CN106041503A - 用于预紧具有螺纹杆的组件的张紧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包括牵引元件(6，23)和主体(5，22)的张紧装置(1，21)。牵引元件(6，23)包括由能够与螺纹杆(2)互锁的系杆构成的牵引元件第一下部(11，26)以及由活塞构成的牵引元件第二上部(12，27)，牵引元件(6，23)的第一部分(11，26)和第二部分(12，27)在移位中为一个整体。牵引元件(6，23)可在同轴地安装在牵引元件(6，23)周围的主体(5，22)的孔(10a，25a)中轴向地移动，所述主体(5，22)包括由管状支撑套筒构成的主体第一下部(7，24)以及由柱体构成的主体第二上部(10，25)。环形室(14)形成在牵引元件(6，23)和主体(5，22)之间并且用来接收加压流体。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在紧固之前对杆进行张紧的装置。特别地，本发明涉及一种用于将机械结构紧固在一起的预紧螺纹杆。应用领域可涉及能源，例如风力，核能以及土木工程。
背景技术
张紧装置可以通过系杆对螺纹杆的一端施加轴向拉力。该装置通过围绕着所述螺纹杆端部的管状支撑套筒设置在待紧固结构的表面上。该装置包括柱体和活塞，该活塞在所述柱体中滑动并与柱体形成专用于供给加压流体的环形室。
杆通过加压活塞张紧并被拉长。然后杆通过螺母，例如直接位于杆上或装置自身上的螺母锁定。释放后的杆趋于恢复其静态长度但是被螺母锁定。然后释放后的杆在机械部件上施加紧固力来紧固。这种紧固方法对紧固将被施加大量紧固扭矩的螺母来说是一种有利的选择。
然而，这种已知的张紧装置被设计为供以压力在1500巴以下的流体。但在一些空间减小的应用中，施加的力不足以保持机械结构紧固在一起。
此外，该装置的元件是轴向组装的但是在流体压力下具有用于保持和密封的径向交叠部分。在一些应用中，可用空间大幅减少并且这种装置不能使用。
本发明寻找通过如下方式来解决这些问题，提供一种可比已知装置施加更大作用力或者具有减小的尺寸、容易安装和使用并且制造经济用于螺纹杆的张紧装置。
发明内容
为此，本发明涉及一种包括牵引元件和主体的张紧装置。牵引元件包括由能够与螺纹杆互锁的系杆构成的牵引元件第一下部，以及由活塞构成的牵引元件第二上部牵引元件的第一部分和第二部分在移位中为一个整体。牵引元件可在同轴地安装在所述牵引元件周围的主体的孔内轴向地移动，所述主体包括由管状支撑套筒构成的主体第一下部，以及由柱体构成的主体第二上部。环形室形成在牵引元件和主体之间并用于接收加压流体。
根据本发明，环形室轴向地形成在牵引元件的第二部分和主体的第二部分之间，并且径向地形成在主体的第二部分和牵引元件的第一部分之间；第一密封工具径向设在主体的第二部分和牵引元件的第一部分之间，以及第二密封工具径向设在主体的第二部分和牵引元件的第二部分之间，这样两个密封工具轴向设置在环形室的任一侧来保证密封。
由于本发明，用于接收加压流体的环形室在主体的柱体部分与牵引元件的系杆之间径向延伸。室的径向尺寸最大化从而使流体施加压力的液压表面优化。
对于张紧装置的给定径向尺寸，由于液压表面增大，施加的作用力会增大，超过了标准装置的常规作用力。这种装置由此可用在需要极大张紧作用的应用中。
对于张紧装置的给定作用力，所述装置的径向尺寸减小。当然，液压表面增大并且需要减小的表面来获取给定的力。通过减小构成张紧装置的元件的径向尺寸，尤其是柱体和活塞的，所述装置仍可以施加给定的力。这种装置因此可用在空间减小的应用中。
根据本发明有利但非强制的其他方面，这种杆张紧装置可以结合以下特征中的一个或多个：
-牵引元件的第一部分由系杆构成，系杆包括带有中心孔的轴向管状部分，中心孔具有用于与螺纹杆外螺纹相配合的内螺纹。
-牵引元件的第二部分由通过柱体形成的活塞构成。
-牵引元件整体地形成，牵引元件的第一部分和第二部分为一个单一元件的部分。
-牵引元件由两个不同的部分组成；由系杆构成的牵引元件的第一部分在移动中通过固定工具牢固地固定到由活塞构成的牵引元件的第二部分。
