用於鬆開粘結連接、特別是電熱塞的方法和裝置的製作方法
2023-10-10 01:12:24
專利名稱：用於鬆開粘結連接、特別是電熱塞的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種用於鬆開粘結連接的方法和裝置，如螺紋連接，特別是用於鬆開發動機氣缸蓋裡的電熱塞。
背景技術：
已知的美國專利號3,861,250中提供了一種使用振動/衝擊機構和衝擊帽來鬆開螺紋連接的裝置。該振動/衝擊機構包括一個由壓縮空氣驅動並作為衝擊件/連接件的衝擊柱塞，並且，衝擊帽在不給螺紋施加扭矩的情況下對其施加振動。
汽車和發動機技術人員通常都熟知的一個事實就是，電熱塞很難從發動機的氣缸蓋上卸除。這是由於多種原因造成的，如在電熱塞螺紋和氣缸蓋螺紋之間發生的腐蝕，氣缸蓋和電熱塞之間的碳沉積，以及多種金屬如鋁和鋼的侵蝕等。在這種情況下，電熱塞很快就會發生粘著，並且在卸除時帶來損壞的可能。類似的現象也發生在霧化器中，尤其在通常用夾鉗連接或可調配合件裝配的柴油機中，在腐蝕和/或沉積的作用下，它們也將很難卸除。
通常，將電熱塞從發動機上卸除的方法是對發動機加熱，或在電熱塞仍然完好的情況下開動發動機直到變熱，然後使用單獨的電纜讓電熱塞繼續發熱4-5分鐘，以燒電熱塞達到清潔。然後，在使用合適的工具小心地將電熱塞旋下螺絲後，給螺紋加上滲透潤滑油或類似的多功能合一油。此過程中，配合件必須總是保證不會超過製造商所預定的最大扭矩，如40Nm，否則電熱塞會折斷。根據受腐蝕和/或碳沉積的程度，螺紋仍有可能在施加小於最大扭矩的情況下被損壞。
若像經常發生的一樣，在拆卸中電熱塞造成了損壞或意外折斷，就必須將其鑽穿，然後氣缸蓋也必須重新刻新的螺紋。鑽穿電熱塞和提供新螺紋是非常耗時，也非常危險的操作。在很多情況下，都必須拆除並更換發動機的氣缸蓋本身，這帶來很多的附加成本。
美國專利號4,807,349中描述了一種用於鬆開螺紋連接的裝置，該裝置提供有人工操作的鍵和振動/衝擊機構。該振動/衝擊機構在不給螺紋連接施加扭矩的情況下對其施加振動。同時，使用該鍵來鬆開螺紋連接。在此裝置中，振動/衝擊機構作用在一個鉚接機驅動的衝擊柱塞上。此裝置中也沒有衝擊帽。
德國已審查和公開的申請(「Auslegeschrift」)1067739公開了一種用於鬆開螺紋連接的裝置，其中指定了塞鍵做為應用。該裝置是一個人工操作的鍵，同時裝置中包括衝擊機構。撞錘撞擊衝擊機構，將撞錘的力轉換為螺紋連接上的力矩(「螺母衝擊原理」)。
美國專利號6,681,663公開了一種用於鬆開螺紋連接的手工工具，該工具的手柄中包括振動機構，利用手柄可在螺紋上施加振動，而不會引入力矩。然後即可使用鍵來鬆開螺紋連接。
依照現有技術，也有氣動旋轉/衝擊設備。例如，參考美國專利號4,243,108和4,836,296。
儘管關於粘結連接、特別是螺紋連接的鬆開問題已在所述文獻裡引起了很大的重視，然而直到現在還沒有任何一種此處所引用的解決辦法實際上能夠以足夠高的成功率(也就是在裝配時不損壞電熱塞)來更換汽車發動機等的電熱塞。因此，有迫切的需求對現有的鬆開粘結連接的裝置做出改進，特別是針對螺紋連接，尤其是電熱塞的鬆開裝置，所作的改進需要能夠克服上述的問題，或至少將問題的影響降到最小。這裡所採取的評價標準是經專門訓練的工作人員在從發動機體(或有可能是氣缸體)上做卸除工作時，電熱塞的損壞百分比得到降低或優選的大幅降低。
發明內容
