CN103649566B - 在端部处具有锁定系统的拉杆 - Google Patents

Abstract

一种拉杆，包括用来将拉杆锁定到分别的端部支撑件（60、60’）的锁定元件，该锁定元件包括在每个端部支撑件处的两对间隔物（42、43、42’、43’）和至少两个拧紧螺母（41），每对间隔物具有以球冠的环状部分的形状彼此接合的表面；其中，在每个端部支撑件处，关于支撑件对称地设有两对间隔物，其中第一对间隔物（42、43）的该对接合表面具有等于第二对间隔物（42’、43’）的该对接合表面的半径的半径，所述成对的接合表面布置在不同的球面上，且其中两个拧紧螺母（41）被外部地拧紧在第一对间隔物（42、43）上。

Description

在端部处具有锁定系统的拉杆

发明领域

本发明涉及一种在端部处设有锁定系统的拉杆(tie rod)，该拉杆可用在例如悬挂系统中。

现有技术

各种拉杆类型是已知的并被用在一广泛系列的应用中。这些应用的一个例子是拉杆在将第一元件连接到第二元件悬挂系统中的使用，例如，倾动式氧气转炉(tilting oxygen converter)的容器的将所述容器连接到支撑环的悬挂系统。

在这些应用中，拉杆通过球形接头固定到至少一个端部。

球形接头的存在决定了对球形接头的不可忽略的维护，并且由于其经历的工作条件而需要经常润滑和接头的预防性更换。

而且，拉杆被固定到固定的端部支撑件，其停靠表面通常使用低精度机械工具制造。

因此，这样的停靠表面具有加工误差，这意味着非常粗糙平行度公差和/或形状不规则性，且因此拉杆的端部支撑件的停靠表面可能不是完全平行的，从而会聚，引起锁定元件的不连续停靠和随之而来的间隙，这对拉杆的耐磨性和稳定性有害。

在第一端部支撑件的外表面和第二端部支撑件的外表面之间也可能有距离误差。

因此，觉得有必要制造允许克服前述缺点的连杆。

发明概述

本发明的主要目的是制造一种拉杆，该拉杆在端部处设有锁定元件，该锁定元件被配置以便消除端部支撑件的停靠表面的未对准误差。

本发明的另一个目的是制造一种拉杆，该拉杆允许补偿与第一元件成一体的停靠表面和与第二元件成一体的停靠表面之间的距离误差，使得该结构可以适应可能在设计中发现的所有可变距离。

本发明的另外的目的是制造一种拉杆，该拉杆无需维护，允许消除常规干预和补充性干预，并消除遭受磨损的元件的更换。

因此，本发明建议实现上面论述的制造一种拉杆的目的，该拉杆包括锁定元件，以将拉杆的端部锁定到分别的端部支撑件，拉杆能够穿过所述端部支撑件，

其中所述锁定元件包括在每个端部支撑件处的两对间隔物和至少两个拧紧螺母，每对间隔物具有大体上以球冠的环状部分的形状彼此接合的表面，其中，在每个端部支撑件处，在固定端部拉杆构型中设有：

-布置在端部支撑件的外侧部处的第一对间隔物，

-布置在端部支撑件的内侧部处的第二对间隔物，

-其中所述第一对间隔物和所述第二对间隔物关于端部支撑件对称地布置，

-其中第一对间隔物的该对接合的表面具有等于第二对间隔物的该对接合的表面的半径的半径，所述成对的接合的表面布置在不同的球面上，

-且其中所述至少两个拧紧螺母被外部地拧紧在所述第一对间隔物上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种将第一元件连接到第二元件的悬挂系统，其包括多个上文所述的拉杆。

根据本发明的又一个方面，提供了一种倾动式氧气转炉，其包括所述悬挂系统，其中所述第一元件是转炉的容器，且所述第二元件是所述容器的支撑环，其中所述拉杆在第一端部处被限制到容器且在第二端部处被限制到支撑环，且其中每个拉杆的分别的两个端部支撑件被分别相对于容器和支撑环整体地固定。

在第一有利的变化形式中，两对间隔物被设置在每个端部支撑件处，每对间隔物具有大体上以球冠的形状彼此接合的表面，布置在端部支撑件的第一侧，另一对布置在与第一侧相反的第二侧。邻近外侧的一对间隔物的拧紧螺母设置在外侧部上。

