及用于在杆例如与螺母上紧就位之前张紧杆的装置。更特别地，本发明涉及用于上紧两机械结构在一起的预应力的螺纹杆。这些螺纹杆可特别地用于风轮机或者核反应堆以为了牢固地将两机械结构保持在一起。

背景技术

杆的张紧可以通过将扭矩上紧到轴向静置在待上紧的建筑物的表面上的螺母而得以完成。由于螺母与接触部分的表面之间的摩擦以及螺母和杆之间的摩擦，该上紧方法并不允许精确控制传递到杆的轴向力。而且，该上紧方法引入扭转残余应力到螺纹杆中，这导致使用特大型的螺纹杆。此外，这样的上紧通常在上紧过程中导致严重损坏螺母以及与螺母配合在一起的杆的螺纹的风险。在上紧时在螺母的转动过程中螺母静置抵靠的表面也会受到损坏。

为了避免这些不利之处，螺纹杆可在配合到在到上紧的构件的表面上的螺母上之前轴向上紧。当传递到杆的轴向力释放时，螺母阻挡杆。杆因此仅沿着其轴向具有预应力。可以使用致动器以为了将轴向力传递到杆。这样，在螺母定位在待张紧的杆的螺纹部分上时，致动器定位为以围绕螺纹部分和螺母。大的机械组件通常必须由几个螺纹杆保持。这样的张紧装置的实施例要求，尤其是当螺纹杆的数量重要时，系的多圈旋紧和旋松，这使得组装操作长且难以实现。

法国专利申请FR2841304(SKF)公开一种杆张紧装置，包括致动器、从致动器传递轴向力到螺纹杆的连结杆。所述连结杆包括两个颌，气能够在闭合位置和打开位置之间径向运动，在闭合位置，连结杆接合杆的螺纹部分，在打开位置颌从螺纹杆脱离。张紧装置包括在颌内滑动的锁定元件以为了闭合或者打开颌。锁定元件包括径向凸缘以为了打开颌。当锁定元件向着螺纹杆向下移动时，颌从螺纹杆脱离，当锁定元件向上移动时，颌接合螺纹杆。这样的张紧装置的尺度使得在小的装置上的数个螺纹杆的张紧困难并且张紧装置同样不易操控。而且，颌不能精确导引。

发明内容

本发明致力于提供一种径向紧凑的改善的杆张紧装置，其允许更容易地张紧杆，并且因此可以与其他相同的张紧装置安置在一起用于同时张紧数个螺纹杆。

在本发明的实施例中，杆张紧装置包括适于提供张紧轴向力的致动器、能够从致动器向着杆的螺纹部分传递轴向力的连结杆(tie-rod)和锁定元件。

所述连结杆包括多个颌，其能够在闭合位置和打开位置之间运动，在闭合位置，连结杆接合杆的螺纹部分，在打开位置，颌从杆的螺纹部分脱离，并且所述锁定元件包括围绕颌轴向滑动的套筒。所述套筒包括与颌的外配合表面接触的内截头圆锥表面。

这样的张紧装置是特别紧凑的，因为套筒安装在颌的外面。而且，截头圆锥接触改善了颌的导引。

优选地，具有三个大致相同的颌，每个圆周延伸120°。三个颌可以通过连接装置连接在一起。

例如，所述连接装置可包括与插入到位于每一颌上的孔中的弹簧配合的销以为了在闭合位置向着彼此推动两个相邻的颌。

有利地，每个颌可包括具有能够与杆的螺纹部分配合的内螺纹表面的圆柱部分和通过具有阶梯轮廓的两边缘导引表面限定的截头圆锥部分。

在实施例中，套筒可包括三个径向凸出元件，每个元件适于在两相邻颌的边缘导引表面之间滑动。

有利地，每个边缘导引表面包括上部和下部。例如，上部通过相邻的颌的导引表面的上部界定上导引通道，下部通过相邻的颌的导引表面的下部界定下导引通道。上导引通道有利地比下导引通道更窄。

