CN114811208B - 低刚度挠性接管 - Google Patents

Abstract

本公开涉及挠性接管，尤其涉及一种低刚度挠性接管。包括管体，管体包括骨架层以及外胶层，骨架层上至少设置有一个泄压单元，泄压单元包括若干个环设在骨架层上的泄压孔，骨架层的内壁对应泄压单元的两侧同轴设有内骨架圈，外胶层的外壁对应内骨架圈处设有外骨架圈，外骨架圈的内圈同轴开设有环形的凹槽，内骨架圈通过挤压骨架层和外胶层与相对应的凹槽配合，相对应的外骨架圈之间通过连接单元相连接，连接单元包括沿圆周向分布的柔性连接件。本方案通过在骨架层上设置泄压孔有效的降低结构刚度，并通过内骨架圈与外骨架圈形成稳定的组合结构以补强结构强度，可起到在降低刚度效果的同时不影响结构强度，便于安装以及后期维护。

Description

低刚度挠性接管

技术领域

本公开涉及挠性接管，尤其涉及一种低刚度挠性接管。

背景技术

在船舶海水管路系统中，由于振动、冲击及内部压力变化等因素的影响，将引起设备与管路之间的相对位移，严重时会损坏管路系统及设备。与此同时，海水管路将海水泵与船体直接相连，引起管路振动声短路问题，对船舶减振降噪效果造成不利影响。为解决上述问题，一般需要在管路上安装大量减振接管，对管路系统起到位移补偿以及振动隔离的作用。

但是在现有技术的实际应用过程中，挠性接管不但需要合格的强度来对抗高强度的管内压力，以满足基本的管路使用需求，还需要较低的刚度以使管体具有较好的位移补偿效果，以满足减震、降噪的需求。这二者其实本身即存在较大的矛盾冲突。本领域的技术人员也在不断的对上述两方面进行研究，以获得一种不但具有高强度且具有低刚度的挠性接管。

为此，本发明提供了一种低刚度挠性接管。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种低刚度挠性接管。

本公开提供了一种低刚度挠性接管，包括管体，管体包括骨架层以及设置在骨架层外侧的外胶层，骨架层上至少设置有一个泄压单元，泄压单元包括若干个环设在骨架层上的泄压孔，骨架层的内壁对应泄压单元的两侧同轴设有内骨架圈，外胶层的外壁对应内骨架圈处设有外骨架圈，外骨架圈的内圈同轴开设有环形的凹槽，内骨架圈通过挤压骨架层和外胶层与相对应的凹槽配合，相对应的外骨架圈之间通过连接单元相连接，连接单元包括沿圆周向分布的柔性连接件。

可选的，内骨架圈的外圈向远离泄压单元的一侧突出并形成凸起，外骨架圈包括对应凸起处的第一卡圈、远离凸起处的第二卡圈、以及用于连接第一卡圈与第二卡圈的第三卡圈，第一卡圈、第二卡圈以及第三卡圈的内壁之间形成凹槽，第一卡圈与第三卡圈之间通过螺栓连接。

可选的，内骨架圈包括位于其内圈且远离泄压单元一端的同轴设置的托环，沿远离泄压单元的方向，托环与第一卡圈的端部齐平。

可选的，第二卡圈的内径小于第一卡圈的内径，第一卡圈与第二卡圈的内径差为骨架层与外胶层的累加厚度，第二卡圈与内骨架圈的环宽相同。

可选的，第二卡圈靠近泄压单元的一侧均同轴设有缓冲圈。

可选的，第二卡圈与第三卡圈一体成型设置并形成主卡圈，主卡圈包括通过螺栓连接的第一半环以及第二半环。

可选的，第三卡圈的外圈环设有若干个限位件，相对应的第三卡圈的限位件之间通过柔性连接件连接，柔性连接件为首尾相接的带状结构，柔性连接件的两端分别套设在相对应的限位件上。

可选的，泄压孔内设有吸音材料。

可选的，泄压孔为椭圆形孔，泄压孔的长半径平行于管体的轴线。

可选的，骨架层与柔性连接件均为芳纶纤维材料。。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本方案通过在骨架层上设置泄压孔有效的降低结构刚度，并通过内骨架圈与外骨架圈形成稳定的组合结构以补强结构强度，从而可起到在降低刚度效果的同时不影响结构强度，且受力体系巧妙，便于安装以及后期维护。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开的内部结构示意图；

