一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头的制作方法

本实用新型属于船舶设备技术领域，涉及到江河湖泊取水船舶设备，具体涉及一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头。

背景技术：

将江、河、湖泊的水提升到岸上较高处用作自来水厂水源、灌溉水源、工厂冷却水源及其他用途水源等，较多采用抽水趸船形式，这是由于在相同取水量的情况下，抽水趸船形式投资少，建造周期短，因此在内河流域及湖泊取水中被广泛采用。

抽水趸船由水泵将江、河、湖泊的水抽起后经输水管路输送到岸上，由于江、河、湖泊一年四季水位及流速的变化，趸船与岸基之间的相对位置关系也随之而发生变化，这就要求船岸之间的连接管必须具有自动调整垂直和水平方向转角的功能，以自动适应趸船位移，就目前而言，主要有以下几种连接方式：

(1)软管连接方式：在历史最高水位和最低水位间的岸基斜坡上建筑水泥硬化坡道，在坡道上固定设置输水钢管，根据最高、最低水位，在输水管上分若干分支管接口，趸船输水出口采用橡胶软管与岸基钢管上分支管接口相连接，根据不同的水位选择支管接口，当水位变化，趸船随之上下移动，需要人工拆换软管与岸基输水支管的接口，因此该连接方式只能适用于输水管径不大的趸船。

(2)摇臂活络接头连接方式：在趸船和岸基各设一个抽水趸船专用摇臂活络接头，两摇臂活络接头之间采用钢管与摇臂活络接头的摇臂输出(船上)、输入(岸上)管接口连接，摇臂活络接头的摇臂输出(输出)管可以做垂直大于±45°和水平方向大于±60°的大角度旋转。这样，当水位变化使得趸船随水位上下移动或船舶前后移动时，船岸连接管就随摇臂活络接头做水平、垂直方向自动转动,不需要人工操作。

(3)球形接头连接方式：在趸船和岸基各设一个球形接头，两球形接头之间采用钢管与输出(船上)、输入(岸上)连接，球形接头的输出(船上)、输入(岸上)可以球体中心为圆点做垂直(上下)和水平(左右)转动及以绕连接管中心线做正反两方向旋转。这样，当水位变化使得趸船随水位上下移动或船舶前后移动以及船舶纵摇摆动时，船岸连接管就可以随球形接头x、y、z(即万向)自动转动，不需要人工操作。

从运动原理来讲，球形接头连接形式最佳，其次是摇臂活络接头形式。但是，球形接头由于结构的原因，其工作角度太小，一般≤±18°，对于水位落差较大、水流踹急的江河流域，球形接头是不能胜任的。因此，对于输水管径较大的取水趸船，目前采用最多的是工作角度大的摇臂活络接头形式。

传统的摇臂活络接头的结构形式大多是参照《给排水设计手册》第9分册1.1“趸船取水活络接头”中的“旋转滚轮摇臂活络接头”的结构形式进行设计；根据使用情况，多数活络接头存在如下两个问题：

(1)垂直、水平伸缩节的填料密封容易渗漏；

(2)摇臂水平转动时容易卡滞，转动时振动很大。

上述两个问题直接影响了摇臂活络接头的正常工作，并存在安全隐患且降低使用寿命。通过对旋转滚轮摇臂活络接头的结构分析，其问题是由于锥形槽承重环与锥形滚轮运动副设计不合理造成的。摇臂活络接头在工作时，要受到来自船岸连接管负荷(自重和水重量)及趸船外力(水流、风)的作用，这些外力通过承重支架传递给承载转盘、锥形滚轮组，锥形滚轮同时承受垂直和水平方向的受力并将力传递给本体上的锥形槽承重环再传递到基座。锥形槽承重环内一般均布有6个及以上的锥形滚轮组，这些滚轮组靠人工安装到锥形槽承重环槽内，很难保证将所有滚轮调整在同一个回转中心，由此，为了使锥形滚轮能够在槽内滚动，一般在安装时锥形滚轮外缘与锥形槽之间有5mm左右的间隙。当摇臂受力时，根据水平分力的受力方向，承载转盘将带动滚轮向受力方向移动直至将5mm间隙消除，从理论上讲，此时最多只有2个滚轮上下缘与锥形槽接触在工作，即所有水平分力最多由2组滚轮承担，而往往在工作时水平分力是很大的，并大于垂直分力。在承受强大水平力的情况下，会产生以下两个问题：(1)承载转盘朝受力方向被推向另一端，并带动竖向伸缩节压向密封填料，使得填料密封单边受力，致使密封容易产生泄漏。(2)锥度滚轮与锥形槽由于是锥度接触，在强大的轴向力作用下，会产生很大的摩擦力，具有“自锁”的趋势，很容易卡滞，一旦摇臂做水平旋转时，其转动力矩是非常大的，常常会产生很大的振动，滚轮及槽的磨损大，寿命缩短。另外，在水压的作用下，y型摇臂带动水平伸缩节将向两边张开并与水平轴线形成夹角，使得水平填料密封单边受力，由此容易产生泄漏。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本实用新型提供了一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头，通过优化结构设计、分解受力来解决现有旋转滚轮摇臂活络接头的漏水和运动卡滞及振动问题，结构简单，受力合理，转动灵活，密封可靠。

