CN109538855A - 一种中子束窗紧固密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中子束窗紧固密封装置，包括中子接管法兰、中子束窗、紧固螺栓和密封部件；所述中子束窗设有若干第一螺栓孔，所述中子接管法兰设有若干对应的第二螺栓孔；所述紧固螺栓包括螺杆和位于所述螺杆一端的螺栓头，所述螺杆另一端设有紧固螺母；所述紧固螺母设有用于带动所述螺杆转动的力矩限定机构；所述螺杆还设有第一弹性部件；所述第二螺栓孔的后侧边沿设有螺栓头凹槽；紧固密封时，所述螺栓头穿过所述第二螺栓孔并转动后在所述第一弹性部件推动下能够嵌入所述螺栓头凹槽。本发明提供的中子束窗紧固密封装置机构简单、动作简单、不易碰撞且不易干涉，配合电动扳手能够准确、高效地进行中子束窗的紧固与密封。

Description

一种中子束窗紧固密封装置

技术领域

本发明涉及中子束窗使用与维护技术领域，更具体地，涉及一种中子束窗紧固密封装置。

背景技术

中子束窗插件长期运行于高辐射区域，需要考虑辐照损伤对其寿命的影响，在设计中考虑常规的维护和更换。由于部件材料在高辐射区域受到辐射后会引起感生放射性（即活化），对于那些活化或表面污染部件的维护都必须在具备防护的条件下遥控操作，避免辐射对维护人员的危害。中子束窗紧固与密封装置主要作用是密封中子束，避免中子泄露。由于该装置对可靠性能的要求比普通的维护设备都要高，因此，设计时应采用简单、有效的机构和装置，避免动作复杂、易碰撞、易干涉等情况。

现有的中子束窗紧固密封装置机构复杂、动作复杂、易碰撞以及易干涉。因此，需要开发出机构简单、动作简单、不易碰撞且不易干涉的中子束窗紧固密封装置。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的机构复杂、动作复杂、易碰撞以及易干涉的缺陷，提供一种中子束窗紧固密封装置，提供的中子束窗紧固密封装置机构简单、动作简单、不易碰撞且不易干涉。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种中子束窗紧固密封装置，包括中子接管法兰、中子束窗和紧固螺栓；所述中子束窗设有若干第一螺栓孔，所述中子接管法兰设有若干与所述第一螺栓孔对应的第二螺栓孔；

所述紧固螺栓包括螺杆和位于所述螺杆一端的螺栓头，所述螺杆另一端设有紧固螺母；所述紧固螺母设有用于带动所述螺杆转动的力矩限定机构；

所述紧固螺栓穿过所述第一螺栓孔，所述紧固螺母位于所述中子束窗的前侧，所述螺栓头位于所述中子束窗的后侧；

所述螺杆还设有第一弹性部件，所述第一弹性部件的一端顶住所述紧固螺母，另一端顶住所述中子束窗或中子接管法兰；

所述螺栓头能够穿过所述第二螺栓孔，所述第二螺栓孔的后侧边沿设有螺栓头凹槽；紧固密封时，所述中子束窗的后侧紧靠所述中子接管法兰的前侧，所述螺栓头穿过所述第二螺栓孔并转动后在所述第一弹性部件推动下能够嵌入所述螺栓头凹槽；

所述中子束窗的后侧或中子接管法兰的前侧设有密封部件。

紧固密封操作：中子束窗的后侧与中子接管法兰的前侧贴合，电动扳手套住紧固螺母，电动扳手通过紧固螺母推动紧固螺栓，使螺栓头穿过第二螺栓孔，并通过转动紧固螺母从而带动紧固螺栓转动一定角度。当螺栓头到达螺栓头凹槽位置时，第一弹性部件推动紧固螺栓移动从而使螺栓头嵌入螺栓头凹槽，此时，螺栓头被固定在螺栓头凹槽内，螺杆不能进一步转动。电动扳手转动紧固螺母的力矩大于力矩限定机构的最大力矩时，紧固螺母不再与螺杆同步转动，电动扳手带动紧固螺母单独继续转动，从而将紧固螺母旋紧，进而将中子束窗与中子接管法兰紧固。

