CN109789540A - 压力系统 - Google Patents

Abstract

一种用于螺栓张紧的加压系统，包括：用于接收压缩气体的入口(1)；用于连接到螺栓张紧装置的流体出口(17)；用于泵送流体以增大流体出口(17)处的压力的泵(10)，泵(10)联接到入口(1)以通过在入口(1)处接收的压缩气体驱动；联接到出口(17)以降低流体出口(17)处的压力的负压发生器(22)，负压发生器(22)联接到入口(1)以通过在入口(1)处接收的压缩气体驱动。

Description

压力系统

技术领域

本发明涉及一种用于辅助液压螺栓张紧装置的收缩的加压系统。

背景技术

当零部件栓接在一起时，通常希望向螺栓施加预载荷，使得螺栓保持张紧状态。这降低了螺栓松弛的可能性，并且还能够降低螺栓疲劳的发生率。

当使用螺栓将两个零部件保持在一起时，通常将螺栓插入穿过两个零部件中的孔，接着将螺母上紧到螺栓的螺杆上，以将零部件夹紧在螺母与螺栓的头部之间。螺母承抵零部件中的一个的面向外的面，螺栓的头部承抵零部件中的另一个的面向外的面。为了向螺栓施加需要的预载荷，螺母可以被上紧到相应的扭矩。替代地，螺栓可以被置于特定的张紧量下；并且接着可以上紧螺母，以闭合螺母与相邻的面向外的面之间的间隙。

预加载螺栓的一种方式是将螺栓或螺纹连接在螺栓上的螺母上紧到预定扭矩。这种方式具有很多问题。为了实现高预载荷，就需要非常大的工具。实现精确的预加载是困难的，因为施加的扭矩受到随着螺母或螺栓上紧时的摩擦的影响。将多个螺栓同时上紧在单个接头上是困难的，这会导致偏置。

为了解决这些问题，液压螺栓张紧装置被用以向螺栓施加张力，以辅助将诸如螺母等紧固件上紧到螺栓上。液压螺栓张紧装置作用在螺栓上，螺栓的杆从螺栓待抵靠上紧的零部件伸出。螺母螺纹连接在暴露的螺栓杆上。液压螺栓张紧装置具有两个元件。操作员将第一元件从螺母的远侧附接到螺栓杆。第二元件抵靠部件的面作用，螺栓杆从该部件的面延伸。当液压压力施加到螺栓张紧装置时，包括在螺栓张紧装置中的液压致动器迫使两个元件分开。这向螺栓施加了张力。一旦螺栓已被伸展至希望的张力，通过转动螺母闭合螺母与部件的面之间的任何空气间隙。这将预载荷锁定在螺栓中。液压螺栓张紧装置的例子在https://www.youtube.com/watch？v＝BGdcHPf6lK4中公开。

在已经完成螺栓张紧操作之后，需要将螺栓张紧装置从螺栓移除，使其能够用于下一张紧操作。液压压力被从螺栓张紧装置的致动器释放。由于螺栓张紧装置已经施加了高水平的力，有可能甚至当液压压力被释放时，螺栓张紧装置相对于其作用于的部件的面保持卡阻。这使得难以移除螺栓张紧装置。操作员可能必须手动地使用诸如撬杆的抓手工具来一起撬动螺栓张紧装置的元件，以使螺栓张紧装置脱离部件。这是艰苦的工作并且会导致诸如重复性劳损等伤害。

希望的是，使从螺栓移除液压螺栓张紧装置更容易，例如通过减小手动地收缩液压螺栓张紧装置所需的力。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于螺栓张紧的加压系统，包括：用于接收压缩气体的入口；用于连接到螺栓张紧装置的流体出口；用于泵送流体以增大流体出口处的压力的泵，泵联接到入口以通过在入口处接收的压缩气体驱动；负压发生器，其联接到出口，用于降低流体出口处的压力，负压发生器联接到入口以通过在入口处接收的压缩气体驱动。

