CN105042182B - 管道沉降保护器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种储罐连接管道保护装置，具体涉及一种管道沉降保护器，包括壳体，壳体内设有载荷板，载荷板下连接主弹簧上端，主弹簧下端连接主弹簧托架，壳体上方设有管架，管架下设有荷重板，荷重板连接载荷管，载荷管穿过载荷板与载荷板相连，载荷板上连接有滚轮组件，壳体内设有凸轮，凸轮通过凸轮轴安装在壳体内，凸轮与滚轮组件配合，凸轮上连接副弹簧一端，副弹簧另一端连接在壳体上，该装置在发生地震或地基沉降时储罐与管道同时垂直和水平移动，对管道的支撑力不因管道移动发生变化，确保特殊条件下安全的需要。

Description

管道沉降保护器
技术领域
本发明涉及一种储罐连接管道保护装置，具体涉及一种管道沉降保护器。
背景技术
管道沉降器是一种新型的储罐连接管道的沉降安全保护装置，可广泛用于石油化工装置与储存罐区物料输送管道、石油、液化气储存罐区连接管道。大型储罐由于地基局部受力较大在发生地震或因地基不稳定出现沉降，可导致连接管道与储罐在沉降时不能同步而导致管道与储罐连接部位开裂使物料外溢，而引发的安全事故。在储罐与连接管道上加装管道沉降器可起到对管道的弹性应力支撑和沉降位移补偿。
由于目前用于石油化工装置与储存罐区物料输送管道、石油、液化气储存罐区输送管道没有沉降安全保护装置，在发生地震或出现沉降时因管道损坏发生泄漏，造成火灾、空气污染、人员伤亡及经济损失。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种管道沉降保护器，在发生地震或地基沉降时储罐与管道同时垂直和水平移动，对管道的支撑力不因管道移动发生变化，确保特殊条件下安全的需要。
本发明所述的管道沉降保护器，包括壳体，壳体内设有载荷板，载荷板下连接主弹簧上端，主弹簧下端连接主弹簧托架，壳体上方设有管架，管架下设有荷重板，荷重板连接载荷管，载荷管穿过载荷板与载荷板相连；载荷板上连接有滚轮组件，壳体内设有凸轮，凸轮通过凸轮轴安装在壳体内，凸轮与滚轮组件配合，凸轮上连接副弹簧一端，副弹簧另一端连接在壳体上；壳体上设有螺杆锁定装置。
本发明是采用力矩合成、补偿原理，利用壳体主、副弹簧、凸轮、滚轮组合结构实现其功能。在安装时通过壳体上设有螺杆锁定装置将沉降保护器锁定在要求的高度，将管架下部放置在荷重板上，安装管道后将管架上部用螺栓固定锁紧，投入运行前将固定锁紧装置解锁。
优选的，载荷管外套装有导向板，导向板装在壳体上，确保载荷管的垂直移动。
优选的，主弹簧托架上设有调节螺栓，用于调节主弹簧的载荷。
优选的，副弹簧上设有力矩平衡调节装置，用于调节副弹簧的承载。
优选的，载荷管和荷重板之间通过螺纹连接，可调节荷重板的高度。
优选的，荷重板上设有低摩擦副，管架在水平移动时不对管道增加附加应力。
优选的，壳体上设有移动指示观察标尺，便于直观的观察位移量。
优选的，凸轮为长条状，一侧为曲面，与滚轮组件配合，另一侧与力矩平衡调节装置配合，力矩平衡调节装置与副弹簧连接。
优选的，管架为保温管架，既有保温又具备支撑力的功能。
优选的，凸轮轴、凸轮、副弹簧和力矩平衡装置在壳体内为两组对称布置，使应力弹性支承更加稳定。
工作原理及过程：
支撑力通过载荷管、载荷板直接作用在主弹簧上，副弹簧通过力矩平衡调节装置、凸轮、滚轮、荷重板作用于载荷管上，并根据主弹簧和副弹簧的弹簧特性及凸轮的曲线形态及旋转角度的变化，主弹簧的力矩和副弹簧的合力在运行过程中是不断变化的，作用在主弹簧上的支撑力和通过凸轮、副弹簧形成的合力是不变的。
当储罐因地震和发生地基沉降时，管道由最高点向下带动载荷管、载荷板上的滚轮向下移动时，副弹簧的合力逐渐减小，主弹簧的力逐渐增大，其合力为主弹簧的力减去副弹簧的合力。
在中间位置时，由主弹簧承担载荷，副弹簧的合力为零。
在下部位置时，副弹簧的合力的方向与主弹簧的合力方向相反，作用在载荷板上的合力为主弹簧的力减去副弹簧的合力。
根据以上原理，管道发生向下位移时带动管道沉降保护器的载荷管也同时向下移动，但对管道的支承力是不变的。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
1.管道沉降保护器支撑力为10KN-200KN，行程0-300mm，覆盖了储罐连接管道的全部可能的需要。
2.支撑力在全行程变化小于3％。
3.安装时支撑力在一定范围内可调。
4.反应灵敏，动作时不会对管道产生附加应力。
5.保温管架，防止管内能量外泄，并满足支撑力的要求。
6.保温管架能保证在发生地震时的水平移动。
7.结构紧凑，体积小，重量轻，安装方便。
8.运行安全可靠，长期使用免维护。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、壳体；2、调节螺栓；3、主弹簧托架；4、主弹簧；5、副弹簧；6、力矩平衡调节装置；7、凸轮；8、滚轮组件；9、凸轮轴；10、载荷板；11、导向板；12、载荷管；13、荷重板；14、螺杆锁定装置；15、管架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1所示，一种管道沉降保护器包括壳体1，壳体1内设有载荷板10，载荷板10下连接主弹簧4上端，主弹簧4下端连接主弹簧托架3，壳体1上方设有管架15，管架15下设有荷重板13，荷重板13连接载荷管12，载荷管12穿过载荷板10与载荷板10相连；载荷板10上连接有滚轮组件8，壳体1内设有凸轮7，凸轮7通过凸轮轴9安装在壳体1内，凸轮7与滚轮组件8配合，凸轮7上连接副弹簧5一端，副弹簧5另一端连接在壳体1上，副弹簧5与主弹簧4的弹性位移方向垂直；壳体1上设有螺杆锁定装置14。
载荷管12外套装有导向板11，导向板11装在壳体1上。
主弹簧托架3上设有调节螺栓2。
副弹簧5上设有力矩平衡调节装置6。
载荷管12和荷重板13之间通过螺纹连接。
荷重板13上设有低摩擦副。
壳体1上设有移动指示观察标尺。
凸轮7为长条状，一侧为曲面，与滚轮组件8配合，另一侧通过力矩平衡调节装置6与副弹簧5连接。
管架15为保温管架。
凸轮轴9、凸轮7、副弹簧5和力矩平衡调节装置6在壳体内为两组对称布置。
管道沉降保护器在安装完成后，螺杆锁定装置14处在锁定状态，此时管道沉降保护器为刚性支承，在投入运行前应先将螺杆锁定装置14解除锁定，使管道沉降保护器处于待动作状态。
在发生地震和出现地基沉降时管道力作用于保温管架、荷重板13、载荷板10、载荷管12，主弹簧4被压缩，同时载荷管12、载荷板10、滚轮组件8一起向下移动，滚轮组件8在凸轮7的曲面上滚动，凸轮7绕凸轮轴9转动副弹簧5被压缩，在整个行程中主弹簧4和副弹簧5作用在载荷管12上力的合力是均等的，同管道的支承力是相同的。

