Способ стопорения резьбового соединения и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности, для стопорения резьбовых соединений крепления герметизирующих крышек контейнеров для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов. Способ стопорения резьбового соединения, предусматривающий затяжку гайки и последующую фиксацию взаимного положения гайки и резьбового стержня с помощью стопорной шайбы из листового металлического материала посредством соответствующих элементов зацепления, выполненных на гайке и резьбовом стержне, согласно изобретению заключается в том, что перед соединением гайки с резьбовым стержнем стопорную шайбу закрепляют на гайке, фиксируя от осевого перемещения и проворота относительно гайки, после этого осуществляют затяжку гайки, гарантируя заданное расстояние между концом резьбового стержня и стопорной шайбой, затем стопорную шайбу посредством пуансона напрессовывают на концевой элемент зацепления резьбового стержня. Устройство для стопорения резьбового соединения содержит резьбовой стержень, гайку и расположенную на гайке и зафиксированную от осевого перемещения и проворота стопорную шайбу из листового металлического материала, имеющую элементы зацепления, взаимодействующие с соответствующими элементами зацепления, выполненными на гайке и на конце резьбового стержня. Стопорная шайба выполнена пластической, гайка имеет отверстие под пуансон для напрессовывания стопорной шайбы на концевой элемент зацепления резьбового стержня после затяжки гайки. Резьбовой стержень и гайка выполнены таким образом, что после затяжки гайки конец резьбового стержня не выступает за опорную поверхность под стопорную шайбу на гайке. В результате обеспечивается возможность дистанционного стопорения резьбового соединения при одновременном повышении радиационной безопасности. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности, для стопорения резьбовых соединений крепления герметизирующих (защитных) крышек контейнеров для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов.

Известно множество способов стопорения резьбовых соединений (Орлов П.И. Основы конструктирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. - Кн. 3. - "Машиностроение". - 1977. - с. 286-337). В частности, известны способы стопорения, когда гайка удерживается за тело резьбового стержня. При этом применяют стопор той или иной формы, который одновременно входит в отверстия или выемки в теле резьбового стержня и гайки.

Известен способ стопорения гайки на резьбовой стержень подкладной стопорной шайбой с отгибными лапками, фиксируемой в теле резьбового стержня (см. упомянутую книгу с. 297, рис. 585). Способ предусматривает затяжку гайки и последующую фиксацию взаимного положения гайки и резьбового соединения с помощью стопорной шайбы, которую надевают на резьбовой стержень перед навертыванием на него гайки. Стопорная шайба имеет два усика, входящих в продольные канавки на резьбовом стержне; лапки стопорной шайбы отгибают на грани гайки после ее затяжки.

Однако использование подобного способа стопорения резьбового соединения для крепления герметизирующих (защитных) крышек контейнера для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов связано с необходимостью работы обслуживающего персонала в зоне с повышенной радиацией. При этом данный способ сложно механизировать для возможности дистанционного обслуживания резьбового соединения.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому способу является способ стопорения крупного резьбового соединения, предусматривающий затяжку гайки и последующую фиксацию взаимного положения гайки и резьбового стержня с помощью фасонной стопорной шайбы из листового металлического материала посредством соответствующих элементов зацепления, выполненных на гайке и резьбовом стержне (см. упомянутую книгу с. 306, рис. 624). Известный способ осуществляется устройством, содержащим резьбовой стержень с квадратным хвостовиком, гайку с прорезями под усики стопорной шайбы, фасонную стопорную шайбу, выполненную с двумя противоположно расположенными усиками и с центральным отверстием, ответным хвостовику резьбового стержня. Согласно известному способу стопорения резьбового соединения после навертывания гайки на резьбовой стержень и ее затяжки на квадратный хвостовик резьбового стержня надевают стопорную шайбу, усики которой входят в прорези на гайке. Затем шайбу фиксируют в осевом направлении зегером (стопорным кольцом).

Недостатком известного способа является то, что он не предполагает дистанционного стопорения резьбового соединения. Кроме того, известный способ не гарантирует стопорения резьбового соединения в положении, соответствующем затяжке гайки заданным моментом. Это объясняется тем, что устройство, которым осуществляется способ, не предполагает возможности фиксации гайки в произвольном положении относительно резьбового стержня.

Известно устройство для стопорения резьбового соединения с помощью подкладной стопорной шайбы с отгибными лапками, фиксируемой в теле резьбового стержня (см. упомянутую книгу с. 297, рис. 586). Стопорная шайба имеет два усика, входящих в продольные канавки на резьбовом стержне. Лапки стопорной шайбы отгибаются на грани гайки.