图2为本公开A部位的放大图；

图3为本公开中去除内胶层的内部结构示意图；

图4为本公开中内骨架圈的结构示意图；

图5为本公开外部结构示意图。

其中，11、骨架层；12、外胶层；13、内胶层；21、内骨架圈；22、凸起；23、托环；31、第一卡圈；32、第二卡圈；33、第三卡圈；34、限位件；35、缓冲圈；36、第一半环；37、第二半环；4、泄压孔；5、柔性连接件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1至图5，本公开提供了一种低刚度挠性接管，包括管体，管体包括骨架层11以及设置在骨架层11外侧的外胶层12，其特征在于，骨架层11上至少设置有一个泄压单元，泄压单元包括若干个环设在骨架层11上的泄压孔4，骨架层11的内壁对应泄压单元的两侧同轴设有内骨架圈21，外胶层12的外壁对应内骨架圈21处设有外骨架圈，外骨架圈的内圈同轴开设有环形的凹槽，内骨架圈21通过挤压骨架层11和外胶层12与相对应的凹槽配合，相对应的外骨架圈之间通过连接单元相连接，连接单元包括沿圆周向分布的柔性连接件5。

在上述实施例中，管体主要包括骨架层11与外胶层12，骨架层11是整个挠性接管的主要受力部件，以起到抗拉、抗弯、抗扭等效果。在现有技术的一般实施中，一般也是对骨架层11的形态进行改进，通过改变骨架层11本身的参数来起到上述效果。

例如，在本校之前的发明申请中，有通过对骨架层11内部帘线的缠绕、编织等参数进行改进，也有通过受力分析对管体的整体形态进行改进，从而使骨架层11本身在上述功效上有所提升。

而在本方案中，则是采取了另一种方式以实现上述效果。

在实际生产时，管体的骨架层11一般由多层材料所组成，因此受压变形较小，强度也相对较高，但是也会导致管体的刚度较大，因此位移补偿能力和减振效果一般。

本方案通过采用在骨架层11上设置泄压孔4来起到降低刚度的功效，通过设置泄压孔4，可使骨架层11的强度降低，随着强度的降低首先可以在一定程度上降低刚度。需要说明的是，本发明中刚度的降低并不局限于骨架层11强度的降低，骨架层11降低强度的最快办法一般是减少缠绕或编织层数，在一定程度上也能起到降低刚度的功效。

本发明侧重的是通过设置孔，即泄压孔4，一方面可减少材料的使用，从而起到一个降低刚度的效果，另一方面，每个孔本身的存在就会起到泄压的效果，即降低了当管体弯曲、扭转时产生的应力集中情况，即当管体弯曲、扭转时，泄压孔4自身也会产生形变，从而释放应力，同时降低刚度。需要特殊说明的是，基于本方案的特殊结构，更适用于具有较多弯曲、扭转的适用情况。

在上述过程中，刚度的降低来源于两方面，一是材料本身的减少导致强度降低，二是材料的减少是通过设置泄压孔4来实现的，而泄压孔4可在管体弯曲以及扭转时发生形变，从而起到释放应力，并降低刚度的功效。

但是也需要说明的是，虽然上述方法带来的刚度降低是显著的，但是也势必会造成强度在一方面得到下降，因此还需对其强度进行补强处理。本方案针对该问题又给出了如下解决办法：

基于管体本身为环状结构，我们先计算了外胶层12与骨架层11的压缩量，并以此为基础设置内骨架圈21和外骨架圈，以使二者能将外胶层12与骨架层11压紧并防止滑脱，通过二者的配合，可以使得管体的外部具有一个稳定的支撑结构，即内骨架圈21和外骨架圈的组合结构，该结构的设置实质是将管体重新分配成三个部位，即两个组合结构之间的部分以及外部部分。不难发现，中间部分被独立开来，由于泄压孔4位于中间部分，因此中间部分的强度也相对低于其他两个部分。

