專利名稱：管道轉(zhuǎn)動約束裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于管道約束技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及管道轉(zhuǎn)動約束裝置。
背景技術(shù)：
大型反應(yīng)堆的管道系統(tǒng)往往非常龐大，其管線長達(dá)幾十米，管道直徑達(dá)幾百甚至上千毫米，常常橫跨幾個廠房，并連接主泵、換熱器等重要設(shè)備，管系運(yùn)行過程中要承受溫度、壓力、振動等載荷的綜合作用。而管道系統(tǒng)的應(yīng)力分析，就是在管道上合理配置支吊架，對管道位移進(jìn)行限制，使應(yīng)力滿足規(guī)范的相關(guān)要求。在三維空間中，管系節(jié)點(diǎn)有六個自由度，即三個線位移和三個角位移。到目前為止，工程上使用的管道支吊架，除了固定架是將所有自由度都約束死之外，其余都是通過鉸接連接的，而鉸接是可以自由轉(zhuǎn)動的，也就是說，常用的管道支吊架只能約束線位移，而不能約束角位移。由于管道節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動力矩，實(shí)際上是由某個管線力(即管道平動)導(dǎo)致的，所以，工程上需要約束管道轉(zhuǎn)動時，往往采取約束產(chǎn)生該轉(zhuǎn)矩的平動，從而間接實(shí)現(xiàn)管道轉(zhuǎn)動的約束。連接重要設(shè)備的大型管道系統(tǒng)，需要滿足接管口的三個力和三個力矩限值的嚴(yán)格要求。設(shè)計(jì)管線布置時，長直管道往往不能與設(shè)備直接相連，而是通過增添彎頭，使管線改變走向，然后再與設(shè)備連接，從而緩解熱膨脹對設(shè)備的不利影響。而通過約束平動來限制管道轉(zhuǎn)動的方法，需要在彎頭前的管段上增加支架，才能限制管嘴處的轉(zhuǎn)動力矩。如果多個力矩都超過設(shè)備限值，那就需要在彎頭前添加多個平動約束來限制力矩，這往往要占用較大安裝空間。大型管道系統(tǒng)的支架安裝空間常常比較有限，計(jì)算上行得通的方案，實(shí)際上可能無法實(shí)現(xiàn)安裝，從而無法實(shí)現(xiàn)約束目的。而不同性質(zhì)的應(yīng)力對支吊架的設(shè)置要求也會產(chǎn)生矛盾，例如，降低熱脹應(yīng)力需要降低系統(tǒng)剛度去掉支架，而降低地震應(yīng)力又恰恰需要增大系統(tǒng)剛度增添支架，兩個完全相反的要求是無法同時滿足的，這也是設(shè)置支吊架的難點(diǎn)。在這種情況下，如果有一種機(jī)械裝置，能直接約束管道轉(zhuǎn)動，將緩解安裝空間不足的矛盾，從而給支架設(shè)置和力學(xué)分析帶來新途徑。在中國先進(jìn)研究堆的管道系統(tǒng)應(yīng)力分析中，曾經(jīng)遇到過此類問題，即設(shè)備接管嘴的三個力矩中，一個轉(zhuǎn)動力矩必須約束；另一個轉(zhuǎn)動力矩則又不能約束；第三個轉(zhuǎn)動力矩約不約束均可。但由于安裝空間限制，無法通過添加常規(guī)平動支架來實(shí)現(xiàn)，而需要直接約束管道轉(zhuǎn)動的裝置。而現(xiàn)有技術(shù)里沒有能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的管道轉(zhuǎn)動約束裝置。
