张紧器

摘要

一种用于螺纹构件的张紧器，通常是液压张紧器，所述张紧器包括：基座(4)和活塞(6)，它们之间界定压力空间(13)，所述基座(4)和活塞(6)布置成在流体引入到所述压力空间(13)之后沿着轴线(17)被迫分开；以及螺纹结合构件(7)，其包括套筒形式的主体部分(8)并且具有与螺纹构件(2)结合的螺纹内部(30)和设置突出部的活塞结合部分(9)；其中所述活塞(6)靠在所述突出部上，从而使得当由于流体引入到所述压力空间(13)中而被迫与所述基座(4)分开时，所述活塞(6)在所述突出部上施加力；所述张紧器进一步包括位移传感器，其被布置成确定所述螺纹结合构件的所述主体部分和所述基座的相对位置，所述位移传感器包括设置在所述基座(4)上的第一部件(12)和设置在所述主体部分(8)上的第二部件(11)；通常，所述位移传感器是磁编码器。

权利要求

1.一种用于螺纹构件的张紧器，所述张紧器包括：

基座和活塞，它们之间界定压力空间，所述基座和活塞布置成在流体引入到所述压力空间之后沿着轴线被迫分开；以及螺纹结合构件，其包括主体部分和活塞结合部分，主体部分为套筒形式且具有与螺纹构件结合的螺纹内部，活塞结合部分设置有突出部；

其中所述活塞靠在所述突出部上，从而使得当由于流体引入到所述压力空间中而所述活塞被迫与所述基座分开时，所述活塞在所述突出部上施加力；

所述张紧器进一步包括位移传感器，其被布置成确定所述螺纹结合构件的所述主体部分和所述基座的相对位置，所述位移传感器包括设置在所述基座上的第一部件和设置在所述主体部分上的第二部件。

2.根据权利要求1所述的张紧器，其中所述螺纹结合构件包括环绕所述主体部分的套筒，所述位移传感器的所述第二部件设置于所述套筒。

3.根据权利要求2所述的张紧器，其中所述套筒围绕所述主体部分自由旋转，但具有停止件，从而限制沿着所述轴线的相对于所述套筒的线性移动。

4.根据权利要求3所述的张紧器，其中所述套筒关于所述轴线相对于所述基座可旋转地被固定。

5.根据权利要求4所述的张紧器，其中所述套筒具有至少一个导销，所述至少一个导销从所述套筒突出，并且所述基座中形成沿着所述轴线行进的至少一个凹槽，每个导销收纳在对应的凹槽中。

6.根据权利要求2到5中任一权利要求所述的张紧器，其中所述位移传感器是线性编码器，其中所述第二部件包括对位置进行编码的标尺，并且所述第一部件包括读取所述标尺的换能器。

7.根据权利要求6所述的张紧器，其中所述标尺是磁编码器，所述标尺进行磁编码；并且其中所述换能器是磁场传感器。

8.根据前述任一权利要求所述的张紧器，其中所述位移传感器具有测量的位移的输出，所述输出通过无线传输器而提供，借此所述测量的位移可以传输到远程位置。

9.根据前述任一权利要求所述的张紧器，所述张紧器是包括与所述压力空间连通的加压流体源的液压张紧器。

10.一种根据前述任一权利要求所述的张紧器与螺纹构件的组合，其中所述螺纹结合构件与所述螺纹构件的螺纹结合。

11.根据权利要求10所述的组合，其中所述位移传感器的所述第二部分将沿着所述主体部分轴向定位在与所述螺纹构件的所述螺纹结合的所述主体部分的一部分上。

说明书

张紧器

[0001] 本发明涉及用于螺纹构件的张紧器。

[0002] 除了其他任务之外，张紧器通常用于拉伸物件，诸如，螺栓或螺柱，以使得螺纹螺母便可以沿着拉伸的螺栓向下，从而捕获拉伸螺栓中的张力。通常，它们用在需要使用螺纹紧固件来固定大载荷的任何领域；一种常见的用法是用在风力涡轮机中，此类张紧器可以用来固定很多紧固零件，诸如，将涡轮叶片固定到它们的轴承，或者将此涡轮机的塔筒固定到它的基础。

