CN112697375B - 一种柔性压力管道甩击运动发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性压力管道甩击运动发生装置，包括柔性压力管道、增压装置、缠绕装置和甩击释放装置，其中，所述柔性压力管道一端连接增压装置，另一端与所述缠绕装置连接，其与所述增压装置连接的一端以所述连接结构为圆心做旋转运动；所述增压装置用于对所述柔性压力管道加压使其发生甩击运动；所述缠绕装置用于将所述柔性压力管道进行缠绕；所述甩击释放装置用于对所述柔性压力管道施加作用力将所述柔性压力管道缠绕固定在所述缠绕装置上。本发明通过剪断绳索，柔性压力管道在重力和流体喷射力作用下，从轮毂上旋转脱落，发生高速甩击运动，为柔性压力管道的甩击运动研究提供实验依据。

Description

一种柔性压力管道甩击运动发生装置

技术领域

本发明属于柔性压力管道技术领域，尤其涉及一种柔性压力管道甩击运动发生装置。

背景技术

柔性压力管道以适用性强、抗腐蚀、柔性好、安装便捷等特点广泛应用于工程机械、冶金锻压、油气开采等领域中，输送具有一定压力和温度的液体。相较于普通刚性管道，柔性压力弯曲管道内的流体流动状态更不稳定。剧烈的流固耦合作用极易导致管道大幅度振动，从而引起管道的断裂、甩击，造成严重的经济损失甚至人员伤亡。因此，有必要对柔性压力管道断裂后的甩击运动情况和破坏程度进行研究，减少甩击事故的发生，降低事故发生后的危险程度。

目前，管道甩击方面的研究主要着眼于核电站高能管道，对柔性压力管道甩击运动特点和防护理论研究成果较少。核电站高能管道断裂甩击运动研究大多采用重锤跌落法、汽车碰撞法等方法，根据撞击效果评估管道甩击过程中的动力响应情况。由于管道性能、布置方式的不同，上述刚性管道甩击发生装置显然不适用于柔性弯曲管道。因此，有必要结合其特性设计一种柔性压力管道甩击运动发生装置，为柔性压力管道的甩击运动研究提供实验依据。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明主要目的在于提供种柔性压力管道断裂甩击运动发生装置，模拟柔性管道发生甩击运动，为柔性压力管道的甩击运动研究提供实验依据。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种柔性压力管道甩击运动发生装置，其特征在于：包括柔性压力管道、增压装置、缠绕装置和甩击释放装置，其中，

所述柔性压力管道一端连接增压装置，另一端与所述缠绕装置连接，其与所述增压装置连接的一端以所述连接结构为圆心做旋转运动；

所述增压装置用于对所述柔性压力管道加压使其发生甩击运动；

所述缠绕装置用于将所述柔性压力管道进行缠绕；

所述甩击释放装置用于对所述柔性压力管道施加作用力将所述柔性压力管道缠绕固定在所述缠绕装置上。

进一步，所述增压装置包括泵源和流入管，所述流入管一端与所述泵源连接，另一端与所述柔性压力管道通过卡套式铰接管接头进行连接固定，所述柔性压力管道内部与所述流入管连通且与其转动连接能够旋转360°，卡套式铰接管接头固定端口连接流入管，可旋转端口连接所述柔性压力管道入水口，实现管道断裂后围绕该位置做旋转运动。

进一步，所述缠绕装置为轮毂，所述轮毂可绕其中心发生旋转，通过改变其直径大小该表所述柔性压力管道的弯曲半径。

进一步，所述甩击释放装置包括滑轮、绳索和砝码，所述绳索一端固定连接在所述柔性压力管道出水口端部，另一端绕过所述滑轮后连接所述砝码。

进一步，还包括支承装置，所述支承装置包括支座和三个支架，三个所述支架分别用于固定卡套式铰接管接头、轮毂和滑轮。

进一步，中间支架固定所述轮毂，离中间支架近的支架固定所述卡套式铰接管接头，离中间支架远的支架固定滑轮。

进一步，所述甩击释放装置通过改变砝码重量，改变所述柔性压力管道受力情况。

进一步，所述柔性压力管道一端开有小孔，绳索穿过小孔连接所述柔性压力管道。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明利用卡套式铰接管接头连接流入管和柔性压力管道，避免流入管因柔性压力管道甩动而旋转扭曲。柔性压力管道末端可设置为盲端，探究流体静止情况下柔性压力管道的甩击运动情况。本发明各个部件的设计便于更换，可实现不同管道弯曲半径、管道直径及壁厚、管道受力大小等情况下的管道甩击运动现象。本发明能够研究柔性压力管道参数及流体属性对管道甩击运动的影响，为柔性压力管道甩击运动理论研究提供实验依据。