-位于牵引元件的第一部分和第二部分之间的固定工具由牵引元件的所述第二部分的孔构成，该孔设有与牵引元件的所述第一部分的外螺纹相配合的内螺纹。
-主体的第一部分由支撑套筒构成，该套筒由中空轴向管状部分组成，螺纹杆和牵引元件的第一部分设置在其中并可在其中轴向移动。
-主体的第二部分由柱体构成，柱体包括第一孔和第二孔，牵引元件的第一部分设置在第一孔中并可在其中轴向移动，第二孔与第一孔同轴并且牵引元件的第二部分设置在第二孔中并可在其中轴向移动。
-主体整体地形成，主体的第一部分和第二部分为一个单一元件的部分。
-主体由两个不同的部分形成，主体的第一部分由支撑套筒构成，该支撑套筒支撑着由柱体构成的主体第二部分。
-环形室轴向形成在主体的第二部分的径向基底与牵引元件的第二部分的径向凸缘之间。
-环形室径向形成在主体的第二部分的第二孔与形成牵引元件的第一部分的轴向管状部分之间。
-张紧装置包括对接键和传动销，对接键设置在主体的第一部分中并用于同轴安装在拧在螺纹杆上的螺母周围，传动销具有与所述对接键相配合并且穿过形成在主体的第一部分上的径向开口的一端。
-传动销可以手动操作或者电动操作。
-牵引元件的第二部分包括带有用于与螺母相配合的外螺纹的上圆柱端，所述螺母用于轴向邻靠主体从而将牵引元件的第二部分轴向锁定在位。
-主体的第二部分包括至少一个加压流体供给导管，所述导管连接到环形室从而以流体装填。
-牵引元件包括至少一个加压流体供给导管，所述导管连接到环形室。所述导管可被提供于牵引元件的第一部分和/或第二部分。
-主体的第二部分包括用来确定保持其外边缘的装置，例如包扎碳管，以便限制主体的第二部分在压力下的径向变形。
-构成主体和牵引元件的元件由钢制成，例如型号30CND 8或者100C6。
-密封工具结合在设在第一机械元件内的腔中用以接触第二机械元件从而防止流体泄露并保持所述两个元件之间的缝隙中的压力。
-牵引元件的第二部分包括设有密封工具的室体，密封工具与主体的第二部分滑动接触。
-主体的第二部分包括设有密封工具的腔，密封工具与牵引元件的第一部分滑动接触。
-密封工具包括安装在第一机械元件的腔中的第一弹性环以及比第一环更硬并且与第二机械元件滑动接触的第二环，所述第一弹性环预紧所述第二环从而保证接触。
-密封工具的第一环为弹性体。
-密封工具的第二环为塑性体。
附图说明
本发明现将结合作为张紧装置示例的、不限定本发明目标的附图进行解释。在附图中：
-图1是根据本发明第一实施例、处于第一位置的张紧装置的径向截面视图；
-图2是处于第二位置的第一实施例的张紧装置的径向截面视图；以及
-图3是根据本发明第二实施例的张紧装置的径向截面视图。
具体实施方式
整体以附图标记1标识并具有中心轴线X1张紧装置专用于轴向地张紧螺纹杆2。根据图1和2所示的第一实施例，螺纹杆2随后通过用于抵靠在结构4的表面4a上的螺母3锁定，结构4通常包括至少两个要被组装的机械部件，在此以板4c和框架4b的形式为例。还可理解为螺纹杆2也可包括螺钉或螺栓。
张紧装置1包括主体5和牵引元件6。
主体5包括第一下部7，其由通过中空轴向管状部分形成的支撑套筒构成，螺纹杆2放置在其中并可在其中轴向移动。对接键同轴安装在拧在所述螺纹杆2上的螺母3附近。传动销9可以在其一端致动对接销并且穿过设置于支撑套筒7的径向开口7a。对接销可以是手动操作或者是机动操作。
主体5包括第二上部10，其由设有中心孔10a的柱体构成，牵引元件6位于其中并可在其中轴向移动。柱体10包括座设在支撑套筒7上的下支撑径向表面10b。柱体10包括圆周轴向套环10c，其形成与支撑套筒7的外圆柱形表面7b相对应的形状的内孔。所述支撑套筒7设置在柱体10的套环10c的孔内。所述套环10c具有轴向引导安装在所述支撑套筒7上的柱体10以及径向保持以防止张紧装置1使用期间的任何径向移位的功能。
形成主体5的支撑套筒7和柱体10是一起配合的两个不同部件。可替换地，套筒7和柱体10可以通过适当的固定工具牢固地固定在一起或者整体地形成为一个单一的机械元件。