[0003] 需要知道螺纹构件的延长，尤其是在螺纹构件上的螺母的附接可追溯性比较重要的情形下，诸如，在上文论述的风力涡轮机的实例中。尽管在某种程度上可能通过使用引入到压力空间中的液压流体的压力结合螺栓的材料尺寸和性质来计算螺纹构件的延长，然而这并不是特别可靠的方法。

[0004] 也可能用超声波来测量螺纹构件的延长；将超声波发射到螺纹构件的端部的固定超声换能器可以通过测量反射的超声波离开螺纹构件的端部的飞行时间来测量到螺纹构件的端部的距离。然而，此设备的建立比较繁琐，而且难以校正。

[0005] 液压张紧器是本领域中已知的；实例可见于公开为EP 2 522 465的欧洲专利申请和公开为JP3-204406的日本专利申请。此类张紧器可以用来拉伸螺纹构件，诸如，螺柱、螺栓等，并且一般包括置于螺纹构件周围的内部和外部同轴的大体圆柱形环状主体。内部主体螺纹结合螺纹构件。内部主体与外部主体之间的空间界定了压力空间，流体(通常是液压流体)可以引入到所述压力空间中，以便沿着它们的公共轴线将主体驱动分开。

[0006] 在上述引用的两个专利申请公开中，已经提议使用具有中心孔的特殊螺纹构件。杆置于中心孔中，并且测量设备夹到螺纹构件的端部。测量设备相对于杆的移动便可以测量螺纹构件的延长。然而，这同样需要接近螺纹构件的端部，并且需要螺纹构件的端部处的显著间隙。

[0007] 本发明的目标是克服现有技术的缺点，诸如，获取螺纹构件的可靠测量的问题，尤其是在对螺纹构件周围空间的接近受到限制的情形下。此外，需要提供一种张紧器，所述张紧器可以方便地与多个不同尺寸的螺纹构件一起使用，而无需专门形成螺纹构件。

[0008] 根据本发明的第一方面，提供一种用于螺纹构件的张紧器，所述张紧器包括：

[0009] 基座和活塞，它们之间界定压力空间，所述基座和活塞布置成在流体引入到所述压力空间之后沿着轴线被迫分开；以及

[0010] 螺纹结合构件，其包括套筒形式的主体部分并且具有与螺纹构件结合的螺纹内部和设置突出部的活塞结合部分；

[0011] 其中所述活塞靠在所述突出部上，从而使得当由于流体引入到所述压力空间中而被迫与所述基座分开时，所述活塞在所述突出部上施加力；

[0012] 所述张紧器进一步包括位移传感器，其被布置成确定所述螺纹结合构件的所述主体部分和所述基座的相对位置，所述位移传感器包括设置在所述基座上的第一部件和设置在所述主体部分上的第二部件。

[0013] 这样，通过确定主体部分相对于基座的相对位置，有可能测量螺纹构件的延长。与现有技术方法相比，这提供了测量螺纹构件的延长的更可靠方法，并且不需要使用特殊的螺纹构件，因为位移传感器设置在张紧器上而不是直接结合螺纹构件。

[0014] 因此，如果基座被布置成邻接相对于螺纹构件固定的表面，那么在流体引入到压力空间中之后，活塞将被迫沿着螺纹构件远离基座，以便使螺纹构件处于张力中。如果螺母沿着螺纹构件行进以便邻接固定表面，那么螺纹构件中生成的张力可以被储存并且应用到固定表面。螺栓张紧器随后可以释放和移除，从而留下紧固的螺母和螺纹构件。

[0015] 通过这种方式，螺纹构件和螺母可以用来将多个物体紧固在一起；在螺纹构件是螺栓的情况下，其中许多片状物体可以固持在螺母与螺栓的头部之间，可以最容易地看到这种情况。

[0016] 例如，使用螺纹结合构件并且由活塞起作用的单独螺纹结合构件允许提供结合多种不同尺寸的螺纹构件的多种螺纹结合构件，因为可以针对考虑中的螺纹构件选择螺纹结合构件的内部；因此，可以提供多个此类螺纹构件。进一步的优点在于可以容易交换和储存传感器部件。

[0017] 此外，应理解，通过更靠近螺纹构件的基座进行测量，而不是在螺纹构件的端部进行测量(通常在结合螺纹构件的螺纹的螺纹结合构件的那部分上)，延长的测量更准确，因为越靠近螺纹构件的基座，张紧器本身的弹性变形越不明显。