上述中子束窗紧固密封装置机构简单、动作简单、不易碰撞且不易干涉，配合电动扳手能够准确、高效地进行中子束窗的紧固与密封。

一般地，所述紧固螺母与所述螺杆为螺纹连接。

优选地，所述第一弹性部件为第一压力弹簧。优选地，所述第一压力弹簧外套于所述螺杆上。

优选地，所述力矩限定机构包括能够在所述紧固螺母内转动的止出挡块，所述止出挡块的外侧设有可按压的滚珠，所述止出挡块内设有用于顶住所述滚珠的第二弹性部件；所述紧固螺母的内侧设有与所述滚珠对应的若干限位凹槽；所述止出挡块与螺杆为可拆卸的同步转动连接。

由于第二弹性部件顶住滚珠，滚珠位于限位凹槽内。如果紧固螺母的转动力矩较小，不足以使滚珠缩回止出挡块内从而退出限位凹槽，此时滚珠能够阻止限位凹槽与止出挡块发生相对转动；由于止出挡块与螺杆为可拆卸的同步转动连接，紧固螺母转动时，会带动紧固螺栓转动。

紧固螺母的转动力矩较大，并足以使滚珠缩回止出挡块内从而退出限位凹槽时，滚珠在不同限位凹槽之间滑动，此时滚珠不再阻止限位凹槽与止出挡块发生相对转动，紧固螺母转动时不再带动紧固螺栓转动。

优选地，所述止出挡块为圆柱体，所述滚珠位于所述止出挡块的圆周上。

优选地，所述第二弹性部件为第二压力弹簧。所述滚珠可以为两个，滚珠分别位于所述第二压力弹簧的两端。

优选地，所述螺栓头为T型螺栓头。螺栓头凹槽则为长方形螺栓头凹槽。优选地，第二螺栓孔为与T型螺栓头匹配的长方形螺栓孔。

优选地，所述螺栓头凹槽与第二螺栓孔垂直。此时，螺栓头穿过第二螺栓孔后，转动90°，然后嵌入螺栓头凹槽。

优选地，所述螺栓头凹槽的边沿设有用于限定所述螺栓头转动角度的螺栓头挡块。螺栓头挡块起卡位作用，螺栓头转过90°后便嵌入螺栓头凹槽中。

优选地，所述中子束窗设有四个第一螺栓孔，四个所述第一螺栓孔呈矩形阵列；所述紧固螺栓包括数量相同的正向紧固螺栓和反向紧固螺栓。

四个第一螺栓孔呈矩形阵列，则对应的紧固螺栓也成矩形阵列。正向紧固螺栓与反向紧固螺栓的区别仅在于紧固螺母旋紧时转动方向相反。如果正向紧固螺栓的紧固螺母旋紧时是顺时针旋转，则反向紧固螺栓的紧固螺母旋紧时是逆时针旋转。

由于电动扳手旋紧紧固螺母时，电动扳手给紧固螺母扭矩的同时，紧固螺母也会反过来对电动扳手施加反向扭矩。正向紧固螺栓和反向紧固螺栓的数量相同，电动扳手受到的正向力矩与反向力矩互相抵消。

优选地，每个所述螺栓头凹槽设有两个螺栓头挡块，两个所述螺栓头挡块相对设置于所述螺栓头凹槽的两侧。

优选地，位于对角线位置的第一螺栓孔的两个紧固螺栓同为正向紧固螺栓或反向紧固螺栓。

优选地，所述中子接管法兰的前侧设有若干定位销，所述中子束窗的后侧设有对应的若干定位销孔。优选地，所述定位销为圆定位销，所述定位销孔为圆定位销孔。定位销和定位销孔具有定位的作用，使中子接管法兰与中子束窗准确对接。

