专利名称：应力消除装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应力消除装置，尤其是涉及一种高空管道中因风力作用 而产生应力的消除装置，以及两个设备间的连接管道因振动而产生应力的消 除装置，具体地说是一种消除两个固定建筑物或设备之间的高空连接管道、 汽轮机和锅炉之间的连接管道、与水泥转窑中的滚筒相连的蒸汽管道等因风 力、振动等因素造成管道应力破坏的应力消除装置。
技术背景目前，在石化、冶金、电力、水泥等行业及一些大型企业中，往往需要 将一台设备的原料通过管道送往另一台设备，其间的跨距一般相对较大，所 需的安装高度又相对较高，尤其是当两台设备位于不同的建筑物内时，需通 过高空管道相连，而直立设备或固定建筑物达到一定高度时受风力作用作360°的全方位晃动。晃动的幅度、方向和频率都不确定，故使得高空管道也 容易受到风力、温差、自重的影响而发生变形且变形方向不确定，严重影响 其安全运行和使用寿命。即使两个设备安装在同一室内，无需悬空架设，也 会由于受到温差、振动、自重等因素的影响也使悬空管道发生变形，如电力 行业中的汽轮机与锅炉之间的连接管道会由于振动和输送介质的高温而对输 送管道产生较大的应力，此外在水泥炉窑中的蒸汽管道也会由于转窑的转动 而产生应力。对于高空管道，目前常用的消除应力的方法是采用大U形结构 设计，这不仅增加了管道的长度，而且增加了制造和安装难度，尤其是弯头 的制造难度和成本相当高，长期扭动会使使用寿命降低，造成安全隐患，但 在很多情况下所空间和场地的影响又不允许采用大U形结构，而对于因振动 而产生的应力变形则目前尚无很好的解决方案。 发明内容本发明的目的之一是针对高空管道在安装和使用过程中易受风力作用而 造成损坏的问题，设计一种能力对应力变形进行补偿从而达到消除应力目的应力消除装置。本发明的目的之二是针对现有的设备间的连接管道因振动、介质温度等 产生变形损坏的问题，设计一种消除设备间因振动、温度变化而产生应变的 应力消除装置。本发明的技术方案之一是一种消除高空管道因风力作用而产生变形的应力消除装置，其特征是它 包括两根与固定建筑物或设备固定相连的水平管道，所述的水平管道之间至 少通过两根与其轴心线相垂直的垂直管段和至少一根与垂直管段相连的连接 管相连形成一贯通的高空管道，在所述的垂直管段和/或水平管道和/或连接 管上至少安装有两个旋转变形补偿器。所述的水平管道l， 2分别连接有与其轴心线相垂直的垂直管段3， 4，两根垂直管段3， 4之间通过连接管5相连，在所述的垂直管段3上安装有允 许水平管道1与连接管5之间作相对旋转运动的旋转变形补偿器6，在所述 的垂直管段4上安装有允许水平管道2与连接管5之间也作相对旋转运动的 旋转变形补偿器7，所述的旋转变形补偿器6和旋转变形补偿器7及其连接 管组成一单方向高空管道变形补偿装置。所述的水平管道1， 2的两个悬壁端之间设有三个垂直管段9， 10， 11 和两个分别与三个垂直管段相连的连接管12， 13，其中的二个垂直管段9， IO分别与对应的水平管道1， 2的悬臂端相连，在垂直管段9上安装有允许 水平管道1与连接管12作相对旋转运动的旋转变形补偿器14，在垂直管段 10上安装有允许水平管道2与连接管13作相对旋转运动的旋转变形补偿器 15，在垂直管段11上安装有允许连接管12， 13作相对旋转运动的旋转变形 补偿器16;所述的旋转变形补偿器14， 15， 16及其连接管形成两个方向的 高空管道变形补偿装置。