具体实施方式

具体实施例1：

参照图1-图6，本实施例涉及的用于高能管的防甩击消能限位装置，由防甩击消能及限位的环状约束件构成，该环状约束件包括内环缸体1和外环缸体2，在外环缸体2中嵌接有内置环状缸体3；内环缸体1套接在高能管10上，外环缸体2为对外固定连接端构成固定缸体，内环缸体1通过内置环状缸体3与外环缸体2连接成一整体，形成径向限位结构；内环缸体1与内置环状缸体3形成嵌接活动连接结构，内置环状缸体3与外环缸体2形成嵌接活动连接结构，内置环状缸体3和内环缸体1为活动缸体，形成多向转动及纵向限位结构；在内环缸体1与内置环状缸体3的连接处和外环缸体2与内置环状缸体3的连接处设有密封结构以防止泄漏；在内环缸体1与内置环状缸体3的连接处的空隙位置和外环缸体2与内置环状缸体3的连接处的空隙位置弹性缓冲单元，形成内置阻尼及消能结构；通过所述径向限位结构、纵向限位结构和内置消能结构对高能管的约束，形成具有径向、纵向及环向伸缩约束功能的环状整体结构，以对高能管进行消能及限位。

本实施例中：

内环缸体1的截面呈矩形下开口状，在开口处有二个竖条1-1，每条竖条1-1中各设有二个通孔1-1-1，在中间设有内环连接条1-2；外环缸体2的截面呈矩形上开口状，在中间设有“T“形外环连接条2-1，在开口处设有弯折部2-2；内置环状缸体3具有上部3-1和下部3-2，所述上部3-1通过连接板3-3过渡到下部3-2以形成整体结构；所述上部呈向上开口状，所述下部3-2呈矩形封闭状，在下部3-2的二侧各设有一侧连接板3-6，在下部3-2的底面设有底通孔3-5，在上部3-1下侧壁与下部3-2上侧壁的连接设有侧通孔3-4；内置环状缸体3通过侧通孔3-4与内环缸体1嵌接，内置环状缸体3通过底通孔3-5与外环缸体2嵌接，形成活动式嵌接连接结构。

所述弹性缓冲单元包括粘滞阻尼结构和弹簧阻尼结构，所述粘滞阻尼结构由第一粘滞阻尼和第二粘滞阻尼构成，第一粘滞阻尼4由设置在内置环状缸体3的粘滞物质构成，第二粘滞阻尼5由设置在内环缸体1的粘滞物质构成；所述弹簧阻尼结构由第一弹簧阻尼和第二弹簧阻尼构成，第一弹簧阻尼由设置在外环缸体的第一弹簧阻尼器6构成，第二粘弹簧阻尼由设置在内环缸体1的第二弹簧阻尼器7构成；第一弹簧阻尼器6包括二根第一弹簧6-1，第一弹簧6-1的一端固定连接在外环缸体2的侧壁、另一端连接环向活塞头6-1，环向活塞头6-1位于外环缸体2侧壁与内置环状缸体3侧壁之间的空隙处，形成径向弹簧阻尼结构；第二弹簧阻尼器7包括二根第二弹簧7-1，第二弹簧7-1的一端固定连接在内置环状缸体3的侧壁、另一端固定连接在环内环缸体1中间位置的隔板1-1上，形成纵向及环向弹簧阻尼结构。

所述内环缸体1为活动缸体，外环缸体2为固定缸体，其构成防甩击消能限位结构的连接结构是：外环缸体2连接在固定端上，内置环状缸体3与内环缸体1活动连接成整体，形成转动及伸缩式连接结构；内环缸体1套接在高能管道上形成环状箍紧结构。

第一粘滞阻尼4的粘滞物质中设置环向摩擦板，用于增加粘滞物质之间的摩擦系数，以利用粘滞物的来回运动进行消能耗能、充分吸收管道喷射的甩击能量，增大消能的效果，防止管道破裂。

外环缸体2与内置环状缸体3通过第一粘滞阻尼4和第一弹簧阻尼器6相连，在两个缸体侧壁的每个接触处各设置高强密封圈8，以便于内置环状缸体3相对于外环缸体2沿管道径向和环向活动。

