CN1128194A - 拉伸和松弛螺栓的方法和设备 - Google Patents

Abstract

为了拉伸和松弛螺栓等物体，一个只能沿轴向运动的第一零件与该螺栓啮合，一个第二零件与第一零件连接，一个摩擦件与上述零件中的至少一个连接，使第一零件上与其它零件共同工作的表面比第二零件的更多。至少一个固定力施加到该摩擦件上，而一个相反的主动力施加到第二零件上，以便使该第二零件横向运动，而第一零件只作轴向运动从而拉伸啮合的螺栓。

Description

拉伸和松驰螺栓的方法和装置

本发明涉及拉伸和松驰螺栓的方法和装置，该螺栓设置在一个物体例如法兰等上。

一般来说，上述方法是已知的。举例来说，为了拉伸和放松螺栓使用了一个具有两个零件的机加工螺母，这两个零件轴向相反地运动，以便拉伸或放松螺栓。但是，在许多场合中没有采用密封垫来密封两个法兰部分，或者相对于所需的夹紧力而言，螺栓的尺寸过大，因此，对钢对钢的法兰连接来说找不到合适的压力，对尺寸过大的螺栓来说又不能将其拉伸，上述零件之一可能产生轴向运动。

在本申请人的美国专利5,341,560中披露了一种拉伸和松驰螺栓的方法，根据该方法，第一零件与螺栓啮合，一个摩擦件与该第一零件连接，第二零件也与第一零件连接；通过第一和第二啮合装置将一个固定力施加在第一零件上，同时，一个相反的主动力施加在第二零件上，以便使第二零件转动而第一零件沿轴向运动，拉伸(松驰)该螺栓。这种方法消除了先前技术的缺点，但是，在某些情况下，采用第一零件是不可接受的，或者，不能对第一零件施加固定力。在任何情况下，上述专利中的机械式张紧装置只能与这样一个工具配合工作，该工具带有一个设计用来对第一零件施加固定力的中央结构，以及一个用于对第二零件施加转动力的侧置或环绕结构。这种工具是特殊工具，因为在常规工具中情况刚好相反。在工具的中央总是设有驱动零件，而壳体则位于中央驱动零件的旁边，或环绕着该驱动零件。上述壳体可以用来施加固定力，或者用来承载固定件。显然，在许多情况下，人们不希望为这种机械式张紧装置购置特殊的工具。

本发明的目的是提供一种拉伸和松驰螺栓的方法和装置，它进一步改进了现有技术的方法，并消除了现有方法中的上述缺点。

为实现上述这些目的以及后面将会提到的目的，简言之，一方面，本发明提供一种拉伸和松驰螺栓的方法，该螺栓具有一条轴线并设置在一个物体上，该方法包括如下步骤：将螺栓与只能轴向运动的第一零件连接起来，以便沿轴向牵拉螺栓，将其拉伸并张紧在上述物体上，或者松驰该螺栓；将第一零件与可以横向运动的第二零件连接起来，使第一零件仅沿轴向移动；将摩擦件与第一零件连接起来，使第一零件上与其它零件共同工作并在运动期间承受摩擦的表面比第二零件的更多，并且使第二零件不与该摩擦件连接，但在自由贴靠在该摩擦件上时可相对于该摩擦件自由转动；其中，根据本发明将至少一个固定力施加到摩擦件上，同时对第二零件施加一个相反的主动力，使第二零件横向运动，而第一零件在摩擦件的作用下沿轴向运动，在没有转动的情况下将螺栓轴向移动并拉伸。

另一方面，本发明提供一种拉伸和松驰螺栓的装置，该装置包括：上述可与螺栓啮合的第一零件，一个可与该第一零件连接的摩擦件，一个可与该第一零件连接的第二零件，其中，该摩擦件具有啮合结构，以便该摩擦件可以被啮合，并且至少一个固定力可以施加到该摩擦件上。

