阅读说明：本技术 一种具有过载保护功能的管道恒力吊挂装置 (Pipeline constant force cable suspension device with overload protection function ) 是由 陈尚军 王军民 安付立 邓玲慧 康豫军 李楠林 程肖军 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有过载保护功能的管道恒力吊挂装置,包括过载装置筒体、承载端盖、第一拉杆及管夹抱箍；过载装置筒体内自上而下依次设置有过载阈值调节螺栓、弹簧压板及过载弹簧,过载装置筒体的顶部开口与承载端盖连接,过载阈值调节螺栓穿过承载端盖与弹簧压板相接触,第一拉杆的下端与承载端盖相连接,第一拉杆的上端与外界结构件连接；第二拉杆的上端插入于过载装置筒体内并穿过过载弹簧及弹簧压板后套接有承载螺母,第二拉杆的下端与管夹抱箍相连接,该装置具有吊挂载荷低于过载阈值时刚度为零、吊挂载荷高于过载阈值时刚度恒定、过载阈值可调的特点。(The invention discloses a pipeline constant-force hanging device with an overload protection function, which comprises an overload device cylinder, a bearing end cover, a first pull rod and a pipe clamp hoop, wherein the overload device cylinder is provided with a bearing end cover; an overload threshold adjusting bolt, a spring pressing plate and an overload spring are sequentially arranged in the overload device barrel from top to bottom, the top opening of the overload device barrel is connected with the bearing end cover, the overload threshold adjusting bolt penetrates through the bearing end cover to be in contact with the spring pressing plate, the lower end of the first pull rod is connected with the bearing end cover, and the upper end of the first pull rod is connected with an external structural member; the upper end of the second pull rod is inserted into the overload device cylinder and penetrates through the overload spring and the spring pressing plate to be sleeved with the bearing nut, the lower end of the second pull rod is connected with the pipe clamp hoop, and the device has the characteristics that the rigidity is zero when the hanging load is lower than the overload threshold value, the rigidity is constant when the hanging load is higher than the overload threshold value, and the overload threshold value is adjustable.)

一种具有过载保护功能的管道恒力吊挂装置

技术领域

本发明涉及一种管道恒力吊挂装置，具体涉及一种具有过载保护功能的管道恒力吊挂装置。

背景技术

管道是连接两个、多个设备之间运送介质的运输系统，广泛应用于火力发电厂、核电厂、石油化工等能源行业领域。在服役过程中，为克服机械载荷、位移载荷、热载荷的作用，需要在管道上适当位置布置吊挂装置，以确保管道安全运行。常见的管道吊挂装置有：刚性吊挂装置、恒力弹簧吊挂装置、变力弹簧吊挂装置等，其中恒力吊挂装置通常用于管道垂直位移较大或需要限制转移荷载的地方，是管道吊挂系统中的至关重要的组成部分。

在实际工程应用中，吊点处管道实际热位移量超出恒力吊架冷态至热态的位移裕量时，往往会造成恒力吊架在热态时位移指针处于极限位置，此时，恒力吊架响应刚度由“零”变为“无穷大”，管道热位移受限，在极端情形下，会造成结构件损坏、吊架失载现象的发生。此外，当吊点处载荷过大时，会引起管道应力超标等异常问题，进而造成管道变形、开裂。

因此，有必要设计一种更合理有效的管道恒力吊挂装置，其需具备以下功能：吊挂载荷低于过载阈值时整体刚度为零、吊挂载荷高于过载阈值时刚度恒定、过载阈值可调。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有过载保护功能的管道恒力吊挂装置，该装置具有吊挂载荷低于过载阈值时刚度为零、吊挂载荷高于过载阈值时刚度恒定、过载阈值可调的特点。

为达到上述目的，本发明所述的具有过载保护功能的管道恒力吊挂装置包括过载装置筒体、承载端盖、第一拉杆及管夹抱箍；

过载装置筒体内自上而下依次设置有过载阈值调节螺栓、弹簧压板及过载弹簧，过载装置筒体的顶部开口与承载端盖连接，过载阈值调节螺栓穿过承载端盖与弹簧压板相接触，第一拉杆的下端与承载端盖相连接，第一拉杆的上端与外界结构件连接；

第二拉杆的上端插入于过载装置筒体内并穿过过载弹簧及弹簧压板后套接有承载螺母，第二拉杆的下端与管夹抱箍相连接。

第一拉杆的上端与第一花兰螺丝的一侧相连接，第一花兰螺丝的另一侧经恒力吊架的下侧相连接，恒力吊架的上侧与外界结构件连接。

恒力吊架的上侧通过销轴及单耳吊板与外界结构件连接。

第一拉杆上套接有第一锁紧螺母。

第二拉杆的下端与第二花兰螺丝的一侧相连接，第三拉杆的上端与第二花兰螺丝的另一侧相连接，第三拉杆的下端通过吊环螺母及第一管夹螺栓与管夹抱箍的一侧相连接，管夹抱箍的另一侧设置有第二管夹螺栓。