所述的水平管道l， 2的两个悬壁端之间设有四个垂直管段17， 18， 19， 20和三个分别与四个垂直管段相连的连接管21， 22， 23，其中的二个垂直管 段17， 20分别与对应的水平管道1， 2的悬臂端相连，在垂直管段17上安装 有允许水平管道1与连接管21作相对旋转运动的旋转变形补偿器24，在垂直管段18上安装有允许连接管21与连接管22作相对旋转运动的旋转变形补偿器25，在垂直管段19上安装有允许连接管22与连接管23作相对旋转运 动的旋转变形补偿器26，在垂直管段20上安装有允许连接管23与水平管道 2作相对旋转运动的旋转变形补偿器27;所述的旋转变形补偿器24， 25， 26， 27及其连接管道形成各向高空管道变形补偿装置。本发明所述的高度是指在一定高度下因受风力影响会对管道产生破坏作 用的高度。本发明的技术方案之二是一种消除振动设备间连接管道变形的应力消除装置，其特征是它包括两 根与设备物固定相连的水平管道，所述的水平管道之间至少通过两根与其轴 心线相垂直的垂直管段和至少一根与垂直管段相连的连接管相连形成一贯通 的高空管道，在所述的垂直管段和/或水平管道和/或连接管上至少安装有两 个旋转变形补偿器。所述的水平管道l， 2分别连接有与其轴心线相垂直的垂直管段3， 4， 两根垂直管段3， 4之间通过连接管5相连，在所述的垂直管段3上安装有允 许水平管道1与连接管5之间作相对旋转运动的旋转变形补偿器6，在所述 的垂直管段4上安装有允许水平管道2与连接管5之间也作相对旋转运动的 旋转变形补偿器7，所述的旋转变形补偿器6和旋转变形补偿器7及其连接 管组成一单方向高空管道变形补偿装置。具体实施时旋转变形补偿器6、 7 中的一个还可根据需要安装在水平管道或连接管上。所述的水平管道1， 2的两个悬壁端之间设有三个垂直管段9， 10， 11 和两个分别与三个垂直管段相连的连接管12， 13，其中的二个垂直管段9， 10分别与对应的水平管道1， 2的悬臂端相连，在垂直管段9上安装有允许 水平管道1与连接管12作相对旋转运动的旋转变形补偿器14，在垂直管段 10上安装有允许水平管道2与连接管13作相对旋转运动的旋转变形补偿器 15，在垂直管段11上安装有允许连接管12， 13作相对旋转运动的旋转变形 补偿器16;所述的旋转变形补偿器14， 15， 16及其连接管形成两个方向的 高空管道变形补偿装置。具体实施时旋转变形补偿器14， 15， 16的安装位置还可在水平管道或连接管上。所述的水平管道l， 2的两个悬壁端之间设有四个垂直管段17， 18， 19， 20和三个分别与四个垂直管段相连的连接管21， 22， 23，其中的二个垂直管 段17， 20分别与对应的水平管道1， 2的悬臂端相连，在垂直管段17上安装 有允许水平管道1与连接管21作相对旋转运动的旋转变形补偿器24，在垂 直管段18上安装有允许连接管21与连接管22作相对旋转运动的旋转变形补 偿器25，在垂直管段19上安装有允许连接管22与连接管23作相对旋转运 动的旋转变形补偿器26，在垂直管段20上安装有允许连接管23与水平管道 2作相对旋转运动的旋转变形补偿器27;所述的旋转变形补偿器24， 25， 26, 27及其连接管道形成各向高空管道变形补偿装置。本发明的有益效果本发明通过旋转补偿器成功地解决管道所承受的各向应力变形的补偿 问题，将旋转应变补偿器安装在类平行四边形的节点上，通过连接管的变形 将主管道的变形加以消除，实现了以较小的结构变换完成大跨距管道的变形 补偿。