CN107580674B - 用于确定施加在部件中的轴向张力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定施加在部件(7)中的轴向张力的方法，其中：该部件(7)被定位固定，并且该轴向张力通过张紧装置(1)从该部件(7)的自由端被施加到该部件(7)中，该张紧装置(1)包括张紧体(2)以及多个张紧螺栓(5)，该张紧体具有一个中心轴向的主螺纹孔(3)和多个次螺纹孔(4)，该多个次螺纹孔(4)沿着该主螺纹孔(3)的外周均匀地分布，该张紧螺栓(5)被拧入该次螺纹孔(4)中，其中该应变体(2)被拧入该部件(7)的自由端，并且所述张紧螺栓螺(5)在该定位固定的方向上抵靠定位支座被紧固，并且确定被施加到该部件(7)中的轴向张力，其中检测该应变体(2)的横向于该应变体的轴向方向(Z)的变形，并且根据该应变体(2)的变形确定被施加到该部件(7)中的轴向张力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定施加在部件中的轴向张力的方法，其中：
-该部件被定位固定，并且该轴向张力通过张紧装置从该部件的自由端被施加到该部件中，该张紧装置包括一个张紧体，该张紧体具有一个中心轴向主螺纹孔和沿着主螺纹孔的外周均匀分布的多个次螺纹孔，并且该张紧装置包括被拧入这些次螺纹孔中的张紧螺栓，其中张紧体被拧入该部件的自由端，并且张紧螺栓在定位固定方向上抵靠定位支座而被紧固，以及
-确定被施加到该部件中的轴向张力。
背景技术
在多种应用领域中，需要确定施加于部件的力。尤其是在轮轴、轴或螺栓形式的部件的情况下，在轴向方向上施加到部件中的力具有特别意义。
施加到部件中的轴向力可以例如如下确定：通过执行测量，来检测由于引入力而引起的部件在轴向方向上的变形。为此，通常使用多个测量传感器，这些传感器沿着部件在轴向方向上彼此间隔布置，并且用于测量部件的轴向延伸和/或轴向压缩。在该情况下的问题是，部件上的代表性位置并不总是可接近的。因此，在一定程度上，难以将多个测量传感器定位在不同的轴向位置。
目的是消除这些缺点。DE 10 206 679描述了一种方法，在该方法中，通过使环形测量体受到轴向力，来确定施加到轮轴或轴中的轴向力，其中该环形测量体经由其两个端面抵靠相对于彼此径向偏移的接触面。因此，环形测量体经受弯曲变形，该弯曲变形通过应变计量器而被测量。轴向力从所检测的环形测量体的变形而被推断。
已知方法已经被证明对于测量特别微小的轴向力是有效的。然而，还需要测量更大的轴向力，例如在几兆牛顿或更大的范围内的轴向力。
例如在燃气轮机设备的情况下，测量更大的力可能是有意义的。拉杆在整个使用寿命期间应该设置正确的拉杆应力，这主要是为了即便在故障情况下也能确保扭矩传递和转子的机械完整性，其中拉杆使转子盘在轴向方向上彼此夹紧。
在新设备的首次启动期间，拉杆应力可以借助于通过已知力的限定的液压拉伸并且通过拉杆的弹性伸长而被获得。期望的是，在燃气轮机的使用寿命期间对拉杆应力进行监控。
具体来说，拉杆(燃气轮机的转子盘滑动到该拉杆上)在其一端被定位固定，并且轴向张力从拉杆的自由端被施加到拉杆上，例如，将一个常规螺母拧到设置在拉杆的自由端上的外螺纹上，并且在拉杆的定位固定方向上抵靠定位支座被紧固。具有拉杆的燃气轮机设备的结构可以在Ch.Lechner和J.Seume的专业书籍“Gasturbinen”(“固定式燃气轮机”)，Springer-Verlag 2003年，ISBN3-540-42831-3等中获知。
由于在常规螺母的情况下，拧紧螺母所需的扭矩随着螺母尺寸增大而大幅增加，因此在某些需要相对较大螺母的情况下，改进的张紧装置被用于代替常规螺母，以使部件张紧，特别是用于张紧燃气轮机设备中的拉杆。这些张紧装置包括通常是柱状的张紧体，该张紧体具有中心轴向主螺纹孔和沿着主螺纹孔的外周均匀分布的多个次螺纹孔，并且这些张紧装置包括被拧入这些次螺纹孔中的多个张紧螺栓。为了对部件进行张紧，张紧体被拧到部件的自由端上。然而，为了实现这样的张紧，张紧体不进一步旋转，而是将张紧螺栓在部件的定位固定方向上抵靠定位支座紧固。
