RU2181078C2

RU2181078C2 - Method for tightening mounting studs of flanged joint

Info

Publication number: RU2181078C2
Application number: RU2000109606/28A
Authority: RU
Inventors: И.В. Ионенков; А.Ф. Спиридонов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод"
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2002-04-10

Abstract

FIELD: processes for assembling flanged joints, possibly tightening mounting assemblies of flanged joints, particularly for connection devices of large-size pressure vessels. SUBSTANCE: method comprises thermo elongation of each stud supporting nut screwed onto it by heating stud in flow of hot air; subsequent after-screwing of nut; feeding flow of hot air through lateral opening of flange at side of after-screwed nut into gap between stud and opening for it in flange in order to provide passing of hot air flow along stud towards its opposite end. EFFECT: enhanced efficiency of method, simplified technique of assembling and tightening flange joint. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии сборки фланцевых соединений и может быть использовано для затяжки крепежных соединений фланцевого соединения, относящегося к разъемам крупногабаритных сосудов под давлением. Специальной областью использования изобретения является сборка фланцевых соединений горизонтальных разъемов цилиндров паровой турбины. The invention relates to a technology for assembling flanged joints and can be used to tighten the fastening joints of a flanged joint relating to connectors of large pressure vessels. A special field of use of the invention is the assembly of flange joints of horizontal connectors of the cylinders of a steam turbine.

Известны способы затяжки крепежных шпилек фланцевого соединения путем доворачивания гаек после растяжения шпилек с помощью приспособлений, создающих распорное усилие между поверхностью фланца и захватом выступающей части шпильки, используя при этом разнообразные средства для создания усилия (см., например, [1,2,3]). Такие способы предусматривают наличие достаточного пространства между крепежными шпильками для размещения используемого приспособления. Known methods for tightening the fastening pins of a flange connection by tightening the nuts after stretching the pins using devices that create a spacer force between the flange surface and the gripping of the protruding part of the pin, using various means to create force (see, for example, [1,2,3] ) Such methods include the availability of sufficient space between the mounting studs to accommodate the device used.

Однако существуют фланцевые соединения, которые требуют расположения крепежных шпилек с малым шагом вдоль периметра фланца и для которых использование указанных способов оказывается неприемлемым. Такое фланцевое соединение характерно, в частности, для горизонтального разъема крупных энергетических паровых турбин. При малом шаге между крепежными шпильками в этих соединениях для возможности еще большего уменьшения шага используют колпачковые гайки [4] . Поэтому применение для таких фланцевых соединений указанных выше способов оказывается невозможным. However, there are flange joints that require fastening pins with small pitch along the perimeter of the flange and for which the use of these methods is unacceptable. Such a flange connection is characteristic, in particular, for the horizontal connection of large energy steam turbines. With a small pitch between the mounting studs in these joints, cap nuts [4] are used to further reduce the pitch. Therefore, the use of the above methods for such flange connections is not possible.

Известны способы затяжки крепежных соединений путем теплового растяжения шпилек до последующего доворачивания навинченных на них гаек [5]. Подобный способ с использованием потока горячего воздуха для нагрева и растяжения шпилек является ближайшим аналогом настоящего изобретения. Known methods for tightening fasteners by thermal stretching of the studs to the subsequent tightening of the screws screwed on them [5]. A similar method using a stream of hot air to heat and stretch the studs is the closest analogue of the present invention.

В указанных последними способах нагрев шпилек осуществляется изнутри через центральное отверстие в шпильке. Малое сечение этого отверстия снижает эффективность нагрева и уменьшает сечение крепежной шпильки. Кроме того, выполнение такого отверстия, особенно при большой толщине фланцев, а следовательно и при большой длине крепежной шпильки, технологически сложно, и это значительно увеличивает трудоемкость изготовления фланцевого соединения. In the latter methods, the studs are heated from the inside through a central hole in the stud. The small cross section of this hole reduces the heating efficiency and reduces the cross section of the mounting stud. In addition, the implementation of such holes, especially with a large thickness of the flanges, and therefore with a large length of the mounting studs, is technologically difficult, and this significantly increases the complexity of manufacturing a flange connection.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания способа затяжки крепежных шпилек фланцевого соединения с применением теплового растяжения шпилек, который мог бы быть реализован при относительно простой технологии изготовления и стягивания фланцевого соединения. The basis of the present invention is the task of creating a method of tightening the mounting studs of the flange connection using thermal stretching of the studs, which could be implemented with a relatively simple manufacturing and tightening technology of the flange joint.

