CN103097750A - 液压机械式夹紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种夹紧装置，其具有基体(3)，该基体(3)具有至少一个压力室(13)，所述压力室(13)分别具有至少一个朝向作用方向的开口(23)，所述夹紧装置还具有封闭所述至少一个开口(23)的薄膜(21)，该薄膜(21)与基体压力密封地相连，其中，在所述压力室(13)中包含恒定量的压力液体(29)，所述薄膜(21)构成所述压力室(13)的第一侧壁段(31)并且所述夹紧装置(1)具有用于在所述夹紧装置(1)上移动所述压力室(13)的第二侧壁段(37)的装置。

Description

液压机械式夹紧装置
本发明涉及一种夹紧装置，其具有包含压力室的基体。
DE 29 15 088 A1描述了一种具有圆柱件和将其包围的环形件的轴承元件，液压的压力件持续地作用在所述零件上，其中，在所述环形件上贴靠有具有空腔的压力元件，该空腔通过液压压力件被施加载荷。该压力元件是钢环，其空腔具有矩形的横截面。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可选的夹紧装置。
所述技术问题通过一种夹紧装置解决，其具有基体，该基体具有至少一个压力室，所述压力室分别具有至少一个朝向作用方向的开口，所述夹紧装置具有封闭所述至少一个开口的薄膜，该薄膜与基体压力密封地连接，其中，在所述压力室中包含恒定量的压力液体，所述薄膜构成所述压力室的第一侧壁段并且所述夹紧装置具有用于在所述夹紧装置上移动压力室的第二侧壁段的装置。
所述夹紧装置用于将至少一个机械元件，尤其是滚动轴承或其两个轴承环的至少一个沿轴向在轴上或支承孔中通过压力固定在支座或其他机械元件上，或附加地用于其他形式的固定，例如确保压力配合。夹紧装置还可用于，在两个对置的机械元件之间、尤其在滚动轴承，例如两个贴靠的锥形滚子轴承之间使用，用于夹紧两个构件。通过该夹紧装置还能够固定多个机械元件，尤其将多个滚动轴承或其各个轴承环的至少一个一起固定和/或稳定在轴承上或支承孔中。
夹紧装置能够按照液体施压的工作缸的基本原理发挥作用，其中按照本发明的基体构成具有压力室的壳体，其中封闭有压力液体，并且按照本发明的薄膜相当于活塞，其由于液体压力在由基体构成的压力室中运动。在此，本发明意义上的作用方向应理解为一个方向，沿该方向薄膜可以运动，用于将力传递至待夹紧的机械元件或滚动轴承或滚动轴承环上。在一种变型方案中，按照本发明的薄膜由一个或多个螺栓的螺纹段的端面构成，该端面压入所述压力室。
薄膜可以根据基体的造型而不同地设计。本发明意义上的薄膜应理解为任意薄壁式构件，其对于所使用的压力液体是压力密封的并且具有弹性，尽管其封闭按照本发明的开口并与基体压力密封地相连，但是该薄膜可以运动。通过对壁厚的选择、薄膜部段的结构设计、薄膜材料特性或至少两个这种特征的组合实现所述弹性。所述薄膜可以采用与基体相同的材料制造，并且在其构件边缘与基体压力密封地固定，并且可以通过薄膜中部区域的弹性鼓起引起用于传递夹紧力的运动。基体可以由钢制成，尤其例如由用于已知的滚动轴承的轴承环的材料制成。薄膜可以由板材构成。
当按照本发明使薄膜与具有压力室的基体压力密封地连接时，可以改善夹紧装置的功能。因此例如薄膜可以由不同于基体材料的其他材料制成。薄膜为了具有所需的弹性特征可以具有比基体更小的硬度。可选地，薄膜可以具有比基体更大的硬度，并且为了具有所需的弹性特征而设计得非常薄。由于使用了至少一个按照本发明的薄膜，所以可以在所选择的区域上，而不是整面地形成用于传递夹紧力弹性移动。为了改善功能，基体可以简单并廉价地制造，因为所制造的空腔不必具有咬边，而是压力室在基体上单侧开口并且该开口由按照本发明的金属薄膜贴靠地封闭，以构成压力密封的压力室。
在按照本发明的夹紧装置中，可以通过单独调节压力室的第二侧壁段改变压力室的压力。这是可行的，因为压力室包含有恒定量的压力液体。