负压发生器可以被构造用于响应于通过在入口处接收的压缩气体驱动而将流体容器的内部驱向负压(例如，大气压以下的压力)。

根据本发明的第二方面，提供一种用于螺栓张紧的加压系统，包括：用于接收压缩气体的入口；用于连接到螺栓张紧装置的流体出口；具有顶部空间的流体容器；用于泵送来自容器的流体以增大流体出口处的压力的泵，泵联接到入口以通过在入口处接收的压缩气体驱动；负压发生器，其与容器的顶部空间连通，以通过降低容器中的压力来降低流体出口处的压力。

负压发生器可以被构造用于将容器中和/或流体出口处的压力减小到大气压以下。

加压系统可以包括阀，阀被布置用以将入口选择性地联接到泵或负压发生器。

负压发生器可以是文丘里管，文丘里管被布置用以沿着其中具有收缩部的主通道接收来自入口的气流，并由此在辅助通道中产生负压，所述辅助通道被联接以作用在流体出口上。

加压系统可以包括联接到泵用于向泵供应流体的流体容器，其中所述负压发生器与所述容器连通用于向所述容器施加负压。

负压发生器可以与容器的上部区域连通。

负压发生器可以与容器的顶部空间连通。

文丘里管的辅助通道可以与容器的上部区域连通，由此文丘里管能够用作容器的通气件。

加压系统还可以包括：在容器与出口之间的第一流体路径，泵位于第一流体路径中；和在容器与出口之间用于向出口输送负压的第二流体路径。

加压系统可以包括作用在入口与泵之间的可手动调节的压力调节器，通过压力调节器能够调节通向泵的压缩气体的压力。

加压系统可以包括作用在入口与负压发生器之间的预设压力调节器，通过预设压力调节器能够固定通向负压发生器的压缩气体的压力。

螺栓张紧系统还可以包括：液压螺栓张紧器，其具有用于接收流体以向螺栓施加张力的入口；和如上所述的加压系统，加压系统的流体出口联接到液压螺栓张紧器的入口。

螺栓张紧系统可以包括：帽，其具有用于连接到螺栓杆的凹螺纹；承座；和液压致动器，其安装(counted)在帽与承座之间，用于迫使承座沿着螺纹轴向地运动以向与螺纹接合的螺栓施加张力，液压螺栓张紧器的入口联接到液压致动器，用于使致动器向螺栓施加张力。

根据本发明的第三方面，提供一种用于螺栓张紧的方法，包括：通过入口接收压缩气体；将螺栓张紧装置连接到压力发生器的流体出口；使用泵泵送流体以增大流体出口处的压力，泵联接到入口用于通过在入口处接收的压缩气体驱动；将负压发生器联接到出口，用于减小流体出口处的压力，负压发生器联接到入口用于通过在入口处接收的压缩气体驱动。

入口可以是管道联接。出口可以是管道联接。

根据本发明的第四方面，提供一种用于张紧螺栓的方法，所述方法包括：向液压螺栓张紧器施加液压压力，通过将流体从流体容器输送到液压螺栓张紧器来施加液压压力；和通过减小液压压力来减轻液压螺栓张紧器的作用；其中，减轻液压螺栓张紧器的作用的步骤包括向流体容器的顶部空间施加气体负压。

所述方法可选地包括将螺母施用于螺栓的杆。

螺栓可以延伸穿过面。

增大流体出口处的压力或者向液压螺栓张紧器施加压力的步骤可以使螺栓张紧，例如，通过液压螺栓张紧器相对于螺栓延伸穿过的面作用。

所述方法可选地包括将液压螺栓张紧器附接到螺栓。

所述方法可选地包括通过压力发生器的入口接收压缩气体。

所述方法可选地包括将螺栓张紧装置连接到压力发生器的流体出口。

所述方法可选地包括使用泵泵送流体以增大流体出口处的压力，泵联接到入口用于通过在入口处接收的压缩气体驱动，由此通过向液压螺栓张紧器施加液压压力来张紧螺栓，以使其相对于面作用，通过将流体从流体容器输送到液压螺栓张紧器来施加液压压力。

