CN109308948A - 核电厂设备闸门新型连接紧固结构及其紧固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂设备闸门新型连接紧固结构，包括筒体法兰，与预埋在安全壳墙体上的贯穿套筒固定连接；封头法兰，与闸门封头固定连接；其特征在于，所述筒体法兰和封头法兰对应位置沿圆周设置有多个开口向外的“U”型通孔，筒体法兰和封头法兰对接后，通过活节螺栓组件进行紧固；其中，活节螺栓组件包括可拆卸的活节螺栓、外置螺母和套设在活节螺栓上防止外置螺母卡死的可调节垫圈。相对于现有技术，本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构可快速实现对设备闸门进行开启和关闭，解决了由于土建预应力导致的套筒法兰变形带来的部分螺栓无法安装的问题，并可避免设备本身螺栓孔损坏。此外，本发明还提供了一种紧固方法。

Description

核电厂设备闸门新型连接紧固结构及其紧固方法

技术领域

本发明属于核电领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂设备闸门新型连接紧固结构及其紧固方法。

背景技术

设备闸门位于核电厂反应堆安全壳上，其主要功能是在核电厂建造和停堆换料期间，作为反应堆厂房内大型设备(如蒸汽发生器等)的进出通道。在核电厂运行期间和事故状态下，设备闸门处于关闭状态，与反应堆安全壳一起组成第三道屏障，防止放射性物质外泄，是安全壳压力边界的一部分。

现有技术中的设备闸门主体结构为钢制蝶形封头，关闭时，封头法兰与预埋在安全壳墙体上的贯穿套筒上焊接的套筒法兰进行对接，通过主螺栓进行连接、紧固并压紧密封装置，从而保证设备闸门封头的固定及闸门的密封性。

主要工艺为闸门封头法兰上沿圆周开设一圈通孔，并在套筒法兰上沿圆周开设一圈对应螺栓孔，闸门封头与贯穿套筒完成对接并调整螺栓孔对应后，用连接主螺栓从闸门封头一侧进行手动紧固。但存在以下缺陷：

1)设备闸门开启时，需通过手动松开连接主螺栓，并逐个拆下放置保存；关闭时，需逐个安装，然后通过力矩扳手挨个预紧到位，浪费人力、物力和时间成本；

2)贯穿套筒随混凝土安全壳一起预埋施工，随着时间的推移，混凝土安全壳的预应力会使贯穿套筒发生轻微变形，可能导致部分螺栓孔发生错位，进而无法顺利安装主螺栓；

3)整个电站寿期内，设备闸门开启关闭次数较多，频繁的松紧主螺栓连接可能导致连接螺纹的损伤，而螺纹内置在套筒法兰上，整个电站寿期内无法更换，只能进行修复。

有鉴于此，确有必要提供一种核电厂设备闸门新型连接紧固结构及其紧固方法，提高闸门开启和关闭效率，解决套筒变形导致螺栓无法安装的缺陷，避免由于螺纹损伤产生无法更换的缺陷。

发明内容

本发明的发明目的在于：克服现有技术的不足，提供一种核电厂设备闸门新型连接紧固结构及其紧固方法，提高闸门开启和关闭效率，解决套筒变形导致螺栓无法安装的缺陷，避免由于螺纹损伤产生无法更换的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种核电厂设备闸门新型连接紧固结构，包括：

筒体法兰，与预埋在安全壳墙体上的贯穿套筒固定连接；

封头法兰，与闸门封头固定连接；

所述筒体法兰和封头法兰对应位置沿圆周设置有多个开口向外的“U”型通孔，筒体法兰和封头法兰对接后，通过活节螺栓组件进行紧固；

其中，活节螺栓组件包括可拆卸的活节螺栓、外置螺母和套设在活节螺栓上防止外置螺母卡死的可调节垫圈。

作为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的一种改进，所述可调节垫圈包括锥面垫圈和球面垫圈，紧固时，锥面垫圈的平面紧靠所述封头法兰，球面垫圈的球面位于锥面垫圈的凹面内，所述外置螺母顶靠球面垫圈。

