СОЕДИНЕНИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ ЗАСТОПОРЕННУЮ КРЕПЕЖНУЮ ШПИЛЬКУ Российский патент 2019 года по МПК F16B39/24 F01D25/24 

Изобретение относится к соединению, содержащему застопоренную крепежную шпильку.

Такое устройство можно применять для крепления двух кольцевых корпусов турбины, оснащенных плоскими кольцевыми фланцами, которые стыкуют друг с другом. Через отверстия этих фланцев пропускают шпильки, которые завинчивают одним концом в потайную гайку, заделанную в один из фланцев. На их противоположный конец навинчивают стопорящую гайку, которая удерживают фланцы прилегающими друг к другу.

Такие соединения должны удерживаться стяжной силой, достаточной, чтобы избегать любого случайного ослабления, возникающего, например, из-за вибраций во время работы. Можно использовать динамометрические инструменты для приложения заранее определенных моментов завинчивания. Можно также добавить стопорные замки, препятствующие любому отвинчивающему вращению. Стопорный замок является деталью, которая в своем наиболее общем варианте выполнения входит в контакт со шпилькой, блокируя ее сразу после ее установки на место. В известном варианте выполнения шпильки содержат участки многоугольного, например, шестиугольного сечения, и замки выполнены в виде пластины, содержащей пару полостей тоже шестиугольного сечения, которые надевают на пару последовательных шпилек перед установкой стяжных гаек. Шпильки удерживают оба конца замка, не позволяя ему поворачиваться, и замок удерживает каждую из шпилек (согласно документу US 6 641 326 В2).

Первым недостатком такого выполнения является то, что шпильки должны быть разделены определенными и, по возможности, равномерными промежутками, в противном случае необходимо было бы предусматривать замки самой разной ширины. Однако такие равномерные промежутки невозможно реализовать, если часть крепежного фланца должна быть оставлена для крепления других устройств, таких как трубы для текучей среды или датчики. Другим распространенным недостатком является невозможность приложения момента затяжки без риска повреждения некоторых частей соединения, таких как замок или фланец. Другой риск состоит в том, что при чрезмерном завинчивании шпилек в гайки последние могут быть тоже повреждены, если, например, с ними начинает соприкасаться часть шпильки большего диаметра.

Изобретение относится к соединению вышеупомянутого типа, в котором добавлен индивидуальный стопорный замок, то есть замок, связанный только с одной шпилькой, который позволяет приложить достаточный момент затяжки для обеспечения жесткости соединения, который не может быть поврежден или стать причиной повреждения смежных деталей во время затягивания и который позволяет избежать случайного чрезмерного завинчивания шпильки.

Объектом изобретения является соединение, содержащее крепежную шпильку, два наложенных друг на друга фланца, через которые проходит шпилька, гайку, связанную с одним из фланцев, в которую завинчен один конец шпильки, стяжную гайку, завинченную на противоположном конце шпильки, и стопорный замок, зажатый между стяжной гайкой и другим из фланцев, при этом стопорный замок содержит основной корпус, в котором выполнено отверстие, при этом отверстие имеет некруглое сечение и занято участком шпильки соответствующего сечения, согласно изобретению, основной корпус продолжен участком, проходящим за пределы бортика указанного другого фланца в направлении, перпендикулярном к шпильке, затем участком, выступающим из основного корпуса в направлении шпильки и расположенным перед указанным бортиком.

Выступающий участок обеспечивает поворот шпильки на ограниченный угол после установки на ней замка, входя в положение упора во фланец. Это позволяет избежать чрезмерного завинчивания шпильки, которое могло бы повредить потайную гайку и вынудить произвести полный демонтаж конструкции для замены этой гайки. Вместе с тем, к шпильке можно приложить определенный момент затяжки, поскольку усилия в основном сосредоточены в стопорном замке и в смежных с ним частях фланца и шпильки, причем размеры этих частей предусмотрены таким образом, чтобы выдерживать эти усилия. Наконец, установка стопорного замка на шпильке происходит гораздо легче.

Предпочтительно выступающий участок основного корпуса содержит пару раздельных опор на указанный другой фланец, чтобы с самого начала обеспечивать положение стопорного замка и его допустимое угловое смещение.