令人驚訝的是，我們發現這個目標可以通過以下的方法來實現使粘結連接受到軸向振動，由此同時施加力偶到連接上以鬆開連接，該力偶優選的是可控且可測量的。
因此，本發明提供一種用於鬆開粘結連接的裝置，該裝置包括用於產生軸向振動的機構，以及將此振動傳遞至粘結連接的部件，其中，所述裝置也包括在待鬆開的連接上施加力偶的部件。
優選地，該軸向振動是由氣動或液壓產生。
優選地，該部件包括用於施加力矩的轉矩鍵或扭力杆，且其力偶最好是可調的。
在更好的一個優選實施例中，為了簡單起見，該轉矩鍵或扭力杆是可分離地連接在產生軸向振動的機構上。例如，使其中優選地布置有衝擊/振動機構的外殼配備其上或其中可以布置外置轉矩鍵的裝置，即可達到這種效果。將振動傳遞至螺紋連接的部件最好還包括連接件，該連接件能夠將裝置中的振動機構/衝擊機構連接至螺紋連接上待卸除的物體或螺紋本身。該裝置通常包括由壓縮空氣或液壓驅動的衝擊柱塞，其通過衝擊件一連接件以及衝擊帽，在不引入力矩的情況下在螺紋上施加振動。所述振動機構/衝擊機構優選地也包括高度精確調節減壓閥，使用該減壓閥可以設定用於糾正振動能量的衝擊力頻率。
依照本發明的該裝置的主要適於鬆開粘結螺紋連接，特別是從裝有電熱塞的發動機體上鬆開並卸除電熱塞。該裝置同時還可用於鬆開夾鉗或配合連接，特別是用於從裝有霧化器的(柴油)發動機體上鬆開和卸除霧化器。因此，在適宜的情況下，可使用合適的適配器或工具，來一方面穩固地連接霧化器等，另一方面，以通過根據本發明的裝置產生的振動被特定地傳遞至霧化器等的方式，連接至依照本發明的裝置。由於霧化器通常都具有螺紋，因此可在振動過程中或之後，對粘結連接施加力偶或軸向力來鬆開連接。合適的適配器例如可為如DE 20 2004 009 755 U1中所述各種設備等，以通過此附加設備來將該設備連接至依照本發明的裝置上(參見本發明的圖8和9)。
依照本發明的該裝置還可用於鬆開熔斷銷等，通常使用標準適配器，如3/8英寸連接。
本發明也涉及一種鬆開粘結連接的方法，該方法包括使粘結連接受到氣動產生的軸向振動，且對該粘結連接施加力偶，以鬆開連接。
優選地，該力偶能夠讀出或是可預調的。該力偶最好由人工施加在粘結連接上。
原則上說，在本發明的一個優選實施例裡，所述裝置按照下述過程操作。通過已知的氣動操作振動機構/衝擊機構，所述裝置產生軸向振動，振動經過衝擊件/連接件傳遞至待卸除物體，該物體通常為如電熱塞(蓋)，由此在電熱塞螺紋和氣缸蓋螺紋間的腐蝕和碳沉積被振動鬆開。以這種方式，在兩個螺紋之間的摩擦應該被減小到較大或較小程度。當該螺紋連接已振動至足夠鬆開時，可在振動過程中對電熱塞施加很小的力偶旋下螺絲，從而在消耗更少振動能量的情況下，完全將電熱塞從氣缸蓋上卸除。很顯然，鬆開過程取決於螺紋連接粘著(卡住)的程度，以及由此的腐蝕以及在電熱塞的情況下碳沉積的程度。對於不是螺紋連接而是夾鉗或軸連接的情況，應用同樣的原理。
根據腐蝕和/或碳沉積的程度以及軸向振動機構的頻率，工作持續時間並不特別關鍵，通常為一至幾分鐘。優選地，在振動之前或振動過程中，可對腐蝕的連接注入滲透潤滑油或等效物。在所述裝置的一個優選實施例裡，可以調節衝擊/振動頻率。例如，一個合適的設置具有在3000-8000振動/分鐘左右範圍內的頻率，在4000-6000振動/分鐘左右範圍內則更好，在5000振動/分鐘左右則最佳。這對應於5-10巴數量級的壓力。人工施加在待鬆開物體上的力偶通常是最重要的，尤其是在電熱塞的應用中。通常，不應當超過製造商所指明的限制。若在操作數分鐘後物體仍未能鬆開，應重複操作過程，直到物體最終能夠旋下螺絲。
