CN107042489A - 螺栓调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺栓调节装置（10），其包括主体（20）、夹持机构和附接点（34）。主体在纵向方向（12）上从第一端（22）延伸到第二端（24），该主体包括在纵向方向上从第一端延伸到主体中的腔（25），该腔构造和布置为在螺栓调节装置的使用期间容纳螺纹部（60）以及在第一端处的腔中的台阶（29），当使用时，该台阶构造和布置为与螺母（62）接合。转矩可给予到附接点上以将转矩给予到螺栓调节装置。夹持机构附接到附接点，使得当将转矩给予在夹持装置上时，夹持机构将所述螺母夹持在腔中。还描述了夹持机构设计和使用螺栓调节装置的方法。

Description

螺栓调节装置

技术领域

本公开涉及螺栓调节装置，并且具体地涉及具有主体、夹持机构和用于在螺栓调节装置上给予转矩的附接点的螺栓调节装置。

背景技术

燃气涡轮机的外壳通常分成上半部和下半部，其中两个半部使用螺栓结合在一起。在诸如燃气涡轮机维护的事件期间，通常必须移除螺栓以拆开两个半部，并且然后在重新组装燃气涡轮机期间稍后将螺栓放回。这些螺栓目前必须用包括测量步骤和预紧固步骤的方法附接，并且由于单个燃气涡轮机需要相当多数量的螺栓以将两个半部保持在一起，因此这是耗时的任务。已经意识到可以进行改进。

发明内容

本发明在所附独立权利要求中限定，现在应参考所述独立权利要求。本发明的有利特征在从属权利要求中阐述。

本发明的第一方面描述一种螺栓调节装置，该螺栓调节装置包括主体、夹持机构和附接点，其中主体在纵向方向上从第一端延伸到第二端，该主体包括在纵向方向上从第一端延伸到主体中的腔，该腔构造和布置为在螺栓调节装置的使用期间容纳螺纹部以及在第一端处的腔中的台阶，当使用时，该台阶构造和布置为与螺母接合；其中转矩可给予在附接点上以将转矩给予到螺栓调节装置；以及其中夹持机构附接到附接点，使得当将转矩给予在夹持装置上时，夹持机构将所述螺母夹持在腔中。优选地，夹持机构包括：在第二端处邻近主体的盘，该盘包括面向主体的第二端的面以及设定到该面中的沟槽，沟槽相对于纵向方向在径向方向和周向方向上延伸；以及曲柄，该曲柄包括第一臂和第二臂，所述第一臂从第一端到第二端延伸穿过主体，第一臂构造和布置为相对于主体旋转，第一臂包括在第一端处的夹持部分，所述第二臂在第二端处附接到第一臂，第二臂可移动地连接到沟槽，使得沟槽作用在第二臂上，以当所述转矩施加到螺栓调节装置时移动第二臂，从而旋转第一臂，并且致动第一臂的夹持部分，以在第一端处将所述螺母夹持在腔中。

螺栓调节装置可以使螺栓调节标准化，特别是在拧上螺栓时。螺栓调节装置可以允许螺母拧到螺纹部上并且螺纹部突出预定长度，而不需要在过程期间的测量步骤。螺栓调节装置可以足够紧凑以配合在燃气涡轮机上的螺栓周围的有限空间中。

优选地，螺栓调节装置包括附接在附接点和夹持机构之间的转矩限制器。转矩限制器可以提供适当的预紧固而不会过度紧固，并且可以减少或除去过度紧固和损坏工具以及伤害工具操作者的风险。

优选地，螺栓调节装置包括在第一端和第二端之间的主体中的窗。这可以减小螺栓调节装置的质量（并且因此减轻重量）。

优选地，沟槽描述螺旋形状。优选地，螺栓调节装置包括两个曲柄和两个沟槽或者三个曲柄和三个沟槽。这可以改善夹持。

优选地，第一臂的夹持部分在垂直于纵向方向的平面中的截面是移除了圆形部段的圆。

优选地，螺栓调节装置包括在主体的第二端中的曲柄凹槽，并且第二臂在曲柄凹槽中。曲柄凹槽可以减小装置的尺寸。

第二方面提供了一种紧固螺栓的方法，螺栓包括螺纹部和螺母，该方法包括以下步骤：将如上所述的螺栓调节装置放置在螺母上，并且将转矩施加到螺栓调节装置，以将螺母拧到螺纹部上或从螺纹部拧下。优选地，将转矩施加到螺栓调节装置以将螺母拧到螺纹部上，并且在螺母到螺纹部上预定距离之后，将转矩施加到螺栓调节装置以拧上螺纹部和螺母两者。这可以导致螺母紧固到预定水平，并且螺纹部突出超过螺母预定距离，诸如图10中所示的。这可以通过减少与附接螺栓相关联的前置时间、例如通过移除对螺纹部长度测量步骤的需要来简化和加速重新组装燃气涡轮机的过程。

