CN104314939A - 热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓 - Google Patents

热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓 Download PDF

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CN104314939A
CN104314939A CN201410424023.5A CN201410424023A CN104314939A CN 104314939 A CN104314939 A CN 104314939A CN 201410424023 A CN201410424023 A CN 201410424023A CN 104314939 A CN104314939 A CN 104314939A
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thermonuclear fusion
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CN201410424023.5A
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唐海平
李鹏远
张博
李永刚
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Guizhou Aerospace Xinli Casting and Forging Co Ltd
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Guizhou Aerospace Xinli Casting and Forging Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B13/00—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose
    • F16B13/04—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose with parts gripping in the hole or behind the reverse side of the wall after inserting from the front
    • F16B13/06—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose with parts gripping in the hole or behind the reverse side of the wall after inserting from the front combined with expanding sleeve
    • F16B13/063—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose with parts gripping in the hole or behind the reverse side of the wall after inserting from the front combined with expanding sleeve by the use of an expander

Abstract

本发明公开了一种热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓，主要由上端螺母、螺栓、下端螺母组成，螺栓的中段为圆锥形、中上段和中下段为八角面形、上端和下端为螺纹结构，膨胀套为圆锥形且一侧设有轴向槽，膨胀套设置在螺栓中段外并与螺栓中段的圆锥形配合，上端螺母设在螺栓上，上端内六角锥端紧定螺钉紧定在隔套上端面，垫圈设有内八角面结构与螺栓中下段的八角面配合，下端螺母设在螺栓下端，下端内六角锥端紧定螺钉紧定在垫圈的下端面，本发明能将连接件精准定位，连接成为一体，防止相互移动；且具有锁死功能，可防止松动而导致的紧固失效，特别适合用于热核聚变堆磁体支撑系统中的关键、精密结构件的连接，安全可靠。