作为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的一种改进，所述筒体法兰外侧设置有支座，支座上设置有销钉，销钉插设在所述活接螺栓的孔眼内，作为活节螺栓组件的固定轴和旋转轴。

作为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的一种改进，所述贯穿套筒上设置有弹簧夹，弹簧夹到所述筒体法兰之间的距离小于所述活节螺栓的长度，用于闸门开启时，将活节螺栓组件整体旋转放置在弹簧夹内。

作为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的一种改进，所述弹簧夹包括对称设置的两个弹簧片，两个弹簧片之间设置有定位部件。

作为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的一种改进，所述弹簧夹通过螺栓固定在所述贯穿套筒上。

作为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的一种改进，所述支座通过焊接固定在所述筒体法兰上。

作为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的一种改进，所述筒体法兰的密封面上还设置有密封件，所述密封件包括螺钉、压板、内密封圈和外密封圈，所述内密封圈和外密封圈设置在所述筒体法兰上，压板通过螺钉压紧在内密封圈和外密封圈上。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种上述所述的核电厂设备闸门新型连接紧固结构的紧固方法，包括以下步骤：

1)根据设备闸门活节螺栓组件布置方位，配套螺栓拉伸器进行螺栓预紧，螺栓拉伸器含有2～4个组合拉伸头，每个组合拉伸头含有2～4个拉伸缸体，每次可对4～16个活节螺栓组件进行预紧；

2)预紧时，将组合拉伸头对称、均匀安放在圆周布置的活节螺栓组件上，通过液压管路连接液压泵站；

3)启动液压泵站后利用液压助力进行活节螺栓拉伸并预紧工作；

4)待一组预紧到位后，沿顺时针或逆时针换至下一组活节螺栓组件上进行预紧工作。

作为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的紧固方法的一种改进，所述螺栓拉伸器含有4个组合拉伸头，每个组合拉伸头含有3个拉伸缸体，每次可对12个活节螺栓组件进行预紧。

相对于现有技术，本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构及其紧固方法具有以下技术效果：

1)设备闸门关闭(开启)时，通过液压螺栓拉伸器预紧(松开)活节螺栓组件，一次可同时预紧多个活节螺栓组件，提升了预紧的效率和质量；

2)松开后，无需拆下活节螺栓组件，减少了装拆的工作量，关闭时，也能快速实现闸门的连接紧固；

3)由于法兰上设置的U型通孔，解决了由于土建预应力导致的套筒法兰变形带来的部分螺栓无法安装的问题；

4)由于活节螺栓和外置螺母进行螺纹连接，不用担心设备本身螺栓孔损坏；

5)通过活节螺栓与锥面垫圈、球面垫圈和外置螺母进行紧固，能起到很好的调节作用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构及其紧固方法进行详细说明，其中：

图1为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的结构示意图。

图2为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的封头法兰/筒体法兰上U型孔的结构示意图。

图3为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的活节螺栓组件开启示意图。

图4为本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的弹簧夹的结构示意图。

图5为本发明核电厂设备闸门液压拉伸方案示意图。

图6为图5圆圈A的放大示意图。

附图标记：

10-筒体法兰；12-贯穿套筒；20-封头法兰；22-闸门封头；30-“U”型孔；40-活节螺栓组件；42-活节螺栓；44-外置螺母；46-可调节垫圈；460-锥面垫圈；462-球面垫圈；50-支座；52-销钉；60-弹簧夹；600-弹簧片；602-定位部件；70-密封件；700-螺钉；702-压板；704-内密封圈；706-外密封圈；72-拉伸缸体组件；73-拉伸螺母；74-液压活塞缸；75-主螺母套；76-裙座；80-连接板；82-液压管路；83-液压泵站；84-油路分配器。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图1至图4所示，本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构，包括：

