CN111356846A - 膨胀螺栓 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及膨胀螺栓(1)，并且更具体地但非排他地涉及与诸如风冷热交换器的设备一起使用的膨胀螺栓(1)。传统的膨胀螺栓的问题之一是，当螺栓拧得过紧时，可能会损坏其所安装的设备的螺纹。一旦螺纹损坏，则必须对其进行维修，从而导致停机，或如果无法维修，则必须更换设备。因此，本发明的目的是提供一种膨胀螺栓(1)，其至少部分地减轻了与现有技术有关的一些问题。可以设想，本发明将提供一种膨胀螺栓(1)，该膨胀螺栓(1)在过度拧紧之前会失效以防止损坏，易于制造，并且与现有技术一样易于使用。

Description

膨胀螺栓
技术领域
本发明涉及膨胀螺栓，并且更具体地但非排他地涉及与风冷热交换器一起使用的膨胀螺栓。
背景技术
膨胀螺栓(或检查螺栓)在本领域中是已知的。为了检查或维护目的，膨胀螺栓可以提供到油罐、压力容器或机器或设备的其他零件的内部的通道。膨胀螺栓的成本通常比其安装的设备低几个数量级。
使用膨胀螺栓的一个例子是风冷热交换器，其中螺栓用于提供通往热交换器中所用管子内部的通道。具体地，使用多个螺栓来密封连接至管板的螺栓板。定期清洁和检查热交换器的管对于保持性能和延长设备寿命至关重要。
传统的膨胀螺栓的问题之一是，当螺栓拧得过紧时，可能会损坏其所安装的设备的螺纹。一旦螺纹损坏，则必须对其进行维修，从而导致停机，或如果无法维修，则必须更换设备。
这在风冷热交换器中是一个普遍的问题，其中热交换器上的螺纹损坏可能导致整个工厂的停机。这样的停机时间可能非常昂贵。如果仅拧断螺栓螺纹，则可以更换螺栓。但是，在热交换器的螺纹损坏的情况下，必须对设备进行维修；如果无法维修，则必须更换设备。
发明内容
发明目的
因此，本发明的目的是提供一种至少部分地减轻与现有技术有关的一些问题的膨胀螺栓。
根据本发明，提供了一种膨胀螺栓，其包括：
主体，在主体的一端具有主头，在主体的另一端具有螺纹端；
在主头和螺纹端之间的副头；以及
在主头和副头之间的弱化部分；
弱化部分的形状和尺寸使得当施加到主头的扭矩超过预定阈值时，弱化部分失效。
弱化部分可以是剪断部分，其中当扭矩超过阈值时，主头从螺栓剪断。
主头和副头可以被适配或定形并且定尺寸为接合用于紧固膨胀螺栓的工具。
预定阈值可以使得在螺纹损坏之前主头将从螺栓上剪断。
主头的形状和尺寸可以使得防止使用工具接近副头。
主头可比副头大，以防止在副头上使用工具。
主头的尺寸可以等于副头的外接直径，以防止在主头完整的情况下与副头接触。
副头可被壳体封装，以防止在副头上使用工具。
一旦主头已被剪断，便可以移除壳体，以提供通向副头的通道。
壳体可以由聚四氟乙烯制成。
主头和副头可以是六角形螺栓头。副头可具有星状形状。
弱化部分的失效提供了膨胀螺栓拧得过紧的视觉指示。
星状头的形状和尺寸应使其在施加的扭矩高于预定阈值时会变形。该阈值使得在螺纹损坏之前头变形。
星形头的变形提供了膨胀螺栓过度拧紧的视觉指示。
预定阈值可以在250和550Nm扭矩之间。
螺栓可以由碳钢制成，例如：
SA-105/SA-105M；或
SA-106/SA-106M。
附图说明
下面仅以举例的方式并参考附图描述本发明的实施例，其中：
图1是膨胀螺栓的示意性立体图；
图2是图1的膨胀螺栓的示意性侧视图；
图3是膨胀螺栓的第二实施例的示意性侧视图；
图4是膨胀螺栓的第三实施例的示意性立体图；
图5是图4的膨胀螺栓的示意性侧视图；
图6是膨胀螺栓的第三实施例的示意性立体图，其中，主头被剪断，而副头被环形扳手接合；以及
图7是图6的膨胀螺栓的示意性俯视图。