优选地，所述中子接管法兰还设有真空表。

优选地，所述中子束窗的后侧中心设有用于安装传感器的传感器凹槽。

优选地，所述传感器凹槽的外侧设有密封圈槽，所述密封部件为设置在所述密封圈槽内的双环密封圈。双环密封圈具有密封的作用，使中子束窗与中子接管法兰紧固后密封。

优选地，所述双环密封圈包括密封圈片主体、位于所述密封圈片主体外侧边缘的外环密封圈和位于所述密封圈片主体内侧边缘的内环密封圈。

优选地，所述密封圈片主体为密封圈铝片。优选地，所述密封圈片主体设有若干固定通孔，所述密封圈槽设有对应的固定螺纹孔。通过固定通孔和固定螺纹孔，配合螺钉等配件，使双环密封圈固定在密封圈槽内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的中子束窗紧固密封装置机构简单、动作简单、不易碰撞且不易干涉，配合电动扳手能够准确、高效地进行中子束窗的紧固与密封。

附图说明

图1为实施例1的中子束窗紧固密封装置的立体图。

图2为实施例1的中子束窗紧固密封装置的后视图。

图3为实施例1的中子束窗紧固密封装置的中子接管法兰、中子束窗和紧固螺栓的拆解图。

图4为实施例1的中子束窗紧固密封装置的中子接管法兰的后视图。

图5为实施例1的中子束窗紧固密封装置的中子束窗的后视图。

图6为实施例1的中子束窗紧固密封装置的密封部件的示意图。

图7为实施例1的中子束窗紧固密封装置的紧固螺栓的示意图。

图8为实施例1的中子束窗紧固密封装置的紧固螺母的示意图。

图9为实施例1的中子束窗紧固密封装置的紧固螺母内的力矩限定机构的示意图。

图10为实施例2的中子束窗紧固密封装置的主视图。

图11~15为实施例2的中子束窗紧固密封装置的安装过程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种中子束窗紧固密封装置，如图1~9所示，包括中子接管法兰1、中子束窗、紧固螺栓3和密封部件4。中子接管法兰1还设有真空表5。中子接管法兰1的后侧与中子通道6连接。

中子束窗2设有四个第一螺栓孔21，四个第一螺栓孔21呈矩形阵列；中子接管法兰1设有与第一螺栓孔21对应的四个第二螺栓孔11。

紧固螺栓3包括螺杆31和位于螺杆31一端的螺栓头32，螺杆31另一端设有紧固螺母33；紧固螺母33设有用于带动螺杆31转动的力矩限定机构34；螺杆31还设有第一弹性部件35，第一弹性部件35的一端顶住紧固螺母33，另一端用于顶住中子接管法兰1。紧固螺母33与螺杆31为螺纹连接。第一弹性部件35为第一压力弹簧；第一压力弹簧外套于螺杆31上。

紧固螺栓3穿过第一螺栓孔21，紧固螺母33位于中子束窗2的前侧，螺栓头32位于中子束窗2的后侧。螺栓头32能够穿过第二螺栓孔11，第二螺栓孔11的后侧边沿设有螺栓头凹槽12；螺栓头凹槽12的边沿设有用于限定螺栓头32转动角度的螺栓头挡块13，每个螺栓头凹槽12设有两个螺栓头挡块13，两个螺栓头挡块13相对设置于螺栓头凹槽12的两侧。

螺栓头32为T型螺栓头。第二螺栓孔11为与T型螺栓头匹配的长方形螺栓孔。螺栓头凹槽12则为与T型螺栓头匹配的长方形螺栓头凹槽。螺栓头凹槽12与第二螺栓孔11垂直。

紧固密封时，中子束窗2的后侧紧靠中子接管法兰1的前侧，螺栓头32穿过第二螺栓孔11并转动后在第一弹性部件35推动下能够嵌入螺栓头凹槽12。由于螺栓头凹槽12与第二螺栓孔11垂直，且螺栓头挡块13的存在，螺栓头32穿过第二螺栓孔11后只能转动90°，并正好对准螺栓头凹槽12，第一弹性部件35推动紧固螺栓3移动从而使螺栓头32嵌入螺栓头凹槽12。

力矩限定机构34包括能够在紧固螺母33内转动的止出挡块341，止出挡块341的外侧设有可按压的滚珠342，止出挡块341内设有用于顶住滚珠342的第二弹性部件343；紧固螺母33的内侧设有与滚珠342对应的若干限位凹槽331；止出挡块341与螺杆31为可拆卸的同步转动连接。止出挡块341为圆柱体，滚珠342位于止出挡块341的圆周上。第二弹性部件343为第二压力弹簧。滚珠342的数量为两个，两个滚珠342分别位于第二压力弹簧的两端。

