CN1060425A - 附加螺纹装入大螺纹孔中的方法和装置 - Google Patents

Abstract

为了对一个大直径的内螺纹孔(2)的内螺纹 (2b)进行修理，可以在该内螺纹孔中引入一个附加 螺纹。该附加螺纹是以缠绕在一个圆柱体螺纹表面 上的方式被装入该内螺纹孔(2)的，该圆柱体被拧入 一个内螺纹对中环内，该对中环与该内螺纹孔(2)的 入口部分(2a)相接合。附加螺纹放到内螺纹(2b)上 后，通过一个固定销使其固定就位，该固定销穿过该 附加螺纹并与内螺纹孔(2)孔壁相接合。本发明还涉 及能实现本发明的方法的各种工具。

Description

本发明涉及一种通过把一个螺旋形的附加螺纹装入一个大直径的内螺纹孔中，从而可对该内螺纹孔中的内螺纹进行修理的方法和装置。

加压力的核反应堆容器有一个上法兰，该容器的盖子通过几个大直径螺栓拧入该法兰上的内螺纹孔中而牢牢固定在该容器法兰上。这样就确保了容器的密封性和容器和盖子连接的牢固性。当反应堆处于工作状态时，反应堆中的冷却水是在很高的压力下在该容器内循环流动的。

在对容器的盖子进行多次拆卸和重新安装的过程中，该法兰上的内螺纹孔容易受到磨损和损坏，容器与容器盖子连接的牢固性就会降低。

此外，在螺栓拧转时也可能发生在内螺纹孔中卡住的问题，因为拧转螺栓时，从内螺纹孔中铰下来的金属屑可能会掉在螺纹的底部，从而使螺栓卡住。

此时就必须通过机械加工切断该螺栓並把它取出来。进行这项工作费时很多而且也相当困难。

目前已提出了若干种修理大直径的内螺纹孔中受磨损和损坏的内螺纹的方法。特别是已经有人提出了在内螺纹孔中固定一个螺纹形附加螺纹的提议。

法国专利FR-A-80-01461中就介绍了一种修理大直径内螺纹的方法，该方法包括：在该内螺纹孔壁上加工出若干个环形槽，然后再在该内螺纹孔中装入由许多个扇形体形成的一个附加螺纹，该附加螺纹用销子固定在内螺纹的底部，因此它不需要使用专用工具。但是这种方法需要费很长的时间，因此因反应堆停工时间的增加所引起的风险也就显著增加了。

人们还了解到可以利用某种工具来把一个中等直径的附加螺纹装在内螺纹孔的内部，这种工具包括一根杆，该杆的上部有一个操纵手柄，而在其下部则开有一个通过轴线的横槽。该槽可与附加螺纹的一个驱动螺纹相互配合，从而通过拧转就可以把该附加螺纹装入需要修理的内螺纹孔中。

在附加螺纹已经拧入螺纹孔中並取出工具以后，使用适当的工具将驱动螺纹折断。此时该附加螺纹就可以安装一个装配螺钉或装配螺栓，而不需要任何辅助工序。

但是上述工具和方法並不适用于大直径的内螺纹孔，因为这种大尺寸螺纹孔的修理需要使用某种附加螺纹来完成。

本发明的目的在于提供一种把螺旋形附加螺纹装入一个大直径内螺纹孔中从而实现对孔中的内螺纹进行修理的方法，在本发明方法中，附加螺纹可被拧入内螺纹孔中。本发明方法简便、快速，並且可以获得有效而坚固的附加螺纹连接，因此使用经过这种方法修理的内螺纹孔，螺纹组件的机械性能得到了显著改善。

为了达到上述目的，该附加螺纹以缠绕在一个圆柱表面的螺纹部分上的方式被引入该内螺纹孔中，圆柱体被拧入一个内螺纹对中环内，该对中环与内螺纹孔的入口部分相接合，从而形成一个该孔的内螺纹的附加部分;将该附加螺纹放在该孔的内螺纹上;通过一个固定销使该附加螺纹固定就位，该固定销穿过附加螺纹並与内螺纹孔的孔壁相接合。

