用于核电蒸汽发生器的防松螺栓的制作方法

本实用新型涉及工业紧固件技术领域，具体涉及一种防松结构螺栓。

背景技术：

在装备制造行业中，螺栓连接结构被应用广泛，核电站核岛设备蒸汽发生器内部运行环境苛刻，换热气体温度达200～500℃，流速高达30米/秒。内部构件密封和紧固所用的螺栓与螺孔在高温下会产生热膨胀，换热气体高速流动使会产生高频振动，使螺栓的预紧力释放使螺纹逆转。一旦螺栓产生松动会损坏螺栓以及设备，核电站蒸汽发生器运行时螺栓产生松动难以预见，轻则停堆检修，重则造成核电事故。

目前蒸汽发生器内部构件紧固螺栓所用的防松方法为将螺栓与紧固件接触位置进行焊接或者对螺纹处进行破坏性焊接。这种方法存在以下缺点：1.螺栓与紧固件焊接所用的焊材和焊接工艺需要进行严格的焊接测试，焊接后需要进行无损探伤检测，耗时耗力；2.螺栓点焊位置要求环向多点均匀焊接，蒸汽发生器内部构件结构复杂，内部空间狭小，不便于焊接；3.螺栓拆除时将面临报废，需要重新制作新螺栓，增加了成本；4.螺栓拆除需要对焊接位置进行打磨或切割螺栓，蒸汽发生器内部清洁度要求高，打磨产生的铁屑会对内部造成污染。

因此，目前亟需解决的问题是设计一种能够应用于核电蒸汽发生器内部构件中的螺栓连接结构使螺栓在高温及高频振动的环境中螺纹防松效果更佳显着，螺栓拆卸更佳便捷。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种类似棘轮机构的螺纹防松结构，使防松螺栓预紧后，垫片会将螺栓卡住，实现螺栓在高温及高频振动的条件下不会产生松动的作用，同时设计了一种拆卸结构，在需要拆除时能在不破坏原有结构的情况下轻松拆除，重复使用。

本实用新型提供一种防松螺纹，其中包括止逆法兰螺栓1、止逆垫片2、通孔件3、拆卸压环4及螺纹孔件。

所述止逆法兰螺栓1包括法兰段11和连接于法兰段11下端的螺杆13，如图3所示；

所述止逆垫片2套设在螺杆13上，如图4～10所示，止逆垫片2上端具有上齿21，法兰段11下表面有与上齿21相配合的止逆槽112(如图3、图11、图12所示)，止逆垫片2下端具有下齿22；

所述通孔件3为被锁紧件，如图1、图2所示，套设在螺杆13上且位于止逆垫片2下端，通孔件3上表面有与下齿22相配合的通孔件槽体31；

所述螺杆13下端连接在螺纹孔件上，如图1、图2所示；

所述拆卸压环4套于法兰段11上，并可相对法兰段11向下移动，如图2所示。

进一步地，所述上齿21与止逆槽112具有相对应的斜面，使得螺栓预紧过程中，上齿21与止逆槽112可相对滑动，上齿21滑出止逆槽112。

进一步地，所述上齿21具有弹性，能够被下压变形，无压力时能够恢复原来状态，使得上齿21在预紧过程中可从止逆槽112中滑出，拆卸过程中可被拆卸压环4压出止逆槽112；

优选地，上齿21斜面与止逆垫片上表面形成夹角γ为10～50°，所述止逆槽112斜面与法兰段11下表面夹角α为10～50°，更优选为20～30°；

优选地，上齿数量为3～24个，更优选为12个。

进一步地，所述止逆垫片2外径大于法兰段11外径，使得套于法兰段11上的拆卸压环4能够下压到止逆垫片2上表面的上齿21。

进一步地，所述下齿22连接于止逆垫片2的下表面，插入通孔件槽体31中，使得止逆垫片2与通孔件3无相对滑动；

优选地，所述下齿22的数量为2～20个，优选为3个，均匀分布在止逆垫片2下表面。

更优选地，在水平方向上，下齿22斜面与止逆垫片下表面倾斜角度为β(如图4所示)。为使止逆垫片受力更加均匀，优选地，倾斜角度β大于倾斜角度γ，优选地倾斜角度β为30～60°，更优选为45°，使得在预紧过程，下齿22不会从通孔件槽体31中滑出。