第三拉杆上套接有第二锁紧螺母。

过载装置筒体的侧面上开设有槽孔，弹簧压板设置有过载位移指针，所述过载位移指针穿过所述槽孔，过载装置筒体的外壁上设置有与所述过载位移指针相配合的刻度。

过载弹簧为圆截面的圆柱螺旋弹簧。

过载装置筒体的顶部开口与承载端盖通过连接螺栓连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的具有过载保护功能的管道恒力吊挂装置在具体操作时，通过旋转过载阈值调节螺栓使其在过载装置筒体轴线方向上移动，从而控制弹簧压板压缩/释放过载弹簧，通过控制过载阈值调节螺栓的旋转量，以精确控制过载弹簧的预紧力，即过载阈值。当恒力吊架正常工作时，由于过载阈值大于吊点处吊架工作载荷，过载弹簧不发生变形，吊挂装置的响应刚度为零；当恒力吊架处于极限位置时，吊点处实际载荷大于过载阈值，过载弹簧被进一步压缩，吊挂装置的响应刚度为过载弹簧的宏观刚度，其数值远小于恒力吊架“卡死”后的“无穷大”刚度。因此，当恒力吊架发生“卡死”时，本发明能够实现过载保护，有效降低吊点处的管道应力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中过载装置筒体6内部的示意图；

图3为本发明中各设计参数间的关系示意图。

其中，1为单耳吊板、2为销轴、3为恒力吊架、41为第一花兰螺丝、42为第二花兰螺丝、51为第一拉杆、52为第二拉杆、53为第三拉杆、6为过载装置筒体、7为吊环螺母、8为管夹抱箍、91为第一管夹螺栓、92为第二管夹螺栓、10为过载阈值调节螺栓、11为连接螺栓、12为弹簧压板、13为过载弹簧、141为第一锁紧螺母、142为第二锁紧螺母、15为过载位移指针、16为承载端盖、17为承载螺母。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1及图2，本发明所述的具有过载保护功能的管道恒力吊挂装置包括恒力吊架3、过载装置筒体6、过载阈值调节螺栓10、弹簧压板12、过载弹簧13及管夹抱箍8；

过载装置筒体6内自上而下依次设置有过载阈值调节螺栓10、弹簧压板12及过载弹簧13，过载装置筒体6的顶部开口与承载端盖16通过连接螺栓11连接，过载阈值调节螺栓10穿过承载端盖16与弹簧压板12相接触，第一拉杆51的下端与承载端盖16相连接，第一拉杆51的上端与第一花兰螺丝41的一侧相连接，第一花兰螺丝41的另一侧经恒力吊架3的下侧相连接，恒力吊架3的上侧通过销轴2及单耳吊板1与外界结构件连接，第一拉杆51上套接有第一锁紧螺母141；

第二拉杆52的上端插入于过载装置筒体6内并穿过过载弹簧13及弹簧压板12后套接有承载螺母17，第二拉杆52的下端与第二花兰螺丝42的一侧相连接，第三拉杆53的上端与第二花兰螺丝42的另一侧相连接，第三拉杆53的下端通过吊环螺母7及第一管夹螺栓91与管夹抱箍8的一侧相连接，管夹抱箍8的另一侧设置有第二管夹螺栓92，第三拉杆53上套接有第二锁紧螺母142。

过载装置筒体6的侧面上开设有槽孔，弹簧压板12设置有过载位移指针15，所述过载位移指针15穿过所述槽孔，过载装置筒体6的外壁上设置有与所述过载位移指针15相配合的刻度。过载弹簧13为圆截面的圆柱螺旋弹簧。

本发明的工作原理为：

根据恒力吊架33的工作载荷F_gz确定过载弹簧13的预紧力F_turn，使其满足：F_turn＝(1+η)F_gz，其中，η为过载系数，过载弹簧13的压缩刚度为K₂，通过旋转过载阈值调节螺栓10调节弹簧压板12对过载弹簧13的压缩量，以精确控制过载弹簧13的预紧力F_turn。恒力吊架3在正常工作时的刚度为K₁，所述K₁远小于K₂。恒力吊架3在冷态、热态、极限位置时，位移指针分别处于D_LT、D_RT及D_turn位置，恒力吊架3的吊点处吊挂方向上实际热位移量为L₁，吊点处冷态至热态设计热位移量为L₂，恒力吊架3冷态至热态的位移裕量为L₃。当L₁≤L₂时，过载弹簧13不压缩，此时吊杆上实际荷载F＝F_gz，吊挂装置整体刚度K＝K₁；当L₂<L₁≤L₃时，过载弹簧13不压缩，此时吊杆上的实际荷载F＝F_gz，吊挂装置的整体刚度K＝K₁；当L₁>L₃时，过载位移指针15死至极限位置，过载弹簧13由预压状态被进一步压缩，此时吊杆上的实际荷载F＝F_turn+K₂·(L₁-L₃)，吊挂装置的整体刚度K＝K₂。

因此，本发明在恒力吊架3冷态至热态的位移裕量行程内，能够保持原有的恒力特性；当吊点处实际热位移超出恒力吊架3冷态至热态的位移裕量时，吊挂装置能够允许管道继续产生位移，有效避免因恒力吊架3“卡死”而造成的管道局部应力激增的问题，即对管道形成过载保护功能，极大地提高了管道安全运行可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明介绍的技术范围内，可轻易想到的变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。