通过第二侧壁段的移动和由于压力液体的恒定量，第一侧壁段或薄膜向外鼓起。借助该鼓起的薄膜能够将机械元件如滚动轴承有限制地机械预紧。按照本发明的夹紧装置能够被控制，也就是其功能被监测并且必要时也可以被重新设置。该夹紧装置能够多次地重复使用。该夹紧装置可以通用，也就是可用于广泛领域；其尤其能够在不同的机械元件或滚动轴承中使用，而无需使用夹紧装置的昂贵的结构配合件。
用于移动第二侧壁段的装置可以具有机械调节装置。机械调节装置要么直接压入压力室，要么移动第二侧壁段或间接地作用在压力室的第二侧壁段上。在一种结构设计中，机械调节装置直接作用在压力室上，机械调节装置或该机械调节装置的机械部分压入压力室。机械调节装置为此例如具有压入压力室的推杆或推杆段。
在一种结构设计中，机械调节装置间接作用在压力室的侧壁上，机械调节装置使至少一个侧壁移动。可选地，机械调节装置使至少一个侧壁变形。因此机械调节装置设计用于使压力室的第二侧壁段移动和/或变形。
可选地，压力室的侧壁或第二侧壁段通过推杆或推杆段移动或变形。
在一种实施形式中，机械调节装置可以具有用于操作推杆段的调节螺栓。例如推杆段可以由调节螺栓的螺纹段构成。
在所有按照本发明的结构设计中，限定所述压力室边界的第二侧壁段与所述薄膜或第一侧壁段相对置地设置。所述第二侧壁段尤其平行于所述薄膜或第一侧壁段。
在一种实施形式中，至少一个调节螺栓借助外螺纹段，轴向可调节地保持在基体的内螺纹孔中。该调节螺栓例如可以调节螺栓头，也就是旋转螺栓头。与螺栓头相对置的螺栓的端面沿轴向压在压力室的侧壁段上。该第二侧壁段通过螺栓的推进，借助端面可以发生弯曲或拱起。由此所述薄膜，也就是夹紧装置的第一侧壁段也向外拱起。薄膜或第一侧壁段以及第二侧壁段可由螺栓操作，也就是变形，它们能够与基体焊接以构成压力液体密封的压力室。
在按照本发明的压力室中包含有恒定量的压力液体。在所有按照本发明的结构设计中，夹紧装置具有注入孔用于填充空的压力室。用于压力液体的注入孔可以设置在基体的圆周侧上。注入孔在所有的结构设计中由塞子封闭。因此恒定量的压力液体被封闭在夹紧装置的压力室内。
在所有按照本发明的结构设计中，基体是金属的基体。
在所有按照本发明的结构设计中，薄膜或第一侧壁段和/或第二侧壁段与基体压力密封地连接，尤其焊接或粘接。
所述基体可以设计为环形体或环，所述环形体在其朝向作用方向的端面上具有至少部分环绕所述环形体的槽以构成至少一个压力室，所述槽被基本呈环形板状的且与所述槽的环形延伸相配合的薄膜所封闭。薄膜的厚度和槽的深度可以这样设定，使得薄膜外侧与基体的端面齐平地连接。为了构成用于薄膜的支承位置，在槽中，在第一槽的槽底设置限定压力室大小的第二槽。这意味着，槽设计为阶梯式的，因此具有梯段，薄膜在其安装位置上时支承在该梯段上。
可选地，基体在其朝向作用方向的端面上具有狭长的槽，其构成封闭的通道，该通道与薄膜外边界的形状相匹配。反向于作用方向延伸的薄膜的边缘能够嵌入该槽中。
在所有按照本发明的结构设计中，基体为构成夹紧螺母具有螺纹，尤其是设置在所述基体的外周侧的外螺纹和/或设置在所述基体的内周侧的内螺纹。设计为夹紧螺母的按照本发明的夹紧装置能够用于夹紧滚动轴承。借助具有螺纹的夹紧螺母，能够将滚动轴承的单独的轴承环或多个滚动轴承的多个轴承环夹紧在轴承座或另一滚动轴承上。
基体可以是金属基体。附加或可选的是，薄膜或第一侧壁段和/或第二侧壁段是金属薄膜。薄膜或第一侧壁段和/或第二侧壁段可以制造成复合式构件，尤其制成具有金属成分的复合式构件。
例如金属薄膜或第一侧壁段和/或第二侧壁段能够与基体压力密封地连接，尤其是焊接或粘接。尤其金属薄膜或第一侧壁段和/或第二侧壁段能够在边缘侧贴靠在基体上。尤其金属薄膜或第一侧壁段和/或第二侧壁段能够与基体构成对接接头或端接头，其借助在尤其金属薄膜或第一侧壁段和/或第二侧壁段的边缘上环绕的焊缝，尤其是I型焊缝或V型焊缝优选齐平地焊接。
按照本发明的夹紧装置或夹紧螺母尤其能够用于紧固用于支承风力发电设备的转子的滚动轴承，尤其是几兆瓦级的风力发电设备。这种大型滚动轴承可以在例如外径为2330毫米的双列式锥形滚子轴承的基础上被紧固。该双列式锥形滚子轴承除了能够额外承受通常的径向和轴向载荷外，还能够承受倾覆力矩。由此实现转子仅由一个单独的轴承支承。