当径向凸出颌元件在所述导引表面的下部之间滑动时颌处于闭合位置，当径向凸出元件在所述导引表面的上部之间滑动时颌处于打开位置。

致动器可包括围绕杆的螺纹部分的管状套筒、与管状套筒接触的圆筒以及在管状套筒内轴向滑动的活塞。

活塞包括与颌的相应的截头圆锥表面接触的截头圆锥表面。

有利地，致动器可包括用于在压力下供应流体到环形腔室中的装置，用于在颌处于闭合位置的情形下推动活塞和所述连结杆以提供所述张紧轴向力。

例如弹簧可以安装在所述致动器内，用于推动活塞以在杆1上施加轴向力F。

有利地，每个颌的截头圆锥部分包括向着致动器径向延伸的台肩。所述台肩适于置靠垫圈。

彼此位于120°的三个弹簧可以朝着垫圈安装在活塞中，以为了允许稍微适配颌的轴向位置。

在其它方面，本发明提供用于张紧螺纹杆的边。所述边可包括支承至少两个如上所述的张紧装置的半圆形的环形板和锁定板。锁定板可以适于同时作用在张紧装置的锁定元件上。

有利地，所述边包括驱动装置，该驱动装置适于与扳手配合，其中所述扳手与安装在所述螺纹杆上的螺母配合。

所述边可以是180°或者360°的圆形单块。

本发明还涉及张紧装置，其包括两个相同的边，每个边是180°的圆形单块，并且包括适于以可逆的方式将所述边组装在一起的组装装置。

附图说明

本发明将借助于以非限定性例子的形式给出并且在附图中示出的多个实施例的详细描述而得以更好的理解，其中：

图1是根据本发明的张紧装置在“颌打开并且没有张紧压力”的情形下的轴向半剖示图；

图2是张紧装置在“颌闭合并且没有张紧压力”的情形下的轴向半剖示图；

图3示出根据图2的线III-III剖开的横截面；

图4是张紧装置在“颌闭合并且存在张紧压力”的情形下的轴向半剖示图。

图5示出张紧装置包括两相同的边，用于张紧螺纹杆。

具体实施方式

首先参照图1，其示出根据本发明的张紧装置的实施例的例子，螺纹杆1利用总体上表示为2的张紧装置施加轴向预应力，然后通过置靠待上紧的结构4的表面4a的螺母3保持在所述预应力状态下。螺纹杆1包括头1a和螺纹部分1b。安装扳手5安装在螺母3周围。安装扳手5围绕螺母3并包括与螺母3的相应外表面接触的内表面。通常，安装扳手5包括六边形的中心孔(未示出)。

张紧装置2包括适于经由连结杆7提供轴向力F到杆1的螺纹部分1b的致动器6。

致动器6包括圆筒8、与圆筒8接触的管状套筒9和活塞10。致动器6经由围绕螺纹杆1的末端的管状套筒9接触待上紧的结构4的表面4a。通道11设置在管状套筒9中，用于能够作用在螺母3上用于向着表面4a旋转螺母3的未示出的装置。未示出的装置通过通道11插入以为了与扳手5配合并旋转螺母3。螺母3因此能抵靠着表面4a安装。

活塞10在管状套筒9内轴向滑动。管状套筒9具有轴向部分12和径向凸缘13。径向凸缘13向着活塞10在内延伸。轴向部分12包括向着待上紧的表面4a的相对方向轴向延伸的肋部14。肋部14接触圆筒8的内表面15以通过定心管状套筒9在圆筒8内而径向保持管状套筒9在圆筒8上。大致环形形状的活塞10包括管状部分16、向着管状套筒9径向延伸的凸缘17以及向着杆1径向延伸的径向凸缘18。管状部分16具有内表面19，径向凸缘18具有内截头圆锥表面20。管状部分16接触管状套筒9的径向凸缘13，凸缘17接触管状套筒9的轴向部分12

环形腔室21位于活塞10的凸缘17和管状套筒9的径向凸缘13之间。装置22适于在压力下提供流体到环形腔室21中以为了推动活塞10从而在杆1上施加轴向力F。

环形凹槽23设置在凸缘17的径向外表面上。密封元件24安装在所述凹槽23之内，与管状套筒9的轴向部分12的内表面接触。环形凹槽25设置在径向凸缘13的径向内表面上。密封元件26安装在所述凹槽28之内，与活塞10的管状部分16的外表面接触。密封件25和26保证环形腔室21的密封。