为了便于理解本发明，实现本发明所述方法的工具及该方法的一个实施例将作为一个不受限定的例子並结合附图在下文中介绍，这个实施例是就加压水反应堆容器盖的连接法兰上的内螺纹孔的修理而论的。

图1是一个内螺纹孔沿其对称的垂直平面所截取的剖面图，经机械加工而成的该内螺纹孔位于加压水反应堆容器盖子的连接法兰上;

图2是用来修理图1所示的内螺纹孔的一个附加螺纹的侧视图;

图3是与图2中的件3相对应的顶视图;

图4是图2中所示的附加螺纹的横剖面图;

图5是一个工具的透视图，该工具可使附加螺纹与内螺纹孔对中並且拧入该内螺纹孔中;

图6是图5中所示的工具沿其对称的垂直平面所截取的剖面图;

图7是一个工具的侧视图，该工具可使附加螺纹放在该内螺纹孔中;

图8A和图8B分别是图7中所示的工具沿其垂直平面所截取的上部和下部剖面图;

图9是一个工具沿一垂直平面所截取的剖面图，该工具可对附加螺纹和内螺纹孔壁进行钻孔，以便对附加螺纹安装固定销;

图10是附加螺纹的端部详图，图中该固定销已装入附加螺纹中。

图1示出了加压水反应堆容器的上法兰的一个组成部分1，其上加工出了一个孔2，该孔与容器上法兰的上表面1a相通，该上表面即为法兰与容器盖子的接合面。加工成盲孔形式的孔2由光滑的入口部分2a，内螺纹部分2b，孔的底部2c等部分组成，其中加入口部分2a可使紧固螺栓的装入更加方便，孔的底部2c则构成该容器上法兰的镗孔的末端。当孔2的内螺纹部分2b出现了某些磨损和损坏后，就必须装入一个附加螺纹。

图2示出了一个螺旋形螺纹4，它可以用来对孔2中的内螺纹部分2b进行修理。从图2可见，附加到孔2的螺纹4采用了相近螺纹圈数的螺旋形线圈的形式，它的长度应该基本上与需要的修理的内螺纹部分2b的螺纹长度相符合。

图3示出了该附加螺纹4的下部有一个末端螺纹6，大体上沿向朝内侧弯曲，制造螺纹4的材料硬度显著高于反应堆容器所用钢料的硬度。

图4示出了附加螺纹4的横刮面，该横剖面的形状为带有圆角的平行四边形，其半剖面由对称轴5所确定，它的形状与内螺纹2b的各螺纹之间的间隙的形状相一致。

图5示出了一种用来使附加螺纹4与处于工作位置的内螺纹孔（例如孔2）对中並将其拧入的工具8，孔2的工作位置在容器法兰的上表面1a上。工具8包括一个圆柱体9，附加螺纹4就被绕在该圆柱体上;一个沿轴线方向被固定在该圆柱体上的圆杆10和一个被径向固定在手柄（11a，11b）上的对中环11，在圆杆10的上端有一个成型部分10a，该部分可以与某种工具相啮合而使圆柱体和圆杆10围绕它们的公共轴线旋转，如箭头12所示的方向，该成型部分10a最好做成六方棱柱形状，这样用一个板手就可以使圆杆10旋转，就好像板手拧一个螺钉和螺母一样。

图6示出了工具8的圆柱体9的外表面上车有螺纹9a，这样圆柱体9就可以与对中环11内孔中的内螺纹部分13相啮合。螺纹9a可以使附加螺纹4保持在圆柱体9的外表面上，附加螺纹4拧入螺纹孔2中之前，是缠绕在圆柱体9上並与之相啮合的。此外，螺纹9a是被平截的，因而包括圆柱体9和绕在该圆柱体上的螺纹4在内的组件才能拧入对中环11的内螺纹孔13中与之相啮合。对中环11有一个截头圆锥形的接合部分14，该接合部分可被放入孔2的入口部分2a中，並且利用手柄11a和11b将它固定在其位置上。在对中环11的接合位置，内螺纹13位于孔2的内螺纹2b的延长部分。

