CN201913451U - 错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机，用于预紧法兰容器上的N个螺栓，所述拉伸机包括主体构件，所述主体构件包括同轴设置的上、下支撑环总成，与所述N个螺栓相配的N个拉伸螺母，以及设于所述上、下支撑环总成之间的N个内、外侧油缸总成，其特征在于，所述两相邻螺栓的中心连线的垂直平分线上分布着一个所述内侧油缸总成和一个所述外侧油缸总成。本实用新型通过优化油缸总成相对于螺栓的布置，能够在实现油缸面积最大化的前提下，使所述主体构件的各结构在径向上尺寸更加紧凑，大大减少材料的内应力，有效缩小了上下支撑环总成的体积，降低了其重量，从而大大降低制造难度，而且使得配套液压泵站工作压力得到显著下降，较大地提高了经济性和安全性。

Description

错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机

技术领域

本实用新型涉及法兰容器螺栓紧固装置，特别涉及一种错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机，即内、外侧油缸中心辐射线与螺栓中心辐射线错位布置的整体同步式法兰螺栓拉伸机。

背景技术

目前工业上，特别是核工业上，广泛利用法兰连接实现待连接件的固定和密封。绝大多数密封法兰是圆形的，法兰连接面的圆周均匀分布有N个螺栓通孔，螺栓通孔内穿过与之相配合的N条螺栓，通过螺栓与螺母啮合实现法兰的连接。为了使法兰连接密封、可靠，需要将这些螺栓同步均匀地紧固，即保证每条螺栓的预紧力相同。

为了完成密封法兰螺栓的紧固工作，且使法兰受力均匀，目前是利用整体同步式拉伸机完成螺栓的紧固。如图3所示，原有技术中的非错位式整体同步式拉伸机，用于预紧法兰容器上的N个螺栓，所述拉伸机包括主体构件，主体构件包括同轴设置的上、下支撑环总成，设于上、下支撑环总成之间、并沿着N个螺栓内外侧布置的N个内、外侧油缸总成，以及与N个被预紧螺栓相配的N个拉伸螺母。其中，该主体构件中的N个内、外侧油缸总成与N个螺栓的布置为非错位式的，即每一个螺栓与相匹配的一组内、外侧油缸三者的中心连线共线并且通过下支撑环的中轴线。上支撑环总成包括多个分体的上支撑环，多个上支撑环为沿所述下支撑环总成中心阵列布置。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现原有技术至少存在以下问题：受整体同步式拉伸机的结构限制，导致上、下支撑环的径向尺寸和轴向尺寸大，使得结构过重，故而大大增加了制造难度，进而增加了产品成本。

实用新型内容

为了解决原有技术中存在的结构过重，制造难度大，产品成本高的问题，本实用新型实施例提供了一种错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机。所述技术方案如下：

一种错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机，用于预紧法兰容器上的N个螺栓，所述拉伸机包括主体构件，所述主体构件包括同轴设置的上、下支撑环总成，与所述N个螺栓相配的N个拉伸螺母，以及设于所述上、下支撑环总成之间的N个内侧油缸总成和N个外侧油缸总成，所述两相邻螺栓的中心连线的垂直平分线上分布着一个所述内侧油缸总成和一个所述外侧油缸总成。

具体地，为了能够确保所有螺栓只承受纯轴向力而无其他偏载作用设置的，所述两相邻螺栓的中心连线的垂直平分线上分布的一个所述内侧油缸总成和一个所述外侧油缸总成的中心位置尺寸，满足S1×(D1-D)＝S2×(D-D2)，其中，

D表示所述螺栓的分布圆直径，

D1表示所述外侧油缸总成的分布圆直径，

S1表示所述外侧油缸总成的压力面积，

D2表示所述内侧油缸总成的分布圆直径，

S2表示所述内侧油缸总成的压力面积。

具体地，所述内侧油缸总成和外侧油缸总成为独立的单体式结构。

进一步地，为了便于所述螺栓的同步拉伸，所述上支撑环总成为整体同步式结构。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：相比原有技术，本实用新型通过优化油缸总成相对于螺栓的布置，具体采用在所述两相邻螺栓的中心连线的垂直平分线上分布一个所述内侧油缸总成和一个所述外侧油缸总成的结构，能够在实现油缸面积最大化的前提下，使得配套液压泵站工作压力得到显著下降，使得所述主体构件的结构更加紧凑，有效缩小了上下支撑环总成的体积，降低了其重量，从而大大降低制造难度，提高了经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是应用本实用新型的压力容器的主视图；

