CN111637281A - 用于补偿管道大位移的滚动装置 - Google Patents

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傅天伦
刘丰
毛玉海
向兵
黄志福
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Abstract

本发明公开了一种用于补偿管道大位移的滚动装置，包括弹簧吊架；与弹簧吊架通过滚轮板连接的滚轮运行机构；与滚轮运行机构固定连接的型钢；与型钢连接的吊杆；与吊杆铰接的横担；横担与抱卡连接成整体管部件；所述抱卡与管道配合；其中，所述滚轮运行机构设有底板，底板通过焊接导向侧板、翻转板形成整体框架；所述滚轮板下方设有承重大滚轮，承重大滚轮与底板抵接；所述滚轮板侧面设有导向小滚轮，所述导向小滚轮与导向侧板抵接；所述滚轮板上设有防翻转小滚轮；防翻转小滚轮抵接防翻转板。该产品具有良好力学性能和尺寸稳定性，结构简单，解决石油、电力、化工等行业的高温管道因高温产生较大水平位移而通过支吊架偏装无法满足的场合。

Description

用于补偿管道大位移的滚动装置
技术领域
本发明属于化工管道设备技术领域，特别涉及一种用于补偿管道大位移的滚动装置。
背景技术
管道从冷态到热态过程中，由于高温介质使得管道产生很大的水平位移和垂直位移，垂直位移可通过弹簧支吊架的支吊来进行补偿吸收，但较大的水平位移发生时，要保证水平摆角在4°范围内是很难满足的(GB/T 17116-2018中6.9.8条)。在我司的实际工程案例中，一项130万吨/年丙烷异丁烷混合脱氢装置中遇到最大的管道水平位移达500mm，无法通过4度的水平偏角来吸收位移。另一方面，为了降低成本，弹簧的悬吊空间也不能太大，如果需要通过摆角来补偿水平位移量，安装空间至少要大于500/tan(4)＝7150mm，这个数值是非常巨大的，很多化工装置无法提供这样的现场安装条件，因此需要设计一种装置来补偿吸收水平位移，从而保证整个管道的正常运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于补偿管道大位移的滚动装置，以解决化工管道较大水平位移量补偿的难题，特别适用于单纯利用弹簧支吊架偏装无法解决位移补偿的场合，通过本发明的滚动装置与弹簧的配合使用，当管道存在水平位移时，通过吊杆的偏角，将弹簧垂直力进行分解，得到水平力、克服滚动装置的滚动摩擦力，使得弹簧与滚动装置沿指定方向滚动，保证弹簧的受力垂直线与吊点在4°角范围内，且满足载荷要求。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种用于补偿管道大位移的滚动装置，包括：
弹簧吊架；与弹簧吊架通过滚轮板固定连接的滚轮运行机构；与滚轮运行机构固定连接的型钢；与型钢螺栓连接的吊杆；与吊杆铰接的横担；所述横担与抱卡连接成整体管部件；所述抱卡与管道配合；其中，所述滚轮运行机构设有底板，底板通过焊接导向侧板、翻转板形成整体框架；所述滚轮板下方设有承重大滚轮，所述承重大滚轮与底板抵接；所述滚轮板侧面设有导向小滚轮，且所述导向小滚轮与导向侧板抵接；所述滚轮板上设有防翻转小滚轮；所述防翻转小滚轮抵接防翻转板。
作为本申请的优选技术方案，所述滚动滚轮运行机构分别设有两组承重大滚轮、导向小滚轮和防翻转小滚轮，所述承重大滚轮、导向小滚轮和防翻转小滚轮以滚轮板中心线对称设置；导向小滚轮可以使承重大滚轮在滚动过程中发生偏移时降低滚轮板侧面与导向侧边产生较大的摩擦力；采用防翻转小滚轮可以避免承重大滚轮在滚动过程中上方的弹簧吊架因重心不在吊杆垂直线上而容易翻转产生的摩擦力。
使用时，大滚轮在底板上滚动时，将管道的垂直作用力通过弹簧吊杆传递到型钢上，吊杆与抱卡相连接，抱卡对管道实现载荷传递作用，管道产生水平位移时，管道带动抱卡传递吊杆进行摆动，达到一定的摆角足以克服滚动摩擦力时，大滚轮可沿着底板进行滚动，其导向小滚轮和防翻转小滚轮在整体滚动过程中减小摩擦力。
作为本申请的优选技术方案，所述承重大滚轮的数量可以为多个。
作为本申请的优选技术方案，所述承重大滚轮运行轨道上设有限位板，避免承重大滚轮位移时超限，吊杆摆角超出标准值。
作为本申请的优选技术方案，所述弹簧吊架与滚轮板通过六角头螺栓固定连接。
作为本申请的优选技术方案，所述底板与导向侧板上还设有加强筋。
作为本申请的优选技术方案，所述承重大滚轮与底板采用钢对钢的滚动摩擦，其摩擦系数小。
更优选的，所述承重大滚轮为40Cr或45钢材质，表面采用镀铬或采用滚动轴承、滚珠进行替代；滚轮与轴之间配合采用复合轴承。
良好的防腐及较小的摩擦力是设计关键，表面采用镀铬防腐方式，增加表面硬度，滚轮轴与滚轮配合面采用复合轴承来减小摩擦力的方法来保证良好的滚动效果。
作为本申请的优选技术方案，所述型钢为H型钢或槽钢。
作为本申请的优选技术方案，所述弹簧吊架为各类搁置型弹簧吊架(变力或恒力)。
