专利名称：管道转动约束装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于管道约束技术领域，具体涉及管道转动约束装置。
背景技术：
大型反应堆的管道系统往往非常庞大，其管线长达几十米，管道直径达几百甚至上千毫米，常常横跨几个厂房，并连接主泵、换热器等重要设备，管系运行过程中要承受温度、压力、振动等载荷的综合作用。而管道系统的应力分析，就是在管道上合理配置支吊架，对管道位移进行限制，使应力满足规范的相关要求。在三维空间中，管系节点有六个自由度，即三个线位移和三个角位移。到目前为止，工程上使用的管道支吊架，除了固定架是将所有自由度都约束死之外，其余都是通过铰接连接的，而铰接是可以自由转动的，也就是说，常用的管道支吊架只能约束线位移，而不能约束角位移。由于管道节点的转动力矩，实际上是由某个管线力(即管道平动)导致的，所以，工程上需要约束管道转动时，往往采取约束产生该转矩的平动，从而间接实现管道转动的约束。连接重要设备的大型管道系统，需要满足接管口的三个力和三个力矩限值的严格要求。设计管线布置时，长直管道往往不能与设备直接相连，而是通过增添弯头，使管线改变走向，然后再与设备连接，从而缓解热膨胀对设备的不利影响。而通过约束平动来限制管道转动的方法，需要在弯头前的管段上增加支架，才能限制管嘴处的转动力矩。如果多个力矩都超过设备限值，那就需要在弯头前添加多个平动约束来限制力矩，这往往要占用较大安装空间。大型管道系统的支架安装空间常常比较有限，计算上行得通的方案，实际上可能无法实现安装，从而无法实现约束目的。而不同性质的应力对支吊架的设置要求也会产生矛盾，例如，降低热胀应力需要降低系统刚度去掉支架，而降低地震应力又恰恰需要增大系统刚度增添支架，两个完全相反的要求是无法同时满足的，这也是设置支吊架的难点。在这种情况下，如果有一种机械装置，能直接约束管道转动，将缓解安装空间不足的矛盾，从而给支架设置和力学分析带来新途径。在中国先进研究堆的管道系统应力分析中，曾经遇到过此类问题，即设备接管嘴的三个力矩中，一个转动力矩必须约束；另一个转动力矩则又不能约束；第三个转动力矩约不约束均可。但由于安装空间限制，无法通过添加常规平动支架来实现，而需要直接约束管道转动的装置。而现有技术里没有能够实现上述功能的管道转动约束装置。
发明内容(一)实用新型目的根据现有技术所存在的问题，本实用新型提供了一种不通过约束管道平动而直接约束管道转动的装置。(二)技术方案[0011]为了实现本实用新型所要解决的技术问题，本实用新型提供的技术方案如下:管道转动约束装置，该装置主要由挡板1、凹弧镶块2、凸弧镶块3和T型梁4构成，其中凹弧镶块2是采用胀接工艺卡入挡板1，凸弧镶块采用胀接工艺卡入T型梁4，T型梁4的一端通过卡箍5与管道6紧固，另一端的凸弧镶块3放入凹弧镶块2的弧槽内，凸弧镶块3的凸弧面与凹弧镶块2的凹弧面均为以管道中心为圆心的同心圆柱面，凸凹弧面之间吻合。其优选技术方案为:挡板I通过使用螺栓或焊接与地面或墙壁紧固。挡板1、凹弧镶块2、凸弧镶块3、T型梁4及卡箍5的材料均为不锈钢。凸弧镶块3与凹弧镶块2均经淬火硬化，以增加耐磨性。使用两套管道转动约束装置，沿互相垂直的两个方向安装，可实现同时约束两个转矩的功能。(三)有益效果采用本实用新型提供的管道转动约束装置，具有如下有益效果:( I)在XZ竖直面内，T型梁4可以在同心弧槽内自由转动，从而使该方向的转动不受约束。在XY水平面内，T型梁4若要转动，凸弧镶块3的转动轨迹将切入凹弧镶块，由于受到挡板I的限制，T型梁4在水平面内是无法转动的，从而实现对该方向转动的约束。原理解释如下:如图2所示，T型梁4在XY水平面内转动的运动轨迹如图2中的虚弧线部分，由于直角三角形斜边OE大于直角边，若以O为圆心转动时，E点的轨迹将扫入凹弧镶块内部，从而实现对该转动的约束。在YZ竖直面内，转动也将受到很大程度的限制，凸弧镶块3能够在弧槽内发生轻微扭动，从而对该方向的转动只能起到一定程度的约束作用。(2)使用两套管道约束装置，并且沿互相垂直的两个方向安装，则可实现约束两个转矩的功能。