中子接管法兰1的前侧设有若干定位销14，中子束窗2的后侧设有对应的若干定位销孔22。定位销14为圆定位销，定位销孔22为圆定位销孔。定位销14和定位销孔22具有定位的作用，使中子接管法兰1与中子束窗2准确对接。

中子束窗2的后侧中心设有用于安装传感器的传感器凹槽23。传感器凹槽23的外侧设有密封圈槽24，密封部件4为设置在密封圈槽24内的双环密封圈。双环密封圈具有密封的作用，使中子束窗2与中子接管法兰1紧固后密封。双环密封圈包括密封圈片主体41、位于所述密封圈片主体41外侧边缘的外环密封圈42和位于密封圈片主体41内侧边缘的内环密封圈43。密封圈片主体41为密封圈铝片。密封圈片主体41设有若干固定通孔，密封圈槽24设有对应的固定螺纹孔。通过固定通孔和固定螺纹孔，配合螺钉等配件，使双环密封圈固定在密封圈槽24内。

紧固密封操作：

中子束窗2的后侧与中子接管法兰1的前侧贴合，电动扳手套住紧固螺母33，电动扳手通过紧固螺母33推动紧固螺栓3，使螺栓头32穿过第二螺栓孔11，并通过转动紧固螺母33从而带动紧固螺栓3转动90°。当螺栓头32到达螺栓头凹槽12位置时，第一弹性部件35推动紧固螺栓3移动从而使螺栓头32嵌入螺栓头凹槽12，此时，螺栓头32被固定在螺栓头凹槽12内，螺杆31不能进一步转动。电动扳手转动紧固螺母33的力矩大于力矩限定机构34的最大力矩时，紧固螺母33不再与螺杆31同步转动，电动扳手带动紧固螺母33单独继续转动，从而将紧固螺母33旋紧，进而将中子束窗2与中子接管法兰1紧固。

本实施例提供的中子束窗紧固密封装置机构简单、动作简单、不易碰撞且不易干涉，配合电动扳手能够准确、高效地进行中子束窗的紧固与密封。

实施例2

本实施例为本发明的中子束窗紧固密封装置的第二实施例，与实施例1不同的是：紧固螺栓3包括数量相同的正向紧固螺栓和反向紧固螺栓；位于对角线位置的第一螺栓孔21的两个紧固螺栓3同为正向紧固螺栓或反向紧固螺栓。

其他部件及连接关系与实施例1相同。

四个第一螺栓孔21呈矩形阵列，则对应的紧固螺栓3也成矩形阵列。正向紧固螺栓与反向紧固螺栓的区别仅在于紧固螺母33旋紧时转动方向相反。如图10所示，正向紧固螺栓的紧固螺母33旋紧时是顺时针旋转，反向紧固螺栓的紧固螺母33旋紧时是逆时针旋转。

电动扳手旋紧紧固螺母33时，电动扳手给紧固螺母33扭矩的同时，紧固螺母33也会反过来对电动扳手施加反向扭矩。

本实施例中，电动扳手同时驱动四个紧固螺母33转动，正向紧固螺栓与反向紧固螺栓的紧固螺母33对电动扳手施加的扭矩大小相等、方向相反，电动扳手受到的正向力矩与反向力矩互相抵消，有利于稳定电动扳手。

本实施例具体安装中子束窗的过程，如图11~15所示：

为了清楚阐述安装过程，图11~15中均省略了中子通道6和真空表5。

安装中子束窗2时，中子接管法兰1是固定在中子通道6上的，先把正向紧固螺栓和反向紧固螺栓装入中子束窗，把中子束窗2水平向中子接管法兰1移动，如图11所示；此时，安装了紧固螺栓3的中子束窗如图12所示。通过中子接管法兰1上的上下两个定位销14进行精确定位，当中子束窗2的后侧与中子接管法兰1的前侧贴合时，中子束窗2的位置度能得到保证，如图13所示。中子束窗2与中子接管法兰1贴合后，通过电动扳手把四个紧固螺栓3向后压入一定距离，让螺栓头一直穿过中子束窗2与中子接管法兰1，如图14所示。此时，正向紧固螺栓顺时针转动90度，反向紧固螺栓逆时针转动90度，螺栓头嵌入螺栓头凹槽中，螺栓头为锁定状态，如图15所示。锁定状态下，四个紧固螺栓上的紧固螺母再按照图10方向进行旋转压紧，使中子束窗2与中子接管法兰1达到紧固与密封的效果，安装完成。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中子束窗紧固密封装置，其特征在于，包括中子接管法兰（1）、中子束窗（2）和紧固螺栓（3）；所述中子束窗（2）设有若干第一螺栓孔（21），所述中子接管法兰（1）设有若干与所述第一螺栓孔（21）对应的第二螺栓孔（11）；