图1b是图1a的A-A阶梯剖视图；

图2是本实用新型所述主体构件中的油缸分布示意图；

图3是原有技术中所述非错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机主体构件中的油缸分布示意图；

图4a是本实用新型所述主体构件的主视图；

图4b是图4a的B-B阶梯剖视图；

图5是本实用新型所述内侧油缸总成的剖视图；

图6是本实用新型所述外侧油缸总成的剖视图；

图7是本实用新型所述整体同步式法兰螺栓拉伸机应用在核反应堆压力容器法兰的示意图。

附图中，各标号所代表的组件列表如下：

1主体构件，2压力容器顶盖法兰，3压力容器法兰，4螺栓，5主螺母，6液压泵站，7油管总成；

11下支撑环总成，12上支撑环总成，13拉伸螺母，14外侧硬管组件，15内侧硬管组件；

20内侧油缸总成，21内侧油缸，22内侧油缸的密封件，23内侧油缸的活塞；

30外侧油缸总成，31外侧油缸，32外侧油缸密封件，33外侧油缸活塞。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图2所示，本实用新型所述的错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机，用于预紧法兰容器上的N个螺栓4(参见图1b)，所述整体同步式法兰螺栓拉伸机包括主体构件1，所述主体构件1包括同轴设置的上支撑环总成12(参见图4b)和下支撑环总成11(参见图4b)，与所述N个螺栓4相配的N个拉伸螺母13，与所述N个螺栓4相配的N个拉伸螺母13，以及设于所述上支撑环和下支撑环总成11之间的N个内侧油缸总成20和N个外侧油缸总成30，所述每两相邻螺栓4的中心连线的垂直平分线上均分布着一个所述内侧油缸总成20和一个所述外侧油缸总成30。

其中，如图4b所示，内侧油缸总成20及外侧油缸总成30分布在上支撑环总成12和下支撑环上的定位槽内。如图4a所示，所有内侧油缸总成20的油腔通过内侧硬管组件15相互连通。所有外侧油缸总成30的油腔通过外侧硬管组件14相互连通。如图4b所示，拉伸螺母13与螺栓4顶段的螺纹相啮合。

具体地，本例中，如图2所示，所述N个螺栓4沿着所述上支撑环总成12的中心均布，使得所述螺栓4受力均匀。

具体地，本例中，如图2所示，所述N个内、外侧油缸总成20、30分别沿着所述上支撑环总成12的中心均布，使得每个螺栓4的预紧力相同，

具体地，所述内侧油缸总成20和外侧油缸总成30为独立的单体式结构。

在实现本实用新型的过程中，发明人还发现，原有技术的该结构布置使得内外侧油缸与相邻体螺栓4的力臂增大，从而造成上支撑环承受的弯矩增大，上支撑环总成12承受偏载，而对于下支撑而言，油缸总成正好处于其强度和刚度最薄弱的部位，因此如果为了满足受力需要，上、下支撑环总成12、11的轴向尺寸和径向尺寸还得加大。

为了消除上述缺陷，如图2所示，所述两相邻螺栓4的中心连线的垂直平分线上分布的一个所述内侧油缸总成20和一个所述外侧油缸总成30的位置，是按照N个内、外侧油缸总成20、30同时工作时，能够确保所有螺栓4只承受纯轴向力而无其他偏载作用设置的。

具体地，如图2所示，本例中，油缸总成与相邻螺栓4呈错位布置，即每条螺栓4周围布置四个油缸总成，包括两个外侧油缸总成30和两个内侧油缸总成20。内侧油缸总成20和外侧油缸总成30皆布置在相邻两螺栓4中心连线的垂直平分线上，即内侧油缸总成20、外侧油缸总成30与相邻螺栓4呈错位布置(CBMA)，参见图2，具体特点如下：

N条被紧固螺栓4均匀分布在以0为圆心，直径为D的圆上，即螺栓4的分布圆直径为D。

主体结构的两组油缸总成分布在螺栓4内、外侧，组成了内侧油缸总成20和外侧油缸总成30。内侧油缸总成20和外侧油缸总成30的数量均为n，其总成数量n与螺栓4总数量N，满足关系：N＝n。

被紧固螺栓4外侧的n个外侧油缸总成30均匀分布在以O为圆心，直径为D1的圆上(D1＞D)，即外侧油缸总成的分布圆直径为D1。其中，如图6所示，外侧油缸总成30包括外侧油缸31、外侧油缸密封件32及外侧油缸活塞33。定义，S1为外侧油缸总成30的油缸压力面积(外侧油缸活塞面积)。

被紧固螺栓4内侧的n个内侧油缸总成20均匀分布在以O为圆心，直径为D2的圆上(D＞D2)，即内侧油缸总成的分布圆直径为D2。其中如图5所示，内侧油缸总成20包括内侧油缸21、内侧油缸的密封件22及内侧油缸的活塞23。定义，S2为内侧油缸总成20的油缸压力面积(内侧油缸活塞面积)。