具体实施方式
参考附图，在附图中，相同的特征由相同的附图标记表示，膨胀螺栓通常由附图标记1表示。
膨胀螺栓1包括主体，该主体具有在螺栓1的一端的主头3和在螺栓1的相对端的螺纹部分4。螺纹部分4与设备(未示出)中的互补螺纹接合，并且主头3用于紧固螺栓1。在图1至3所示的示例中，主头3为六角形螺栓头的形式，使得可以使用标准工具来紧固螺栓1。螺栓1通常是细长的，螺纹部分是圆柱形的。螺栓通常由碳钢制成，例如SA-105/SA-105M或SA-106/SA-106M。
螺栓包括在主头3和螺纹部分4之间的副头5。在图1至3所示的示例中，副头5为六角形螺栓头的形式。在另一个实施例中，副头可以具有星状形状，该星状形状提供下面进一步描述的附加特征。
螺栓1在副头5和螺纹部分4之间包括肩部8。肩部8的外径小于副头5的外径，并且大于螺纹部4。肩部8使得能够更好地固定与螺栓一起使用的垫圈1。
螺栓1在主头3和副头5之间具有弱化部分6。该弱化部分6为底切的形式，该底切被加工成相对小于螺栓1的螺纹部分的直径。底切是凹槽，该凹槽使用分离工具在车床上加工以减小弱化部分6的直径。弱化部分6将主六角头3与副头5连接起来，并且其形状和尺寸使得当施加到主六角头3上的扭矩超过预定阈值时，主头3将从副头5剪断。弱化部分6将在该部分的面积(或直径)最小的地方失效。因此，可以计算在最弱点剪断弱化部分6所需的扭矩并加工最小直径，以使弱化部分6在达到预定阈值之前失效。
选择预定阈值，并因此选择弱化部分6的尺寸和形状，以使得弱化部分在螺纹4损坏之前会失效。此外，弱化部分6还可以被设计成使得在设备上的通常比螺栓更昂贵并且维修起来比螺栓更便宜的互补螺纹在弱化部分失效之前不会被损坏。在弱化部分失效的情况下，主头3将完全从螺栓上剪断或变形到可见的程度。这提供了螺栓已被过度拧紧的视觉指示形式。预定阈值可以在250和550Nm之间。
主头3的形状和尺寸使得防止用工具物理接近副头5。在第一示例(图1和图2中示出)中，主头3相对于副头5相对较大，以防止在副头上使用工具。具体地，主头3的尺寸大于或等于副头5的外接直径。这防止了在主头完整的同时副头被用于主头的工具意外接合。此外，任何足以接合主头3的工具都将太大而甚至不能部分地接合副头5。
在另一示例中(如图3所示)，通过将副头封装在壳体9中以防止在其上使用工具，来防止接近副头5。壳体可以由聚四氟乙烯制成。
在副头5具有星状形状的实施例中(如图4至图7所示)，头的形状和尺寸使得当施加于星状头5的扭矩高于预定阈值时，头的各部分将变形。星状头通常将是星形的，其具有从螺栓的中心轴线径向向外延伸的突起10。在没有专用工具的情况下，可通过环形扳手11接合星状头，该扳手与突起10的端部接合。突起10的形状和尺寸可以使得在扳手11施加的扭矩超过阈值时变形。这提供了额外的保护，以防止在接合副头时损坏螺纹和设备。突起10的变形也将防止工具接合损坏的头5并引起进一步的损坏。星状头防止使用者使用不受较大的主头3的相对尺寸限制而直接在副头5上使用的工具(例如扁平或移动扳手)。在使用这种工具的情况下，在损坏螺纹之前，星状头的突起11会失效。此外，星状头5的变形提供了膨胀螺栓1的过度拧紧的视觉指示。
在使用中，许多螺栓1可以安装在单个设备上。通常，在检查或维护过程中，将卸下螺栓1，检查、清洁或维护设备，并可以更换牺牲垫圈。然后在设备中更换螺栓。谨慎的方法是使用扭矩扳手固定螺栓。但是，扭矩扳手可能没有正确校准，或者可能被调整为错误的扭矩设置。这可能会导致使用者过度拧紧螺栓。较不谨慎的方法是使用像扳手那样的工具(通常与沉重的锤子结合使用)。通过这种方法，将非常可能过度拧紧一个或多个螺栓。