图1.管道约束装置结构示意图:1.挡板2.凹弧镶块3.凸弧镶块4.T型梁5.卡箍6.管道；图2.T型梁在XY水平面内转动的运动轨迹图。
具体实施方式
实施例1管道转动约束装置，该装置主要由挡板1、凹弧镶块2、凸弧镶块3和T型梁4构成，其中凹弧镶块2是采用胀接工艺卡入挡板1，凸弧镶块采用胀接工艺卡入T型梁4，T型梁4的一端通过卡箍5与管道6紧固，另一端的凸弧镶块3放入凹弧镶块2的弧槽内，凸弧镶块3的凸弧面与凹弧镶块2的凹弧面均为以管道中心为圆心的同心圆柱面，凸凹弧面之间吻合。挡板I通过使用螺栓或焊接与地面或墙壁紧固。挡板1、凹弧镶块2、凸弧镶块3、T型梁4及卡箍5的材料均为不锈钢。凸弧镶块3与凹弧镶块2均经淬火硬化，以增加耐磨性。其具体安装方法及工作原理为:可通过螺栓垫片的数量及厚度调节T型梁4的上下(Z方向)位置，从而使凸凹弧吻合，但T型梁4和凹镶块2在水平方向(X方向)应保证自由接触，不能卡得过紧。T型梁4安装对位时，应先使T型梁4与凹镶块2的弧面相吻合，并用工具夹持定位，然后垫入合适厚度的垫片，最后拧紧螺栓。也可先做Z方向调整，试验出所需垫片的厚度，然后再在X方向手动调整，最后拧紧螺栓。在XZ竖直面内，T型梁4可以在同心弧槽内自由转动，从而使该方向的转动不受约束。在XY水平面内，T型梁4若要转动，凸弧镶块3的转动轨迹将切入凹弧镶块2，T型梁4在水平面内是无法转动的，从而实现对该方向转动的约束。在YZ竖直面内，转动也将受到很大程度的限制，凸弧镶块3能够在弧槽内发生轻微扭动，从而对该方向的转动只能起到一定程度的约束作用。由以上分析可知，该装置对管道三个方向转动的约束作用各不相同:对一个方向的转动完全约束，对另一个方向的转动完全不约束，而对第三方向的转动只在一定程度上起到约束作用。实施例2与实施例1不同的是，使用两套管道约束装置，并且沿互相正交的两个方向安装，则可实现约束两个转矩的功能。
权利要求1.管道转动约束装置，其特征在于，该装置主要由挡板(I)、凹弧镶块(2)、凸弧镶块(3)和T型梁(4)构成，其中凹弧镶块(2)是采用胀接工艺卡入挡板(1)，凸弧镶块采用胀接工艺卡入T型梁(4)，T型梁(4)的一端通过卡箍(5)与管道(6)紧固，另一端的凸弧镶块(3)放入凹弧镶块(2)的弧槽内，凸弧镶块(3)的凸弧面与凹弧镶块(2)的凹弧面均为以管道中心为圆心的同心圆柱面，凸凹弧面之间吻合。
2.根据权利要求1所述的管道转动约束装置，其特征在于，挡板(I)通过使用螺栓或焊接与地面或墙壁紧固。
3.根据权利要求1所述的管道转动约束装置，其特征在于，挡板(I)、凹弧镶块(2)、凸弧镶块(3 )、T型梁(4 )及卡箍(5 )的材料均为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的管道转动约束装置，其特征在于，凸弧镶块(3)与凹弧镶块(2)均采用淬火硬化。
专利摘要本实用新型属于管道约束领域，公开了管道转动约束装置。该装置主要由挡板(1)、凹弧镶块(2)、凸弧镶块(3)和T型梁(4)构成，其中凹弧镶块(2)是采用胀接工艺卡入挡板(1)，凸弧镶块采用胀接工艺卡入T型梁(4)，T型梁(4)的一端通过卡箍(5)与管道(6)紧固，另一端的凸弧镶块(3)放入凹弧镶块(2)的弧槽内，凸弧镶块(3)的凸弧面与凹弧镶块(2)的凹弧面均为以管道中心为圆心的同心圆柱面，凸凹弧面之间吻合。该装置提供了一种不通过约束管道平动而直接约束管道转动的装置。
文档编号F16L3/08GK202992398SQ20122062940
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月25日 优先权日2012年11月25日
发明者戴守通 申请人:中国原子能科学研究院