进一步地，所述法兰段11上端为法兰段上部111，法兰段上部111下端连接有柱状的法兰段下部113，法兰段下部113的外径不小于法兰段上部111外径，使得拆卸压环4可从法兰段11上端套入与取出，法兰段下部113下端与螺杆13相连；

优选地，法兰段下部113外侧设置有外螺纹，拆卸压环4内侧设置有相对应的内螺纹，使得拆卸压环4能够在法兰段下部113上旋转向下移动。

优选地，法兰段下部113与螺杆13之间还可以连接有凸台12，

所述凸台12上端与法兰段下部113下表面相连，凸台12外径小于法兰段下部113外径，使得止逆槽112露出，不被凸台12遮挡；

凸台12下端与螺杆13相连，凸台12外径大于止逆垫片2的内径，使得止逆垫片2上表面与法兰段下部113下表面之间具有间隙。

本实用新型还提供了一种核电构件紧固防松动方法，采用所述用于核电蒸汽发生器的防松螺栓，包括如下步骤：

步骤1.将止逆垫片2套于止逆法兰螺栓螺杆13上；

步骤2.将螺杆13穿过通孔件3，并与螺纹孔件相连；

步骤3.将止逆垫片2下齿22置于通孔件上端的槽体31中，使止逆垫片2与通孔件3相对固定；

步骤4.预紧止逆法兰螺栓1，止逆垫片上齿21与止逆法兰螺栓1的法兰段下部113下表面接触后，上齿21会随着与螺栓接触面及止逆槽112面的形状而发生弹性变形，当预紧力矩达到要求时止逆垫片上齿21若未进入止逆法兰螺栓止逆槽112，可继续预紧，使其进入邻近止逆槽112内，此时达到螺纹防松的效果。

优选地，所述方法还包括如下拆卸步骤：

步骤11.将拆卸压环4套于止逆法兰螺栓1的法兰段11上；

步骤12.使拆卸压环4相对法兰段11向下移动，将止逆垫片2的上齿21抵出止逆槽112，解除止逆垫片2对螺栓法兰段11的固定；

步骤13.向上旋转止逆法兰螺栓1，使得止逆法兰螺栓1、止逆垫片2、通孔件3、螺纹孔件相互分离；

步骤14.从法兰段11上取下拆卸压环4。

由于采用上述技术方案，本实用新型较好地实现了发明目的，有如下的优点：

1.本实用新型为机械防松结构，即使在高频振动下零件间产生磨损，仍然能够达到防止松动的效果；

2.有别于现有技术中采用增大摩擦的方式防松动，本实用新型采用限位固定方式防松，不会受到高温的热涨现象及高频振动影响，尤其是使用在核电站核岛设备蒸汽发生器内部时，由于核电站蒸汽发生器内部运行环境极为苛刻，冷热温差达到几百度，并伴随高频振动，同时检修周期长，普通防松螺栓结构难以保证装置稳定，而本实用新型装置可在苛刻状态下仍能稳定固定，无任何松动；

