ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЗАТЯГИВАНИЯ ГАЙКИ НА БОЛТЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ НЕПОДВИЖНОГО СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК B25B29/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к инструменту для затягивания гаек на болтах при использовании болта и гайки в качестве крепежных средств.

Уровень техники

В качестве инструментов, используемых для этих целей, наиболее известны нераздвижные гаечные ключи и раздвижные (рожковые) гаечные ключи, к которым не предъявляют особых требований в отношении крутящего момента и точности затяжки. Однако при работе, например, с такими широко употребляемыми гайками, как гайки для крепления колес автомобилей, требуется более высокая точность, и потому на последней стадии затягивания оно осуществляется с помощью динамометрических ключей.

При работе с машинами и трубными соединениями, используемыми в обрабатывающей промышленности и в шельфовой индустрии, требования к точности затягивания болтов часто оказываются особенно строгими, поэтому рассматриваемые операции проводятся с использованием технологий, предусматривающих как выбор нужной смазки и метода ее нанесения на витки резьбы, так и использование строго определенных величин момента затяжки. Тем не менее, как выяснилось, в болтах имеет место разное натяжение, обусловленное изменением трения между витками резьбы и традиционно используемой основой или шайбой.

Некоторые из этих известных инструментов для затяжки гаек для совместного стягивания болтов и гаек болтов с получением неподвижного соединения содержат полые гидроцилиндры, имеющие предусмотренную в нижней части установочную поверхность, устройство с углублением с возможностью свободного вращения для втягивания гайки, а также внешний масляный насос высокого давления. При закачивании в цилиндр масла под давлением болт претерпевает вытягивание с усилием, определяемым величиной давления, и затем происходит навинчивание гайки. После этого производят сброс давления, и устройство свинчивают, после чего оно готово к работе со следующим болтом. Благодаря такой технологии удается добиться равномерного и точного натяжения на всех болтах.

В заявке ЕР 3126096 описана технология, в соответствии с которой инструмент снабжен также натяжным стержнем, который обеспечивает натяжение болта. В данной конструкции этот натяжной стержень не снабжен простым отделяемым соединением для замены головки трубы. Не предусмотрено для него также и какого-либо встроенного механизма для затягивания гайки, которую было бы необходимо затягивать и ослаблять вручную с помощью отдельного стержня, работающего на кручение.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка инструмента, который выполнял бы все необходимые последовательные операции и включал бы в себя необходимые встроенные элементы и при работе которого требовалось бы лишь заменять насадочный узел с целью адаптации инструмента к разным размерам болтов и гаек, благодаря чему его эксплуатация станет менее времязатратной и сложной при его использовании наряду с другими ручными инструментами. Такой насадочный узел содержит натяжной вал и патрон, рассчитанные на работу с конкретными размерами используемых болтов и гаек. Для использовании в опасных зонах инструмент должен будет работать предпочтительно на сжатом воздухе в качестве источника энергии в вентиляционных установках во избежание возникновения опасных ситуаций и неисправностей внешних элементов гидравлической арматуры, таких как шланги и соединители.

Предлагаемый инструмент может найти применение в монтаже на дистанционно управляемых устройствах, таких как роботы и подводные аппараты, известные, как правило, под названием «дистанционно управляемые аппараты» (ROV, от англ. Remotely-Operated Vehicle). В данном случае источником энергии будет служить гидравлическая среда в виде воды, или какого-либо масла, или их комбинация. При использовании этого варианта осуществления рукоятка может быть заменена каким-либо другим пригодным для этих целей соединительно-пусковым приспособлением.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, инструмент для затягивания гайки на болте для формирования неподвижного соединения включает в себя первый двигатель, вал-натяжитель болта с внутренней резьбой, выполненный с возможностью соединения с болтом, причем вал-натяжитель болта выполнен с возможностью приведения его во вращение первым двигателем, фиксирующий захват, соединяющий вал-натяжитель болта с верхним гидравлическим валом-натяжителем, гидравлический поршень, прикрепленный к указанному гидравлическому валу-натяжителю, масляный насос выполненный с возможностью подачи масла в гидравлический поршень, причем гидравлический поршень выполнен с возможностью выдвигать и вытягивать болт при подаче масла под давлением из масляного насоса в гидравлический поршень, второй двигатель и патрон, соединенный в осевом направлении с возможностью поворота с валом-натяжителем болта для взаимодействия с гайкой, причем патрон выполнен с возможностью приведения его во вращение вторым двигателем.