此外，圆柱体9上加工有一个上平台15，圆杆10就固定在此平台上;一个下平台16，螺杆18在平行於圆柱体轴线17的某个位置上拧入该下平台並且在内螺纹孔内的某一偏心位置上穿过该平台16。

为了把附加螺纹4装入内螺纹孔2中，对中环11应把它的截头圆锥形的末端14放在孔2中与孔2的入口部分2a相配合。操作人员可以利用手柄11a和11b使对中环11保持在孔2的入口部分的位置上。如果条件合适的话，也可以采用一个固定在与孔2相邻的内螺纹孔中的工具使对中环保持在容器法兰上。

其上绕有附加螺纹4的圆柱体9被放入和拧进对中环11的内螺纹孔13中，该对中环与容器法兰的位置保持相对固定。使用一个与圆杆10上部的成型部分10a相啮合的工具（例如一个拧紧板手）就可以拧转圆柱体9。

当该圆柱体按图5中的箭头所示方向旋转时，螺杆18就开始对位于附加螺纹4的末端螺纹6施力，以保证当圆柱体9转动时，该末端螺纹也能被带动一起旋转。

圆柱体9的转动可使附加螺纹4首先进入对中环11的内螺纹孔13中，然后进入位于内螺纹13的延长位置上的孔2的内螺纹部分2b。

这样，附加螺纹4就以下列方式逐渐地进入孔2的内螺纹部分2b中，即其外侧部分被装入内螺纹2b的各螺纹之间的间隙中。

螺杆18与下平台16之间的相对位置可以按下列方式进行调整，即当附加螺纹4全部进入内螺纹2b中时，该螺杆的末端正好与孔2的底部2c相碰。

这样，附加螺纹4在孔2内的安装工作就完成了，螺杆18的取出可以按下列方式进行，即该螺杆不再与末端螺纹6相接合或者通过平台15和16的同心孔放进一个工具把附加螺纹的末端螺纹6折断，然后使圆柱体以与拧入时相反的旋转方向旋转，就可以把圆柱体9从孔2中取出。此时末端螺纹6已不再被螺杆18所驱动，而是留在孔2中的原来位置上。圆柱体的螺纹9a通过沿附加螺纹4上的滑动而被取出。

如果需要使螺杆18产生轴向位移以使它离开末端螺纹6，可以用一个在圆柱体9内沿轴向安装的导管19来作为上紧和拧松的工具，该工具可以与该螺杆的头部相啮合。如果需要将末端螺纹6折断，孔22和22′可作为工具进入孔2内部的导入孔。

把附加螺纹放在内螺纹2b的螺纹根部的工作可以用如图7，8A和8B中所示的压紧工具20来进行。

从图7、8A和8B中可以看出，该工具（20）包括机罩21，支承件23以及固定在该支承件的下部的底座24，这样就可以把工具20放在内螺纹孔2（附加螺纹已经装入此孔中）的入口部分的中心位置上。

支承件23包括一个中心管23a，该中心管与底座24同轴，当工具20处于工作位置时，它即与内螺纹孔2同轴。

安装在支承件上的中心管23a的内部並与之同轴的是一个螺旋25，该螺旋与螺母26相啮合，螺旋上带有一段空心圆杆。螺母26由安装在马达28的输出轴上的小齿轮27带动旋转，马达28则安装在支承件23上。

管30通过一对轴承31同心地安装在螺旋25的空心圆杆内。该管30在该空心圆杆内可以旋转，它的上部伸到机罩21顶端的外面。

工具20的滚子组件33通过支承件32被固定在管子30的下端，这样就可以放置内螺纹孔2内的附加螺纹。

滚子组件33包括4个滚子，例如可绕轴36转动的滚子35被安装在支承件37上，可绕轴38转动的支承件37则被安装在支承件32上。

在管30内部並与该管同心配置的空心作动杆39的下部通过连杆40与滚子35的支承件37相连接。

空心杆39的上面部分41上是有尺寸刻度的，以便用来识别该杆39对可转动的滚花螺母42的相对位置。该螺母42支承在管30的上端，可使杆39沿轴向移动。

通过调整滚花螺母42可使该空心杆39实现轴向位移，从而保证滚子35通过连杆40实现径向调整。因而滚子35的径向位置和压在内螺纹孔2中的附加螺纹上的压紧力都能进行调整。