连结杆7包括三个大致相同的颌27。每个颌27包括圆柱部分28和截头圆锥部分29。圆柱部分28具有适于与螺纹部分1b配合的内螺纹表面30和能够接触活塞10的相应表面20的截头圆锥表面31。通过非限定性例子，截头圆锥部分29可包括置靠垫圈33的台肩32。垫圈33允许到颌27中的均一应力分布。三个颌27的每一个是定心在致动器6的纵轴(X)上的旋转件，并且它们的每一个圆周延伸大致120°。三个颌27通过连接装置34和35两两连接在一起。通过非限定性例子，用于连接两个相邻的颌27在一起的连接装置包括与弹簧35配合的销34，以为了向着彼此弹性地推动两相邻的颌27。孔36和37设置在每个颌27的截头圆锥部分29上。

截头圆锥部分29具有两个边缘导引表面38、39。每个导引表面38、39具有阶梯轮廓并分别包括上部38a、39a和下部38b、39b。颌27的上部38a通过相邻的颌27的上部39a在两相邻的颌27之间限定上导引通道40。类似地，颌27的下部38b通过相邻的颌27a的下部39b在两相邻的颌27之间限定下导引通道41。上导引通道40比下导引通道41更窄。

锁定元件42包括在其一端具有锥形部分44的套筒43。锥形部分44包括与颌27的截头圆锥部分29的相应外表面接触的内截头圆锥表面45。套筒43因此关于颌27径向外安装以围绕所述颌27。装置2因此在径向横截面特别紧凑。套筒43包括固定在套筒43的与锥形部分44相对的末端上的头46。锁定元件42通过安装在锥形部分44和圆筒8之间的螺旋弹簧47保持就位。

在所示实施例中，间隔环48安装在活塞10中，向着套筒43轴向延伸。间隔环48具有与弹簧50接触的加强部分49。弹簧50在另一例子中可以直接接触活塞10，而不接触中间元件，例如间隔环48。

三个径向凸出元件51安装在套筒43的锥形部分44中。每个元件51延伸通过两相邻的颌27之间的上通道40或者下通道41。因此，由于元件51，颌27保持在距离彼此不同的距离处。

十字(cross)件52通过任何适当装置固定在每个颌27的上部39a上并适于与颌27的相邻的相应上部38a的上部38a配合。例如，十字件52可安装在每个颌的导引表面38和39的上部38a和39a的每一个上以彼此面对。或者，十字件52可以由每个颌的上部39a的一个凸出部分或者每个颌的每个上部38a和39a的两个凸出部分代替。

三个压缩弹簧53向着垫圈33安装在活塞10的凸缘17中。弹簧53彼此120°定位。这些弹簧53的尺度取决于颌27的重量和由螺旋弹簧47施加的轴向力。弹簧53在垫圈33上施加轴向力以允许颌27的轴向位置的稍微适配以使得颌27适当地接合在螺纹杆1b的螺纹中，从而确保满意的配合并避免对螺纹造成任何损坏的风险。因此颌27以轴向位移的可能性而大致径向位移。垫圈33允许颌27转动而不破坏弹簧53。

所示张紧装置以下面的方式操作。

在图1中所示的张紧装置处于颌27的打开位置，其中颌27从螺纹杆1脱离。一个或者数个螺纹杆1安装在结构4上。张紧装置2然后定位在待张紧的每个螺纹杆1上。致动器7是向着结构4的表面4a向下降低直到管状套筒9的轴向部分12的边缘接触表面4a。由于颌27的间隔，致动器7可围绕螺纹杆1。

在图2所示的张紧装置代表颌27的闭合位置，其中颌27接合螺纹杆1。为了达到该条件，首先围绕螺纹杆1定位致动器6。然后，套筒43通过手动或气动装置被向下推动以在颌27上向着截头圆锥部分29的台肩32轴向滑动。锥形部分44围绕颌27的截头圆锥部分29。通过该滑动运动，位于锥形部分44和圆筒8的表面之间的弹簧47被逐渐解压缩。同时，每个径向凸出元件51(参见图1和3)在两相邻的颌27的导引表面38和39上滑动，首先在上通道40内，然后在下通道41内。因为上通道40比下通道41圆周向更窄，所以颌27在如图2所示的闭合位置由于弹簧35和销34的弹性作用而被积极推动。内螺纹表面30变为接触杆1的螺纹部分1b，并且两个螺纹表面配合以使得颌27的内螺纹表面30接合待张紧的杆1的螺纹部分1b。因为每个颌27向着螺纹杆1径向移动并且活塞10保持如图1所示的相同位置，所以径向间隙53在颌27和活塞10之间产生。

