CN114025920B - 液压张紧器和张紧方法 - Google Patents

Abstract

一种液压张紧器(1)，包括：基座(2)；活塞(3)，该活塞被安装成相对于基座(2)进行滑动运动，基座(2)和活塞(3)在其间限定压力空间(4)并且被布置成在将流体引入到压力空间(4)中时沿着轴线(8)被推开，张紧器(1)具有沿轴线(8)的内孔(6)，该内孔具有沿该轴线的第一端部和第二端部并且包括螺纹部件，螺纹部件在第一端部处具有内螺纹部分(7)并且被耦接到活塞(3)；张紧器(1)进一步包括：螺柱(10)，该螺柱具有外螺纹，该外螺纹接合螺纹部件的内螺纹部分(7)；以及驱动机构(12)，该驱动机构被布置成将旋转运动从内孔(9)的第二端部传递到螺柱；张紧器被布置成使得在第二端部处施加到驱动机构(12)上的旋转运动引起螺柱(10)相对于螺纹部件旋转，其中螺柱(10)的外螺纹与螺纹部件的内螺纹的接合引起在螺柱旋转时螺柱沿着该轴线移动。

Description

液压张紧器和张紧方法

技术领域

本发明涉及一种液压张紧器以及使用这种张紧器进行张紧的方法。

背景技术

液压张紧器是众所周知的；我们在我们早期的英国专利号GB2457138B中描述了这种张紧器。它们总体上包括本体和活塞，其中在它们之间限定压力空间，使得将液压流体(例如)引入到压力空间中迫使活塞与本体分开。如果活塞耦接到待张紧的工件(例如，通过螺柱)，那么这可用于张紧工件。

液压张紧器的许多应用具有有限的空间，在有限的空间中可以使用张紧器。具体地，可以显著地限制高度(即，在张紧器拉动的方向上张紧器上方的距离)。此外，对于具有访问受限的应用——例如，在风力涡轮机的机舱中——通常希望的是使用张紧器的用户携带尽可能少的物品。解决这个问题的先前尝试通常使用必须在应用空间中组装的多个部件，这是不希望的。

现有技术的单个单元工具总体上涉及俘获的螺柱(captive stud)，但是在这种情况下从张紧器突出的螺柱的长度意味着此类张紧器已经足够长而在一些应用中是不可接受的。

这样，所希望的是提供一种具有有限的高度要求并且要求尽可能少的离散物品的液压张紧器。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种液压张紧器，包括：

·基座；

·活塞，该活塞被安装成相对于基座滑动运动，

基座和活塞在其间限定压力空间并且被布置成在将流体引入到压力空间中时沿着轴线被推开，张紧器具有沿该轴线的内孔，内孔沿该轴线具有第一端部和第二端部并且包括螺纹部件，螺纹部件在第一端部处具有内螺纹部分并且耦接到活塞；

该张紧器进一步包括：

·具有外螺纹的螺柱，该外螺纹接合螺纹部件的内螺纹部分；以及

·驱动机构，该驱动机构被布置成将旋转运动从内孔的第二端部传递到螺柱；

该张紧器被布置成使得在第二端部处施加到驱动机构上的旋转运动引起螺柱相对于螺纹部件旋转，其中螺柱的外螺纹与螺纹部件的内螺纹的接合引起在螺柱旋转时螺柱沿着轴线移动。

这允许可以作为单个单元提供的高度减小的张紧器，该张紧器在有限的空间中并且在希望使用最小数目的单元的情况下是有用的。

通常，内孔将包括具有比内螺纹部分更大的直径的较宽区段。然后驱动机构可以包括在从第二端部穿过至内螺纹部分的较宽区段中的套筒构件，其中套筒耦接到螺柱以便将套筒的旋转传递到螺柱。

驱动机构可以包括在套筒和螺柱之间的耦接件，该耦接件被布置成允许螺柱相对于套筒沿着轴线移动，但是将螺柱和套筒相对于彼此旋转地固定。耦接件可以是花键耦接件，该花键耦接件包括在套筒上(通常在内部)和固定到螺柱的构件上的互补花键。

驱动机构可以包括在第二端部处的驱动构件，该驱动构件具有用于由用户驱动的接合装置，该接合装置的旋转引起套筒的旋转。典型地，接合装置将包括突出部或凹部以便与工具相接合，通过该工具驱动构件可以被旋转。

活塞还可以提供有用于旋转该活塞的工具的位置。这将允许活塞旋转，以便一旦螺柱完全接合在待张紧的物品中时，封闭可能存在的任何间隙。

螺纹部件可以是活塞或活塞的一部分。可替代地，螺纹部件可以包括插入件，该插入件被接纳在活塞内并且抵靠活塞。在另一个替代方案中，螺纹部件可以包括反作用螺母，该反作用螺母被螺纹连接到螺柱上并且被接纳在活塞中的凹部内，或者反作用螺母抵靠在活塞的端部表面上。

