CN111148602A - 用于拧紧螺纹紧固件的装置 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种与用于拧紧或松开螺纹紧固件的液压驱动扭矩工具一起使用的装置，该装置包括用于自动活塞返回的内部储能组件。在一个实施例中，内部储能组件由气动流体来操作，该气动流体在工具的活塞组件的前进冲程中压缩，并在工具的活塞组件的后退冲程中膨胀。在这样的实施例中，内部储能组件包括液压组件和气动组件。有利的是：它有比机械弹簧更高的能量密度；没有几何限制，因为气动流体可以容纳在工具的可用内部容积中；并增加了拧螺栓速度，因为返回冲程不再需要液压流体来压回活塞；通过消除一个液压连接件和定位其余连接件来减小工具尺寸，从而提高工具进入工作空间的可接近性；需要简化的液压泵和控制装置；以及提高了拧螺栓系统的可靠性。

Description

用于拧紧螺纹紧固件的装置
相关申请和/或专利的交叉引用
本申请要求下面共同拥有和/或共同待审的专利申请的优先权和/或是该申请的分案、延续或部分延续申请，该文献都整个被本文参引：美国专利申请No.62/546498，申请日为2017年8月16日，名称为“Automatic Hydraulic Piston Return For Torque PowerTools”。
本申请中公开的创新推进了以下共同拥有的公开专利和/或共同待审的专利申请中公开的技术，这些文献都整个被本文参引：美国专利No.4921010，公开日为1990年5月1日，标题为“Swivel Connector”；美国专利No.4961445，公开日为1990年10月9日，标题为“Connecting Device for Connecting Liquid Consumer to Liquid Source”；美国专利No.5311796，公开日为1994年5月17日，标题为“Hydraulic Tool”；美国专利No.6089265，公开日为2000年7月18日，标题为“Multi-Swivel Connector for Connecting a FluidOperated Tool to a Source of Fluid”；以及美国专利申请No.14/241531，申请日为2014年2月27日，标题为“APPARATUS FOR TIGHTENING THREADED FASTENERS”。
背景技术
使用液压缸的液压动力拧螺栓工具需要能量(液压和流量)来操作。机械能(即势能)的存储能够使用弹簧、重物、热量和可压缩流体(即气体)来完成。其中，由于实际原因，只有弹簧或气体才对于便携式工具有意义。现有设计中使用机械弹簧来存储使得缸后退所需的能量。机械弹簧的能量密度受限于弹簧材料在没有永久变形的情况下偏转(应变)的能力。因此，使用机械弹簧的液压工具需要较大的容积来容纳弹簧。
在其它形式中，需要单独的液压管线来使得液压缸前进和后退。希望使得连接件的数量最少，这有利于工具尺寸、容易使用、可靠性并且降低液压泵的复杂性。
通过集成内部储能装置来提供用于使缸后退的装置，能够省略液压管线以及相关的软管、联接器、密封件、泵、阀和控制器，它们通常是提供后退功能所需的。另外，省略后退液压连接件能够将前进连接件定位在减少工具占地面积和改进可接近性的位置。
发明内容
公开了一种与用于拧紧和松开螺纹紧固件的液压驱动扭矩工具一起使用的装置，该装置包括用于自动活塞返回的内部储能组件。在一个实施例中，内部储能组件由气动流体来操作，该气动流体在工具的活塞组件的前进冲程中压缩，并在工具的活塞组件的后退冲程中膨胀。在这样的实施例中，内部储能组件包括液压组件和气动组件。有利的是，它有比机械弹簧更高的能量密度；没有几何限制，因为气动流体可以容纳在工具的可用内部容积中；并增加了拧螺栓速度，因为返回冲程不再需要液压流体来压回活塞；通过消除一个液压连接件和定位其余连接件来减小工具尺寸，从而提高工具进入工作空间的可接近性；需要简化的液压泵和控制装置；并且提高了拧螺栓系统的可靠性。