为此，本实用新型采用了以下技术方案：

一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头，包括本体、滚轮组件、承载转盘、摇臂、三通接头、水平伸缩节、摇臂支撑架，所述本体在工作时固定安装在趸船基座或岸基支墩基座上，多组滚轮组件均布连接于承载转盘的下端面，两个摇臂支撑架对称连接于承载转盘的上端面，摇臂、水平伸缩节、三通接头连接成一体并通过水平伸缩节支撑于摇臂支撑架上，摇臂带动水平伸缩节在摇臂支撑架的支撑孔内可以绕水平伸缩节轴线做垂直方向上下转动，也可以绕本体上端圆环柱中心水平旋转。

优选地，所述承载转盘的内环设有固定连接的铜合金滑动轴承，本体上端面设有一圆环柱，承载转盘的滑动轴承套在本体上端的圆环柱上，滚轮组件支撑上述摇臂、水平伸缩节、三通接头、摇臂支撑架、承载转盘在本体上端面平面轨道上，并可以绕本体上端圆环柱中心水平旋转。

优选地，所述本体上端面的圆环柱与三通接头的竖向伸缩节处于同一轴心线。

优选地，所述摇臂与水平伸缩节之间通过法兰连接。

优选地，还包括水平螺柱拉杆、水平填料密封、垂直轴向止推压板、垂直填料密封；所述水平填料密封位于三通接头的水平两端，所述水平伸缩节的伸缩端插入三通接头两端的水平填料密封并可以轴向伸缩；所述水平螺柱拉杆位于水平伸缩节的外侧法兰孔内，用于调整水平伸缩节的轴向安装位置并承受轴向拉力；所述垂直轴向止推压板位于承载转盘铜套(滑动轴承)上端，用于承载转盘向上的轴向限位；所述垂直填料密封位于三通接头的竖向伸缩节与本体的连接处，用于提供竖向密封。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)承载转盘所承受的力分解为水平分力和垂直分力，水平分力由内环滑动轴承传递给本体上端的圆环柱，承载转盘在水平分力的作用下，不会带动三通接头下端的竖向伸缩节产生横向位移，垂直方向填料密封工作时始终不受横向外力作用，从而使得密封工作可靠。垂直分力通过滚轮传递给本体上端面的滚轮轨道，滚轮在平面上滚动，在正常机加工精度情况下，可以不考虑多组滚轮的回转中心误差而仍可以保证运转平稳，并且各组滚轮受力均匀。

(2)水平伸缩节上设有一轴向限位止推环，当y型摇臂在工作水压的作用下向两边张开时，对称的两个水平伸缩节的止推环受对称的两个摇臂支架端面限位，摇臂支架将力通过2组螺柱拉杆传递给三通接头两端的密封座法兰，使得y形摇臂无法向两边张开，由此水平填料密封不受径向外力，从而确保密封的可靠。