根据本发明，在实施上述方法和设计上述装置时，可以采用一个标准的动力工具与该装置配合工作。该工具带有一个常规的中央驱动部分，其与装置的第二零件共同工作以转动该第二零件；还带有一个壳体，其设置在中央驱动部分的旁边或围绕该中央驱动部分设置，该壳体可以带有一个止动件，该止动件向摩擦件施加止动力。这样，根据本发明的方法和装置无需采用特殊的工具进行工作。

那些被认为是本发明特征的新特征详细记录在所附的权利要求书中。下面将参照附图对本发明的实施例加以说明，从而使本.发明(包括装置及其操作方法)以及其它目的和优点被清楚的了解。

图1是本发明的螺栓拉伸和松驰装置的剖面图；

图2A和2B表示本发明的螺栓拉伸和松驰装置的另一实施例；

图3表示本发明的螺栓拉伸和松驰装置的再一实施例；

图4表示本发明的螺栓拉伸和松驰装置的又一实施例。

根据本发明，一个方法和一种设备被用来拉伸和松驰螺栓1，该螺栓分布在一个外部物体例如法兰2等上。根据本发明螺栓1与第一内部零件啮合，该第一内部零件的整体用标号4表示，并且其仅能沿轴向运动，以便沿轴向牵拉该螺栓，将其拉伸并张紧在上述物体上，或者松驰该螺栓，对此后文详述。内部零件4借助于第二外部零件3只能在轴向上运动，该第二外部零件3与内部零件4连接，并且可以在横向上运动。一个摩擦件5与零件3和4中的至少一个共同工作，以便改变零件3和4之间的摩擦，对此容后详述。

外部零件3有一个离开法兰2的端部7，该部分上设有啮合结构，例如花键槽8，以便与一个工具啮合。外部零件3还具有一个朝向法兰2的部分9和一个表面10，该表面贴靠在摩擦件5上。最后，外部零件3上有一条内螺纹11，该外部零件3可以作成具有上述结构形状的管形件。

内部零件4有一个离开法兰2的端部12，该部分上设有若干啮合结构，例如花键槽13，以便与一个工具啮合。该内部零件的外表面上带有螺纹14，它与外部零件3的表面螺纹11相啮合。该内部零件4还具有一个部分15，该部分的外表面上设置有啮合结构，例如轴向延伸的花键16。最后该内部零件4的内表面上带有啮合结构，例如一条内螺纹17，以便与螺栓1啮合。该内部零件4也被制成一管形件。

摩擦件5呈圆盘形，其位于外部零件3的端部9与法兰2之间，并围绕着内部零件4的部分15。该摩擦件5的内表面上设置若干啮合结构，例如轴向延伸的花键槽18，这些花键槽与内部零件4的部分15上的轴向延伸花键16相啮合。摩擦件5的一个表面19贴靠着外部零件3的表面10，摩擦件5的另一个表面20贴靠在法兰2的外表面上。最后，摩擦件5的外圆周表面上具有若干啮合结构，例如花键21。

外部零件3的螺纹11和内部零件4的螺纹14是同向的，而内部零件4的螺纹17则具有另外的方向。例如，螺纹17可以是右旋螺纹，而螺纹11和14则是左旋螺纹。

连接内部零件4和外部零件3的连接装置11和14是螺纹，而连接内部零件4和摩擦件5的连接装置16和18可以是花键结构。这些连接结构11和14及16和18在轴向上相互间隔开。

显然，内部零件4具有4个与其它零件相互作用并承受摩擦的表面，具体来说，它具有一个内螺纹17的表面，一个外螺纹14的表面，一个贴靠在摩擦件5上的端表面，以及一个贴靠在法兰2上的端表面。与之相对，外部零件3只有两个承受摩擦的表面，即内螺纹11的内表面和贴靠在摩擦件5上的表面10。