在具有大直径的螺栓接头中，这样的张紧装置可以吸收高的预应力，并且将该预应力分配到各个张紧螺栓上。例如，从DE 699 37 246 T2已知这种张紧装置的一个实施例。具有多个张紧螺栓的张紧装置还已知为MJT(多千斤顶螺栓张紧器的缩写)。
为了确定通过具有多个张紧螺栓的张紧装置引入到部件中的预应力，已知的是确定每个单独的张紧螺栓处存在的预应力，并且将各个值相加以获得所得到的预应力。每个单独的张紧螺栓上的预应力可以通过在张紧和未张紧状态下的螺栓长度的差别测量来确定。为此，超声波信号通过设置在每个螺栓头上的传感器而被注入到相应的螺栓中，信号在螺栓的下端被反射，并被传感器再次捕获。长度变化可以根据超声波信号的传播时间差而被确定，并且预应力可以根据长度变化而被确定。
对于用于确定预应力的已知方法而言，其缺点被认为部分地在于，每个单独的张紧螺栓必须配备有一个自己的传感器，因此必须使用专用部署。这不仅需要相当大的耗费，而且还相对昂贵。此外，这一方法执行多个单独测量并且随后将各个值相加，该方法的准确性并不总令人满意。
JP S57161526 A描述了一种用于确定螺栓中的应力的测量装置，在该测量装置中使用磁场传感器。为此，磁场传感器被安装在螺栓的螺栓头侧。根据螺栓中的应力可以确定磁场的变化。因此，可以基于所确定的测量值，来确定螺栓中的应力。
尽管先前的方法提供了用于确定螺栓中的应力的简单方法，但是许多干扰变量可能对测量结果具有不可估量的影响，特别是在复杂几何形状的情况下(通常在燃气轮机的转子的情况下)尤其如此。
US 4,246,780 A描述了用于确定轴中的应力的另一测量方法，其中将包括应变计量器的环安装在轴上。在螺旋桨的驱动轴的情况下，扭转导致轴的周长增加，这种周长增加可以通过应变计量器来确定。因此，轴中的扭转应力能够得以推断。
然而，上述测量装置对于预期的应用是有问题的，这是因为：测量必须直接在受到应力的区域内进行；但是，在燃气轮机的转子的拉杆的情况下，这一区域是不可接近的。此外，上述方法仅能可靠地确定扭转。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明的任务是，对开篇提到的类型的方法进行扩展，使得其允许特别简单、低成本且稳健地确定引入到部件的轴向力。在这种情况下，特别地，该方法还应当可以确定数量级为例如几兆牛顿的相对较大的力。
为了解决这个问题，本发明提供了一种开篇提到的类型的方法，其特征在于：
-检测张紧体的横向于该张紧体的轴向方向的变形；以及
-根据张紧体的变形确定施加到部件中的轴向张力。
已经表明，在包括张紧体的张紧装置的情况下，多个张紧螺栓被拧入该张紧体中，由于轴向方向上的作用力而发生张紧体横向于轴向方向的变形。当经受轴向载荷时，张紧体特别是经受扭转导致的向外变形，这代表了张紧体上的总力。根据本发明，检测张紧体在横向方向上的该变形，并且基于该变形确定引入到部件中的轴向张力。
根据本发明，对横向方向上的变形进行考虑可以提供如下优点，即：与现有技术已知的各种测量相比，所考虑的测量变量在每个张紧螺栓上变化相对较大，并且可以实现相对较高的测量精度。例如，张紧体的外径能够相对扩大多达百分之零点几，并且可以容易地测量该变化。
张紧体的弹性特性及其几何尺寸不会引起明显的老化，因此根据本发明的方法也理想地适于在相对较长时期、特别是几年内提供引入到部件中的轴向张力的可靠值。
通过使用根据本发明的方法，可以检测到张紧体的平均变形，该平均变形代表了总的轴向力，即使是在由于张紧螺栓的不同载荷而使沿着张紧体的外周的张紧体变形不均匀的情况下，也可以检测到该平均变形。
此外，为了执行根据本发明的方法，由于确定张力仅需接近张紧装置的张紧体，所以不需要能够沿部件轴向延伸范围自由地接近部件。如果根据本发明的方法被用于确定燃气轮机设备的拉杆的张力，则特别地，不需要拆卸转子。
