CN102635618B

CN102635618B - 限扭矩紧固装置

Info

Publication number: CN102635618B
Application number: CN201210024580.9A
Authority: CN
Inventors: M·舍费尔; M·泽尔布; M·戈尔特
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2032-02-06
Also published as: CN102635618A; TW201243174A; ES2556118T3; JP2012167816A; DE102011003835A1; US20120207563A1; EP2487375B1; TWI595162B; US8662805B2; EP2487375A1

Abstract

本发明涉及一种限扭矩紧固装置，其包括：第一头部，该第一头部具有至少一个用于与紧固工具形状锁合地连接的结构元件；和第二头部，该第二头部具有至少一个螺纹；其中，这两个头部在形成至少一个规定断裂位置的情况下相互连接，该规定断裂位置在所述两个头部之间出现极限扭矩时发生断裂，从而产生属于所述第一头部的第一断裂面和属于所述第二头部的第二断裂面；并且，至少所述第二头部具有位于内部的基本材料，该基本材料设有防腐蚀的表面涂层。本发明的特征在于：至少属于所述第二头部的所述第二断裂面与所述第二头部的所述基本材料的未被涂层的表面相比具有更高的耐腐蚀性。

Description

限扭矩紧固装置

技术领域

本发明涉及一种限扭矩紧固装置，其包括：第一头部，该第一头部具有至少一个用于与紧固工具形状锁合地连接的结构元件；和第二头部，该第二头部具有至少一个螺纹；其中，这两个头部在形成至少一个规定断裂位置的情况下相互连接，该规定断裂位置在所述两个头部之间出现极限扭矩时发生断裂，从而产生属于所述第一头部的第一断裂面和属于所述第二头部的第二断裂面；并且，至少所述第二头部、优选还有所述第一头部具有位于内部的基本材料，该基本材料设有防腐蚀的表面涂层。

背景技术

已经公知具有两个头部的断开式螺母(Abreissmutter)或者断开式螺栓(Abreissschraube)，它们是通过焊接相互连接的。在安装该螺母或者螺栓时，借助紧固工具将扭矩施加到第一头部上，其中，所述扭矩在紧固过程开始时通过连接而被传递到第二头部上。若在紧固过程结束时达到一个事先给定的极限扭矩，所述第一头部就在连接处与所述第二头部剪断开来。通过这种剪断，最大作用于所述第二头部上的扭矩便受到限制。

例如US2002/076295A1提供了一种断开式螺母。由GB1411151A已知一种断开式螺栓。

出于成本原因，断开式螺母通常是由比较容易受腐蚀的基本材料制成，该基本材料通过表面处理而得到防腐保护。然而，在这种断开式螺母的应用当中，尽管经过了表面处理，依然可能会发现有腐蚀问题。

发明内容

本发明的目的是，提供一种限扭矩紧固装置，该紧固装置一方面在加工制造上特别有利，以及另一方面特别耐腐蚀。

所述目的通过本发明的特征得以实现。本发明装置的特征在于，至少属于第二头部的第二断裂面与所述第二头部的基本材料的未被涂层的表面相比具有更高的耐腐蚀性。

本发明认识到，在现有技术的断开式螺母中出现的腐蚀问题可归结于断裂面，该断裂面在两个头部剪断时产生于规定断裂位置。由于这些断裂面在所述装置的常规使用中，也就是说在达到极限扭矩并且在规定断裂位置发生断裂时，才暴露出来，因此，事先在装置制造的范围内被涂上的表面防腐保护在那里不能起作用。那么，根据现有技术，在断裂面上就可能存在着防腐保护漏洞。断裂面以后可能构成腐蚀的始发点，腐蚀可从那里侵入到头部的基本材料中，并且随着时间的推移还可能侵蚀到邻近于断裂面的、只在表面有保护的区域。

本发明以此为出发点并且设定：如此地调整改良在规定断裂位置区域内所使用的材料，即，在所述规定断裂位置发生断裂时暴露出来的断裂面要比头部的纯粹基本材料具有更高的耐腐蚀性。因此，所述断裂面同样具有防腐效果，这样，根据本发明，现在在规定断裂位置发生断裂后也具备了完整无缺的、连续的防腐保护。由于防腐保护在接近表面的全部构造范围上得以实现，以及因为由此还仍然可以选用费用比较低廉的、易受腐蚀的材料作为头部的基本材料，所以根据本发明获得了特别耐腐蚀的、同时成本特别低廉的部件。

换言之，本发明的主导思想可以认为是：如此地选择紧固装置的材料质地，即，与贯穿第二头部的基本材料延伸的、假定的断裂相比，规定断裂位置处的断裂至少在第二头部上产生更高耐腐蚀性的断裂面。因此，在规定断裂位置处所产生的第二断裂面对于所述第二头部的基本材料起到防腐保护作用。

