CN109630217B - 一种气缸中分面自调整紧固力的连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气缸中分面自调整紧固力的连接结构，包括连接楔块、对应的气缸连接孔结构。其特征在于：该连接楔块为凹六边形锥形拉伸体，由装配段、过渡段以及紧固段三段构成，具有一定的锥角与不平行结构，分别形成紧固面与非紧固面。本发明采用锥形楔块的方式代替传统的螺栓连接方式，可应用与气缸中分面平滑段(非拐角处)位置的连接，结构简单，装拆方便，所需预应力小，在其装拆过程中不需要提供额外的加热辅助设备，大幅缩短了上下气缸中分面装拆过程的时间；并且相比螺栓而言，连接楔块的承载面更大，能减缓蠕变的产生；同时锥形楔块结构优化了接触截面的压力分布并形成一个自调整过程，能够提高了气缸在平滑段连接的气密性。

Description

一种气缸中分面自调整紧固力的连接结构

技术领域

本发明属于汽轮机与燃气轮机中分面密封领域，涉及一种气缸中分面自调整紧固力的连接结构。

背景技术

汽轮机与燃气轮机气缸外缸是汽轮机与燃气轮机中需要加工最大、最复杂的铸钢件，一般分为上下两个半缸体，其水平结合面称作中分面。在汽轮机与燃气轮机运行过程中需要保持中分面密封，其密封性能不仅决定了机组的安全性，还影响整个机组的运行效率。

目前的蒸汽轮机和燃气轮机，其气缸中分面往往采用螺栓连接的方式，由于采用的螺栓尺寸较大，在螺栓的装配与出拆卸过程中都需要对螺栓进行加热。根据工程经验来看，单个螺栓的加热过程一般在10-20分钟左右，对于单个气缸整圈螺栓的加热往往将耗费4个小时以上的时间；同时螺栓在紧固过程中，非常容易受到磨损，对预紧力又有非常严格的要求，且存在螺栓紧固不均导致气缸变形的问题。

综上所述，由于螺栓连接的过程十分复杂且耗费大量时间，所以需要提出一种气缸中分面自调整紧固力的连接结构。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种气缸中分面自调整紧固力的连接结构，该结构在保证中分面密封良好的前提下，部分代替螺栓连接方式，简化合缸后紧固的过程，减少上下气缸结合的时间。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种气缸中分面自调整紧固力的连接结构，包括：

连接楔块，连接楔块包括装配段和紧固段；

连接孔，连接孔开设与上气缸和下气缸的连接处，连接楔块设置于连接孔内；在运行过程中，气缸受到工质的压力后上气缸与下气缸会出现脱离的趋势，此时连接楔块会给连接孔施加正压力，以保证气缸的密封性；

以及斜面棒，斜面棒由开设在上气缸上的键型孔伸入，与连接楔块的上表面相接处，用于对连接楔块施加向内的推力，实现连接楔块的紧固。

本发明进一步的改进在于：

装配段包括紧固斜面段和拆卸螺纹孔，紧固斜面段在伸入到连接孔内时，位于键型孔的下方；拆卸螺纹孔开设于装配段的端面，当开缸需要拔出连接楔块时，通过在拆卸螺纹孔处旋进一根螺栓并施加向外的拉力，实现连接楔块的拆卸。

连接孔包括分别开设在上气缸与下气缸连接面的楔形孔；连接楔块伸入到两个楔形孔组成的连接孔中，将上气缸和下气缸相连。

连接楔块的紧固段包括上下两个非紧固面以及两侧的两个凹面，每个凹面包括两个紧固面；装配时，两个非紧固面与连接孔的上下底面相接触，四个紧固面与上气缸和下气缸的楔形孔的侧面相接处，用于向楔形孔侧壁施加正压力以保证上气缸和下气缸的紧固连接。