Description

热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓
技术领域
本发明属于机械紧固件技术领域，特别涉及一种热核聚变堆磁体支撑系统用的锁紧膨胀螺栓。
背景技术
国际热核聚变实验堆(简称ITER)计划，是2005年由欧盟、中国、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度七方参加建造的国际热核聚变实验堆，目的是研发出可控核聚变技术，并最终为人类提供无限的、清洁的、安全的新能源，该计划是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，而热核聚变堆的磁体支撑系统包括有重力支撑、极向场线圈支撑和校正场线圈支撑，重力支撑不仅承受托卡马克装置一万吨净重，还将承受装置放电运行及极端条件下产生的巨大脉冲电磁力，因此，磁体支撑系统相关部件连接件的强度和紧固力就至关重要。
目前，一般的零部件间的螺纹连接结构，通常采用螺栓穿过螺孔，再用垫圈和螺母紧固的简单连接结构，这种连接结构，螺孔与螺栓间有很大的间隙，连接件不能成为一体，且只有螺母与螺栓的紧固预紧力，当设备运行受巨大冲击力时，连接件间因螺孔与螺栓有很大的间隙，连接件间极易相对移动；螺母也容易松动，失去紧固的作用。而对于热核聚变堆磁体支撑系统中的关键、精密结构件的连接，若采用常规的、简单的螺纹连接结构显然是不能满足其运行要求的。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，设计提供了一种热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓，通过特殊的膨胀结构，能将连接件精准定位，连接成为一体，防止相互移动；且具有锁死功能，可防止松动而导致的紧固失效。
本发明的技术方案是：
一种热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓，主要由上端螺母、螺栓、下端螺母组成，所述螺栓的中段为圆锥形、中上段和中下段为八角面形、上端和下端为螺纹结构，隔套设有内八角面结构，隔套设在螺栓中上段外并与螺栓中上段的八角面配合，膨胀套为圆锥形且一侧设有轴向槽，膨胀套设置在螺栓中段外并与螺栓中段的圆锥形配合，上端螺母设在螺栓上端，上端内六角锥端紧定螺钉通过上端螺母中设置的螺孔紧定在隔套上端面，垫圈设有内八角面结构与螺栓中下段的八角面配合，下端螺母设在螺栓下端，下端内六角锥端紧定螺钉通过下端螺母中设置的螺孔紧定在垫圈的下端面。
所述上端螺母的下端面与隔套的上端面接触，垫圈的上端面与所连接的连接件的下端面接触，下端螺母的上端面与垫圈的下端面接触。
所述上端内六角锥端紧定螺钉、下端内六角锥端紧定螺钉分别为两个以上。
所述各部件的材质为316LN奥氏体不锈钢。
本发明的紧固和锁死原理为：上端螺母与螺栓上端螺纹配合旋转，推动隔套向下移动，从而推动带有轴向槽的膨胀套向下移动，再由螺栓中段锥形胀大膨胀套，使膨胀套与连接件的螺孔胀紧成为一体，产生摩擦握裹力，保证连接件精准定位，防止相互移动；当分别紧固上端螺母和下端螺母，并用上端内六角锥端紧定螺钉旋入上端螺母，紧定隔套上端面，进行锁死，防止上端螺母松动而紧固失效；将下端内六角锥端紧定螺钉旋入下端螺母，紧定住垫圈下端面，进行锁死，防止下端螺母松动而紧固失效。
本发明的有益效果和优点在于：
本发明采用特殊的膨胀结构，能将连接件精准定位，连接成为一体，防止相互移动；且具有锁死功能，可防止松动而导致的紧固失效，特别适合用于热核聚变堆磁体支撑系统中的关键、精密结构件的连接，安全可靠。
附图说明
图1是本发明的热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓主剖视图；
图中：1-上端螺母、2-上端内六角锥端紧定螺钉、3-隔套、4-膨胀套、5-螺栓、6-垫圈、7-下端内六角锥端紧定螺钉、8-下端螺母、9-轴向槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
如图1所示，一种热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓，主要由上端螺母1、螺栓5、下端螺母8组成，所述螺栓5的中段为圆锥形、中上段和中下段为八角面形、上端和下端为螺纹结构，隔套3设有内八角面结构，隔套3设在螺栓5中上段外并与螺栓5中上段的八角面配合，膨胀套4为圆锥形且一侧设有轴向槽9，膨胀套4设置在螺栓5中段外并与螺栓5中段的圆锥形配合，上端螺母1通过螺栓5上端的螺纹设在螺栓5上，上端内六角锥端紧定螺钉2通过上端螺母1中设置的螺孔紧定在隔套3上端面，垫圈6设有内八角面结构与螺栓5中下段的八角面配合，下端螺母8通过螺栓5下端的螺纹设在螺栓5上，下端内六角锥端紧定螺钉7通过下端螺母8中设置的螺孔紧定在垫圈6的下端面。
本发明的热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓装配过程主要是：
膨胀套4由螺栓5上端，装到螺栓5的中段，与螺栓5的中段圆锥形配合；隔套3由螺栓5上端装入，隔套3的八角面与螺栓5的中上段八角面配合；再将上端螺母1与螺栓5上端的螺纹配合装配，使上端螺母1下端面与隔套3上端面接触，隔套3下端面与膨胀套4上端面接触；将预装配好的高强度锁紧膨胀螺栓由螺栓5下端穿过需要连接件的螺孔，其连接件的螺孔需要加工为隔套3和膨胀套4的外形成小间隙配合孔，将垫圈6由螺栓5下端装入，与螺栓5的中下段八角面配合；再将下端螺母8与螺栓5下端的螺纹配合装配，使下端螺母8上端面与垫圈6下端面接触，垫圈6上端面与连接件端面接触；预紧上端螺母1，使膨胀套4向螺栓5下端移动，因膨胀套4上开有轴向槽，当膨胀套4向螺栓5下端移动时，螺栓5中段的锥形胀大膨胀套4，膨胀套4与连接件的螺孔胀紧成为一体，产生摩擦握裹力，保证连接件精准定位，防止相互移动；预紧下端螺母8，使垫圈6上端面与连接件端面紧固贴牢；再分别紧固上端螺母1和下端螺母8，将连接件牢牢紧固在一起。最后将上端内六角锥端紧定螺钉2旋入上端螺母1，紧定住隔套3上端面，进行锁死，防止上端螺母1松动而紧固失效；将下端内六角锥端紧定螺钉7旋入下端螺母8，紧定住垫圈6下端面，进行锁死，防止下端螺母8松动而紧固失效。
进一步地，所述上端内六角锥端紧定螺钉2、下端内六角锥端紧定螺钉7分别为两个以上。
进一步地，本发明中的热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓各部件材质为316LN奥氏体不锈钢，在4K温度时，屈服强度大于700Mpa、抗拉强度大于1385Mpa，其强度可满足热核聚变堆磁体支撑系统中的关键、精密结构件的连接需要，安全可靠。
此外，本发明中的热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓各部件材质还可为A286铁基合金，在4K温度时，屈服强度大于1280Mpa、抗拉强度大于860Mpa，或者All0y 718镍基合金，4K温度时，屈服强度大于1600Mpa、抗拉强度大于1350Mp，其强度高，可满足连接要求高的结构件使用，安全可靠，使用寿命长。

Claims (4)

1.一种热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓，主要由上端螺母(1)、螺栓(5)、下端螺母(8)组成，其特征在于所述螺栓(5)的中段为圆锥形、中上段和中下段为八角面形、上端和下端为螺纹结构，隔套(3)设有内八角面结构，隔套(3)设在螺栓(5)中上段外并与螺栓(5)中上段的八角面配合，膨胀套(4)为圆锥形且一侧设有轴向槽(9)，膨胀套(4)设置在螺栓(5)中段外并与螺栓(5)中段的圆锥形配合，上端螺母(1)设在螺栓(5)上端，上端内六角锥端紧定螺钉(2)通过上端螺母(1)中设置的螺孔紧定在隔套(3)上端面，垫圈(6)设有内八角面结构与螺栓(5)中下段的八角面配合，下端螺母(8)设在螺栓(5)下端，下端内六角锥端紧定螺钉(7)通过下端螺母(8)中设置的螺孔紧定在垫圈(6)的下端面。
2.根据权利要求1所述的热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓，其特征在于所述上端螺母(1)的下端面与隔套(3)的上端面接触，垫圈(6)的上端面与所连接的连接件的下端面接触，下端螺母(8)的上端面与垫圈(6)的下端面接触。
3.根据权利要求1所述的热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓，其特征在于所述上端内六角锥端紧定螺钉(2)、下端内六角锥端紧定螺钉(7)分别为两个以上。
4.根据权利要求1所述的热核聚变堆磁体支撑锁紧膨胀螺栓，其特征在于所述各部件的材质为316LN奥氏体不锈钢。
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