發(fā)明內(nèi)容(一)實(shí)用新型目的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種不通過約束管道平動而直接約束管道轉(zhuǎn)動的裝置。(二)技術(shù)方案[0011]為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:管道轉(zhuǎn)動約束裝置，該裝置主要由擋板1、凹弧鑲塊2、凸弧鑲塊3和T型梁4構(gòu)成，其中凹弧鑲塊2是采用脹接工藝卡入擋板1，凸弧鑲塊采用脹接工藝卡入T型梁4，T型梁4的一端通過卡箍5與管道6緊固，另一端的凸弧鑲塊3放入凹弧鑲塊2的弧槽內(nèi)，凸弧鑲塊3的凸弧面與凹弧鑲塊2的凹弧面均為以管道中心為圓心的同心圓柱面，凸凹弧面之間吻合。其優(yōu)選技術(shù)方案為:擋板I通過使用螺栓或焊接與地面或墻壁緊固。擋板1、凹弧鑲塊2、凸弧鑲塊3、T型梁4及卡箍5的材料均為不銹鋼。凸弧鑲塊3與凹弧鑲塊2均經(jīng)淬火硬化，以增加耐磨性。使用兩套管道轉(zhuǎn)動約束裝置，沿互相垂直的兩個方向安裝，可實(shí)現(xiàn)同時約束兩個轉(zhuǎn)矩的功能。(三)有益效果采用本實(shí)用新型提供的管道轉(zhuǎn)動約束裝置，具有如下有益效果:( I)在XZ豎直面內(nèi)，T型梁4可以在同心弧槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，從而使該方向的轉(zhuǎn)動不受約束。在XY水平面內(nèi)，T型梁4若要轉(zhuǎn)動，凸弧鑲塊3的轉(zhuǎn)動軌跡將切入凹弧鑲塊，由于受到擋板I的限制，T型梁4在水平面內(nèi)是無法轉(zhuǎn)動的，從而實(shí)現(xiàn)對該方向轉(zhuǎn)動的約束。原理解釋如下:如圖2所示，T型梁4在XY水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的運(yùn)動軌跡如圖2中的虛弧線部分，由于直角三角形斜邊OE大于直角邊，若以O(shè)為圓心轉(zhuǎn)動時，E點(diǎn)的軌跡將掃入凹弧鑲塊內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)對該轉(zhuǎn)動的約束。在YZ豎直面內(nèi)，轉(zhuǎn)動也將受到很大程度的限制，凸弧鑲塊3能夠在弧槽內(nèi)發(fā)生輕微扭動，從而對該方向的轉(zhuǎn)動只能起到一定程度的約束作用。(2)使用兩套管道約束裝置，并且沿互相垂直的兩個方向安裝，則可實(shí)現(xiàn)約束兩個轉(zhuǎn)矩的功能。

圖1.管道約束裝置結(jié)構(gòu)示意圖:1.擋板2.凹弧鑲塊3.凸弧鑲塊4.T型梁5.卡箍6.管道；圖2.T型梁在XY水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的運(yùn)動軌跡圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1管道轉(zhuǎn)動約束裝置，該裝置主要由擋板1、凹弧鑲塊2、凸弧鑲塊3和T型梁4構(gòu)成，其中凹弧鑲塊2是采用脹接工藝卡入擋板1，凸弧鑲塊采用脹接工藝卡入T型梁4，T型梁4的一端通過卡箍5與管道6緊固，另一端的凸弧鑲塊3放入凹弧鑲塊2的弧槽內(nèi)，凸弧鑲塊3的凸弧面與凹弧鑲塊2的凹弧面均為以管道中心為圓心的同心圓柱面，凸凹弧面之間吻合。擋板I通過使用螺栓或焊接與地面或墻壁緊固。擋板1、凹弧鑲塊2、凸弧鑲塊3、T型梁4及卡箍5的材料均為不銹鋼。凸弧鑲塊3與凹弧鑲塊2均經(jīng)淬火硬化，以增加耐磨性。