附图说明
下面将参考附图通过实例来介绍本申请的发明，附图中：
图1A-1B是装置的第一实施例的侧视图和后视图；
图2是图1A-1B的装置的剖视图；
图3是装置的第二实施例的透视图；以及
图4是装置的第三实施例的侧视图。
具体实施方式
参考图1A-1B，该图1A-1B示例表示了与用于拧紧或松开螺纹紧固件的液压驱动的扭矩工具1一起使用的自动活塞返回装置100。在该实施例中，内部储能组件由气动流体来操作，该气动流体在工具1的活塞组件的前进冲程中压缩，并在工具1的活塞组件的后退冲程中膨胀。在这样的实施例中，装置包括液压组件110和气动组件120。
参考图2，该图2示例表示了装置100的剖视图，该装置100可与工具1的壳体2的反作用支承部分3以及活塞组件4附接，该工具用于拧紧或松开螺纹紧固件。工具1(它的内部部分在图2中未示出)包括壳体2，该壳体2有两个壳体部分：缸部分和驱动部分。活塞组件4布置在缸部分中，并包括：活塞6，该活塞6可在缸部分中沿活塞或第一轴线A100往复运动；以及活塞杆7，该活塞杆7与活塞6连接。未示出的已知杠杆类型棘轮机构布置在驱动部分中，与活塞组件4连接并且可由活塞组件4驱动，并包括棘轮。棘轮可绕旋转力轴线旋转，该旋转力轴线垂直于活塞轴线A100。棘轮与驱动元件连接，该驱动元件在工具1的操作过程中接收沿一个方向绕旋转力轴线作用的第一旋转力。第一旋转力使得附接在驱动元件上的深孔六角形插座旋转，该深孔六角形插座使紧固件旋转。形成在缸部分的一部分上的反作用支承部分3在工具1的操作过程中接收沿另一方向绕旋转力轴线作用的第二旋转力或反作用力。反作用支承部分3由绕活塞轴线A100的环形体来形成。应当注意，任何已知的用于拧紧或松开螺纹紧固件的流体操作工具(该流体操作工具有任何已知部件)可以代替该工具1。
自动活塞返回装置100包括内部储能组件，该内部储能组件有液压组件110和气动组件120。液压组件110包括液压缸组件111和液压旋转组件116。气动组件120包括气动缸组件121和气动填充阀组件126。
液压缸组件111有：第一端112，该第一端112可附接在工具的壳体2和活塞组件4上；以及第二端113，该第二端113可附接在液压旋转组件116上。液压旋转组件116向工具1供给液压流体，并包括单个液压连接件117，而不是多个液压连接件。该单个液压连接件与活塞轴线A100同轴，这使得容纳与工具1连接的液压连接件所需的空间减至最小，以便用于有限间隙的拧螺栓应用。液压旋转组件116可旋转大约180° x 360°，还可以包括与该单个液压连接件快速连接的联接器。
气动缸组件121有第一端122，该第一端122可附接在壳体2和液压缸组件111的第一端112上。气动缸组件121有第二端123，该第二端123可附接在液压缸组件111的第二端113和液压旋转组件116上。气动缸组件121还有气动填充阀组件126和气动流体导管127。
通常，液压组件110和气动组件120可拆卸、可密封和/或流体连通地彼此附接和附接在工具1上，以便使得气动流体能够在活塞组件4的前进冲程中压缩和在活塞组件4的后退冲程中膨胀。更具体地说，第一端112可拆卸和可密封地附接在工具1的壳体2上；第二端113可密封地流体连通地附接在液压旋转组件116上；第一端122可拆卸和可密封地附接在工具1的壳体2上，并可密封地流体连通地附接在气动填充阀组件126和第一端112上；第二端123可拆卸和可密封地附接在第二端113上。