非紧固面为斜面，且密封过程中与连接孔上下底面留有间隙；四个紧固面在密封过程中与连接孔侧面紧密接触。

紧固斜面段为向下倾斜的斜面，其倾斜角α大于材料对应的自锁角，倾斜角α为6～15°；非紧固面的斜面与水平面的夹角为紧固段锥角β，紧固段锥角β为10～20°，且β＞α。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用锥形楔块的方式代替传统的螺栓连接方式，可应用与气缸中分面平滑段(非拐角处)位置的连接，结构简单，装拆方便；由于所需预应力较小，在其装拆过程中不需要提供额外的加热辅助设备，大幅缩短了上下气缸中分面装拆过程的时间；并且相比螺栓而言，连接楔块的承载面更大，能减缓蠕变的产生；同时锥形楔块结构优化了接触截面的压力分布并形成一个自调整过程，能够提高了气缸在平滑段连接的气密性。

附图说明

图1为本发明连接结构的整体爆炸视图；

图2(a)为本发明的三维实体图；

图2(b)为平面视图；

图2(c)为图2(b)的右视图；

图3(a)为剖面方向示意图；

图3(b)为图3(a)H-H方向的剖面示意图；

图3(c)为图3(a)G-G方向的剖面示意图；

图4为本发明自调整过程的示意图。

其中：1-连接楔块；2-斜面棒；3-上气缸；4-下气缸；5-键型孔；6-装配段；7-紧固段；8-紧固斜面段；9-拆卸螺纹孔；10-非紧固面；11-紧固面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明一种气缸中分面自调整紧固力的连接结构，主要结构为连接楔块1、对应连接孔的上气缸3和下气缸4，以及紧固辅助结构斜面棒2。其中连接楔块1由装配段6与紧固段7组成，上气缸3具有键型孔5结构。接下来结合图2、3、4对结构实施方式进行进一步说明。

如图2所示，连接楔块为凹六边形锥形拉伸体，具有一定的锥角与不平行结构。图2(a)为连接楔块的三维实体图。连接楔块1的装配段6具有紧固斜面段8与拆卸螺纹孔9结构。斜面棒2通过上气缸3的键型孔5与紧固斜面段8接触，可对连接楔块1施加向内的推力，即可实现连接楔块1的紧固过程；当开缸需要拔出连接楔块1时，可通过在拆卸螺纹孔9处旋进一根螺栓并施加向外的拉力，即可实现连接楔块1的拆卸过程。连接楔块1的紧固段7可分为紧固面11与非紧固面10，其中上下两个斜面为非紧固面10，在密封过程中与气缸面有一定间隙，周围四个面为紧固面11，在密封过程中与气缸面紧密接触。

图2(b)为连接楔块的平面示意图，α为紧固斜面段的斜面角，β为紧固段锥角，其中α应大于材料对应的自锁角，通常选取6-15°，β大于α，通常选取10-20°。在气缸连接过程中，由于紧固段锥角β，连接楔块紧固面在受力时，楔块会受到由外到内的推力，进而强化了连接结构的密封作用。

如图3所示，图3(a)为剖面方向示意图，分别从中分面以及横截面方向对连接楔块、对应的气缸连接孔以及装配块结构进行了剖面划分。其中图3(b)为中分面剖面示意图，图3(c)为横截面剖面示意图(气缸其余部分被截断)，图中10、11分别代表连接楔块紧固段的紧固面与非紧固面。在连接楔块与上下气缸连接的过程中，非紧固面10始终与气缸表面有一定间隙，为非受力面，紧固面11与气缸表面紧密接触，为受力面。

本发明的自调整过程如图4所示，阴影面为气缸上的受力面，对应连接楔块1的紧固面11。在运行过程中，气缸受到工质的压力后上气缸与下气缸会出现脱离的趋势，此时连接楔块1的紧固面11会给阴影面施加正压力，以保证气缸的密封性；同时阴影面给连接楔块1的紧固面11施加反作用力，由于连接楔块紧固面的锥角，该反作用力的分力会把连接楔块1向内推，实现自调整过程，进一步加强密封作用。

