CN106931071A - 一种工业设备组合式隔震支座 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业设备组合式隔震支座，包括上端板、限位棒、钢板单元、下端板以及橡胶隔震单元，其中，上端板、钢板单元以及下端板均为板式结构，钢板单元平行设于上端板和下端板之间，限位棒一端依次插入中间叠层钢板的限位孔和下端板的螺孔，并固定于下端板上；橡胶隔震单元设于中间叠层钢板与上下端板之间。本发明结构尺寸可调，适用范围广，制造工艺简单、成本低，具有运输方便和应用灵活的优点，适合工厂标准化大批量生产和现场按需选配安装，可适用多种类型的工业设备的抗震，尤其是一些负载小、现场调试频繁的变电站设备的抗震、减震及隔震。
Description
技术领域
本发明涉及一种支撑装置，具体地说是一种工业设备组合式隔震支座。
背景技术
在大型工业设备中，以电力变压器为例，变压器-套管体系在高压、超高压和特高压交、直流输变电工程中起变换变压、换流、逆变等重要作用，是重要的变电站设备。2008年汶川地震，2010年墨西哥地震，2010年智利地震，2010年海地地震，2010—2011年新西兰地震，2011年日本东北地震及其引发的海啸，2013芦山地震和2014年鲁甸地震等地震中变压器等变电站设备出现了多种类型的震害。在这些地震中，电力变压器的主要震害模式有：1)变压器基础锚固破坏：基础不均匀沉降，整体倾覆、移位、跳转，螺栓或焊接锚固破坏；2)变压器陶瓷套管破坏：陶瓷部件破碎，套管法兰断裂，套管各部件间滑移，橡胶垫圈挤出，油纸电容式套管漏油；3)变压器漏油：变压器油箱、油枕漏油，起火甚至爆炸；4)变压器与相邻设备牵拉破坏：瓷套管顶端的母线拉断陶瓷套管、陶瓷支柱设备或连接接头。因此，对大型变压器设备进行地震防护，提高大型变压器的地震安全性，对确保输变电工程安全运行具有重要意义。
针对变压器地震易损性问题，一些研究者对变压器提出了多种基础隔震防护措施。中国专利(授权公开号CN105322454A)提出了一种分离式隔震系统，采用此隔震系统，可以对变电站整体进行隔震。中国专利(授权公告号CN 202339791 U)使用组合橡胶支座对变压器进行基础隔震来实现地震防护。中国专利(授权公告号CN 201984929 U)提出在变压器本体底部设置隔震元件和消能元件对变压器实施抗震保护。中国专利(授权公告号CN204257330 U)通过在500kV变压器底座和基础之间安装隔震装置—橡胶支座来实现对变压器地震防护。综上，上述专利中都采用橡胶隔震支座对变压器进行基础隔震，橡胶隔震支座尺寸与隔震变压器的质量密切相关，变压器的质量一般较建筑结构很小，要达到理想的隔震效果，橡胶支座的尺寸和刚度都较小，稳定性差。隔震的变压器在罕遇地震作用下，隔震支座的位移很大，隔震支座可能失去稳定性造成变压器整体倾覆的严重震害。
目前的橡胶隔震支座是针对特定建筑结构或桥梁进行单独设计，但很少有适合变压器这类特种工业设备的类型及构造的多样性，因此有必要提出一种成本低，能批量生产，可以针对不同的结构形式可以进行组装，而且还可以限制在罕遇地震下位移的隔震系统。
发明内容
针对现有技术中组合式隔震支座设计单一、稳定性差等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种连接方式简单、现场组装方便并可以起到很好抗震效果的工业设备组合式隔震支座。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种工业设备组合式隔震支座，包括上端板、限位棒、钢板单元、下端板以及橡胶隔震单元，其中，上端板、钢板单元以及下端板均为板式结构，钢板单元平行设于上端板和下端板之间，限位棒一端依次插入中间叠层钢板的限位孔和下端板的螺孔，并固定于下端板上；橡胶隔震单元设于中间叠层钢板与上下端板之间。