若電熱塞未能鬆開，可嘗試卸下電熱塞軸上的支持銷，在軸上輕打出螺紋(最好是左旋螺紋)，然後應用螺紋杆或螺栓，以更好地將振動傳遞至電熱塞的粘著部分，這樣通常還能同時帶來加固螺紋和外殼的效果。
現在，將參照附圖根據以下的例子進一步闡述本發明。需要注意的是，下述的例子並不是對本發明的範圍做出任何限制。以下是
圖1為依照本發明的一個優選實施例中裝置連同轉矩鍵的透視圖；圖2為圖1所示轉矩鍵指示器的面板的部分放大圖；圖3為依照本發明的裝置的另一透視圖，該裝置不包括轉矩鍵或扭力杆；圖4為依照圖1或圖3中裝置的頂視圖；圖5為依照本發明的裝置從圖3中A-A線方向的剖面示意圖；圖6為依照本發明的裝置從圖4中B-B線方向的剖面示意圖；圖7為依照本發明的另一裝置的多個分離組件的透視示意圖；圖8為依照本發明的裝置的透視示意圖，該裝置具有適用于振動鬆開和卸除霧化器的適配器；以及圖9為依照圖8中裝置和適配器的剖面示意圖。
應該注意的是為清晰起見，不同的圖中對同樣或等效的組件使用了同樣的附圖標記。
具體實施例方式
如圖1所示，依照本發明的裝置包括三個主要組件A.帶有傳統的氣動振動機構的一部分，該機構主要包括以下部件有蓋的外殼1，振動機構基本位於其中；以及由螺栓4連接在外殼上的頭部2，其具有壓縮空氣連接3、空氣調節閥5和安裝在頭部2上的轉矩鍵8。取代氣動振動機構，可使用具有同樣操作功能的其它振動機構，如電動或液壓振動機構。這些不同的機構都是本領域內技術人員所熟知的。
B.本實施例中的轉矩鍵8為具有可讀數面板16的指示轉矩鍵，它部分地如圖2放大所示。除了可使用指示轉矩鍵之外，還可使用可調轉矩鍵或扭力杆，不過對於所介紹的實施例，使用圖示的類型是最好的。轉矩鍵或扭力杆8通常是可拆卸地連接在頭部2上，如圖4或圖7中例子所示。
C.通常為六角形的衝擊帽9，它通過振動杆14與外殼1內的振動機構相連接，其中振動杆由鎖銷15鎖定。振動機構產生的軸向振動通過振動杆14傳遞至衝擊帽9，從而傳遞至待鬆開的粘結連接。
圖3中為依照本發明的裝置另一方向的透視圖，圖中所示裝置與圖1所示裝置基本相同，不過沒有轉矩鍵或扭力杆。圖3所示裝置包括外殼1，其主要包括振動設備，具有壓縮空氣連接3的頭部2，以及空氣調節閥5。衝擊帽9通過振動杆14與振動機構相連接，其中振動杆14在15處鎖定在外殼1上。在外殼1上還有用于振動機構的回流室通風的開孔24，其操作將在下文作出進一步的說明。
圖4中示出了依照本發明的裝置的頭部2的頂視圖，其中，3是壓縮空氣連接，5是空氣調節閥。頭部由螺栓4固定在外殼上。本實施例中的頭部還設置有精確配合的凸緣17或螺紋，用以容納轉矩鍵或扭力杆。
圖5和圖6中示出了依照本發明的同一裝置的兩幅不同縱向剖面圖。以下將對可在裝置中有利地使用的傳統類型振動機構的操作進行描述。振動機構主要位於外殼1之內，其在外殼的一端被頭部2所限制，在另一端被振動杆14所限制。振動機構包括氣缸18，柱塞11在其中往復移動。一方面柱塞與氣缸內壁具有緊密的配合，另一方面柱塞又能夠在氣缸內輕易地移動，這對於本領域的技術人員來說是很容易了解的。柱塞11將氣缸18分為兩個室，以下分別稱為壓力室和回流室。壓力室靠近頭部2的邊緣，回流室則在從柱塞11卸除的一端被振動杆14所限制。