附图说明

现在将仅通过示例并参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出螺栓调节装置的透视图；

图2和图3示出图1的螺栓调节装置的部分分解透视图；

图4示出螺栓调节装置主体的第二端的俯视图以及用于比较的盘的仰视图；

图5示出图4中的部件的透视图，其中曲柄也从主体移除；

图6示出图4的螺栓调节装置的第一端的透视图，其示出腔和台阶；

图7示出图4的经组装的主体、曲柄和盘的透视图；

图8示出螺栓上的螺栓调节装置的透视图；

图9示出具有替代沟槽构造的盘的仰视图；以及

图10示出螺栓（螺纹部和螺母）的截面。

具体实施方式

图1示出螺栓调节装置10的示例。螺栓调节装置包括主体20、夹持机构（在图1中不可见）和柄部30。主体具有圆柱形形状，并且在纵向方向上从第一端22延伸到第二端24。壳32附接到主体的第二端，并且围绕夹持机构的一部分延伸。柄部30附接在自主体20的壳32的另一侧。柄部包括用于驱动装置的附接点34。主体20中的腔（凹槽）25在图1中还通过主体20中的窗26可见。腔25从第一端22中的开口延伸直到第二端24。

图2和图3示出构成螺栓调节装置的夹持机构的内部部件。一般而言，夹持机构旨在当转矩（力矩）施加到螺栓调节装置以紧固螺母时夹持螺母。夹持机构包括盘40和三个曲柄50。盘邻近主体20的第二端24布置，并且具有面向第二端的面42。在这种情况下为螺旋的沟槽44设置到面42中。还可以提供转矩限制器（不可直接看到），并且通常将其附接在附接点34和盘40之间的柄部30中。

主体的第二端24还具有面向面42的面27。曲柄凹槽28设置到第二端的面27中。曲柄包括第一臂52和第二臂54。第一臂从第一端22纵向延伸穿过主体20到第二端24，并且在第二端24处附接到第二臂。在第一端22处，提供用于夹持螺母的平坦部分58。

第二臂垂直于第一臂并平行于第二端的面27延伸。第二臂包括在纵向方向上延伸的突起56；该突起接合沟槽44。

在图3中，还可以看到在第一端处的腔25的结构。腔的主要部分描述了圆筒。在腔具有开口的第一端处，腔更宽以便容纳螺母。结果是在腔内的台阶29，在该台阶处腔变得更宽。螺母可以仅进入腔直到台阶29，而与螺母相关联的螺纹部也可以进入到腔的主要部分中。

盘连接到附接点34。当螺栓调节装置完全组装时，盘40和曲柄50能够相对于主体20旋转。盘和曲柄也可以相对于彼此移动，并且可移动地彼此连接，其中盘围绕螺栓调节装置的（以及主体的）的纵向轴线旋转，并且曲柄围绕第一臂52的纵向轴线旋转。第二臂的移动范围限定扇形（扇形区域）。该扇形也是与曲柄凹槽28相关联的形状，其中提供三个扇形，每个曲柄一个扇形。所述扇形大致以第一臂52的纵向轴线为中心。

图4至图7从不同角度和在组装的各个阶段中示出螺栓调节装置的另一个示例。在图4中，可以看到主体20的第二端24，其中三个曲柄在主体内部的适当位置，以及看到具有侧面的盘40，其中沟槽44面朝上。在图5中，可以看到相同的部件，但是这次曲柄中的一个从主体移除。在图6中，可以看到第一端22的一部分，以及延伸到第二端24的腔25。还可以看到腔中的台阶29和曲柄的第一端上的平坦部分58。在图7中，可以看到主体、曲柄和盘已组装。

