CN1048743A - 快速固紧螺帽 - Google Patents

Abstract

快速固紧螺帽，包括多个有内螺纹的扇形块，每 个扇形块上包括一段截头锥形表面。在所述的扇形 块之间作用的导向装置使扇形块能在非工作位置与 工作位置之间径向移动。还有把扇形块卡在工作位 置的可松脱的制动装置，这种结构使得使用时，螺帽 的截头锥形表面与被相配的螺栓头所限制的零件的 相应的配合表面相配合，螺帽与所述零件的相对的轴 向移动把螺帽扇形块径向向内与螺栓的螺纹紧紧啮 合。

这种螺帽固紧快且不会产生错配。

Description

本发明涉及快速固紧螺帽，更具体地（但不是仅仅）涉及应用到与液压螺栓拉紧工具相配的反作用螺帽。

螺栓拉紧工具实质上是放置在螺帽螺栓组件上的液压千斤顶，螺栓从工具中穿过去。为了把载荷加到螺栓上，拉紧工具必须反作用于拧入在工具上的螺栓上的螺帽。

螺栓突出于工具部分外的长度很重要，特别在受到限制和/或危险的环境下，如在水下或在核工业中，把反作用螺帽拧到螺栓上或从螺栓上拧下是很费时、费力的操作，特别对于有细螺纹的大直径螺栓更是如此。

还有一些情况下，两个零件要用一个或多个螺帽螺栓组件连接在一起，而螺栓的自由端突出于相应的零件外一段距离，因此在把零件连接起来时要拧转螺帽相当长的距离。这也是很费时间的操作。

为了解决这一问题，例如在美国专利US4083288中已提出了提供包括两个半螺帽的对开螺帽，他们可在螺栓的任一轴向位置上装到螺栓上，该对开螺帽具有锥形表面以与垫圈或其它工件中的与其相互补的孔槽表面相配合。在拧紧时，对开螺帽的两部分合在一起，并通过它的锥形表面与工件的孔槽相配合而与螺栓的螺纹啮合。

这一原理已用到液压螺栓拉紧器上，例如在美国专利US4438901和英国专利2143608中所公开的，其中，拉紧器的拔具与包括分成几块的筒夹相配合。

在英国专利2193549中公开了一种液压螺栓拉紧器与以对开螺帽形式的简化的拔具相配合，对开螺帽设置有凸轮表面，与该活塞-液压缸组件的活塞中的相互补的孔槽相配合。

这些已知的螺帽的主要问题是他们都要求在开始时从外部对他们施加一径向向内的力来维持他们与螺栓的螺纹啮合，也就是说在没有这一外力的情况下，对开螺帽的两半部分相互分开，而不与螺栓啮合在一起。

因此可以了解到在倒放或甚至在平放的情形下使用这种对开螺帽，即使不是不可能的，也是相当困难的。在这种倒放或平放的情形下把这些已知的对开螺帽用于液压螺杆拉紧器时，要握住拉紧器和螺帽两者直到活塞与螺帽间已经产生较紧的配合。

一个对开螺帽包括至少两个扇形块，一定要把实际上相配的扇形块合起来才能构成一个对开螺帽，如果使用并不互相相配的扇形块，则在区配扇形块的螺纹时会有问题。

用已知的结构，特别在大批生产上述的对开螺帽时，由于螺帽的扇形块彼此完全分开，很容易造成扇形块配合失调，造成螺帽由不配合的扇形块构成。

本发明的目的是提供一个可快速地在相应的螺栓上达到工作位置或锁紧位置的螺帽，而并不会出现上述已知装置中发生的配合失调等问题。

按照本发明，提供了一种装到相配的螺栓上的快速固紧螺帽，它包括多个有内螺纹的扇形块，每个扇形块上包括一段截头锥形表面，还设置了在所述的扇形块之间作用的导向装置，使所述的扇形块能在处于同心位置的径向偏外的非工作位置与扇形块基本处于同心位置而螺帽形成截头锥形表面的工作位置之间径向移动，以及设置了把扇形块卡住在所述的工作位置的可松脱的制动装置，这种结构使得使用时螺帽的截头锥形表面与被相配的螺栓头所限制的一个零件的相应的配合表面相贴合，螺帽与所述的零件的相对的轴向移动把螺帽扇形块径向向内与螺栓的螺纹紧紧啮合。

