CN108204480B - 一种用于管道系统的机械贯穿组件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于贯穿组件，特别涉及一种用于管道系统的机械贯穿组件。一种用于管道系统的机械贯穿组件，包括贯穿件套管，贯穿件套管为中空的圆柱形零件，在贯穿件套管上设置两个平行的固定环，在贯穿件套管的两个端部设置各设置一个盖板，在贯穿件套管中心设置工作管道。本发明的显著效果是：本申请根据建筑物墙体浇筑施工的工艺顺序，改变了传统管道机械贯穿组件的内部支撑结构，辅助以不同功能组件的组合，保证了管道原有的机械贯穿件能够实现功能的同时，增加了其吸收形变和传递不同工况下应力的能力，进一步保证了现场建筑物的二次浇筑结构的安全。
Description
技术领域
本发明属于贯穿组件，特别涉及一种用于管道系统的机械贯穿组件。
背景技术
气体加料系统是国际热核聚变试验堆(ITER)的组成系统之一，供气汇集管道是气体加料系统的一个主要部件，它负责将所需气体从气源工厂输送到指定的气体阀门箱；现场需要穿过几十处建筑物墙体，考虑到装置现场对于此类房间彼此间需要保证气密性的要求，需要贯穿处提供一定的管道支撑能力，以及建筑物墙体二次浇筑结构仅承受非常有限的应力的工况。我们设计开发了一种可用于此类环境下的管道与建筑物墙体的机械贯穿组件，在工作中取得了较好的效果。本发明是一种可用于管道系统的保证相邻建筑物空间彼此气密性，需要贯穿处提供一定的支撑能力，同时满足建筑物墙体二次浇筑结构仅承受非常有限的应力的工况的要求，通过特殊的支撑结构设计了有效的吸收管道形变结构，并将应力较好的传递到建筑物一次结构上的一种机械贯穿组件，组件的设计研究涉及机械、材料等多学科和气密性要求、技术含量较高。整个管道贯穿组件的结构主要考虑了气密性要求、材料、热及地震等综合负载变化对结构的影响、还有安装、维护以及工艺性等方面的要求，该组件保证了在此类工况下的气密性要求、支撑功能的实现以及对建筑物墙体二次浇筑结构的有效保护。
传统的此类管道贯穿件，主要有两种类型：一种为简单结构，管道直接穿过建筑物墙体上预制好的一段管状机械贯穿结构，通过锚固定或是环固定，于二次浇筑时将该结构固定与墙体二次结构中。由于工作管道与贯穿件套管间留有一定的间隙，此种类型结构，不提供对于工作管道的支撑和气密性功能，也无法实现对形变或是应力的吸收功能，如图2；另一种为复杂结构，在前一种的基础上，在一侧将套管结构焊接到工作管道外壁上，实现气密性功能，为了吸收形变，再增加波纹管结构，为了实现管道支撑功能，大多数都是直接给予硬连接的支撑结构；结构自身没有吸收形变和应力的能力，所有应力都是直接传递到建筑物墙体二次浇筑结构上。虽然具备了气密性和支撑功能，但是不适用于当前ITER气体加料系统所需要的此类环境工况，特别是的传统结构没有一个专门的形变吸收区域，实际应用中往往是通过支撑结构直接施加应力到建筑物墙体二次浇筑结构上，这对于二次浇筑墙体结构安全要求较高的领域，是不能满足要求的。
发明内容
本发明针对现有技术缺陷，提供一种用于管道系统的机械贯穿组件。
本发明是这样实现的：一种用于管道系统的机械贯穿组件，包括贯穿件套管，贯穿件套管为中空的圆柱形零件，在贯穿件套管上设置两个平行的固定环，在贯穿件套管的两个端部设置各设置一个盖板，在贯穿件套管中心设置工作管道。
如上所述的一种用于管道系统的机械贯穿组件，其中，在两个盖板相对的一侧，设置沿盖板外边缘的结构筋。
如上所述的一种用于管道系统的机械贯穿组件，其中，在贯穿件套管与工作管道之间设置“凸”字形台阶环状结构，该“凸”字形台阶环状结构用于贯穿件套管与工作管道之间的支撑和隔离。
