CN113236654B - 一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动工况下化工管路的防松装置，所述防松装置包括螺母和与螺母配合的螺纹部件，其特征在于，所述防松螺母或与螺母配合的螺纹部件包括螺纹部和防松部，所述防松部固定在螺纹一侧，且为柔性环状，所述防松部内填充有剪切增稠液体STF，与防松部配合的螺纹设有缺口，当化工管路处于震动状态时，防松部固化成刚性部件，与所述缺口配合，阻止螺纹松动。本发明的有益效果是：利用可拆卸的螺纹紧固防松结构，将持续振动的螺纹连接防松做到用不可拆卸螺纹紧固才能达到的防松效果。

Description

一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法

技术领域

本发明属于化工管路紧固的技术范畴，尤其涉及应用于需要紧固的管道处于振动的工作环境下的一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法。

背景技术

螺纹连接的防松措施按作用原理可分为：摩擦防松、机械防松和永久防松3种。

摩擦防松摩擦防松即使螺纹副中存在不随连接所受外载荷变化而变化、始终存在的摩擦力。

摩擦防松的方法有：

双螺母对置拧紧防松，在螺杆上连续拧紧两个螺母。螺母接触面间会产生始终存在的压力，螺母内的螺杆旋合部分受拉，螺母受压，这一组封闭力进而形成不受外界载荷变化影响的摩擦力，结构简单，使用方便，但结构尺寸大，适用于平稳、低速、重载的固定装置上的连接防松；

弹簧垫圈防松，在螺母和原螺母配合平面间添加弹簧垫圈。弹簧垫圈由于被拧紧的螺母压平所产生的弹力使螺纹副间保持一定压力而防松。垫圈斜切口尖端应逆着螺母旋松方向，阻止螺母反转容易破坏与弹簧垫圈接触的平面（螺母及连接件）用于一般连接；

锁紧螺母防松，用锁紧螺母取代螺母进行防松（如尼龙圈锁紧螺母用其端部的尼龙圈箍紧螺栓而使螺纹副压紧），结构简单，可用于多次装拆的连接；

机械防松，机械防松即在螺纹副间使用止动元件阻止相对转动。机械防松可靠性好，应用广泛。

机械防松的方法有 ：

止动垫圈，圆螺母与止动垫圈：圆螺母专用止动垫圈的内舌插入螺杆预制槽中，同时外翅之一弯入圆螺母对应的槽中阻止相对转动；

普通螺母与止动垫圈：普通螺母用止动垫圈被固定在被连接件上，同时约束螺母保证螺母不转动。应注意同时必须保证螺栓不转动才能有效防松；

开口销与六角开槽螺母配合使用，拧紧六角开槽螺母后将开口销插入螺母预制槽及螺栓预制尾孔中，然后掰开销尾阻止相对转动用于有振动、冲击的连接；

螺栓组串联钢丝，钢丝穿入螺栓组各螺栓头部小孔并拉紧，注意确保钢丝可提供的力矩方向与拧紧力矩同向，这样当螺钉产生松动趋势时，钢丝将被进一步拉紧从而防松，工作可靠，但装拆不方便，适用于螺钉组连接，广泛用于航空发动机，武器装备等领域；

永久防松，永久防松即通过一定方法使得在不破坏连接件或被连接件的情况下不可拆卸，把螺纹副转变为非运动副，从而排除相对转动的可能。

永久防松的方法有：

焊接防松：螺母拧紧后将螺母与螺栓外露部分点焊为一体；

冲点防松：螺母拧紧后用冲头在螺栓末端与螺母的旋合处冲点破坏螺纹牙，使二者无法相对转动；

粘接防松（不破坏精度和对中性，无附加零件，工作可靠）：将螺母与螺栓的旋合部位涂粘接剂，固化后粘接为一体；

利用摩擦防松简单方便，机械防松较可靠，二者还可联合使用。永久防松多用于很少拆开或不拆的联接。尼龙圈锁紧螺母的防松措施可在任意旋合位置箍紧，即使工作时回松少许，也不致很快继续松开。用强力拧紧联接以防松，效果也较好。用粘接胶防松则方便可靠。

综上所述可以看出，这些现有的螺纹连接的防松措施，要么放松可靠不可拆卸，要么可拆卸但是只能用于普通的防松工况，对于化工管道的连接，尤其是化工管道与动力设备相连使得管道在持续振动的工作环境下这些可拆卸的防松措施不能满足防松要求，而防松效果的机械密封或者永久防松却不能拆卸，又不能满足可拆卸的需求。

因此，迫切需要一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法来实现对振动工况下螺纹连接的安全可靠的有效防松。