附图说明

图1为本发明一种柔性压力管道甩击运动发生装置结构示意图；

图2为本发明一种柔性压力管道甩击运动发生装置左视图；

图3为本发明一种柔性压力管道甩击运动发生装置俯视图；

图4为卡套式铰接管接头结构示意图；

图5为卡套式铰接管接头左视图；

图6为图4中A-A剖视图；

图中：1-支座，2-卡套式铰接管接头，3-轮毂，4-柔性压力管道，5-支架，6-滑轮，7-绳索，8-砝码，9-固定孔，10-泵源，11-流入管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例-*，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，如图1-6所示，本发明提供一种柔性压力管道甩击运动发生装置，包括泵源10、流入管11、柔性压力管道4、支承装置、轮毂3、卡套式铰接管接头2、甩击释放装置。为方便说明，所举例子中流体为水，显然，本发明并不局限流体类型，也可注入空气等其他类型的流体。柔性压力管道4由绳索拉住的一端也可为盲端，以探究流体静止状态下管道甩击运动情况。本实施例中，流入管11连接泵源10，卡套式铰接管接头2固定端口连接流入管11，可旋转端口连接所述柔性压力管道4入水口，柔性压力管道4围绕轮毂3缠绕一圈后，绳索7穿过出水端小孔将其拉住固定，管道所受拉力为砝码8重量。流体从柔性压力管道4入水口流入，出水口流出。当人使用剪刀将柔性压力管道4出水端的绳索7剪断后，砝码8掉落在支座1上，管道出水端不再受到约束作用，在重力和流体喷射力作用下从轮毂3上旋转脱落，由于流场急剧变化，管道受到的流体喷射力也增大，管道在此作用下发生高速甩动。

如图1至图3所示，支承装置包括支座1和3个支架，其中支座1为钢结构，在四个边角处分别设有固定孔9，配套试验台的螺孔，用螺丝将支座1固定在试验台上，防止整个装置在柔性压力管道4甩动过程中随之运动，对周围人或物的安全造成威胁。

三个支架5均为长方体钢结构，图1从左到右看，左侧支架末端是一块中间开有圆孔的钢板，钢板圆孔用以固定卡套式铰接管接头2，钢板圆孔内侧为卡套式铰接管接头2入水口，连接流入管11，流入管11穿过支架5圆孔连接射高压泵，为柔性压力管道4甩击运动发生装置持续不断地提供具有一定压力和流速的水流。中间支架为L型，中间支架末端设有螺杆结构，螺杆穿过轮毂3中心圆孔，并通过螺纹套筒将轮毂3固定，此时轮毂3只可旋转，当需要更换轮毂3时，将螺纹套筒拧出即可，通过使用直径不同的轮毂3，可以改变管道弯曲半径。同理，右侧支架末端具有和中间支架5末端同样的设计，将滑轮6固定在支架5末端。当然，放置轮毂3的中间支架5，也可设计成能够上下移动、前后伸缩的装置，本实施例中不做详细介绍。

本申请实施例中，甩击释放装置由绳索7、砝码8和滑轮6组成。滑轮6固定在右侧支架5上，绳索7绕在滑轮6上，连接柔性压力管道4和砝码8。更换砝码8，改变砝码8重量，可以改变管道受力情况。这样的组合，既可以拉紧固定管道，保证流场不变，也可以简单便捷地改变力的大小和方向。人可以站在较远的位置，在保证自身安全的情况下，使用长剪刀将绳索7剪断，触发该发生装置，使管道发生甩动。

如图4至图6所示，所述卡套式铰接管接头2为国家标准结构，在此不做详细赘述。卡套式铰接管接头2的使用，及流入管11安装在支架5钢板内侧，既保证流入管11不会随柔性压力管道4甩动而旋转扭曲，又防止流入管11被甩动的管道击打。

上述实施例只是用于对本发明的举例和说明，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明不局限于上述实施例，根据本发明教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。

Claims (6)

1.一种柔性压力管道甩击运动发生装置，其特征在于：包括柔性压力管道、增压装置、缠绕装置和甩击释放装置，其中，

所述柔性压力管道一端连接增压装置，另一端与所述缠绕装置连接，其与所述增压装置连接的一端以所述连接结构为圆心做旋转运动；

所述增压装置用于对所述柔性压力管道加压使其发生甩击运动；

所述缠绕装置用于将所述柔性压力管道进行缠绕；所述缠绕装置为轮毂，所述轮毂可绕其中心发生旋转，通过改变其直径大小改变所述柔性压力管道的弯曲半径；

所述甩击释放装置用于对所述柔性压力管道施加作用力将所述柔性压力管道缠绕固定在所述缠绕装置上；所述甩击释放装置包括滑轮、绳索和砝码，所述绳索一端固定连接在所述柔性压力管道出水口端部，另一端绕过所述滑轮后连接所述砝码。

2.根据权利要求1所述的一种柔性压力管道甩击运动发生装置，其特征在于：所述增压装置包括泵源和流入管，所述流入管一端与所述泵源连接，另一端与所述柔性压力管道通过卡套式铰接管接头进行连接固定，所述柔性压力管道内部与所述流入管连通且与其转动连接能够旋转360°，卡套式铰接管接头固定端口连接流入管，可旋转端口连接所述柔性压力管道入水口，实现柔性压力管道断裂后围绕管道与所述增压装置的连接处做旋转运动。

3.根据权利要求1或2所述的一种柔性压力管道甩击运动发生装置，其特征在于：还包括支承装置，所述支承装置包括支座和三个支架，三个所述支架分别用于固定卡套式铰接管接头、轮毂和滑轮。

4.根据权利要求3所述的一种柔性压力管道甩击运动发生装置，其特征在于：中间支架固定所述轮毂，离中间支架近的支架固定所述卡套式铰接管接头，离中间支架远的支架固定滑轮。

5.如权利要求2所述的一种柔性压力管道甩击运动发生装置，其特征在于：所述甩击释放装置通过改变砝码重量，改变所述柔性压力管道受力情况。

6.如权利要求2所述的一种柔性压力管道甩击运动发生装置，其特征在于：所述柔性压力管道一端开有小孔，绳索穿过小孔连接所述柔性压力管道。

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