一种弹簧螺栓紧固装置及石墨换热器的制作方法

本实用新型涉及一种弹簧螺栓紧固装置以及安装有该紧固装置的石墨换热器。

背景技术：

在一些设备组装时，需要在螺栓上加一弹簧，以保证紧固力的均匀性，同时可以消去设备变形时所产生的应力，当在旋拧螺母压紧弹簧时，无论弹簧与螺母间是否安装有垫圈，在摩擦力的作用下，总会使弹簧产生一定程度的扭转，在旋拧螺母的间隙，被扭转的弹簧趋于恢复原状，从而可能使螺母产生反向旋转的可能，进而影响螺母的旋拧速度。

弹簧发生扭转后，其长度会发生变化，在其恢复原状的过程中，会产生额外力。当弹簧被扭转的方向与其弹簧丝的螺旋方向相同时，其长度减少，在其恢复原状的过程中，会产生向外的推力。当弹簧被扭转的方向与其弹簧丝的螺旋方向相反时，其长度增加，在其恢复原状的过程中，会产生向内的拉力。

因此，当采用带有测力功能的工具旋拧螺母时，例如采用扭矩扳手旋拧螺母时，在摩擦力的作用下，弹簧会发生一定程度的扭转，在弹簧恢复其原状的过程中所产生的力会传递给旋拧螺母的工具，从而导致操作者对螺母的旋拧力度发生误判，造成螺母的紧固力的不足或过大，为了防止这种现象的发生，在拧紧螺母时的最后阶段，操作者会刻意放慢旋拧螺母的速度，以便确保对螺母的紧固符合要求，这使设备的安装速度受到一定的影响。如果在拧紧螺母时，在最后阶段操作者仍保持快速旋拧的状态，常常会发生紧固力不足或过大的现象，这会对设备的安全使用以及使用寿命造成一定的影响，尤其是当依靠该螺母和弹簧来保证设备的密封效果时，螺母的紧固力不足或过大，都会对密封效果产生不利影响。

目前，较多的石墨换热器的组装是采用双头螺栓加单一弹簧的紧固方法来完成的，由于上述原因，经常发生螺母的旋紧不足或过量，对石墨换热器的安全使用造成了一定的影响。

技术实现要素：

为解决上述问题，本申请首先提出了一种弹簧螺栓紧固装置，该弹簧螺栓紧固装置能够避免在拧紧螺母时弹簧产生扭转而导致的问题，具体的技术方案如下：

一种弹簧螺栓紧固装置，其包括螺栓、套在螺栓上的弹簧和旋拧在螺栓上的螺母，所述弹簧至少具有两个，所述弹簧为圆柱螺旋压缩弹簧，所述弹簧中至少有一个弹簧的弹簧线的螺旋方向与相邻弹簧的弹簧线的螺旋方向相反。

在本申请中，设置了至少两个弹簧，且至少有一个弹簧的弹簧线的螺旋方向与相邻弹簧的弹簧线的螺旋方向相反，即至少有一个左旋弹簧和一个右旋弹簧。在旋拧螺母将弹簧压紧的过程中，由于摩擦力的作用而使弹簧产生扭转形变时，由于至少有一个左旋弹簧与一个右旋弹簧，弹簧受到相同方向的扭转时，由于左旋弹簧与右旋弹簧的长度变化方向相反，所有弹簧总长度的变化要较所有弹簧全部为左旋弹簧或全部为右旋弹簧时少，则传递到螺母的作用力也会降低。

因此，设置至少两个弹簧，即至少有一个左旋弹簧和一个右旋弹簧后，能够大大地减少在拧紧螺母的过程中，所有弹簧所生产的总的形变会大幅度的降低，尤其是当左旋弹簧的长度变化与右旋弹簧的长度变化相同时，在拧紧螺母的过程中，所有弹簧的总长度的变化趋向于零变化。这使的在拧紧螺母的过程中，同一设备的不同螺母所施加的扭矩能在最大限度上保持一致性，从而在完成螺母的旋拧后，同一设备的各个弹簧所受到的压缩力比较均衡，设备的受力也就比较均衡。

同样由于所有弹簧所产生的总长度变化大幅度地减少，在拧紧螺母时，在最后阶段，操作者也无须刻意放慢旋拧螺母的速度，保证了设备安装的效率。

进一步，所述弹簧为2-4个，所述弹簧优选为2个。2-4个弹簧已能满足需要，过多的弹簧已无必要，仅会增加操作时的工作量。

进一步，所述螺栓包括连接端和紧固端，所述螺母旋拧在紧固端，所述弹簧位于螺母与连接端之间，当将螺母向连接端方向旋拧时，弹簧被压紧，与螺母相邻的弹簧的弹簧线的螺旋方向与所述螺母的螺纹的螺旋方向相反。当与螺母相邻的弹簧的弹簧线的螺旋方向与所述螺母的螺纹的螺旋方向相反时，在拧紧螺母时，弹簧的弹簧线的端头对螺母摩擦力最小；而当与螺母相邻的弹簧的弹簧线的螺旋方向与所述螺母的螺纹的螺旋方向相同时，在拧紧螺母时，弹簧的弹簧线的端头会在螺母端面产生刻痕，并由此增大弹簧与螺母之间的摩擦力，进而增大拧紧螺母的难度。

