СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ УДЛИНЕНИЯ ШПИЛЕК ПРИ ОДНОВРЕМЕННОЙ ЗАТЯЖКЕ ГАЙКОВЕРТОМ ПО ЗНАЧЕНИЮ МОМЕНТА Российский патент 2015 года по МПК B25B23/14 B23P19/06 

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к области машинного оборудования для затяжки резьбовых соединений. Изобретение применимо в ходе выполнения сервисных работ в атомной промышленности.

Уровень техники

При затяжке фланцевых соединений АЭС ключевым требованием является затянуть фланцевое соединение до заранее определенного удлинения шпилек, которые данное фланцевое соединение фиксируют. Дело в том, что для данного фланцевого соединения определена осевая сила, необходимая для его герметизации. На основании данной силы определяется сила, необходимая для каждой шпильки данного соединения, по значению данной силы рассчитывается соответствующее удлинение шпилек, которого необходимо при затяжке гаек, фиксирующих фланец, добиться, чтобы имела место требуемая герметизация фланца.

До сих пор используемые гайковерты фланцевых соединений верхних блоков реакторов используют систему для измерения удлинения данных шпилек, работающую на принципе пропорционального измерения удлинения шпилек. Каждая шпилька снабжена центральной продольной выточкой, в которой установлен измерительный стержень, который в нижней части прочно закреплен в шпильке. Торец корпуса шпильки зашлифован на один уровень с торцом измерительного стержня. Измерение удлинения шпилек в оборудовании данного уровня техники совершается так, что на торец шпильки жестко фиксируются цанга с индуктивным датчиком.

Цанга опирается о круговое кольцо торца шпильки, а индукционный датчик - о поверхность торца измерительного стержня. Шпилька была снабжена, во-первых, резьбой для гайки, а во-вторых, резьбой для подключения натяжного устройства. Перед началом изменений обнулился выход индуктивного датчика, после чего выполнялось натяжение шпильки гидравлическим натяжным устройством. Шпилька начинала удлиняться, в то время как измерительный стержень сохранял изначальную длину. После продления стержня шпильки торец измерительного стержня оказывался под уровнем торца шпильки, причем данная разница фиксировалась индуктивным датчиком. После достижения требуемого удлинения натягивание шпильки было прекращено, а гайка, навинченная на шпильку, была затянута к фланцу так, чтобы полученное удлинение было зафиксировано. Получение данного удлинения представляло собой очень медленный процесс, так как сначала было необходимо подключить измерительное оборудование, а после этого привинтить натяжное устройство. Кроме того, было необходимо еще установить ключ для затяжки гаек. После завершения работ было необходимо сначала снять натяжное устройство, отключить измерительный прибор, а лишь потом снять систему со шпильки.

Далее, например, известен документ SU 1433785 А, посвященный насадному ключу для ударного гайковерта с емкостным датчиком, позволяющим добиться вышеуказанной точности затяжки резьбовых соединений по удлинению стержня затягиваемого резьбового соединения. При ударе ударника на наковальню происходит поворот насадного ключа вместе с гайкой на определенный угол, таким образом происходит прирост удлинения стержня винта, что приведет к смещению емкостного датчика перемещений. Пишущее устройство фиксирует смещение при каждом повороте и проводит сравнение с заранее заданным значением. После достижения прироста удлинения, меньшего, чем заранее определенное расчетное значение, гайковерт выключается. Данная система, однако, не пригодна для измерения вышеуказанных шпилек верхнего блока ядерного реактора, в частности, из-за того, что не позволяет требуемое точное измерение общего удлинения шпилек, требуемое при затяжке фланцевых соединений ядерных реакторов для достижения их герметизации.

Раскрытие изобретения

Система для измерения удлинения шпилек при одновременном завинчивании гайковертом по значению момента применима для фланцевых соединений верхнего блока ядерного реактора. Система включает гайковерт, шкаф управления с элементами управления, блоком передач с приводами с электронным управлением, штангами и опорной частью. Блок передач состоит из коробки передач с выходными валами для подключения штанг, в которых интегрировано устройство для измерения удлинения шпилек, и из сервоприводов с передачами. Выходные валы для присоединения штанг ориентированы вокруг опорной части. Соединение между блоком передач и штангами выполнено так, что каждый выходной вал снабжен наружным четырехугольником, а труба каждой штанги на одном конце снабжена переходником с внутренним четырехугольником. Фиксация каждого соединения для предотвращения разъединения выполнена с помощью двух штифтов в двух параллельных отверстиях, проходящих через два четырехугольника одновременно. Второй конец трубы штанги с интегрированным устройством для измерения удлинения шпилек снабжен наружными проточками для трубного ключа. Один конец трубного ключа снабжен внутренней нарезкой, а второй конец трубного ключа снабжен внутренним шестиугольником для монтажа гаек шпилек фланцевого соединения. Внутренняя нарезка трубного ключа и наружная нарезка трубки образуют скользящее соединение. Скользящее соединение подрессорено пружиной. Пружина прижимает трубный ключ в крайнее положение, способствует заскакиванию трубного ключа на гайку шпильки.