此外，该工具20的支承件23上固定着马达44，该马达的输出轴上的主动小齿轮45与冠齿轮46相啮合，管30安装在该冠齿轮46内，通过放在轴向槽49（该槽加工在管30的管壁上）中的键48，使管子30既可被冠齿轮46带动旋转，也可相对于该齿轮作轴向直线运动。

在空心螺旋25的管壁上，加工有一个轴向槽50並装有止动件51，该止动件可和限位接触器52和52′相互作用以限定该压紧工具的轴向位移量。

工具20内还装有气动分配器53和53′，它们都分别有一个安装在机罩21外面的操纵手柄。

气动分配器53可以用来控制气动马达44，而气动分配器53′则可用来控制气动马达28。

开动马达44使之旋转，通过小齿轮45和冠齿轮46就可以使管30和滚子组件33都旋转。

开动马达28使其旋转，通过小齿轮27，螺母26和螺旋25可使滚子组件33产生轴向移动。

滚子35的径向位置可以通过滚花螺母42调整。

如上所述，在附加螺纹被装入内螺纹孔2中以后，就把压紧工具20同心地放在内螺纹孔2的入口端，如图7和图8B中所示。

滚子组件33处于上部位置时，它相对于底座24有少量伸出。滚子的位置应位于内螺纹孔2的入口部分，並且它们的径向位置可以通过滚花螺母42调整。这样，组件33就可以把附加螺纹压紧到孔2的内螺纹2b的螺纹根部。该压紧工具的旋转可以通过分配器53来控制。

滚子组件的下降运动由分配器53′控制。

滚子组件33可以在孔2内以螺旋运动的方式进行移动，以便在附加螺纹的全部长度上进行压紧工作。

当压紧工具达到附加螺纹的下部后，止动件51就推动限位接触器52′使滚子组件33的下降运动停止。

然后，滚子组件在上升方向上的移动可以通过分配器53′来实现，即使滚子组件33以与原先转动方向相反的方向转动。

图7和图8中示出了滚子组件返回到它的上部位置的情况。

这样，把附加螺纹压紧在内螺纹2b中的工作完成了。

把压紧工具20从法兰1上取走，在孔2内放进一个如图9所示的导向工具，就可以对附加螺纹的末端和内螺纹孔2的孔壁按照完全确定的配置和取向进行钻孔。

图9中所示的导向工具55包括一个带有外螺纹的套环54，该套环固定在手柄56上。

利用套环54的外螺纹可以将它拧入孔2的内螺纹2b中，附加螺纹已预先放入此孔中並且布置到应有位置。

套54的上表面装有一个固定在钻台58上的钻孔衬套57，它在孔2中径向位置的调整可以通过滚过花的调节器59进行。

为了在附加螺纹和内螺纹孔2的孔壁上按所要求的位置和方位进行钻孔，应将螺纹套环54通过入口部分2a放进孔2中，並且利用手柄56把该套环拧入孔2的内螺纹部分2b内，直到钻台58和钻孔衬套57处于以下位置，即钻台58的端面58a与已在内螺纹2b中啮合就位的附加螺纹4的上部端面处于相面对的位置时为止。钻台58和钻孔衬套57的位置可以通过调节滚过花的调节器进行调整，直到钻台58的端面58a碰到紧靠在螺纹上的附加螺纹4为止。然后将钻孔衬套57的钻孔轴线57a调整到能利用单独的钻孔机进行人工钻孔的位置。

由图10中可见，在附加螺纹4的端面和孔2的内螺纹部分2b的孔壁上沿着轴线57a加工出了一个通孔。

为了保证附加螺纹4在内螺纹部分2b中的位置固定，在该通孔中插入了一个适当尺寸的固定销，然后再把该销的多余部分切去並磨平。

这样，孔2中的内螺纹修理工作就完成了。在该内螺纹孔中拧入一个具有所要求的形状和尺寸的螺纹部分的螺栓，即可把容器的盖子扣紧。

由于附加螺纹所用材料的硬度比反应堆容器和螺栓的材料硬度高的多，螺栓的拧入不会发生任何卡住的危险，螺纹间的相互接触为良好的滑动状态，即使发生螺纹损坏的情况，使用上面介绍的方法来更换附加螺纹是很方便的。受损坏的附加螺纹的拆卸工作可以人工进行，不会有任何困难。