基于圆环结构的本身稳定性，上述三个部分各自之间也相对稳定，本方案的构思在于利用两边部位为中间部位提供进一步支撑。

当管内压力较大时，相互配合外骨架圈之间的柔性连接件5也会受到牵拉力，从而起到分担泄压孔4附近的骨架层11的压力的作用。

通过上述描述不难发现，本方案虽然在管体内部设置了泄压孔4，降低了强度，但是通过由内骨架圈21与外骨架圈形成的组合结构的配合，在外部又形成了一个新的受力体系，通过该体系对内部的骨架层11进行了补强，结构的配合具有一定的巧妙性。

需要说明的是，虽然我们设置了柔性连接件5以使强度提高，但是依然并未增加结构的刚度，这是因为柔性连接件5也是以沿圆周分布的方式进行连接，相邻的柔性连接件5之间依然形成孔状结构，可有效的释放应力。

工作人员可定期检查柔性连接件5的使用情况，由于柔性连接件5设置在管体外部，因此也便于替换维护，可有效延长管体的使用寿命。

本方案通过在骨架层11上设置泄压孔4有效的降低结构刚度，并通过内骨架圈21与外骨架圈形成稳定的组合结构以补强结构强度，从而可起到在降低刚度效果的同时不影响结构强度，且受力体系巧妙，便于安装以及后期维护。

请参阅图2，在一些实施例中，内骨架圈21的外圈向远离泄压单元的一侧突出并形成凸起22，外骨架圈包括对应凸起22处的第一卡圈31、远离凸起22处的第二卡圈32、以及用于连接第一卡圈31与第二卡圈32的第三卡圈33，第一卡圈31、第二卡圈32以及第三卡圈33的内壁之间形成凹槽，第一卡圈31与第三卡圈33之间通过螺栓连接。

在上述实施例中，则是对由内骨架圈21与外骨架圈形成的组合结构的优化。当管体受到较大的牵拉力时，牵拉力有一部分会分散至柔性连接件5与外骨架圈的连接处，为了使结构整体更为平衡稳定，因此设置了凸起22，凸起22上可设置倾斜的斜面，便于第一卡圈31与其进行对接，使得凹槽在起到与内骨架圈21的基本配合功能之外，还具有较强的限位功能，避免柔性连接件5的连接处的牵引力长期在外骨架圈处集中而不断降低其紧固效果。

通过上述凸起22与凹槽的卡接限位配合，可使来自柔性连接件5的牵拉力得以更好的释放，从而使得由内骨架圈21与外骨架圈形成的组合结构整体受力更加平衡科学，具有一定的巧妙性。

由于设置了凸起22，因此外骨架圈与内骨架圈21的卡合过程也需要相应作出调整，由于第一卡圈31与凸起22的形状相配合，在安装时，可从管体的一端套入第一卡圈31，再从另外一端套入第二卡圈32与第三卡圈33的，再将第一卡圈31与第三卡圈33通过螺栓连接，即可实现外骨架圈的固定。

螺栓可设置在第三卡圈33远离管体的一端，并沿一定间隔均匀环设，第一卡圈31与第三卡圈33上均对应螺栓开设有连接孔。

请参阅图2，在一些实施例中，内骨架圈21包括位于其内圈且远离泄压单元一端的同轴设置的托环23，沿远离泄压单元的方向，托环23与第一卡圈31的端部齐平。

在上述实施例中，则是对来自柔性连接件5牵引力的进一步优化处理。当外骨架圈收到较大牵引力的同时，会对内骨架圈21也产生压力，即会产生让内骨架圈21翻转的动力从而增加滑脱风险，因此在上述方向上设置托环23，且通过托环23与第一卡圈31相配合，使二者可以稳定夹持住管体，利用管体自身与翻转方向起到有效限制，从而保证结构整体的稳定性以及平衡性。

请参阅图2，在一些实施例中，第二卡圈32的内径小于第一卡圈31的内径，第一卡圈31与第二卡圈32的内径差为骨架层11与外胶层12的累加厚度，第二卡圈32与内骨架圈21的环宽相同。

在上述实施例中，则是对内骨架圈21与外骨架圈结构的进一步优化，通过上述参数的限制，可以使得第二卡圈32对管体的挤压达到最大位置，从而使得由内骨架圈21与外骨架圈构成的组合结构的稳定性更强，同时可以使得凸环的底端与靠近泄压孔4部位的管体相互齐平，从而使得泄压孔4两端平稳，减少泄压孔4两侧的应力集中情况。