根据本发明的方法，为了拉伸或松驰螺栓使用了一个标准工具T，该工具在图中示意地表示。工具的驱动部分D沿中央轴线与外部零件3的花键槽8啮合，以便驱动后者。与此同时，工具的止动零件R与摩擦件5的花键21啮合，至少固定着该摩擦件以防止其转动。止动零件R可以例如连接到工具的不可移动的壳体上，该壳体包围着驱动部分D。当外部零件3沿着一个横向于张紧装置和螺栓的轴线方向运动、特别是绕该轴线转动时，该表面10贴靠在摩擦件5的表面19上，并且外部零件3不能继续沿轴向朝摩擦件5运动。在外部零件3的旋转作用下，并由于螺纹11和14之间的相互作用，内部零件4沿轴向位移，在图中其位移方向沿着相互啮合并轴向延伸的花键16和18向上，但是，该内部零件4没有横向位移，也就是说，没有绕上述轴线转动。在上述运动期间，摩擦件5既没有横向位移(绕轴线转动)，也没有轴向位移。内部零件4只有轴向向上的位移，而没有横向位移(绕轴线转动)，这就引起螺栓1向上牵拉，从而进行拉伸。

然而，由于零件3和4及摩擦件5的共同作用，该摩擦件施加在内部零件4上的摩擦大于其施加在外部零件3上的摩擦。当一个力沿着轴线的横向施加到零件3和4当中的一个上时(通过施加一个力到一个零件上，或固定一个零件并转动另一个零件，或将大小相等方向相反的转动力施加到两个零件上)，当组件的间隙消除后，外部零件3沿轴线的横向运动(转动)，同时内部零件4仅做轴向移动，以便沿轴向向上牵拉螺栓1。

显然，为了松驰螺栓1，外部零件3必须横向相反地运动(绕轴线反向转动)，使内部零件4轴向向下地移动，从而松驰螺栓。

从附图及上面的说明中可以看出，内部零件4上带有花键槽13。因此，与采用一个工具(该工具与摩擦件5的啮合结构21相啮合)向摩擦件施加固定力不同，该工具可以与内部零件4的花键槽13啮合，并将其固定，或者还可以附加地固定摩擦件5。

如上所述，至少一个固定力施加在摩擦件5上。但是，也可以在摩擦件5上施加一个主动力，该力的作用方向与作用在外部零件3上的主动力的作用方向相反。也就是说，当一个主动力例如施加到外部零件3上的力顺时针方向作用时，那么作用在摩擦件5上的力就逆时针方向作用。

根据图2A和2B中所示的本发明的另一实施例，一个装置被用来拉伸和松驰螺栓101，该螺栓设置在一个外部物体例如法兰102等上。该装置具有一个内部或第一零件104，一个外部或第二零件103，以及一个摩擦件105，该摩擦件105设置在内、外部零件之间。

该外部零件的端面107上具有齿108，以便与工具啮合。该外部零件103还具有一个表面109，其朝向法兰102，并贴靠在摩擦件105的相对表面110上。最后，外部零件103上带有内螺纹111。

内部零件104具有一个第一筒状部分112，其远离法兰102并且其外表面上带有螺纹113，可以与外部零件103的螺纹111相啮合。内部零件104还有一条螺纹114，可以与螺栓101的螺纹115啮合。最后，内部零件104有一个轴向部分116，其为多边形，并具有外部花键117。

摩擦件105呈环形，其位于外部零件103的端部109和法兰102之间，并且围绕着内部零件104的部分116。该摩擦件105的内表面上带有若干轴向延伸的花键槽118，可以与内部零件104的部分116上的花键117啮合。

一个内部插座120具有一个端面121，该端面上带有若干齿122，可以与外部零件103的齿108啮合。一个外部插座123可相对内部插座120转动，其下部的内周表面上设有内花键槽124。该外部插座123的花键槽124可以与摩擦件105外周表面上的花键125啮合。

该内部插座120可以与一个动力工具的可转动并可轴向移动的零件相连接，而外部插座123则可以与动力工具的不可动部分相连接。

在工作过程中，不可转动的外部插座123通过花键124和125的内连接固定着摩擦件105，使之不能转动，以便在摩擦件105上施加至少一个固定力。内部插座120被降下，以便让它的齿122与第二零件103的齿108相互啮合。一个主动的转动力施加到插座120上，并由此传递到外部零件103上。该外部零件103相对于内部零件104转动，内部零件104沿轴向向上移动(由于螺纹111和113的共同作用)，内部零件104在螺纹114和115的作用下向上牵拉螺栓101，并不使螺栓相对于其轴线转动，从而将螺栓101拉伸。插座120反向转动会导致外部零件103的反向转动，并由此轴向相反地牵动螺栓，从而松驰螺栓。