Недостатком известного устройства является ослабление резьбового стержня канавками. Вместе с этим в случае использования подобного устройства для стопорения резьбовых соединений крепления герметизирующих (защитных) крышек контейнера для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов возникает необходимость работы обслуживающего персонала в зоне с повышенной радиацией. Это связано с тем, что сложно механизировать установку подкладной стопорной шайбы на резьбовой стержень и отгибку ее лапок на грани соответствующей гайки в положении, соответствующем затяжке гайки заданным моментом.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявленным устройством является устройство для стопорения крупного резьбового соединения с помощью фасонной стопорной шайбы (см. упомянутую книгу с. 306, рис. 624). Известное устройство содержит резьбовой стержень, гайку и расположенную на гайке фасонную стопорную шайбу из листового металлического материала. Стопорная шайба имеет элементы зацепления, взаимодействующие с соответствующими элементами зацепления, выполненными на гайке и на конце резьбового стержня. Резьбовому стержню придан квадратный хвостовик, на который надевается стопорная шайба, имеющая ответное квадратное отверстие; усики стопорной шайбы входят в ответные прорези на гайке. Стопорная шайба фиксируется в осевом направлении зегером (стопорным кольцом), устанавливаемым в кольцевой канавке, выполненной на гайке.

Недостатком известного устройства является то, что оно не гарантирует стопорения резьбового соединения в положении, соответствующем затяжке гайки заданным моментом. Это связано с тем, что устройство не обеспечивает возможности фиксации гайки в произвольном положении относительно резьбового стержня. Гайка может быть зафиксирована только в дискретных положениях, а именно, при определенном взаимном положении квадратного хвостовика резьбового стержня и ответных усикам стопорной шайбы прорезей на гайке. К недостаткам устройства также можно отнести то, что оно не предполагает дистанционного стопорения резьбового соединения.

Задачей, решаемой изобретениями, является обеспечение возможности дистанционного стопорения резьбового соединения крепления герметизирующих крышек контейнера для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов при одновременном обеспечении повышения радиационной безопасности при обращении с подобным контейнером.

Указанная единая задача при осуществлении группы изобретений по объекту - способу решается благодаря тому, что в известном способе стопорения резьбового соединения, предусматривающем затяжку гайки и последующую фиксацию взаимного положения гайки и резьбового стержня с помощью стопорной шайбы из листового металлического материала посредством соответствующих элементов зацепления, выполненных на гайке и резьбовом стержне, согласно изобретению перед соединением гайки с резьбовым стержнем стопорную шайбу закрепляют на гайке, фиксируя от осевого перемещения и проворота относительно гайки. После этого осуществляют затяжку гайки, гарантируя заданное расстояние между концом резьбового стержня и стопорной шайбой. Затем стопорную шайбу посредством пуансона напрессовывают на концевой элемент зацепления резьбового стержня.

Кроме того, после закрепления стопорной шайбы на гайке последующие упомянутые операции осуществляют дистанционно.

Вместе с этим при напрессовывании стопорной шайбы используют пуансон с кольцевой канавкой, выполненной встречно-направленно концевому элементу зацепления резьбового стержня.

Технический результат использования предлагаемого способа состоит в том, что он обеспечивает возможность стопорения крупного резьбового соединения в положении, соответствующем затяжке гайки заданным моментом. Кроме того, предлагаемый способ позволяет стопорение резьбового соединения осуществлять дистанционно.

Указанная единая задача при осуществлении группы изобретений по объекту - устройству решается благодаря тому, что в известном устройстве для стопорения резьбового соединения, содержащем резьбовой стержень, гайку и стопорную шайбу из листового металлического материала, имеющую элементы зацепления, взаимодействующие с соответствующими элементами зацепления, выполненными на гайке и на конце резьбового стержня, согласно изобретению стопорная шайба выполнена пластической, гайка имеет отверстие под пуансон для напрессовывания стопорной шайбы на концевой элемент зацепления резьбового стержня после затяжки гайки. При этом резьбовой стержень и гайка выполнены таким образом, что после затяжки гайки конец резьбового стержня не выступает за опорную поверхность под стопорную шайбу на гайке.

Вместе с этим концевой элемент зацепления резьбового стержня выполнен в виде по меньшей мере одного штыря со скругленной вершиной, расположенного параллельно продольной оси резьбового стержня.

Концевой элемент зацепления резьбового стержня может быть выполнен в виде нескольких штырей со скругленной вершиной, расположенных по окружности параллельно продольной оси резьбового стержня.

