CN107061469A - 盖螺母、紧固装置以及紧固方法 - Google Patents

盖螺母、紧固装置以及紧固方法 Download PDF

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蒂莫·凯拉
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Abstract

本发明涉及一种盖螺母、一种紧固装置并且还涉及一种紧固方法。所述盖螺母包括设有一个或多个密封元件的圆柱形外表面部分。所述盖螺母的密封元件可以抵靠螺母空间的圆柱形内表面而密封，所述盖螺母构造用以在被紧固时穿入该螺母空间内。

Description

盖螺母、紧固装置以及紧固方法
技术领域
本发明涉及一种盖螺母，该盖螺母可以被旋拧至紧固螺杆，以便提供螺纹接头。盖螺母的一端是封闭的，并且相对端是敞开的，由此该盖螺母可以接纳紧固螺杆的自由端。盖螺母还包括转动表面，以便将转动力矩传输至盖螺母，以用于紧固和松开螺纹接头。
本发明还涉及一种紧固装置以及一种紧固方法。
本发明的领域在独立权利要求的前序部分中更具体地限定。
背景技术
螺纹接头用于将机器部件和元件紧固在一起。在恶劣的环境中，水分和污垢可以沿着机器内的紧固螺杆而渗透并导致损坏。因此，设有封闭端部的盖螺母被用在矿山和工作条件非常困难的工作场所中运行的凿岩设备以及矿用车辆中。然而，目前的紧固装置已经显示出存在一些问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新颖的且改进的盖螺母、紧固装置以及安装方法。
根据本发明的盖螺母的特征在于第一设备独立权利要求的特征。
根据本发明的装置的特征在于第二设备独立权利要求的特征。
根据本发明的方法的特征在于方法独立权利要求的特征。
所公开的方案的理念在于，盖螺母设有至少一个密封元件。该密封元件由此一体形成为盖螺母的组成部分。而且，该至少一个密封元件位于盖螺母的外周上。由此，盖螺母的外表面包括至少一个圆柱形外表面部分，该圆柱形外表面部分设有该密封元件。而且，密封元件的方向横向于盖螺母的纵轴线。密封元件围绕盖螺母的外表面的周界。然后，密封元件可以密封盖螺母与该盖螺母周围的表面之间的环形间隙。盖螺母是相对于所安装的机器元件的独立且独特的零件。换言之，盖螺母不紧固至机器元件，而是可以可拆卸地旋拧至紧固螺栓。由此，盖螺母是可易于更换的部件。盖螺母通过相对于紧固螺栓转动盖螺母而被拧至紧固螺栓，并且反之亦然。
所公开的方案的优点在于，密封装置和盖螺母防止污垢和水分通过为紧固螺杆制造的紧固孔而渗透到机器元件之间的一个或多个接头中。由于由盖螺母提供的改进的密封特性，所以可以降低磨损。由此，机器元件及其紧固表面的使用寿命可以延长并且可以防止失效。另一益处在于，盖螺母的使用容易并且盖螺母不会以任何方式妨碍机器元件的安装和拆卸。由此，所公开的盖螺母针对紧固和密封问题提供了相对便宜且方便的方案。而且，所公开的盖螺母对于提供防污垢和水分的紧固的需要可以通过多种不同的紧固装置而多方面地实现。
根据一实施例，盖螺母的密封元件由能压缩的弹性材料制成。由此，密封元件可以例如是橡胶或聚合物材料。
根据一实施例，盖螺母的圆柱形外表面部分包括至少一个密封槽，该密封槽设有环形密封件。密封槽为密封元件提供支撑并确保密封元件保持正确地定位。密封元件也易于安装到密封槽。密封元件可以是在独立阶段中制造出来的零件，或者可替换地，密封元件可以直接形成在密封槽上。
根据一实施例，盖螺母的圆柱形外表面部分包括至少一个密封槽，该密封槽设有O形环。O形环是环形密封元件。O形环具有简单结构，其易于安装和更换，并且也便宜。