所述方法可选地包括使螺母沿着螺栓的杆行进。

所述方法可选地包括通过减小液压压力来减轻液压螺栓张紧器相对于面的作用。

所述方法可选地包括将液压螺栓张紧器从螺栓移除。

减轻液压螺栓张紧器的作用的步骤可选地包括将负压发生器联接到出口以减小流体出口处的压力，负压发生器联接到入口用于通过在入口处接收的压缩气体驱动。

附图说明

现在参照附图通过例子描述本发明。

图1示出用于螺栓张紧的加压系统的示意图。

具体实施方式

以下说明涉及用于螺栓张紧的加压系统。该系统通过从流体容器泵送液压流体来向螺栓张紧装置提供液压压力。在已经完成张紧操作之后，通过向流体容器施加负压来迫使液压流体离开装置。因此，施加给螺栓张紧装置的液体静压力减小，允许操作员更容易移除装置。

以下描述的系统可以用以张紧延伸穿过面的螺栓。在已经施加张力之后，与螺栓的杆螺纹接合的螺母能够行进到螺栓上，以将螺栓上紧就位。

图1示出用于加压液压螺栓张紧装置的系统。

图1的加压系统可以经由流体出口17联接到液压螺栓张紧装置。液压螺栓张紧装置可以是任何适合的商业上可获得的类型。典型地，螺栓张紧器将包括第一元件、第二元件和液压致动器。第一元件被构造用于连接到螺栓的杆。第一元件可以具有用于配合到螺栓杆的凹螺纹。液压致动器作用在第一元件和第二元件之间，以迫使第一元件和第二元件在液压压力施加到其上时分开。第二元件被构造用以承抵螺栓杆延伸穿过的面，以便在液压致动器的作用下在关于螺栓杆轴向的方向上相对于面施加力，由此张紧螺栓。

压缩气体供给装置(例如，压缩器、泵或蓄能器)经由入口1附接到图1的系统。入口可以通过标准软管连接器终止。所述供给装置将气体通过管2供应到过滤器3。过滤器的输出通到可手动调节的压力调节器4。在6处，卸压阀能够将过压通向大气。放气压力可以设置为大约4.8bar。

阀8允许气体从入口引导到泵10(经由线路9)和负压发生器22(经由线路19)中选择的一个。阀8可以是三通阀。阀8可以是球阀。阀8被布置用以将压缩气体入口选择性地联接到泵10或负压发生器22。

泵10是气体驱动的液压泵。泵能够对连接到出口17的螺栓张紧装置加压。泵可以例如能够使液压压力在从500至2000Bar的范围内发展。泵可以是比例气动/液压泵，其产生与所施加的气动压力成比例的值的液压压力。泵10可以是空气驱动的泵。泵10可以通过气动压力操作。泵可以是已知为气动增强器的类型。泵10可以具有1:300的公称压力比。通过这种泵，在稳定状态下，管14中的流体的压力取决于对泵的输入：例如，液压压力的增大可以与经由线路9施加给泵的气动压力成比例。泵的气动入口经由线路9接收。泵使消耗的气体通向大气。泵可以借助于管道或管使通向大气的消耗的气体通到远离作业位置的通风集管。

泵10的液压入口经由管道11连接到流体容器12。流体容器12容纳能够被供应到泵10的流体。流体是液体。流体可以是液压油。容器具有在流体水平之上的顶部空间13，使得容器的未被流体占据的剩余部分填充气体，例如空气。流体容器12优选被密封，除了其与管11、18和23的连接部，以及任何填充间隙。以此方式，流体容器优选能够承受大气压以下例如0.5或0.8Bar的负压，而没有显著变形。

管18将流体容器12连接到歧管阀15，并且有助于在完成螺栓张紧操作之后流体返回到容器。在其与容器12的连接部处，管18位于容器的上部处。管18通到容器的顶部空间。

经由歧管阀15，泵10的液压出口经由管14通到出口17。在一种构造中，歧管阀能够将泵输出线路15联接到输出17。在第二构造中，歧管将旁通线路18联接到输出17。流体出口17处和管14中的流体的压力由压力计16指示。