牵引元件6包括第一下部11，其由设有中心孔11a的轴向管状部分形成的系杆构成。所述中心孔11a具有与螺纹杆2的外螺纹2a相配合的内螺纹。系杆11可在柱体10的中心孔10a的第一孔部10d中轴向地移动。系杆11的外圆柱形表面具有与孔10a的第一孔部10d的内圆柱形表面相对应的形状。
牵引元件6包括第二上部12，其由圆柱形部分形成的活塞构成。活塞12可在柱体10的中心孔10a的第二孔部10e中轴向地移动。活塞12的外圆柱形表面具有与孔10a的第二孔部10e的内圆柱形表面相对应的形状。
形成牵引元件6的系杆11与活塞12是一整体元件的两个部分。可替换地，系杆11和活塞12可以是通过适当的固定工具牢固固定的两个不同部件。
活塞12的外径严格大于系杆11的外径，从而限定活塞12的下径向凸缘12a。由于柱体10的中心孔10a包括分别与系杆11和活塞12相对应的形状的第一孔部10d和第二孔部10e，在位于中心孔10a的第一孔部10d与第二孔部10e之间的连接处，径向基底10f限定在柱体10上。
柱体10包括通向径向基底10f用于加压流体的供给导管13。该流体可以是油，空气或者任何粘性流体。作为未示出的替代方案，牵引元件6可包括通向径向凸缘12a的供给导管13。
根据本发明，以及如根据第一实施例在图1和2中表示的，环形室14轴向地形成在柱体10的径向基底10f与活塞12的径向凸缘12a之间，并且径向地形成在柱体10中心孔10a的第二孔部10e与形成系杆11的轴向管状部分之间。该环形室14初始体积为零，所述径向凸缘12a座设在径向基底10f上，并在从导管13供给加压流体时形成。
此外根据本发明，柱体10的中心孔10a的第一孔部10d包括设有第一密封工具15的环形腔，第一密封工具15与系杆11外表面滑动接触。活塞12外表面包括设有第二密封工具16的环形腔，第二密封工具16与柱体10的中心孔10a的第二孔部10e滑动接触。密封工具15和16均轴向设置于环形室14的任一侧从而保证所述室14在包含加压流体时的密封。
作为未示出的替代方案，环形腔15和16的位置可以在第一孔部10d与系杆11之间和/或在第二孔部10e与活塞12之间互换。
密封工具15，16每个可由例如为弹性材料的、安装在腔中的第一弹性环构，以及为比第一环更硬的材料、例如塑性材料的第二环构成，滑动接触所面对的机械元件。第一弹性环向第二环施加预紧应力以保证接触。
将参考图1和2以顺序的步骤顺序描述螺纹杆张紧装置2的操作。
螺纹杆2被拧入设在框架4d上的螺纹开口4d。
在所述杆2上调节板4c直到接触框架4b，杆2穿过内径严格大于杆2外径的开口4e。
螺母3被拧紧在螺纹杆2的邻近部分2d上直到与板4c的表面4a接触。
在所述杆2上调节张紧装置1，从而随着带有传动销的对接键8传动销9被定位在螺母3附近，主体5的支撑套筒7与设有螺母3的螺纹杆2附近的板4c的表面4a相接触。柱体10抵靠支撑件7。系杆11螺纹杆2的邻近部分2b螺纹拧紧。在图1所示的初始结构中，活塞12的径向凸缘12a抵靠柱体10的径向基底10f。螺纹杆2不受轴向力挤压并且具有用于伸长的邻近部分2d。
如图2所示，加压流体供给到位于径向基底10f和活塞12的径向凸缘12a之间的柱体10的导管13中。由于密封工具15和16，活塞12移动离开柱体10的径向基底10f并提升系杆11。环形室14形成在张紧装置1的牵引元件和主体5之间。轴向力被施加在螺纹杆的材料上并造成杆2的长度增加。
螺母3从板4的支撑表面4a轴向移除。一旦所期望的张紧力被应用在杆2上，传动销9致动对接键来拧紧螺母3直到与板4的表面4a相接触。
释放液压压力并且将系杆11从螺纹杆2中拧出。螺母3抵靠结构4，螺纹杆2保持伸长。然后装置1被移除。
由于本发明，流体施加压力的液压径向表面在柱体10的第二孔部10e或中心孔10a、即较大内径的孔部，与系杆11的外表面、即较小外径的牵引元件6的那部分，之间最大。
对于装置1的给定径向尺寸，特别是活塞12和柱体10的给定径向尺寸，施加高得多张紧力是可能的。
此外，对于要提供的给定张紧力，可能的是，通过充分地减小环形室14的径向尺寸来减小装置1的径向尺寸，从而施加所期望的张紧力。