根据一实施例，密封元件定位成更接近盖螺母的敞开端，而非接近封闭端。盖螺母的圆柱形外表面部分从敞开的第一端部在盖螺母的纵向方向上延伸至盖螺母的至少纵向中点。密封元件的位置与靠近中点相比更靠近敞开的第一端部。当密封元件布置成更靠近敞开的第一端部时，更易于布置用于密封元件的配对表面。该配对表面用作供密封元件抵靠而布置的密封表面。
根据一实施例，盖螺母包括仅单个密封元件并且位于圆柱形外表面部分处。位于外周上的密封元件足以提供适当的密封，使得无需其它密封件。由此，密封方案具有简单结构，易于使用并且也便宜。
根据一实施例，紧固装置的至少一个机器元件在紧固螺杆处设有螺母空间，使得盖螺母和螺母空间可以协同地作用。螺母空间朝向机器部件或元件的外表面侧敞开，并允许盖螺母的前部进入螺母空间内。盖螺母和螺母空间的相对尺寸被设定为使得螺母和容纳空间是相容的。螺母空间可以通过例如去屑加工而直接形成至机器元件的主体。为紧固螺杆制造的螺母空间和紧固孔具有纵轴线，这些纵轴线对准布置，以使盖螺母及其密封位置适当地定位在螺母空间内。然后，密封元件密封螺母空间的内表面与盖螺母的主体的外表面之间的环形间隙。然而，取决于密封元件的材料和尺寸，可以容许配合元件之间的一些不对准。
根据一实施例，该方案是根据前述实施例的方案并且还包括盖螺母仅部分地位于螺母空间内的特征。由此，盖螺母的轴向长度的一部分在螺母空间外，并且盖螺母的特定部分可以包括转动表面，该转动表面允许将转动运动传输至盖螺母。盖螺母在安装时是明显可见的。
根据一实施例，盖螺母能相对于通过盖螺母紧固的机器元件而旋转。
根据一实施例，盖螺母的侧向表面包括转动表面，该转动表面用于传输转动运动和转矩，以旋拧盖螺母。
根据一实施例，紧固螺杆是销螺栓，并且销螺栓的一端设有根据所公开方案的盖螺母。销螺栓的第一端部紧固至第一机器元件的带螺纹的紧固开口。紧固螺杆的第二端部延伸至第二机器元件的外表面侧并且设有盖螺母。在第二机器元件的外表面侧上的是螺母空间，盖螺母在紧固至紧固螺杆时可至少部分地穿入该螺母空间内。然后，盖螺母的密封元件设定为抵靠螺母空间的密封表面，并与螺母空间一起形成密封。由此，螺母空间的内周用作密封表面。
根据一实施例，紧固螺杆在一端处设有一体式螺栓头并且在相对端处设有盖螺母。盖螺母是根据所公开的方案的盖螺母。紧固螺杆被布置成穿过第一机器元件和第二机器元件的配合通孔，由此紧固螺杆的两个端部都延伸至机器元件的外表面侧。紧固螺杆的第一端部延伸至第一机器元件的外表面侧并且设有包括转动表面的螺栓头。紧固螺杆的第二端部延伸至第二机器元件的外表面侧并且设有盖螺母。在第二机器元件的外表面侧上的是螺母空间，盖螺母在被紧固至紧固螺杆时可至少部分地穿入该螺母空间内。然后，盖螺母的密封元件被设定为抵靠螺母空间的密封表面并且与螺母空间一起形成密封。由此，螺母空间的内周用作密封表面。
前述实施例的另一特征在于，紧固螺栓的一体式螺栓头在螺栓头的外周界上还包括至少一个密封元件。然后，第一机器元件在机器元件的外表面上可以包括第二螺母空间，以便至少部分地容纳螺栓头并为螺栓头的密封元件提供密封表面。紧固螺杆的螺栓头可以包括圆柱形部分，并且密封元件可以位于圆柱形部分处。圆柱形部分可以包括用于密封元件的密封槽，并且密封元件可以包括本专利申请中公开的特征。
根据一实施例，紧固螺杆是设有两个盖螺母的无头螺栓。由此，紧固螺杆的两个端部都配备有根据所公开的方案的盖螺母。紧固螺杆被布置成穿过第一机器元件和第二机器元件的配合通孔，由此紧固螺杆的两个端部都延伸至所连接的机器元件的外表面侧。两个独立的盖螺母被拧至无头螺栓的相反的自由端。在所连接的机器元件上的通孔处的是螺母空间，由此盖螺母在紧固螺杆的两个端部处抵靠螺母空间的密封空间而密封。