在所有按照本发明的结构设计中，为了使压力室的第二侧壁段移动，可以在基体的圆周上分布地、尤其均匀分布地设置多个装置、尤其多个机械调节装置。
在附图中示范性地显示本发明的实施例。在附图中：
图1示出按照本发明的夹紧装置的俯视图，
图2示出沿剖切线A-A剖切按照图1的按照本发明的夹紧装置所得的截面图；
图3示出按照图2的视图的局部横截面B的处于未紧固或未夹紧位置的放大图；
图4示出按照图2的视图的局部横截面B的处于紧固或夹紧位置的放大图；
图5示出装配组件的局部横截面，其具有轴承座、滚动轴承和按照图1至4的处于紧固安装状态中的按照本发明的夹紧装置。
在图1中所示的夹紧装置1具有圆环形基体3。在图1中可见的置于正面的基体3的背侧端面5上，设置多个，也就是在实施例中所示的二十四个均匀地分布在圆环上的机械调节装置9。
在图2中显示了沿剖切线A-A剖切按照图1的按照本发明的夹紧装置1所得的截面图。在基体3的与背侧端面5相对的前侧端面15上，夹紧装置1具有薄膜21。
在图3的放大详细视图中示出，薄膜21设置在夹紧装置1，尤其设置在基体3上。在图3中显示了按照本发明的夹紧装置处于未夹紧的位置，也就是例如无压力的位置。
夹紧装置1的基体3具有压力室13。为了构成压力室13，基体3设计为环3a，该环3a在其面向作用方向的端面15，亦即前侧端面15上设置有环绕的槽17。槽17具有梯段19，在梯段19上支承尤其圆盘状的薄膜21。该圆盘状薄膜21封闭槽17以构成压力室13。在朝前侧端面15的方向上，也就是沿作用方向，槽17具有开口23，该开口23在构成压力室13的情况下被薄膜21压力密封地封闭。薄膜21与基体3压力密封地相连。基体3和薄膜21优选由金属材料制成，特别优选地由钢制成。薄膜21在所示实施例中借助环绕的焊缝25与基体3压力密封地焊接。
在槽底19的区域中，第二薄膜27与基体3密封地相连，例如借助环绕的焊缝35焊接。在薄膜21或第一侧壁段31与薄膜27或第二侧壁段37之间包含压力液体29。压力液体29通过注入孔11注入压力室13中。借助塞子33将压力液体29密封地保持在压力室13中。
在图4中显示了根据图3的按照本发明的夹紧装置处于锁紧滚动轴承45的位置。
机械式调节装置9具有调节螺栓9a。所示的调节螺栓9a展示了图1所示的多个机械式调节装置之一。调节螺栓9a借助构成推杆段7的螺纹段，轴向可调地拧入环形基体3a中，也就是环3a中。当调节螺栓9a拧入时，则调节螺栓9a的的端面在推杆段7的区域中这样压向第二薄膜27的背面，使得第二薄膜27向内，也就是朝向压力室13方向、即朝向压力液体29拱起。第二薄膜27在环侧借助焊缝35与基体3、亦即环3a压力密封地相连。在卸压状态下，第二薄膜27如图3所示，平面地或齐平地贴靠在槽17的槽底19上。因为恒定量的例如可以是甘油的压力液体29被包围在压力室13中，所以第一薄膜21或压力室13的第一侧壁段31向外拱起，并且如图5所示，将滚动轴承45或在所示实施例中将滚动轴承45的内圈压在轴承座44上。关于按照本发明的夹紧装置1、尤其是轴承夹紧装置的制造方面，首先在基体3中车削出槽17，然后焊接第二薄膜27，再然后焊接第一薄膜21。接下来通过注入孔11向压力室13中填充压力液体29并且借助塞子33封闭压力室13。塞子33例如可以焊接，粘接或压入。
基体3在图5所示的实施例中具有螺纹43以构成夹紧螺母。在所示实施例中，螺纹43设置在基体3的内圈侧并且构成内部螺纹41。
因此本发明通过夹紧螺母1a保护滚动轴承。为此目的，优选一体式基体3在其贴靠在轴承内圈上的端面15上具有环绕的压力室13。压力室13在实施例中通过焊接的薄膜21封闭。当夹紧螺母1a被旋紧直至薄膜21无间隙地贴靠在滚动轴承的轴承环上时，压力室13内的压力通过拧紧调节螺栓9a而升高。第一薄膜21拱起并且将滚动轴承45的两个内圈47a、47b紧固或夹紧在轴承座44上。夹紧装置1在所有设计方案中构成轴承夹紧装置。
焊接在基体3上的相对较薄的薄膜21的端壁弹性地鼓起并且向滚动轴承施加所需的轴向预紧力。