所述紧固螺栓（3）包括螺杆（31）和位于所述螺杆（31）一端的螺栓头（32），所述螺杆（31）另一端设有紧固螺母（33）；所述紧固螺母（33）设有用于带动所述螺杆（31）转动的力矩限定机构（34）；

所述紧固螺栓（3）穿过所述第一螺栓孔（21），所述紧固螺母（33）位于所述中子束窗（2）的前侧，所述螺栓头（32）位于所述中子束窗（2）的后侧；

所述螺杆（31）还设有第一弹性部件（35），所述第一弹性部件（35）的一端顶住所述紧固螺母（33），另一端顶住所述中子束窗（2）或中子接管法兰（1）；

所述螺栓头（32）能够穿过所述第二螺栓孔（11），所述第二螺栓孔（11）的后侧边沿设有螺栓头凹槽（12）；紧固密封时，所述中子束窗（2）的后侧紧靠所述中子接管法兰（1）的前侧，所述螺栓头（32）穿过所述第二螺栓孔（11）并转动后在所述第一弹性部件（35）推动下能够嵌入所述螺栓头凹槽（12）；

所述中子束窗（2）的后侧或中子接管法兰（1）的前侧设有密封部件（4）。

2.根据权利要求1所述的中子束窗紧固密封装置，其特征在于，所述力矩限定机构（34）包括能够在所述紧固螺母（33）内转动的止出挡块（341），所述止出挡块（341）的外侧设有可按压的滚珠（342），所述止出挡块（341）内设有用于顶住所述滚珠（342）的第二弹性部件（343）；

所述紧固螺母（33）的内侧设有与所述滚珠（342）对应的若干限位凹槽（331）；

所述止出挡块（341）与螺杆（31）为可拆卸的同步转动连接。

3.根据权利要求2所述的中子束窗紧固密封装置，其特征在于，所述止出挡块（341）为圆柱体，所述滚珠（342）位于所述止出挡块（341）的圆周上。

4.根据权利要求1所述的中子束窗紧固密封装置，其特征在于，所述螺栓头（32）为T型螺栓头。

5.根据权利要求1所述的中子束窗紧固密封装置，其特征在于，所述螺栓头凹槽（12）的边沿设有用于限定所述螺栓头（32）转动角度的螺栓头挡块（13）。

6.根据权利要求1所述的中子束窗紧固密封装置，其特征在于，所述中子束窗（2）设有四个第一螺栓孔（21），四个所述第一螺栓孔（21）呈矩形阵列；

所述紧固螺栓（3）包括数量相同的正向紧固螺栓和反向紧固螺栓。

7.根据权利要求1所述的中子束窗紧固密封装置，其特征在于，所述中子接管法兰（1）的前侧设有若干定位销（14），所述中子束窗（2）的后侧设有对应的若干定位销孔（22）。

8.根据权利要求1所述的中子束窗紧固密封装置，其特征在于，所述中子束窗（2）的后侧中心设有用于安装传感器的传感器凹槽（23）。

9.根据权利要求8所述的中子束窗紧固密封装置，其特征在于，所述传感器凹槽（23）的外侧设有密封圈槽（24），所述密封部件（4）为设置在所述密封圈槽（24）内的双环密封圈。

10.根据权利要求9所述的中子束窗紧固密封装置，其特征在于，所述双环密封圈包括密封圈片主体（41）、位于所述密封圈片主体（41）外侧边缘的外环密封圈（42）和位于所述密封圈片主体（41）内侧边缘的内环密封圈（43）。