两相邻的颌27的上部38a和39a通过十字件52分别接触，以使得由于所述十字件52的存在在两相邻的颌27之间保持一间隙。

图3示出根据图2的线III-III剖开的截面。如图3所示，在颌27的闭合位置，三个颌27围绕杆1并由于销34和与销34配合并位于孔36和37中的弹簧35而保持在一起。位于套筒43上的径向凸出元件51位于颌27的下部38b和39b之间。

如图4所示的张紧装置2表示颌27的闭合位置，其中杆1被施加预应力。装置22适于在压力下供应流体到环形腔室21中。活塞10向着垫圈33向上滑动。活塞10的截头圆锥表面20接触颌27的相应表面31。

安装在活塞10上的间隔环48通过活塞10滑动以在杆1上施加轴向力F。弹簧50这样通过间隔环48的加强部分49被压缩。由于十字件52，截头圆锥部分29在当活塞滑动并在杆1上施加轴向力F时并不变形。特别地，在颌27的截头圆锥部分29的上缘附近存在至少一个十字件52确保了截头圆锥部分29不变形，从而使得套筒43可以向下滑动而没有任何颌27自锁和张紧装置被阻挡的危险。

活塞10通过颌27传递轴向张紧力F到螺纹杆1。一旦所述轴向力F已经传递到杆1，安装扳手5就通过任何适当装置例如电动机促动以安装螺母3在表面4a上。在螺母3的安装之后，压力在腔室21中释放以消除由张紧装置2施加的张紧力。通过对腔室21内减压，弹簧50解压缩并提供轴向力到间隔环48，这允许活塞10向下滑动。

锁定元件42然后通过手动或者气动装置(未示出)向上移动以在颌27的边缘导引表面38和39之间接合径向凸出元件51并且从螺纹末端1b脱离内螺纹表面30

本发明可有利地用于在结构上同时张紧数个杆。例如，包括两个半边或者一个单边的装置可以具有数个张紧装置以为了在结构上同时上紧数个杆。如图5所示，张紧装置53包括两相同的边54，用于张紧螺纹杆1。如所示的，每个边54是180°的圆形单块，该单块以可逆的方式通过组装装置(未示出)组装在一起。每个边54包括半圆形的环形板55，该板支承如上面描述的多个张紧装置2。仅两个这样的张紧装置2已经在图5中通过例子的形式示出。在实践中，更多的张紧装置2安装在所述板55上。张紧装置2圆周地定位在半圆形支承板55上。锁定板56适于在每个锁定元件42上同时作用。这样的锁定板56可以通过任何类型的致动器例如液压、气压、电力或者电磁装置促动。

液压单元57经由管路58连接到每个张紧装置2。

一旦相应螺纹杆1的每一个已经通过螺母3安装(如图1所示)，支承板55就安置为以使得张紧装置2覆盖螺纹杆的末端。颌然后在闭合位置通过按压在锁定板56上推动以同时推动锁定元件42。受压流体经由液压单元57的管路58供应到全部的张紧装置2中以为了同时施加轴向力到所有的螺纹杆。螺母然后通过适于在每个安装扳手5上作用的驱动装置(未示出)安装。施加在每个张紧装置2上的张紧然后通过操作液压单元57被同时释放。

本发明的张紧装置的特定的结构是特别紧凑的，因为套筒安装在颌之外，并且因为用于将两个颌连接在一起的连接装置安装在颌内。颌由于截头圆锥表面而非常精确地导引，并且以固定的方式锁定。而且，颌自锁的危险得以避免。

Claims (14)