振動機構的操作基於柱塞11的快速往復移動。壓縮空氣經進口3進入頭部2，然後通過供給道穿過空氣調節閥17。空氣接著經由具有轉換閥21的閥10進入壓力室，推動柱塞11向振動杆14方向移動，從而給振動杆一次衝擊。通過所述的柱塞11在氣缸18內的運動，空氣通過氣缸壁上的開孔23通過外殼流到外界，從而釋放壓力室的壓力。在此情況下轉換閥21關閉，從而壓縮空氣通過氣道20流向回流室，由於它的相適應的形狀而沿著頭部2的方向推回柱塞11。通過這個運動，氣缸壁上的開孔23被關閉，同時氣缸壁上的開孔22將打開，空氣通過開孔22流出，通過開孔24經由氣道向外散發，從而釋放回流室的壓力。同時，轉換閥21再次打開，使得壓縮空氣進入壓力室，上述過程再次開始。因此，柱塞11得以快速地往復移動，使得振動杆14產生振動，然後傳遞至所安裝的任意衝擊帽9。氣道20(如圖6)具有控制轉換閥21的功能。所供壓縮空氣的壓力控制振動機構，而在第一例中空氣受外部控制，然後由調節閥5來精確調節，這對於本領域的技術人員來說是很容易理解的。衝擊帽在振動杆上的固定方式可為任意一種傳統的為本領域的技術人員所熟知的固定方式，如夾緊彈簧或其它鎖緊設備等。振動杆14由鎖定設備15如鎖銷以可移動的方式固定在外殼1上。優選地，在振動杆靠近限制氣缸18的一端套有緩衝環19，其與外殼1的內部邊緣緊密配合。緩衝環19防止加壓系統的漏氣以促進振動機構的良好操作，同時吸收振動機構產生的衝擊，使更多的振動能量留在振動杆中，而不會進入機器成為負能量。緩衝環優選地由耐久的彈性塑料或橡膠製成。鎖銷15優選地由硬塑料製成。
同樣可以想像振動機構的改進形式，但是其應用並不會偏離上述原則。
圖7中示出了依照本發明的另一實施例的裝置形式。圖中以軸向下方向示出了實施例，其中所示的外殼1在操作狀態下應與頭部2相連接。頭部2上可看到供給壓縮空氣的氣孔3和螺栓4。此實施例中，空氣調節閥5由外部鎖緊螺母6所鎖定。在其它形式的實施例中，則通常用O形圈(圖中未示出)或其它為本領域技術人員已知的方法來進行鎖定。取代振動杆，此實施例使用了衝擊銷7，其與連接件12和鎖緊螺母13一起，提供與前述實施例中振動杆相同的功能。閥門10和氣缸18以及衝擊柱塞11同樣在圖中示出，並具有與前述相同的功能。圖中還示出了此例中可調點按型轉矩鍵8和通常為六角形設計的衝擊帽9。
圖8和圖9中示出了本發明的另一實施例形式，其包括依照本發明的裝置以及合適的適配器，該適配器用于振動以鬆開和卸除插在氣缸蓋32上的霧化器25。該裝置基本與前述各形式的實施例相同，除了振動杆14設計為具有一個成角度的末端，通常相對於杆的縱向方向成45度的角度，這樣振動杆藉助合適的適配器更好地與霧化器25或霧化器的牽引軸28直接接觸。此處圖中所示的牽引軸28由傳統類型而來，包括支撐缸26，軸承環30，支撐板31和緊固螺母29。該支撐板優選地包括角度修正，霧化器可藉此而有更大的機會在可應用的環境下鑽松而卸除。此類型的牽引軸是為本領域技術人員所熟知的，因此將不對其作出進一步的描述。此適配器中的新元件為也已使用的振動杆31所用的導套27，本發明的裝置可藉此元件更有效地對霧化器施加軸向振動。由於霧化器通常不具有螺紋，因此沒有必要對其如上所述施加(人工)徑向力來進行鬆開它，而是利用軸向力以及加緊螺母29來鬆開和卸除霧化器。
依照本發明裝置的製作材料優選地為用於產生和/或傳遞振動的「重」部件的高質量的鋼，所述「重」部件如振動杆14或衝擊銷7，衝擊柱塞11，延伸件12，衝擊帽9以及通常轉矩鍵8，用輕量的金屬如鋁來製作外殼1和頭部2。如果需要或必需的話，對頭部2進行加強。對於本領域的技術人員來說，材料的選擇和其變化不會有任何問題。