可以明白在螺帽扇形块之间作用的导向装置保证该螺帽的扇形块保持相互的配合，使螺帽可以形成连续的配合的螺纹，而设置把扇形块卡在它们的工作位置的可松脱的制动装置使螺帽可装在螺栓任一轴向位置上产生初始的螺纹啮合，而不需要在外部施加径向力来维持螺帽与螺栓的初始的螺纹啮合。

在本发明的一个实施例中，例如用在相对的扇形块之间作用的圈形弹簧，通过弹力作用把所述的扇形块顶到所述的非工作位置。

最好，所述的导向装置是在每对扇形块上装设的一个或多个导销，扇形块可沿着所述的导销在非工作位置和工作位置之间滑动。

所述的导销中至少一些导销开有环形槽，而每个所述的可松脱的制动装置都包括一个由弹力偏压顶着所述的导销的轴承元件，例如一个滚珠轴承，当扇形块处在他们的工作位置时，所述的滚珠轴承顶入所述的环形槽中。

在本发明的一个最佳实施例中，所述的螺帽包括两个扇形块，横截面为半圆形，所述的导销为一对导销，每个设置在靠扇形块直径的一端，并垂直于所述的直径穿出。

所述的导销可方便地装在其中的一个扇形块，并从该扇形块突出，而另一个扇形块设置了相应的导槽并装着可松脱的制动装置。

但是，也可以在所述的每个扇形块都装有一个导销以及设有为另一个导销在其中滑动的相应的导槽，以及与该导销相配合的可松脱的制动装置。

下面只是作为实例，参照附图详细说明本发明的实施例，附图中：

图1是本发明的螺帽的顶视图;

图2和图3是分别沿图1中箭头“A”和“B”方向的视图;

图4和图5示出了本发明的螺帽的两个应用情况，部分以纵剖面示出。

下面参见图1至图2，图中示出了按照本发明的一个快速固紧螺帽，它包括一对对置的带内螺纹的扇形块2，4。扇形块2，4分别包括下部6，8和上部10，12。扇形块的下部6、8分别是往下往里渐缩的半截头锥形，而上部10、12则分别是半圆柱形。

第一扇形块2的侧面的两部分端面上分别往外突出地固定着一对导销14、16。该对导销14、16相互平行并以垂直于该扇形块2的沿边界直径的侧面方向往外突出。

而在第二扇形块4中开设有一对相应的槽18、20。导销14、16插到该对槽18、20中，因而两个扇形块2、4可沿导销14、16的方向相互相对滑动，即可在如图示的螺帽的非工作位置（也就是导销14、16的头部14a、16a和导槽18、20的台肩18a、20a相贴的位置）和螺帽的工作位置（也就是扇形块2、4的端面相互靠得很近，但稍微分开的位置）之间滑动。

通过分别装在导销14、16上并且反作用在扇形块2、4的端面之间的圈形弹簧22、24，使扇形块2、4分别为弹力推向他们的非工作位置。

在第二扇形块4内装着一对分别用来制动导销14，16的可松脱的制动装置26，28。每个制动装置26、28包括一滚珠轴承30，由圈形弹簧32沿平行于螺帽的中心轴线方向施加弹力使该轴承30顶住相应的导销14、16，该弹簧32作用在设置在第二扇形块4内的螺栓34和滚珠轴承30之间。

每个导销14、16设置有环形槽36，环形槽的在导销14、16上的轴向位置使得当扇形块2，4处在工作位置时，环形槽36正好落在他们相应的轴承30的下面，因而弹簧32把所述轴承30顶进环形槽36中，使扇形块2，4卡在该工作位置。