本发明方法简单易行，並且可以取得相当良好的修复效果。

本发明所述的附加螺纹的安装方法可以大大减少与拆卸和重新安装容器盖子有关的维修工作的困难，並且节省时间，此外，由于螺栓和容器的内螺纹的机械装配性能较好而显著改善了反应堆的安全操作。

本发明並不局限于上述实施例中所述的内容。

因此，与上述不同的其它工具都可以用来进行该附加螺纹的装入、压紧和固定的一系列操作。

附加螺纹可以使用具有良好机械性能的各种材料制成，而与这些材料的焊接性以及它们与容器的钢材的化学相容性无关，因为本发明方法並不涉及焊接或钎焊工序。

最后，本发明的安装方法和装置可用于大直径的内螺纹孔的螺旋形附加螺纹的安装，既可用于核反应堆容器的修理，也可用于反应堆其它零件的修理，或者更一般地说，工业设备上的任何一种具有大直径内螺纹孔的零件都可以使用本发明方法和装置进行修理，至于该零件内螺纹的名义直径，举例来说，可在150～250毫米之间。

Claims (19)

1、一种把螺旋形附加螺纹(4)装入大直径的内螺纹孔(2)中，以对孔(2)的内螺纹(2b)进行修理的方法，在该方法中，附加螺纹(4)是被引入内螺纹孔(2)中的，其特征在于：该附加螺纹(4)以缠绕在一个圆柱体(9)表面的螺纹部分(9a)上的方式被引入该内螺纹孔(2)中，该圆柱体(9)被拧入一个内螺纹对中环(11)内，该对中环与内螺纹孔(2)的入口部分(2a)相接合，从而形成一个孔(2)的内螺纹(2b)的附加部分；使该附加螺纹(4)放在内螺纹(2b)上；通过一个固定销使该附加螺纹固定就位，该固定销穿过附加螺纹(4)并与内螺纹孔(2)的孔壁相接合。

2、根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：附加螺纹（4）由某种材料制成，该材料的硬度大大高于内螺纹孔壁材料和螺栓材料的硬度。

3、根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于：附加螺纹（4）由一个具有相近螺纹圈数的线圈组成，该线圈的长度基本上与需要修理的内螺纹（2b）螺纹长度相合。

4、根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于：附加螺纹（4）上有一个末端螺纹（6），该末端螺纹向附加螺纹的内侧弯曲，大体上沿径向配置，在附加螺纹（4）装入螺纹孔（2）的过程中，该末端螺纹的作用是带动附加螺纹转动或使其保持在原有位置。

5、根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于：附加螺纹（4）的横剖面形状为带有圆角的平行四边形。

6、一种用来把螺旋形附加螺纹（4）装入大直径的内螺纹孔（2）中，以对孔（2）的内螺纹（2b）进行修理的装置，该附加螺纹（4）通过旋转被引入内螺纹孔（2）中，其特征在于：该装置包括一个用来把附加螺纹（4）装入内螺纹孔（2中的工具，该工具包括一个具有螺纹外表面的圆柱体（9）和一个对中环（11），该对中环的圆锥形部分（14）可与内螺纹孔（2）的入口部分（2a）相接合;一个利用它的滚子靠在孔（2）的内螺纹（2b上来放置附加螺纹（4）的工具（20）;一个用来钻孔的工具（55），该工具可用来按照已经确定的位置和方向对靠在孔（2）的内螺纹（2b）上的附加螺纹（4）以及孔（2）的孔壁进行钻孔。