同时，根据本发明的方法可以相对简单地执行，并且不会产生显著的成本。与现有技术相比，张紧装置的每个张紧螺栓不必具有专门部署。
例如可以使用应变传感器(例如应变计量器)来测量张紧装置的张紧体在横向方向上的变形。也可以采用其他方法，例如在预定的轴向位置处简单测量张紧体的外周长度。
为了基于根据本发明检测到的张紧体的变形来确定引入到部件中的轴向力，可以使用在已知的力条件下记录的校准曲线，该校准曲线将相应的轴向张力对应于变形值，例如张紧体的外径长度的变化值或应变计量器的电阻值。原则上，也可以使用数学模型，来计算或模拟张紧体的变形与引入的张力之间的相关性。
依照根据本发明的方法的一个实施例，在张紧体上的至少一个预定的轴向位置处检测张紧体的变形。
特别地，检测张紧体的面向部件的定位固定方向的轴向端部区域中的一个轴向位置处的变形。
在张紧体的面向部件的定位固定的该轴向端部区域中，可以特别适合于检测横向于轴向方向的变形。在张紧体的该轴向端部区域中，横向于轴向方向的变形是最显著的。
在根据本发明的方法的一个有利的实施例中，检测张紧体的外周的变形。由于在张紧体的外周区域中发生近乎理想的单轴径向延展，因此该区域特别适合于考虑根据本发明的方法。如果使用应变计量器来检测变形，则不会出现交叉灵敏度，即，在张紧体的外径的周向方向上没有横向于测量方向的灵敏度，并且测量值特别可靠。原则上，也可以检测张紧体的内周的变形，但在这种情况下会发生多轴应力状态。
张紧体的变形可以例如通过设置在张紧体上或布置在张紧体上的应变传感器(特别是应变计量器)来检测。
在这种情况下，特别地，可以设置成通过沿着张紧体的外周延伸(特别是沿着张紧体的整个外周延伸)的应变计量器，来检测张紧体的变形。应变传感器可以例如沿着张紧体的外周延伸到环形表面上方。当应变传感器沿着张紧体的整个外周延伸时，这是特别有利的。
应变计量器可以位于张紧体上，或者应变计量器直接设置在张紧体上。在一个有利的实施例中，应变计量器通过直接溅镀到张紧体上的方式而被设置在张紧体上。溅镀提供的优点是：不需要使用粘合剂来将应变计量器固定在张紧体上，粘合剂在相对较长的时期后会失去其保持力。
在根据本发明的方法的范围内，所使用的应变计量器可以例如通过SiO2或DLC(类金刚石碳)上的NiCr或Ni-DLC层形成。
根据本发明的方法的另一个实施例的特征在于，通过将测量环在预定的轴向位置处夹到张紧体上，并且记录应变计量器的变形值，并且特别地将变形值与基准值进行比较，来检测张紧体的外周的变形，其中测量环的直径是可调节的并且沿测量环的外周设置有应变计量器。
在一个有利的实施例中，应变计量器围绕测量环的整个外周延伸。在测量环的情况下，可以进一步设置成将应变计量器溅镀到测量环上，以避免与使用粘合剂相关的缺点。
作为使用包括应变计量器的测量环的替代方案，也可以通过将测量环在预定的轴向位置处夹到张紧体上，并且读出长度值，并且特别地将长度值与基准值进行比较，来检测张紧体的外周的变形，其中检测环的直径能够通过螺旋千分尺来调节并且具有长度刻度。
使用测量环(即独立于张紧体的另一部件)来用于测量张紧体的变形，其优点在于张紧体无需具有任何部署。根据本发明的方法可以通过任何现有的张紧装置上的测量环而以特别容易的方式来进行。
将测量环夹在张紧体上，特别是以预定的切向应力夹紧，以获得特别可靠的测量值。
为了夹紧在张紧体上，测量环有利地包括张紧元件，例如拉伸弹簧或螺栓。测量环有利地设计为开口环，其端部可以通过张紧元件朝向或远离彼此移动，以改变测量环的直径并将测量环夹紧到张紧装置的张紧体上。
测量环可以由Teflon、Kapton薄膜或Nomex薄膜制成。
在根据本发明的方法的一个改型中，设置成通过如下方式来检测张紧体的外周的变形：
-将测量环在张紧体的轴向端部区域中的一个轴向基准位置处夹紧到张紧体上，该轴向端部区域面向部件自由端方向，