进一步，所述弹簧的两端圆并紧并磨平。弹簧的两端圆并紧并磨平后，可有效地降低弹簧与螺母之间的摩擦力。

为减少弹簧与螺母之间的摩擦力，所述螺母与相邻的弹簧之间设置有垫圈。

其次，本申请还提出了一种石墨换热器，其设置有上述任一项弹簧螺栓紧固装置。在采用上述弹簧螺栓紧固装置后，石墨换热器上的各个安装用螺母的受力比较均匀，各个弹簧所受压力的差异较少，保证了石墨换热器安全使用和使用寿命。

进一步，上述石墨换热器具体为圆块式石墨换热器。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例的示意图。

图2为采用图1所示实施例的石墨换热器的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

请参阅图1，一种弹簧螺栓紧固装置100，其包括螺栓、套在螺栓上的弹簧和旋拧在螺栓上的螺母25，在本实施例中，弹簧有两个，为型号相同的圆柱螺旋压缩弹簧，且该两个圆柱螺旋压缩弹簧的螺旋线的螺旋方向相反，即一个为左旋圆柱螺旋压缩弹簧21，另一个为右旋圆柱螺旋压缩弹簧22。

本实施例中的螺栓为双头螺栓26，该双头螺栓的一端为连接端262，另一端为紧固端261，两个圆柱螺旋压缩弹簧套在双头螺栓上，螺母25旋拧在紧固端261，紧固端的螺纹为右旋螺纹，同样螺母25也为右旋螺纹，左旋圆柱螺旋压缩弹簧21与螺母25相邻，右旋圆柱螺旋压缩弹簧22与左旋圆柱螺旋压缩弹簧21抵靠，在左旋圆柱螺旋压缩弹簧21与螺母25之间垫有垫圈24，当将螺母向连接端方向旋拧时，两个圆柱螺旋压缩弹簧被压紧，由于两个弹簧的螺旋方向相反，在旋拧螺母的过程，由于摩擦力的作用，通过垫圈的传递，左旋圆柱螺旋压缩弹簧21和右旋圆柱螺旋压缩弹簧22均受到旋转方向相同的扭矩。其中左旋圆柱螺旋压缩弹簧21所受到的扭矩的旋转方向与其弹簧线的螺旋方向相同，其长度趋于变长。而右旋圆柱螺旋压缩弹簧22所受到的扭矩的旋转方向与其弹簧线的螺旋方向相反，其长度趋于变短。由于两个圆柱螺旋压缩弹簧的长度变化方向相反，即一个变长、另一个变短，使得两个圆柱螺旋压缩弹簧的总长度变化趋向于零变化。这使得在拧紧螺母25的过程中，在最后阶段，无须刻意放慢旋拧螺母25，保持一致的旋拧速度即可。

在本实施中，两个圆柱螺旋压缩弹簧的两端圆并紧并磨平，以降低圆柱螺旋压缩弹簧与垫圈之间的摩擦力，以及降低圆柱螺旋压缩弹簧对垫圈的破坏。可以理解，当左旋圆柱螺旋压缩弹簧21与螺母25之间没有垫圈时，将圆柱螺旋压缩弹簧的两端圆并紧并磨平后，可以降低圆柱螺旋压缩弹簧与螺母之间的摩擦力，以及降低圆柱螺旋压缩弹簧对螺母的破坏。

在本实施例中，仅设置了两个弹簧，可以理解，还可以设置3个弹簧或4个弹簧，无论设置几个弹簧，最好是所选则的弹簧中，所有左旋弹簧的总的长度变化与所有左旋弹簧的总的长度变化能够抵消。鉴于弹簧之间总会有一定的质量差异，在对同一台设备选择弹簧时，最好选择同一批号的弹簧产品，并对各弹簧在扭转时的长度变化进行检测。

请继续参阅图1，图1中显示本实施例已设置在一设备200上，其中双头螺栓26的连接端262分别穿过设备200的第一固定板53、第二固定板52、第三固定板51，第一螺母27与第二螺母28将双头螺栓26的连接端262固定在第二固定板52和第三固定板51上，垫片23套在螺栓26上并抵靠在第一固定板53朝向双头螺栓26的紧固端261的一侧，右旋圆柱螺旋压缩弹簧22抵靠在垫片23上。

在本实施例中，在双头螺栓26的紧固端261上仅安装了一个螺母25，根据实际需要，也可以安装两个螺母，或两个以上的螺母。

实施例2

一种石墨换热器300，请参阅图2，该石墨换热器安装有实施例1所述的弹簧螺栓紧固装置100。在本实施例中，该石墨换热器具体为圆块式石墨换热器。