Кроме того, взаимодействующий с гайкой элемент зацепления стопорной шайбы выполнен в виде лапки.

Стопорная шайба в плане имеет крестообразную форму.

Гайка может быть выполнена из двух разъемно соединенных частей, между которыми расположена упомянутая стопорная шайба.

В случае выполнения гайки цельной, стопорная шайба может быть зафиксирована в осевом направлении посредством установленного на гаке стопорного кольца.

Технический результат использования предлагаемого устройства состоит в том, что оно обеспечивает возможность стопорения крупного резьбового соединения в положении, соответствующем затяжке гайки заданным моментом. Вместе с этим устройство позволяет осуществлять стопорение резьбового соединения и отвертывание гайки дистанционно. Кроме того, устройство обеспечивает возможность отвертывания гайки без отрыва частей стопорной шайбы и без образования металлической стружки, что повышает радиационную безопасность при использовании предлагаемого устройства для стопорения резьбовых соединений крепления герметизирующих крышек контейнеров для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов.

Именно заявляемое устройство для стопорения резьбового соединения благодаря особенности его конструктивного выполнения, в частности выполнения стопорной шайбы пластической, и тому, что после затяжки гайки конец резьбового стержня не выступает за опорную поверхность под стопорную шайбу на гайке, обеспечивает согласно предлагаемому способу возможность дистанционного стопорения резьбового соединения в положении, соответствующем затяжке гайки заданным моментом, и тем самым обеспечивает достижение указанной задачи изобретений.

Таким образом, заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, при этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

На фиг. 1 изображено устройство для стопорения резьбового соединения в варианте выполнения, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство для стопорения резьбового соединения и пуансон в положении перед напрессовыванием стопорной шайбы на концевой элемент зацепления шпильки, продольный разрез; на фиг. 4 - расположение штырей на торце шпильки и стопорная шайба перед ее напрессовыванием на концевой элемент зацепления шпильки, вид Б на фиг.3.

В варианте осуществления изобретения устройство для стопорепия резьбовых соединений используется для крепления герметизирующих (защитных) крышек контейнеров для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов. Каждый такой контейнер имеет по меньшей мере две герметизирующие крышки. Для крепления каждой крышки используется порядка 30 шпилек, выполненных с резьбой, например, М30-М56.

Устройство для стопорения резьбового соединения содержит резьбовой стержень в виде шпильки 1, гайку 2 и расположенную на гайке, зафиксированную от осевого перемещения и проворота относительно гайки, стопорную шайбу 3 из листового металлического материала. Стопорная шайба выполнена пластической, т. е. поддающейся деформации под давлением, не ломкой. Гайка 2 имеет отверстие "а" под пуансон 4 для напрессовывания стопорной шайбы 3 на концевой элемент зацепления 5 шпильки 1 после затяжки гайки 2. Пуансон 4 имеет кольцевую канавку, выполненную встречно-направленно концевому элементу зацепления 5 шпильки. Шпилька 1 и гайка 2 выполнены таким образом, что после затяжки гайки 2 конец шпильки не выступает за опорную поверхность "в" под стопорную шайбу 3 на гайке 2, т.е. перед напрессовыванием стопорной шайбы между ней и концевым элементом зацепления 5 шпильки имеется зазор. Зазор задается по условиям деформирования стопорной шайбы 3. В варианте осуществления изобретения этот зазор составляет 1-4 мм. Заданный зазор обеспечивается за счет назначения размеров элементов резьбового соединения и допусков на их изготовление и сборку.

В варианте осуществления изобретения концевой элемент зацепления 5 шпильки 1 выполнен в виде трех штырей 6 со скругленной вершиной, укрепленных в цилиндрическом углублении на торце шпильки. Диаметр углубления соответствует диаметру пуансона 4. Штыри 6 расположены по окружности, соответствующей кольцевой канавке пуансона 6, параллельно продольной оси шпильки.

Стопорная шайба 3 имеет элементы зацепления, взаимодействующие с соответствующими элементами зацепления, выполненными па гайке 2 и па конце шпильки 1. Взаимодействующий с гайкой 2 элемент зацепления стопорной шайбы выполнен в виде лапки "с". Со шпилькой 1 стопорная шайба взаимодействует через отверстия, которые образуются в результате напрессовывания установленной на гайке стопорной шайбы на соответствующие концевые элементы зацепления шпильки. В варианте выполнения стопорная шайба в плане имеет крестообразную форму.