本发明的补偿装置可消除管道所受到的各个方向的作用力，这是因为管 道实际所受的作用力均可分解为与管道轴心线相平行和垂直的二个分力，这 二个分力作用在管道上的直接结果是使其产生一个轴向变形和一个径向变 形，本发明通过二个或二个以上的旋转补偿器将这二个力均引导变成管道圆 周的切向力，通过管道的相对旋转将所受到的作用力化解了，既消除了应力， 又解决了管道长度变化可能造成对设备破坏的后果，通过类平行四边形夹角 的变化来解决管道长度的变化，使得管道长度的变化不会在管道中产生应力， 因此可大大延长管道的使用寿命。本发明可节省大量小比率弯头的制造，因此可节省大量投资。此外，本 发明的旋转变形补偿器具有安装方便，成本低、寿命长的优点，可根据管道 的压力选用普通级的和耐高压级的，它既可采用现有的旋转补偿器，也可采 用球形补偿器。本发明可大大降低安装成本，节省管道费用，为了防止重力下垂，可采用活动吊绳的方法将补偿部分从设备的顶部将其吊住，不需占用地面有限的 安装空间，实现真正意义上的悬空安装。本发明用途广，可用于石油、化工企业中室外主要受风力影响而发生变 形的高空管道的变形补偿，也可用于电力企业中汽轮机与锅炉间因振动、高 温介质而使管道发生变形的补偿，还可用于水泥转窑中高温蒸汽管道变形的 补偿。
图1是本发明的结构示意图之一。图2是本发明的结构示意图之二。 图3是本发明的结构示意图之三。 图4是本发明的结构示意图之四。 图5是本发明的结构示意图之五。 图6是本发明的结构示意图之六。 图7是本发明的结构示意图之七。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。实施例一。如图l所示。一种消除高空管道因风力作用而产生变形的应力消除装置，它包括两根 与固定建筑物8 (也可为高空设备)固定相连的水平管道l， 2，所述的水平 管道l， 2分别连接有与其轴心线相垂直的垂直管段3， 4，两根垂直管段3， 4之间通过连接管5相连，在所述的垂直管段3上安装有允许水平管道1与 连接管5之间作相对旋转运动的旋转变形补偿器6，在所述的垂直管段4上 安装有允许水平管道2与连接管5之间也作相对旋转运动的旋转变形补偿器 7。实施例二。 如图2所示。一种消除高空管道因风力作用而产生变形的应力消除装置，它包括两根与固定建筑物8 (也可为高空设备)固定相连的水平管道l， 2，在所述的水平管道l， 2的两个悬壁端之间设有三个垂直管段9， 10， ll和两个分别与三 个垂直管段相连的连接管12， 13，其中的二个垂直管段9， IO分别与对应的 水平管道1， 2的悬臂端相连，在垂直管段9上安装有允许水平管道1与连接 管12作相对旋转运动的旋转变形补偿器14，在垂直管段10上安装有允许水 平管道2与连接管13作相对旋转运动的旋转变形补偿器15，在垂直管段11 上安装有允许连接管12， 13作相对旋转运动的旋转变形补偿器16。实施例三。如图3所示。一种消除高空管道因风力作用而产生变形的应力消除装置，它包括两根 与固定建筑物8 (也可为高空设备)固定相连的水平管道l， 2,在所述的水 平管道l， 2的两个悬壁端之间设有四个垂直管段17， 18， 19， 20和三个分 别与四个垂直管段相连的连接管21， 22， 23，其中的二个垂直管段17， 20 分别与对应的水平管道l， 2的悬臂端相连，在垂直管段17上安装有允许水 平管道1与连接管21作相对旋转运动的旋转变形补偿器24，在垂直管段18 上安装有允许连接管21与连接管22作相对旋转运动的旋转变形补偿器25， 在垂直管段19上安装有允许连接管22与连接管23作相对旋转运动的旋转变 形补偿器26，在垂直管段20上安装有允许连接管23与水平管道2作相对旋 转运动的旋转变形补偿器27。实施例四。本实施例是实施例一、二、三的另一种形式，即将实施例一、二、三中 的两个水平管道l、 2安装在不同的高度(见图6)上即构成本实施例的一种 形式，因此，本实施例共有三种分别与实施例一、二、三相对应的形式。