图8示出螺栓上的螺栓调节装置。可以看到螺栓的螺纹部60和螺母62以及背景中的燃气涡轮机的外壳64。

图9示出盘中的沟槽44的替代设计。代替如例如图4中所示的螺旋图案，提供直的沟槽。所述沟槽既在径向方向13上又在周向方向14上延伸。

作为参考，图10示出已经拧上的螺纹部60和螺母62。高度H对应于从台阶29到在第二端24处的壁的腔的深度。

为了使用螺栓调节装置来紧固螺栓，首先将螺栓调节装置放置在螺母上，其中螺母位于螺纹部的顶部。然后，螺栓调节装置就位，其中螺母接触腔中的台阶29。然后驱动装置（例如螺丝刀或冲击驱动器，诸如空气驱动角冲击驱动器（air driven angle impactdriver））或提供转矩的另一设备可以附接到螺栓调节装置，并且用于拧上螺母。转矩一施加到螺栓调节装置，该转矩就导致盘旋转，这也使曲柄旋转。然后曲柄夹持螺母，并且旋转螺母，从而将螺母穿过到螺纹部上。当螺母向下转动到螺纹部上时，螺栓调节装置随螺母一起行进，并且因此螺纹部延伸到螺栓调节装置中的腔中。

在预定圈数（这由螺栓调节装置中的腔的深度设定）之后，螺纹部的端接触在螺栓调节装置的主体的第二端处的腔的壁。这时，螺纹部和螺母停止相对于彼此移动，并且整个螺栓转动到外壳中。

一旦螺母已经到达相对表面（在燃气涡轮机外壳的示例中的外壳表面），螺栓调节装置中的转矩限制器就阻止螺母被过度紧固（过度施加转矩）。然后驱动装置停止，结果是曲柄可以释放回到它们的原始位置，放弃它们对螺母的夹持。然后可以将螺栓调节装置从螺栓上提起。

结果是，基于转矩限制器设定，螺母被紧固预定量，并且螺纹部突出超过螺母一预定量。螺纹部突起由如上所述的腔的深度设定，并且是从台阶29到第二端24处腔的后壁的距离。

可以遵循大部分相同的过程来松开螺栓，其中螺栓调节装置中的夹持机构的盘40和曲柄50在相反方向上旋转。

上面的描述给出了用于燃气涡轮机的螺栓调节装置的示例。除了用于燃气涡轮机之外，这种类型的螺栓调节装置也可以用在其它机器上。具体示例包括蒸汽涡轮机和发电机，在蒸汽涡轮机和发电机处上壳体和下壳体也必须以类似的方式固定在一起。本发明也不限于在连接上壳体和下壳体的螺栓上使用，并且还可用于燃气涡轮机和其它机器中的其它地方的螺栓。

燃气涡轮机通常将包括各种尺寸的螺栓，并且对于每种尺寸通常将需要单独尺寸的螺栓调节装置。螺栓调节装置可以以多个不同的尺寸来提供以满足所需。

燃气涡轮机包括压缩机、压缩机下游的燃烧室和燃烧室下游的涡轮机。外壳（外部壳体）通常围绕压缩机和涡轮机的外部延伸。

螺栓调节装置的各种部件和结构描述为圆柱形，但这不是唯一的选择，并且这些圆柱形部件和结构中的一些或全部可以以其它方式成形。替代形状的一些示例包括在下面列出的替代方案内。

可以进行的一个特定修改是通过减少螺栓调节装置的非结构部分来减小螺栓调节装置的重量。在附图中可以看到一个示例；在图1至图3中，在主体20中存在窗26。这可以在不影响螺栓调节装置的性能的情况下节省重量。螺栓调节装置的其它部分也可以以类似的方式修改。

作为参考，图2示出纵向方向12（纵向轴线在纵向方向上延伸穿过螺栓调节装置的中心）、径向方向13和周向方向14。

主体20在上述示例中示出为圆柱形，但也可以是其它形状；例如，主体可以在垂直于纵向轴线的平面中具有六边形轮廓，或者主体可以具有不规则的形状，以围绕燃气涡轮机的任何部分配合，否则在使用时将妨碍螺栓调节装置。

第一端22和第二端24是在纵向方向上在主体的每个端处主体的部分。第一端包括台阶29。

腔25可以是各种形状。腔可以被认为是由台阶29分成两部分。在相较于台阶更靠近第二端24的腔的部分中，腔在使用期间旨在允许螺纹部穿过进入腔中直到第二端。在台阶的另一侧上的腔的部分还允许螺纹部的通过，并且另外允许螺母进入直到台阶，使得螺母可以由曲柄50的平坦部分58夹持。位于第一端处的容纳螺母的腔的部分可以是各种形状以与不同形状的螺母一起工作。