Гайка в варианте выполнения выполнена из двух разъемно соединенных верхней и нижней частей 7 и 8, между которыми расположена стопорная шайба 3. Упомянутые части гайки скрепляются при помощи винтов 9. Для фиксации стопорной шайбы от проворота относительно гайки 2 в верхней части 7 гайки 2 выполнены элементы зацепления в виде выемок "d", в которые входят соответствующие лапки "с" стопорной шайбы. В другом варианте выемки под лапки стопорной шайбы могут быть выполнены со стороны верхнего торца нижней части 8 гайки 2. В другом варианте выполнения (не показано) гайку изготавливают цельной, при этом стопорную шайбу фиксируют в осевом направлении посредством устанавливаемого на гайке стопорного кольца (зегера), a oт проворота относительно гайки фиксируют с помощью прорезей, выполненных на гайке, взаимодействующих соответственно с лапками стопорной шайбы. В этом случае гайку выполняют с внутренней или наружной кольцевой канавкой, в которую устанавливают стопорное кольцо (зегер) после установки на гайке стопорной шайбы.

В варианте осуществления изобретения резьбовое соединение шпильки 1 с гайкой 2 служит для крепления герметизирующей (защитной) крышки 10 контейнера 11 для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов.

В варианте осуществления изобретения способ стопорения резьбового соединения реализуется следующим образом.

Предварительно стопорную шайбу 3 закрепляют на гайке 2. При этом стопорная шайба располагается между верхней и нижней частями 7 и 8 гайки 2 таким образом, что лапки "с" стопорной шайбы входят в соответствующие выемки "d" верхней части 7 гайки. Верхнюю и нижнюю части гайки скрепляют между собой винтами 9. В варианте, когда гайку 2 выполняют цельной, стопорную шайбу фиксируют в осевом направлении с помощью стопорного кольца (зегера), которое устанавливают в соответствующей кольцевой канавке на гайке. При этом лапки стопорной шайбы располагаются в прорезях гайки. Таким образом, стопорная шайба фиксируется от осевого перемещения и проворота относительно гайки.

Последующие операции в варианте осуществления изобретения осуществляют дистанционно посредством, например, многошпиндельного гайковерта, совмещенного с устройством для напрессовывания (не показано). Гайку 2 в сборе со стопорной шайбой 3 навертывают на шпильку 1, закрепленную на корпусе контейнера 11, до упора торца гайки во фланец герметизирующей крышки 10 контейнера 11. Осуществляют затяжку гайки с определенным моментом затяжки. После затяжки между стопорной шайбой 3 и концевым элементом зацепления 5 (штырями 6) шпильки 1 автоматически выдерживается заданный зазор. Затем через отверстие "а" в гайке 2 посредством пуансона 4 стопорную шайбу 3 напрессовывают на штыри 6 шпильки 1 до упора стопорной шайбы в дно углубления на торце шпильки. При этом штыри 6 прокалывают стопорную шайбу 3 и входят в кольцевую канавку пуансона 4. Таким образом, концевой элемент зацепления шпильки входит в зацепление со стопорной шайбой, зафиксированной от проворота относительно гайки, в результате чего осуществляется стопорение резьбового соединения гайки со шпилькой.

Таким образом, предлагаемый способ стопорения резьбового соединения обеспечивает возможность дистанционного стопорения крупного резьбового соединения в положении, соответствующем затяжке гайки заданным моментом. При этом в варианте осуществления изобретения предлагаемый способ одновременно обеспечивает повышение радиационной безопасности при обращении с контейнером для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов.

Устройство для стопорения резьбового соединения работает следующим образом.

Гайку 2 в сборе со стопорной шайбой 3, зафиксированной от осевого перемещения и проворота относительно гайки, навертывают на шпильку 1, закрепленную на корпусе контейнера 11, до упора торца гайки во фланец герметизирующей крышки 10 контейнера 11. Осуществляют затяжку гайки с определенным моментом затяжки. После затяжки гайки между стопорной шайбой 3 и штырями 6 шпильки 1 автоматически выдерживается заданный зазор. Через отверстие "а" в гайке 2 посредством пуансона 4 стопорную шайбу 3 напрессовывают на штыри 6 шпильки 1 до упора стопорной шайбы в дно углубления на торце шпильки. При этом штыри 6 прокалывают стопорную шайбу 3 и входят в кольцевую канавку пуансона 4. Таким образом, концевой элемент зацепления шпильки входит в зацепление со стопорной шайбой, зафиксированной от проворота относительно гайки, в результате чего осуществляется стопорение резьбового соединения гайки со шпилькой.