Каждая из штанг с интегрированным устройством для измерения удлинения шпилек снабжена устройством для измерения удлинения, состоящим из двух частей. Первая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек состоит из индуктивного датчика, закрытого в корпусе с помощью цанги, и через пружину сжатия и подшипник упруго расположена в капсуле. Индуктивный датчик измеряет значения удлинения завинчиваемой шпильки. Капсула жестко закреплена в трубном ключе. Цанга прижимается пружиной сжатия на торец шпильки для обеспечения точной установки индуктивного датчика на шпильке.

Вторая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек расположена над первой частью и представляет собой направляющую, состоящую из двух фиксирующих трубок. Направляющая вращательно расположена в трубе и отверстием в выходном валу проходит в блок передач, к которому фиксируется для предотвращения проворачивания.

Первая и вторая части интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек соединены пружиной натяжения. Благодаря тому что первая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек подвешена на второй части с помощью пружины растяжения, обеспечивается защита от дрожания и вибраций, возникающих в гайковерте в ходе завинчивания/отвинчивания. Это позволяет существенно повысить точность измерений удлинения шпилек. Первая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек является электрическим проводником, проходит через вторую часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек и блок передач и соединена со шкафом управления. Благодаря тому что вторая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек, а таким образом, и его первая часть зафиксированы от проворачивания в ходе завинчивания/отвинчивания, индуктивный датчик также защищен от проворачивания, что оказывает существенное влияние на точность измерений, а электрический проводник защищен от повреждения, например, при перекручивании.

При применении для фланцевых соединений верхнего блока ядерного реактора ВВЭР системы измерения удлинения шпилек при одновременном завинчивании гайковертом по значению момента преимуществом является применение упора, который препятствует крутильным перемещениям гайковерта и в результате повышает точность измерений. Упор фиксируется на верхней дистанционной плите верхнего блока и предназначен для улавливания сил реакции, возникающих при завинчивании/отвинчивании фланцевых соединений. Тем самым препятствует проворачиванию гайковерта в отверстии перфорированной верхней дистанционной плиты верхнего блока, на которой устанавливается гайковерт, и имеет существенное влияние на повышение точности измерения удлинения. Упор также обеспечивает правильный угловой поворот гайковерта при установке на фланцевое соединение.

В случае применения упора гайковерт под блоком передач снабжается двумя шпонками. С помощью данных шпонок гайковерт сверху зафиксирован в корпусе упора или в патроне корпуса. В патроне имеются два направляющих паза с вкладышами для шпонок.

В плече корпуса с помощью винта уложен башмак. К башмаку закреплена насадка со сменным вкладышем. Вкладыш сменный по той причине, чтобы всегда обеспечивалось попадание в отверстие, соседнее с отверстием, в котором установлен гайковерт, так как отверстия в верхней дистанционной плите имеют различные диаметры. Простая замена вкладыша позволяет применять упор для завинчивания/отвинчивания любого фланцевого соединения верхнего блока, расположенного рядом с отверстием произвольного диаметра. Винт соединен с рычагом в виде торцевого накладного ключа. Поворотом торцевого накладного ключа обеспечивается завинчивание/отвинчивание винта и перемещение башмака или насадки со сменным вкладышем. Таким образом уменьшается/увеличивается зазор между отверстием, в котором установлен гайковерт, и отверстием, в котором с помощью вкладыша закреплен упор, таким образом обеспечивается фиксация всей системы на верхней дистанционной плите.

Также удобным вариантом исполнения системы измерения удлинения шпилек при одновременном завинчивании гайковертом по значению момента является вариант, при котором гайковерт фланцевых соединений оснащен устройством для считывания 2D кода для идентификации конкретного фланцевого соединения. Каждое фланцевое соединение может быть оснащено уникальным 2D кодом. После установки гайковерта конкретное фланцевое соединение может быть идентифицировано и может быть определена позиция гайковерта для работы на фланцевом соединении. Это позволяет устранить влияние человеческого фактора, когда по ошибке операция проводится повторно на уже завинченном/отвинченном фланцевом соединении.