发明内容

本发明要实现的目标是：实现对振动工况下螺纹连接的安全可靠的有效防松。

为了实现上述目标，本发明提供一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法。

本发明所采用的具体技术方案为：

所述防松螺母或与螺母配合的螺纹部件包括螺纹部和防松部，所述防松部固定在螺纹一侧，且为柔性环状，所述防松部内填充有剪切增稠液体STF，与防松部配合的螺纹设有缺口，当化工管路处于震动状态时，防松部固化成刚性部件，与所述缺口配合，阻止螺纹松动。

其中，剪切增稠液体STF由聚乙二醇和硅微粒组成，聚乙二醇是一种应用广泛的无毒液体，能承受的温度范围很广。极其细小的硅微粒是STF的另一成分，当运动缓慢时，硬质粒子能够到处运动，剪切增稠液体STF呈现液态，但当运动迅速的时候，硬质粒子互相碰撞，阻碍了彼此的运动，剪切增稠液体STF变得强韧，这种流动性很强的液体和坚硬的微粒结合后，能形成一种刚性的材料。

由于聚乙二醇的稳定特性，使得本防松装置可以在≤300℃的环境下应用，出于安全系数的考虑，切增稠液体STF使用环境不的高于250℃。

防松部固定在螺纹一侧，且为柔性环状，所述防松部内填充有剪切增稠液体STF，与防松部配合的螺纹设有缺口，采用这样的设计，利用剪切增稠液体STF受到冲击形成硬质刚性材料的特性，当化工管道连接在动力设备上时，来自动力设备的振动不可避免的传递给化工管道的螺纹连接处，此时，柔性环状结构内的剪切增稠液体STF受到振动，其内部产生了持续的高频摇动，硬质粒子互相碰撞，阻碍了彼此的运动，形成硬质刚性的材料，与缺口配合形成限制螺纹松动的配合，而动力设备停止工作后，振动消除，剪切增稠液体STF变为液体状态，此时防松装置的防松作用消除，变为普通的螺纹连接，使得螺纹连接可以轻易拆卸，便于设备维护检修。。

作为本发明的进一步的改进，螺纹部的一侧设有凹型缺口和防松部固定槽，柔性环状防松部镶嵌在所述固定槽内，当化工管路处于震动状态时，防松部固化成刚性部件，与所述凹型缺口配合，阻止螺纹松动。

采用这样的设计，将柔性环状防松部镶嵌在所述固定槽内，螺纹连接完成后，柔性环状防松部填满固定槽和凹型缺口，当受到振动冲击时，柔性环状防松部内的剪切增稠液体STF变得强韧，能形成一种刚性的材料，与凹型缺口配合，完全阻止螺纹松动，当冲击作用力消除时，性环状防松部内的剪切增稠液体STF变为液态，自动解除防松状态，此时螺纹连接变为普通的螺纹连接状态，可以在允许的情况下任意的拆卸。

作为本发明的又一改进，螺纹部的螺纹分为左螺纹部和右螺纹部，左螺纹部和右螺纹部的中间设有防松部固定槽，左螺纹部和右螺纹部靠近防松部固定槽的一侧均设有凹型缺口，当化工管路处于震动状态时，防松部固化成刚性部件，与所述凹型缺口配合，阻止螺纹松动。

采用这样的设计，将柔性环状防松部设置在螺纹部的中间，在完成螺纹连接后柔性环状防松部隐藏在螺纹的中间，被螺纹保护起来，在未受到振动冲击的情况下，可以保护柔性环状防松部不会被外界尖锐的物体刮破，防止剪切增稠液体STF泄露，导致柔性环状防松部失去防松效果。

作为本发明的进一步改进，防松部的圆环侧面设有凸起，凸起镶嵌在所述螺纹部内。

采用在这样的设计，根据防松要求设置凸起的数量，防松部固定槽内设有与凸起相配合的凹槽，凸起镶嵌在所述螺纹部内的凹槽中，当化工管路处于震动状态时，防松部固化成刚性部件，与凹槽配合，阻止防松部与防松部固定槽内发生相对滑动，进而起到防松效果。

作为本发明的进一步改进，所述防松部固定槽处设有顶杆，所述顶杆通过螺纹贯穿的插设的防松部固定槽处壁上，顶杆的旋入和旋出改变防松部与配合螺纹的贴合度。

采用这样的设计，通过顶杠的作用，螺纹连接受到振动冲击之前，将防松部挤压在与之配合的凹槽以及凹型缺口和螺纹上，提高与这些配合面的贴合度，同时通过挤压作用，使得防松部和与其配合的零部件之间压力，当化工管路处于震动状态时，防松部固化成刚性部件时，增大防松部和与其配合的零部件之间错在相互作用的摩擦力，阻止防松部和与其配合的零部件发生相对滑动起到更好的防松效果。