实施例五。如图4、 5、 6、 7所示。本实施例是实施例一、二、三、四的另一种形式，即将实施例一、二、 三、四中的旋转变形补偿器的安装位置进行变化，使之部分或全部安装在水平 管道或连接管道上,或水平管道及垂直管道上分别安装,或连接管道及垂直管道上分别安装等，具体的连接关系见附图4、 5、 6、 7所示。在实施例一、二、三、四、五中垂直管段既可如图l、 2、 3中的向下连 接，也可根据需要向上连接，连接管段与垂直管段之间既可垂直，也可不垂 直，既可水平也可不水平，这些完全取决于现场的安装条件和设计规范的要 求。实施例一、二、三、四、五中的旋转变形补偿器既可采用中国专利 200520068639X所公开的简单结构，也可采用中国专利2006200774501、 2007200343346所公开的高压结构，还可采用球形补偿器，其中以采用 22006200774501、 2007200343346所公开的结构为最佳，而球形补偿器的密 封效果略差一些。实施例六。如图l所示。一种消除振动设备间连接管道变形的应力消除装置，，它包括两根分别 与对应的两设备8 (例如汽轮机与锅炉)固定相连的水平管道l， 2，所述的 水平管道l， 2分别连接有与其轴心线相垂直的垂直管段3， 4，两根垂直管 段3， 4之间通过连接管5相连，在所述的垂直管段3上安装有允许水平管道 1与连接管5之间作相对旋转运动的旋转变形补偿器6，在所述的垂直管段4 上安装有允许水平管道2与连接管5之间也作相对旋转运动的旋转变形补偿 器7。实施例七。 如图2所示。一种消除振动设备间连接管道变形的应力消除装置，它包括两根分别与 对应的两设备8 (例如汽轮机与锅炉)固定相连的水平管道l， 2，在所述的 水平管道l， 2的两个悬壁端之间设有三个垂直管段9， 10， ll和两个分别与 三个垂直管段相连的连接管12， 13，其中的二个垂直管段9， IO分别与对应 的水平管道1， 2的悬臂端相连，在垂直管段9上安装有允许水平管道1与连 接管12作相对旋转运动的旋转变形补偿器14，在垂直管段10上安装有允许 水平管道2与连接管13作相对旋转运动的旋转变形补偿器15，在垂直管段11上安装有允许连接管12， 13作相对旋转运动的旋转变形补偿器16。 实施例八。如图3所示。一种消除振动设备间连接管道变形的应力消除装置，它包括两根分别与对应的两设备8 (例如汽轮机与锅炉)固定相连的水平管道l， 2，在所述的 水平管道l， 2的两个悬壁端之间设有四个垂直管段17， 18， 19， 20和三个 分别与四个垂直管段相连的连接管21， 22， 23，其中的二个垂直管段17， 20 分别与对应的水平管道l， 2的悬臂端相连，在垂直管段17上安装有允许水 平管道1与连接管21作相对旋转运动的旋转变形补偿器24，在垂直管段18 上安装有允许连接管21与连接管22作相对旋转运动的旋转变形补偿器25， 在垂直管段19上安装有允许连接管22与连接管23作相对旋转运动的旋转变 形补偿器26,在垂直管段20上安装有允许连接管23与水平管道2作相对旋 转运动的旋转变形补偿器27。 实施例九。本实施例是实施例六、七、八的另一种形式，即将实施例六、七、八中 的两个水平管道1、2安装在不同的高度上即构成本实施例的一种形式，因此， 本实施例共有三种分别与实施例六、七、八相对应的形式。实施例十。如图4 7所示。本实施例是实施例六、七、八、九的另一种形式，即将实施例六、七、 八、九中的旋转变形补偿器的安装位置进行变化，使之部分或全部安装在水平 管道或连接管道上，或水平管道及垂直管道上分别安装，或连接管道及垂直管 道上分别安装等。