[发明专利]螺栓组件以及将至少两个部件固定到一起的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高性能径向紧固连接螺栓。(这种螺栓还被称为“胀套螺栓”。)

本发明具体地涉及(但不限于)用以将工程零件牢固地固定到一起的高性能径向紧固连接螺栓。可能应用该螺栓的示例包括联接管线法兰、驱动连接、机械安装件和类似应用。

背景技术

注意：以下讨论仅利用背景信息并且不被认为是技术领域中的公知常识(common general knowledge，CGK)的陈述。

当确定用于动力传动轴的驱动连接的规格时，工程师通过公式计算得到所需的螺栓的尺寸，该计算公式考虑以下因素，例如：(a)连接直径，(b)动力产生量(power throughput)，以及(c)用以预测螺栓尺寸、频率和张力载荷要求的材料。动力传输在理论上经由相对的连接表面之间的摩擦附着力而实现，但是通常还将考虑对剪切力的抵抗性，剪切力在工作期间可指向螺栓杆。在由于振动、滑移和/或缺乏螺栓拉力而可致使剪切力发生的情况下，连接螺栓孔对各自的螺栓杆的冲击通常破坏并扭曲这些部件，使得拆卸极其困难。可以看到，在所有的螺栓中，指定的螺栓拉力的应用和维持对于保持驱动连接的功效是至关重要的。还可以看到，可径向膨胀以填满由螺栓杆在驱动连接中和各自的螺栓孔之间的公差形成的任何空间的螺栓，将十分有助于限制连接表面的任何滑移。

近年，普遍实行的是采用具有这种性能的螺栓。在当前使用的类型中(通常被称为“径向紧固连接螺栓”)，螺栓部件被制造为在杆的中部具有增大的锥形部分，杆在每一端都具有螺纹部分。螺栓的锥形部段被容纳在形状互补的锥形套筒内，当锥形套筒穿过对准的螺栓孔而被布置在待夹紧的驱动连接部件中的适当位置时，通过将杆的锥形部分引入到锥形套筒中而使锥形套筒沿直径方向膨胀。这种沿直径方向的膨胀将响应于作用力而持续，直到套管完全将穿过连接部件的螺栓孔填满为止。

通常在这种螺栓中，杆的中部的锥形外表面和套筒的内表面必须被精密地加工并且可能要求表面被抛光。另外，“轨道”(track)可被加工在杆的中部的锥形表面中。内部锥体可变得被锁定在外部套筒的内部并且难以移除，从而需要以一定压力注射润滑油来喷射螺栓并且使得套筒能够被拆卸(collapse)；并且随着套筒沿直径方向膨胀，覆盖“轨道”的部分不会膨胀到相同的程度。当由螺栓固定的部件被释放时，套筒可卡住杆的中部并且保持与部件中的所述对准的螺栓孔的较高的摩擦接合，从而需要例如通过按压而施加的相当大的力来从螺栓孔中释放螺栓。

这些已知的螺栓的制造商推荐：后部螺母被安装到螺栓杆一端的螺纹部分上(以接合连接部件中的一个)；张力载荷施加到螺栓杆的另一端；以及，当套筒的所需的膨胀达到时，杆的张紧的另一端于是可通过将螺母拧紧到该端上而被被锁定到位，该螺母接合连接部件中的第二个。

这种设计清楚地展现了其缺点：套筒的原始“设置”(setting)将通过附着摩擦力而将螺栓锁定到位。因此，当螺栓通过后部螺母被张紧到位时，非常小的施加张力载荷将移动经过杆的锥形部段来张紧其相反的一端并且锁定后部螺母。这可通过从该端部拧紧所述杆来补偿，但是这将具有减小引起套筒径向膨胀的“设置”力的效果。

发明内容

本发明的目标在于提供一种用于高性能径向紧固连接螺栓或高性能的胀套螺栓的设计，该设计克服或至少改善了现有技术的问题。

本发明的其它优选的目标将通过以下说明中清楚地呈现。

在一个方面，本发明在于一种高性能的径向紧固连接螺栓组件或高性能的胀套螺栓组件，用于将至少两个部件固定到一起，所述组件包括：

杆，所述杆具有位于第一端部部分和第二端部部分的之间的大致圆柱形的中心部分；

围绕所述杆的中心部分的至少一个部段的相应的内套筒和外套筒，所述内套筒和所述外套筒具有互补的相应的外部锥形接合面和内部锥形接合面；以及

介于所述内套筒的第一端部和驱动活塞之间的挤压环，所述挤压环位于所述杆的第一端部部分处或邻接所述杆的第一端部部分，所述驱动活塞具有至少一个朝所述挤压环敞开的轴向开孔；

被布置为使得，随着张力载荷被渐增地施加到所述杆的第二端部部分上，所述内套筒和所述外套筒之间的相对轴向运动将导致所述外套筒径向膨胀至与所述至少两个部件接合，直到达到预定极限，在所述预定极限处，所述挤压环将至少部分地挤压经过所述至少一个轴向开孔，从而允许所述杆相对于所述内套筒和所述外套筒以及所述至少两个部件移动。

在第二方面，本发明在于一种高性能径向紧固连接螺栓组件或高性能的胀套螺栓组件，用于将至少两个部件固定到一起，所述组件包括：