其具體安裝方法及工作原理為:可通過螺栓墊片的數(shù)量及厚度調(diào)節(jié)T型梁4的上下(Z方向)位置，從而使凸凹弧吻合，但T型梁4和凹鑲塊2在水平方向(X方向)應(yīng)保證自由接觸，不能卡得過緊。T型梁4安裝對位時，應(yīng)先使T型梁4與凹鑲塊2的弧面相吻合，并用工具夾持定位，然后墊入合適厚度的墊片，最后擰緊螺栓。也可先做Z方向調(diào)整，試驗(yàn)出所需墊片的厚度，然后再在X方向手動調(diào)整，最后擰緊螺栓。在XZ豎直面內(nèi)，T型梁4可以在同心弧槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，從而使該方向的轉(zhuǎn)動不受約束。在XY水平面內(nèi)，T型梁4若要轉(zhuǎn)動，凸弧鑲塊3的轉(zhuǎn)動軌跡將切入凹弧鑲塊2，T型梁4在水平面內(nèi)是無法轉(zhuǎn)動的，從而實(shí)現(xiàn)對該方向轉(zhuǎn)動的約束。在YZ豎直面內(nèi)，轉(zhuǎn)動也將受到很大程度的限制，凸弧鑲塊3能夠在弧槽內(nèi)發(fā)生輕微扭動，從而對該方向的轉(zhuǎn)動只能起到一定程度的約束作用。由以上分析可知，該裝置對管道三個方向轉(zhuǎn)動的約束作用各不相同:對一個方向的轉(zhuǎn)動完全約束，對另一個方向的轉(zhuǎn)動完全不約束，而對第三方向的轉(zhuǎn)動只在一定程度上起到約束作用。實(shí)施例2與實(shí)施例1不同的是，使用兩套管道約束裝置，并且沿互相正交的兩個方向安裝，則可實(shí)現(xiàn)約束兩個轉(zhuǎn)矩的功能。
權(quán)利要求1.管道轉(zhuǎn)動約束裝置，其特征在于，該裝置主要由擋板(I)、凹弧鑲塊(2)、凸弧鑲塊(3)和T型梁(4)構(gòu)成，其中凹弧鑲塊(2)是采用脹接工藝卡入擋板(1)，凸弧鑲塊采用脹接工藝卡入T型梁(4)，T型梁(4)的一端通過卡箍(5)與管道(6)緊固，另一端的凸弧鑲塊(3)放入凹弧鑲塊(2)的弧槽內(nèi)，凸弧鑲塊(3)的凸弧面與凹弧鑲塊(2)的凹弧面均為以管道中心為圓心的同心圓柱面，凸凹弧面之間吻合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道轉(zhuǎn)動約束裝置，其特征在于，擋板(I)通過使用螺栓或焊接與地面或墻壁緊固。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道轉(zhuǎn)動約束裝置，其特征在于，擋板(I)、凹弧鑲塊(2)、凸弧鑲塊(3 )、T型梁(4 )及卡箍(5 )的材料均為不銹鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道轉(zhuǎn)動約束裝置，其特征在于，凸弧鑲塊(3)與凹弧鑲塊(2)均采用淬火硬化。
專利摘要本實(shí)用新型屬于管道約束領(lǐng)域，公開了管道轉(zhuǎn)動約束裝置。該裝置主要由擋板(1)、凹弧鑲塊(2)、凸弧鑲塊(3)和T型梁(4)構(gòu)成，其中凹弧鑲塊(2)是采用脹接工藝卡入擋板(1)，凸弧鑲塊采用脹接工藝卡入T型梁(4)，T型梁(4)的一端通過卡箍(5)與管道(6)緊固，另一端的凸弧鑲塊(3)放入凹弧鑲塊(2)的弧槽內(nèi)，凸弧鑲塊(3)的凸弧面與凹弧鑲塊(2)的凹弧面均為以管道中心為圓心的同心圓柱面，凸凹弧面之間吻合。該裝置提供了一種不通過約束管道平動而直接約束管道轉(zhuǎn)動的裝置。
文檔編號F16L3/08GK202992398SQ20122062940
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月25日
發(fā)明者戴守通 申請人:中國原子能科學(xué)研究院