具体的连接关系见附图4、 5、 6、 7所示。在实施例六、七、八、九、十中垂直管段既可如图l、 2、 3中的向下连 接，也可根据需要向上连接，连接管段与垂直管段之间既可垂直，也可不垂 直，既可水平也可不水平，这些完全取决于现场的安装条件和设计规范的要 求。实施例"l^一。本实施例是实施例六 十在水泥设备中的具体应用例，所述的设备8分 别为水泥转窑和蒸汽锅炉，蒸汽锅炉中的蒸汽通过管道通往转窑中，由于转 窑不断地转动，则蒸汽管道会因振动而产生应力破坏，而将实施例六 十的 补偿装置用于本实施例，则能实现同样的补偿作用，达到消除应力的目的。实施六、七、八、九、十、十一中的旋转变形补偿器既可采用中国专利200520068639X所公开的简单结构，也可采用中国专利2006200774501、 2007200343346所公开的高压结构，还可采用球形补偿器，其中以采用 22006200774501、 2007200343346所公开的结构为最佳，而球形补偿器的密 封效果略差一些。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
1、一种消除高空管道因风力作用而产生变形的应力消除装置，其特征是它包括两根与固定建筑物或设备固定相连的水平管道，所述的水平管道之间至少通过两根与其轴心线相垂直的垂直管段和至少一根与垂直管段相连的连接管相连形成一贯通的管道，在所述的垂直管段和/或水平管道和/或连接管上至少安装有两个旋转变形补偿器。
2、 根据权利要求l所述的应力消除装置，其特征是所述的水平管道(1， 2) 分别连接有与其轴心线相垂直的垂直管段(3， 4)，两根垂直管段(3, 4)之 间通过连接管(5)相连，在所述的垂直管段(3)上安装有允许水平管道(1) 与连接管(5)之间作相对旋转运动的旋转变形补偿器(6)，在所述的垂直管 段(4)上安装有允许水平管道(2)与连接管(5)之间也作相对旋转运动的 旋转变形补偿器(7)，所述的旋转变形补偿器(6)和旋转变形补偿器(7) 及其连接管组成一单方向高空管道变形补偿装置。
3、 根据权利要求l所述的应力消除装置，其特征是所述的水平管道(1， 2) 的两个悬壁端之间设有三个垂直管段(9， 10， 11)和两个分别与三个垂直管 段相连的连接管(12， 13)，其中的二个垂直管段(9， 10)分别与对应的水 平管道(1， 2)的悬臂端相连，在垂直管段(9)上安装有允许水平管道(1) 与连接管(12)作相对旋转运动的旋转变形补偿器(14)，在垂直管段(10) 上安装有允许水平管道(2)与连接管(13)作相对旋转运动的旋转变形补偿 器(15)，在垂直管段(11)上安装有允许连接管(12， 13)作相对旋转运动 的旋转变形补偿器(16);所述的旋转变形补偿器(14， 15， 16)及其连接管 形成两个方向的高空管道变形补偿装置。
4、 根据权利要求l所述的应力消除装置，其特征是所述的水平管道(1， 2) 的两个悬壁端之间设有四个垂直管段(17， 18， 19， 20)和三个分别与四个 垂直管段相连的连接管(21， 22， 23)，其中的二个垂直管段(17， 20)分别 与对应的水平管道(1， 2)的悬臂端相连，在垂直管段(17)上安装有允许 水平管道(1)与连接管(21)作相对旋转运动的旋转变形补偿器(24)，在垂直管段(18)上安装有允许连接管(21)与连接管(22)作相对旋转运动的旋转变形补偿器(25)，在垂直管段(19)上安装有允许连接管(22)与连 接管(23)作相对旋转运动的旋转变形补偿器(26)，在垂直管段(20)上安 装有允许连接管(23)与水平管道(2)作相对旋转运动的旋转变形补偿器(27); 所述的旋转变形补偿器(24， 25， 26， 27)及其连接管道形成各向高空管道 变形补偿装置。