7、根据权利要求6中所述的装置，其特征在于：该圆柱体（9）上有一个第一平台（15），该平台固定着一根轴向放置的圆杆（10），该圆杆通过一个成型部分（10a）来驱动圆柱体（9）围绕它的轴线旋转，该圆柱体上还有一个第二平台（16），该平台固定着一个沿轴向偏置的螺杆（18），该螺杆被拧入一个穿过平台（16）的内螺纹孔中，螺杆（18）的位于圆柱体（9）之外的末端位置可以进行轴向调整。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于：圆柱体（9）上有一个用来引导拧紧和拧松螺杆（18）的工具用的导管（19），该导管沿轴向被固定在圆柱体的内部。

9、根据权利要求7中所述的装置，其特征在于：平台（15，16）上加工有穿过该平台的孔（22，22′），该孔可作为将末端螺纹（6）折断的工具的通道，借助于固定圆柱体（9）上的螺杆（18），末端螺纹（6）可带动附加螺纹（4）旋转。

10、根据权利要求6或7中所述的装置，其特征在于：在圆柱体9的外表面上车出的螺纹（9a）包括一个截头螺纹。

11、根据权利要求6或7中所述的装置，其特征在于：对中环（11）上至少有两个手柄（11a，11b），用来将该对中环固定在孔（2）之内。

12、根据权利要求6或7中所述的装置，其特征在于：通过滚子放置附加螺纹（4）的工具（20）中包括：一个支承件（23），在该支承件的下部有一个管形部分固定在底座（24）上，可保证该工具（20）与孔（2）的入口部分（2a）处于同心位置;一个与支承件（23）同心的管（30），该管可围绕其轴线转动並且在该支承件（23）内部可作轴向直线运动，在位于支承件（23）外部的该管的下端，装有一个滚子组件（33）;用来使管（30）产生轴向直线运动的装置（28，25）;用来使管（30）围绕其轴线转动的装置（44，45，46）;用来调整滚子组件（33）的滚子（35）的径向位置的装置（39，40）。

13、根据权利要求12中所述的装置，其特征在于：用来使管（30）产生轴向直线运动的装置（28，27，26，25）包括一个齿轮传动马达（28），该马达的输出小齿轮（27）与螺母（26）相啮合，螺母（26）与一个空心圆杆式的螺旋（25）相啮合，该螺旋与支承件（23）的中心管（23a）同心，管（30）被固定在该螺旋的内部，並可围绕其轴线转动。

14、根据权利要求12中所述的装置，其特征在于：驱动管（30）旋转的装置包括一个齿轮传动马达（44），该马达的输出小齿轮（45）与冠齿轮（46）相啮合，管（30）可由冠齿轮（46）带动旋转，也可相对于该齿轮作轴向直线运动。

15、根据权利要求13中所述的装置，其特征在于：用来使管（30）产生轴向直线运动的齿轮传动马达包括一个气动马达。

16、根据权利要求14中所述的装置，其特征在于：用来驱动管（30）产生旋转运动的齿轮传动马达包括一个气动马达。

17、根据权利要求13中所述的装置，其特征在于：螺旋（25）上至少装有一个止动件（51），该止动件可用来至少同一个限位接触器（52，52′）相互作用，以限制装有滚子组件（33）的管（30）的直线运动的移动量。

18、根据权利要求12中所述的装置，其特征在于：调整滚子（35）的径向位置的装置包括一个空心作动杆（39），该作动杆同心地固定在管（30）内部，並可在该管（30）内作轴向直线运动，在该作动杆的下部，每一个滚子（35）上都固定有一根连杆（40），该连杆铰接在杆（39）的末端和滚子支承件（37）上，该滚子支承件（37）可圈绕水平轴（38）相对于管（30）转动，在该作动杆的上端有一个螺纹部分，可用来与支承在管（30）末端的螺母（42）互相配合。

19、根据权利要求6或7中所述的装置，其特征在于：为附加螺纹（4）和螺纹孔（2）的孔壁钻孔的装置包括一个外螺纹套环（54），在附加螺纹（4）被安装就位后，就可把该套环拧入孔（2）的内螺纹（2b）中，钻孔衬套（57）通过一个钻台（58）被固定在该套环上，其位置可以沿径向调整，以便使它碰到附加螺纹（4）的内表面上。

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