筒体法兰10，与预埋在安全壳墙体上的贯穿套筒12固定连接；

封头法兰20，与闸门封头22固定连接；

筒体法兰10和封头法兰20对应位置沿圆周设置有多个开口向外的“U”型孔30，筒体法兰10和封头法兰20对接后，通过活节螺栓组件40进行紧固；

其中，活节螺栓组件40包括可拆卸的活节螺栓42、外置螺母44和套设在活节螺栓42上防止外置螺母44卡死的可调节垫圈46，紧固时，活节螺栓42插设在“U”型孔30中，并与外置螺母44螺纹连接。

筒体法兰10与预埋在安全壳墙体上的贯穿套筒12焊接连接，沿圆周均匀设置有多个开口向外的“U”型孔30。

封头法兰20与闸门封头22焊接连接，沿圆周均匀设置有多个开口向外的“U”型孔30，且封头法兰20上的“U”型孔30与筒体法兰10上的“U”型孔30一一对应，通过设置“U”型孔30，活节螺栓组件40无需将外置螺母44完全从活节螺栓42上拆卸下来，即可实现设备闸门的快速开启和关闭，也可避免由于预应力变形导致螺栓孔无法对中。

活节螺栓组件40包括可拆卸的活节螺栓42、外置螺母44和套设在活节螺栓42上防止外置螺母44卡死的可调节垫圈46。

具体地，活节螺栓42的一端为圆弧形结构，且具有孔眼，另一端具有螺纹，具有孔眼的一端的尺寸大于“U”型孔30的尺寸。在紧固时，活节螺栓42具有孔眼的一端位于筒体法兰10的外侧，中间部位位于筒体法兰10和封头法兰20的“U”型孔30内，具有螺纹的一端位于封头法兰20的外侧，便于与外置螺母44螺纹连接。

可调节垫圈46主要用于防止外置螺母44在紧固时卡死，包括锥面垫圈460和球面垫圈462，紧固时，将活节螺栓42从“U”型孔30的开口处直接放置在“U”型孔30内，然后将锥面垫圈460的平面紧靠封头法兰20，球面垫圈462的球面位于锥面垫圈460的凹面内，外置螺母44顶靠球面垫圈462的水平面，在封头法兰20外侧通过拧紧外置螺母44对活节螺栓42连接进行紧固，并通过调整锥面垫圈460和球面垫圈462的位置，可防止外置螺母44卡死，便于快速开启和关闭，同时可避免由于螺纹损伤产生无法更换的缺陷。

为了在开启时，无需经常将整个活节螺栓组件40取下，在筒体法兰10的外侧焊接设置有支座50，支座50主要焊接在“U”型孔30的一侧，并与“U”型孔30一一对应，支座50上设置有销钉52，销钉52主要设置在支座50的中部，销钉52的直径与活节螺栓42的孔眼适配，并插设在活接螺栓42的孔眼内，作为活节螺栓组件40的固定轴和旋转轴。闸门开启时，松开外置螺母44，并将外置螺母44和可调节垫圈46退至一定程度后，直接将活节螺栓组件40沿着“U”型孔30整体向外旋转，旋转过程中以销钉52作为旋转轴，即可实现将活节螺栓组件40从筒体法兰10和封头法兰20上进行拆卸，最终通过销钉52将活节螺栓组件40固定在支座50上。

请参阅图3和图4所示，为了进一步对活节螺栓组件40进行合理放置，在贯穿套筒12上通过螺栓固定有弹簧夹60，弹簧夹60包括对称设置的两个弹簧片600，两个弹簧片600之间设置有定位部件602，用于活节螺栓组件40的定位，定位部件602通常为可拆卸的螺栓，弹簧片600具有回弹性。