螺柱可以具有沿轴线测量的长度，该长度可以至多与沿相同轴线的内孔的长度相同。螺柱可以具有缩回位置，在该缩回位置中，螺柱被完全接纳在内孔内。当螺柱从内孔延伸时，螺柱还可以具有延伸位置。通常，螺柱的长度的至少50％(如果不是80％)将从延伸位置中的内孔延伸。

基座和活塞可以在其间限定第二腔室，该第二腔室可以提供有用于气体(诸如空气等)的连接。虽然流体可以填充(主)压力空间以便施加张紧力，但是第二腔室可以用于使张紧器返回到其原始位置(即，零行程)。该连接可以包括单向阀，该单向阀允许(诸如空气等)进入第二腔室但不逸出。这已经被发现用作弹簧(所谓的“空气弹簧”)。

根据本发明的第二方面，提供了一种张紧具有螺纹孔的工件的方法，包括：

·将本发明的第一方面的张紧器定位在孔附近；

·使用驱动机构来旋转螺柱，使得螺柱从张紧器延伸并且接合工件的螺纹孔；以及

·将流体引入到压力空间中以便迫使基座和活塞分开，从而将张紧力施加到工件。

该方法还可以包括以下步骤：一旦螺柱已经接合工件的螺纹孔时，旋转活塞，使得张紧器邻接工件的与工件的螺纹孔邻近的表面。

该工件可以包括多个螺纹孔。该方法可以包括给多个螺纹孔提供根据本发明的第一方面的张紧器。该方法还可以包括给没有设置有张紧器的那些螺纹孔提供具有螺纹张紧力保持构件，诸如具有头部的螺栓或具有螺母的螺柱。该方法可以包括用张紧力保持构件保持施加到工作空间的张紧力，例如通过旋转螺栓或螺母，使得头部或螺母邻近工件的表面。

该方法还可以包括在施加张紧力之后，通过用气体(诸如空气等)对第二腔室加压而使活塞返回到零行程位置。然后该方法可以包括旋转活塞以便使张紧器更靠近工件。

该方法还可以包括使用驱动机构从工件缩回螺柱，然后典型地从工件移除张紧器。

通常，工件可包括缩紧盘。

附图说明

现在，仅通过示例的方式，描述参考附图描述的本发明的实施例，其中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的液压张紧器的横截面，其中液压张紧器的螺柱处于缩回状态；

图2示出了图1的张紧器的横截面，其中张紧器的螺柱处于延伸的状态；

图3至图12顺序地示出了图1的张紧器被用于张紧缩紧盘；

图13示出了根据本发明的第二实施例的张紧器的横截面；

图14示出了根据本发明的第三实施例的张紧器的横截面；以及

图15示出了根据本发明的第四实施例的张紧器的横截面。

具体实施方式

在附图的图1和图2中示出了根据本发明的第一实施例的液压张紧器。张紧器1包括本体2和活塞3。活塞3可以相对于本体2更大，并且在活塞3与本体2之间限定压力空间4。压力空间4提供有流体连接5，借助于该流体连接可以将流体(典型地液压流体)引入到压力空间4中。这样做迫使活塞3和本体2沿着轴线8分开，使得(如图1和图2所示)活塞3将相对于本体2向上移动。

在本体2与活塞3之间形成第二压力空间15，该第二压力空间15提供有用于气体(例如，空气)的连接件16。正如我们在英国专利GB 2457138B中解释的，这个连接件16被提供为单向阀，使得空气随着第二压力空间15的尺寸增大而被引入到该空间中，但是当第二压力空间15的尺寸减小时不能逸出。这样，第二压力空间以类似于弹簧的方式起作用，趋向于抵消由液压流体引入到(主)压力空间4中而产生的力。由第二压力空间15产生的力显著低于通过将液压流体引入到主压力空间4中所产生的，但是一旦该力被释放，它倾向于使活塞3返回到其相对于本体2的初始位置(在图1和图2中示出)。

活塞3提供有内孔6，该内孔6在第一底端部处具有内螺纹部分7并且在第二顶端部处具有更宽的(就直径而言)部分9，所有这些部分与轴线8共轴。在该孔6内设置有螺柱10，该螺柱的外螺纹接合内孔6的内螺纹部分7的内螺纹。螺柱具有固定到其上的头部11。