图5示出装配组件的局部横截面，其具有轴承座44、滚动轴承45和按照本发明的夹紧装置1或夹紧螺母1a。夹紧螺母1a将图示的双列式锥形滚子轴承45a的两个内圈47a、47b相互地夹紧在预紧位置并且一起抵靠轴承座44。
双列式锥形滚子轴承45a的两个轴承列在所示实施例中具有45°压力角。这使得锥形滚子轴承45a具有较大的支承范围和较高的刚度。大压力角的另一优点是，滚子49的锥角较小。锥角越小，则滚子49和滚道边缘51的摩擦越小。此外，滚道边缘51能够在摩擦工艺上有利地构造，由此能够在滚子边缘接触中设置理想的润滑膜。
当例如出现最大的轴向运行载荷Fax,max=7500kN时，则用于这种双列式锥形滚子轴承45a的在压力室13中的压力约为350bar。基于在前侧端面15上的焊缝25，以及由于完整的前侧端面15能够平整地贴靠在待夹紧的构件，如按照图5所示的内圈47b上，因此焊缝能够避免开裂。
为了填充压力室，例如在图2所示的填充孔11能够用于抽空，同时通过其他注入孔11填充压力液体。此外，通过合适的装置在填充压力液体前抽空压力室13，使得在压力室13中不再存留空气。
附图标记清单
1 夹紧装置
1a 夹紧螺母
3 基体
3a 环
5 背侧端面
7 推杆段
9 机械调节装置
11 注入孔
13 压力室
15 前侧端面
17 槽
19 槽底
21 第一薄膜
23 开口
25 焊缝
27 第二薄膜
29 压力液体
31 第一侧壁段
33 塞子
35 焊缝
37 第二侧壁段
41 内螺纹
43 螺纹
44 轴承座
45 滚动轴承
45a 双列式锥形滚子轴承
47a，47b 内圈
49 滚子
51 滚道边缘

Claims (10)

1.一种夹紧装置，其具有基体(3)，该基体(3)具有至少一个压力室(13)，所述压力室(13)分别具有至少一个朝向作用方向的开口(23)，并且所述夹紧装置还具有封闭所述至少一个开口(23)的与所述基体(3)压力密封地连接的薄膜(21)，其中，在所述压力室(13)中包含恒定量的压力液体(29)，所述薄膜(21)构成所述压力室(13)的第一侧壁段(31)，并且所述夹紧装置(1)具有用于在所述夹紧装置(1)上移动所述压力室(13)的第二侧壁段(37)的装置。
2.按照权利要求1所述的夹紧装置，其中，所述用于移动所述压力室(13)的第二侧壁段(37)的装置在所述夹紧装置(1)上具有机械式调节装置(9)。
3.按照权利要求2所述的夹紧装置，其中，所述机械式调节装置(9)设计用于调节和/或变形所述压力室(13)的第二侧壁段(37)。
4.按照权利要求2或3所述的夹紧装置，其中，所述机械式调节装置(9)具有压入所述压力室(13)的和/或使所述第二侧壁段(37)移动或变形的推杆段(7)。
5.按照权利要求3或4所述的夹紧装置，其中，限定所述压力室(13)边界的所述第二侧壁段(37)与所述薄膜(21)或所述第一侧壁段(31)相对置地设置。
6.按照权利要求3至5之一所述的夹紧装置，其中，所述第二侧壁段(37)平行于所述薄膜(21)或第一侧壁段(31)延伸。
7.按照前述权利要求之一所述的夹紧装置，其中，所述薄膜(21)或所述第一侧壁段(31)和/或所述第二侧壁段(37)与所述基体(3)压力密封地连接、尤其焊接或粘接。
8.按照前述权利要求之一所述的夹紧装置，其中，所述基体(3)基本设计为环形体(3a)，所述环形体(3a)在其朝向作用方向的端面(15)上具有至少部分环绕所述环形体(3a)的槽(17)以构成至少一个压力室(13)，所述槽(17)被基本呈环形板状的且与所述槽(17)的环形延伸相适配的薄膜(21)所封闭。
9.按照前述权利要求之一所述的夹紧装置，其中，为了构成夹紧螺母(1a)，所述基体(3)具有螺纹(43)，尤其是设置在所述基体(3)的外周侧的外螺纹和/或设置在所述基体(3)的内周侧的内螺纹(41)。
10.按照前述权利要求之一所述的夹紧装置，其中，所述薄膜(21)或所述第一侧壁段(31)和/或所述第二侧壁段(37)被制成复合式构件，尤其制成具有金属成分的复合式构件。
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