Для того, чтобы отвернуть гайку, например, для снятия герметизирующей крышки 10 контейнера 11 в случае его выгрузки, к гайке 2 прикладывают соответствующий момент, который не меньше суммы моментов отвертывания гайки 2 и прорыва стопорной шайбы 3 штырями 6. В процессе отвертывания гайки конусная часть каждого штыря отгибает соответствующий участок стопорной шайбы вверх, и стопорная шайба выходит из зацепления со штырями 6 и соответственно со шпилькой 1. При этом штыри 6 не вырывают центральную часть стопорной шайбы, т. к. стопорная шайба, перемещаясь по шпильке вместе с гайкой, отходит от штырей. Вместе с этим, благодаря выполнению штырей 6 со скругленными вершинами при отвертывании гайки не образуется стружка от стопорной шайбы.

В результате устройство обеспечивает возможность отвертывания гайки без отрыва частей стопорной шайбы и без образования металлической стружки, что особенно важно при обращении с контейнером для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов. При этом благодаря особенностям исполнения устройство обеспечивает возможность механизации операций, связанных с закреплением посредством резьбовых соединений герметизирующих крышек контейнеpa для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов, и возможность дистанционного проведения этих операций, что повышает радиационную безопасность при обращении с контейнером.

Таким образом, благодаря особенностям исполнения устройства для стопорения резьбового соединения, изобретение обеспечивает возможность стопорения крупного резьбового соединения в положении, соответствующем затяжке гайки заданным моментом. Вместе с этим изобретение позволяет осуществлять стопорение резьбового соединения и отвертывание гайки дистанционно. Кроме того, изобретение обеспечивает возможность отвертывания гайки без отрыва частей стопорной шайбы и без образования металлической стружки, что повышает радиационную безопасность при использовании предлагаемого устройства для стопорения резьбовых соединений крепления герметизирующих (защитных) крышек контейнеров для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов.

Формула изобретения

1. Способ стопорения резьбового соединения, предусматривающий затяжку гайки и последующую фиксацию взаимного положения гайки и резьбового стержня с помощью стопорной шайбы из листового металлического материала посредством соответствующих элементов зацепления, выполненных на гайке и резьбовом стержне, отличающийся тем, что перед соединением гайки с резьбовым стержнем стопорную шайбу закрепляют на гайке, фиксируя от осевого перемещения и проворота относительно гайки, после этого осуществляют затяжку гайки, гарантируя заданное расстояние между концом резьбового стержня и стопорной шайбой, затем стопорную шайбу посредством пуансона напрессовывают на концевой элемент зацепления резьбового стержня.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после закрепления стопорной шайбы на гайке последующие упомянутые операции осуществляют дистанционно.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что при напрессовывании стопорной шайбы используют пуансон с кольцевой канавкой, выполненной встречно-направленно концевому элементу зацепления резьбового стержня.

4. Устройство для стопорения резьбового соединения, содержащее резьбовой стержень, гайку и расположенную на гайке и зафиксированную от осевого перемещения и проворота стопорную шайбу из листового металлического материала, имеющую элементы зацепления, взаимодействующие с соответствующими элементами зацепления, выполненными на гайке и на конце резьбового стержня, отличающееся тем, что стопорная шайба выполнена пластической, гайка имеет отверстие под пуансон для напрессовывания стопорной шайбы на концевой элемент зацепления резьбового стержня после затяжки гайки, при этом резьбовой стержень и гайка выполнены таким образом, что после затяжки гайки конец резьбового стержня не выступает за опорную поверхность под стопорную шайбу на гайке.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что концевой элемент зацепления резьбового стержня выполнен в виде, по меньшей мере, одного штыря со скругленной вершиной, расположенного параллельно продольной оси резьбового стержня.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что концевой элемент зацепления резьбового стержня выполнен в виде нескольких штырей со скругленной вершиной, расположенных по окружности параллельно продольной оси резьбового стержня.

7. Устройство по любому из пп. 4-6, отличающееся тем, что взаимодействующий с гайкой элемент зацепления стопорной шайбы выполнен в виде лапки.

8. Устройство по любому из пп. 4-7, отличающееся тем, что стопорная шайба в плане имеет крестообразную форму.

9. Устройство по любому из пп. 4-8, отличающееся тем, что гайка выполнена из двух разъемно соединенных частей, между которыми расположена упомянутая стопорная шайба.

10. Устройство по любому из пп. 4-8, отличающееся тем, что стопорная шайба зафиксирована в осевом направлении посредством установленного на гайке стопорного кольца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4