Система для измерения удлинения шпилек при одновременной затяжке гайковертом по значению момента, которая состоит из гайковерта фланцевых соединений и штанги с интегрированным устройством для измерения удлинения шпильки (из двух частей), пригодна для фланцевых соединений верхнего блока ядерного реактора. Благодаря своей конструкции позволяет точное и надежное завинчивание фланцевых соединений.

Краткое описание чертежей

Примерное исполнение предлагаемого решения приведено со ссылкой на чертежи, на которых показано:

на рис. 1 - верхняя часть штанги с устройством для измерения удлинения шпилек из двух частей,

на рис. 2 - нижняя часть штанги с устройством для измерения удлинения шпилек из двух частей,

на рис. 3 - упор, вид сбоку,

на рис. 4 - упор, аксонометрический вид,

на рис. 5 - примерное исполнение гайковерта согласно настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

Система для измерения удлинения шпилек при одновременном завинчивании гайковертом по значению момента включает гайковерт, состоящий из шкафа управления с элементами управления, блоком передач с приводами с электронным управлением, штангами 53 и опорной частью. Блок передач состоит из коробки передач с выходными валами для подключения шести штанг 53, в которых интегрировано устройство для измерения удлинения, шести штанг 54 без устройства для измерения удлинения и из сервоприводов с передачами. Выходные валы для присоединения штанг 53 ориентированы вокруг опорной части.

Соединение между блоком передач и штангами 53 выполнено так, что каждый выходной вал снабжен наружным четырехугольником, а труба 1 каждой штанги 53 на одном конце снабжена переходником 3 с внутренним четырехугольником. Фиксация каждого соединения для предотвращения разъединения выполнена с помощью двух штифтов в двух параллельных отверстиях, проходящих через два четырехугольника одновременно. Второй, нижний, конец трубы 1 штанги без устройства для измерения шпилек снабжен наружными проточками для головки с внутренним шестигранником. Второй, нижний, конец трубы 1 штанги 53 с интегрированным устройством для измерения шпилек снабжен наружными проточками для трубного ключа 2.

Один конец трубного ключа 2 снабжен внутренней нарезкой, а второй конец трубного ключа 2 снабжен внутренним шестиугольником для монтажа гаек. Внутренняя нарезка трубного ключа 2 и наружная нарезка трубы 1 образуют скользящее соединение. Скользящее соединение подрессорено пружиной 8.

Каждая из шести штанг 53 снабжена устройством для измерения удлинения шпилек, состоящим из двух частей. Первая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек состоит из индуктивного датчика 13, закрытого в корпусе 5 с помощью цанги 4, и упруго расположена через пружину сжатия 9 и подшипник 12 в капсуле 11. Капсула 11 жестко закреплена в трубном ключе 2. Цанга 4 прижимается пружиной сжатия 9 на торец шпильки для обеспечения точной установки индуктивного датчика 13 на шпильке.

Вторая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек расположена над первой частью и представляет собой направляющую, состоящую из фиксирующей трубы 6 и внутренней фиксирующей трубы 7. Направляющая вращательно расположена в трубе 1 и отверстием в выходном валу проходит в блок передач, к которому фиксируется для предотвращения проворачивания.

Первая и вторая части интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек соединены пружиной натяжения 10. Первая часть интегрированной системы измерения удлинения шпилек является электрическим проводником, проводит через вторую часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек и блок передач и соединена со шкафом управления.

Система для измерения удлинения шпилек при одновременной затяжке гайковертом по значению момента предназначена для фланцевых соединений верхнего блока ядерного реактора ВВЭР-1000. Гайковерт для данных целей под блоком передач снабжается двумя шпонками, с помощью которых гайковерт сверху зафиксирован в корпусе 14 упора или в патроне корпуса 14. В патроне имеются два направляющих паза с вкладышами 19 для шпонок. В плече корпуса 14 с помощью винта 17 уложен башмак 18. К башмаку 18 закреплена насадка 16 со сменным вкладышем 15. Винт 17 соединен с рычагом 20 в виде торцевого накладного ключа.

На рис. 5 показан гайковерт в предпочтительном исполнении согласно настоящему изобретению, состоящий из шкафа управления с элементами управления, электрических приводов, подключенных через редуктор к шести штангам 53 с интегрированным устройством для измерения удлинения шпилек и шести штанг без интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек. При проведении затяжки фланцевого соединения гайковерта штанги гайковерта устанавливаются на соответствующие гайки шпилек и на болты, причем трубный ключ 2 с интегрированным устройством для измерения удлинения шпилек устанавливается на гайки, навинченные на шести шпильках с измерительными стержнями, а трубные ключи без интегрированного устройства для измерения удлинения устанавливаются на головки шести болтов.