本发明的原理：

连接楔块的紧固段可分为紧固面与非紧固面。在气缸连接过程中，由于紧固段具有一定锥角，连接楔块紧固面在受力时，楔块会受到由外到内的推力，进而强化了连接结构的密封作用，实现紧固力的自调整过程。对应气缸结构分为上气缸结构与下气缸结构，上气缸结构沿竖直方向存在键型孔结构，用以给连接楔块施加预紧力。上、下气缸结构的中分面处对应连接位置具有凹六边形锥形拉伸孔结构，对应连接楔块的过渡段与紧固段，并且其非紧固面的距离略大于楔块的非紧固面之间的距离。

采用本发明的锥形楔块的方式代替传统的螺栓连接方式，可应用与气缸中分面平滑段位置的连接，结构简单，装拆方便；由于所需预应力较小，大幅缩短了上下气缸中分面装拆过程的时间；并且相比螺栓而言，连接楔块的承载面更大，能减缓蠕变的产生；同时锥形楔块结构优化了接触截面的压力分布并形成一个自调整过程，能够提高了气缸在平滑段连接的气密性。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气缸中分面自调整紧固力的连接结构，其特征在于，包括：

连接楔块(1)，连接楔块(1)包括装配段(6)和紧固段(7)；

连接孔，连接孔开设于上气缸和下气缸的连接处，连接楔块(1)设置于连接孔内；在运行过程中，气缸受到工质的压力后上气缸(3)与下气缸(4)会出现脱离的趋势，此时连接楔块(1)会给连接孔施加正压力，以保证气缸的密封性；

以及斜面棒(2)，斜面棒(2)由开设在上气缸(3)上的键型孔(5)伸入，与连接楔块(1)的上表面相接处，用于对连接楔块(1)施加向内的推力，实现连接楔块(1)的紧固。

2.根据权利要求1所述的气缸中分面自调整紧固力的连接结构，其特征在于，装配段(6)包括紧固斜面段(8)和拆卸螺纹孔(9)，紧固斜面段(8)在伸入到连接孔内时，位于键型孔(5)的下方；拆卸螺纹孔(9)开设于装配段(6)的端面，当开缸需要拔出连接楔块(1)时，通过在拆卸螺纹孔(9)处旋进一根螺栓并施加向外的拉力，实现连接楔块(1)的拆卸。

3.根据权利要求2所述的气缸中分面自调整紧固力的连接结构，其特征在于，连接孔包括分别开设在上气缸(3)与下气缸(4)连接面的楔形孔；连接楔块(1)伸入到两个楔形孔组成的连接孔中，将上气缸(3)和下气缸(4)相连。

4.根据权利要求3所述的气缸中分面自调整紧固力的连接结构，其特征在于，连接楔块(1)的紧固段(7)包括上下两个非紧固面(10)以及两侧的两个凹面，每个凹面包括两个紧固面(11)；装配时，两个非紧固面(10)与连接孔的上下底面相接触，四个紧固面(11)与上气缸(3)和下气缸(4)的楔形孔的侧面相接处，用于向楔形孔侧面施加正压力以保证上气缸(3)和下气缸(4)的紧固连接。

5.根据权利要求4所述的气缸中分面自调整紧固力的连接结构，其特征在于，非紧固面(10)为斜面，且密封过程中与连接孔上下底面留有间隙；四个紧固面(11)在密封过程中与连接孔侧面紧密接触。

6.根据权利要求5所述的气缸中分面自调整紧固力的连接结构，其特征在于，紧固斜面段(8)为向下倾斜的斜面，其倾斜角α大于材料对应的自锁角，倾斜角α为6～15°；非紧固面(10)的斜面与水平面的夹角为紧固段锥角β，紧固段锥角β为10～20°，且β＞α。

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