在设计阶段期间，可以调节第二端的厚度以调节腔25的深度，并且因此调节在使用螺栓调节装置之后螺纹部突出螺母的程度；替代地，可以在设计阶段期间调节主体本身的长度。主体20还可以看作是围绕腔25延伸的壁，并且腔的体积可以大于壁本身的体积。

窗26是可选的，并且可以提供如上所述的重量节省。窗还可以使得可以看到螺纹部在腔25内向上移动。窗可以例如由透明材料覆盖；这可以提供更安全的螺栓调节装置。

曲柄凹槽28是可选的，并且替代地，曲柄的第二臂54可以位于主体20和盘40之间的间隙中。曲柄凹槽可以如图所示作为单个凹槽连接在一起，或者替代地，用于每个曲柄的曲柄凹槽可以与其它曲柄凹槽分离并间隔开。可以通过将曲柄凹槽延伸超过由第二臂54覆盖的路径来实现重量的减少。

台阶29是限制螺母可延伸到腔25中多远的特征部。因此，对台阶的设计的各种修改是可能的；例如，台阶可以在周向方向14上仅围绕主体的一部分延伸。

柄部30和壳32是可选的，但是可以提供更实用的工具并且可以具有环境健康和安全益处。

可以提供附接点34，在附接点34处可以给予转矩以在周向方向14上旋转螺栓调节装置。根据如何递送转矩，还可以提供其它形式的附接点。附接点需要直接附接到盘或在部分上附接到盘，使得转矩可以传递到夹持机构（盘和曲柄）以及传递到主体以用于传递到螺母。

盘40在垂直于纵向轴线的平面中示出为圆形形状，但是不必是圆形的，并且替代地可以为例如六边形。附接点通常在远离面27和沟槽44的点处附接到盘。

除一个或多个沟槽44之外，面27为大体平面的。一个或多个沟槽44设置在面中以与一个或多个曲柄50配合。沟槽需要构造成使得当使用螺栓调节装置时所给予的转矩将曲柄上的突起朝向盘的中心或远离盘的中心推动，从而旋转曲柄并夹持螺母。一般而言，这是通过在径向方向以及周向方向两者上延伸的沟槽来实现的，诸如图4和图9中的沟槽。当观察如图4所示的盘上的沟槽时，沟槽当在顺时针方向上围绕盘移动时朝向中心盘旋。类似地，在图9中，沟槽当在顺时针方向上围绕盘移动时朝向中心移动，然而也可以使用当在逆时针方向上围绕盘移动时朝向中心移动的沟槽；这将导致曲柄在相反方向上旋转。优选地，用于螺栓调节装置的中性位置（即，当没有施加转矩并且因此没有发生夹持时的位置）应该具有在沟槽中间某处而不是在沟槽的一端的某处的突起56。这可以允许螺栓调节装置用于拧上和松开螺母。

曲柄50通常通过开槽到沟槽中的突起56联接到沟槽44，然而第二臂也可以直接配合到沟槽中。第一臂52示出为在主体中的圆柱形孔内的圆柱形，但是替代地可以是另一种形状，诸如六边形，在这种情况下，平坦部分将是六边形形状的一部分。平坦部分58设置为第一臂52的夹持部分。平坦部分的使用不是必需的，并且其它形状也可以提供相同的效果。只要第一臂的夹持部分的截面在垂直于纵向方向12的平面中不是圆形的，就可以提供夹持。当没有转矩施加到螺栓调节装置时，夹持部分通常将与腔的壁齐平；这允许螺栓调节装置放置在螺母上。例如，在图6中，可以看到曲柄的第一臂52的夹持部分。夹持部分在垂直于纵向方向12的平面中的截面是移除了圆形部段的圆。

突起56通常在远离第一臂和第二臂之间的连接部的第二臂的端处。

螺栓通常包括螺纹部和螺母。螺纹部可以是螺柱（在两端具有螺纹部的螺栓）的一部分。

上述夹持机构仅仅是示例，并且也可以使用夹持机构的其它设计。在夹持机构的另一示例中，使用一个或多个偏心控制盘（即，固定到旋转轴的圆盘，该圆盘的中心偏离轴的中心，有时称为偏心件）来代替具有沟槽44的盘40。曲柄50将与偏心控制盘接合，并且偏心控制盘将附接到附接点34。在夹持机构的进一步示例中，曲柄的第二臂54是铰接的。在这两个示例中，曲柄的第二臂54仍然与盘接合，例如第二臂上的突起56与盘中的凹槽或圆周沟槽（即，围绕盘的部分或全部以距盘的中心恒定距离延伸的沟槽）接合而不是与沟槽44接合。

