專利名稱：管道轉動約束裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于管道約束技術領域，具體涉及管道轉動約束裝置。
背景技術：
大型反應堆的管道系統往往非常龐大，其管線長達幾十米，管道直徑達幾百甚至上千毫米，常常橫跨幾個廠房，并連接主泵、換熱器等重要設備，管系運行過程中要承受溫度、壓力、振動等載荷的綜合作用。而管道系統的應力分析，就是在管道上合理配置支吊架，對管道位移進行限制，使應力滿足規范的相關要求。在三維空間中，管系節點有六個自由度，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。由于管道節點的轉動力矩，實際上是由某個管線力(即管道平動)導致的，所以，工程上需要約束管道轉動時，往往采取約束產生該轉矩的平動，從而間接實現管道轉動的約束。連接重要設備的大型管道系統，需要滿足接管口的三個力和三個力矩限值的嚴格要求。設計管線布置時，長直管道往往不能與設備直接相連，而是通過增添彎頭，使管線改變走向，然后再與設備連接，從而緩解熱膨脹對設備的不利影響。而通過約束平動來限制管道轉動的方法，需要在彎頭前的管段上增加支架，才能限制管嘴處的轉動力矩。如果多個力矩都超過設備限值，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。大型管道系統的支架安裝空間常常比較有限，計算上行得通的方案，實際上可能無法實現安裝，從而無法實現約束目的。而不同性質的應力對支吊架的設置要求也會產生矛盾，例如，降低熱脹應力需要降低系統剛度去掉支架，而降低地震應力又恰恰需要增大系統剛度增添支架，兩個完全相反的要求是無法同時滿足的，這也是設置支吊架的難點。在這種情況下，如果有一種機械裝置，能直接約束管道轉動，將緩解安裝空間不足的矛盾，從而給支架設置和力學分析帶來新途徑。在中國先進研究堆的管道系統應力分析中，曾經遇到過此類問題，即設備接管嘴的三個力矩中，一個轉動力矩必須約束；另一個轉動力矩則又不能約束；第三個轉動力矩約不約束均可。但由于安裝空間限制，無法通過添加常規平動支架來實現，而需要直接約束管道轉動的裝置。而現有技術里沒有能夠實現上述功能的管道轉動約束裝置。
發明內容(一)實用新型目的根據現有技術所存在的問題，本實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動的裝置。(二)技術方案[0011]為了實現本實用新型所要解決的技術問題，本實用新型提供的技術方案如下:管道轉動約束裝置，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，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。其優選技術方案為: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均經淬火硬化，以增加耐磨性。使用兩套管道轉動約束裝置，沿互相垂直的兩個方向安裝，可實現同時約束兩個轉矩的功能。(三)有益效果采用本實用新型提供的管道轉動約束裝置，具有如下有益效果:( I)在XZ豎直面內，T型梁4可以在同心弧槽內自由轉動，從而使該方向的轉動不受約束。在XY水平面內，T型梁4若要轉動，凸弧鑲塊3的轉動軌跡將切入凹弧鑲塊，由于受到擋板I的限制，T型梁4在水平面內是無法轉動的，從而實現對該方向轉動的約束。原理解釋如下:如圖2所示，T型梁4在XY水平面內轉動的運動軌跡如圖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為圓心轉動時，E點的軌跡將掃入凹弧鑲塊內部，從而實現對該轉動的約束。在YZ豎直面內，轉動也將受到很大程度的限制，凸弧鑲塊3能夠在弧槽內發生輕微扭動，從而對該方向的轉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，則可實現約束兩個轉矩的功能。
圖1.管道約束裝置結構示意圖: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水平面內轉動的運動軌跡圖。
具體實施方式
實施例1管道轉動約束裝置，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，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量及厚度調節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)應保證自由接觸，不能卡得過緊。T型梁4安裝對位時，應先使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方向調整，試驗出所需墊片的厚度，然后再在X方向手動調整，最后擰緊螺栓。在XZ豎直面內，T型梁4可以在同心弧槽內自由轉動，從而使該方向的轉動不受約束。在XY水平面內，T型梁4若要轉動，凸弧鑲塊3的轉動軌跡將切入凹弧鑲塊2，T型梁4在水平面內是無法轉動的，從而實現對該方向轉動的約束。在YZ豎直面內，轉動也將受到很大程度的限制，凸弧鑲塊3能夠在弧槽內發生輕微扭動，從而對該方向的轉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動的約束作用各不相同:對一個方向的轉動完全約束，對另一個方向的轉動完全不約束，而對第三方向的轉動只在一定程度上起到約束作用。實施例2與實施例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，則可實現約束兩個轉矩的功能。
權利要求1.管道轉動約束裝置，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，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.根據權利要求1所述的管道轉動約束裝置，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.根據權利要求1所述的管道轉動約束裝置，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.根據權利要求1所述的管道轉動約束裝置，其特征在于，凸弧鑲塊(3)與凹弧鑲塊(2)均采用淬火硬化。
專利摘要本實用新型屬于管道約束領域，公開了管道轉動約束裝置。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，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 優先權日2012年11月25日
發明者戴守通 申請人:中國原子能科學研究院