專利名稱：一種抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氧化鋁生產(chǎn)中管道化溶出設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，即提供一 種用于抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
氧化鋁管道化溶出技術(shù)的核心內(nèi)容就是在管道中用堿液在高溫 下溶出鋁土礦中的氧化鋁的工藝過程。當?shù)V漿由高壓泵送入由內(nèi)、外 管組成的套管管道溶出裝置后是分級(段)進行加熱的。通常，管道
溶出裝置分為九至十級預熱，使原礦漿溫度從95'C左右預熱到265 'C左右。由于預熱所采用的加熱介質(zhì)每級均不相同，故每級管道的溫 度也都不相同。然而，各級管道是依次相連通的，不僅每級管道本身 受熱會產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；并且兩級管道的連接處由于加熱介質(zhì)溫度、壓 力不同所產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力更大。通常管道化溶出裝置其預熱套管都是 用固定支架從中心部位加以固定，兩側(cè)再設(shè)置若干個滑動支架以解決 管道的熱脹冷縮的問題?？紤]到下述情況還會產(chǎn)生更大的軸向應(yīng)力 (1)地震荷載作用下產(chǎn)生的最大水平推力；(2)水錘壓力產(chǎn)生的最 大水平推力；(3)各級加熱蒸汽溫差最大時產(chǎn)生的水平推力。隨著氧 化鋁廠向大型、超大型化發(fā)展，預熱管道的軸向應(yīng)力也越來越大，如 何抵抗溶出套管對中間固定支架產(chǎn)生的管道軸向水平力就成了一個 重要的技術(shù)難題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是尋求一種用于抵抗溶出套管對中間固定支架 管道軸向水平力的設(shè)計方案，特別是適應(yīng)于大型管道化溶出裝置的設(shè) 計方案。
本發(fā)明的用于抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的 結(jié)構(gòu)，包括溶出套管管道和支架，其特征在于-
(1) 將支架分為固定支架和滑動支架兩種；
(2) 固定支架設(shè)置在管道的中間位置，滑動支架設(shè)置在固定支 架的兩側(cè)；
(3) 固定支架同其相鄰的兩個以上滑動支架之間采用柱間支撐 連接。
本發(fā)明的用于抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的 結(jié)構(gòu)，所說的連接固定支架和相鄰的兩個滑動支架的柱間支撐是由斜 接支撐和水平剛性系桿組合而成。
本發(fā)明還考慮到，當在同一溫度區(qū)段內(nèi)的同一柱列設(shè)有兩道以上 柱間支撐時，讓該柱列的全部縱向水平荷載由柱列所有支撐共同承 擔。為此，在每個固定支架柱兩側(cè)都用柱間支撐相連，所設(shè)置的柱間 支撐最多的可達7道以上。柱間支撐的作用有1)保證支架的縱向 穩(wěn)定和空間剛度；2)確定鋼柱在支架平面外的計算長度；3)承受管 道產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，地震作用，水錘壓力等，并將上述荷載傳至基礎(chǔ) 上。由于氧化鋁管道化溶出裝置所設(shè)的管道支架縱向長度一般不超過 100米，所以不考慮柱的縱向溫度應(yīng)力；盡管設(shè)置了多道柱間支撐， 但兩支撐間的距離一般僅為4米，所以不考慮柱間支撐的溫度應(yīng)力。本發(fā)明的用于抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的 結(jié)構(gòu)，所說的柱間支撐的結(jié)構(gòu)可以有多種不同的設(shè)計方案，下面僅列 舉數(shù)例加以說明
第一.用水平剛性系桿將固定支架與其兩側(cè)的滑動支架連接起 來，上下兩根水平剛性系桿之間的距離與固定支架同滑動支架之間的 距離相等，從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿與兩支架構(gòu)成 一個正方形，上下兩根水平剛性系桿之間用斜接支撐桿連接，兩根斜 接支撐相交叉構(gòu)成正方形的對角線。
第二.用水平剛性系桿將固定支架與其兩側(cè)的滑動支架連接起 來，上下兩根水平剛性系桿之間的距離小于固定支架同滑動支架之間 的距離。從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿同兩支架構(gòu)成一 個長方形，從上水平剛性系桿的中點向下水平剛性系桿的兩端各伸出 一根斜接支撐，構(gòu)成一對稱的"人"字形結(jié)構(gòu)。
第三.用水平剛性系桿將固定支架與其兩側(cè)的滑動支架連接起 來，上下兩根水平剛性系桿之間的距離小于固定支架同滑動支架之間 的距離。從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿同兩支架構(gòu)成一 個長方形，上下兩根水平剛性系桿之間用斜接支撐連接。兩根斜接支 撐相交叉構(gòu)成長方形的對角線。