3.由于未对螺杆及螺纹进行改造，不会影响螺栓强度等级；

4.实现了螺纹防松装置的可拆卸功能，且拆卸过程对装置无损伤，装置可重复利用；

5.拆卸方便，拆卸压环可作为工具仅制作一件即可拆卸全部适用规格的止逆法兰螺栓。

附图说明

图1示出本实用新型一种优选实施方式的螺纹预紧后防松结构示意图

图2示出本实用新型一种优选实施方式的螺栓拆卸结构示意图

图3示出本实用新型一种优选实施方式的止逆法兰螺栓示意图

图4示出本实用新型一种优选实施方式的止逆垫片示意图

图5示出本实用新型一种优选实施方式的止逆垫片结构示意图

图6示出本实用新型一种优选实施方式的止逆垫片结构示意图

图7示出本实用新型一种优选实施方式的止逆垫片结构示意图

图8示出本实用新型一种优选实施方式的止逆垫片结构示意图

图9示出本实用新型一种优选实施方式的止逆垫片结构示意图

图10示出本实用新型一种优选实施方式的止逆垫片结构示意图

图11示出本实用新型一种优选实施方式的止逆法兰螺栓结构示意图

图12示出本实用新型一种优选实施方式的止逆法兰螺栓结构示意图

图13示出本实用新型一种优选实施方式的通孔件结构示意图

图14示出图13中a-a线的剖视图

图15示出本实用新型一种优选实施方式的拆卸压环结构示意图

图16示出图15中a-a线的剖视图

各附图标记如下：

1-止逆法兰螺栓

11-法兰段

12-凸台

13-螺杆

111-法兰段上部

112-止逆槽

113-法兰段下部

2-止逆垫片

21-上齿

22-下齿

3-通孔件

31-通孔件槽体

4-拆卸压环

α-止逆法兰螺栓止逆槽斜面与止逆法兰螺栓下表面角度

γ-止逆垫片上齿倾斜面与止逆垫片上表面倾斜角度

β-止逆垫片下齿斜面与止逆垫片下表面倾斜角度

d-止逆螺栓凸台直径

m-螺纹段

具体实施方式

以下通过实施例来进一步解释或说明本

技术实现要素：
。但所提供的实施例不应被理解为对本实用新型保护范围构成限制，通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。这里所说的上、下是指螺栓竖直固定在螺纹孔件中时螺栓所处状态，螺栓头部在上，螺栓螺杆方向在下，如图1所示，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在工业生产中，常会出现高温、高振动等机械需要螺栓连接，如核电站核岛设备蒸汽发生器内部，热膨胀和高频振动使得现有的螺栓极易发生螺纹逆转，螺栓产生松动。现有的螺纹防松结构为采用增大螺栓与工件表面摩擦系数或使用弹性组件的方式进行防松，此种结构在高温、高振动情况下由于受到热膨胀影响，无法继续有效的达到防松效果。

为了解决此问题，本发明人进行了锐意研究，提出了采用机械结构实现防松功能，具体的，如图1所示，本装置包括止逆法兰螺栓1、止逆垫片2、通孔件3、拆卸压环4及螺纹孔件。

所述止逆法兰螺栓1包括法兰段11和连接于法兰段11下端的螺杆13，所述止逆垫片2套设在螺杆13上，如图4～10所示，止逆垫片2上端具有上齿21，法兰段11下表面有与上齿21相配合的止逆槽112(如图3、图11、图12所示)，止逆垫片2下端具有下齿22；

所述通孔件3为被锁紧件，如图1、图2所示，套设在螺杆13上且位于止逆垫片2下端，通孔件3上表面有与下齿22相配合的通孔件槽体31；

所述螺杆13下端连接在螺纹孔件上，如图1、图2所示；

所述拆卸压环4套于法兰段11上，并可相对法兰段11向下移动，如图2所示。

具体的，本装置通过上齿21与止逆槽112的配合实现止逆螺栓1与止逆垫片的锁死，所述止逆垫片2上端设有上齿21，如图4～7所示，止逆槽112为在法兰段11下表面向上开槽(如图2、图11、图12所示)，止逆槽112的位置与上齿21相对应，当装置预紧后，上齿21可卡入所述止逆法兰螺栓1的止逆槽112中，实现锁死。

为使螺栓在预紧过程中上齿21不会被止逆槽112卡住，预紧过程中上齿21必须可以从止逆槽112内滑出，本发明人对止逆槽112及上齿21进行了独特设计，在止逆槽112的槽体与螺纹预紧方向相反的一侧设有斜面，斜面与止逆法兰螺栓1下表面角度为α(如图1～3所示)，上齿21从水平方向上看相对于止逆垫片2上表面向上倾斜，其倾斜角度为γ，如图6所示。螺纹预紧时，上齿21可沿止逆槽112的斜面滑动，从而实现止逆垫片2与止逆法兰螺栓1相对滑动。

进一步地，所述上齿21具有弹性，使得上齿21在预紧过程及拆卸后可恢复至原来状态。优选地，通过对止逆垫片2本体冲压或其他机械加工方法成形上齿21。

优选地，止逆垫片2厚度为2～10毫米，材质优选用耐高温、弹性好的钢材。

发明人发现，倾斜角度α较大时，预紧过程中止逆垫片2与止逆法兰螺栓1摩擦较大，不易相对滑动，而α较小时，止逆效果受到影响，本实用新型α为10～50°，优选15～40°，更优选20～30°；倾斜角度γ与切斜角度α基本相同。