1.一种杆张紧装置(2)，包括：适于提供张紧轴向力(F)的致动器(6)、能够从所述致动器(6)向着杆(1)的螺纹部分(1b)传递所述轴向力的连结杆(7)以及锁定元件(42)，所述连结杆(7)包括多个颌(27)，所述多个颌能够在闭合位置和打开位置之间径向运动，在所示闭合位置，所述连结杆(7)接合所述杆(1)的所述螺纹部分(1b)，在所述打开位置，所述颌(27)从所述杆(1)的所述螺纹部分(1b)脱离，并且所述锁定元件(42)包括围绕所述颌(27)轴向滑动的套筒(43)；所述套筒(43)包括与所述颌(27)的外配合表面接触的内截头圆锥表面(45)，每个颌(27)包括具有能够与所述杆(1)的螺纹部分(1b)配合的内螺纹表面(30)的圆柱部分(28)和通过具有阶梯轮廓的两个边缘导引表面(38，39)界定的截头圆锥部分(29),每个边缘导引表面(38，39)包括上部和下部；其特征在于，所述套筒(43)包括三个径向凸出元件(51)，每个元件(51)适于在两相邻的颌(27)的所述边缘导引表面(38，39)之间滑动，所述颌(27)在当所述径向凸出元件(51)在所述边缘导引表面(38，39)的所述下部之间滑动时处于所述闭合位置，当所述径向凸出元件(51)在所述边缘导引表面(38，39)的所述上部之间滑动时处于打开位置。

2.如权利要求1所述的杆张紧装置，其中，具有三个大致相同的颌(27)，每个所述颌圆周地延伸120°；所述三个颌(27)通过连接装置(34，35)连接在一起。

3.如权利要求2所述的杆张紧装置，其中，所述连接装置(34，35)包括与插入在位于所述颌(27)的每一个上的孔(36，37)中的弹簧配合的销，从而在所述闭合位置向着彼此弹性地推动两个相邻的颌(27)。

4.如权利要求1所述的杆张紧装置，其中，所述上部通过相邻的颌(27)的所述边缘导引表面(39)的所述上部界定上导引通道(40)，所述下部通过相邻的颌(27)的所述边缘导引表面(39)的下部界定下导引通道(41)，所述上导引通道(40)比所述下导引通道(41)更窄。

5.如前述权利要求1-4其中之一所述的杆张紧装置，其中，所述致动器(6)包括围绕所述杆(1)的螺纹部分的管状套筒(9)、与所述管状套筒(9)接触的圆筒(8)和在所述管状套筒(9)内轴向滑动的活塞(10)。

6.如权利要求5所述的杆张紧装置，其中，所述活塞(10)包括与所述颌(27)的相应截头圆锥表面(31)接触的截头圆锥表面(20)。

7.如权利要求6所述的杆张紧装置，其中，所述致动器(6)包括用于在压力下供应流体到环形腔室(21)的装置(22)，用于通过在所述闭合位置的所述颌(27)推动所述活塞(10)和所述连结杆(7)以提供所述张紧轴向力。

8.如权利要求7所述的杆张紧装置，其中，弹簧(50)安装在所述致动器(6)之内，用于推动所述活塞(10)以施加所述张紧轴向力(F)在所述杆(1)上。

9.如权利要求1-4之一所述的杆张紧装置，其中，每个颌(27)的所述截头圆锥部分(29)包括向着所述致动器(6)径向延伸的台肩(32)；所述台肩(32)适于置靠垫圈(33)。

10.如权利要求5所述的杆张紧装置，其中，彼此120°定位的三个弹簧(53)向着所述垫圈(33)安装在所述活塞(10)中，以为了允许适配所述颌(27)的轴向位置。

11.一种用于张紧杆(1)的边(54)，包括支承至少两个如前述任何权利要求其中之一所述的杆张紧装置(2)的半圆形环形板(55)和适于同时在每个张紧装置(2)的锁定元件(42)上作用的锁定板(56)。

12.如权利要求11所述的用于张紧杆(1)的边(54)，包括适于与扳手(5)配合的驱动装置，所述扳手与安装在所述杆(1)上的螺母(3)配合。

13.如权利要求11或12所述的用于张紧杆(1)的边(54)，其中，所述边是180°或者360°的圆形单块。

14.一种张紧装置(53)，包括两个相同的如权利要求11-13其中之一所述的边(54)，每个为180°的圆形单块，并且进一步包括适于将所述边(54)以可逆的方式组装在一起的组装装置。