根据一实施例，盖螺母与螺母空间之间的密封独立于由紧固螺杆的盖螺母产生的紧固力。这个特征的基础在于，螺母空间的用作密封表面的圆柱形内表面具有轴向尺寸并且与紧固螺杆对准。这些特征能使盖螺母的密封元件在盖螺母与螺母空间之间的相对运动期间能够沿着螺母空间的密封表面轴向地滑动。换言之，当密封元件穿入螺母空间内时，已产生盖螺母与螺母空间之间的密封。由于这一实施例，即使为某些原因而松开紧固，也不会降低密封性能。另一方面，所公开的紧固装置可以在紧固螺杆需要为了调节目的而松开但不允许水分和污垢渗到所调节的结构内的情况下实现。
根据一实施例，所公开的盖螺母、紧固装置和紧固方法旨在用于凿岩设备，并且特别地用于凿岩设备的凿岩机。然后，通过所公开的螺纹接头连接的第一机器元件和第二机器元件是凿岩机的主体部分、模块或装置。凿岩机的主体部分可以包括齿轮主体部分或模块以及冲击主体部分或模块，该主体部分或模块抵靠彼此而连接。盖螺母还可用于将冲洗壳体紧固至凿钻机的前部，并用于将后盖紧固至凿钻机的后端。可替换地或此外，所公开的方案可以用于将凿岩机或其主体部分或模块中的一个紧固至载架的支撑凸缘或对应支撑元件。而且，所公开的方案可以用在凿岩设备的凿钻单元中，以用于紧固任何其它部件、装置或模块。在所有提及的情况中，存在用于保护所紧固的机器元件免于岩石材料和冲洗液体在凿钻操作期间传播至周围环境的需要。
上述公开的实施例可以组合起来，以形成设有所公开的必要特征的合适方案。
附图说明
在附图中更详细地描述了一些实施方式，在附图中
图1是示出了包括布置在进给梁上的凿岩机的凿钻单元的侧视图，
图2a是没有密封元件情况下的盖螺母的主体的示意性侧视图，
图2b是有周向密封件情况下的盖螺母的示意性侧截面图，
图2c是可安装至盖螺母的密封槽的环形密封元件的示意图，
图3是示出了盖螺母的一些特征的示意图，
图4是紧固装置的示意性截面侧视图，其中盖螺母部分地容纳在螺母空间内，
图5是示出了紧固装置的一些特征的示意图，
图6是凿岩机的示意性局部截面俯视图，其中两个模块或结构通过设有密封盖螺母的销螺栓而彼此连接，
图7是凿岩机的示意性局部截面俯视图，其中两个模块或结构通过在螺栓两端设有密封盖螺母的无头螺栓而彼此连接，
图8是凿岩机的示意性局部截面俯视图，其中两个模块或结构通过具有螺栓头的紧固螺栓而彼此连接，并且其中盖螺母和螺栓头密封至螺母空间，以及
图9是示出了紧固方法的一些特征的示意图。
为了清晰起见，附图以简化方式示出了公开方案的一些实施方式。在附图中，相同的参考标号表示相同的元件。
具体实施方式
图1示出了可行的凿岩单元1，该凿岩单元可通过钻臂2连接至凿岩设备的可移动载体(未示出)。凿岩单元1可包括进给梁3以及通过载架5支撑在进给梁3上的凿岩机4。凿岩机4可通过进给装置在进给梁3上沿凿钻方向和反向方向移动。凿岩机4在凿岩机4的前端部分处包括钻柄7，以用于连接凿钻工具8。凿钻工具8可以包括一个或多个钻杆以及位于凿钻工具8的远端处的钻头9。凿岩机4还包括用于旋转钻柄7的旋转装置10以及连接至钻柄7的凿钻工具8。凿岩机4还可设有撞击装置11，该撞击装置包括冲击元件，诸如往复撞击活塞，以用于对凿钻工具8产生冲击脉冲。在钻机4的前端处的可以是冲洗壳体12，以用于将冲洗流体传输至凿钻工具并且进一步朝向钻头9传输。在钻机4的后端处的可以是后盖13。由此，钻机4包括多个机器部件或模块，这些机器部件或模块可利用本专利申请中公开的原理通过螺纹接头而彼此链接、连接至凿岩机的主体或连接至合适的支撑元件。而且，凿钻单元1可包括与进给梁3连接的螺纹接头。在进给梁的前端处的可以是前支撑件14以及也可包括螺纹接头的凿钻工具操作装置，其中，密封的盖螺母是有益的，这是因为接头暴露于钻屑和冲洗液体。