本发明的第二实施例图示于图3中并且其与图1和2所示的第一实施例的区别在于由液压螺母构成的、具有中心轴线X21的张紧装置21。
第一实施例中描述的张紧装置1由张紧器，用于以及重复用于张紧多个螺纹杆的设备构成。待在第二实施例中描述的装置21由作为张紧器和螺母的液压螺母构成。所述装置21持久地保持在结构4上。
在下列描述中，图1至3中相似的元件之间使用相同的参考标记。
张紧装置21包括主体22和牵引元件23。
主体22包括第一下部24，其由通过中空轴向管状部分组成的支撑套筒构成，螺纹杆2设置在其中并可在其中轴向移动。
主体22包括第二上部25，其由设有中心孔25a的柱体构成，牵引元件23位于其中并可在其中轴向移动。
支撑套筒24和柱体25以一个整体机械元件形成主体5。可替换地，支撑套筒24和柱体25可以是相互配合和/或通过适当的固定工具牢固地固定在的两个不同部件。
牵引元件23包括第一下部26，其由具有中心孔25a的轴向管状部分组成的系杆构成。所述孔25a包括与螺纹杆2的外螺纹相匹配的内螺纹。系杆26可在柱体25的中心孔25a的第一孔部25b中轴向移动。系杆26的外圆柱形表面具有与孔25a的第一孔部25b的内圆柱形表面相对应的形状。
牵引元件23包括第二上部27，其由圆柱形部分形成的活塞构成。活塞27可在柱体25的中心孔25a的第二孔部25c中轴向移动。活塞27的外圆柱形表面具有与孔25a的第二孔部25c的内圆柱形表面相对应的形状。
柱体27的外径严格大于系杆26的外径，由此限定活塞27的下径向凸缘27b。由于柱体25的中心孔25a包括分别与系杆26和活塞27相对应的形状的第一孔部25b和第二孔部25c，在中心孔25a的第一孔部25a与第二孔部25c的连接处限定径向基底25d。
形成牵引元件23的系杆26和活塞27是两个不同的元件并且通过适当的固定工具牢固地固定。在图3所示的例子中，活塞27包括与系杆26端部的螺纹部分26b相配合的螺纹孔27a。由两个不同部件26，27支承的牵引元件26在待张紧的螺纹杆2具有严格大于第一孔部25a内径的外径时具有优势。确实，在这样的情况下，系杆26的自由端具有适于与所述螺纹杆2互锁并由此严格大于第一孔部25a内径的径向尺寸。
可替代地，系杆11和活塞12是整体形成的牵引元件的两个部分。
柱体25包括用来供以加压流体的导管13，所述导管13通向径向基底25d。
环形室14轴向地形成在柱体25的径向基底25d与活塞27的径向凸缘27b之间，以及径向地形成在柱体25的中心孔25a的第二孔部25c与形成系杆26的轴向管状部分之间。环形室14初始体积为零，所述径向凸缘27b座设在径向基底25d上，并在通过导管13供给加压流体时形成。
此外，柱体25的孔25a的第一孔部25b包括设有与系杆26的外表面滑动接触的第一密封工具15的环形腔。活塞27的外表面包括设有与孔25a的第二孔部25c滑动接触的第二密封工具16的环形室体。密封工具15和16轴向设置在环形室14的任一侧从而保证密封并防止加压流体泄露。
螺母28被拧在设于活塞27上端27d的外螺纹27c上。活塞27的所述上端27d具有严格小于设在柱体25的孔25c中的活塞体的直径的外直径。螺母28包括中心孔，其设有具有与所述上端27d直径相等的下直径的第一孔部28a，所述部分28a具有与所述端部27d的螺纹27c相配合的螺纹。螺母28的孔包括第二孔部28b，其是圆柱形并且具有等于设置在柱体25的孔25c中的活塞体的外直径的内直径。
液压螺母21的操作与张紧器1相似，区别仅为，在螺杆2被张紧和伸长之后，螺母28拧在活塞27上直至邻接于柱体25的上端的上凸缘25e。随后释放液压压力。螺母28抵靠着柱体25并且随后活塞27和系杆26保持在合适位置并且维持螺杆2的伸长。装置21固定地保持在合适位置从而保证结构4的紧固。
上述讨论的实施例以及替换方案中的技术特征可以结合。
Claims (10)
1.一种包括牵引元件(6，23)和主体(5，22)的张紧装置(1，21)，例如：
(a)牵引元件(6，23)包括：
-牵引元件的第一下部(11，26)，其包括能够与螺纹杆(2)互锁的系杆的，和