-在轴向基准位置处读取测量环的刻度上的长度值，或者在轴向基准位置处获取应变计量器的变形值，
-将在轴向基准位置处读取的长度值存储为长度基准值，或者将在轴向基准位置处获取的变形值存储为变形基准值，
-松开测量环，并使测量环朝向部件的定位固定方向滑动、并且在至少一个轴向测量位置处夹紧到张紧体上，
-在该至少一个轴向测量位置处读取测量环的刻度上的长度值，或者在该至少一个轴向测量位置处获取应变计量器的变形值，以及
-确定轴向基准位置处的长度值与该至少一个轴向测量位置处的长度值之间的差异，或者确定轴向基准位置处的应变计量器的变形值与该至少一个轴向测量位置处的应变计量器的变形值之间的差异。
根据该实施方式，例如可以通过将测量环在背离部件的定位固定的张紧体端部区域中一次性地夹紧到张紧体上、并且将该轴向位置认为是基准位置，来检测张紧体的变形。于是，应变计量器在该位置处的变形或在该轴向位置在测量环上读取的长度值被选择为基准值，特别是作为零值，因为张紧体的变形在这里是最小的或为零。在这种情况下，有利地，选择尽可能靠近张紧体的面向部件自由端的端面的轴向位置，以便利用具有最小变形量的位置作为基准。
随后，测量环被松开，沿着部件的定位固定方向轴向滑动，并且在更靠近部件的定位固定的另一轴向位置处再次被夹紧在张紧体上，在该轴向测量位置检测应变计量器的变形或长度值。在这种情况下，可以仅在一个轴向测量位置处检测变形或长度值，或者在多个轴向测量位置处检测变形或长度值，其中在多个测量位置处获取的多个值例如分别与基准值进行比较，或者在各个相邻测量点处获取的值被相互比较。
特别是以已知的方式检测应变计量器的电阻值，作为应变计量器的变形值。
在根据本发明的方法的一个改型中，设置成在至少一个轴向测量位置处将测量环拧到张紧体上，该至少一个轴向测量位置位于张紧体的面向部件的定位固定方向的轴向端部区域中。
特别地，对于在轴向基准位置仅获取一个基准值、并且在轴向测量位置仅获取一个测量值的情况，这一个轴向测量位置有利地尽可能靠近张紧体的面向部件的定位固定的端部，其中在该端部处，横向于轴向方向的变形具有最大幅度。如果在多个轴向测量位置获取多个值，则在一个有利实施例中，至少一个轴向测量位置尽可能靠近该端部。
靠近张紧体的面向定位固定的端部的适当轴向位置例如位于轴向方向上距离张紧体的该端部1毫米或几毫米处。
本发明还提供了使用一个张紧装置，该张紧装置包括具有柱形基本形状的张紧体，主螺纹孔沿着张紧体的柱轴线延伸。这种形状已经证明对张紧体是有效的。
另一个实施例的特征在于使用一个张紧装置，该张紧装置包括张紧体，次螺纹孔轴向地或基本上轴向地延伸通过该张紧体。
最后，可以确定引入到燃气轮机的拉杆中的轴向力，并且特别地，基于引入到拉杆中的轴向力来计算拉杆在轴向上的机械应力。根据本发明的方法可以例如被执行，以用于确定燃气轮机的拉杆中的轴向张力。特别地，拉杆可以是燃气轮机设备中的中心拉杆。
原则上，根据本发明的方法可以用于通过包括张紧体和多个张紧螺栓的张紧装置而被引入轴向张力的任何类型的部件。由于包括张紧体和多个张紧螺栓的张紧装置可以代替传统的螺母，所以本申请对于通过常规的螺母也将轴向张力引入到部件中的所有应用都是可构想的。例如，可以根据本发明确定引入到螺栓的轴向力，该螺栓与包括张紧体和张紧螺栓的张紧装置一起被压制成法兰。
附图说明
参照附图，本发明的其他特征和优点将基于根据本发明的方法的实施例的以下描述而变得清楚，其中：
图1示出了包括张紧体和多个张紧螺栓的张紧装置处于未张紧状态的示意性截面图；
图2以示意图示出了图1所示的张紧装置的张紧体的外部视图；
图3示出了图2的张紧体的俯视图；
图4示出了通过图1所示的张紧装置沿轴向方向被张紧的燃气轮机设备的中心拉杆的示意性截面图；
图5示出了图4中所示的被张紧的张紧体的截面图；
图6以示意图示出了图4所示的张紧体处于通过张紧螺栓非常不均匀地引入力的情况下的张紧状态；