带有螺纹的第二头部在紧固装置安置之后通常具有承载负荷的功能，而第一头部则仅仅在安置过程中使用，在安置后便失去。因此，通常情况下，长远来看，特别是第二头部的腐蚀性能具有重要意义。如果说第一头部的腐蚀性能也是重要的话，还可以设定：属于第一头部的第一断裂面与所述第一头部的基本材料的未被涂层的表面相比具有更高的耐腐蚀性。鉴于特别简单的加工制作，两个头部适宜使用相同的基本材料。

根据本发明，所述基本材料可以理解为特别是处于内部、也就是说在装置的芯部的材料。倘使设有表面涂层的话，那么基本材料与表面材料就是不同的。否则，基本材料与表面材料可以是相同的。

本发明的装置和/或头部可以具有金属材料，特别是钢材。根据本发明，所述耐腐蚀性可以理解为特别是有效总值(抗点蚀当量，PittingResistanceEquivalent-PRE)，其中该有效总值按下式得出：

PRE＝重量％Cr+3.3重量％Mo+30重量％N

(其中，重量％Cr、重量％Mo和重量％N为铬、钼和氮在铁中的重量百分比含量)。表面的提高的耐腐蚀性因此可包含较高的有效总值。特别是不锈钢或者锌可用于实现提高的耐腐蚀性。

本发明还涉及本发明的装置在对于该装置具有腐蚀性的环境中的应用，例如在大气中。所述耐腐蚀性的概念于是可包含相对于具有腐蚀性的环境而言的耐腐蚀性。所述耐腐蚀性特别是可被理解为抗酸蚀。

第二和/或第一头部的防腐蚀表面涂层特别是可以为锌涂层或者漆涂层。

本发明的一个优选的实施方式在于：两个头部通过至少一个连接件相互连接，规定断裂位置是构造于该连接件上；所述连接件与第二头部以及特别是还与第一头部相比具有更高耐腐蚀性的基本材料。特别是，这个实施方式可包括如下内容，即，规定断裂位置的断裂面上提高的耐腐蚀性不是通过表面调整改良，而是通过局部改变处于表面下面的基本材料的成分得以实现。根据这个实施方式，那么就设置一种具有与第一和/或第二头部不同的基本材料的连接件。连接件可以与头部材料接合地相连，例如通过焊接连接。例如，连接件可以具有不锈钢以提高耐腐蚀性。

作为选择或者补充，可以设定：两个头部借助至少一种添加材料而材料接合地相互连接，其中，规定断裂位置是构造在所述添加材料上。如果材料接合式连接为钎焊连接的话，添加材料可以是焊剂。如果材料接合式连接为粘接连接的话，添加材料可以是粘结剂。特别是，这个实施方式可包括：规定断裂位置处的提高的耐腐蚀性通过表面效应得以实现。例如可以设定：添加材料不但负责提供材料接合，而且其在规定断裂位置发生断裂后，就是说材料接合式连接断裂后，还在所产生的断裂面上起到防腐保护作用。

特别是，连接件或者添加材料相对环境具有较低的强度和/或延伸性，由此便可以形成所述规定断裂位置。

例如可以设定：该限扭矩紧固装置被构造为断开式螺母；第二头部上的螺纹为内螺纹。该限扭矩紧固装置当然也可构造为断开式螺栓，此时第二头部上的螺纹就为外螺纹。

结构元件用于建立与紧固工具抗扭转(drehfest，即二者不能相对旋转)的形状锁合连接，在此情况下，紧固工具的扭矩能够被传递给第一头部。所述结构元件例如可以是外多角形或者也可以是内多角形，特别是六角形。所述结构元件当然还可以是例如槽口，特别是十字槽。

附图说明

下文将借助附图中示意性示出的优选实施例进一步阐述本发明。附图中示意性地示出：

图1为达到极限扭矩之前的限扭矩紧固装置的第一实施例，右侧为侧视图，而左侧为剖视图；

图2为达到极限扭矩之后的图1所示的紧固装置；

图3为达到极限扭矩之前的限扭矩紧固装置的第二实施例，右侧为侧视图，而左侧为剖视图；和

图4为达到极限扭矩之后的图3所示的紧固装置。

相同作用的元件在附图中被标注以相同的附图标记。

具体实施方式

图1和2中示出的是被构造为断开式螺母的限扭矩紧固装置的第一实施例，更确切地说，图1为达到极限扭矩之前，而图2为达到极限扭矩之后以及两个头部剪断后。

所示出的装置具有第一头部11，在该头部的外侧设置有被构造为多角形特别是六角形的、用于与未示出的旋扭工具配接的结构元件31。另外，该装置设置有带有通孔32的第二头部12，在该通孔内构造有内螺纹33。第一头部11同样具有通孔34，该通孔与通孔32对准，然而其净尺寸(内径)大于第二头部12的内螺纹33的净尺寸(内径)，因此，与第二头部12的内螺纹33对应的螺杆能够自由地通过第一头部11中的通孔34。在第一头部11的外侧设置有径向凸起的凸缘36，该凸缘防止作用于第一头部11上的紧固工具作用于第二头部12。