第四.可以將上述第二種設(shè)計方案同第三種方案進行任意組合， 即上部采用對角線結(jié)構(gòu)，下部采用人字形結(jié)構(gòu)；或上部采用人字形結(jié) 構(gòu)，下部采用對角線結(jié)構(gòu)。
以上各種設(shè)計方案中，水平剛性系桿同斜接支撐桿之間的連接，采用焊接結(jié)構(gòu)；也可采用管接結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的用于抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的 結(jié)構(gòu)，根據(jù)管道布置和結(jié)構(gòu)的特點，采用最新的管道應(yīng)力分析軟件、 模擬管系受力最不利的工況，進行應(yīng)力校核與分析，并經(jīng)過試驗驗證， 表明它可以有效地抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力，從 而可以有效地防止地震和水錘壓力對溶出裝置造成的破環(huán)，具有極大 的社會效益和經(jīng)濟效益。


圖1、 2、 3和4是本發(fā)明的抵抗溶出管道對中間固定支架管道軸 向水平力的幾種典型實施例結(jié)構(gòu)示意圖，上述各圖中1是固定支架； 2滑動支架；3斜接支撐；4水平剛性系桿；5溶出套管管道；6垂直
短支撐。
具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明的抵抗溶出套管對中間固定支 架管道軸向水平力的結(jié)構(gòu)作進一步的說明與補充。 實施例1 采用呈正方形對角線斜接支撐的結(jié)構(gòu)
如圖1所示。先用固定支架1將套出套管管道5從其中間部位固 定好，固定支架的兩側(cè)每相隔一定距離設(shè)置一個滑動支架2。在固定 支架和一側(cè)的滑動支架之間用上、下兩根水平剛性系桿4連接固定
起來，下水平剛性系桿將支架垂直方向一分為二，水平剛性系桿長度
約等于支架高度的二分之一。再用兩根斜接支撐3交叉地將固定支架
和一側(cè)的滑動支架固接起來，兩斜接支撐構(gòu)成正方形地對角線結(jié)構(gòu)。同樣地，用上、下水平剛性系桿和斜接支撐將固定支架和另一側(cè)的滑 動支架固接起來。斜接支撐和支架之間、斜接支撐相互之間采用焊接 結(jié)構(gòu)固定。如此穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，便能有效地抵抗溶出套管對中間固定支 架管道軸向的水平力。
實施例2 采用"人"字形連接斜接支撐的結(jié)構(gòu) 如圖2所示。先用固定支架1將套出套管管道5從其中間部位固 定好，固定支架的兩側(cè)每相隔一定距離設(shè)置一個滑動支架2。在固定 支架和一側(cè)的滑動支架之間用上、下多根水平剛性系桿4連接固定 起來，水平剛性系桿將支架從垂直方向上分為成長方形的若干段，在 每一個長方形內(nèi)，再用兩根斜接支撐3以上部水平剛性系桿的中點為 頂點成"人"字形地將固定支架和一側(cè)的滑動支架固接起來，兩斜接 支撐構(gòu)成"人"字形結(jié)構(gòu)。同樣地，用上、下水平剛性系桿和斜接支 撐成"人"字形地將固定支架和另一側(cè)的滑動支架固接起來。斜接支 撐和支架之間、斜接支撐和水平剛性系桿之間以及斜接支撐相互之間 均采用焊接結(jié)構(gòu)固定。如此穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，便能有效地抵抗溶出套管對 中間固定支架管道軸向的水平力。
實施例3 采用長方形對角線和"人"字形相組合的結(jié)構(gòu) 如圖3所示。先用固定支架1將套出套管管道5從其中間部位固 定好，固定支架的兩側(cè)每相隔一定距離設(shè)置一個滑動支架2。在固定 支架和一側(cè)的滑動支架之間用上、下多根水平剛性系桿4連接固定 起來，水平剛性系桿將支架從垂直方向上分為成長方形的若干段，在 上部的長方形內(nèi)，用交叉的兩根斜接支撐3將固定支架通一側(cè)的滑動支架固定起來構(gòu)成長方形的對角線結(jié)構(gòu)；在下部的長方形內(nèi)，再用兩 根斜接支撐以上部水平剛性系桿的中點為頂點成"人"字形地將固定 支架和一側(cè)的滑動支架固接起來，兩斜接支撐構(gòu)成"人"字形結(jié)構(gòu)。 同樣地，用上、下水平剛性系桿和斜接支撐成長方形對角線和"人" 字形組合結(jié)構(gòu)將固定支架和另一側(cè)的滑動支架固接起來。斜接支撐和 支架之間、斜接支撐和水平剛性系桿之間以及斜接支撐相互之間采用 焊接結(jié)構(gòu)或套管結(jié)構(gòu)固定。如此穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，便能有效地抵抗溶出套 管對中間固定支架管道軸向的水平力。