图7示出了测量环的一个实施例的示意图，该测量环包括螺栓并且沿测量环的外周设置有应变计量器；
图8示出了测量环的另一个实施例的示意图，该测量环包括拉伸弹簧并且沿测量环的外周设置有应变计量器；
图9-图12示出了根据本发明的用于确定引入到部件中的轴向张力的方法的一个实施例的方法步骤。
具体实施方式
图1示出了包括柱形张紧体2的张紧装置1，在张紧体2中设置有中心轴向主螺纹孔3和沿着主螺纹孔3的外周均匀分布的多个次螺纹孔4。主螺纹孔3沿着柱形张紧体2的柱轴线Z延伸穿过该张紧体2。主螺纹孔3的直径显著大于次螺纹孔4的直径。具体地，主螺纹孔3的直径是次螺纹孔4的直径的四倍以上。
在所示的实施例中，总共有九个轴向次螺纹孔4设置在张紧体2中，它们均匀地围绕中心主螺纹孔3布置，这能够从图2和图3中的示意图中清楚地看到，图2和图3示出了图1所示的张紧装置1的张紧体2的外部视图。
在每个次螺纹孔4中被拧入一个张紧螺栓5，该张紧螺栓在轴向方向上分别从两侧伸出张紧体2。在图1中张紧螺栓5向上指向的端部上分别设置有一个螺栓头6，通过该螺栓头，可以以已知方式来容纳图中未示出的用于拧入和松开张紧螺栓5的适当工具。
张紧装置1的张紧体2被拧入外螺纹7a上，该外螺纹被设置在图中不明显的燃气轮机设备的中心拉杆7(图1中仅局部示出)的自由端处。在图4的示意图中，可以看到中心拉杆7和拧在该拉杆上的张紧体2。
中心拉杆7以在图4中向下指向的端部被定位固定，其方式是通过将拉杆拧入燃气轮机设备的前中空轴8中。图4中未示出的多个转子盘以已知的方式被移动到拉杆7上。图4仅示意性地示出了转子鼓T，该转子鼓包括所有转子盘和后中空轴。转子盘通过拉杆7彼此平行地保持，并通过张紧装置1彼此压紧。为此，张紧装置1的张紧螺栓5沿着拉杆7在中空轴8中的定位固定方向抵靠压力盘9被紧固，其中压力盘9由特别硬的材料制成，仅在图1中可见，位于张紧体2与转子盘之间，并且被用作定位支座。由于张紧螺栓5被拧入到张紧体2中的次螺纹孔4中，所以用作定位支座的压力盘9与拧在拉杆7上的张紧体2之间的距离增加，从而将轴向张力引入到拉杆7中。
引入到中心拉杆7中的轴向张力应当对应于一个限定值，以确保燃气轮机设备的安全运行。在设备的首次运行之前，引入到拉杆7中的轴向力可以被调节到预定值。理想的是，在燃气轮机设备的使用寿命期间可以监控拉杆应力。执行根据本发明的方法的一个实施例，以确定引入到拉杆7中的轴向力。
根据本发明，检测张紧装置1的张紧体2横向于轴向方向的变形，并且基于张紧体2在横向方向上的变形来确定引入到拉杆7中的轴向张力。
在张紧状态下，张紧体2由于作用的轴向力而经受横向于轴向方向的变形，具体而言是扭转变形。在图5中可以看到横向于轴向方向(即横向于柱轴线Z)的这种变形，其中图5以简化图示出了图4的张紧体2没有次螺纹孔4和张紧螺栓5的示意性截面图。为清晰起见，在图5中以特别明显的方式示出了横向变形。在图4中，借助于相应的箭头纯示意性地示出了轴向方向上的力导致张紧体2横向于轴向方向变形。
在所示的实施例中，应变计量器10被设置在张紧体2上，用于以测量方式检测张紧体2横向于柱轴线Z的变形。具体来说，如图2和图3中可见，应变计量器10沿着张紧体2的整个外周在环形表面上延伸，并且实际上设置在张紧体的面向拉杆7在中空轴8中的定位固定的该轴向端部区域中。应变计量器10被溅镀到张紧体2上。
由于张紧体2在图5所示的状态下的变形，应变计量器10以已知的方式具有与其在张紧体2未被扭转的无张紧状态下不同的电阻。这种电阻变化是张紧体2的变形的度量。通过使用先前对于已知的轴向力值记录的校准曲线，可以将轴向力的值对应于所测量记录的变形，即在所示的实施例中所获取的应变计量器10的电阻值。电阻值的获取和轴向力的确定以已知的方式在连接到应变计量器的测量和评估单元(图中未示出)中进行。
根据本发明，可以在任何时间点通过借助应变计量器10测量张紧体2的变形来确定轴向力。张紧体2是容易接近的。为了执行根据本发明的方法，不需要移除燃气轮机的转子。