Эта задача решается в способе затяжки крепежных шпилек фланцевого соединения, включающем тепловое расширение каждой шпильки с навинченной гайкой путем нагрева шпильки потоком горячего воздуха и последующее доворачивание гайки, в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, поток горячего воздуха подают через боковое отверстие во фланце со стороны доворачиваемой гайки. This problem is solved in a method of tightening the mounting flanges of the flange connection, including the thermal expansion of each stud with a screwed nut by heating the stud with a stream of hot air and then twisting the nut, in which, in accordance with the essence of the present invention, the flow of hot air is supplied through a side hole in the flange with side of the nut.

Благодаря такому решению, нагрев крепежной шпильки осуществляется обтеканием ее наружной поверхности горячим воздухом, что повышает эффективность ее теплового растяжения. При этом для подачи потока горячего воздуха необходимо напротив каждой шпильки выполнить во фланце сквозное отверстие, что значительно проще сверления протяженных центральных отверстий, как это делалось в ближайшем аналоге. Все это позволяет существенно уменьшить трудоемкость изготовления и стягивание фланцевого соединения. Thanks to this solution, the heating pin is heated by flowing hot air around its outer surface, which increases the efficiency of its thermal stretching. At the same time, in order to supply a stream of hot air, it is necessary to make a through hole in the flange opposite each stud, which is much easier to drill long central holes, as was done in the closest analogue. All this can significantly reduce the complexity of manufacturing and tightening the flange connection.

Для осуществления свободного выхода горячего воздуха могут быть использованы внешняя обнизка фланцев соединения, внутренняя обнизка с выходным отверстием или подобные особенности фланцевого соединения, которые не требуют какой-либо дополнительной подготовки фланцевого соединения к осуществлению. При отсутствии таких обнизок во втором фланце, соединяемым с фланцем, имеющим отверстия для подачи горячего воздуха, также могут быть выполнены боковые отверстия для выпуска горячего воздуха, необходимость в которых не уменьшит ценности настоящего изобретения. For free hot air to flow out, an outer flange of the joint flanges, an inner flange with an outlet, or similar flange joint features that do not require any additional preparation of the flange joint for implementation can be used. In the absence of such obstructions in the second flange connected to the flange having openings for supplying hot air, side openings for releasing hot air can also be made, the need for which will not reduce the value of the present invention.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием примеров его реализации, поясняемых прилагаемыми чертежами на которых:
- фиг. 1 показывает реализацию изобретения на примере фланцевого соединения с внешней обнизкой на одном из фланцев;
- фиг.2 - реализацию изобретения на примере фланцевого соединения с боковыми отверстиями для пропуска горячего воздуха на обоих фланцах.The essence of the present invention is illustrated by the following detailed description of examples of its implementation, illustrated by the accompanying drawings in which:
- FIG. 1 shows an embodiment of the invention, exemplified by a flange connection with an outer flange on one of the flanges;
- figure 2 - implementation of the invention by the example of a flange connection with side openings for the passage of hot air on both flanges.

Изображенные на чертежах примеры относятся к фланцевым соединениям горизонтального разъема цилиндра паровой турбины. The examples depicted in the drawings relate to flange joints of the horizontal connector of a steam turbine cylinder.

В изображенном на фиг.1 фланцевом соединении крепежная шпилька 1 предназначена для закрепления одним концом в глухом резьбовом отверстии одного фланца 2 со свободным выходом другим концом через гладкое отверстие фланца 3, где на этот конец наворачивается колпачковая гайка 4. На фланце 3 выполнена обнизка 5 для уменьшения поверхности притирания соединяемых фланцев. При сборке этого фланцевого соединения известным путем осуществляют взаимную координацию положений фланцев 2 и 3, заворачивание шпильки 1 в глухое отверстие фланца 2 и навинчивание гайки 4. В процессе обработки фланца 3 или после взаимной координации положения фланцев 2 и 3 во фланце 3 выполняют боковые технологические отверстия 6, входящие в зазор между гладким отверстием под шпильку во фланце 3 и телом шпильки 1. In the flange connection shown in Fig. 1, the fastening pin 1 is intended for fastening at one end in a blind threaded hole of one flange 2 with a free exit to the other end through a smooth hole of the flange 3, where the cap nut 4 is screwed onto this end. reducing the grinding surface of the connected flanges. When assembling this flange connection in a known manner, the positions of the flanges 2 and 3 are mutually coordinated, the stud 1 is screwed into the blind hole of the flange 2 and the nut 4 is screwed on. During processing of the flange 3 or after the mutual coordination of the position of the flanges 2 and 3 in the flange 3, side technological holes are made 6 included in the gap between the smooth hole for the stud in the flange 3 and the body of the stud 1.