Предпочтительно опоры выполнены таким образом, чтобы избегать любого повреждения на фланце; так, они могут содержать скругленные контуры.

Далее следует описание изобретения, его признаков и преимуществ со ссылками на прилагаемые фигуры, которые иллюстрируют вариант его осуществления.

На фиг. 1 показано соединение, вид в разрезе;

на фиг. 2 представлено укомплектованное устройство, содержащее множество этих соединений, вид в перспективе;

на фиг. 3 детально показана опора стопорного замка на корпус;

на фиг. 4 и 5 показан стопорный замок, вид в перспективе;

на фиг. 6 показана отдельная шпилька.

Показанное на фиг. 1 соединение содержит шпильку 1, два противоположных конца 2 и 3 которой имеют резьбу и стержень которой содержит между концами 2 и 3 срединную часть шестиугольного сечения (шестиугольную часть 4) и утолщенную часть 5. Шпилька 1 служит для соединения двух корпусов 6 и 7, каждый из которых содержит плоский кольцевой фланец 8 или 9, для чего она заходит в совмещенные отверстия фланцев 8 и 9 и удерживает их прилегающими друг к другу. Фланец 8 одного из корпусов 6 содержит цилиндрический центровочный бортик 10, опирающийся на другой корпус 7. Соединение содержит также стопорный замок 11, который является главным аспектом изобретения, возможно кронштейн 12 не показанного агрегата типа агрегатов, которые очень часто встречаются в области авиации, и две гайки 13 и 14, при этом гайка 13 является потайной гайкой, запрессованной в корпусе 7 при помощи конической юбки 15, открывающейся в сторону другого корпуса 6, и гайка 14 является стяжной гайкой. Первый конец 2 завинчен в потайную гайку 13, при этом утолщенный участок 5 находится недалеко от юбки 15, шестиугольная часть 4 находится в полости 16 (показана на фиг. 4 и 5) стопорного замка 11, и стяжная гайка 14 завинчена на противоположном конце 3; фланцы 9, 8, стопорный замок 11 и кронштейн 12 стянуты в этом порядке от потайной гайки 13 к стяжной гайке 14.

В смонтированном состоянии задняя кромка утолщенного участка 5 находится вблизи юбки 15 и может тереться об нее и ее повредить, как и всю потайную гайку 13, если шпилька 1 завинчена чрезмерно. Стопорный замок 11 позволяет предупредить эту ситуацию.

Он показан на фиг. 2, 3, 4 и 5. Он содержит основной корпус 17 в виде толстой пластины, в которой выполнена полость 16. Полость 16 имеет шестиугольное сечение, в которое с небольшим зазором может заходить шестиугольная часть 4, но которое препятствует их взаимному вращению. Основной корпус 17 содержит также две раздельные полки 18, которые продолжают его, выступая рядом друг с другом в одном направлении, заключенном в плоскости главного удлинения основного корпуса 17; в смонтированном положении это направление является наружным радиальным направлением, и полки 18 выступают над фланцем 8 корпуса 6, смежного со стопорным замком 11, и над концевой плоской стороной бортика 19. Конец полок 18 загнут в виде бортика 19, который возвышается над периферической стороной бортика 10 на небольшом от нее расстоянии в состоянии начала сборки. В окончательном состоянии соединения получают положение, показанное на фиг. 3, в котором стопорный замок 11 слегка повернут, и один из бортиков 19 (справа на этой фиг. 3) опирается на бортик 10 корпуса 6. Бортики 19 выполнены с закругленной опорой 20, которая позволяет избежать слишком малой площади контакта и чрезмерных концентраций напряжения.

