CN112855710B - 一种镍钛合金自密封螺栓 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镍钛合金自密封螺栓，包括螺柱和螺帽，所述螺帽连接于所述螺柱头端，所述螺柱的尾端设有台阶孔，所述台阶孔内设有尾端直径增大的T型镍钛合金套筒，所述T型镍钛合金套筒以轴向预拉伸加工制成，所述螺柱的尾端连接有限制所述T型镍钛合金套筒与所述螺柱的轴向位置的螺栓内芯，所述T型镍钛合金套筒内设有电热丝。本发明能解决螺栓连接松动导致的螺栓预紧力不足的问题，安装简便，可有效弥补螺栓缺失的预紧力，保证螺栓连接的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺栓，特别是一种镍钛合金自密封螺栓。
背景技术
工业管道在高温、高压、易燃易爆等各种介质的运输中起到了越来越重要的作用。与此同时，管道运输过程中暴露出的安全隐患也越来越多。近年来，随着人们对于石油和天然气的需求日益增加，管道运输的规模也在不断扩大。法兰连接因预紧力不足而产生的失效等问题成为了工业生产的安全隐患之一。
管道法兰连接处容易发生泄漏。在管道的日常使用中，环境温度与管内温度存在较大的温差，容易导致管道产生形变。预紧力对法兰的密封性能有着重要影响。受高应力、疲劳和低温等影响，螺栓螺纹部分出现破损，降低螺栓预紧力，预紧力缺失降低了法兰的约束效果，在外界载荷和管内流体共同作用下，容易造成泄漏状况。
发明内容
针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种镍钛合金自密封螺栓，解决螺栓连接松动导致的螺栓预紧力不足的问题，保证螺栓连接的可靠性。
本发明技术方案如下：一种镍钛合金自密封螺栓，包括螺柱和螺帽，所述螺帽连接于所述螺柱头端，所述螺柱的尾端设有台阶孔，所述台阶孔内设有尾端直径增大的T型镍钛合金套筒，所述T型镍钛合金套筒以轴向预拉伸加工制成，所述螺柱的尾端连接有限制所述T型镍钛合金套筒与所述螺柱的轴向位置的螺栓内芯，所述T型镍钛合金套筒内设有电热丝。
进一步地，所述螺栓内芯与所述螺柱的台阶孔的底部螺纹连接，所述电热丝设置于所述螺栓内芯与所述T型镍钛合金套之间。
进一步地，所述T型镍钛合金套筒的尾端被限制于所述台阶孔的直径较大端。
进一步地，所述螺栓内芯包括穿设于所述T型镍钛合金套筒内的柱状体以及设置于所述柱状体尾端的圆台部，所述柱状体贴合于所述T型镍钛合金套筒内壁，所述圆台部压合于所述T型镍钛合金套筒的尾端端面。
进一步地，所述螺栓内芯的柱状体表面设有若干凹槽，所述凹槽的一端贯穿所述圆台部，所述电热丝设置于所述凹槽内。
进一步地，所述凹槽等分分布于所述螺栓内芯的柱状体的周向。
进一步地，所述台阶孔的内壁以及所述T型镍钛合金套筒的外壁设有匹配的螺纹结构，所述T型镍钛合金套筒与所述螺柱螺纹连接。
进一步地，所述T型镍钛合金套筒内壁设有螺纹结构，所述T型镍钛合金套筒与所述螺栓内芯螺纹连接。
本发明的工作原理是在螺栓预紧力减小时，将电热丝接通电源产生热量传递给轴向预拉伸加工的T型镍钛合金套筒。当T型镍钛合金套筒到达一定温度后，镍钛合金的形状记忆效应迫使其恢复原状，即在轴向在恢复的过程中在螺栓产生一个轴向的拉力，迫使螺栓的轴向长度发生压缩，产生一个指向螺帽的轴向分力。同时还会产生一个径向的挤压力向外挤压螺栓外表面，使螺栓由内而外膨胀，在膨胀的过程中螺栓外壳会对螺母产生一个压力，这一压力包括了也包括一个指向螺帽的轴向分力。以上两个力能够弥补缺失的预紧力，使法兰的密封性得到保证。在膨胀的过程中还会产生一个大于轴向分力的径向分力，这一份力能够加固螺栓与螺母的连接，阻止失效进一步地发生。
本发明与现有技术相比的优点在于：在螺栓的内部加入了能够埋放电热丝的螺栓内芯结构，一方面能够保证螺栓的强度，减少镍钛合金形变量的损失，另一方面通过埋设其中的电热丝能够方便快捷地对镍钛合金加热，减少热量的损失，加快达到指定温度的时间。在电热丝通电后，不断地产生热量，并传递给镍钛合金套筒，镍钛合金套筒在到达一定温度时，会产生形状记忆效应，通过镍钛合金的形状记忆效应产生的恢复力，对法兰螺栓连接缺失的预紧力产生一个补偿效果，在补偿的同时对螺母产生一个限制效果，限制螺栓连接进一步失效，解决螺栓连接松动导致的螺栓预紧力不足的问题，安装简便，可有效弥补螺栓缺失的预紧力，保证螺栓连接的可靠性。
附图说明
图1为本发明镍钛合金自密封螺栓的结构示意图。
图2为螺柱结构示意图。
图3为螺栓内芯的结构示意图。
图4为镍钛合金自密封螺栓在法兰连接时安装示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