钢板单元由多个钢板依次叠加而成，每两层钢板之间安装有橡胶隔震单元，每块钢板上均设有四组螺栓孔用来固定橡胶隔震单元；中间部分设有限位孔。
所述下端板端面总体为正方形，各边向外侧对称分布四个下端板锚栓孔；正方形四角以中心为对称点分布四组螺栓孔；下端板的中心位置设有用于固定限位棒的螺孔。
上端板端面总体为正方形，各边向外侧对称分布四个上端板锚栓孔；正方形四角以中心为对称点分布四组螺栓孔。
限位棒的外边缘与中间叠层钢板上的限位孔孔壁之间设有间隙，限位棒的顶端与上端板之间有空隙。
限位棒截面由下向上逐渐变小。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明具有结构尺寸可调，适用范围广，制造工艺简单、成本低，具有运输方便和应用灵活的优点，适合工厂标准化大批量生产和现场按需选配安装，可适用多种类型的工业设备如电力变压器、换流变压器、电抗器以及所有大型电力设备及非电力设备等的抗震，尤其是一些负载小、现场调试频繁的变电站设备的抗震、减震及隔震。
2.本发明安装在工业设备基础与工业设备支架之间，以此来隔离工业设备与基础之间的连接方式，地震中可限位的组装式橡胶隔震支座阻断地震向工业设备传递，减小工业设备受到的地震作用，限位棒的设置，可以将工业设备产生的位移限制在可控范围内。
3.本发明采用组装方式，不需要对每个工业设备进行具体分析，再去定制隔震支座，有利于推广应用。
附图说明
图1为本发明工业设备组合式隔震支座的下端板平面图；
图2为本发明工业设备组合式隔震支座的叠层钢板平面图；
图3为本发明工业设备组合式隔震支座的上端板平面图；
图4(a)为本发明中固定限位棒的结构图示；
图4(b)为本发明去掉上端板的组合橡胶隔震支座结构图示；
图4(c)为本发明整体结构图示；
图5(a)为安装在基础与变压器之间的工业设备组合式隔震支座；
图5(b)为安装在组合橡胶隔震支座的变压器结构图示。
其中，1为上端板，2为限位棒，3为钢板单元，4为下端板，5为橡胶隔震单元，6为螺栓孔，7为限位孔，8为上端板锚栓孔，9为下端板上的螺孔，10为组装式橡胶隔震支座，11为变压器箱体支架，12为变压器基础，13为变压器，14为下端板锚栓孔。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
本发明一种工业设备组合式隔震支座，包括上端板1、限位棒2、钢板单元3、下端板4以及橡胶隔震单元5，其中，上端板1、钢板单元3以及下端板4均为板式结构，钢板单元3平行设于上端板1和下端板4之间，限位棒2一端依次插入钢板单元3的限位孔和下端板4的螺孔，并固定于下端板4上；橡胶隔震单元5设于中间叠层钢板与上下端板之间。
如图1所示，下端板4端面总体为正方形，各边向外侧对称分布的四个下端板锚栓孔14；正方形四角以中心为对称点分布四组螺栓孔6，用来和基础锚固；下端板1的中心位置为一用于固定限位棒2的螺孔9，用来固定限位棒2，该螺孔9面积与限位棒2底部截面大小一致，如图4(a)所示。
如图2所示，钢板单元3由多个钢板依次叠加而成(本实施例采用2层钢板)，相邻钢板3之间安装有橡胶隔震单元5，每块钢板3上均有有四组螺栓孔用来固定高阻尼的橡胶隔震单元5；每块钢板3的中间位置设有限位孔7，以容纳隔震支座在多遇地震下的水平位移。
如图3所示，本实施例中，上端板1端面总体为正方形，各边向外侧对称分布的四个上端板锚栓孔8；正方形四角以中心为对称点分布四组螺栓孔，用来固定高阻尼的橡胶隔震单元5；橡胶隔震单元5位于该螺栓孔6处；上端板1与下端板4的区别在于中间无安装限位棒2的螺孔。
如图4(a)～4(c)所示，下端板4中间位置固定限位棒2，限位棒2的外边缘与中间叠层钢板上的限位孔7孔壁之间有一定距离，而且限位棒2的顶端与上端板1之间有空隙，以容纳由于结构或设备自重造成橡胶支座竖向变形。