根据图3所示的本发明的再一个实施例，一个装置被用来拉伸和松驰螺栓201，该螺栓设置在一个外部物体例如法兰202等上。根据本发明，螺栓201与第一内部零件204啮合，该零件只能沿轴向移动，以便沿轴向牵拉该螺栓，将其拉伸并张紧在上述物体上，或者松驰该螺栓，对此后文详述。内部零件204借助于第二外部零件203只能在轴向上运动，该第二外部零件203与内部零件204连接，并且可以在横向上运动。一个摩擦件205与零件203和204中的至少一个共同工作，以便改变零件203和204之间的摩擦，对此容后详述。

外部零件203有一个离开法兰202的端部207，该部分上设有花键槽208，以便与一个工具啮合。外部零件203还具有一个朝向法兰202的部分209和一个表面210，该表面贴靠在摩擦件205上。最后，外部零件203上有一条内螺纹211，该外部零件203可以作成具有上述结构形状的管形件。

内部零件204有一个离开法兰202的端部212，该部分上设有若干轴向延伸的花键槽213，以便与一个工具啮合。该内部零件的外表面上带有螺纹214，它与外部零件203的内表面螺纹211相啮合。该内部零件204还具有一个部分215，该部分的外表面上设置有轴向延伸的花键216。最后，该内部零件204的内表面上带有一条内螺纹217，以便与螺栓201啮合。该内部零件204也被制成一管形件。

该摩擦件205呈圆盘形，具体来说，摩擦件205呈台阶状，并包括一个外环部分205’、一个内环部分205”以及一个连接部分205”’，该连接部分在内、外环部分之间延伸。该摩擦件位于外部零件203的端部209与法兰202之间，并围绕着内部零件204的部分215。该台阶状摩擦件205内环的外表面上具有若干轴向延伸的花键218，这些花键与内部零件204的部分215上的轴向延伸花键槽216相啮合。而内部零件204与摩擦件205之间的花键啮合是在内部零件204的内部实现的。摩擦件205的一个表面219贴靠着外部零件203的表面210，摩擦件205的另一个表面220贴靠在法兰202的外表面上。最后，摩擦件205的外圆周表面上具有若干个轴向延伸的花键221。

为了拉伸或松驰螺栓使用了一个标准工具T，工具的驱动部分D沿中央轴线与外部零件203的花键槽208啮合，以便转动后者。与此同时，工具的止动零件与摩擦件205的花键221啮合，至少固定着该摩擦件以防止其转动。工具的止动零件连接到工具的不可移动的壳体上，该壳体包围着驱动部分D。当外部零件203绕一轴线转动时，内部零件204沿轴向位移，在图中其位移方向沿着轴向延伸的部分215和205”的花键216和218向上滑动。但是，该内部零件204只有轴向向上的位移，而没有绕轴线转动，这就引起螺栓201向上牵拉，从而进行拉伸。

最后，根据图4所示的本发明的又一个实施例，一个装置被用来拉伸和松驰螺栓301，该螺栓设置在一个外部物体例如法兰302等上。螺栓301与第一内部零件304啮合，该零件只能沿轴向移动，以便沿轴向牵拉该螺栓，将其拉伸并张紧在上述物体上，或者松驰该螺栓，对此后文详述。内部零件304借助于第二外部零件303只能在轴向上运动，该第二外部零件303与内部零件304连接，并且可以在横向上运动。一个摩擦件305与零件303和304中的至少一个共同工作，以便改变零件303和304之间的摩擦，对此容后详述。

外部零件303有一个圆柱表面307，该表面上设有轴向延伸的花键308，以便与一个工具啮合。外部零件303还具有一个朝向法兰302的部分309和一个表面310，该表面贴靠在摩擦件305上。最后，外部零件303上有一条内螺纹311。

