本新型屬于貫穿組件，特別涉及一種用于管道系統(tǒng)的機械貫穿組件。

背景技術(shù)：

氣體加料系統(tǒng)是國際熱核聚變試驗堆(ITER)的組成系統(tǒng)之一，供氣匯集管道是氣體加料系統(tǒng)的一個主要部件，它負責(zé)將所需氣體從氣源工廠輸送到指定的氣體閥門箱；現(xiàn)場需要穿過幾十處建筑物墻體，考慮到裝置現(xiàn)場對于此類房間彼此間需要保證氣密性的要求，需要貫穿處提供一定的管道支撐能力，以及建筑物墻體二次澆筑結(jié)構(gòu)僅承受非常有限的應(yīng)力的工況。我們設(shè)計開發(fā)了一種可用于此類環(huán)境下的管道與建筑物墻體的機械貫穿組件，在工作中取得了較好的效果。本發(fā)明是一種可用于管道系統(tǒng)的保證相鄰建筑物空間彼此氣密性，需要貫穿處提供一定的支撐能力，同時滿足建筑物墻體二次澆筑結(jié)構(gòu)僅承受非常有限的應(yīng)力的工況的要求，通過特殊的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計了有效的吸收管道形變結(jié)構(gòu)，并將應(yīng)力較好的傳遞到建筑物一次結(jié)構(gòu)上的一種機械貫穿組件，組件的設(shè)計研究涉及機械、材料等多學(xué)科和氣密性要求、技術(shù)含量較高。整個管道貫穿組件的結(jié)構(gòu)主要考慮了氣密性要求、材料、熱及地震等綜合負載變化對結(jié)構(gòu)的影響、還有安裝、維護以及工藝性等方面的要求，該組件保證了在此類工況下的氣密性要求、支撐功能的實現(xiàn)以及對建筑物墻體二次澆筑結(jié)構(gòu)的有效保護。

傳統(tǒng)的此類管道貫穿件，主要有兩種類型：一種為簡單結(jié)構(gòu)，管道直接穿過建筑物墻體上預(yù)制好的一段管狀機械貫穿結(jié)構(gòu)，通過錨固定或是環(huán)固定，于二次澆筑時將該結(jié)構(gòu)固定與墻體二次結(jié)構(gòu)中。由于工作管道與貫穿件套管間留有一定的間隙，此種類型結(jié)構(gòu)，不提供對于工作管道的支撐和氣密性功能，也無法實現(xiàn)對形變或是應(yīng)力的吸收功能，如圖2；另一種為復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在前一種的基礎(chǔ)上，在一側(cè)將套管結(jié)構(gòu)焊接到工作管道外壁上，實現(xiàn)氣密性功能，為了吸收形變，再增加波紋管結(jié)構(gòu)，為了實現(xiàn)管道支撐功能，大多數(shù)都是直接給予硬連接的支撐結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)自身沒有吸收形變和應(yīng)力的能力，所有應(yīng)力都是直接傳遞到建筑物墻體二次澆筑結(jié)構(gòu)上。雖然具備了氣密性和支撐功能，但是不適用于當(dāng)前ITER氣體加料系統(tǒng)所需要的此類環(huán)境工況，特別是的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)沒有一個專門的形變吸收區(qū)域，實際應(yīng)用中往往是通過支撐結(jié)構(gòu)直接施加應(yīng)力到建筑物墻體二次澆筑結(jié)構(gòu)上，這對于二次澆筑墻體結(jié)構(gòu)安全要求較高的領(lǐng)域，是不能滿足要求的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本新型針對現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種用于管道系統(tǒng)的機械貫穿組件。

本新型是這樣實現(xiàn)的：一種用于管道系統(tǒng)的機械貫穿組件，包括貫穿件套管，貫穿件套管為中空的圓柱形零件，在貫穿件套管上設(shè)置兩個平行的固定環(huán)，在貫穿件套管的兩個端部設(shè)置各設(shè)置一個蓋板，在貫穿件套管中心設(shè)置工作管道。

如上所述的一種用于管道系統(tǒng)的機械貫穿組件，其中，在兩個蓋板相對的一側(cè)，設(shè)置沿蓋板外邊緣的結(jié)構(gòu)筋。

如上所述的一種用于管道系統(tǒng)的機械貫穿組件，其中，在貫穿件套管與工作管道之間設(shè)置“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)用于貫穿件套管與工作管道之間的支撐和隔離。