實施例4 采用正方形對角線和"人"字形相組合的結(jié)構(gòu) 如圖4所示。先用固定支架1將套出套管管道5從其中間部位固 定好，固定支架的兩側(cè)每相隔一定距離設(shè)置一個滑動支架2。在固定 支架和一側(cè)的滑動支架之間用上、下多根水平剛性系桿4連接固定 起來，水平剛性系桿將支架從垂直方向上分為成長方形的若干段，在 上部的長方形內(nèi)用垂直短支撐6分為兩個正方形，用交叉的兩根斜接 支撐3將固定支架通一側(cè)的滑動支架固定起來構(gòu)成正方形的對角線 結(jié)構(gòu)；在下部的長方形內(nèi)，再用兩根斜接支撐以上部水平剛性系桿的 中點為頂點成"人"字形地將固定支架和一側(cè)的滑動支架固接起來， 兩斜接支撐構(gòu)成"人"字形結(jié)構(gòu)。同樣地，用上、下水平剛性系桿、 垂直短支撐和斜接支撐成正方形對角線和"人"字形組合結(jié)構(gòu)將固定 支架和另一側(cè)的滑動支架固接起來。斜接支撐和支架之間、斜接支撐 和水平剛性系桿、垂直短支撐之間以及斜接支撐相互之間采用焊接結(jié) 構(gòu)或套管結(jié)構(gòu)固定。如此穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，便能有效地抵抗溶出套管間固定支架管道軸向的水平力。
已有技術(shù)的溶出套管的固定支架和滑動支架之間是互不聯(lián)系的， 除固定支架有的用斜桿從兩側(cè)予以支撐外，其余滑動支架均無支撐， 而這些支架也僅僅是構(gòu)成一個不連續(xù)的用以擱置溶出套管的棚架。這 種結(jié)構(gòu)無法承受地震和水錘效應(yīng)產(chǎn)生的預熱管道巨大的軸向水平應(yīng) 力，遇有上述情況，很容易遭到嚴重的破環(huán)。發(fā)明人經(jīng)過科學分析和 計算，并通過模擬試驗后提出本發(fā)明的新型設(shè)計。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu) 便能可靠地解決溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的問題，因 而具有很大的社會效益和經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求1.一種抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的結(jié)構(gòu)，包括溶出套管管道和支架，其特征在于(1)將支架分為固定支架和滑動支架兩種；(2)固定支架設(shè)置在管道的中間位置，滑動支架設(shè)置在固定支架的兩側(cè)；(3)固定支架同其相鄰的兩個以上的滑動支架之間采用柱間支撐連接。
2. 按權(quán)利要求1所述的抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的結(jié) 構(gòu)，其特征在于所說的連接固定支架和相鄰的兩個滑動支架的柱間支撐是由斜 接支撐和水平剛性系桿組合而成。
3. 按權(quán)利要求1所述的抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的結(jié) 構(gòu)，其特征在于所說的上下兩根水平剛性系桿之間的距離與固定支架同滑動支 架之間的距離相等，從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿與兩支架構(gòu)成 一個正方形，上下兩根水平剛性系桿之間用斜接支撐桿連接，兩根斜接支撐相 交叉構(gòu)成正方形的對角線。
4. 按權(quán)利要求1所述的抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的結(jié) 構(gòu)，其特征在于所說的上下兩根水平剛性系桿之間的距離小于固定支架同滑動 支架之間的距離。從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿同兩支架構(gòu)成一 個長方形，從上水平剛性系桿的中點向下水平剛性系桿的兩端各伸出一根斜接 支撐，構(gòu)成一對稱的人字形結(jié)構(gòu)。
5. 按權(quán)利要求1所述的抵抗溶出套管對中間固定支架軸向水平力的結(jié)構(gòu)， 其特征在于所說的上下兩根水平剛性系桿之間的距離小于固定支架同滑動支架 之間的距離。從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿同兩支架構(gòu)成一個長 方形，上下兩根水平剛性系桿之間用斜接支撐連接。兩根斜接支撐相交叉構(gòu)成 長方形的對角線。
專利摘要一種抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力的結(jié)構(gòu)，包括溶出套管管道和支架，其特征在于(1)將支架分為固定支架和滑動支架兩種；(2)固定支架設(shè)置在管道的中間位置，滑動支架設(shè)置在固定支架的兩側(cè)；(3)固定支架同其相鄰的兩個以上的滑動支架之間采用柱間支撐連接。所說的柱間支撐是由斜接支撐和水平剛性系桿組合而成，它可以采取多種不同的結(jié)構(gòu)形式。本實用新型根據(jù)管道布置和結(jié)構(gòu)的特點，采用最新的管道應(yīng)力分析軟件、模擬管系受力最不利的工況，進行應(yīng)力校核與分析，并經(jīng)過試驗驗證，表明它可以有效地抵抗溶出套管對中間固定支架管道軸向水平力，從而可以有效地防止地震和水錘壓力對溶出裝置造成的破環(huán)，具有極大的社會效益和經(jīng)濟效益。
文檔編號C01F7/02GK201309836SQ20082021881
公開日2009年9月16日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者軍 呂, 彧 王, 濤 王 申請人:東北大學設(shè)計研究院(有限公司)