管19将阀8的出口联接到负压发生器22。管19连接到压力调节器20。在压力调节器20的下游，管21连接到负压发生器22。负压发生器22通过线路23联接到流体容器13的顶部空间。线路23优选地在容器的顶部处并且最优选地在其最高点处进入流体容器，使得线路能够可靠地通到容器的顶部空间。线路23允许负压发生器经由与容器的气动连通将负压施加到容器的顶部空间。为了实现此，线路可以直接地(通过通到顶部空间)或间接地(通过通到该水平以下的容器)与容器的顶部空间连通。

负压发生器被构造用以在阀8处于合适位置时在1处的来自空气供给装置的气流的作用下在线路23中发展负压。在该例子中，负压发生器是文丘里装置。来自空气供给装置1的气流通过文丘里装置中的收缩部。线路23在收缩部处通入文丘里装置。这允许在线路23中发展负压。

为了执行螺栓张紧操作，首先将螺栓穿过结合在一起的两个零部件。如果螺栓是有膨胀头的螺栓，其充分穿过这两个零部件，且其头部暴露在零部件中的第一个的外面上。如果螺栓是柱头螺栓，其与零部件中的第一个螺纹接合。在这两种情况中，螺栓自由穿过零部件中的第二个并且从该零部件的外面延伸出。螺母施用于螺栓的暴露的轴。螺栓张紧器从螺母的远侧附接到螺栓轴。接着，加压系统被操作以进行张紧。阀8被构造为使得来自入口1的沿着管2和7流动的压缩气体被引到泵10。压缩气体可以是压缩空气、氮气或任何其他合适的气体。泵的操作导致流体从容器沿着管11泵送经过泵10到管14中，在该处其被供给到出口17并且进入螺栓张紧装置。随着流体通到螺栓张紧器，空气从大气流经文丘里装置22并沿着线路23到流体容器的顶部空间13。以此方式，文丘里装置用作用于流体容器的通气件(breather)。使用同一装置作为通气件和负压发生器是特别有效的。

出口17处的压力可以被选择为经由流体出口17向螺栓张紧器施加给定液体静压力。以此方式，来自容器的流体用以向螺栓张紧装置施加液体静压力。出口压力可以使用调节器4设置。

一旦已经完成螺栓张紧操作，必须将张紧装置从螺栓移除。为了有助于操作员移除螺栓张紧装置，采取以下步骤。所述步骤可以以任意顺序采用。

1.歧管阀15操作用以将旁通线路18联接到输出17。这使输出17处的压力处于流体容器12的压力。如果负压发生器22在操作中尚未用以产生负压，那么流体容器中的压力是周围大气压力，因为流体容器经过管23通向大气。

2.三通阀8被操作使得来自入口1的压缩气体沿着管19而非管9引导。在阀8是三通球阀的情况下，这可以通过旋转阀的球来完成。阀的球可以旋转90度。接着，气体通过压力调节器20并且沿着管21继续到负压发生器22。压力调节器20能够固定向负压发生器的压缩气体的压力。向负压发生器的压缩气体的压力可以被固定在2bar。当负压发生器处于操作中时，其将流体容器中的压力减小到周围大气压力以下的负压。

当采取这两个步骤时，出口17借助于负压发生器22的作用被引向负压。这趋于减小在螺栓张紧器内作用的压力，并由此收缩(retract)或至少放松螺栓张紧器，使操作员更易于将其收缩并且使其从螺栓移除。

在该例子中，在步骤2的过程中，当阀8被相应地调节时，文丘里管经由管2、7、19和21接收来自入口1的气流。在文丘里管内是收缩部，由此文丘里管的直径减小。直径以及由此装置的横截面面积的减小导致随着气体流过收缩部气体的速度增大。这形成负压，其导致在流体容器12的顶部空间13中形成负压或真空。顶部空间通过线路23联接到文丘里管的分接头。当施加负压时，空气被从顶部空间13抽吸到管23中。系统可以被配置为使得当文丘里管处于操作中以产生负压时，罐的顶部空间中的压力是0.75Bar绝对压力。如果容器被设计为承受较高的负压，则能够产生更大的负压。