内部零件304的外表面312上带有螺纹313，该螺纹与外部零件303内表面上的螺纹311相啮合。该内部零件304还有一个部分314，该部分的外表面315上带有轴向延伸的花键316。最后，该内部零件314的内表面上带有内螺纹317，以便与螺栓301啮合。

摩擦件305呈圆盘形，其位于外部零件303的端部309与法兰302之间，并围绕着内部零件304的部分314。该摩擦件305的内表面上设置若干轴向延伸的花键槽318，这些花键槽与内部零件304的部分314上的轴向延伸花键316相啮合。摩擦件305的一个表面319贴靠着外部零件303的表面310，摩擦件305的另一个表面320贴靠在法兰302的外表面上。最后，摩擦件305的外圆周表面上具有若干轴向延伸的花键321。

为了拉伸或松驰螺栓使用了一个标准工具T，工具的驱动部分D沿中央轴线与外部零件303的外花键308啮合，以便驱动后者。与此同时，工具的止动零件R与摩擦件305的花键321啮合，至少固定着该摩擦件以防止其转动。止动零件R可以例如连接到工具的不可移动的壳体上，该壳体包围着驱动部分D。当外部零件303绕其轴线转动时，该内部零件304沿轴向位移，在图中其位移方向沿着相互啮合并轴向延伸的花键316和318向上，但是，该内部零件304没有横向运动，也就是说，没有绕上述轴线转动。内部零件304只有轴向向上的位移，而没有横向运动(绕轴线运动)，这就引起螺栓301向上牵拉从而被拉伸。

如上所述，至少一个固定力施加在摩擦件305上。但是，也可以在摩擦件305上施加一个主动力，该力的作用方向与作用在外部零件303上的主动力的作用方向相反。也就是说，当一个主动力例如施加到外部零件303上的力顺时针方向作用时，那么作用在摩擦件305上的力就逆时针方向作用

虽然，上述每个或两个或更多的零件还可以在上述以外的方法和结构中找到有益的用途。

虽然本发明对螺栓的拉伸和松弛方法及装置进行了举例说明，但这并不意味着本发明仅限于所示的细节，在不脱离本发明宗旨的情况下，可以作出各种改进和结构变化。

无需进一步分析，上文已全面地揭示了本发明的内容，他人可以利用上述知识，将本发明用于各种场合，而无需删改那些从现有技术的角度来看确属本发明基本组成部分的特征。

请求专利保护的内容参见所附的权利要求书。

Claims (19)

1、一种拉伸和松驰螺栓的方法，该螺栓具有一条轴线并设置在一个物体上，该方法包括如下步骤：将螺栓与只能轴向运动的第一零件连接起来，以便沿轴向牵拉螺栓将其拉伸并张紧在上述物体上，或者松驰该螺栓；将第一零件与可以横向运动的第二零件连接起来，使第一零件仅沿轴向移动；将摩擦件与第一零件连接起来，使第一零件上与其它零件共同工作并在运动期间承受摩擦的表面比第二零件的更多，并且使第二零件不与该摩擦件连接，但在自由贴靠在该摩擦件上时可相对于该摩擦件自由转动；并且将至少一个固定力经第一啮合结构施加到摩擦件上，同时经第二啮合结构对第二零件施加一个相反的主动力，使第二零件横向运动，而该摩擦件不动并且第一零件沿轴向运动，在没有转动的情况下将螺栓轴向移动并拉伸。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：用第一螺纹把第一零件与螺栓连接起来，用第二螺纹把第一零件与第二零件连接起来。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括：在上述物体和第二零件朝向物体的那一端之间设置该摩擦件，使摩擦件围绕着第一零件上朝向该物体的那个端部。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的施加力的步骤包括：用一个工具与第二零件啮合，并在横向上使第二零件运动。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于施加固定力的步骤包括：用一个工具与摩擦件啮合，并在横向上使该摩擦件固定不动。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于包括：设置用于连接第一零件和第二零件的第一连接结构，使第二零件横向运动；设置第二连接结构，其与第一连接结构在轴向上分开并连接第一零件和摩擦件，使第一零件仅沿轴向运动。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于上述施加相反力的步骤包括：用工具的内部插座与第二零件啮合，而用工具的外部插座与摩擦件啮合，该外部插座可相对于内部插座转动。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于上述啮合第二零件的步骤包括：用内部插座啮合第二零件，这种啮合包括在第二零件的轴向端面上提供进一步的啮合结构，并在内部插座的一个相对的轴向端面上提供进一步的啮合结构，将第二零件的上述进一步的啮合结构与上述内部插座的进一步的啮合结构啮合起来；上述将摩擦件与外部插座啮合的步骤包括：在摩擦件的外周表面上提供附加的啮合结构，并在外部插座的内周表面上提供附加的啮合结构，将摩擦件的上述附加啮合结构与第二插座的上述附加啮合结构啮合起来。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于将摩擦件与第一零件连接起来的步骤包括：在第一零件内部将摩擦件径向地与第一零件连接起来。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于上述对第二零件施加相反主动力的步骤包括：对带有第二啮合结构的第二零件的外周部分施加相反的主动力。