如上所述的一种用于管道系统的机械贯穿组件，其中，“凸”字形台阶环状结构由若干个形状相同的弧形零件组成，每个弧形零件包括一个顶面和两个支脚，其中顶面的弧度与工作管道外径的弧度相匹配，支脚的弧度与贯穿件套管内径的弧度相匹配。
如上所述的一种用于管道系统的机械贯穿组件，其中，所述的“凸”字形台阶环状结构的个数为4个。
如上所述的一种用于管道系统的机械贯穿组件，其中，所述的“凸”字形台阶环状结构的材质为弹簧钢或不锈钢。
本发明的显著效果是：本申请根据建筑物墙体浇筑施工的工艺顺序，改变了传统管道机械贯穿组件的内部支撑结构，辅助以不同功能组件的组合，保证了管道原有的机械贯穿件能够实现功能的同时，增加了其吸收形变和传递不同工况下应力的能力，进一步保证了现场建筑物的二次浇筑结构(图1中的9)的安全。本发明综合了全约束和导向性支撑的功能，通过“凸”字形台阶环状结构，同时满足了管道形变吸收的需求，又满足了工作管道的限位要求；贯穿件主体的对称设计保证了结构有很好的强度和稳定性。对应不同管径的管道，不同的刚度需求，在本发明中只需要采用较少的尺寸变化和材料厚度调整，就可以满足需求。
附图说明
图1机械贯穿组件整体结构安装示意图。
图2传统的机械贯穿组件。
图3“凸”字形台阶环状结构的放大图。
图中：1.贯穿件套管、2.“凸”字形台阶环状结构、3.弹性密封材料、4.固定环、5.盖板、6.结构筋、7.工作管道、8.一次浇筑墙体、9.二次浇筑墙体、10.套管、11.固定锚或固定环。
具体实施方式
如附图1和附图3所示，一种用于管道系统的机械贯穿组件，包括贯穿件套管1，贯穿件套管1为中空的圆柱形零件，在贯穿件套管1上设置两个平行的固定环4，在贯穿件套管1的两个端部设置各设置一个盖板5，在贯穿件套管1中心设置工作管道7。
在两个盖板5相对的一侧，设置沿盖板5外边缘的结构筋6。
在贯穿件套管1与工作管道7之间设置“凸”字形台阶环状结构2，该“凸”字形台阶环状结构2用于贯穿件套管1与工作管道7之间的支撑和隔离。
“凸”字形台阶环状结构2由若干个形状相同的弧形零件组成，每个弧形零件包括一个顶面和两个支脚，其中顶面的弧度与工作管道7外径的弧度相匹配，支脚的弧度与贯穿件套管1内径的弧度相匹配。
所述的“凸”字形台阶环状结构2的个数为4个。
所述的“凸”字形台阶环状结构2的材质为弹簧钢或不锈钢。
机械贯穿组件整体结构示意如图3所示。贯穿件套管(如图3中的1)的材料为304或316不锈钢(但不限于此)，“凸”字形台阶环状结构(如图3中的2)的材料为弹簧钢或不锈钢，但使用中不局限于此。“凸”字形台阶环状结构需要和所使用的内部管道配套使用。其基部与贯穿件套管(如图3中的1)焊接，“凸”字形台阶环状结构的顶部与工作管道(如图1中的7)外壁接触，形成应力和形变的吸收区域；工作管道对应多个环状结构分布的“凸”字形台阶结构，两侧配套以弹性密封材料(图3中的3)，保证了两侧空间的气密性要求；盖板(图3中的5)和结构筋(图3中的6)起到保护贯穿件端面的作用，同时通过组合结构传递应力到更坚固的一次浇筑墙体(图1中的8)，从而起到保护二次浇筑墙体(图1中的9)的作用。在工艺上，整个组件需要倒角和一定的抛光处理。本发明的机械贯穿组件装配顺序是由里至外的顺序，具体步骤如下(符号如图1，3中所示)：
第一步：将“凸”字形台阶环状结构焊接与贯穿件套管内的中心部位内壁上，其中“凸”字形台阶环状结构的基部与贯穿件套管的内部焊接，这是一个在厂家加工阶段的预制过程；
第二步：已经预制了“凸”字形台阶环状结构的贯穿件套管放置到墙体贯穿预留开孔位置上；
第三步：固定加强筋到墙体一次结构上；