张紧体2的弹性特性和几何尺寸实际上不会遭受明显的老化，从而通过应变计量器10可以在很多年获得可靠的测量值，特别是在燃气轮机设备的整个使用寿命期间。由于应变计量器10被溅镀到张紧体2上，所以应变计量器在相对较长的时期也特别可靠地被保持，并且避免了与粘合剂相关的缺点，特别是避免应变计量器10与张紧体2的不期望的分离。
特别地，张紧体2的变形沿着张紧体2的外周近乎理想地是径向的。几乎不会出现由应变计量器10的交叉灵敏度导致的任何影响，从而获得了特别可靠的测量值，其中交叉灵敏度指在张紧体2的外周的周向方向上横向于预期的测量方向的灵敏度。
与已知方法相比，根据本发明的方法可以低耗费地执行，从而成本较低。
根据本发明的方法的另一个优点是，通过仅一个应变计量器10就能够检测到张紧体2的平均变形，该平均变形代表了总力，即使如图6所示当张紧体2沿其外周的变形由于张紧螺栓5的不同加载而不均匀时，也是如此。为了清晰起见，张紧体的不均匀变形在图6中被夸张地示出。
作为上述使用包括张紧体2的张紧装置1并且应变计量器10被直接溅镀在张紧体2上的实施例的替代方案，根据本发明的方法也可以使用与张紧体2分离的测量装置、特别是测量环11来执行。
图7和图8各自示出了可用于根据本发明的方法的测量环11的一个实施例的示意图。测量环11被设计为开口环，其端部分别可以通过张紧元件朝向彼此和远离彼此移动，以便调节测量环11的直径。此外，在这两个测量环11的外周上设置有应变计量器10，该应变计量器在相应测量环11的整个外周上延伸。所示的两个测量环11中的每个都由特氟隆制成。
图7和图8中所示的两个测量环11仅仅在张紧元件方面不同，其中该张紧元件用于借助于多个张紧螺栓5将测量环11夹紧在张紧装置1的张紧体2的外周上。
图7中所示的测量环11包括用于夹在张紧体2上的螺栓12，该螺栓12延伸穿过开口的测量环11的端部区域中的两个开口，而图8中所示的测量环11在从开口环的两个端部区域突出的两个突出部13之间设置有拉伸弹簧14，该拉伸弹簧14在图8中仅通过双箭头示意性示出。
测量环11根据本发明被用于检测包括多个张紧螺栓5的张紧装置1的张紧体2的变形。测量环11也使得能够在张紧体2没有设置应变计量器的情况下，检测横向方向上的变形。
下面参照图9至图12描述根据本发明的使用测量环的方法的一个实施例的实现。
在第一步骤中，将测量环11从外部滑到张紧体2上(参见图9)，并且在该张紧体指向拉杆7的自由端方向(参见图10和图11)的轴向端部区域中、在轴向基准位置处夹紧在张紧体2上，其中测量环11可选地可以根据图7设置有螺栓12，或根据图8设置有拉伸弹簧14。拉杆7在图9至图12中未示出。与图4和图5的情形相同，图9至图12中未示出的拉杆7的自由端向上指向。在所示的示例性实施例中，如图1中可见，轴向基准位置直接位于张紧体2向上指向的端部上。
在图10中示意性地借助于箭头示出了将测量环11夹紧在张紧体2上的过程。
如果使用根据图7的测量环11，则通过进一步单纯地旋转螺栓12，使得开口的测量环11的两个端部区域进一步朝向彼此移动，由此减小测量环11的直径，来使该测量环从外部夹紧到张紧体2上。
在使用根据图8的测量环的情况下，则必须压紧拉伸弹簧14以增加测量环11的直径并能够将测量环11轴向地在张紧体2上定位在该位置。如果测量环11位于轴向基准位置，则拉伸弹簧14可以被释放，由此两个突出部13被推开，从而使测量环11的直径减小并被夹紧在张紧体上。
测量环11优选地以预定的切向应力夹紧在张紧体上，以获得特别可靠的测量值。
在测量环11的夹紧状态下，在轴向基准位置检测设置在测量环11上的应变计量器10的变形，特别是应变计量器10的相应电阻值。该值被存储为电阻基准值，特别是零值，因为在轴向基准位置处的变形最低或为零。
测量环11随后被松开，并且朝拉杆7的定位固定方向滑动，即在图9至图12中向下滑动，并且在第一轴向测量位置被夹紧在张紧体2上。第一轴向测量位置p1在图12中显示在以虚线表示的测量环11的最上方轮廓上。