气动填充阀组件126可以包括Schrader阀或Presta阀和/或气动流体压力传感器。气动组件120通过该阀而预充装有气体，例如空气或氮气。气动流体压力传感器监测气体压力，并当在长时间存储、使用或泄漏后压力下降至低于可接受水平时警告用户。
装置100包括气动流体压力容器129，该气动流体压力容器129由以下来限定：第一静态容积，该第一静态容积形成在气动组件110的内壁和液压组件120的外壁之间；动态容积，该动态容积形成在液压组件120的内壁和活塞组件4的外壁之间；第二静态容积，该第二静态容积形成在气动流体导管127内并与气动流体导管127、第一静态容积和动态容积连接。在工具1的操作过程中，气动流体在活塞组件4的前进冲程中压缩，这减小了在活塞6后面的动态容积。同样，气动流体在活塞组件4的后退冲程中膨胀，这增加了活塞6后面的动态容积。因此，拧螺栓速度需要更少时间，因为返回冲程不再需要液压流体来压回活塞6。这样的容积能够允许与当前的两软管液压工具类似的形状因数。应当注意，气动流体和液压流体的压力可以分别超过大约400psi和10000psi。
参考图3，该图3示例表示了自动活塞返回装置200的第二实施例，该自动活塞返回装置200可与工具1'的壳体2'的反作用支承部分3'附接，该工具1'用于拧紧或松开螺纹紧固件。因此，装置200与装置100不同，即，其使用单独的、螺栓连接的腔室，以便提供用于存储气动流体的容积。
参考图4，该图4示例表示了自动活塞返回装置300的第三实施例，该自动活塞返回装置300可与工具1”的壳体2”的反作用支承部分3”附接，该工具1”用于拧紧或松开螺纹紧固件。因此，装置300与装置100和装置200不同，即，其使用可旋转大约180° x 360° x 360°的液压旋转组件。
应当注意，组件100、200和/或300可以有一个或多个以下部件，包括：流体传输元件；端部帽和盖；托架；柱；保持螺母；固定螺钉；锁定螺钉和/或O形圈。
应当注意，组件100、200和/或300可以包括任何已知的部件、几何形状和/或特征，特别是如在上面的相关专利交叉引用部分中所述的专利中介绍，这些文献整个被本文参引。
应当理解，上述各元件或者两个或更多元件一起也可以应用于与上述类型不同的其它类型的结构。在前述说明书、附加的权利要求或附图中公开的特征(该特征表达为它们的特定形式，或者表达为用于执行所述功能的装置)或者用于获得所述结果的方法或处理可以单独或以这些特征的任何组合来用于以不同形式实现本发明。
尽管本发明已经表示和介绍为在流体操作工具中实施，但是本发明并不局限于所示细节，因为在不脱离本发明精神的情况下可以进行多种变化和结构改变。
不需要进一步分析，前述内容将充分揭示本发明的要点，以使得其它人能够通过应用当前知识而很容易地使它适用于各种应用，而不会省略从现有技术的观点来看构成本发明的总体或特殊方面的基本特征。
当在本说明书和权利要求中使用时，术语“包括”、“包含”、“有”和它们的变化形式的意思是包括指定的特征、步骤或整数。该术语并不解释为排除其它特征、步骤或部件。

Claims (21)

1.一种与用于拧紧或松开螺纹紧固件的液压驱动扭矩工具一起使用的装置，所述装置包括用于自动活塞返回的内部储能组件。
2.根据权利要求1所述的装置，其中：所述内部储能组件通过气动流体、弹簧或者气动流体和弹簧两者来操作，所述气动流体或弹簧在所述工具的活塞组件的前进冲程中压缩，并在所述工具的活塞组件的后退冲程中扩张。
3.根据权利要求1所述的装置，其中：所述内部储能组件通过气动流体来操作，所述气动流体在所述工具的活塞组件的前进冲程中压缩，并在所述工具的活塞组件的后退冲程中膨胀。
4.根据权利要求1所述的装置，其中：所述内部储能组件包括液压组件和气动组件。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括：