第四步：将预制孔洞的盖板固定到加强筋上(螺钉固定或焊接)；
第五步：贯穿件套管与盖板连接处焊接；
第六步：利用侧面间隙，进行墙体二次浇筑，将整个贯穿件固定于墙体内；
第七步：工作管道穿过贯穿件完成安装。
(1)相应主要部件作用：
a)贯穿件套管(如图1，3中的1)，主体支撑固定结构的全金属结构件，在本发明中作用是保证结构强度和起到固定基座的作用，需要保证传递应力至盖板和加强筋；
b)“凸”字形台阶环状结构(如图1，3中的2)，其基部与贯穿件套管(如图1，3中的1)焊接，“凸”字形台阶环状结构的顶部与内管接触，多个“凸”台显环状分布，形成应力和形变的吸收区域，起到导向和限位作用；
c)弹性密封材料(图1，3中的3)，保证两侧空间的气密性要求；
d)固定环(图1，3中的4)，起到固定作用；
e)盖板(图1，3中的5)起到保护贯穿件端面的作用，同时和结构筋(图1，3中的6)组合，传递结构应力到更坚固的一次浇筑墙体(图1中的8)，从而起到保护二次浇筑墙体(图1中的9)的作用。
(2)产品用途
1)核电，核聚变研究领域；
2)化工、石油、天然气复合管道系统。
本发明不是传统结构的简单改进，而是一种全新的理念。充分利用管道间隙结构，在套管内部有限空间位置上，进行合理的布局，通过独特设计的“凸”字形台阶环状结构形成多个工作管形变的吸收区域，保障了在热，地震等综合负载情况下的管道形变可以有效的被吸收；通过“凸”字形台阶接触面宽度以及结构厚度的调整，可以很好的满足工作管道的限位和结构强度的要求。辅助以弹性密封材料在建筑物两侧套管内的嵌入，还可以达到现场相邻空间气密性的要求。外部盖板结构与结构筋的组合，使得整个结构应力可以有效传递到相对更结实的建筑物墙体一次浇筑结构上，较好的保证了墙体二次浇筑结构安全，这对于多管道共用一个二次浇筑结构的情况具有更为重要的意义。
通过本发明的应用保证了原有的机械贯穿件能够实现功能的同时，增加了其吸收形变和传递不同工况下应力的能力，进一步保证了现场建筑物的二次浇筑结构的安全。本发明本质上是改变了机械贯穿组件对内部工作管道的约束结构，综合了管道全约束和导向性支撑的功能。通过基部焊接与套管上的“凸”字形台阶环状结构，以及外部盖板与结构筋的组合，即满足了管道形变吸收的需求，满足了工作管道的限位要求，又保证了原有管道的机械贯穿件能够实现的诸多功能。本发明对于核电，石油化工，管道等行业都可以广泛应用。
Claims (1)
1.一种用于管道系统的机械贯穿组件，其特征在于：包括贯穿件套管(1)，贯穿件套管(1)为中空的圆柱形零件，在贯穿件套管(1)上设置两个平行的固定环(4)，在贯穿件套管(1)的两个端部设置各设置一个盖板(5)，在贯穿件套管(1)中心设置工作管道(7)；
在两个盖板(5)相对的一侧，设置沿盖板(5)外边缘的结构筋(6)；
在贯穿件套管(1)与工作管道(7)之间设置“凸”字形台阶环状结构(2)，该“凸”字形台阶环状结构(2)用于贯穿件套管(1)与工作管道(7)之间的支撑和隔离；
“凸”字形台阶环状结构(2)由若干个形状相同的弧形零件组成，每个弧形零件包括一个顶面和两个支脚，其中顶面的弧度与工作管道(7)外径的弧度相匹配，支脚的弧度与贯穿件套管(1)内径的弧度相匹配；
所述的“凸”字形台阶环状结构(2)的个数为4个；
所述的“凸”字形台阶环状结构(2)的材质为弹簧钢或不锈钢；
“凸”字形台阶环状结构需要和所使用的内部管道配套使用；其基部与贯穿件套管焊接，“凸”字形台阶环状结构的顶部与工作管道外壁接触，形成应力和形变的吸收区域。
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