内置环状缸体3与内环缸体1通过第二粘滞阻尼5和第二弹簧阻尼器7相连，在两个缸体侧壁的每个接触处各设置高强密封圈8；第二粘滞阻尼5构成消能结构，该消能结构由半固体状或液态材料构成；内环缸体1相对于内置环状缸体3沿高能管道纵向和环向活动。

在内环缸体1中设有环向活塞环9，该环向活塞环9由带孔活塞头构成，以便于第二粘滞阻尼5在内置环状缸体3里面进行沿管道纵向的往复运动；通过带孔活塞头使粘滞阻尼6通过内环缸体1中流动，以利用粘滞物的来回运动进行消能耗能，充分吸收管道喷射的甩击能量。

所述第一弹簧阻尼的第一弹簧6-1的两端连接在环向与径向铰接支座6-2上，该环向与径向铰接支座6-2之一固定在外环缸体2的侧壁、之二连接在环向活塞头9上，所述第一弹簧6-1具有12-20条，呈倾斜设置以形成一倾斜角度；第二弹簧阻尼的第二弹簧7-1的两端连接在环向与纵向铰接支座7-2上，该环向与纵向铰接支座7-2之一固定在内置环状缸体3的侧壁、之二连接在内环缸体1的侧壁；所述第二弹簧7-1具有12-20条，呈倾斜设置以形成一倾斜角度；构成限制高能管道径向和纵向的位移以及向转动，便于高能管道复位。所述倾斜角度α可以为15°。

下面结合附图详细描述本实施例的工作原理：

参照图1-图4，本实施例包括主体结构20、多个缸体(固定缸体和活动缸体)、多组粘滞阻尼器和多个弹簧阻尼器，主体结构20作为固定端，与其连接的是外环缸体2(固定缸体)。与固定缸体相连的是内置环状缸体3(活动缸体A)，与高能管道相连的是内环缸体1(活动缸体B)。两个活动缸体互相连接，形成一个整体。它们之间的连接顺序为：固定端-固定缸体-活动缸体A-活动缸体B-高能管道；固定缸体与活动缸体A之间通过第一粘滞阻尼4和第一弹簧阻尼器6相连。在缸体壁的每个接触处均设置了高强密封圈，以便于活动缸体A相对于固定缸体沿管道径向和环向活动。第一粘滞阻尼4可以采用半固体状或液态材料，以在缸体之间的往复运动中提供消能减振作用，大大减小了管道甩击力，吸收管道甩击的能量。第一粘滞阻尼4里面设置了环向摩擦板，用于增加粘滞阻尼4之间的摩擦系数，增大消能的效果，充分吸收管道破裂而释放的能量。

内置环状缸体3与活动缸体B之间的连接同样使用了高强密封圈，通过第二粘滞阻尼5和第二弹簧阻尼器7相连。消能结构主要为第二粘滞阻尼5,同样可以采用半固体状或液态材料。活动缸体B相对于内置环状缸体3可以沿管道纵向和环向活动。活动缸体B的环向活塞环使用了带孔活塞头，以便于第二粘滞阻尼5在内置活动缸体A里面进行沿管道纵向的往复运动。

第一弹簧阻尼器6和第二弹簧阻尼器7用于运行阶段或防甩击阶段，使高能管道具有振动终止后回归原位的复原能力。第一弹簧阻尼器6和第二弹簧阻尼器7的轴向与高能管道的径向或纵向、环向存在一定的夹角。可根据各个约束点甩击力的方向和大小来决定该夹角的大小。由于该夹角的存在，弹簧阻尼器装置的轴向力不仅提供了管道径向的分力，还提供了管道环向和纵向的分力。通过多个弹簧阻尼器装置的排列组合，便可以对管道各个方向的甩击力和环向转动提供约束。并通过弹簧阻尼器装置中的液体阻尼器和弹簧阻尼器自身的弹性、摩擦阻尼等一系列特性进行消能耗能，进一步减小甩击力，既保护了高能管道，防止高能管道二次破坏，也保护了主体结构。