在第一轴向测量位置p1，再次获取并存储应变计量器10的变形值，特别是电阻值。
随后，在两个或更多个另外的轴向测量位置处，分别采集并存储一个电阻值，这些轴向测量位置在图12中被标记为p2至pn。
张紧体2的变形可以根据电阻值的(轴向)变化来确定，基于该变形进而可以确定引入到拉杆7中的轴向张力，这可以例如使用事先建立的校准曲线来进行。
作为在张紧体2上的多个轴向位置处获取电阻值的替代方案，也可以在图9至图12中向下指向的张紧体2端部区域中仅进行唯一一次测量，例如在图12所示的测量环11的位置进行测量。如果已经存在基准值，特别是零值，则也可以根据该唯一的测量值与基准值的比较，来确定张紧体2的变形，并且基于该变形可以确定轴向力。
也可以执行刚好两次测量，即在图9至图12中的张紧体2的上端执行一次基准测量，并且在图9至图12中的张紧体2的下端执行一次测量。
对设置在测量环11上的应变计量器10的电阻值的获取和轴向力的确定以已知的方式在图中未示出的测量和评估单元中进行，该测量和评估单元被连接到测量环11上的应变计量器10。
通过使用测量环11，可以在已经完全处于运行中的张紧装置1的张紧体2上执行根据本发明的方法，而不需要对张紧装置1进行加装。
测量环11的另一个优点是轴向方向是无应力的，由此排除了应变计量器10由于交叉灵敏度而产生伪信号。
尽管通过优选示例性实施例更详细地示出和描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例限制，并且本领域技术人员可以从中获得其他变化，而不脱离本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种用于确定施加在一个部件(7)中的轴向张力的方法，其中：
-所述部件(7)被定位固定，并且所述轴向张力通过一个张紧装置(1)从所述部件(7)的一个自由端被施加到所述部件(7)中，所述张紧装置(1)包括一个张紧体(2)，所述张紧体(2)具有一个主螺纹孔(3)和多个次螺纹孔(4)，所述主螺纹孔(3)位于所述张紧体(2)的中心轴线上，所述多个次螺纹孔(4)沿着所述主螺纹孔(3)的外周均匀地分布，并且所述张紧装置(1)包括多个张紧螺栓(5)，所述张紧螺栓(5)被拧入所述次螺纹孔(4)中，其中所述张紧体(2)被拧入到所述部件(7)的所述自由端上，并且所述张紧螺栓(5)在所述定位固定的方向上抵靠一个定位支座而被紧固，并且
-被施加到所述部件(7)中的所述轴向张力被确定，
其特征在于，
-检测所述张紧体(2)在横向于所述张紧体的轴向方向(Z)上的变形，以及
-根据所述张紧体(2)的所述变形确定被施加到所述部件(7)中的轴向张力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述张紧体(2)上的至少一个预定的轴向位置处检测所述张紧体(2)的所述变形。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在所述张紧体(2)的一个轴向端部区域中的一个轴向位置处检测所述变形，所述轴向端部区域面向所述部件(7)的所述定位固定的所述方向。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
检测所述张紧体(2)的外周的变形。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
通过设置在所述张紧体(2)上或布置在所述张紧体(2)上的一个应变计量器(10)来检测所述张紧体(2)的所述变形。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