除了第一变化形式的元件以外，第二有利的变化形式包括一对另外的间隔物，比如法兰或停靠垫片，至少在两个端部支撑件中的一个处。每个法兰被插入一对间隔物与相应的端部支撑件侧部之间。邻近外侧的一对间隔物在外侧部上包括拧紧螺母。邻近内侧的一对间隔物的另一个调整螺母被包括在内侧部上。

有利地，通过在分别的成对间隔物的球冠状接合表面之间滑动，在两端部上夹紧拉杆的解决方案允许补偿每个端部支撑件的停靠表面的未对准误差。在每个端部支撑件处，球冠的半径对于两对接合的表面来说是相同的，但中心是不同的，也就是说，两个球冠面(见图3中的点划曲线100)不属于同一球面。因此，间隔物的该构型是自对准的“固定端部接头”，也就是，当杆件被拧紧时不能作为球形接头工作但必须作为固定接头工作的接头。球冠接合表面允许在装配步骤期间旋转，使得这些表面也彼此接合。间隔物的平坦表面在拧紧后变形，使得所述平坦表面与端部支撑件的停靠表面之间的接触达到最大，以得到连续停靠部。

本锁定系统的使用允许避免消除前述未对准误差所需的高准确度机器的使用，且因而允许避免更高的制造成本和管理成本。

除了从上面论述的成对的接合的球面间隔物的使用得出的优势以外，在变化形式中包括以下事实：内调整螺母允许补偿与第一元件成一体的停靠表面和与第二元件成一体的停靠表面之间的距离误差。另外的优势表现在调整螺母被配置成高于拉杆杆件的螺纹的中间螺纹部分的有用螺纹部分，以避免由受到杆件自身弯曲的部分未覆盖螺纹引起的切口应力集中。一旦拧紧，内螺母将因此在杆件朝着其内部逐渐变细的区域处具有未覆盖螺纹。

本发明的目的，特别是可以被夹紧的拉杆，具有下面的优势：

-其允许仅利用拉杆杆件自身的弹性容易地吸收其连接到的元件的热膨胀；

-其有效地吸收在涉及其连接到的元件的加工或处理期间产生的振动；

-其有效地吸收由其连接到的元件的惯性产生的力，无论当其旋转开始或结束时；

-相对于使用受磨损的球形接头和销的传统系统，其无需任何维护，节省了维护时间；

-弹性杆件的低弯曲刚度允许限制由拉杆连接到的元件受到的膨胀在杆件上产生的弯曲负载；

-固定梁构型允许也在拉杆的支柱构型中支撑高的负载；

-其非常易于装配。

从属权利要求描述了本发明的优选实施方式。

附图简述

考虑到参考附图对通过非限制性示例说明的拉杆的优选但非排他的实施方式的详细描述，本发明的另外的特征和优势将会明显，在附图中：

图1是本发明的拉杆的第一实施方式的透视图；

图2a和2b是图1中的第一部分的分解图(分别是侧视图和透视图)；

图3是图1中的第一部分的放大剖视图；

图4是本发明的拉杆的第二实施方式的分解透视图；

图5a是图4中的第一部分在其第一种变化形式中的分解透视图；

图5b是图4中的第一部分在其第二种变化形式中的分解透视图；

图6是所述第二实施方式的第一部分的放大剖视图；

图7是图6中的所述第一部分的侧剖视图；

图8a和8b是两对间隔物的分解图(分别是侧视图和透视图)；

图9a是图1中的拉杆杆件的侧视图；

图9b是图4中的拉杆杆件的侧视图；

图10是包括多个根据本发明的拉杆的倾动式氧气转炉。

在附图中相同的参考标记表示相同的元件或部件。

本发明的优选实施方式的详细描述

图1至3示出了由数字1整体地表示的拉杆的第一优选实施方式。

这样的拉杆1包括：

-纵向杆件7，其设有螺纹端部47、48；

-锁定元件，其用来将杆件7的端部锁定到相应的端部支撑件60、60’。

纵向杆件7(图9a)包括中心部分46和两个侧向部分(lateral portion)50，中心部分46由两个肩部52界定，每个侧向部分50布置在螺纹端部47、48和相应的肩部52之间。每个侧向部分50的直径小于邻近的螺纹端部47、48的直径。每个侧向部分50沿着轴线X的纵向延伸部大体上等于设置在端部支撑件60、60’中的孔70的纵向延伸部(图3)。