由图5和图6可知，第一弹簧阻尼器6和第二弹簧阻尼器7两端各设置了铰接支座，与各缸体之间实现铰接。固定缸体与固定端进行固定连接，固定于主体结构上。活动缸体B固定于高能管道上。

当防甩击消能限位装置处于正常运行工况时，粘滞阻尼进入工作状态，为主体结构提供隔振和降噪作用，并限制了管道的热位移，减轻了主体结构的疲劳作用。

当结构处于防甩击工况时，在巨大的甩击力作用下，粘滞阻尼提供了主要的吸能消能作用，在活动缸体的往复运动中大大吸收管道破裂释放的能量，为主体结构和高能管道提供巨大的防甩击承载力。与此同时，弹簧阻尼器的液体阻尼也吸收了一部分的甩击能量，为高能管道恢复原有位置，进一步减小了甩击力，保护了主体结构和高能管道免受二次破坏。

本发明的防甩击约束件方案中，防甩击装置由多个缸体、多处粘滞阻尼和多组弹簧阻尼器组成。该装置可以限制高能管道径向、纵向等方向的位移和环向转动。一旦高能管道发生破管现象，管道在喷射力和甩击力的作用下产生位移或转动。防甩件中的粘滞阻尼和弹簧阻尼器将进入工作状态，利用粘滞物在缸体中的来回运动产生粘滞阻尼，缓冲并大幅减小高能管道的甩击力。与此同时，弹簧阻尼器中间的液体阻尼利用粘滞液体在缸体中的来回运动也产生粘滞阻尼。上述粘滞阻尼和弹簧阻尼器的液体阻尼同时消耗冲击能量，将高能管道的甩击能量转换为防甩件的内能和应变能，达到消能耗能的目的。

在运行工况下，热力管道往往伴随着热位移和振动。此时，防甩件受力较小，防甩件中的粘滞阻尼和弹簧阻尼器片也可进入工作阶段，减轻管道振动，限制管道位移。

在甩击工况下，热力管道的喷射力和甩击荷载较大。此时，防甩件在瞬时受到较大的冲击力，防甩件中的粘滞阻尼和弹簧阻尼器片同时进入工作状态。粘滞阻尼大幅减小并缓冲了甩击力，而弹簧阻尼器限制了甩击位移和转动。本防甩件从多个角度实现柔性连接，为主体结构和高能管道提供了非常理想的受力效果。

本发明所述的防甩击消能限位装置是一种主要由多个缸体、多组粘滞阻尼和多个弹簧阻尼器组成的柔性连接防甩件，沿管道的纵向剖面如下图所示：

从图5可以看出，固定缸体与活动缸体A之间通过粘滞阻尼A和弹簧阻尼器A相连。在缸壁的每个接触处均设置了高强密封圈，以便于活动缸体A相对于固定缸体沿管道径向和环向活动。粘滞阻尼A可以采用半固体状或液态材料，在缸体之间的往复运动中提供消能减振作用，大大减小了管道甩击力，吸收管道甩击的能量。粘滞阻尼A里面设置了环向摩擦板，用于增加粘滞阻尼A之间的摩擦系数，增大消能的效果，充分吸收管道破裂而释放的能量。

而活动缸体A与活动缸体B之间的连接同样使用了高强密封圈，通过粘滞阻尼B和弹簧阻尼器B相连。消能介质主要为粘滞阻尼B,同样可以采用半固体状或液态材料。活动缸体B相对于活动缸体A可以沿管道纵向和环向活动。活动缸体B的环向活塞环使用了带孔活塞头，以便于粘滞阻尼B在活动缸体A里面进行沿管道纵向的往复运动。

弹簧阻尼器用于运行阶段或防甩击阶段，使高能管道具有振动终止后回归原位的复原能力。弹簧阻尼器的轴向与高能管道的径向或纵向、环向存在一定的夹角。可根据各个约束点甩击力的方向和大小来决定该夹角的大小。由于该夹角的存在，弹簧阻尼器装置的轴向力不仅提供了管道径向的分力，还提供了管道环向和纵向的分力。通过多个弹簧阻尼器装置的排列组合，便可以对管道各个方向的甩击力和环向转动提供约束。并通过弹簧阻尼器装置中的液体阻尼器和弹簧阻尼器自身的弹性、摩擦阻尼等一系列特性进行消能耗能，进一步减小甩击力，既保护了高能管道，防止高能管道二次破坏，也保护了主体结构。