通过沿着所述张紧体(2)的外周延伸的一个应变计量器(10)来检测所述张紧体(2)的所述变形。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
通过将一个测量环(11)在一个预定的轴向位置处夹到所述张紧体(2)上、记录所述应变计量器(10)的一个变形值、并且将所述应变计量器(10)的所述变形值与一个基准值相比较，来检测所述张紧体(2)的所述外周的所述变形，所述测量环(11)的直径是可调节的，并且一个应变计量器(10)沿着所述测量环(11)的外周被设置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
使用一个测量环(11)，所述应变计量器(10)已经被溅镀到所述测量环(11)上。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
通过将一个测量环在一个预定的轴向位置处夹到所述张紧体(2)上、读出一个长度值、并且将所述长度值与一个基准值相比较，来检测所述张紧体(2)的所述外周的所述变形，所述测量环的直径能够通过螺旋千分尺来调节，并且所述测量环具有长度刻度。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，
通过以下来检测所述张紧体(2)的所述外周的所述变形：
-将所述测量环(11)在所述张紧体(2)的一个轴向端部区域中的一个轴向基准位置处夹紧到所述张紧体(2)上，所述轴向端部区域面向所述部件(7)的所述自由端的方向，
-在所述轴向基准位置处读取所述测量环的刻度上的一个长度值，或者在所述轴向基准位置处获取所述应变计量器(10)的一个变形值，
-将在所述轴向基准位置处读取的所述长度值存储为一个长度基准值，或者将在所述轴向基准位置处获取的所述变形值存储为一个变形基准值，
-所述测量环(1)被松开并朝向所述部件(7)的所述定位固定的方向滑动并且在至少一个轴向测量位置处被夹紧到所述张紧体(2)上，
-在所述至少一个轴向测量位置处读取所述测量环的所述刻度上的一个长度值，或者在所述至少一个轴向测量位置处获取所述应变计量器(10)的一个变形值，以及
-确定所述轴向基准位置处的所述长度值与所述至少一个轴向测量位置处的所述长度值之间的差异，或者确定所述轴向基准位置处的所述应变计量器(10)的所述变形的所述值与所述至少一个轴向测量位置处的所述应变计量器(10)的所述变形的所述值之间的差异。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
所述测量环(11)在至少一个轴向测量位置处被拧到所述张紧体(2)上，所述至少一个轴向测量位置位于所述张紧体(2)的轴向端部区域中，所述轴向端部区域面向所述部件(7)的所述定位固定的方向。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
使用一个张紧装置(1)，所述张紧装置(1)包括具有基本柱形形状的一个张紧体(2)，所述主螺纹孔(3)沿着所述张紧体(2)的柱轴线延伸。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
使用一个张紧装置(1)，所述张紧装置(1)包括一个张紧体(2)，所述次螺纹孔轴向地或基本上轴向地延伸通过所述张紧体(2)。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
通过设置在所述张紧体(2)上或布置在所述张紧体(2)上的一个应变传感器来检测所述张紧体(2)的所述变形。
15.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
通过沿着所述张紧体(2)的整个外周延伸的一个应变计量器(10)来检测所述张紧体(2)的所述变形。
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