Сборку осуществляют следующим образом. После наложения друг на друга фланцев 8 и 9 и совмещения их отверстий каждую из шпилек 1 вводят концом 2 в отверстие фланца 8, затем в отверстие фланца 9, и конец 2 завинчивают в потайную гайку 13. Когда утолщенная часть 5 достигает юбки 15, завинчивание сразу прекращают, а шпильку 1, наоборот, слегка вывинчивают до определенного предела, например, на одну восьмую оборота. Вставляют стопорный замок 11 и шпильку 1 опять завинчивают и затягивают до определенного момента, регулируемого при помощи динамометрического инструмента, при этом стопорный замок 11 поворачивается, пока одна из закругленных опор 20 не соприкоснется с бортиком 10 фланца 8 и не будет получено состояние, показанное на фиг.3. Движение завинчивания является не достаточным, чтобы кромка утолщенного сечения 5 опять соприкоснулась с юбкой 15. Следовательно, потайная гайка 13 не подвергается никакому чрезмерному напряжению и никакому повреждению. Затем можно установить кронштейн 12, если он предусмотрен, после чего завинчивают стяжную гайку 14. В случае ослабления соединения поворот шпильки 1 ограничен небольшим углом и приводит другую опору 20 на бортик 10.

Преимуществом стопорного замка 11 в соответствии с изобретением является то, что он связан только с одной шпилькой 1 и что его устанавливают легко и предсказуемо. Его прочность является достаточной при умеренной массе. Можно отметить некоторые особенности конструкции, позволяющие оптимизировать компромисс между этими двумя требованиями: скошенная фаска 21 на наружных сторонах сопряжения между полками 18 и бортиками 19 и закругление 22 на сопряжении их внутренних сторон; другие скошенные фаски 23 и 24 на двух сторонах основного корпуса 17 на его сопряжении с полками 18, которые являются менее толстыми; вогнутость 25 с постоянным радиусом кривизны в середине наружного радиального края основного корпуса 17 в центре этого края и между полками 18; как правило, треугольная форма основного корпуса 17, ограниченная двумя боковыми сторонами 26, расходящимися в сторону полок 18; и, в целом, исключение слишком острых углов сопряжения, тоже замененных скошенными фасками.

Изобретение относится к соединению, может быть использовано для крепления двух кольцевых корпусов турбины, оснащенных плоскими кольцевыми фланцами, которые стыкуют друг с другом, и направлено на обеспечение возможности прикладывать достаточный момент затяжки без риска повреждения и одновременно избегать чрезмерного завинчивания шпильки. Соединение, содержащее крепежную шпильку, два наложенных друг на друга фланца, через которые проходит шпилька, гайку, связанную с одним из фланцев, в которую завинчен конец шпильки, стяжную гайку, завинченную на противоположном конце шпильки, и стопорный замок, зажатый между стяжной гайкой и другим из фланцев. Стопорный замок содержит основной корпус, в котором образовано отверстие, при этом отверстие имеет некруглое сечение и занято участком шпильки соответствующего сечения. Основной корпус продолжен участком, проходящим за пределы бортика указанного другого фланца в направлении, перпендикулярном к шпильке, затем участком, выступающим из основного корпуса в направлении шпильки и расположенным перед указанным бортиком. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Соединение, содержащее крепежную шпильку (1), два наложенных друг на друга фланца (8, 9), через которые проходит шпилька, гайку (13), связанную с одним из фланцев (9), в которую завинчен конец (2) шпильки, стяжную гайку (14), завинченную на противоположном конце (3) шпильки, и стопорный замок (11), зажатый между стяжной гайкой (14) и другим из фланцев (8), при этом стопорный замок содержит основной корпус (17), в котором образовано отверстие (16), при этом отверстие имеет некруглое сечение и занято участком (14) шпильки соответствующего сечения, отличающееся тем, что основной корпус (17) продолжен участком (18), проходящим за пределы бортика (10) указанного другого фланца (8) в направлении, перпендикулярном к шпильке (1), затем участком (19), выступающим из основного корпуса в направлении шпильки и расположенным перед указанным бортиком (10).

2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что фланцы (8, 9) принадлежат к корпусам (6, 7) турбины, соединяемым друг с другом при помощи указанных фланцев.

3. Соединение по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что выступающий участок основного корпуса содержит пару раздельных опор на указанный другой фланец.

4. Соединение по п. 3, отличающееся тем, что опоры содержат закругленные контуры (20), направленные в сторону указанного другого корпуса.

5. Соединение по п. 3, отличающееся тем, что участок (18), продолжающий основной корпус (17), выполнен в виде двух раздельных полок, каждая из которых содержит одну из опор (20).