用于真空法兰对接的链式卡箍、安装工具及其安装方法与流程

本申请涉及加速器领域，尤其涉及一种用于真空法兰对接的链式卡箍、安装工具及其安装方法。

背景技术：

在粒子加速器领域，真空系统连接通常采用标准的刀口法兰结构，其具有较好的安全性及可靠性。但是对于像中国散裂中子源(CSNS)这样的强流质子加速器，由于辐射剂量大，隧道内设备出现问题后需要在尽量短的时间内完成受损件的更换与维修，因此在管道连接，泵口等处的连接均采用链式快卸装置。而粒子加速器作为一台复杂的大型科研设备，受物理要求、机械要求等限制，部分区域安装空间较小，因此需要在高辐射，狭小空间下的安装小尺寸法兰。

加速器领域现有用来安装刀口法兰的卡箍，其结构导致不便于在狭小空间内安装，安装所需时间较长，极不便利。

技术实现要素：

本申请提供一种真空法兰对接的链式卡箍、安装工具及其安装方法，旨在解决高辐射环境下法兰对接难度大的问题。

本申请公开了一种用于真空法兰对接的链式卡箍，包括：可对接成环形的链条，所述链条包括相铰接的多个卡瓣，所述卡瓣外表面设有用于对接安装工具的固定部，所述链条首尾两端设有用于对接的紧固螺孔。

所述的用于真空法兰对接的链式卡箍，其中，所述固定部为设置在所述卡瓣表面的固定螺孔。

所述的用于真空法兰对接的链式卡箍，其中，所述链条通过与所述紧固螺孔相适配的紧固螺栓相互对接。

所述的用于真空法兰对接的链式卡箍的链式卡箍，其中，所述卡箍包括两个可对接呈圆环形的链条，所述每个链条包括两个卡瓣。

一种用于安装链式卡箍的工具，其中，所述卡箍为以上所述的链式卡箍，所述工具包括安装件，所述安装件包括安装杆，所述安装杆端部设有用于旋拧所述固定螺栓的工作部。

所述的工具，其中，所述工具还包括固定件，所述固定件包括固定杆，所述固定杆端部的延长段，所述延长段设有与所述固定螺孔相适配的螺纹。

所述的工具，其中，所述固定杆尾部设有垂直于其轴向的把手。

一种真空法兰的安装方法，其中，所述安装方法包括：

预定位，将固定杆的延长段旋拧入链式卡箍的固定螺孔中，并将卡箍环绕在法兰对接处；所述链式卡箍为以上所述的用于真空法兰对接的链式卡箍；所述固定杆为以上所述的固定杆；

固定卡箍，将紧固螺栓固定于安装杆的工作部端部，并旋拧在链式卡箍对接处的紧固螺孔内旋紧；所述安装杆为以上所述的安装杆；

收回安装工具，将固定杆及安装杆收回，所述固定杆为以上所述的固定杆。

所述的真空法兰的安装方法，其中，所述预定位前还包括：

安装密封圈，将密封圈置于法兰面之间。

所述的真空法兰的安装方法，其中，所述密封圈为金属密封圈。

本申请所给出的用于真空法兰对接的链式卡箍、安装工具及其安装方法，先将金属材质的密封圈插入待对接的两个法兰面之间；固定杆固定链式卡箍的每个卡瓣，实现预定位；安装杆可携带固定螺栓并将其旋拧在卡瓣对接处，通过法兰挤压密封圈，使得密封圈产生形变填充在法兰面之间实现密封，从而完成链式卡箍的非接触式安装，其操作简单，便于快速装卸。