В соответствии с более предпочтительным вариантом осуществления, инструмент включает в себя также зубчатую передачу с первой и второй шестернями, смонтированными с возможностью вращения на общем передаточном валу, причем первая шестерня выполнена с возможностью передачи вращательного движения от первого двигателя с гидравлическим приводом на вал-натяжитель болта, а вторая шестерня выполнена с возможностью передачи вращательного движения от второго двигателя с гидравлическим приводом на патрон.

В соответствии с еще более предпочтительным вариантом осуществления, инструмент включает в себя систему дисплея, микропроцессор, подключенный к указанной системе дисплея, и датчик давления масла, соединенный с микропроцессором, причем датчик давления определяет давление масла, подаваемого из масляного насоса, которое выводится на дисплей.

В соответствии с наиболее предпочтительным вариантом осуществления, инструмент включает в себя также датчик давления текучей среды, определяющий давление текучей среды, подаваемой на первый и второй двигатели с гидравлическим приводом, причем источником энергии для первого и второго двигателей служит текучая среда или электричество.

Указанные выше цели достигаются с помощью инструмента, заявленного в прилагаемой формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится более детальное описание изобретения со ссылками на приложенные чертежи, где:

фиг. 1А представляет собой вид инструмента сбоку слева;

фиг. 1В представляет собой вид инструмента снизу;

фиг. 1С представляет собой вид инструмента в аксонометрии;

фиг. 2А представляет собой вид в разрезе кожуха цилиндра со сменной насадкой;

фиг. 2В представляет собой вид одного из узлов механизма со сменной насадкой;

фиг. 3А представляет собой детальный вид в разрезе кожуха для пневматической системы;

фиг. 3В представляет собой детальный вид корпуса двигателя;

фиг. 4 представляет собой схематическое изображение всей системы целиком.

Осуществление изобретения

На фиг. 1А, В, С иллюстрируется положение следующих компонентов: крышки 1, закрепленной болтами на верхней части кожуха 2 цилиндра для гидравлической системы; кожуха 3 цилиндра для подачи воздуха, смонтированного в задней части инструмента, серединной пластины 4, установленной между кожухами 2, 3 цилиндров, и корпуса 5 пневматического двигателя, который располагается в самой нижней части инструмента и который вмещает эти двигатели.

Предусмотрена также задняя пластина 6, привинченная болтами к указанному кожуху 2 цилиндра для гидравлической системы, которая проходит через указанный кожух 3 цилиндра для пневматической системы и служит для соединения рукоятки 7 с инструментом. Между указанными кожухами 2, 3 цилиндров помещена клапанная коробка 8, включающая в себя рабочий переключатель 10, обеспечивающий изменение направления вращения и помещенный вместе с рукоятками по обе стороны инструмента. Предусмотрен регулятор 11 максимального давления для регулирования давления источника энергии, а колесико для регулирования давления помещено в верхней правой части верхней пластины 1. В самой нижней части конструкции имеется выступ 9 для непосредственного контакта с основой, шайбой и т.п.

Предусмотрен пусковой крючок, являющийся составной частью рукоятки 7 и обеспечивающий открытие и закрытие клапана, регулирующего поток источника энергии, соединитель 13 источника энергии, который представляет собой соединение между инструментом и источником энергии, а также дисплей, включающий в себя микропроцессор, выполненный с возможностью считывать и анализировать сенсорные данные, поступающие от датчиков давления, находящихся в системе подачи энергии и/или датчиков, находящихся в гидравлической системе.