图2a和图2b公开了盖螺母15，该盖螺母包括敞开的第一端部16a以及封闭的第二端部16b。在盖螺母15内的是具有螺纹18的空间17。空间17朝向第一端部16a敞开。第二端部16b可通过盖螺母15的主体的基料而封闭，或者可替换地，第二端部可通过独立的封闭元件而封闭，该封闭元件例如可以是塑料塞。盖螺母15包括转动表面19，以便引导紧固和松开盖螺母的转动力矩。转动表面19在第二端部部分16b的外表面上可包括平坦化部分，使得盖螺母可通过叉形扳手或套筒扳手而围绕其纵轴线20转动。可替换地，转动表面可位于第二端部16b的最外端表面处，并且可包括凹部19a，该凹部例如设有用于六角形或梅花形扳手的表面。第一端部16a的最外端包括轴向支撑表面21，该轴向支撑表面被构造用以在安装并适当地紧固盖螺母时设定抵靠机器元件。
而且，盖螺母15的外表面包括圆柱形外表面部分22，其可从敞开的第一端部16a朝向第二端部部分16b延伸一段距离L1。在图2a和2b中，圆柱形外表面部分22大约延伸至当在纵向方向上看时的盖螺母15的中间段。然而，特别是当利用位于盖螺母15的远端处的转动表面19a时，段22可从中间段朝向第二端部部分16b进一步延伸。在圆柱形外表面部分22处的可以是一个或多个密封槽23。通常，一个密封槽23是足够的。密封槽23可以配备有环形密封元件24，该环形密封元件可以是图2c所示的O形环。密封元件24可以是独立可更换件，或者可替换地，其可以直接铸造至密封槽。在一些情况下，密封元件24可被布置成在不使用任何密封槽23的情况下围绕圆柱形外表面部分22。然后，密封件24可例如粘合或铸造在部分22上。
图3示出了所公开的盖螺母的基本特征。在本专利申请中的上述内容已讨论了这些特征。
图4公开了紧固装置，其包括紧固螺杆25，该紧固螺杆的自由端设有密封的盖螺母15。当盖螺母15被紧固至紧固螺杆25的螺纹27时，轴向支撑表面压靠于机器元件26。机器元件26的外表面侧包括螺母空间28，盖螺母15的前部可以穿入该螺母空间内。螺母空间28、紧固螺杆25和盖螺母15均在相同的轴线20上。螺母空间28的内表面用作圆柱形密封表面29，盖螺母15的密封元件24可以抵靠该圆柱形密封表面而密封。密封表面29具有轴向长度L2，使得密封元件24可在螺母空间28内滑动并提供密封，而与螺纹接头的紧固力无关。盖螺母15防止水分和污垢经由机器元件26的结构内的紧固孔而渗透，首先，这是因为盖螺母的封闭端防止沿着紧固螺杆25和螺纹而渗透，其次，这是因为密封元件24和螺母空间28防止沿着盖螺母15的外周界而渗透，如由箭头P1和P2表示的那样。
图5示出了所公开的紧固装置的基本特征。在本专利申请中的上述内容已公开了这些特征。
图6示出了凿岩机4，该凿岩机包括齿轮模块30和冲击模块31，该齿轮模块和冲击模块通过销螺栓25a和盖螺母15彼此紧固。由此，模块30、31首先彼此连接，之后，该组合件安装至支撑元件32，以用于将凿岩机4连接至凿钻单元的支架。与支撑元件32的紧固也可以通过销螺栓25b和盖螺母15执行。由此，模块30、31和支撑元件32可以是通过在其螺纹接头33a和33b中利用所公开的紧固装置的原理彼此紧固的机器元件。如可在图6中表示的，冲击模块31和支撑元件32在它们的外表面侧包括螺母空间28。除了螺纹接头33a和33b之外，冲洗壳体的螺纹接头33c以及后盖13和前盖34的螺纹接头33d和33e可设有所公开的盖螺母。