在内孔6的较宽部分9内，提供了圆柱形套筒12。这在顶端部处耦接到驱动构件13，但是沿着较宽部分9的长度延伸。套筒12是内花键，头部11具有互补的花键。驱动构件13具有用于工具的附接的方形凹部14(四分之一英寸/0.635cm)。

这样，驱动构件13在顶端部处的旋转将引起套筒12的旋转。套筒12的内花键将引起螺柱10旋转。螺柱10在螺纹部分7中的螺纹接合将随后引起螺柱10沿着轴线移动，从图1所示的缩回位置，到如图2所示的延伸位置，在缩回位置中螺柱10完全在孔6内，在延伸位置中螺柱10大部分延伸出孔6。当螺柱10沿着轴线8移动时，头部11和套筒12的花键连接允许头部11和螺柱10沿着轴线8的线性运动，但是不允许头部11和螺柱10相对于套筒12旋转。

该张紧器在张紧缩紧盘(在该示例中)中的操作可参考附图的图3至图12来论证，附图顺序地示出了张紧器的使用。

在图3中，张紧器1被带到工件20(在此是缩紧盘)，该工件具有多个螺纹孔21。如图4所示，张紧器1被定位成使得张紧器1的底面在工件的表面上，其中螺柱10位于螺纹孔21之一上。如可以看到的，工件包括悬伸部22，因此在螺纹孔21上竖直地没有大量可用空间。典型地，将为每隔一个的螺纹孔21提供张紧器1；剩余的螺纹孔将提供有具有六边形头部的螺纹螺母。

在图5中，棘轮驱动工具23已接合驱动构件13中的凹部14。工具23旋转驱动构件13，该驱动构件13旋转套筒12，该套筒12进而旋转固定至螺柱10的头部11。这引起螺柱10旋转。因为螺柱10与螺纹部分7接合，所以螺柱10沿着轴线8被驱动离开孔6，如图6所示。螺柱10的螺纹与螺纹孔21的螺纹接合。

一旦螺柱10已经达到其最大行程，在张紧器1与工件20之间将潜在地存在螺柱10螺纹的高达一个螺距的间隙。为了封闭这个间隙，活塞3提供有驱动孔17，活塞3可以借助于驱动孔17旋转。通过将撬棒24插入这些孔17中的一个中，活塞可以被旋转，使得任何间隙25被封闭，如图7所示。

然后，压力空间4可以填充有加压的液压流体，以便相对于本体2向上驱动活塞3。这具有在螺纹孔21中向上拉动螺柱10的效果，从而张紧工件20。张紧器1可以被加压以便产生其最大行程，这由在活塞3的顶部边缘处出现的细红线(未示出)来论证。

当达到适当的负载时，其他螺纹孔(未示出)中的螺母(未示出)将向下运行以便捕获所产生的张紧力。

空间4中的液压于是可以被释放，并且在第二压力空间15中捕获的空气将使活塞3缩回到其原始位置，如图9所示。这将使张紧器1提升离开工件20的表面。

如果现在在悬伸部22之间没有足够的空间来接合棘轮工具23，则在孔17中可以再次使用撬棒24来旋转张紧器1，使得张紧器与工件20的表面齐平，如图10所示。

棘轮工具23然后可以被重新引入到驱动构件13中，如图11所示，并且用于在与之前相对的方向上驱动螺柱，以便将螺柱10从螺纹孔21缩回，如图11所示。

一旦螺柱10如图12所示缩回，张紧器1可以从工件20移除。工件20已经被张紧；如果需要，可以用转矩扳手拧紧螺母。

因此，提供了具有有限的高度要求的单个单元张紧器。

在附图的图13中示出了本发明的第二实施例；与第一实施例的特征等同的特征被赋予相应的增加了50的附图标记。

在该实施例中，螺纹部分57形成在与活塞53分离的插入件80中。插入件80在活塞53内滑动配合，且在第二端部具有凸缘，凸缘抵靠活塞53。因此，当活塞53被迫与本体52分开时，活塞将反作用抵靠凸缘81，从而将力从活塞53通过插入件80传输到螺柱60。因此，在插入件80内形成内孔56，该插入件80然后包含套筒62。这个实施例的其他功能如以上关于本发明的第一实施例所述。

本发明的第三实施例可以在本发明的图14中看到，与第一实施例的那些特征等效的特征被赋予了相应的增加了100的附图标记。

在该实施例中，不是活塞或插入件承载内螺纹部分，而是由反作用螺母120承载内螺纹部分。内孔106再一次在活塞103内，并且具有用于反作用螺母120的锥形凹部121。这样，当活塞通过引入液压而被向上推动时(如图14所示)，活塞将向上迫使反作用螺母120。反作用螺母120旋拧到螺柱110上，以便通过反作用螺母120将来自活塞103的力传递到螺柱110。提供了单独的负载保持螺母123，一旦负载被施加到螺柱110时，负载保持螺母123就可以沿着螺柱110向下运行。