一种振动工况下化工管路的防松装置的使用方法，这种使用方法包括：

利用螺母和与螺母配合的螺纹部件进行螺纹连接；

防松部旋至与防松部配合的螺纹缺口处；

在螺母和配合的螺纹固定为一体后，如果应用工况温度＞250℃需对放松装置进行冷却处理。

防松装置的使用与传统的螺纹连接使用方法相同，但是由于采用了柔性环状防松部内填充有剪切增稠液体STF的设计，防松作用是通过切增稠液体STF遇到震动冲击变为硬质刚性材料来实现的，因此防松部旋至与防松部配合的螺纹缺口，即与防松部配合的防止松动的结构处，才能起到防松作用，

此外，由于柔性环状防松部采用内高温橡胶等柔性材料制成，聚乙二醇的稳定特性，使得本防松装置可以在≤300℃的环境下应用，出于安全系数的考虑，切增稠液体STF使用环境不的高于250℃，而耐高温橡胶的中的全氟醚型橡胶耐受温度为>250，因此综合各方面因素，在螺母和配合的螺纹固定为一体后，如果应用工况温度＞250℃需对放松装置进行冷却处理。

作为本发明的进一步改进，螺母和与螺母配合的螺纹部件进行螺纹连接前，需对螺纹进行清理，去除尖刺，并保持螺纹洁净。

由于柔性环状防松部采用内高温橡胶等柔性材料制成，尖刺和异物在存在，可能对柔性的橡胶产生划伤，造成切增稠液体STF泄漏，进而导致防松部失去防松效果。

作为本发明的进一步改进，当防松部固定槽设置在与螺母配合的螺纹部件上时，所述螺母的螺纹部分加工有与防松部配合的缺口。

采用这样的设计，防松部也可以设置在管道的外壁上，而此时，一直配个螺母或者相当于螺母的内螺纹管件的螺纹配合部分需要加工有与防松部配合的缺口，该缺口与柔性环状防松部配合，当化工管路处于震动状态时，防松部固化成刚性部件，与缺口配合，阻止防松部与防松部固定槽内发生相对滑动，进而起到防松效果。

本发明的积极效果是：

1.利用可拆卸的螺纹紧固防松结构，将持续振动的螺纹连接防松做到用不可拆卸螺纹紧固才能达到的防松效果；

2.防松结构简单，拆卸方便，便于维护。

3.使用新型纳米材料改变普通的螺纹防松结构，使其适用于持续振动的特殊环境。

附图说明

图1是本发明一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法的防松装置正视图；

图2是图1所示本发明一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法的防松装置的剖视图；

图3是图1所示本发明一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法的防松装置第二种实施方式的剖视图；

图4是图1所示本发明一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法的防松装置中管道螺纹部分的结构示意图；

图5是图1所示本发明一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法的防松装置中螺帽部分的结构示意图；

图6是图1所示本发明一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法的防松装置中防松部的结构外形图；

图7是图1所示本发明一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法的防松装置防松部的结构示意图；

图8是图1所示本发明一种振动工况下化工管路的防松装置及其使用方法的防松装置中与防松装置配合的缺口结构示意图；

图例说明：1—化工管道， 101—螺纹左凹槽，102—螺纹，103—化工管道内腔，104—螺纹右凹槽，105—管道处固定槽凹槽，106—管道处防松部固定槽，107—缺口，2—螺母，201—螺母螺纹部，202—螺母固定槽凹槽，203—螺母固定槽， 3—环状防松部， 301—防松部凸起， 302—剪切增稠液体STF， 303—防松部外壳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

具体实施例：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

具体实施例一：

如图2所示，一种振动工况下化工管路的防松装置，包括化工管道1端部的螺纹和连接螺母2，化工管道1端部的螺纹处设有U型缺口107，螺母2的中部设有螺母固定槽203，螺母固定槽203内的中部设有环状防松部3，环状防松部3由柔性材料制成防松部外壳303，防松部外壳303由橡胶硫而成，壁厚0.5毫米，防松部外壳303内充满了剪切增稠液体STF302，当防松装置螺纹连接到化工管道1上时，螺母2中的环状防松部3因其橡胶的弹性而充满缺口107内，当管道处于振动状态时剪切增稠液体STF中的硅微粒运动迅速，硬质硅微粒互相碰撞，阻碍了彼此的运动，剪切增稠液体STF变得强韧，剪切增稠液体STF302中的聚乙二醇溶剂和硬质硅微粒结合后，能形成一种刚性的材料，从而使环状防松部3由柔性变成坚硬的固态，在螺纹的旋进或者旋出运动中阻挡了螺纹的相对运动，起到防松效果。