弹簧夹60与活节螺栓组件40一一对应设置，且弹簧夹60到筒体法兰10之间的距离小于活节螺栓42的长度，优选地，弹簧夹60到筒体法兰10之间的距离为活节螺栓42的长度的1/3～3/4。闸门开启时，松开外置螺母44并将外置螺母44和可调节垫圈46退至一定程度后，直接将活节螺栓组件40整体以销钉52为旋转轴旋转翻转180°放置在筒节法兰10一侧弹簧夹60内，并通过定位部件602进行定位，防止活节螺栓组件40脱出。

关闭时，将活节螺栓组件40的一端从弹簧夹60中取出，通过销钉52作为旋转轴，旋转180°后放入筒体法兰10和封头法兰20对应的“U”型孔30中，然后紧固外置螺母44，并调整可调节垫圈46，最终将筒体法兰10和封头法兰20进行紧固。

为了进一步提高筒体法兰10和封头法兰20的密封性，在筒体法兰10的密封面上还设置有密封件70，密封件70包括螺钉700、压板702、内密封圈704和外密封圈706。具体地，内密封圈704和外密封圈706为O型圈，设置在筒体法兰10密封面的凹槽内，压板702通过螺钉700压紧在内密封圈704和外密封圈706上，通过密封件70实现筒体法兰10和封头法兰20的密封性。

请参阅图5和图6所示，本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构的紧固方法包括以下步骤：

1)根据设备闸门活节螺栓组件40布置方位，配套专用螺栓拉伸器进行螺栓预紧，螺栓拉伸器含有2～4个组合拉伸头，每个组合拉伸头含有2～4个拉伸缸体，每次可对4～16个活节螺栓组件40进行预紧；

2)预紧时，将组合拉伸头对称、均匀安放在圆周布置的活节螺栓组件40上，通过液压管路连接液压泵站83；

3)启动液压泵站83后利用液压助力进行活节螺栓42拉伸并预紧工作；

4)待一组预紧到位后，沿顺时针或逆时针换至下一组活节螺栓组件40上进行预紧工作。

具体地，根据设备闸门活节螺栓组件40布置方位，设计一套(4个)片状液压组合拉伸头，每个片状液压组合拉伸头含3个拉伸缸体组件72，每次可覆盖12个活节螺栓组件40，3个拉伸缸体组件72固定在连接板80上，将3个拉伸缸体组件72连接成一体。每个拉伸缸体组件72包括可拆卸的拉伸螺母73、液压活塞缸74、主螺母套75和裙座76，拉伸螺母73通过与待拉伸活节螺栓42螺纹连接，实现螺栓拉伸，液压活塞缸74通过液压助力将活塞往上顶，最终实现活节螺栓42的拉伸，主螺母套75套在活节螺栓组件40的外置螺母44上，用于旋紧该外置螺母44，裙座76用于支撑拉伸缸体组件72，预紧时，将4个拉伸头对称、均匀扣在圆周布置的活节螺栓组件40上，将各拉伸缸体组件72上的主螺母套75嵌入活节螺栓组件40的外置螺母44上，并旋入拉伸螺母73至无法旋入为止，通过液压管路82连接液压泵站83，液压管路82与油路分配器84连接，通过油路分配器84分配液压油路，保证每个缸体压力一致。启动液压泵站83后利用液压助力进行活节螺栓42拉伸并通过拨转主螺母套75旋紧(或松开)活节螺栓组件外置螺母44。待一组预紧(或松开)到位后，关闭液压泵并旋出拉伸螺母73，沿顺时针或逆时针换至下一组12个活节螺栓组件40上，总共4次可完成一轮48个活节螺栓的预紧(或松开)工作。