进一步地，俯视方向上看，上齿21倾斜方向可以是向止逆垫片2的圆心倾斜(如图10)，也可以是向止逆垫片2的周向倾斜(如图7、图8)，或上述两种倾斜方式的结合；本实用新型优选向止逆垫片2的周向倾斜，此倾斜方向下止逆垫片寿命更长。

进一步地，所述上齿21倾斜部分可以是平板结构，如图6～8所示，也可以是一级弯折结构，倾斜部分上部弯折成与止逆槽112槽底平行的截面，如图10所示，优选弯折结构(如图10中标号21所示)，以达到更好的卡止效果。

进一步地，止逆槽112数量为3～24个，使得螺栓预紧并到达预紧力要求时，允许螺栓朝预紧力方向继续扭转1/4圈以内的范围，止逆槽112数量优选为12个，均匀分布在止逆法兰下部113下表面，使得防松螺栓锁死后，螺栓受力更加均匀。

进一步地上齿21数量可以小于等于止逆槽112数量，优选与止逆槽数量相等。

本实用新型实现了用于核电蒸汽发生器的防松螺栓的可拆卸功能，所述止逆垫片2的外径大于法兰段下部113的外径，将上齿21设置在靠近止逆垫片2上表面的圆周外侧，如图5～7，上齿21部分露出螺栓法兰段下部113，使得拆卸压环4沿着法兰段11向下移动时能够压迫上齿21，使上齿21退出止逆槽112，解除对止逆法兰螺栓1的锁死。

进一步地，当上齿21沿垫片2径向向止逆垫片2的圆心向上倾斜时(如图10所示)，止逆槽112可以在法兰段11下表面相对靠外位置(如图11所示)，也可以在法兰段11下表面圆周外沿位置(如图12所示)；当上齿21沿垫片2周向倾斜时(如图7～9所示)，止逆槽112位于法兰段下部113下表面圆周外沿处(如图12所示)。

所述下齿22连接于止逆垫片2的下表面，插入通孔件槽体31中，使得止逆垫片2与通孔件3无相对滑动，这里的下齿22可以是齿形结构，也可以是柱状结构、锥形结构等，只要能够实现与通孔件槽体31配合固定即可。

优选地，将下齿22设计成与上齿21倾斜方向相反的齿状结构，使得在螺栓预紧时下齿22受力更加均匀，在水平方向上，下齿22斜面与止逆垫片下表面倾斜角度为β(如图4所示)。为使止逆垫片受力更加均匀，优选地，倾斜角度β大于倾斜角度γ，优选地倾斜角度β为30～60°，更优选为45°。

下齿22数量为2～10个，优选为3个，分散在止逆垫片2下端，优选均匀分布，使得螺栓在高温、高频振动、高扭矩情况下下齿22能与通孔件3仍然紧密结合。

进一步地，为了提高止逆垫片的强度，所述下齿22优选在止逆垫片2的下表面靠近圆心位置。

进步一的，所述通孔件槽体31数量与下齿22数量相同。

所述的止逆法兰螺栓1包含法兰段11、螺杆13，法兰段上部111为螺栓头结构，如六角头、圆头、方形头、沉头，能够配合工具旋拧即可，法兰段下部113为柱形。

进一步地，法兰段下部113外径不小于法兰段上部111外径，使得拆卸压环4能够自由的从法兰段头部放入或拆离，并可沿着法兰段11向下移动。

优选地，法兰段下部113外侧设置有螺纹段m，拆卸压环4内侧设置有对应的螺纹段，使得拆卸压环4能够在法兰段11上旋转向下。

所述法兰段下部113与螺杆13之间还可以连接有凸台12，法兰段11下表面与凸台12上表面连接，凸台下表面12与螺杆13连接。

进一步地，所述凸台12为柱体，与法兰下部113及螺杆13同轴心，如图3所示，凸台12的外径d大于螺杆13的外径，凸台12外径小于法兰段下部113外径，并使止逆槽112露出，不被凸台12遮挡，使得当止逆法兰螺栓1与止逆垫片2预紧后，止逆垫片2与止逆法兰螺栓法兰段11下表面存在间隙，便于螺栓拆卸时拆卸压环4将止逆法兰螺栓上齿21退出止逆槽112。