每个扇形块2、4的上表面开有一轴向孔38，其中可插入一合适的钥匙或类似物以便于把扇形块2，4从他们的工作位置分开到非工作位置。另外，每个扇形块2，4上还设置有一对径向延伸的肘杆孔，以便插入杆类的物件以方便在一个相应的螺杆上转动螺帽。

图4示出了上述螺帽的第一方面的运用。图4中示出了放在要拉紧的螺栓44上的一个液压螺栓拉紧工具42，螺栓44带着一个要拉紧在螺栓44上的相应的螺帽46。该工具42可以是普通的形状，最好，活塞48的端面有与扇形块2，4的下部6，8的形状相一致的向下朝内渐缩的锥形表面50，其理由通过下面的说明将会明白。

如上所述，螺栓拉紧工具42的操作要求在该工具上装一个反作用螺帽拧在螺栓44上。使用普通的反作用螺帽要求在螺栓44上端把螺帽往下拧到与工具42相贴，很费时且费力，特别对于细螺纹的长螺栓更是如此。

使用本发明的螺帽（见图1至图3）可解决上述问题。更具体地说，处在非工作位置的螺帽-也就是扇形块2，4处在分开的位置-套入螺栓44的上部，并往下降到与拉紧工具42的上部区紧贴，扇形块2，4的下部6，8的锥形外表面的下部区域与该液压拉紧工具42的活塞48的锥形表面50的上部区域相贴合。

然后，扇形块2，4往他们的工作位置移动直到滚珠轴承30卡入环形槽36中来确定进入工作位置，在该位置，扇形块2，4的内螺纹与螺栓44的外螺纹相啮合。

然后沿螺栓44往下拧转螺帽，典型的为拧一到二圈，直到扇形块2，4的下部6，8的锥形表面与活塞48的截头锥形表面50相贴合，如图4所示，螺帽就处在其作用位置。

在操作拉紧工具42时，轴向力通过活塞48的表面50施加到反作用螺帽上，该力有一径向向内的分量，使扇形块2，4更加往里顶进到更紧地拧紧在螺栓44上，该力的向内分量也克服径向向外的力，和由于螺帽和螺栓44的螺纹之间拉紧而导致螺帽内产生的圆周应力。这方面，扇形块2，3的下部6，8的锥形表面和垂线之间的夹角明显地比扇形块2、4和螺栓44的螺纹角要小。

因此，施加在在螺栓44上的反作用螺帽上的力越大，螺帽也更紧地固定在螺栓44上。

当要求从螺栓44上移掉反作用螺帽时，先沿着螺栓44完全拧松螺帽使扇形块2，4的锥形下部6，8与活塞48的表面50脱开，因而可以用装在孔38中的一个或两个钥匙来分开扇形块2，4，使他们进入他们的非工作位置，然后提升起螺帽并从螺栓44上取下来。

这样就提供了一个快速固紧、快速松脱的螺帽，它可迅速地装在很长的螺栓上，又可从很长的螺栓上迅速取下，在负载下，该螺帽在各种情况下都可以最有效地拧紧在螺栓上-当开始时操作者并没有很合适地将螺帽啮合在螺栓上时，上述特点就是一个很有用的保证安全的特征。

另外，可松脱的制动装置把扇形卡在他们的工作位置，这样不管螺栓所处的方向位置如何，都可保证螺帽与螺栓之间最初的螺纹啮合，这样在不用施加任何外径向力的情况下可把上述螺帽装到往下或水平延伸的螺栓上，这一点也是很贵的。

提供一个包括两个内连结的扇形块构成的对开螺帽可保证螺帽有连续的螺纹。

图5示出了本发明快速固紧螺帽的另一个应用，其中螺帽与螺栓52配合把两个零件54，56固紧在一起。

更具体地说，该组件除快速固紧螺帽外，还包括一环形垫圈58，垫圈58的内孔60是与扇形块2，4的下部6，8的截头锥形相一致的锥形，该垫圈58夹在螺帽和零件54之间。