圖中所示的轉矩鍵或扭力杆構成了依照本發明裝置的一部分，不過它們通常並不與振動設備的頭部一體連接。然而，該類型的實施例亦在本發明的範圍內。轉矩鍵可設置在其它地方，如在具有振動/衝擊機構的外殼1上，或外殼1與待卸除物體之間，如US專利號4,807,349所述。另一形式的實施例也在本發明的範圍內，其中沒有人工操作，而是施加機械或電力力偶來完成。
取代作為組件C的如圖示的衝擊帽，該衝擊帽主要功能在鬆開和卸除電熱塞時發揮，此處可在振動機構和待卸除物體之間加入任意其它連接件。此組件還可形成具有例如衝擊件一連接件12的整體單元。
對於本領域的技術人員，可很容易地在不偏離本發明基本的情況下對申請中所述設備作出改進和變化。這些改進和變化有些已在上文中提出，因此亦屬於本發明的範疇。
權利要求
1.一種用於鬆開粘結連接的裝置，其包括用於產生軸向振動的機構，以及用於將該軸向振動傳遞至該粘結連接的部件，其特徵在於，所述裝置還包括用於在待鬆開的連接上施加力偶的部件。
2.如權利要求1所述的裝置，其中軸向振動由氣動、液壓或電力方式產生。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其中力偶能夠讀出或是可預調的。
4.如權利要求1至3中任何一項所述的裝置，其中用於施加力偶的部件包括轉矩鍵或扭力杆。
5.如權利要求4所述的裝置，其中轉矩鍵或扭力杆以可分離的方式與用於產生軸向振動的機構相連接。
6.如權利要求2至5中任何一項所述的裝置，其中用於產生軸向振動的機構包括氣動操作的振動/衝擊機構。
7.如權利要求6所述的裝置，其中所述氣動操作的振動/衝擊機構還包括減壓閥，使用該減壓閥能夠調節衝擊力的頻率。
8.如權利要求1至7中任何一項所述的裝置，其中所述粘結連接為螺紋連接。
9.如權利要求1至7中任何一項所述的裝置，其中所述粘結連接為配合連接。
10.如權利要求1至6中任何一項所述的裝置，其中所述粘結連接為電熱塞或霧化器與發動機體的連接，該電熱塞或霧化器裝配在該發動機體中。
11.一種用於鬆開粘結連接的方法，其中，使所述粘結連接受到氣動、液壓或電力地產生的軸向振動，其特徵在於，也在所述粘結連接上施加力偶，以鬆開該粘結連接。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述粘結連接受到氣動產生的振動。
13.如權利要求11或12所述的方法，其中所述力偶由人工施加於所述粘結連接上。
14.如權利要求11至13中任何一項所述的方法，其中所述粘結連接為螺紋連接或配合連接。
15.如權利要求11至13中任何一項所述的方法，其中所述粘結連接為電熱塞或霧化器與發動機體的連接，該電熱塞或霧化器裝配在該發動機體中。
16.如前面權利要求中任何一項所述的裝置，其中用於產生軸向振動的機構包括振動杆，由此，在此處所限定的振動杆的周圍布置有緩衝環。
全文摘要
一種用於鬆開粘結連接、特別是發動機氣缸蓋上電熱塞的方法和裝置。該裝置包括用於產生軸向振動的機構(11)，優選地為氣動、液壓或電力地產生的振動；用於將軸向振動傳遞至粘結連接的部件，其中該裝置還包括用於在待鬆開的連接上施加力偶的部件(8)，該力偶優選地能夠讀出或是可預調的(16)。在此方法中，該粘結連接受到最好是由氣動、液壓或電力地產生的軸向振動，其中，還在該粘結連接上施加力偶以鬆開連接，其中該力偶最好由人工施加並預調好。
文檔編號B25B27/18GK101018646SQ200580029103
公開日2007年8月15日 申請日期2005年8月31日 優先權日2004年8月31日
發明者彼得·拉爾杜斯·范巴力 申請人:範巴力合夥公司