请参阅图2，在一些实施例中，第二卡圈32靠近泄压单元的一侧均同轴设有缓冲圈35。

在上述实施例中，则是对管体在收缩时结构的优化，本方案通过设置柔性连接件5首先解决了抗拉强度的问题，再通过设置缓冲圈35，可有效减少管体收缩时的影响，避免反复过度压缩对泄压孔4造成损耗，同时也可通过缓冲圈35减少内力，起到缓冲降噪的效果。

优选的，缓冲圈35可对应泄压孔4且抵靠外胶层12设置，从而加强起到对泄压孔4处的骨架层11的支撑作用。

或者，外胶层12的外壁对应泄压孔4处同轴设有限位环，图中未示出，缓冲圈35则分别设置于第二卡圈32上，且位于限位环的两侧，外胶层12上也可设置相应的卡槽以配合限位环，限位环也可包括两个相互连接的半环，通过上述设置，可避免管体内部压力过大对泄压孔4处产生较大压力，从而使得整体结构更为平衡。

需要说明的是，现有技术中也设置有限位环，但是一般应用在长度较长的曲面挠性接管上，由于现有技术中，管体本身一体化程度更高，因此限位环的作用主要是保证管体的形状，与本方案不同之处在于，本方案中由于泄压孔4的存在，通过设置限位环进行支撑主要起到保护内外胶层12的效果。

请参阅图2，在一些实施例中，第二卡圈32与第三卡圈33一体成型设置并形成主卡圈，主卡圈包括通过螺栓连接的第一半环36以及第二半环37。

在上述实施例中，则是外骨架圈结构的进一步优化，通过设置第一半环36和第二半环37，可以在内骨架圈21设置完成后，直接通过两个半环进行对接，第一半环36与第二半环37的接头处均可设置连接端并通过螺栓进行紧固连接。

请参阅图2和图5，在一些实施例中，第三卡圈33的外圈环设有若干个限位件34，相对应的第三卡圈33的限位件34之间通过柔性连接件5连接，柔性连接件5为首尾相接的带状结构，柔性连接件5的两端分别套设在相对应的限位件34上。

在上述实施例中，则是对柔性连接件5的连接结构的进一步优化，由于本方案中，柔性连接件5主要用于进行相对应的两个外骨架圈之间的牵拉，因此我们将柔性连接件5设置为带状，并将其两端分别套设在限位件34上，不但安装方式简单，同时可起到良好的牵拉效果，且由于其实带状结构且与限位件34相套接，避免了设置单个连接件所容易造成的滑脱情况。

优选地，限位件34对应柔性连接件5处可设置卡槽，从而起到防滑脱效果。

在一些实施例中，泄压孔4内设有吸音材料。

在上述实施例中，则是对整体结构的进一步优化，通过上文的描述，不难发现，泄压孔4是应力释放的集中位置，通过在泄压孔4内设置吸音材料，可有效减少该处的噪音，同时不占用其他空间，结构之间配合巧妙。吸音材料可为吸音棉，其具有优良的柔韧性，不会影响泄压孔4处的刚度。

请参阅图3，在一些实施例中，泄压孔4为椭圆形孔，泄压孔4的长半径平行于管体的轴线。

在上述实施例中，则是对泄压孔4形状的进一步优化，通过上述设置，可使得结构能更适用于弯曲、扭转的情况，且进一步降低刚度。

在本方案中，泄压孔4还可为圆形结构，其虽然在抗弯曲、扭转、牵拉效果方面不如椭圆形结构，但是其在管体压缩状态时，依然能保持较好的抗压缩能力，可根据实际情况进行选择。

还需要强调的是，泄压孔4还可以为其他形状，主要核心在于，泄压孔4为狭孔，其具有长端和短端，例如，在本实施例中，泄压孔4为椭圆形孔，因其具有两个尖端，因此更易压缩，从而释放应力，泄压孔4还可以为菱形孔等，椭圆形则是作为泄压孔4的最佳实施。