(3)结构简单，受力合理，转动灵活，密封可靠。

附图说明

图1是本实用新型所提供的一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头的侧视工作原理示意图。

图2是本实用新型所提供的一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头的主视结构组成示意图。

图3是本实用新型所提供的一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头的俯视结构组成示意图。

图4是本实用新型所提供的一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头中a部分局部放大结构图。

图5是本实用新型所提供的一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头中b部分局部放大结构图。

附图标记说明：1、本体；2、滚轮组件；3、承载转盘；4、摇臂；5、水平螺柱拉杆；6、三通接头；7、水平填料密封；8、水平伸缩节；9、摇臂支撑架；10、垂直轴向止推压板；11、垂直填料密封。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1～图5所示，本实用新型公开了一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头，包括本体1、滚轮组件2、承载转盘3、摇臂4、三通接头6、水平伸缩节8、摇臂支撑架9，所述本体1在工作时固定安装在趸船基座或岸基支墩基座上，多组滚轮组件2均布连接于承载转盘3的下端面，两个摇臂支撑架9对称连接于承载转盘3的上端面，摇臂4、水平伸缩节8、三通接头6连接成一体并通过水平伸缩节8支撑于摇臂支撑架9上，摇臂4带动水平伸缩节8在摇臂支撑架9的支撑孔内可以绕水平伸缩节8轴线做垂直方向上下转动，也可以绕本体1上端圆环柱中心水平旋转。

具体地，所述承载转盘3的内环设有固定连接的铜合金滑动轴承，本体1上端面设有一圆环柱，承载转盘3的滑动轴承套在本体1上端的圆环柱上，滚轮组件2支撑上述摇臂4、水平伸缩节8、三通接头6、摇臂支撑架9、承载转盘3在本体1上端面平面轨道上，并绕本体1上端圆环柱中心水平旋转。

具体地，所述本体1上端面的圆环柱与三通接头6的竖向伸缩节处于同一轴心线。

具体地，所述摇臂4与水平伸缩节8之间通过法兰连接。

具体地，还包括水平螺柱拉杆5、水平填料密封7、垂直轴向止推压板10、垂直填料密封11；所述水平填料密封7位于三通接头6的水平两端，所述水平伸缩节8的伸缩端插入三通接头6两端的水平填料密封7并轴向伸缩；所述水平螺柱拉杆5位于水平伸缩节8的外侧圆周位置，用于调整水平伸缩节的轴向安装位置并承受轴向拉力；所述垂直轴向止推压板10位于承载转盘3的铜套(滑动轴承)上端，用于承载转盘向上的轴向限位；所述垂直填料密封11位于三通接头6的竖向伸缩节与本体1的连接处，用于提供竖向密封。

实施例

一种受力分解式趸船取水摇臂活络接头，包括本体1、滚轮组件2、承载转盘3、摇臂4、水平螺柱拉杆5、三通接头6、水平填料密封7、水平伸缩节8、摇臂支撑架9、垂直轴向止推压板10、垂直填料密封11；所述本体1在工作时固定安装在趸船基座或岸基支墩基座上，多组滚轮组件2均布连接于承载转盘3的下端面，两个摇臂支撑架9对称连接于承载转盘3的上端面，摇臂4与左右水平伸缩节8通过法兰连接、水平伸缩节8的伸缩端插入三通接头6两端的水平填料密封7并可以轴向伸缩，摇臂4、水平伸缩节8、三通接头6整体通过水平伸缩节8支撑于摇臂支撑架9上，摇臂4带动水平伸缩节8可以在摇臂支撑架9的支撑孔内绕水平伸缩节8的轴心线做垂直方向上下转动，也可以绕本体1上端圆环柱中心水平旋转。承载转盘3的内环设有固定连接的铜合金滑动轴承，本体1上端面设有一圆环柱，该圆环柱与三通接头6的竖向伸缩节处于同一轴心线，承载转盘3的滑动轴承套在本体1上端的圆环柱上，滚轮支撑上述摇臂4、水平伸缩节8、三通接头6、摇臂支撑架9、承载转盘3在本体1上端面的平面轨道上，并可以绕本体1上端的圆环柱中心水平旋转。

承载转盘3所承受的力分解为水平分力和垂直分力，水平分力由内环滑动轴承传递给本体1上端的圆环柱，承载转盘3在水平分力的作用下，不会带动三通接头6下端的竖向伸缩节产生横向位移，垂直填料密封11工作时始终不受横向外力作用，从而使得密封工作可靠。垂直分力通过滚轮传递给本体1上端面的滚轮轨道，滚轮在平面上滚动，在正常机加工精度情况下，可以不考虑多组滚轮的回转中心误差而仍可以保证运转平稳，并且各组滚轮受力均匀。

水平伸缩节8上设有一轴向限位止推环，当y型摇臂4在工作水压的作用下向两边张开时，对称的两个水平伸缩节8的止推环受对称的两个摇臂支撑架9端面限位，摇臂支撑架9将力通过2组水平螺柱拉杆5传递给三通接头6两端的密封座法兰，使得y形摇臂4无法向两边张开，由此水平填料密封7不受径向外力，从而确保密封的可靠。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。