进一步地，防松螺栓预紧后，上齿21的上端将卡入止逆槽112内，凸台12的高度低于上齿21向上倾斜的高度，凸台12的高度应高于上齿21向上倾斜高于与止逆槽深度之差。

所述拆卸压环4能够沿着法兰段11向下移动，使得拆卸压环4下表面可接触到上齿21，并压迫上齿21使其退出止逆槽112。

拆卸压环4与法兰段11的连接可以是螺纹连接、滑轨连接、卡扣连接等，只要能够达到拆卸压环4可沿着法兰段11向下移动即可，优选地，拆卸压环与法兰段11螺纹连接，法兰段11外侧具有外螺纹，拆卸压环4具有相配合的内螺纹，通过旋转拆卸压环4，实现拆卸压环4相对于法兰段11向下移动。

进一步地，所述止逆压环4的外环可以为外六角、外侧设有圆孔的圆形或其它可实现方便旋转的外形，优选上端为具有与止逆法兰螺栓1配合的内螺纹的环形结构，下端为同轴环形结构，下端环内径略大于上端环内径，如图11。

本实用新型所述用于核电蒸汽发生器的防松螺栓的预紧，包括以下步骤：

步骤1.将止逆垫片2套于止逆法兰螺栓螺杆13上；

步骤2.将螺杆13穿过通孔件3，并与螺纹孔件相连；

步骤3.将止逆垫片2下齿22置于通孔件上端的槽体31中，使止逆垫片2与通孔件3相对固定；

步骤4.预紧止逆法兰螺栓1，止逆垫片上齿21与止逆法兰螺栓1的法兰段下部113下表面接触后，上齿21会随着与螺栓接触面及止逆槽112面的形状而发生弹性变形，当预紧力矩达到要求时止逆垫片上齿21若未进入止逆法兰螺栓止逆槽112，可继续预紧，使其进入邻近止逆槽112内。

进一步地，所述方法还包括拆卸过程，其包括以下步骤：

步骤11.将拆卸压环4套于止逆法兰螺栓1的法兰段11上；

步骤12.使拆卸压环4相对法兰段11向下移动，将止逆垫片2的上齿21抵出止逆槽112，解除止逆垫片2对螺栓法兰段11的固定；

步骤13.向上旋转止逆法兰螺栓1，使得止逆法兰螺栓1、止逆垫片2、通孔件3、螺纹孔件相互分离；

步骤14.从法兰段11上取下拆卸压环4。

所述步骤4过程中，随着止逆法兰螺栓1的预紧，法兰段下下部113下表面将接触到上齿21，继续预紧过程中，存在3种状态，

状态1：法兰段下部113下表面与上齿21接触并压迫上齿21，使上齿21变形；

继续预紧，出现状态2：上齿21卡入止逆槽112中，上齿恢复原形状；

继续预紧，出现状态3：上齿21与止逆槽112斜面相接触，斜面压迫上齿21，使上齿21变形，上齿21与止逆槽112斜面相对滑动，使得上齿21滑出止逆槽112；

随着止逆法兰螺栓1的预紧，状态1～3依次重复出现，直至预紧力矩达到要求，且上齿21进入止逆槽112中，此时为防松螺栓最终锁止状态。

锁止状态下，上齿21上端顶住止逆槽112槽体无斜面侧，使得止逆法兰螺栓1持续受到螺栓预紧方向的力，实现防松动功能。即使使用在内部环境极为苛刻的核电站核岛设备蒸汽发生器中，高温差、高频振动也无法影响本装置的锁止效果。

本实用新型所述的用于核电蒸汽发生器的防松螺栓，不但可实现按要求扭矩预紧且无防松动的效果，还具有预紧操作简单、预紧时操作空间需要求小、操作过程对核电站核岛设备蒸汽发生器内部无污染的优点。

根据上述的实施例对本实用新型作了详细描述。需说明的是，以上的实施例仅仅为了举例说明本实用新型而已。在不偏离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域技术人员可以设计出本实用新型的多种替换方案和改进方案，其均应被理解为在本实用新型的保护范围之内。