液压组件，所述液压组件有液压缸组件和液压旋转组件；以及
气动组件，所述气动组件有气动缸组件和气动填充阀组件。
6.根据权利要求5所述的装置，还包括：
所述液压缸组件有：
第一端，所述第一端能够附接在所述工具的壳体和活塞组件上；以及
第二端，所述第二端能够附接在所述液压旋转组件上；
所述气动缸组件有：
第一端，所述第一端能够附接在所述工具的壳体、气动填充阀组件和液压缸组件的第一端上；
第二端，所述第二端能够附接在液压缸组件的第二端和液压旋转组件上；以及
气动流体导管。
7.根据权利要求5所述的装置，还包括：
所述液压缸组件有：
第一端，所述第一端可拆卸地、可密封地附接在所述工具的壳体上；
第二端，所述第二端可密封地、流体连通地附接在所述液压旋转组件上；
所述气动缸组件有：
第一端，所述第一端可拆卸地、可密封地附接在所述工具的壳体上，并可密封地、流体连通地附接在气动填充阀组件和液压缸组件的第一端上；
第二端，所述第二端可拆卸地、可密封地附接在所述液压缸组件的第二端上；以及
气动流体导管。
8.根据权利要求4-7中任意一项所述的装置，其中：液压组件和气动组件可拆卸、可密封和/或流体连通地彼此附接和与所述工具附接，以便使得气动流体能够在所述工具的活塞组件的前进冲程中压缩，并在所述工具的活塞组件的后退行程中膨胀。
9.根据权利要求4-8中任意一项所述的装置，其中：气动流体压力容器由以下部分来限定：第一静态容积，所述第一静态容积形成在所述气动组件的内壁和液压组件的外壁之间；动态容积，所述动态容积形成在所述液压组件的内壁和所述工具的活塞组件的外壁之间；以及第二静态容积，所述第二静态容积形成在气动流体导管内，并与气动流体导管组件、第一静态容积和动态容积连接。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的装置，其中：气动流体和液压流体的压力分别超过大约400psi和10000psi。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的装置，其中：所述工具需要单个液压连接件，而不是多个液压连接件。
12.根据权利要求11所述的装置，其中：所述单个液压连接件与所述工具的活塞轴线同轴，从而使得容纳与所述工具连接的液压连接件所需的空间减至最小，以便用于有限间隙的拧螺栓应用。
13.根据权利要求1所述的装置，其中：所述工具包括与单个液压连接件快速连接的联接器。
14.根据权利要求5至10中任意一项所述的装置，其中：气动填充阀组件包括Schrader阀或Presta阀。
15.根据权利要求5至14中任意一项所述的装置，其中：气动填充阀组件包括气动流体压力传感器。
16.根据权利要求4所述的装置，还包括：
所述液压组件有液压缸组件和液压连接器组件；以及
所述气动组件有气动块组件和气动填充阀组件。
17.一种液压驱动扭矩工具，其具有根据权利要求1-16中任一项所述的装置，用于拧紧螺纹紧固件。
18.一种用于固定物体的系统，包括：
螺纹紧固件；以及
液压驱动扭矩工具，所述液压驱动扭矩工具有根据权利要求1至16中任意一项所述的装置。
19.一种与用于拧紧或松开螺纹紧固件的液压驱动扭矩工具一起使用的装置，所述装置包括内部储能装置，该内部储能装置用于自动活塞返回，基本如上面参考附图所述和如附图中所示。
20.一种液压驱动扭矩工具，其具有与用于拧紧或松开螺纹紧固件的液压驱动扭矩工具一起使用的装置，该装置包括内部储能装置，该内部储能装置用于自动活塞返回，基本如上面参考附图所述和如附图中所示。
21.如参考附图所述的如附图中所示的任何新颖特征或特征的新颖组合。
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