Кроме того, в кожух 2 цилиндра для гидравлической системы помещен фиксирующий захват 25 для обеспечения возможности замены насадки, включающей в себя вал-натяжитель 26 болта, который соединяется с болтом, и патрон 2, который вращает гайку.

На фиг. 2А, В приведены детальные виды указанного кожуха 2 гидравлического цилиндра, где каждая деталь обозначена соответствующей позицией.

Гидравлический поршень 20 включает в себя кольцевое уплотнение 20', выполненное с возможностью смещения в вертикальных направлениях, в котором находятся пружины 22, обеспечивающие создание принудительного прижимного усилия. Предусмотрен также гидравлический вал 21, соединенный с указанным гидравлическим поршнем и герметизированный как с верхней, так и с нижней стороны гидравлической системы с помощью уплотнений 23. Ниже предусмотрен верхний гидравлический вал-натяжитель 24, ввинченный в указанный гидравлический поршень и соединяющий верхнюю гидравлическую систему с фиксирующим захватом 25.

Указанный фиксирующий захват 25 соединяет указанный верхний гидравлический вал-натяжитель 24 со сменным валом-натяжителем 26 болта. Указанный вал-натяжитель болта имеет внутреннюю резьбу 26', с помощью которой вал 26 может навинчиваться на болт, и передает усилие от инструмента на указанный болт. Предусмотрен патрон 27 стандартного размера со стандартной шестиугольной контактной поверхностью 27' для гайки, который соединен с возможностью поворота с указанным валом 26.

На фиг. 3А, В приведен детальный вид кожуха 3 пневматического цилиндра и корпуса 5 двигателя, где каждая деталь обозначена соответствующей позицией.

Предусмотрен поршень 31 с пневматическим приводом, который приводит в действие поршень 33, а этот последний, свою очередь, активирует масляный насос 34', обеспечивающий возможность повышения или снижения гидравлического давления, воздействующего на указанный гидравлической поршень. Предусмотрена также возвратная пружина 32, сдвигающая указанный поршень с пневматическим приводом обратно в показанное здесь исходное положение в отсутствие давления воздуха, действующего на указанный поршень.

Предусмотрен соединительный штифт 36 для регулирования воздушного потока, воздействующего на указанный поршень с пневматическим приводом, впускной клапан 80' типа обратного клапана, обеспечивающий поддержание потока, заглушка 81 клапана, установленная в верхней части кожуха 3 цилиндра для подачи воздуха, и штифт 84 поворота потока, обеспечивающий направленное перемещение воздушного потока.

На фиг. 4 приведена функциональная схема соединений инструмента, в соответствии с которой оператор вначале регулирует усилие, требуемое для вытягивания болтов, с помощью колесика на регуляторе 83' максимального давления и помещает инструмент на болт и активирует рабочий переключатель, переводя его в первое положение, в котором активируется пневматический двигатель 90' с целью навинчивания натяжного стержня 24 на резьбу болта, и одновременно с этим осуществляется введение гайки в соответствующий патрон 27 и ее поворот с навинчиванием на туже резьбу болта.

Далее с помощью пускового крючка 12 приводится в действие клапан 12', вследствие чего внутренний гидравлический насос 34' с пневматическим приводом начинает закачку масла в гидроцилиндр, при этом поршень 20 оттягивает натяжной стержень 24 и выдвигает болт, и одновременно с этим происходит приведение в движение гайки под действием крутящего момента от пневматического двигателя 91'. По достижении заданного натяжения болта переводят рабочий переключатель во второе положение, в результате чего пневматический двигатель 90' начинает вращаться в обратную сторону.

Наконец, пусковой крючок 12 отпускают, вследствие чего масляный насос 34' выключается, при этом происходит сброс давления масла через отверстие в предохранительном клапане 86' в отсутствие давления воздуха от клапана 12', после чего инструмент свинчивается с болта и становится готовым к работе со следующей парой болт-гайка.