图7示出了凿岩机4，其具有与图6所公开的基本类似的机器部件和结构。图7的方案与图6的方案的不同之处在于，在螺纹接头33a和33b中使用无头螺栓25c和25d以代替销螺栓。螺栓25c和25d的两个端部都设有盖螺母15，而且，所连接的机器元件30、31和32的外表面侧包括螺母空间28。换言之，在螺栓25c、25d的两个端部区域处的是用于容纳螺母并提供圆柱形密封表面的空间。
图8示出了凿岩机4，其中，齿轮模块30和冲击模块31通过具有螺栓头35的紧固螺栓25e而彼此连接，而且，所组装的结构在此之后通过也设有螺栓头35的紧固螺栓25f而紧固至支撑结构32。螺栓25e、25f的相反端设有盖螺母15。盖螺母15和螺栓头35在它们的外表面上包括密封元件并且密封至螺母空间28。
提及到的是，结构和所包括的机器部件可脱离图6至8所公开的凿岩机，而且，凿岩机可用于地下和地表面凿钻。
图9示出了所公开的紧固方法的基本特征。在本专利申请中的上述内容已公开了这些特征。
附图和相关描述仅旨在示出本发明的理念。在其细节中，本发明可在权利要求书的范围内变化。

Claims (15)

1.一种盖螺母，包括：
敞开的第一端部(16a)和封闭的第二端部(16b)；
空间(17)，所述空间(17)在所述第一端部(16a)的一部分处具有内螺纹(18)；
转动表面(19)，所述转动表面(19)位于所述第二端部(16b)的一部分处，用以引导紧固和松开所述盖螺母的转动力矩；以及
位于所述第一端部(16a)处的轴向支撑表面(21)；
其特征在于
所述盖螺母(15)的外表面包括至少一个圆柱形外表面部分(22)；并且
所述圆柱形外表面部分(22)设有至少一个密封元件(24)，所述密封元件围绕所述圆柱形部分(22)的外表面。
2.根据权利要求1所述的盖螺母，其特征在于
所述密封元件(24)由能压缩的弹性材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的盖螺母，其特征在于
所述圆柱形外表面部分(22)包括至少一个密封槽(23)；并且
所述密封槽(23)设有环形密封件(24)。
4.根据权利要求3所述的盖螺母，其特征在于
所述环形密封件(24)是O形环。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的盖螺母，其特征在于
所述圆柱形外表面部分(22)从所述第一端部(16a)在所述盖螺母(15)的纵向方向上延伸至所述盖螺母(15)的至少纵向中点；并且
所述密封元件(24)的位置相比靠近所述中点更靠近所述第一端部(16a)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的盖螺母，其特征在于
所述盖螺母(15)包括单个密封元件(24)并且其位于所述圆柱形外表面部分(22)处。
7.一种紧固装置，包括：
第一机器元件和第二机器元件，所述第一机器元件设有第一紧固表面，所述第二机器元件设有第二紧固表面；
至少一个紧固螺杆(25)，所述紧固螺杆(25)包括设有外螺纹的端部部分，并且被布置成从所述第一机器元件的一侧延伸通过所述第二机器元件的通孔，以使所述紧固螺杆延伸至所述第二机器元件的外表面侧；以及
至少一个盖螺母(15)，所述盖螺母(15)位于所述第二机器元件的所述外表面侧处，并且被紧固至所述紧固螺杆(25)，以用于将所述第一紧固表面和所述第二紧固表面朝向彼此按压；
其特征在于
所述第二机器元件的所述外表面侧在所述通孔处包括螺母空间(28)，并且所述螺母空间(28)包括圆柱形内表面；
所述盖螺母(15)是根据权利要求1至6中任一项所述的盖螺母并且至少部分地位于所述螺母空间(28)内；并且