5、 一种消除振动设备间连接管道变形的应力消除装置，其特征是它包括两根 与设备固定相连的水平管道，所述的水平管道之间至少通过两根与其轴心线 相垂直的垂直管段和至少一根与垂直管段相连的连接管相连形成一贯通的高 空管道，在所述的垂直管段和/或水平管道和/或连接管上至少安装有两个旋 转变形补偿器。
6、 根据权利要求5所述的应力消除装置，其特征是所述的水平管道(1， 2) 分别连接有与其轴心线相垂直的垂直管段(3， 4)，两根垂直管段(3, 4)之 间通过连接管(5)相连，在所述的垂直管段(3)上安装有允许水平管道(1) 与连接管(5)之间作相对旋转运动的旋转变形补偿器(6)，在所述的垂直管 段(4)上安装有允许水平管道(2)与连接管(5)之间也作相对旋转运动的 旋转变形补偿器(7)，所述的旋转变形补偿器(6)和旋转变形补偿器(7) 及其连接管组成一单方向高空管道变形补偿装置。
7、 根据权利要求5所述的应力消除装置，其特征是所述的水平管道(1， 2) 的两个悬壁端之间设有三个垂直管段(9， 10， 11)和两个分别与三个垂直管 段相连的连接管(12， 13)，其中的二个垂直管段(9, 10)分别与对应的水 平管道(1， 2)的悬臂端相连，在垂直管段(9)上安装有允许水平管道(1) 与连接管(12)作相对旋转运动的旋转变形补偿器(14)，在垂直管段(10) 上安装有允许水平管道(2)与连接管(13)作相对旋转运动的旋转变形补偿 器(15)，在垂直管段(11)上安装有允许连接管(12， 13)作相对旋转运动 的旋转变形补偿器(16);所述的旋转变形补偿器(14， 15， 16)及其连接管 形成两个方向的高空管道变形补偿装置。
8、 根据权利要求5所述的应力消除装置，其特征是所述的水平管道(1， 2)的两个悬壁端之间设有四个垂直管段(17， 18， 19， 20)和三个分别与四个 垂直管段相连的连接管(21， 22， 23)，其中的二个垂直管段(17， 20)分别 与对应的水平管道(1， 2)的悬臂端相连，在垂直管段(17)上安装有允许 水平管道(1)与连接管(21)作相对旋转运动的旋转变形补偿器(24)，在 垂直管段(18)上安装有允许连接管(21)与连接管(22)作相对旋转运动 的旋转变形补偿器(25)，在垂直管段(19)上安装有允许连接管(22)与连 接管(23)作相对旋转运动的旋转变形补偿器(26)，在垂直管段(20)上安 装有允许连接管(23)与水平管道(2)作相对旋转运动的旋转变形补偿器(27); 所述的旋转变形补偿器(24， 25， 26， 27)及其连接管道形成各向高空管道 变形补偿装置。
全文摘要
本发明公开了一种消除高空管道因风力作用而产生变形的应力消除装置，其特征是它包括两根与固定建筑物固定相连的水平管道，所述的水平管道之间至少通过两根与其轴心线相垂直的垂直管段和至少一根与垂直管段相连的连接管相连形成一贯通的高空管道，在所述的垂直管段和/或水平管道和/或连接管上至少安装有两个旋转变形补偿器。具有结构简单，易于实现，可节省大量安装成本的优点。
文档编号F16L55/02GK101260959SQ20081002345
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月15日 优先权日2008年4月15日
发明者宋章根 申请人:宋章根