锁定元件在每个杆件7的端部处包括：

-两对间隔物42、43和42’、43’，每对间隔物有利地具有大体上以球冠的环状部分的形状彼此接合的表面53、54和53’、54’(图8a和8b)；

-和至少两个拧紧螺母41。

在固定端部拉杆构型中，在每个端部支撑件处设有如下部件：

-布置在分别的端部支撑件的外侧部处的第一对间隔物42、43，

-布置在分别的端部支撑件的内侧部处的第二对间隔物42’、43’。

有利地，第一对间隔物和相应的第二对间隔物关于插入的端部支撑件对称地布置，第一对间隔物的该对接合的表面53、54的半径等于第二间隔物对的该对接合的表面53’、54’的球冠半径，所述成对的接合的表面在所有情况下布置在不同的球面上。纵向弹性杆件7因而通过创新的锁定系统被夹紧(不是球形接头)到用于轴向关闭和未对准补偿的两个端部支撑件。

所述至少两个拧紧螺母41被外部地拧紧到第一对间隔物42、43上，即拧紧到外部的一对间隔物上。

特别地，参考图1至3，弹性杆件7的夹紧锁定系统在杆件的每个螺纹端部47和48处包括(图3)：

-外拧紧螺母41，例如在数量上至少两个，其待被拧紧在杆件7的相应螺纹端部上；

-第一对外侧间隔物或垫圈42、43，其待布置在所述两个拧紧螺母41与端部支撑件60、60’的外表面10之间；每个间隔物42、43设有各自的孔61、62，用于杆件7的相应螺纹端部的通过，间隔物43具有球冠的环状部分表面53，环状部表面53接合到设置在间隔物42中的相应表面54(图8a和8b)；

-第二对内侧间隔物或垫圈42’、43’，其待布置在杆件7的肩部52与端部支撑件60、60’的内表面10’之间；每个间隔物42’、43’设有各自的孔61’、62’，用于杆件7的相应螺纹端部的通过，间隔物43’具有球冠的环状部分的表面53’，表面53’接合到设置在间隔物42’中的相应表面54’(图8a和8b)。

第一端部支撑件60设有用于杆件的相应端部的通过的孔70(图3)。第二端部支撑件60’设有用于杆件的通过的另外的孔。

参考图2、3和8，间隔物42’用其平坦表面55’停靠在肩部52上，而间隔物43’用其平坦表面56’停靠在端部支撑件的内表面10’上。间隔物43代替地用其平坦表面56停靠在端部支撑件的外表面10上，而间隔物42的平坦表面55被拧紧螺母41挤压。

通过拧紧杆件7的螺纹端部上的螺母41，间隔物43’、42’的接合的表面53’、54’和间隔物43、42的接合的表面53、54分别实现了与彼此的完全接触，而平坦表面56、56’适应成端部支撑件60、60’的相应表面10、10’的形状。球冠接合表面允许在装配步骤期间的旋转，由此这些表面经常彼此组装在一起。间隔物43、43’的平坦表面56、56’将随着拧紧而变形，由此所述平坦表面56、56’与端部支撑件的停靠表面10、10’之间的接触被最大化，以便得到连续停靠部。

图4至7示出了由数字1整体地表示的拉杆的第二优选实施方式。

该拉杆具有与第一实施方式的拉杆相同的特征，且还包括一对另外的间隔物，比如法兰或停靠垫片44、45，在固定端部拉杆构型中，该对另外的间隔物布置在两个支撑端部中的一个处。特别地，第一法兰45布置在该对内侧间隔物42、43和端部支撑件的相应外表面10之间，且第二法兰44布置在内部的一对间隔物42’、43’和端部支撑件的相应内表面10’之间。

纵向杆件7(图9b)包括中心部分46和两个侧向部分50、51，中心部分46在一侧上由肩部52界定，且在另一侧上由中间螺纹部49界定，侧向部分50、51具有相互不同的沿轴线X的纵向延伸部。

侧向部分50布置在螺纹端部47和相应肩部52之间，并具有沿轴线X的纵向延伸部，该纵向延伸部与设置在端部支撑件60中的孔70的纵向延伸部大体上相等(图3)。侧向部分50的直径小于邻近螺纹端部47的直径。

代替地，侧向部分51布置在螺纹端部48和所述螺纹中间部分49之间，并具有沿轴线X的纵向延伸部，该纵向延伸比长于侧向部分50的纵向延伸部并略长于分别被包括在相应的端部支撑件60’中和在两个法兰44、45中的三个孔80、90、90’(图6)的纵向延伸部之和。侧向部分51的直径小于邻近的螺纹端部48的直径并小于中间螺纹部分49的直径。