相对于现有技术，本发明核电厂设备闸门新型连接紧固结构及其紧固方法具有以下技术效果：

1)设备闸门关闭(开启)时，通过液压螺栓拉伸器预紧(松开)活节螺栓组件40，一次可同时预紧多个活节螺栓组件40，提升了预紧的效率和质量；

2)松开后，无需拆下活节螺栓组件40，减少了装拆的工作量，关闭时，也能快速实现闸门的连接紧固；

3)由于法兰上设置的U型通孔，解决了由于土建预应力导致的套筒法兰变形带来的部分螺栓无法安装的问题；

4)由于活节螺栓42和外置螺母44进行螺纹连接，不用担心设备本身螺栓孔损坏；

5)通过活节螺栓42与锥面垫圈460、球面垫圈462和外置螺母44进行紧固，能起到很好的调节作用。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电厂设备闸门新型连接紧固结构，包括：

筒体法兰，与预埋在安全壳墙体上的贯穿套筒固定连接；

封头法兰，与闸门封头固定连接；

其特征在于，所述筒体法兰和封头法兰对应位置沿圆周设置有多个开口向外的“U”型通孔，筒体法兰和封头法兰对接后，通过活节螺栓组件进行紧固；

其中，活节螺栓组件包括可拆卸的活节螺栓、外置螺母和套设在活节螺栓上防止外置螺母卡死的可调节垫圈。

2.根据权利要求1所述的核电厂设备闸门新型连接紧固结构，其特征在于，所述可调节垫圈包括锥面垫圈和球面垫圈，紧固时，锥面垫圈的平面紧靠所述封头法兰，球面垫圈的球面位于锥面垫圈的凹面内，所述外置螺母顶靠球面垫圈。

3.根据权利要求1所述的核电厂设备闸门新型连接紧固结构，其特征在于，所述筒体法兰外侧设置有支座，支座上设置有销钉，销钉插设在所述活接螺栓的孔眼内，作为活节螺栓组件的固定轴和旋转轴。

4.根据权利要求3所述的核电厂设备闸门新型连接紧固结构，其特征在于，所述贯穿套筒上设置有弹簧夹，弹簧夹到所述筒体法兰之间的距离小于所述活节螺栓的长度，用于闸门开启时，将活节螺栓组件整体旋转放置在弹簧夹内。

5.根据权利要求4所述的核电厂设备闸门新型连接紧固结构，其特征在于，所述弹簧夹包括对称设置的两个弹簧片，两个弹簧片之间设置有定位部件。

6.根据权利要求4所述的核电厂设备闸门新型连接紧固结构，其特征在于，所述弹簧夹通过螺栓固定在所述贯穿套筒上。

7.根据权利要求3所述的核电厂设备闸门新型连接紧固结构，其特征在于，所述支座通过焊接固定在所述筒体法兰上。

8.根据权利要求1所述的核电厂设备闸门新型连接紧固结构，其特征在于，所述筒体法兰的密封面上还设置有密封件，所述密封件包括螺钉、压板、内密封圈和外密封圈，所述内密封圈和外密封圈设置在所述筒体法兰上，压板通过螺钉压紧在内密封圈和外密封圈上。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的核电厂设备闸门新型连接紧固结构的紧固方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据设备闸门活节螺栓组件布置方位，配套螺栓拉伸器进行螺栓预紧，螺栓拉伸器含有2～4个组合拉伸头，每个组合拉伸头含有2～4个拉伸缸体，每次可对4～16个活节螺栓组件进行预紧；

2)预紧时，将组合拉伸头对称、均匀安放在圆周布置的活节螺栓组件上，通过液压管路连接液压泵站；

3)启动液压泵站后利用液压助力进行活节螺栓拉伸并预紧工作；

4)待一组预紧到位后，沿顺时针或逆时针换至下一组活节螺栓组件上进行预紧工作。

10.根据权利要求9所述的核电厂设备闸门新型连接紧固结构的紧固方法，其特征在于，所述螺栓拉伸器含有4个组合拉伸头，每个组合拉伸头含有3个拉伸缸体，每次可对12个活节螺栓组件进行预紧。