При установке трубного ключа 2 с интегрированным устройством для измерения удлинения шпилек на соответствующую гайку шпильки с измерительным стержнем цанга 4 одновременно устанавливается на торец шпильки, а бегунок индуктивного датчика 13 опирается о торец измерительного стержня шпильки. Далее гайковерт фиксируется с помощью корпуса 14 упора в соседнее отверстие в дистанционирующей плите верхнего блока для предотвращения нежелательного перемещения гайковерта в ходе затяжки шпилек. Система проведет действия, предпочтительно заранее запрограммированные, а после обнуления датчика измерения удлинения начинает затяжку шпилек с измерительными стержнями. После достижения требуемого общего удлинения шпилек процесс заканчивается.

Список обозначений

1 - труба

2 - трубный ключ

3 - переходник

4 - цанга

5 - корпус

6 - фиксирующая труба

7 - фиксирующая труба

8 - пружина

9 - пружина сжатия

10 - пружина растяжения

11 - капсула

12 - подшипник

13 - индуктивный датчик

14 - корпус упора

15 - сменный вкладыш

16 - насадка

17-винт

18 - башмак

19 - вкладыш

20 - рычаг

53 - штанга с интегрированным устройством для измерения удлинения

54 - штанга без устройства для измерения удлинения

Изобретение относится к области машиностроения. Система для измерения удлинения шпилек при одновременной затяжке гайковертом по значению момента содержит гайковерт с блоком передач с приводами с электронным управлением и штангами (53). Нижний конец штанги (53) снабжен трубным ключом (2). Штанга (53) снабжена интегрированным устройством для измерения удлинения шпилек, состоящим из двух частей. Первая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек состоит из индуктивного датчика (13), закрытого в корпусе (5) с помощью цанги (4), и упруго размещена через пружину сжатия (9) и подшипник (12) в капсуле (11). Капсула (11) жестко зафиксирована в трубном ключе (2), цанга (4) прижимается пружиной сжатия (9) на торец шпильки для обеспечения точной установки индуктивного датчика (13) на шпильке. Вторая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек расположена над первой частью и выполнена в виде направляющей, расположенной в трубе (1) с возможностью вращения, проходящей через отверстие в выходном валу для фиксации в блоке передач для предотвращения проворачивания. Первая часть интегрированной системы измерения удлинения шпилек является электрическим проводником, проводит через вторую часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек и блок передач и соединена со шкафом управления. Технический результат заключается в повышении точности и надежности завинчивания фланцевых соединений. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система для измерения удлинения шпилек при одновременном завинчивании гайковертом по значению момента для затяжки шпилек фланцевых соединений верхнего блока ядерного реактора, содержащая гайковерт, состоящий из шкафа управления с элементами управления, блока передач с приводами с электронным управлением, штангами (53) и опорной частью, причем блок передач состоит из коробки передач с выходными валами для подключения штанг (53) с интегрированным устройством для измерения удлинения шпилек, и из сервоприводов с передачами, причем выходные валы для присоединения штанг (53) ориентированы вокруг опорной части, отличающаяся тем, что штанга (53) снабжена интегрированным устройством для измерения удлинения шпилек, в котором первая часть состоит из индуктивного датчика (13), закрытого в корпусе (5) с помощью цанги (4), и упруго расположена через пружину сжатия (9) и подшипник (12) в капсуле (11), причем капсула (11) жестко закреплена в трубном ключе (2), цанга (4) прижимается пружиной сжатия (9) на торец шпильки для обеспечения точной установки индуктивного датчика (13) на шпильке, а вторая часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек расположена над первой частью и представляет собой направляющую, состоящую из фиксирующей трубы (6) и внутренней фиксирующей трубы (7), причем направляющая вращательно расположена в трубе (1) и отверстием в выходном валу проходит в блок передач (52), к которому фиксируется для предотвращения проворачивания, причем соединение первой и второй части интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек обеспечено пружиной натяжения (10), а первая часть интегрированной системы измерения удлинения шпилек является электрическим проводником и соединена через вторую часть интегрированного устройства для измерения удлинения шпилек и блок передач со шкафом управления.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для возможности фиксации гайковерта в корпусе (14) упора, препятствующего проворачиванию гайковерта, или в патроне корпуса (14) он снабжен двумя шпонками, установленными под блоком передач, причем в патроне имеется по меньшей мере один направляющий паз с вкладышем (19) для шпонки, в плече корпуса (14) с помощью винта (17) установлен башмак (18), к которому закреплена насадка (16) со сменным вкладышем (15), а винт (17) соединен с рычагом (20) с помощью торцевого накладного ключа.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что гайковерт снабжен устройством для считывания 2D кода для идентификации конкретного фланцевого соединения.