由于罐的顶部空间中的负压，流体被迫使从螺栓张紧装置沿着管18回向容器12，由此减小通过螺栓张紧装置施加到螺栓的液压压力。这有助于操作员将螺栓张紧装置从螺栓移除。已经发现以此方式收缩装置会使得操作员移除装置所需的力减少约30％。这能够有助于减轻诸如重复性劳损等伤害。其还能够加速螺栓张紧装置的收缩，从而节约操作时间。

流体容器应当在负压下抵抗变形。以此方式，由发生器22形成的负压能够被施加到螺栓张紧器。

泵10和负压装置22可以由单独的气体源驱动。泵10可以替代地通过另一源驱动。例如，其可以是电动泵。

负压可以以其他方式施加到出口。例如，线路23可以联接到活塞和气缸，其能够抽吸线路18中的减小的压力。止回阀可以防止减小的压力施加到容器。

当阀8不允许压缩气体流到文丘里管时，文丘里管能够用作容器的通气件。文丘里管可以通过允许当流体被供应到螺栓张紧装置时顶部空间中的空气量随着流体水平用尽而调节来允许容器通气。

容器可以通过装置而非文丘里管通气。

流体容器上的真空可以通过与泵10分离的泵、或者通过作用在罐顶部空间上或者直接作用在线路18上的气动致动器提供。

由此，申请人独立地公开了这里描述的每个单独的特征和两个或更多个这些特征的任意结合，以这些特征或结合能够鉴于本领域普通技术人员的公知常识作为整体基于本说明书执行的程度，而不论这些特征或特征的结合是否解决了这里公开的任何问题，并且不限制权利要求的范围。申请人指出本发明的方面可以包括任何这种单独的特征或特征的结合。基于前述说明，本领域普通技术人员会明白在本发明的范围内可以做出各种修改。

Claims (23)

1.一种用于螺栓张紧的加压系统，包括：

用于接收压缩气体的入口；

用于连接到螺栓张紧装置的流体出口；

用于泵送流体以增大流体出口处的压力的泵，所述泵联接到入口以通过在入口处接收的压缩气体驱动；

联接到出口以降低流体出口处的压力的负压发生器，所述负压发生器联接到入口以通过在入口处接收的压缩气体驱动。

2.根据权利要求1所述的加压系统，包括阀，所述阀被布置用以将入口选择性地联接到泵或负压发生器。

3.根据权利要求1所述的加压系统，其中，所述负压发生器是文丘里管，所述文丘里管被布置用以沿着其中具有收缩部的主通道接收来自入口的气流，并由此在辅助通道中产生负压，所述辅助通道被联接以作用在流体出口上。

4.根据任一前述权利要求所述的加压系统，包括联接到泵用于向泵供应流体的流体容器，并且其中所述负压发生器与所述容器连通用于向所述容器施加负压。

5.根据权利要求4所述的加压系统，其中，所述负压发生器与所述容器的上部区域连通。

6.根据权利要求4所述的加压系统，其中，所述负压发生器与所述容器的顶部空间连通。

7.根据权利要求4至6中任一项引用权利要求3时所述的加压系统，其中，所述文丘里管的辅助通道与所述容器的上部区域连通，由此所述文丘里管能够用作所述容器的通气件。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的加压系统，包括：

在所述容器与所述出口之间的第一流体路径，所述泵位于所述第一流体路径中；和

在所述容器与所述出口之间用于向所述出口输送负压的第二流体路径。

9.根据任一前述权利要求所述的加压系统，包括作用在所述入口与所述泵之间的可手动调节的压力调节器，通过所述压力调节器能够调节通向所述泵的压缩气体的压力。

10.根据任一前述权利要求所述的加压系统，包括作用在所述入口与所述负压发生器之间的预设压力调节器，通过所述预设压力调节器能够固定通向所述负压发生器的压缩气体的压力。