两个头部11和12在其各自的芯部由相对比较容易被腐蚀的基本材料21或者22构成，例如非合金钢。为了保障必要的耐腐蚀性，所述基本材料各设有表面涂层23或者24。

在图1和2所示的实施例中，两个头部11和12首先(参见图1)通过连接件40相互连接。连接件可以与两个头部11和12例如焊接或者粘接在一起。连接件40具有各一个规定断裂位置4，该规定断裂位置例如被图示为缩细部。当借助旋扭工具被施加的、在两个头部11和12之间作用的扭矩达到极限扭矩时，那么规定断裂位置4便发生屈服变形，并且两个头部11和12被相互分开(参见图2)。同时在连接件40上产生相应的断裂面1和2，其中，第一断裂面1属于第一头部11，第二断裂面2属于第二头部12。

在连接件40断裂时产生于规定断裂位置4处的断裂面1和2由连接件40的基本材料41所构成，该基本材料在所述连接件40断裂时暴露出来。根据本发明，这种基本材料41与两个头部11、12的基本材料21、22相比由更加耐腐蚀的材料构成。例如，连接件40的该基本材料41可以是高级合金钢。由于连接件40的基本材料41的提高的耐腐蚀性，在连接件40断裂时产生的断裂面1和2在断裂区域内就构成了对两个头部11、12的防腐保护。这样，在头部11、12的防腐保护在断裂区域以外通过相应的表面涂层23或者24得到保障的同时，在没有表面涂层23或者24的断裂区域内的防腐保护由连接件40的基本材料41的提高的耐腐蚀性而产生。

由于连接件40具有比第二头部12更加耐腐蚀的基本材料41，所以，第二头部12的产生在连接件40上的断裂面2与假定的贯穿第二头部12的断裂9时所产生的断裂面相比更加耐腐蚀。

在图3和4中示出的是本发明的另一个实施例，更确切地说，图3为达到极限扭矩之前，而图4为达到极限扭矩之后以及两个头部剪断后。图3和4所示的实施例与图1和2所示的实施例的不同之处在于：根据图3和4，未设置材料不同的连接件，而是使两个头部11和12借助添加材料50，例如粘结剂或者焊剂，直接材料接合地拼接起来。在相应的拼接处构成了规定断裂位置4′。

当达到极限扭矩时规定断裂位置4′发生断裂后(参见图4)，添加材料50附着在所产生的断裂面1和2上，并且在那里负责为头部11和12的基本材料21或者22提供防腐保护。添加材料例如可以具有锌或/和树脂。

Claims

1.限扭矩紧固装置，其包括：

第一头部(11)，该第一头部具有至少一个用于与紧固工具形状锁合地连接的结构元件(31)，和

第二头部(12)，该第二头部具有至少一个螺纹(33)，

其中，这第一头部(11)和第二头部(12)在形成至少一个规定断裂位置的情况下相互连接，该规定断裂位置在所述第一头部(11)和第二头部(12)之间出现极限扭矩时发生断裂，从而产生属于所述第一头部(11)的第一断裂面(1)和属于所述第二头部(12)的第二断裂面(2)，

并且，至少所述第二头部(12)具有位于内部的基本材料(22)，该基本材料设有防腐蚀的表面涂层(24)；

其特征在于：至少属于所述第二头部(12)的所述第二断裂面(2)与所述第二头部(12)的所述基本材料(22)的未被涂层的表面相比具有更高的耐腐蚀性。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一头部(11)和第二头部(12)通过至少一个连接件(40)相互连接，所述规定断裂位置是构造在该连接件上，以及，所述连接件(40)与所述第二头部(12)的基本材料相比具有更高耐腐蚀性的基本材料(41)。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一头部(11)和第二头部(12)借助至少一种添加材料(50)而材料接合地相互连接，其中，所述规定断裂位置构造在所述添加材料(50)上。

4.如前述权利要求之任一项所述的装置，其特征在于：该装置被构造为断开式螺母，并且，所述第二头部(12)上的所述螺纹(33)为内螺纹。

5.如前述权利要求之任一项所述的装置，其特征在于：所述结构元件(31)为外多角形。