附图说明

图1为本申请实施例中，卡箍的整体结构示意图；

图2为本申请实施例中，卡箍的爆炸图；

图3为本申请实施例中，安装工具的结构示意图；

图4为本申请实施例中，卡箍的安装状态示意图；

图5为本申请实施例中，密封圈的结构示意图；

图6为本申请另一实施例中，密封圈的结构示意图；

图7为本申请实施例中，密封圈的安装夹具结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

本实施例所给出的真空法兰对接的密封圈，如图1级图2所示，卡箍1包括可对接呈环形的链条，链条包括相互铰接的多个卡瓣10，卡瓣10的表面设有用来对接安装工具的固定部。其中，卡箍1可以是单根链条，使用时首尾相接并锁紧，还可以是多个链条，使用时链条的首尾顺次连接形成环形，并将连接处锁紧。本实施例中，卡箍1包括两个链条，每个链条包括两个相铰接的卡瓣10。卡瓣10外表面设置的固定部可以是孔或者卡扣等用来对接的结构，本实施例中，该固定部为固定螺孔11。链条的首尾两端的卡瓣10上都设有紧固螺孔12，通过旋拧与紧固螺孔12相适配的紧固螺栓13来锁紧卡箍1。

本申请还公开了一种用于安装上述密封圈的工具，如图3及图4所示，包括安装件2及固定件3，安装件2包括安装杆20，固定在安装杆20尾部的手柄21，固定在安装杆20端部的工作部，该工作部用来旋拧链条对接处的紧固螺栓13。本实施例中，紧固螺栓13为内六角螺栓，安装杆20端部的工作部为内六角扳手22，手柄21为适合手握旋拧的六角螺帽结构，当然也可以是其他适合手握旋拧的结构，例如一字型的横杆，或者摇柄。安装杆20为管状，通过安装杆20旋拧紧固螺栓13既能实现非接触式的远程安装，又无需采用复杂的工具，结构简单，操作便捷。

紧固螺栓13需要内六角扳手22携带送入卡瓣10的紧固螺孔12内，为了确保过程中紧固螺栓13从安装杆20上脱落，内六角扳手21临近端部处均匀的分布有一圈弹片，通过弹片向中心处收紧来夹紧紧固螺栓13的尾部，防止其脱落。

固定件3包括固定杆30，设置在固定杆30尾部的把手31及设置在固定杆30端部的延长段32，延长段32表面设有与固定螺孔11相适配的螺纹。其中，把手31为与固定杆30轴向相垂直的横向把手。使用时，将延长段32旋拧入固定螺孔11内，将卡瓣10固定在固定杆30端部，然后通过操作固定杆30将链条套在两个对接的法兰4上，再通过安装杆20将紧固螺栓13旋拧在紧固螺孔12内并旋紧，然后反向旋拧固定杆30，抽回安装杆20及固定杆30。

如图5所示，为了实现法兰4之间的密封，在两个对接的法兰4之间还设有密封圈5。该密封圈5采用金属材质，例如铝，相比传统的橡胶材质密封圈抗老化性好。该密封圈5正对法兰3端面的两侧分别设有环绕密封圈5一周的凸部51，凸部51顶部不断收缩，使得凸部51轴向截面为梯形(梯形截面的上底宽度小于0.1mm)，或者形成轴向截面为三角形的刃状，本实施例中仅以凸部51采用截面为三角形的刃状结构为例进行示例性公开。采用这样的结构设计，缩小了密封圈5与法兰4端面之间的接触面积，只要对法兰4施加一个很小的夹紧力，密封圈5的凸部51就会受到极大的压强，从而产生金属的延展性形变，将法兰4对接处的空隙填充，实现密封。同时，通过控制法兰4的夹紧力来控制密封圈5的形变量，可以使得该密封圈5可重复使用多次，每次使用时其形变量在前一次的基础上增加，直至满足密封要求，当凸部51多次使用后由于金属的延展而消失后，该密封圈5报废。

如图6所示，为了增加密封圈5的密封性，在本申请其他实施例中，凸部51可以包括高度及刃端角度均不同的两圈，分别为外圈凸部511及内圈凸部512，外圈凸部511刃高大于内圈凸部512，且外圈凸部511刃口的角度大于外圈凸部512(及内圈凸部512的刃状更为尖锐)，采用这样的结构，当法兰4的端面比较粗糙，外圈凸部511被挤压形变很大的情况下仍无法实现密封，继续对卡箍1施加预紧力就会使得内圈凸部511产生形变，从而填补法兰4接触面之间的空隙。由于内圈凹部511的刃口角度更小，其刃口处受力面积小，使得在很小的外力作用下就会产生较大的形变，因而，在外圈凸部512形变的基础上，只要再增加很小的预紧力就会使得内圈凸部511产生形变，降低操作难度。