[0018] 位移传感器可以是线性编码器，其中第一部件和第二部件中的一个包括对位置进行编码的标尺，并且所述第一部件和第二部件中的另一个是读取所述标尺的换能器。由于第一部件和第二部件是相对于彼此移动的安装部件，因此，换能器将看到标尺的移动，并且因此能够测量相对移动。在一个实例中，所述标尺将是磁编码器，其中标尺进行磁编码，例如，作为沿着标尺的一系列交替磁极或者通过沿着长度来改变标尺的磁导率。在这种情况下，换能器将是磁场传感器，诸如，霍尔效应传感器。或者，标尺可以采用光学、电容或感应编码，其中换能器能够读取此类编码。

[0019] 通常，螺纹结合构件将包括围绕主体部分的套筒，所述套筒设置位移传感器的第二部件(通常是标尺)。

[0020] 所述套筒可以围绕主体部分自由旋转，但具有停止件，从而限制沿着轴线的相对于套筒的线性移动。所述停止件可以包括从主体部分的外表面伸出的固定环。

[0021] 此外，所述套筒将通常围绕轴线相对于基座以可旋转的方式固定。这将确保位移传感器的两个部件以可旋转的方式相对于彼此适当定位，因为螺纹结合构件旋拧到螺纹构件上，而同时仍允许两个部件相对于彼此沿着轴线进行线性移动，所述线性移动就是需要测量的位移。因此，套筒可以具有从套筒伸出的至少一个导销，并且基座中可以形成沿着轴线行进的至少一个凹槽；每个导销可以收纳在对应的凹槽中。因此，在凹槽中活动的销将允许沿着轴线的线性移动，但限制套筒相对于基座的旋转移动。

[0022] 套筒的使用确保了位移传感器的两个部件以可旋转的方式相对于彼此适当定位，因为螺纹结合构件旋拧到螺纹构件上，而同时仍允许两个部件相对于彼此沿着轴线进行线性移动，所述线性移动就是需要测量的位移。因此，替代于对螺纹结合部件的整个表面进行编码，编码器的两个部件的相对移动被限于单维，因而允许使用更简单、更小且因此更廉价的编码器布置。此外，改善了传感器部件的储存并且最小化损坏的风险。

[0023] 此外，套筒的使用将进一步有助于使用多个不同的螺纹结合构件；只有套筒上需要安装编码器，其中多个不同的螺纹结合构件使得能够将张紧器与不同直径的螺纹构件一起使用，而无需每个螺纹结合构件都具有自己的编码器。

[0024] 位移传感器可以具有用于测量的位移的输出。通常，所述输出将包括输出电缆，借此测量的位移可以传输到阅读器、显示器或其他此类终端。然而，出于灵活性的原因，输出可以具有无线传输器，借此测量的位移可以传输到远程位置。

[0025] 通常，张紧器将是液压张紧器，并且将包括与压力空间连通的加压流体源。突出部可以是螺纹结合构件上的凸缘。

[0026] 根据本发明的第二方面，提供一种本发明的第一方面的张紧器与螺纹构件的组合，其中螺纹结合构件与螺纹构件的螺纹结合。

[0027] 因此，这表示使用中的设备。

[0028] 通常，位移传感器的第二部分将沿着主体部分轴向定位在与螺纹构件的螺纹结合的主体部分的一部分上。因此，这进一步减少因张紧器本身的弹性变形而产生的任何误差。

[0029] 现在接着是参考附图描述的本发明的实施例的描述，其中：

[0030] 图1示出根据本发明的一个实施例的液压张紧器的透视图；

[0031] 图2示出穿过图1的张紧器的中心平面的垂直截面图；以及

[0032] 图3示出图1的张紧器的分解透视图。

[0033] 附图中示出了根据本发明的一个实施例的液压张紧器1。张力可以作用于张紧并且因此延伸螺栓或螺柱2的形式的螺纹构件；螺母3随后可以沿着螺栓2向下，以便捕获张力。

[0034] 张紧器包括基座4，该基座形成张紧器的外壳并且将位于固定表面上。张紧器还包括活塞6，该活塞可以相对于基座4沿着中心轴线17移动穿过孔20。

[0035] 基座4与活塞6之间界定了压力空间13。液压流体可以借助端口14的系统而引入到该空间中。如此，活塞6可以被迫远离基座4；活塞6将沿着轴线17移动，从附图的意义上说，垂直移动。