具体实施例二：

在实施例一的基础上，化工管道1端部的螺纹处设有U型缺口107设计成扁平的切面。

具体实施例三：

在实施例一的基础上，环状防松部的侧面设有防松部凸起301，螺母固定槽203的两侧设有螺母固定槽凹槽202。

具体实施例四：

在实施例一的基础上，如图4环状防松部3的固定槽由螺母2上改动，将其设置到化工管道1端部的螺纹上，缺口107设置在螺母2上。

具体实施例五：

以具体实施例一为例，一种振动工况下化工管路的防松装置的使用方法，包括：

步骤一，利用毛毡轮或者布轮打磨化工管道1端部的螺纹，利用毛毡棒或者布棒打磨螺母2内的螺纹；

步骤二，使用羧乙基硫代丁二酸清洗步骤一种打磨过的螺纹，自然晾干；

步骤三，在螺纹连接部的螺纹上涂防锈油；

步骤四，将环状防松部3放置在螺母固定槽203内，确保防松部凸起301放置在螺母固定槽凹槽202内；

步骤五，将螺母2和化工管道1端部的螺纹按工程技术要求旋紧，防松部3旋至与防松部配合的螺纹缺口107处；

步骤六，在螺母和配合的螺纹固定为一体后，如果应用工况温度＞250℃需对放松装置进行冷却处理

上述实施例以简单的螺纹连接形式介绍了本发明的结构原理和具体使用方法，对于本发明的结构原理和具体使用方法在具体螺纹连接结构中的形式变化也在本发明的保护范围内。

前述内容已经宽泛地概述出各个实施例的一些方面和特征，其应该被解释为仅是各个潜在应用的说明。其他有益结果可以通过以不同方式应用公开的信息或通过组合公开的实施例的各个方面来获得。在由权利要求限定的范围的基础上，结合附图地参考对示例性实施例的具体描述可获得其他方面和更全面的理解。

此外本发明还公开了以下技术方案：

方案一：

所述防松部固定槽处设有顶杆，所述顶杆通过螺纹贯穿的插设的防松部固定槽处壁上，顶杆的旋入和旋出改变防松部与配合螺纹的贴合度。

上述实施例对本发明做了详细说明。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述例子，相关技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或减少、替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种振动工况下化工管路的防松装置，所述防松装置包括螺母和与螺母配合的螺纹部件，其特征在于，所述螺母或与螺母配合的螺纹部件包括螺纹部和防松部，螺纹部的一侧设有防松部固定槽，所述防松部固定在防松部的固定槽，且为柔性环状，所述防松部内填充有剪切增稠液体STF，与防松部配合的螺纹设有缺口，所述防松部固定槽处设有顶杆，所述顶杆通过螺纹贯穿的插设在防松部固定槽处的壁上，顶杆的旋入和旋出改变防松部与配合螺纹的贴合度，当化工管路处于震动状态时，防松部固化成刚性部件，与所述缺口配合，同时顶杆通过挤压作用，增大防松部和与其配合的零部件之间相互作用的摩擦力。

2.根据权利要求1所述一种振动工况下化工管路的防松装置，其特征在于，所述缺口为凹型。

3.根据权利要求2所述一种振动工况下化工管路的防松装置，其特征在于，所述螺纹部的螺纹分为左螺纹部和右螺纹部，左螺纹部和右螺纹部的中间设有防松部固定槽，左螺纹部和右螺纹部靠近防松部固定槽的一侧均设有凹型缺口，当化工管路处于震动状态时，防松部固化成刚性部件，与所述凹型缺口配合，阻止螺纹松动。

4.根据权利要求1至3其中任意一项所述一种振动工况下化工管路的防松装置，其特征在于，所述防松部的圆环侧面设有凸起，凸起镶嵌在所述螺纹部内。

5.根据权利要求4所述一种振动工况下化工管路的防松装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：

将环状防松部放置在螺母固定槽内，确保防松部凸起放置在螺母固定槽凹槽内，利用螺母和与螺母配合的螺纹部件进行螺纹连接；

将防松部旋至与防松部配合的缺口处；

在螺母和配合的螺纹固定为一体后，如果应用工况温度＞250℃需对防松装置进行冷却处理。

6.根据权利要求5所述一种振动工况下化工管路的防松装置的使用方法，其特征在于，螺母和与螺母配合的螺纹部件进行螺纹连接前，需对螺纹进行清理，去除尖刺，并保持螺纹洁净。

7.根据权利要求6所述一种振动工况下化工管路的防松装置的使用方法，其特征在于，当防松部固定槽设置在与螺母配合的螺纹部件上时，所述螺母的螺纹部分加工有与防松部配合的缺口。

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