密封圈5放入法兰4接触面之间时会受到自重的影响下滑，影响定位，也不利于远程安装。为解决该问题，本实施例中的密封圈5的圆周面上设有固定片52，固定片52沿着密封圈5的轴向向两侧延伸，形成圆弧形(沿着密封圈外缘)的金属薄片，其圆弧长度小于密封圈5的半个圆周。为了便于远程安装，密封圈5在固定片52的圆周面上开设有用来与安装夹具对接的装配部。装配部包括位于固定片52表面的缺口531，以及与缺口531连通的空腔532，缺口531与空腔532均为圆弧形，空腔532的弧度长度大于缺口531，且位置上更靠近密封圈的圆心。

如图7所示，该安装夹具包括一个可延长的伸缩杆61，伸缩杆61的端部设有固定块62，固定块62的两个侧面的中间部位分别设有内凹的卡槽63，卡槽63沿其长度方向上一端开口，另一端封闭，使得固定块62(垂直于卡槽63方向)一侧的端面的呈“工”字形，另一侧为矩形。两个卡槽63之间为连接固定块62顶面621、底面622的间隔部64。其中，间隔部64与缺口531相契合，固定块62的底面62与空腔532相适配。

密封圈5安装时，先将夹具与安装部对接，将固定块62的卡槽63开口的一端朝向装配部，并使得固定块62的底面622划入空腔532，间隔部64划入缺口531，同时固定块62的顶面覆盖在固定片52表面。这样就将密封圈5固定在固定块62上，由于卡槽63的一端为封闭的，就防止了密封圈5与固定块62对接时出现固定块62从另一侧滑出的问题。密封圈5固定在夹具上后，再操作夹具将密封圈5由上至下插入到两个法兰4之间，然后沿密封圈5轴向移动伸缩杆61，将固定块62退出缺口531，并收回伸缩杆61。其中，固定片52覆盖在法兰4的圆周面上，起到钩挂的作用，对密封圈5进行定位，防止其下滑。为了不影响法兰4与卡箍1内部凹槽的配合关系，固定片52沿轴向的尺寸小于两个法兰4对接后的厚度，即固定片52轴向的两个边界与两个法兰4外边缘之间均留存有一段空隙。该密封圈采用延展性较好的铝或金、银制备。

本申请还给出了使用上述安装工具安装该卡箍的方法，包括步骤：

S1、安装密封圈

将夹具与安装部对接，操作夹具将密封圈固定在夹具上，在操作夹具将密封圈由上至下插入到两个法兰之间，固定片覆盖在法兰的圆周面上，起到钩挂的作用，对密封圈进行定位，防止其下滑。

S2、卡箍预定位

将固定杆的延长段旋拧入密封圈的固定孔中，并将卡箍环绕在法兰对接处，使得法兰圆周边进入卡箍内的环形凹槽内。还可以事先在卡箍与法兰的接触面喷二硫化钼滑剂，减小接触表面的摩擦系数，有利于减小真空密封预紧力。

S3、固定卡箍

将固定螺栓固定于安装杆的工作部端部，并旋拧在密封圈对接处的紧固螺孔内，控制固定螺栓的旋紧程度，直至密封圈产生形变将法兰面之间的空隙填充；

S4、收回安装工具

将固定杆及安装杆收回。

本申请所给出的真空法兰对接的密封圈、安装工具及其安装方法，先将金属材质的密封圈插入待对接的两个法兰面之间；固定杆固定密封圈的每个卡瓣，实现预定位；安装杆可携带固定螺栓并将其旋拧在卡瓣对接处，通过法兰挤压密封圈，使得密封圈产生形变填充在法兰面之间实现密封，从而完成密封圈的非接触式安装，操作简单，便于快速装卸。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。