在使用时，螺栓52穿出零件54，56中的相应的孔中，在螺栓52穿出零件54的部分放上一垫圈58。然后，处在非工作状态的螺帽装在螺栓52上，直到扇形块2，4的下部6，8的锥形区与垫圈58的锥形孔60的上部区相接触。

然后如图4的说明一样，把扇形块2，4移动到他们的工作位置使扇形块和螺栓52的螺纹啮合起来，再把螺帽沿螺栓52向下拧，直到扇形块2，4的下部6，8的锥形表面与垫圈58的锥形孔60紧贴。

再在螺帽中转动螺栓52，就把零件54，56固紧在一起了。另外，接头越紧，则螺帽与螺栓52之间的螺纹啮合得越紧。

垫圈58可以与零件54整体加工出来，或者可在零件54中开一个相当于垫圈孔60的锥形槽孔，这样就可省掉垫圈。

本发明的快速固紧螺帽的具体结构可与上述的以及如图1至图3所示出的那种结构有所不同，但仍属于本发明的范围。例如，两导销14，16可分别装在两扇形块2，4上，而相应的可松脱的制动装置26，28分别装在另一个扇形块4，2上，或者螺帽包括多于两个扇形块，每个上面都带有相应的导销和制动装置。当然，本专业的技术人员很明白还可以有其他的变型。

另外，本发明螺帽还可用于不同于上述的许多应用于螺帽和螺栓组件的情况，也是很有益的。特别当要拧上一个普通螺帽的螺栓部分是粗大的，或在不容易操作的地方或在危险的环境中，例如水下，用本发明都是很有利的。

Claims (7)

1、一种装到相配的螺栓上的快速固紧螺帽，包括多个有内螺纹的扇形块(2、4)，每个扇形块上包括一段截头锥形表面(6，8)，其特征在于还设置了在所述的扇形块(2、4)之间作用的导向装置(14，16，18，20)，使所述的扇形块(2、4)能在处于同心位置的径向偏外的非工作位置与扇形块(2、4)基本处于同心位置而螺帽形成截头锥形表面的工作位置之间径向移动，以及设置了把扇形块(2、4)卡住在所述的工作位置的可松脱的制动装置(26，28)，这种结构使得使用时，螺帽的截头锥形表面(6，8)与被相配的螺栓(44，52)头所限制的零件(48，58)的相应的配合表面(50、60)相贴合，螺帽与所述的零件(48、58)的相对的轴向移动把螺帽扇形块(2、4)径向向内与螺栓(44，52)的螺纹紧紧啮合。

2、按照权利要求1的螺帽，其特征在于还设置了在相对的扇形块之间作用的圈形弹簧（22，24），通过弹力作用把所述的扇形块（2，4）顶到所述的非工作位置。

3、按照权利要求1或2的螺帽，其特征在于所述的导向装置是在每对扇形块（2、4）上装设的一个或多个导销（14，16），扇形块（2、4）可沿着所述的导销（14、16）在非工作位置和工作位置之间滑动。

4、按照权利要求3的螺帽，其特征在于所述的导销（14、16）中至少一些导销开有环形槽（36），而所个所述的可松脱的制动装置（26、28）都包括一个由弹力偏压着顶着相应的导销（14、16）的轴承元件（30），当扇形块（2、4）处在他们的工作位置时，所述的滚球轴承（30）顶入所述的环形槽（36）中。

5、按照权利要求3或4的螺帽，其特征在于所述的螺帽包括两个扇形块（2、4），横截面为半圆形，所述的导销为一对导销（14、16），每个设置在靠近扇形块（2、4）直径的一端，并垂直于所述的直径穿出。

6、按照权利要求5的螺帽，其特征在于所述的导销（14、16）装在其中的一个扇形块（2、4）并从该扇形块突出，而另一个扇形块（4、2）设置了相应的导槽（18，20）并装着可松脱的制动装置（26、28）。

7、按照权利要求5的螺帽，其特征在于所述的每个扇形块（2，4）都装有一个导销（14、16）以及设有为另一个导销（16，14）在其中滑动的相应的导槽（18，20），以及与该导销（16、14）相配合的可松脱的制动装置（26，28）。

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