-牵引元件的第二上部(12，27)，其包括活塞，
牵引元件的第一部分(11，26)和第二部分(12，27)在移位中为整体；
(b)牵引元件(6，23)可在同轴地安装在所述牵引元件(6，23)周围的主体(5，22)的孔(10a，25a)中轴向地移动，所述主体(5，22)包括：
-主体的第一下部(7，24)，其包括管状支撑套筒，和
-主体的第二上部(10，25)，其包括柱体；并且
(c)环形室(14)形成在所述牵引元件(6，23)和所述主体(5，22)之间并且用来接收加压流体；
其特征在于：
(d)环形室(14)：
-轴向地形成在所述牵引元件的第二部分(12，27)和所述主体的第二部分(8，25)之间，并且
-径向地形成在所述主体的第二部分(10，25)和所述牵引元件的第一部分(11，26)之间；并且
(e)所述装置(1，21)包括密封工具，所述密封工具包括：
-径向地安装在所诉主体的第二部分(10，25)和所述牵引元件的第一部分(11，26)之间的第一密封工具(15)，以及
-径向地安装在所述主体的第二部分(10，25)和所述牵引元件的第二部分(12，27)之间的第二密封工具(16)，由此两个密封工具(15，16)轴向地设置在所述环形室(14)的每一侧以保证其密封。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述牵引元件(6)为整体地形成，所述牵引元件(6)的第一部分(11)和第二部分(12)为一个单一元件的部分。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述牵引元件(23)由两个不同的元件形成，包括系杆的牵引元件的第一部分(26)在移位中通过固定工具(26b，27a)与包括活塞的牵引元件(23)的第二部分(27)牢固地固定。
4.根据前权利要求中任一项所述的装置，其中所述环形室(14)轴向地形成在所述主体(5，22)的第二部分(10，25)的径向基底(10f，25d)和所述牵引元件(6，23)的第二部分(12，27)的径向凸缘(12a，17b)之间。
5.根据前权利要求中任一项所述的装置，其中主体(5，22)的第二部分(10，25)包括设有第一孔部(10d，25b)和第二孔部(10e，25c)的柱体，牵引元件第一部分(11，26)布置在第一孔部中并可在其中轴向移动，并且，第二孔部与所述第一孔部(10b，25b)同轴且牵引元件(6，23)的第二部分(12，27)设置在所述第一孔部中并可在其中轴向移动。
6.根据权利要求5所述的装置，其中环形室(14)径向地形成在主体(5，22)的第二部分(10，25)的第二孔部(10e，25c)与牵引元件(6，23)的第一部分(11，26)之间。
7.根据前权利要求中任一项所述的装置，其中所述张紧装置(1)包括对接键(8)和传动销(9)，所述对接键布置在所述主体(5)的第一部分(7)中并用于同轴安装在拧在螺杆(2)上的螺母(3)周围，并且，所述传动销具有与对所述接键(8)相配合且穿过设在主体(5)的第一部分(7)上的径向开口(7a)的一端。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其中牵引元件(23)的第二部分(27)包括设有用于与螺母(28)相配合的外螺纹(27c)的上圆柱端(27d)，所述螺母(28)用来轴向邻靠所述主体(22)从而将所述牵引元件(23)的第二部分(27)轴向锁定在位。
9.根据前权利要求中任一项所述的装置，其中所述主体(5，22)的第二部分(10，25)包括待通过加压流体供给并连接到环形室(14)的至少一个导管(13)。
10.根据前权利要求中任一项所述的装置，其中所述密封工具(15，16)布置在设于第一机械元件(10，25；12，27)上的腔中以与第二机械元件(11，26；10，25)滑动接触从而防止加压流体的泄露并保持所述两个元件之间的压力。
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