如果在更换螺栓过程中一个或多个螺栓1拧得过紧，螺栓1的弱化部分6将失效并防止损坏设备的螺纹。监督该过程的使用者或主管可以通过目视检查螺栓发现头歪斜或缺失，这表明尝试过度拧紧。过度拧紧的螺栓可以在使用设备之前快速更换。在主头已完全从螺栓1剪断的地方，可使用副头来松开螺栓。
可以想到，本发明将提供一种膨胀螺栓，该膨胀螺栓在过度拧紧之前会失效，以防止损坏其安装的设备，易于制造，并且使用起来与现有技术一样简单。
本发明不限于本文所述的精确细节。例如，代替六角形或星状头，可以使用方形或外部扳手螺栓头。此外，弱化部分不需要通过加工的凹槽来弱化，并且可以采用孔或其他弱化结构来获得相同的结果。

Claims (23)

1.一种膨胀螺栓，包括：
-主体，在所述主体的一端具有主头，在所述主体的另一端具有螺纹部分；
-在所述主头和所述螺纹部分之间的副头；以及
-在所述主头和所述副头之间的弱化部分；
-所述弱化部分的形状和尺寸使得当施加到所述主头的扭矩超过预定阈值时，所述弱化部分失效。
2.根据权利要求1所述的膨胀螺栓，其中，所述弱化部分是剪断部分，并且当所施加的扭矩超过所述阈值时，所述主头从所述螺栓剪断。
3.根据权利要求1或2所述的膨胀螺栓，其中，所述主头和所述副头的形状和尺寸使得与用于紧固所述膨胀螺栓的工具接合。
4.根据权利要求1至3所述的膨胀螺栓，其中，所述预定阈值使得在所述螺纹损坏之前，所述主头将从所述螺栓剪断。
5.根据权利要求1至4所述的膨胀螺栓，其中，所述弱化部分的失效提供了所述膨胀螺栓的过度拧紧的视觉指示。
6.根据权利要求1至5所述的膨胀螺栓，其中，所述主头的形状和尺寸使得防止使用工具接近所述副头。
7.根据权利要求1至6所述的膨胀螺栓，其中，所述主头比所述副头相对更大，以防止在所述副头上使用工具。
8.根据权利要求1至7所述的膨胀螺栓，其中，所述主头的尺寸大于所述副头的外接直径，以防止在所述主头完整的情况下所述副头的接合。
9.根据权利要求1至8所述的膨胀螺栓，其中，所述副头由壳体封装，以防止在所述副头上使用工具。
10.根据权利要求9所述的膨胀螺栓，其中，一旦所述主头已被剪断，所述壳体就可移除，以提供通向所述副头的通路。
11.根据权利要求9或10所述的膨胀螺栓，其中，所述壳体由聚四氟乙烯制成。
12.根据权利要求1至11所述的膨胀螺栓，其中，所述副头在达到所述预定阈值之前变形。
13.根据权利要求1至12所述的膨胀螺栓，其中，所述主头和所述副头是六角形螺栓头。
14.根据权利要求1至12所述的膨胀螺栓，其中，所述副头具有星状形状。
15.根据权利要求14所述的膨胀螺栓，其中，所述星状形状包括径向突起，所述径向突起的形状和尺寸使得当施加到所述头的扭矩超过所述预定阈值时失效。
16.根据权利要求15所述的膨胀螺栓，其中，所述星状头的形状和尺寸使得当施加到其上的扭矩高于所述预定阈值时，所述突起将变形。
17.根据权利要求14至16所述的膨胀螺栓，其中，所述星状头的变形提供了所述膨胀螺栓的过度拧紧的视觉指示。
18.根据权利要求1至17所述的膨胀螺栓，其中，所述预定阈值在250至550Nm扭矩之间。
19.根据权利要求1至18所述的膨胀螺栓，其中，所述膨胀螺栓由SA-105/SA-105M碳钢制成。
20.根据权利要求1至18所述的膨胀螺栓，其中，所述膨胀螺栓由SA-106/SA-106M碳钢制成。
21.根据权利要求1至20所述的大体上如本文所描述和图示的膨胀螺栓。
22.一种大体上如本文所述和所示的膨胀螺栓。
23.一种大体上如图1至7所示的膨胀螺栓。
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