在不偏离由所附权利要求书限定的本发明的情况下，对所描述的实施例的各种修改是可能的，并且是本领域技术人员能够想到的。

附图标记

10 螺栓调节装置34附接点

12 纵向方向 40 盘

13 径向方向 42 面

14 周向方向 44 沟槽

20 主体 50 曲柄

22 第一端 52 第一臂

24 第二端 54 第二臂

25 腔/凹槽 56 突起

26 窗 58 平坦部分

27 面 60 螺纹部

28 曲柄凹槽 62 螺母

29 台阶 64 外壳

30 柄部

32 壳。

Claims (10)

1.一种螺栓调节装置（10），包括主体（20）、夹持机构和附接点（34），

其中所述主体在纵向方向（12）上从第一端（22）延伸到第二端（24），所述主体包括：

腔（25），其在所述纵向方向上从所述第一端延伸到所述主体中，所述腔构造和布置为在所述螺栓调节装置的使用期间容纳螺纹部（60），以及

台阶（29），其在所述第一端处的所述腔中，当使用时，所述台阶构造和布置为与螺母（62）接合；

其中转矩能够给予到所述附接点上以将转矩给予到所述螺栓调节装置；以及

其中所述夹持机构附接到所述附接点，使得当将转矩给予在所述夹持装置上时，所述夹持机构将所述螺母夹持在所述腔中。

2.如权利要求1所述的螺栓调节装置（10），其中所述夹持机构包括：

盘（40），其在所述第二端处邻近所述主体，所述盘包括面向所述主体的所述第二端的面（42）以及设定到所述面中的沟槽（44），所述沟槽相对于所述纵向方向在径向方向（13）和周向方向（14）上延伸；以及

曲柄（50），所述曲柄（50）包括：

第一臂（52），其从所述第一端到所述第二端延伸穿过所述主体，所述第一臂构造和布置为相对于所述主体旋转，所述第一臂包括在所述第一端处的夹持部分，以及

第二臂（54），其在所述第二端处附接到所述第一臂，所述第二臂可移动地连接到所述沟槽，使得所述沟槽作用在所述第二臂上，以当所述转矩施加到所述螺栓调节装置时移动所述第二臂，从而旋转所述第一臂，并且致动所述第一臂的所述夹持部分，以在所述第一端处将所述螺母夹持在所述腔中。

3.如权利要求1所述的螺栓调节装置（10），包括附接在所述附接点（34）和所述夹持机构之间的转矩限制器。

4.如权利要求1至3中任一项所述的螺栓调节装置（10），包括在所述第一端（22）和所述第二端（24）之间的所述主体（20）中的窗（26）。

5.如权利要求1至4中任一项所述的螺栓调节装置（10），其中所述沟槽（44）描述为螺旋形状。

6.如权利要求1至5中任一项所述的螺栓调节装置（10），包括两个曲柄（50）和两个沟槽（44）或者三个曲柄和三个沟槽。

7.如权利要求1至6中任一项所述的螺栓调节装置（10），其中所述第二臂（52）的所述夹持部分在垂直于所述纵向方向（12）的平面中的所述截面是移除了圆形部段的圆。

8.如权利要求1至7中任一项所述的螺栓调节装置（10），包括在所述主体（20）的所述第二端（24）中的曲柄凹槽（28），并且其中所述第二臂（54）在所述曲柄凹槽（28）中。

9.一种紧固螺栓的方法，所述螺栓包括螺纹部（60）和螺母（62），所述方法包括以下步骤：

将根据权利要求1所述的螺栓调节装置（10）放置在所述螺母上，以及

将转矩施加到所述螺栓调节装置，以将所述螺母拧到所述螺纹部上或从所述螺纹部拧下。

10.如权利要求9所述的方法，其中将所述转矩施加到所述螺栓调节装置（10）以将所述螺母（62）拧到所述螺纹部（60）上，并且在所述螺母到所述螺纹部上预定距离之后，将所述转矩施加到所述螺栓调节装置以拧上所述螺纹部和所述螺母两者。