有利地，法兰44和45的存在允许保持孔80比杆件的直径或厚度大很多，因此有助于杆件的通过及其装配到端部支撑件上。以这种方式，除了补偿距离平面性误差以外，端部支撑件60的孔70和端部支撑件60’的孔80之间的对准误差也被补偿。

有利地，锁定元件还在杆件的设有法兰44、45的端部处包括另外的拧紧螺母41’，该另外的拧紧螺母41’被拧紧到中间螺纹部49上以邻接内部的一对间隔物42’、43’。

特别地，弹性杆件7的夹紧锁定系统在杆件7的螺纹端部48处包括(图6和7)：

-外拧紧螺母41，例如最小数量是两个，其待被拧紧到相应的螺纹端部48上；

-内螺母41’，其待被拧紧到中间螺纹部分49上；

-两个法兰44、45，或支撑厚度(间隔物)，其待布置以便端部支撑件60’布置在所述两个法兰之间；

-第一对外侧间隔物或垫圈42、43，其待布置在所述拧紧螺母41和外法兰45之间；每个间隔物42、43设有用于杆件7的螺纹端部48的通过的相应的孔61、62，间隔物43具有球冠的接合到设置在间隔物42中的相应表面54的环状部分表面53(图8a和8b)；

-第二对内侧间隔物或垫圈42’、43’，其待布置在内法兰44和内螺母41’之间；每个间隔物42’、43’设有用于杆件7的螺纹端部48的通过的相应的孔61’、62’，间隔物43’具有球冠的接合到设置在间隔物42’中的相应表面54’的环状部分表面53’。

端部支撑件60’的孔80的直径大于端部支撑件60的孔70的直径。法兰44、45设有相应的孔90，孔90的直径小于孔80的直径。法兰44和45可以由通过紧固装置彼此保持成一体的半法兰(图4、5a和7)组成，比如，带螺母和锁紧螺母的柱螺栓。可选地，外法兰代替地整件制成(图5b-外法兰45’)。

参考图5、6和8，间隔物42’用其平坦表面55’停靠在内螺母41’上，而间隔物43’用其平坦表面56’停靠在内法兰44的平坦表面上。间隔物43代替地用其平坦表面56停靠在外法兰45的平坦表面上，而间隔物42的平坦表面55被外拧紧螺母41挤压。

通过拧紧杆件7的螺纹端部48上的螺母41并拧紧中间螺纹部分49上的内螺母41’，间隔物43’、42’的接合的表面53’、54’和间隔物43、42的接合的表面53、54分别实现了与彼此的完全接触，而平坦表面56、56’压在法兰44、45上，这将适应支撑件60’的表面40、40’的形状。

有利地，在固定端部拉杆构型中，内拧紧螺母41’被配置成长于中间螺纹部分49的螺纹的有用部分200的长度L，中间螺纹部分49从间隔物42’向杆件7内部伸出。由于经受杆件自身弯曲的部分未覆盖螺纹，这允许避免切口应力集中。一旦拧紧，内螺母41’将因此在区域91(图9b)处有覆盖的螺纹，在该区域中杆件向其内部逐渐变细。

在本发明的拉杆的两个实施方式中，弹性纵向杆件7优选地具有圆形截面。然而，可以根据杆件的所设计的纵向延伸部设置其它的截面形状。杆件7有利地由高合金钢制成，例如具有高屈服强度的弹簧钢或具有相似弹性属性的其他合适的钢。而且，杆件可以被热处理(例如，根据所用钢的类型，通过调质处理或溶解热处理方法)，并可以设有表面涂层，例如基于镍、铬或其它合适的元素的表面涂层。所使用的高品质材料不仅允许非常好抵抗机械应力，而且允许非常好抵抗氧化，这在各种环境中是非常重要的，比如氧气转炉的氧化。在所有情况下，杆件7根据拉杆需要的应用来调整尺寸，以便具有适合在弹性领域无限持续时间运行的长度和厚度或直径。

作为本发明的目的的拉杆可以作为将第一机械构件连接到第二机械构件的悬挂元件来工作。

例如，通过非球形接头夹紧的多个根据本发明的拉杆可构成悬挂元件，在倾动式氧气转炉中，悬挂元件将转炉的容器2连接到所述容器的支撑环3，且还在容器2和环3之间执行对中功能。在这种情况中，拉杆1在第一端部处被夹紧到容器2且在第二端部处被夹紧到支撑环3。拉杆的杆件7被适当地调整尺寸以作为用于吸收在本应用环境中出现的热膨胀的弹性支撑装置来操作。在这种情况中，端部支撑件60、60’将是焊接到或螺栓连接到容器2和支撑环3的相应紧固支架的一部分。杆件被锁定在端部处以阻止部件相对移动且没有部件受到磨损，消除或至少显著地减少了维护活动。作为拉杆或支柱起作用的杆件是可调的，以便补偿杆件的长度的可能不一致，因而确保了其正确定位。