如上所述的一種用于管道系統(tǒng)的機械貫穿組件，其中，“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)由若干個形狀相同的弧形零件組成，每個弧形零件包括一個頂面和兩個支腳，其中頂面的弧度與工作管道外徑的弧度相匹配，支腳的弧度與貫穿件套管內(nèi)徑的弧度相匹配。

如上所述的一種用于管道系統(tǒng)的機械貫穿組件，其中，所述的“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)的個數(shù)為4個。

如上所述的一種用于管道系統(tǒng)的機械貫穿組件，其中，所述的“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為彈簧鋼或不銹鋼。

本新型的顯著效果是：本申請根據(jù)建筑物墻體澆筑施工的工藝順序，改變了傳統(tǒng)管道機械貫穿組件的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，輔助以不同功能組件的組合，保證了管道原有的機械貫穿件能夠?qū)崿F(xiàn)功能的同時，增加了其吸收形變和傳遞不同工況下應(yīng)力的能力，進一步保證了現(xiàn)場建筑物的二次澆筑結(jié)構(gòu)(圖1中的9)的安全。本發(fā)明綜合了全約束和導(dǎo)向性支撐的功能，通過“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)，同時滿足了管道形變吸收的需求，又滿足了工作管道的限位要求；貫穿件主體的對稱設(shè)計保證了結(jié)構(gòu)有很好的強度和穩(wěn)定性。對應(yīng)不同管徑的管道，不同的剛度需求，在本發(fā)明中只需要采用較少的尺寸變化和材料厚度調(diào)整，就可以滿足需求。

附圖說明

圖1機械貫穿組件整體結(jié)構(gòu)安裝示意圖。

圖2傳統(tǒng)的機械貫穿組件。

圖3“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)的放大圖。

圖中：1.貫穿件套管、2.“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)、3.彈性密封材料、4.固定環(huán)、5.蓋板、6.結(jié)構(gòu)筋、7.工作管道、8.一次澆筑墻體、9.二次澆筑墻體、10.套管、11.固定錨或固定環(huán)。

具體實施方式

如附圖1和附圖3所示，一種用于管道系統(tǒng)的機械貫穿組件，包括貫穿件套管1，貫穿件套管1為中空的圓柱形零件，在貫穿件套管1上設(shè)置兩個平行的固定環(huán)4，在貫穿件套管1的兩個端部設(shè)置各設(shè)置一個蓋板5，在貫穿件套管1中心設(shè)置工作管道7。

在兩個蓋板5相對的一側(cè)，設(shè)置沿蓋板5外邊緣的結(jié)構(gòu)筋6。

在貫穿件套管1與工作管道7之間設(shè)置“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)2，該“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)2用于貫穿件套管1與工作管道7之間的支撐和隔離。

“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)2由若干個形狀相同的弧形零件組成，每個弧形零件包括一個頂面和兩個支腳，其中頂面的弧度與工作管道7外徑的弧度相匹配，支腳的弧度與貫穿件套管1內(nèi)徑的弧度相匹配。

所述的“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)2的個數(shù)為4個。

所述的“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)2的材質(zhì)為彈簧鋼或不銹鋼。

機械貫穿組件整體結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。貫穿件套管(如圖3中的1)的材料為304或316不銹鋼(但不限于此)，“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)(如圖3中的2)的材料為彈簧鋼或不銹鋼，但使用中不局限于此?！巴埂弊中闻_階環(huán)狀結(jié)構(gòu)需要和所使用的內(nèi)部管道配套使用。其基部與貫穿件套管(如圖3中的1)焊接，“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)的頂部與工作管道(如圖1中的7)外壁接觸，形成應(yīng)力和形變的吸收區(qū)域；工作管道對應(yīng)多個環(huán)狀結(jié)構(gòu)分布的“凸”字形臺階結(jié)構(gòu)，兩側(cè)配套以彈性密封材料(圖3中的3)，保證了兩側(cè)空間的氣密性要求；蓋板(圖3中的5)和結(jié)構(gòu)筋(圖3中的6)起到保護貫穿件端面的作用，同時通過組合結(jié)構(gòu)傳遞應(yīng)力到更堅固的一次澆筑墻體(圖1中的8)，從而起到保護二次澆筑墻體(圖1中的9)的作用。在工藝上，整個組件需要倒角和一定的拋光處理。本發(fā)明的機械貫穿組件裝配順序是由里至外的順序，具體步驟如下(符號如圖1，3中所示)：