В процессе стягивания фланцевого соединения вначале вручную гаечным ключом заворачивают гайку 4 до упора. Затем в отверстие 6 устанавливают наконечник устройства 7 для подачи горячего воздуха, в частности воздушного змеевикового нагревателя с газовой горелкой. После этого в зазор δ к телу шпильки 1 подают горячий воздух, который, омывая поверхность шпильки 1, движется вдоль шпильки 1 по зазору δ вниз (по чертежу) и выходит через зазор между поверхностями фланцев у обнизки 5. При нагреве и удлинении шпильки 1 осуществляют доворачивание гайки 4, контролируя по контрольной риске на ней угол поворота для получения заданного значения усилия затяжки. In the process of tightening the flange connection, first manually tighten the nut 4 with a wrench until it stops. Then in the hole 6 install the tip of the device 7 for supplying hot air, in particular an air coil heater with a gas burner. After that, hot air is supplied into the gap δ to the body of the pin 1, which, washing the surface of the pin 1, moves along the pin 1 down the gap δ (according to the drawing) and exits through the gap between the surfaces of the flanges at the bottom 5. When heating and the extension of the pin 1 is carried out turning the nut 4, controlling the angle of rotation according to the control risk on it to obtain the specified value of the tightening force.

Если во фланцевом соединении конструкционно отсутствуют подходящие проходы для выхода воздуха, кроме отверстий 6 во фланце 3 выполняют дополнительные технологические отверстия 8 во фланце 2, как это показано на фиг.2. Способ затяжки шпилек 1 и в этом случае не отличается от описанного выше. If in the flange connection structurally there are no suitable passages for air outlet, in addition to the holes 6 in the flange 3, additional process holes 8 in the flange 2 are made, as shown in Fig. 2. The method of tightening the studs 1 and in this case does not differ from that described above.

Описанный способ апробирован при сборке фланцевого соединения цилиндра высокого давления паровой турбины, в котором диаметр крепежных шпилек составлял 180 мм, a шаг между шпильками 200 мм. Испытания показали простоту и удобство затяжки крепежных шпилек с помощью настоящего изобретения. При этом трудоемкость вспомогательных операций по сверлению боковых отверстий во фланцах составляла незначительную часть процесса сборки. The described method was tested when assembling the flange connection of the high pressure cylinder of a steam turbine, in which the diameter of the mounting studs was 180 mm, and the pitch between the studs was 200 mm. Tests have shown the simplicity and ease of tightening the mounting studs using the present invention. At the same time, the complexity of auxiliary operations for drilling side holes in the flanges was an insignificant part of the assembly process.

Источники информации
1. Авт. св. СССР 484981, В 25 В 21/00, 1975 г.Sources of information
1. Auth. St. USSR 484981, B 25 V 21/00, 1975

2. Авт. св. СССР 749656, В 25 В 29/02, 1980 г. 2. Auth. St. USSR 749656, B 25 V 29/02, 1980

3. Авт. св. СССР 748624, В 25 В 29/01, 1980 г. 3. Auth. St. USSR 748624, B 25 V 29/01, 1980

4. А.Д.Трухний, С.М.Лосев. Стационарные паровые турбины. М., 1981 г., с. 88-90. 4. A.D. Trukhny, S.M. Losev. Stationary steam turbines. M., 1981, p. 88-90.

5. М.Н.Бушуев. Технология производства турбин, М-Л., 1966 г., с.340. 5. M.N.Bushuev. Technology for the production of turbines, ML, 1966, p. 340.

Claims

A method of tightening flange mounting studs, including the thermal extension of each stud with a nut screwed onto it by heating the stud with a stream of hot air and then turning the nut further, characterized in that the stream of hot air is supplied through a side hole in the flange from the side of the screw nut into the gap between the stud and a hole for it in the flange for the flow of hot air along the stud to its opposite end.