Изобретение относится к инструменту для затягивания гайки на болте для формирования неподвижного соединения. Инструмент содержит соединитель (13) инструмента с источником энергии, регулятор (11) для установления заданного усилия вытягивания болта, первый двигатель (90'), вал-натяжитель (26) болта с внутренней резьбой (26'), выполненный с возможностью соединения с болтом, причем вал-натяжитель болта выполнен с возможностью приведения его во вращение указанным первым двигателем (90'), гидравлический поршень (20), масляный насос (34'), выполненный с возможностью подачи масла в гидравлический поршень (20), причем гидравлический поршень выполнен с возможностью выдвигания и вытягивания болта при подаче масла под давлением из масляного насоса (34') в гидравлический поршень (20), второй двигатель (91'), патрон (27), выполненный с возможностью приведения его во вращение вторым двигателем. Инструмент дополнительно содержит гидравлический вал-натяжитель (24), который прикреплен к гидравлическому поршню (20), при этом гидравлический вал-натяжитель (24) соединен с указанным валом-натяжителем (26) болта посредством фиксирующего захвата (25), при этом патрон (27) соединен в осевом направлении с возможностью поворота с валом-натяжителем (26) болта для взаимодействия с гайкой. Технический результат заключается в обеспечении эксплуатации инструмента, которая станет менее времязатратной и сложной при его использовании наряду с другими ручными инструментами. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Инструмент для затягивания гайки на болте для формирования неподвижного соединения, причем инструмент содержит:

соединитель (13) инструмента с источником энергии,

регулятор (11) для установления заданного усилия вытягивания болта,

первый двигатель (90'),

вал-натяжитель (26) болта с внутренней резьбой (26'), выполненный с возможностью соединения с болтом, причем вал-натяжитель болта выполнен с возможностью приведения его во вращение указанным первым двигателем (90'),

гидравлический поршень (20),

масляный насос (34'), выполненный с возможностью подачи масла в гидравлический поршень (20),

причем гидравлический поршень выполнен с возможностью выдвигания и вытягивания болта при подаче масла под давлением из масляного насоса (34') в гидравлический поршень (20),

второй двигатель (91'),

патрон (27), выполненный с возможностью приведения его во вращение вторым двигателем,

отличающийся тем, что инструмент дополнительно содержит гидравлический вал-натяжитель (24), который прикреплен к гидравлическому поршню (20), при этом гидравлический вал-натяжитель (24) соединен с указанным валом-натяжителем (26) болта посредством фиксирующего захвата (25), при этом патрон (27) соединен в осевом направлении с возможностью поворота с валом-натяжителем (26) болта для взаимодействия с гайкой.

2. Инструмент по п.1, дополнительно содержащий зубчатую передачу с первой и второй шестернями, смонтированными с возможностью вращения на общем неподвижном передаточном валу, при этом первый и второй двигатели (90', 91') имеют гидравлический привод, причем первая шестерня выполнена с возможностью передачи вращательного движения от первого двигателя (90') с гидравлическим приводом на вал-натяжитель (26) болта, а вторая шестерня выполнена с возможностью передачи вращательного движения от второго двигателя (91') с гидравлическим приводом на трубу (27).

3. Инструмент по п.1 или 2, дополнительно содержащий дисплей (14), микропроцессор, подключенный к дисплею (14), и датчик давления масла, соединенный с микропроцессором, причем датчик давления масла выполнен с возможностью определения давления масла, подаваемого из масляного насоса (34), с выводом величины давления на дисплей.

4. Инструмент по п.2, дополнительно содержащий датчик давления текучей среды, определяющий давление текучей среды, подаваемой на первый и второй двигатели (90', 91') с гидравлическим приводом.

5. Инструмент по п.1, в котором первый и второй двигатели (90', 91') выполнены с возможностью использования в качестве источника энергии текучей среды или электричества.