第一步：將“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)焊接與貫穿件套管內(nèi)的中心部位內(nèi)壁上，其中“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)的基部與貫穿件套管的內(nèi)部焊接，這是一個在廠家加工階段的預(yù)制過程；

第二步：已經(jīng)預(yù)制了“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)的貫穿件套管放置到墻體貫穿預(yù)留開孔位置上；

第三步：固定加強筋到墻體一次結(jié)構(gòu)上；

第四步：將預(yù)制孔洞的蓋板固定到加強筋上(螺釘固定或焊接)；

第五步：貫穿件套管與蓋板連接處焊接；

第六步：利用側(cè)面間隙，進行墻體二次澆筑，將整個貫穿件固定于墻體內(nèi)；

第七步：工作管道穿過貫穿件完成安裝。

(1)相應(yīng)主要部件作用：

a)貫穿件套管(如圖1，3中的1)，主體支撐固定結(jié)構(gòu)的全金屬結(jié)構(gòu)件，在本發(fā)明中作用是保證結(jié)構(gòu)強度和起到固定基座的作用，需要保證傳遞應(yīng)力至蓋板和加強筋；

b)“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)(如圖1，3中的2)，其基部與貫穿件套管(如圖1，3中的1)焊接，“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)的頂部與內(nèi)管接觸，多個“凸”臺顯環(huán)狀分布，形成應(yīng)力和形變的吸收區(qū)域，起到導(dǎo)向和限位作用；

c)彈性密封材料(圖1，3中的3)，保證兩側(cè)空間的氣密性要求；

d)固定環(huán)(圖1，3中的4)，起到固定作用；

e)蓋板(圖1，3中的5)起到保護貫穿件端面的作用，同時和結(jié)構(gòu)筋(圖1，3中的6)組合，傳遞結(jié)構(gòu)應(yīng)力到更堅固的一次澆筑墻體(圖1中的8)，從而起到保護二次澆筑墻體(圖1中的9)的作用。

(2)產(chǎn)品用途

1)核電，核聚變研究領(lǐng)域；

2)化工、石油、天然氣復(fù)合管道系統(tǒng)。

本發(fā)明不是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡單改進，而是一種全新的理念。充分利用管道間隙結(jié)構(gòu)，在套管內(nèi)部有限空間位置上，進行合理的布局，通過獨特設(shè)計的“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)形成多個工作管形變的吸收區(qū)域，保障了在熱，地震等綜合負載情況下的管道形變可以有效的被吸收；通過“凸”字形臺階接觸面寬度以及結(jié)構(gòu)厚度的調(diào)整，可以很好的滿足工作管道的限位和結(jié)構(gòu)強度的要求。輔助以彈性密封材料在建筑物兩側(cè)套管內(nèi)的嵌入，還可以達到現(xiàn)場相鄰空間氣密性的要求。外部蓋板結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)筋的組合，使得整個結(jié)構(gòu)應(yīng)力可以有效傳遞到相對更結(jié)實的建筑物墻體一次澆筑結(jié)構(gòu)上，較好的保證了墻體二次澆筑結(jié)構(gòu)安全，這對于多管道共用一個二次澆筑結(jié)構(gòu)的情況具有更為重要的意義。

通過本發(fā)明的應(yīng)用保證了原有的機械貫穿件能夠?qū)崿F(xiàn)功能的同時，增加了其吸收形變和傳遞不同工況下應(yīng)力的能力，進一步保證了現(xiàn)場建筑物的二次澆筑結(jié)構(gòu)的安全。本發(fā)明本質(zhì)上是改變了機械貫穿組件對內(nèi)部工作管道的約束結(jié)構(gòu)，綜合了管道全約束和導(dǎo)向性支撐的功能。通過基部焊接與套管上的“凸”字形臺階環(huán)狀結(jié)構(gòu)，以及外部蓋板與結(jié)構(gòu)筋的組合，即滿足了管道形變吸收的需求，滿足了工作管道的限位要求，又保證了原有管道的機械貫穿件能夠?qū)崿F(xiàn)的諸多功能。本發(fā)明對于核電，石油化工，管道等行業(yè)都可以廣泛應(yīng)用。