为了有效避免螺栓4受到偏载而引起的弯曲，所述主体构件的两组油缸总成中心位置尺寸满足：S1×(D1-D)＝S2×(D-D2)，即螺栓4只承受纯轴向作用力。

在实现本实用新型的过程中，发明人还发现，原有技术的上支撑环为分体式结构，存在螺栓4无法同步拉伸的问题。

为了克服上述问题，所述上支撑环总成12为整体同步式结构，即上支撑环总成12为一个整体构件，可使得所述螺栓4能够同步拉伸。

本实用新型的操作步骤：

1、如图7所示，将整体同步式拉伸机1连同安装在上面的螺栓4及主螺母5吊运到安装现场。

2、如图7所示，将整体同步式拉伸机1的所有电缆和油管总成7连接好。

3、如图7所示，将整体同步式拉机吊1运到压力容器顶盖法兰2(可参见图1a)上，并进行对中和水平调整。

4、参见图1b，使用螺栓4旋入设备将压力容器顶盖法兰2上螺栓4全部旋入压力容器法兰3螺孔中。

5、参见图4b，调整事先与螺栓4旋合的拉伸螺母13，直至拉伸螺母13与上支撑环12接触。

6、参见图1b，调整事先与螺栓4旋合的主螺母5，直至主螺母5与法兰平面接触。

7、参见图7，启动液压泵站6，使内侧油缸总成20和外侧油缸总成30按预设压力P对上支撑环总成12进行加载。

8、参见图1a及1b，螺栓4在被轴向拉伸的同时，主螺母5与压力容器顶盖法兰2平面开始产生间隙，转动主螺母5将间隙消除。

9、参见图7，当液压泵站6达到预设压力P，螺栓4完成紧固。每条螺栓4的预紧力F＝(S1+S2)*P。

10、参见图7，卸载系统压力。

11、参见图4b，启动活塞复位驱动机构，内侧油缸活塞23(参见图5)及外侧油缸活塞33(参见图6)连同上支撑环总成12恢复到初始位置。

12、参见图4b，待法兰螺栓4拉伸完成后，将拉伸螺母13全部旋出。

13、参见图7将整体同步式拉伸机1吊离安装现场，妥善存放。

本实用新型的工作原理：参见图4a及4b，拉伸工作时，油缸总成在液压泵站6供给的高压介质的作用下，通过活塞将介质压力转换为推力，并作用到上支撑环总成12上，上支撑环总成12再将推力通过拉伸螺母13均匀地作用到每条待拉伸螺栓4上。参见图1a及1b，螺栓4被拉伸的同时，主螺母5与法兰面间产生间隙，此间隙可以通过旋合主螺母5加以消除。旋合主螺母5消除间隙后，卸去系统介质压力，螺栓4的卡紧力即从拉伸螺母13转移到主螺母5上，进而完成了法兰的螺栓4紧固。由此可见本实用新型的主体结构结构紧凑，可高效完成容器法兰螺栓4的紧固工作，大大缩短设备安装和检修周期。尤其是在对人体有害的环境中作业，将会发挥巨大的作用。

因此本实用新型通过优化油缸总成相对于螺栓的布置，能够在实现油缸面积最大化的前提下，使所述主体构件的各结构在径向上尺寸更加紧凑，大大减少材料的内应力，有效缩小了上、下支撑环总成的体积，降低了其重量，从而大大降低制造难度，而且使得配套液压泵站工作压力得到显著下降，较大地提高了经济性和安全性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机，用于同时预紧法兰容器上的N个螺栓，所述拉伸机包括主体构件，所述主体构件包括同轴设置的上、下支撑环总成，与所述N个螺栓相配的N个拉伸螺母，以及设于所述上、下支撑环总成之间的N个内侧油缸总成和N个外侧油缸总成，其特征在于，所述两相邻螺栓的中心连线的垂直平分线上分布着一个所述内侧油缸总成和一个所述外侧油缸总成。

2.如权利要求1所述的错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机，其特征在于，所述两相邻螺栓的中心连线的垂直平分线上分布的一个所述内侧油缸总成和一个所述外侧油缸总成的轴心线到垂足点中心位置尺寸，满足S1×(D1-D)＝S2×(D-D2)，其中，

D表示所述螺栓的分布圆直径，

D1表示所述外侧油缸总成的分布圆直径，

S1表示所述外侧油缸总成的压力面积，

D2表示所述内侧油缸总成的分布圆直径，

S2表示所述内侧油缸总成的压力面积。

3.如权利要求1或2所述的错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机，其特征在于，所述内侧油缸总成和外侧油缸总成为独立的单体式结构。

4.如权利要求1或2所述的错位式整体同步式法兰螺栓拉伸机，其特征在于，所述上支撑环总成为整体同步式结构。

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