[0036] 活塞6具有与轴线17同轴的中心通孔20。在此孔20中设有螺纹结合构件7。此螺纹结合构件7包括采用装配在孔20内的圆柱形套筒的形式的主体部分8。套筒的内部界定螺纹孔30，该螺纹孔结合螺纹构件2。

[0037] 螺纹结合构件7具有位于主体部分8的端部的活塞结合部分9。它形成凸缘形式的突出部，该突出部邻接活塞6，从而使得通过活塞6被迫远离基座4而生成的力被传输到活塞结合部分9，通过主体部分8并且随后通过螺纹孔20传输到螺纹构件2。螺母3随后可以沿着螺纹构件2向下，以使构件2处于张力中，并且一旦因压力空间13中的流体而产生的张力被释放，则导致螺母3压向固定表面。

[0038] 然而，需要能够测量螺纹构件2的延长。为了能够这样做，套筒10设于螺纹结合构件7的主体部分8的外表面5的周围。套筒10采用圆柱形壳体的形式，与轴线17同轴。它相对于螺纹结合构件7自由旋转，但由于从外表面5伸出的固定环27，它不能沿着轴线17进行线性移动。

[0039] 此套筒10沿其长度设置磁编码器条带11，该编码器条带安装在套筒10的外表面中的凹口21中。磁编码器采用磁极图案的形式，从而形成从套筒10轴向向外投射的磁场的图案。磁编码器11的长度平行于轴线17对准。

[0040] 这些磁场可以由安装在基座4中的磁传感器12读取，所述磁传感器通常是霍尔效应传感器。磁传感器12借助夹具18相对于基座4固定。当螺纹构件2延伸时，磁编码器11将移动经过磁传感器12；通过适当处理输出(经由输出电缆13)，将有可能测量螺纹结合构件7相对于基座4的移动，并且由此来确定螺纹构件2的延长。在最简单的情况下，测量可以涉及当磁极经过时对磁场的逆转进行简单计数，但技术人员将了解，对位置进行磁编码的方式有多种。

[0041] 由于编码器安装在螺纹结合构件7的主体8的最下方，因此，归因于张紧器1的部件(诸如，螺纹结合构件)的弹性延长，测量中引入更少的误差。可以看出，磁编码器11装配在结合螺纹构件的主体部分8的一部分上，并且因此，通过在该点处进行测量，可以最小化这些误差。

[0042] 然而，为了将磁编码器11与磁传感器12成一定角度对准，套筒10具有两个突出销15。这些收纳在基座4中的对应细长凹槽16内，所述凹槽平行于轴线17。因此，这基本上阻止套筒10围绕轴线17相对于基座4旋转(但它可以相对于螺纹结合构件7旋转)，同时允许沿着轴线的线性移动，所述线性移动需要测量。

[0043] 因此，螺纹结合构件7可以旋拧到螺纹构件2上，而不必关心磁编码器11相对于磁传感器12的角度取向，因为销15将确保正确对准。如果磁编码器直接设置在螺纹结合构件7的主体部分8上，那么将需要确保螺纹结合构件在每次安装时都相对于基座被旋转到正确位置，这将是劳动密集型的并且容易不准确。

[0044] 来自磁传感器12的输出信号可以从输出电缆13读取并且被引导到合适的处理器。尽管处理器或处理的结果可以位于张紧器1的本地，但也有可能原始输出信号或处理的结果或者任何中间结果可以无线传输到远离张紧器的基站。这在一起使用若干个张紧器的情况下将尤其有用(因此可用在将风力涡轮机固定到地面或将涡轮机叶片固定到机舱的螺栓中)，并且允许同时监测若干个操作，而且出于可追溯的原因，也更灵活地记录结果。

[0045] 尽管该实施例的套筒相对于基座以可旋转的方式固定，但在另一实施例中，可能让套筒不以可旋转的方式固定，以使得套筒围绕基座自由旋转。在这种情况下，编码器将涵盖套筒的整个圆周表面，以使得不论套筒与磁传感器之间的旋转关系如何都可以进行延长测量。在此实施例中，套筒将提供下列优点：套筒可以与多个不同的螺纹结合构件一起使用，而不是需要针对不同尺寸螺纹的每个螺纹结合构件(或每个拉杆)都具有编码器；因此，只有一个物件需要编码，而不是多个物件。