所述盖螺母(15)的所述密封元件(24)被构造成抵靠所述螺母空间(28)的所述圆柱形内表面而密封，以使所述圆柱形内表面用作用于所述密封元件(24)的配合密封表面(29)。
8.根据权利要求7所述的紧固装置，其特征在于
所述紧固螺杆(25)是销螺栓(25a)，所述销螺栓的第一端部被紧固至所述第一机器元件的带螺纹的紧固开口；并且
所述紧固螺杆(25)的第二端部延伸至所述第二机器元件的所述外表面侧并且设有抵靠所述螺母空间(28)的所述密封表面(29)而密封的所述盖螺母(15)。
9.根据权利要求7所述的紧固装置，其特征在于
所述紧固螺杆(25)被布置成穿过所述第一机器元件的和所述第二机器元件的配合通孔，由此所述紧固螺杆(25)的两个端部都延伸至所述机器元件的外表面侧；
所述紧固螺杆(25)的第一端部延伸至所述第一机器元件的外表面侧并且设有包括转动表面的一体式螺栓头；并且
所述紧固螺杆(25)的第二端部延伸至所述第二机器元件的外表面侧并且设有所述盖螺母(15)，所述盖螺母抵靠所述螺母空间(28)的所述密封表面(29)而密封。
10.根据权利要求7所述的紧固装置，其特征在于
所述紧固螺杆(25)被布置成穿过所述第一机器元件的和所述第二机器元件的配合通孔，由此所述紧固螺杆(25)的两个端部都延伸至所述机器元件的外表面侧；
所述紧固螺杆(25)是无头螺栓，所述无头螺栓的两个端部设有独立的盖螺母(15)；并且
在两个机器元件的外表面侧上的通孔处的是螺母空间(28)，以使所述盖螺母(15)在所述紧固螺杆(15)的两个端部处都抵靠所述螺母空间(28)的所述密封表面(29)而密封。
11.根据前述权利要求7至10中任一项所述的紧固装置，其特征在于
所述螺母空间(28)的用作所述密封表面(29)的圆柱形内表面具有的轴向尺寸允许所述盖螺母(15)的所述密封元件(24)在所述盖螺母(15)与所述螺母空间(28)之间的相对运动期间沿着所述螺母空间(28)的所述密封表面(29)轴向滑动，由此独立于由所述紧固螺杆(25)和所述盖螺母(15)产生的紧固力进行密封。
12.根据前述权利要求7至11中任一项所述的紧固装置，其特征在于
所述第一机器元件和所述第二机器元件都是凿岩机的主体部分。
13.根据权利要求12所述的紧固装置，其特征在于
所述第一机器元件是所述凿岩机的旋转模块的主体，并且第二主体部分是所述凿岩机的冲击模块的主体。
14.根据权利要求12所述的紧固装置，其特征在于
所述第一机器元件是所述凿岩机的主体；
所述第二机器元件是包括轴向支撑凸缘的载架；并且
所述凿岩机的所述主体通过螺纹接头紧固至所述轴向支撑凸缘，所述螺纹接头包括至少一个紧固螺杆和至少一个盖螺母。
15.紧固方法，所述方法包括：
通过螺纹接头将至少两个机器元件彼此紧固，所述螺纹接头包括至少一个紧固螺杆以及紧固至所述紧固螺杆的至少一个盖螺母；
将所述机器元件的紧固表面布置成面向彼此；
将所述至少一个紧固螺杆的自由端布置成通过设置在至少一个机器元件中的至少一个通孔，由此所述紧固螺杆延伸至所述机器元件的外表面侧；以及
将所述盖螺母旋拧到所述紧固螺杆的所述自由端，由此所述盖螺母抵靠所述机器元件的所述外表面侧上的配合表面定位；
其特征在于包括：
在所述通孔处给所述机器元件的所述外表面侧提供螺母空间，所述螺母空间被构造用以在紧固所述螺纹接头期间至少部分地容纳所述盖螺母；以及
通过布置在所述盖螺母的周界上的至少一个密封元件，将所述盖螺母密封至所述螺母空间。
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