请结合图1至图4所示，本发明实施例所涉及的一种镍钛合金自密封螺栓，包括螺柱1和螺帽2，螺帽2连接于螺柱1头端，螺帽2可以是标准的六角结构，也可以设置成其他如具有一字槽或十字槽的结构。在螺柱1的尾端设有台阶孔101，在台阶孔101的底部设有一螺纹连接孔102。T型镍钛合金套筒3以轴向预拉伸加工制成，其具有与台阶孔101匹配的尺寸结构。T型镍钛合金套筒3的直径较大的尾端301的轴向距离小于台阶孔101的大径段的轴向距离，使得T型镍钛合金套筒3安装在台阶孔101内之后内陷一端距离。作为优选的实施例，台阶孔101的内壁以及T型镍钛合金套筒3的外壁设有匹配的螺纹结构，T型镍钛合金套筒3与螺柱1螺纹连接。
在T型镍钛合金套筒3内设置轴向内孔302，轴向内孔302孔径与台阶孔101的底部的螺纹连接孔102孔径相同，螺栓内芯4包括穿设于T型镍钛合金套筒3内的柱状体401以及设置于柱状体401尾端的圆台部402，柱状体401贴合于T型镍钛合金套筒3内壁，圆台部402直径大于柱状体401直径，其压合于T型镍钛合金套筒3的尾端端面。柱状体401的端部与台阶孔101的底部的螺纹连接孔102连接。作为优选的实施例，T型镍钛合金套筒3内壁设有螺纹结构，柱状体401与T型镍钛合金套筒3为螺纹连接。螺栓内芯4通过圆台部402限制T型镍钛合金套筒3与螺柱1产生轴向位移。
螺栓内芯4的柱状体401表面沿周向等分位置设有若干凹槽403，凹槽403之间可连通，优选地设置四条凹槽403，凹槽403宽度为0.6mm左右，深度为0.4mm左右。凹槽403的一端贯穿圆台部402，0.4mm的电热丝5设置于凹槽403内，位于柱状体401与T型镍钛合金套筒3之间。电热丝5通过外接电源发热。
本发明在实际应用时，将T型镍钛合金套筒3放入螺柱1的台阶孔101中，使螺柱1的台阶孔101内壁与T型镍钛合金套筒3外壁紧密贴合，再将电热丝5埋设在螺栓内芯4的凹槽403中，使电热丝5紧密贴合凹槽403，再连接到另一侧凹槽中，如有必要可多绕几圈，然后将缠绕了电热丝5的螺栓内芯4放入T型镍钛合金套筒3中，使螺栓内芯4的柱状体401外表面与T型镍钛合金套筒3的内壁紧密贴合，并与螺柱1的台阶孔101底部的螺纹孔102配合拧紧。在不断拧紧的过程中，各个接触面之间能够紧密贴合。最后将整个镍钛合金自密封螺栓插入法兰6的连接孔中，定好垫片7拧上螺母8，使用扳手施加一定的预紧力，后续通过预紧力检测电路检测螺栓预紧力并控制电热丝5与外接电源间的通断。当检测到的预紧力过小时，电热丝5接通外接电源对T型镍钛合金套筒3进行加热，使其达到记忆变形温度点产生轴向收缩，从而使镍钛合金自密封螺栓恢复预紧力。
Claims (8)
1.一种镍钛合金自密封螺栓，包括螺柱和螺帽，所述螺帽连接于所述螺柱头端，其特征在于，所述螺柱的尾端设有台阶孔，所述台阶孔内设有尾端直径增大的T型镍钛合金套筒，所述T型镍钛合金套筒以轴向预拉伸加工制成，所述螺柱的尾端连接有限制所述T型镍钛合金套筒与所述螺柱的轴向位置的螺栓内芯，所述T型镍钛合金套筒内设有电热丝。
2.根据权利要求1所述的镍钛合金自密封螺栓，其特征在于，所述螺栓内芯与所述螺柱的台阶孔的底部螺纹连接，所述电热丝设置于所述螺栓内芯与所述T型镍钛合金套之间。
3.根据权利要求1所述的镍钛合金自密封螺栓，其特征在于，所述T型镍钛合金套筒的尾端被限制于所述台阶孔的直径较大端。
4.根据权利要求1所述的镍钛合金自密封螺栓，其特征在于，所述螺栓内芯包括穿设于所述T型镍钛合金套筒内的柱状体以及设置于所述柱状体尾端的圆台部，所述柱状体贴合于所述T型镍钛合金套筒内壁，所述圆台部压合于所述T型镍钛合金套筒的尾端端面。
5.根据权利要求4所述的镍钛合金自密封螺栓，其特征在于，所述螺栓内芯的柱状体表面设有若干凹槽，所述凹槽的一端贯穿所述圆台部，所述电热丝设置于所述凹槽内。
6.根据权利要求5所述的镍钛合金自密封螺栓，其特征在于，所述凹槽等分分布于所述螺栓内芯的柱状体的周向。
7.根据权利要求1所述的镍钛合金自密封螺栓，其特征在于，所述台阶孔的内壁以及所述T型镍钛合金套筒的外壁设有匹配的螺纹结构，所述T型镍钛合金套筒与所述螺柱螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的镍钛合金自密封螺栓，其特征在于，所述T型镍钛合金套筒内壁设有螺纹结构，所述T型镍钛合金套筒与所述螺栓内芯螺纹连接。
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