本发明的上端板1和下端板4也可以是圆形、椭圆形、规则或不规则多边形等板式结构，可按现场需要加工。
中间叠层钢板上的限位孔7孔壁与限位棒2外边缘的间隙大小可以根据隔震层在多遇地震作用下的最大水平位移取值，并不超过设备在地震中所能承受的最大位移。
由于中间叠层钢板上限位孔7与限位棒2之间存在间隙，在多遇地震作用下，隔震层水平位移小于该间隙时，限位棒2不起作用，此时隔震层的水平刚度较小，隔震结构自振周期较大，上部结构可得较好的减震效果。在罕遇地震作用下，隔震层水平位移大于孔壁与限位棒2之间的间隙时，限位棒2与中间叠层钢板接触，限位棒2受力弯曲，成为悬臂弯曲结构，提供水平阻尼力，限制隔震支座继续发生水平位移。
如图5(a)～(b)所示，本发明以电力变压器为例，装置在使用时，下端板4与变压器基础12锚固连接，上端板1与变压器箱体支架11锚固，多个支撑点均安装本发明装置。
橡胶隔震单元5可以进行标准化批量生产，不需特别定制，成本较低。中间叠层钢板以及上、下端板的形状可以根据变压器的尺寸及结构选用不同的形状和标准，限位棒的高度也是根据需要选用。
本发明中，每两层钢板之间安装若干个橡胶隔震单元5，排列方式为中心对称，通过螺栓固定；钢板中部开有圆孔，即限位孔7，限位孔7半径减去限位棒2在与该层钢板对应高度的半径，则为隔震支座最大可以发生的侧移；限位棒2截面由下向上逐渐变小，并与开孔之间有适度的间隙，限位棒2的直径和取材主要取决于结构或设备在罕遇地震作用下所受的底部剪力大小。
设每个橡胶隔震单元的水平剪切刚度为k,且其满足稳定性等要求，设组装置式隔震支座每层安装n个橡胶隔震单元，m层叠加在一起，则组装置式隔震支座的水平剪切刚度为K＝nk/m。安装在工业设备下部的每个可限位的组装式橡胶隔震支座承受的工业设备质量为M,工业设备隔震设计时，可通过选择每个橡胶隔震单元的水平剪切刚度k，每层的隔震单元n和层数m来改变整个隔震系统的水平刚度，最优化选择隔震参数。
在隔震设计时，根据工业设备如变压器套管可承受的加速度和套管顶部的冗余长度，选择整体隔震层的刚度K和隔震支座可容许的最大位移。
本发明安装在工业设备基础与工业设备支架之间，以此来隔离工业设备与基础之间的连接方式，地震中可限位的组装式橡胶隔震支座阻断地震向工业设备传递，减小工业设备受到的地震作用。
Claims (6)
1.一种工业设备组合式隔震支座，其特征在于：包括上端板、限位棒、钢板单元、下端板以及橡胶隔震单元，其中，上端板、钢板单元以及下端板均为板式结构，钢板单元平行设于上端板和下端板之间，限位棒一端依次插入中间叠层钢板的限位孔和下端板的螺孔，并固定于下端板上；橡胶隔震单元设于中间叠层钢板与上下端板之间。
2.按权利要求1所述的工业设备组合式隔震支座，其特征在于：钢板单元由多个钢板依次叠加而成，每两层钢板之间安装有橡胶隔震单元，每块钢板上均设有四组螺栓孔用来固定橡胶隔震单元；中间部分设有限位孔。
3.按权利要求1所述的工业设备组合式隔震支座，其特征在于：所述下端板端面总体为正方形，各边向外侧对称分布四个下端板锚栓孔；正方形四角以中心为对称点分布四组螺栓孔；下端板的中心位置设有用于固定限位棒的螺孔。
4.按权利要求1所述的工业设备组合式隔震支座，其特征在于：上端板端面总体为正方形，各边向外侧对称分布四个上端板锚栓孔；正方形四角以中心为对称点分布四组螺栓孔。
5.按权利要求1所述的工业设备组合式隔震支座，其特征在于：限位棒的外边缘与中间叠层钢板上的限位孔孔壁之间设有间隙，限位棒的顶端与上端板之间有空隙。
6.按权利要求1所述的工业设备组合式隔震支座，其特征在于：限位棒截面由下向上逐渐变小。
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