在一些实施例中，骨架层11与柔性连接件5均为芳纶纤维材料。

需要额外补充的是，上述方案仅对管体的部分进行了介绍，在常规产品中，骨架层11的内侧还设有内胶层13，由于本方案的发明点并不体现在该处，因此不做赘述。

因此，管体主要由骨架层11以及设置在骨架层11两侧的外胶层12和内胶层13组成。管体的两端则分别通过法兰进行固定，具体可参见附图，也不再赘述。

在实际生产过程中，先将骨架层11与外胶层12做硫化处理，再将内骨架圈21置入骨架层11中，并沿着内骨架圈21的轮廓对管体表面做适应性处理，待管体轮廓大致与内骨架圈21相匹配时，将外骨架圈的第一环体与第二环体相连接，以完成基础固定，然后再套入第一卡圈31，并完成第一卡圈31与第三卡圈33的固定，最后，再通过硫化设置内胶层13。待整体成型后，再进行后续如柔性连接体的处理以及管体端头的处理。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种低刚度挠性接管，包括管体，所述管体包括骨架层(11)以及设置在所述骨架层(11)外侧的外胶层(12)，其特征在于，所述骨架层(11)上至少设置有一个泄压单元，所述泄压单元包括若干个环设在所述骨架层(11)上的泄压孔(4)，所述骨架层(11)的内壁对应所述泄压单元的两侧同轴设有内骨架圈(21)，所述外胶层(12)的外壁对应所述内骨架圈(21)处设有外骨架圈，所述外骨架圈的内圈同轴开设有环形的凹槽，所述内骨架圈(21)通过挤压所述骨架层(11)和所述外胶层(12)与相对应的所述凹槽配合，相对应的所述外骨架圈之间通过连接单元相连接，所述连接单元包括沿圆周向分布的柔性连接件(5)。

2.根据权利要求1所述的低刚度挠性接管，其特征在于，所述内骨架圈(21)的外圈向远离所述泄压单元的一侧突出并形成凸起(22)，所述外骨架圈包括对应所述凸起(22)处的第一卡圈(31)、远离所述凸起(22)处的第二卡圈(32)、以及用于连接所述第一卡圈(31)与第二卡圈(32)的第三卡圈(33)，所述第一卡圈(31)、第二卡圈(32)以及第三卡圈(33)的内壁之间形成所述凹槽，所述第一卡圈(31)与所述第三卡圈(33)之间通过螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的低刚度挠性接管，其特征在于，所述内骨架圈(21)包括位于其内圈且远离所述泄压单元一端的同轴设置的托环(23)，沿远离所述泄压单元的方向，所述托环(23)与所述第一卡圈(31)的端部齐平。

4.根据权利要求3所述的低刚度挠性接管，其特征在于，所述第二卡圈(32)的内径小于所述第一卡圈(31)的内径，所述第一卡圈(31)与所述第二卡圈(32)的内径差为所述骨架层(11)与所述外胶层(12)的累加厚度，所述第二卡圈(32)与所述内骨架圈(21)的环宽相同。

5.根据权利要求2所述的低刚度挠性接管，其特征在于，所述第二卡圈(32)靠近所述泄压单元的一侧均同轴设有缓冲圈(35)。

6.根据权利要求2所述的低刚度挠性接管，其特征在于，所述第二卡圈(32)与所述第三卡圈(33)一体成型设置并形成主卡圈，所述主卡圈包括通过螺栓连接的第一半环(36)以及第二半环(37)。

7.根据权利要求2所述的低刚度挠性接管，其特征在于，所述第三卡圈(33)的外圈环设有若干个限位件(34)，相对应的所述第三卡圈(33)的所述限位件(34)之间通过所述柔性连接件(5)连接，所述柔性连接件(5)为首尾相接的带状结构，所述柔性连接件(5)的两端分别套设在相对应的所述限位件(34)上。

8.根据权利要求1所述的低刚度挠性接管，其特征在于，所述泄压孔(4)内设有吸音材料。

9.根据权利要求1所述的低刚度挠性接管，其特征在于，所述泄压孔(4)为椭圆形孔，所述泄压孔(4)的长半径平行于所述管体的轴线。

10.根据权利要求1所述的低刚度挠性接管，其特征在于，所述骨架层(11)与所述柔性连接件(5)均为芳纶纤维材料。