11.一种用于螺栓张紧的加压系统，包括：

用于接收压缩气体的入口；

用于连接到螺栓张紧装置的流体出口；

具有顶部空间的流体容器；

用于从所述容器泵送流体以增大所述流体出口处的压力的泵，所述泵联接到所述入口以通过在所述入口处接收的压缩气体驱动；

负压发生器，所述负压发生器与所述容器的顶部空间连通，以通过降低所述容器中的压力来降低所述流体出口处的压力。

12.根据权利要求11所述的加压系统，包括阀，所述阀被布置用以将入口选择性地联接到泵或负压发生器。

13.根据权利要求11所述的加压系统，其中，所述负压发生器是文丘里管，所述文丘里管被布置用以沿着其中具有收缩部的主通道接收来自入口的气流，并由此在辅助通道中产生负压，所述辅助通道被联接以作用在流体出口上。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的加压系统，其中，所述流体容器联接到泵，用于向泵供应流体，并且其中所述负压发生器与所述容器连通，用于向所述容器施加负压。

15.根据权利要求14所述的加压系统，其中，所述负压发生器与所述容器的上部区域连通。

16.根据权利要求14至15中任一项引用权利要求13时所述的加压系统，其中，所述文丘里管的辅助通道与所述容器的上部区域连通，由此所述文丘里管能够用作所述容器的通气件。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的加压系统，包括：

在所述容器与所述出口之间的第一流体路径，所述泵位于所述第一流体路径中；和

在所述容器与所述出口之间用于向所述出口输送负压的第二流体路径。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的加压系统，包括作用在所述入口与所述泵之间的可手动调节的压力调节器，通过所述压力调节器能够调节通向所述泵的压缩气体的压力。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的加压系统，包括作用在所述入口与所述负压发生器之间的预设压力调节器，通过所述预设压力调节器能够固定通向所述负压发生器的压缩气体的压力。

20.一种螺栓张紧系统，包括：

液压螺栓张紧器，所述液压螺栓张紧器具有用于接收流体以向螺栓施加张力的入口；和

根据权利要求1至19中任一项所述的加压系统，加压系统的流体出口联接到液压螺栓张紧器的入口。

21.根据权利要求20所述的螺栓张紧系统，其中，所述液压螺栓张紧器包括：

帽，所述帽具有用于连接到螺栓杆的凹螺纹；

承座；和

液压致动器，所述液压致动器安装在帽与承座之间，用于迫使承座沿着螺纹轴向地运动以向与螺纹接合的螺栓施加张力，液压螺栓张紧器的入口联接到液压致动器，用于使致动器向螺栓施加张力。

22.一种用于螺栓张紧的方法，包括：

将螺母施用于螺栓的杆；

将液压螺栓张紧器附接到螺栓；

通过压力发生器的入口接收压缩气体；

将螺栓张紧装置连接到压力发生器的流体出口；

使用泵泵送流体以增大流体出口处的压力，泵联接到入口用于通过在入口处接收的压缩气体驱动，由此通过向液压螺栓张紧器施加液压压力来张紧螺栓，以使其相对于一个面作用，通过将流体从流体容器输送到液压螺栓张紧器来施加液压压力；

沿着螺栓的杆推进螺母；

通过减小液压压力来减轻液压螺栓张紧器相对于所述面的作用；以及

将液压螺栓张紧器从螺栓移除；

其中，减轻液压螺栓张紧器的作用的步骤包括将负压发生器联接到出口用于减小流体出口处的压力，负压发生器联接到入口用于通过在入口处接收的压缩气体驱动。

23.一种用于张紧延伸穿过一个面的螺栓的方法，所述方法包括：

将螺母施用于螺栓的杆；

将液压螺栓张紧器附接到螺栓；

通过向液压螺栓张紧器施加液压压力来张紧螺栓，以使其相对于所述面作用，通过将流体从流体容器输送到液压螺栓张紧器来施加液压压力；

沿着螺栓的杆推进螺母；

通过减小液压压力来减轻液压螺栓张紧器相对于所述面的作用；以及

将液压螺栓张紧器从螺栓移除；

其中，减轻液压螺栓张紧器相对于所述面的作用的步骤包括将气体负压施加到流体容器的顶部空间。