11、一种拉伸和松驰螺栓的装置，该螺栓具有一条轴线并设置在一个物体上，该装置包括：一个第一零件，它可与螺栓连接并仅能沿轴向移动，以便沿轴向牵拉该螺栓将其拉伸并张紧在上述物体上，或者松驰该螺栓；一个第二零件，它用于带动第一零件轴向运动并为此与上述第一零件连接，上述第二零件可横向运动；一个摩擦件，其与上述第一零件连接，使第一零件上与其它零件共同工作并在运动期间承受摩擦的表面比第二零件的更多，并且使第二零件不与该摩擦件连接，但在自由贴靠在该摩擦件上时可相对于该摩擦件自由转动，上述摩擦件上设有第一啮合结构，以便使至少一个固定力可以通过该第一啮合结构施加到摩擦件上，而第二零件上具有第二啮合结构，一个相反的主动力可以同时施加在第二啮合结构上，以便在第二零件横向运动而该摩擦件保持不动时，上述第一零件沿轴向运动，在没有转动的情况下沿上述轴向使螺栓运动并将其拉伸。

12、如权利要求11所述的装置，其特征在于进一步包括：第一螺纹将第一零件和螺栓连接起来，第二螺纹连接上述第一零件和第二零件。

13、如权利要求11所述的装置，其特征在于：上述摩擦件设置在物体与第二零件的朝向该物体的那个端部之间，上述摩擦件围绕着第一零件的朝向该物体的那个端部。

14、如权利要求11所述的装置，其特征在于：上述第二零件的第二啮合结构如此构成，使上述相反的主动力可以通过上述第二啮合结构与一个工具的啮合施加到该第二零件上，从而用该工具使上述第二零件在横向上运动。

15、如权利要求11所述的装置，其特征在于：上述摩擦件的第一啮合结构如此构成，使上述固定力可以通过上述摩擦件的第一啮合结构与一个工具的啮合施加到上述摩擦件上，从而在第二零件运动期间将该摩擦件在横向上固定。

16、如权利要求11所述的装置，其特征在于进一步包括：一个内部插座，其具有进一步的啮合结构可与上述第二零件的进一步的啮合结构相啮合；一个外部插座，其可相对上述第一插座转动并带有附加的啮合结构，该附加的啮合结构可以与上述摩擦件的附加的啮合结构相啮合。

17、如权利要求16所述的装置，其特征在于：上述第二零件的进一步的啮合结构设置在该第二零件的一个端面上，上述第一插座的进一步的啮合结构设置在一个与之相对的第一插座的端面上，上述摩擦件的附加啮合结构设置在该摩擦件的外周表面上，而上述第二插座的附加啮合结构设置在该第二插座的内周表面上。

18、如权利要求11所述的装置，其特征在于：上述摩擦件在第一零件内部与该第一零件径向地连接。

19、如权利要求11所述的装置，其特征在于：上述第二零件具有一个外周表面，该外周表面上带有第二啮合结构，相反的主动力施加到该啮合结构上。

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