作为本申请的优选技术方案，所述抱卡为采用304H等材质的钢板整体煨弯得到或也可以采用管夹等各类材质的管部件与管道连接，再将管部件通过吊杆与弹簧吊架连接。
作为本申请的优选技术方案，所述底板为敞开式结构或采用封闭盒式结构，起到防尘防雨作用，在盒式底板里可以注入润滑油，提高耐腐蚀及润滑性能。
有益效果
1.防翻转小滚轮及防翻转板主要起着在弹簧吊架位移过程中因结构太高失稳防止倾倒设计，滚轮轴与滚轮之间设置轴承(摩擦系数低至0.03)，降低滚动摩擦力；导向小滚轮与导向侧板的作用是在滚轮板位移中能够沿着指定方向位移，并通过滚轮的设置降低摩擦力；整个支架的承载和功能实现通过承重大滚轮得以实现；
2.当弹簧吊架连接管道的吊杆偏角达到一定角度(设计时在4度以内)时，此时作用在吊杆上的力会产生垂直和水平分力，水平分力大于滚动摩擦力时(F*tan4>F*0.03,4为吊杆偏角、0.03为滚动摩擦系数)，滚动板及弹簧吊架在各个滚轮的作用下将沿着指定方向位移，从而保证弹簧吊架的吊杆的偏角始终在4滚以内，补偿较大水平位移，满足受力要求，确保管道安全运行；
3.该产品具有良好的力学性能和尺寸稳定性能，结构简单，制造方便，很好的解决了石油、电力、化工等行业因高温产生较大水平位移而通过支架偏装无法满足的场合；
4.容易加工成型，生产周期优势明显，同时工程现场安装简便效率高。
附图说明
图1为本发明所阐述滚动装置整体安装结构示意图；
图2为本发明所阐述滚动装置详细结构主视图；
图3为本发明所阐述滚动装置详细结构左视图；
图4为本发明所阐述滚动装置详细结构俯视图；
图5滚动装置现场安装应用示意图；
其中：1-防翻转小滚轮；2-防翻转板；3-导向侧板；4-导向小滚轮；5-加强筋；6-底板；7-滚轮板；8-限位板；9-承重大滚轮；10-吊杆；11-横担(槽钢)；12-弹簧吊架；13-型钢(现场基础)；14-花篮螺母；15-锁紧扁螺母；16-U形螺母；17-连接螺栓A；18-连接螺栓B；19-抱卡；20-滚轮支撑耳板；21-滚轮轴。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
参考图1-图5，一种用于补偿管道大位移的滚动装置，包括：
弹簧吊架12；与弹簧吊架12通过滚轮板7固定连接的滚轮运行机构；所述滚轮运行机构设有底板6，底板6通过焊接导向侧板3、翻转板2及加强筋5形成整体框架；在底板6确定好位移方向后，弹簧吊架12与滚轮板7通过六角头螺栓连接并定位好，留足位移量；所述滚轮板7下方设有承重大滚轮9，所述承重大滚轮9与底板6抵接；所述滚轮板7侧面设有导向小滚轮4，且所述导向小滚轮4与导向侧板3抵接；所述滚轮板7上设有防翻转小滚轮1；所述防翻转小滚轮1抵接防翻转板2；所述滚轮板7通过焊接滚轮支撑耳板20与滚轮轴21将承重大滚轮9、防翻转小滚轮1、导向小滚轮4进行装配固定，滚轮与滚轮轴之间装配复合轴承，减小摩擦力；
所述底板6与型钢13焊接固定；与型钢13螺栓连接的吊杆10；与吊杆10铰接的横担11；横担位于管道的上方，与抱卡19通过4个螺栓B18将抱卡19与横担11连接成整体管部件；所述抱卡19与管道配合；所述横担11再通过连接螺栓A17将其与吊杆10连接好，U型螺母16固定，旋转花篮螺母14将吊杆10拉紧，再通过锁紧扁螺母15锁紧，如管道不需要做水压试验工作，可移除弹簧吊架12的锁定装置投入运行。
所述滚动滚轮运行机构分别设有两组承重大滚轮9、导向小滚轮4和防翻转小滚轮1，所述承重大滚轮9、导向小滚轮4和防翻转小滚轮1以滚轮板7对称设置；导向小滚轮4可以使承重大滚轮9在滚动过程中发生偏移时降低滚轮板7侧面与导向侧边3产生较大的摩擦力；采用防翻转小滚轮1可以避免承重大滚轮9在滚动过程中上方的弹簧吊架12因重心不在吊杆垂直线上而容易翻转产生的摩擦力。
所述承重大滚轮9运行轨道上设有限位板8，避免承重大滚轮9位移时超限，吊杆10摆角超出标准值；承重大滚轮9与底板6采用钢对钢的滚动摩擦，其摩擦系数小；且承重大滚轮9为40Cr或45钢材质，表面采用镀铬或采用滚动轴承、滚珠进行替代；滚轮与轴之间配合采用复合轴承。
所述型钢13(现场基础)和横担11为H型钢或槽钢；弹簧吊架12为各类搁置型弹簧吊架(变力或恒力)；所述抱卡19为采用304H等材质的钢板整体煨弯得到或也可以采用管夹等各类材质的管部件与管道连接，再将管部件通过吊杆10与弹簧吊架12连接；所述底板6为敞开式结构或采用封闭盒式结构，起到防尘防雨作用，在盒式底板里可以注入润滑油，提高耐腐蚀及润滑性能。
使用时，大滚轮9在底板6上滚动时，将管道的垂直作用力通过弹簧吊杆10传递到型钢13上，吊杆10与抱卡19相连接，抱卡19对管道实现载荷传递作用，管道产生水平位移时，管道带动抱卡19传递吊杆进行摆动，达到一定的摆角足以克服滚动摩擦力时，大滚轮9可沿着底板6进行滚动，其导向小滚轮4和防翻转小滚轮1在整体滚动过程中减小摩擦力。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求为保护范围。