Claims (4)

1.一种管道沉降保护器，其特征在于：包括壳体(1)，壳体(1)内设有载荷板(10)，载荷板(10)下连接主弹簧(4)上端，主弹簧(4)下端连接主弹簧托架(3)，壳体(1)上方设有管架(15)，管架(15)下设有荷重板(13)，荷重板(13)连接载荷管(12)，载荷管(12)穿过载荷板(10)与载荷板(10)相连；载荷板(10)上连接有滚轮组件(8)，壳体(1)内设有凸轮(7)，凸轮(7)通过凸轮轴(9)安装在壳体(1)内，凸轮(7)与滚轮组件(8)配合，凸轮(7)上连接副弹簧(5)一端，副弹簧(5)另一端连接在壳体(1)上；壳体(1)上设有螺杆锁定装置(14)；所述的载荷管(12)外套装有导向板(11)，导向板(11)装在壳体(1)上；所述的主弹簧托架(3)上设有调节螺栓(2)；所述的副弹簧(5)上设有力矩平衡调节装置(6)；所述的凸轮(7)为长条状，一侧为曲面，与滚轮组件(8)配合，另一侧与力矩平衡调节装置(6)配合，力矩平衡调节装置(6)与副弹簧(5)连接；所述的载荷管(12)和荷重板(13)之间通过螺纹连接；所述的荷重板(13)上设有低摩擦副。
2.根据权利要求1所述的管道沉降保护器，其特征在于：所述的壳体(1)上设有移动指示观察标尺。
3.根据权利要求1所述的管道沉降保护器，其特征在于：所述的管架(15)为保温管架。
4.根据权利要求1所述的管道沉降保护器，其特征在于：所述的凸轮轴(9)、凸轮(7)、副弹簧(5)和力矩平衡调节装置(6)在壳体内为两组对称布置。
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