Claims (10)

1.一种拉杆，包括用来将所述拉杆的端部锁定到分别的端部支撑件(60、60’)的锁定元件，所述拉杆能够穿过所述端部支撑件，

其中所述锁定元件包括在每个端部支撑件处的两对间隔物(42、43、42’、43’)和至少两个拧紧螺母(41)，每对间隔物具有大体上以球冠的环状部分的形状彼此接合的表面(53、54、53’、54’)，

其中，在每个端部支撑件处，在固定端部拉杆构型中设有：

-布置在所述端部支撑件的外侧部处的第一对间隔物(42、43)，

-布置在所述端部支撑件的内侧部处的第二对间隔物(42’、43’)，

-其中所述第一对间隔物和所述第二对间隔物关于所述端部支撑件对称地布置，

-其中所述第一对间隔物的一对接合的表面(53、54)具有等于所述第二对间隔物的一对接合的表面(53’、54’)的半径的半径，所述第一对间隔物的一对接合的表面(53、54)与所述第二对间隔物的一对接合的表面(53’、54’)布置在不同的球面上，

-且其中所述至少两个拧紧螺母(41)被外部地拧紧在所述第一对间隔物(42、43)上。

2.根据权利要求1所述的拉杆，其中所述锁定元件包括一对另外的间隔物(44、45)，在所述固定端部拉杆构型中，所述一对另外的间隔物(44、45)至少设置在第一端部支撑件处；第一个另外的间隔物布置在一对间隔物与所述第一端部支撑件的相应侧部之间，且第二个另外的间隔物布置在另一对间隔物与所述第一端部支撑件的相应侧部之间。

3.根据权利要求2所述的拉杆，其中在所述第一端部支撑件处设有另外的拧紧螺母(41’)，所述另外的拧紧螺母(41’)被拧紧在相对于所述第一端部支撑件内部地布置的该对间隔物上。

4.根据权利要求3所述的拉杆，其中所述另外的拧紧螺母(41’)被配置成在固定端部拉杆的情况下比所述拉杆的中间螺纹部分(49)的螺纹的有用部分(200)的长度(L)长，所述螺纹的有用部分从相对于所述第一端部支撑件内部地布置的该对间隔物伸出。

5.根据权利要求1所述的拉杆，包括设有螺纹端部(47、48)的纵向杆件(7)，所述至少两个拧紧螺母(41)能够被拧紧在所述螺纹端部(47、48)上，所述杆件包括中心部分(46)和两个侧向部分(50)，所述中心部分(46)被两个肩部(52)界定，每个侧向部分(50)布置在螺纹端部(47、48)与相应的肩部(52)之间。

6.根据权利要求5所述的拉杆，其中每个侧向部分(50)具有相对于邻近的螺纹端部(47、48)的直径较小的直径。

7.根据权利要求4所述的拉杆，包括设有螺纹端部(47、48)的纵向杆件(7)，所述至少两个拧紧螺母(41)能够被拧紧在所述螺纹端部(47、48)上，所述杆件包括中心部分(46)和两个侧向部分(50、51)，所述中心部分(46)在一侧上被肩部(52)界定且在另一侧上被所述中间螺纹部分(49)界定；第一侧向部分(50)布置在第一螺纹端部(47)与所述肩部(52)之间，第二侧向部分(51)布置在第二螺纹端部(48)和所述中间螺纹部分(49)之间。

8.根据权利要求7所述的拉杆，其中所述第一侧向部分(50)具有相对于邻近的螺纹端部(47)的直径较小的直径，且所述第二侧向部分(51)具有相对于邻近的螺纹端部(48)和邻近的中间螺纹部分(49)的直径较小的直径。

9.一种将第一元件连接到第二元件的悬挂系统，包括多个根据前述权利要求中任一项所述的拉杆。

10.一种倾动式转炉，包括根据权利要求9所述的悬挂系统，其中所述第一元件是所述转炉的容器，且所述第二元件是所述容器的支撑环，其中所述拉杆在第一端部处被限制到所述容器且在第二端部处被限制到所述支撑环，且其中每个拉杆的分别的两个端部支撑件(60、60’)被分别相对于所述容器和所述支撑环整体地固定。