Claims (10)

1.一种用于补偿管道大位移的滚动装置，其特征在于，包括：
弹簧吊架（12）；与弹簧吊架（12）通过滚轮板（7）固定连接的滚轮运行机构；与滚轮运行机构固定连接的型钢（13）；与型钢（13）螺栓连接的吊杆（10）；与吊杆（10）铰接的横担（11）；所述横担（11）与抱卡（19）连接成整体管部件；所述抱卡与管道配合；其中，所述滚轮运行机构设有底板（6），底板（6）通过焊接导向侧板（3）、翻转板（2）形成整体框架；所述滚轮板（7）下方设有承重大滚轮（9），所述承重大滚轮（9）与底板（6）抵接；所述滚轮板（7）侧面设有导向小滚轮（4），且所述导向小滚轮（4）与导向侧板（3）抵接；所述滚轮板（7）上设有防翻转小滚轮（1）；所述防翻转小滚轮（1）抵接防翻转板（2）。
2.根据权利要求1所述的用于补偿管道大位移的滚动装置，其特征在于，所述滚动滚轮运行机构分别设有两组承重大滚轮（9）、导向小滚轮（4）和防翻转小滚轮（1），所述承重大滚轮（9）、导向小滚轮（4）和防翻转小滚轮（1）以滚轮板（7）中心线对称设置。
3.根据权利要求1所述的用于补偿管道大位移的滚动装置，其特征在于，所述承重大滚轮运行轨道上设有限位板（8），避免承重大滚轮（9）位移时超限，吊杆（10）摆角超出标准值。
4.根据权利要求1所述的用于补偿管道大位移的滚动装置，其特征在于：所述承重大滚轮（9）为40Cr或45钢材质，表面镀铬或采用滚动轴承、滚珠。
5.根据权利要求1所述的用于补偿管道大位移的滚动装置，其特征在于：所述弹簧吊架（12）与滚轮板（7）通过六角头螺栓固定连接。
6.根据权利要求1所述的用于补偿管道大位移的滚动装置，其特征在于：所述底板（6）与导向侧板（3）上还设有加强筋（5）。
7.根据权利要求1所述的用于补偿管道大位移的滚动装置，其特征在于：所述型钢（13）为H型钢或槽钢。
8.根据权利要求1所述的用于补偿管道大位移的滚动装置，其特征在于：所述弹簧吊架（12）为搁置型弹簧吊架。
9.根据权利要求1所述的用于补偿管道大位移的滚动装置，其特征在于：所述抱卡（19）由钢板整体煨弯得到或采用管部件与管道连接。
10.根据权利要求1所述的用于补偿管道大位移的滚动装置，其特征在于：所述底板（6）为敞开式结构或封闭盒式结构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112344097A (zh) * 2020-10-14 2021-02-09 中国石油化工股份有限公司 一种恒力弹簧滚动型吊架
CN115065029A (zh) * 2022-06-23 2022-09-16 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种适用于gis和gil管道热伸缩的滚动机构

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