同样，第三实施例得其他功能如第一实施例，其中套筒112在活塞103中的内孔106内工作。

本发明的第四实施例可以在本发明的图15中看到，与第一实施例的那些特征等效的特征已经被赋予了相应的增加了150的参考标记。

在该实施例中，活塞153再次提供内螺纹部分157并螺纹连接到螺柱160上。然而，内孔156形成在多个部件中：活塞153和浮动构件170。因此，套筒162坐落在这两个部件内。这是有利的，因为它导致压力密封件171上的磨损更少并且操作者的努力更少，因为它们仅需要抵靠一组密封件171旋转活塞153而不是如在第一实施例中抵靠3或4旋转活塞153。

除此之外，本实施例的功能如第一实施例中所描述的。

Claims (15)

1.一种液压张紧器，包括：

·基座；

·活塞，所述活塞被安装成相对于所述基座滑动运动，

所述基座和所述活塞在其间限定压力空间并且被布置成在将流体引入到所述压力空间中时沿着轴线被推开，所述张紧器具有沿所述轴线的内孔，所述内孔沿所述轴线具有第一端部和第二端部并且包括螺纹部件，所述螺纹部件在所述第一端部处具有内螺纹部分并且耦接到所述活塞；

所述张紧器进一步包括：

·具有外螺纹的螺柱，所述外螺纹接合所述螺纹部件的内螺纹部分；以及

·驱动机构，所述驱动机构被布置成将旋转运动从所述内孔的第二端部传递到所述螺柱；

所述张紧器被布置成使得在所述第二端部处施加到所述驱动机构的旋转运动引起所述螺柱相对于所述螺纹部件旋转，其中所述螺柱的外螺纹与所述螺纹部件的内螺纹的接合引起在所述螺柱旋转时所述螺柱沿着所述轴线移动。

2.根据权利要求1所述的张紧器，其中，所述内孔包括较宽区段，所述较宽区段具有比所述内螺纹部分更大的直径，所述驱动机构包括在从所述第二端部穿过至所述内螺纹部分的所述较宽区段中的套筒构件，其中所述套筒耦接到所述螺柱以便将所述套筒的旋转传递到所述螺柱。

3.根据权利要求2所述的张紧器，其中，所述驱动机构包括在所述套筒与所述螺柱之间的耦接件，所述耦接件被布置成允许所述螺柱相对于所述套筒沿着所述轴线移动，但是将所述螺柱和所述套筒相对于彼此旋转地固定。

4.根据权利要求3所述的张紧器，其中，所述耦接件是花键耦接件，所述花键耦接件包括在所述套筒上以及在固定到所述螺柱上的构件上的互补花键。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的张紧器，其中，所述驱动机构包括在所述第二端部处的驱动构件，所述驱动构件具有用于由用户驱动的接合装置，所述接合装置的旋转引起所述套筒的旋转。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的张紧器，其中，所述活塞设置有用于旋转所述活塞的工具的位置。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的张紧器，其中，所述螺柱具有缩回位置，在所述缩回位置中所述螺柱被完全接纳在所述内孔中。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的张紧器，其中，螺纹部件是所述活塞，或是所述活塞的一部分。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的张紧器，其中，所述螺纹部件包括插入件，所述插入件被接纳在所述活塞内并且抵靠所述活塞。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的张紧器，其中，所述螺纹部件包括反作用螺母，所述反作用螺母被螺纹连接到所述螺柱上并且被接纳在所述活塞中的凹部内，或者所述反作用螺母抵靠在所述活塞的端部表面。

11.一种张紧具有螺纹孔的工件的方法，包括：

·将根据以上任一项权利要求所述的张紧器定位在所述螺纹孔附近；

·使用所述驱动机构来旋转所述螺柱，使得所述螺柱从所述张紧器延伸并且接合所述工件的螺纹孔；以及

·将流体引入到所述压力空间中以便迫使所述基座和活塞分开，从而将张紧力施加到所述工件。

12.根据权利要求11所述的方法，包括以下步骤：一旦所述螺柱已经接合所述工件的螺纹孔时，旋转所述活塞，使得所述张紧器邻接所述工件的与所述工件的螺纹孔邻近的表面。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的方法，其中，所述工件包括多个螺纹孔，所述方法包括给多个所述螺纹孔提供所述张紧器。

14.根据权利要求13所述的方法，包括为没有设置有张紧器的那些螺纹孔提供螺纹张紧力保持构件。

15.根据权利要求11和12中任一项所述的方法，其中，所述工件包括缩紧盘。