由A-A剖面和B-B剖面可知，弹簧阻尼器装置两端设置了铰接支座，与各缸体之间实现铰接。而固定缸体与固定端进行固定连接，固定于主体结构上。活动缸体B固定于高能管道上。

当结构处于正常运行工况时，粘滞阻尼与其同时进入工作状态，为主体结构提供隔振和降噪作用，并限制了管道的热位移，减轻了主体结构的疲劳作用。

当结构处于防甩击工况时，在巨大的甩击力作用下，粘滞阻尼提供了主要的吸能消能作用，在活动缸体的往复运动中大大吸收管道破裂释放的能量，为主体结构和高能管道提供巨大的防甩击承载力。与此同时，弹簧阻尼器的液体阻尼也吸收了一部分的甩击能量，为高能管道恢复原有位置，进一步减小了甩击力，保护了主体结构和高能管道免受二次破坏。

本发明的防甩击约束件方案中，防甩击装置由多个缸体、多处粘滞阻尼和多组弹簧阻尼器组成。该装置可以限制高能管道径向、纵向等方向的位移和环向转动。一旦高能管道发生破管现象，管道在喷射力和甩击力的作用下产生位移或转动。防甩件中的粘滞阻尼和弹簧阻尼器将进入工作状态，利用粘滞物在缸体中的来回运动产生粘滞阻尼，缓冲并大幅减小高能管道的甩击力。与此同时，弹簧阻尼器中间的液体阻尼利用粘滞液体在缸体中的来回运动也产生粘滞阻尼。上述粘滞阻尼和弹簧阻尼器的液体阻尼同时消耗冲击能量，将高能管道的甩击能量转换为防甩件的内能和应变能，达到消能耗能的目的。

在运行工况下，热力管道往往伴随着热位移和振动。此时，防甩件受力较小，防甩件中的粘滞阻尼和弹簧阻尼器片也可进入工作阶段，减轻管道振动，限制管道位移。

在甩击工况下，热力管道的喷射力和甩击荷载较大。此时，防甩件在瞬时受到较大的冲击力，防甩件中的粘滞阻尼和弹簧阻尼器片同时进入工作状态。粘滞阻尼大幅减小并缓冲了甩击力，而弹簧阻尼器限制了甩击位移和转动。本防甩件从多个角度实现柔性连接，为主体结构和高能管道提供了非常理想的受力效果。

进一步地，该防甩件既能限制管道运行阶段的热位移，也能在甩击力的偶然作用下限制管道的甩击位移和转动。

其他具体实施例：

本发明其他具体实施例的特点是：所述倾斜角度α视乎荷载受力特点而定，可以为0-30°范围外的任意角度，例如：可以为1°、5°、10°、17°、20°、25°或30°。其余同具体实施例1。

综上所述，本发明在设计防甩击约束件时，参考了以下原则：(1)在运行和防甩击阶段，具有振动终止后回归原位的复原能力；(2)具有一定的阻尼系数，耗能能力较好；(3)耐久性好，性能稳定，不因外界温度、湿度等条件的变化而引起弹性或者其他物理化学性能发生较大的变化；(4)用材取材方便，经济实用；(5)在满足承载力和其他性能要求的前提下，尽可能降低造价。本发明是为了对高能管道在极端工况下破管而造成的喷射以及甩管现象进行防御，在防甩击结构中布置防甩击件，用以抵御高能管道甩管作用下的巨大甩击力。而传统的防甩件的消能耗能能力有限，无法限制高能管道甩向固定端方向的位移和其他方向的位移和转动；一旦管道甩向固定端，则有可能使固定端和管道产生损伤，从而牵涉到其余管道，造成二次伤害。

本发明解决了传统防甩件的消能和限位问题，通过柔性连接来减小甩击力，为高能管道提供环向转动和各向平移的限位和消能。以此保障核电站、火电站、供热管网的结构安全和人员安全，通过防甩件方案的创新来实现消能布置的优化，将甩击作用的影响降到最低。