CN1166886C - 支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，主要由包括固定框架、载荷联接件、载荷传力件和弹簧储能件组成，所述载荷联接件的一端与弹簧储能件衔接，此外还包括通过运动副安装在固定框架内的位移板，该位移板上装有载荷传力件，并制有可以保持承载方向作用力恒定的曲线轮廓，该曲线轮廓与载荷联接件的另一端衔接。本发明的技术方案构思巧妙，结构简洁，可实施性强，具有可以自动平衡介质反力、支撑重量、防止位移产生振动的作用，能够改善载荷件的应力分布，确保其正常、安全运行，延长其使用寿命。

Description

支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架

技术领域

本发明涉及一种弹簧支吊架，尤其是一种恒力弹簧支吊架，属于热力管道和设备支吊架装置领域。

背景技术

众所周知，物体的热胀冷缩性会使电力、石油、化工等行业的管路以及电气化铁路等行业的接触网线产生热位移。为了保证这种热位移从而使管路、网线得以正常工作，上述行业广泛采用了恒力弹簧支吊架。

现有恒力弹簧支吊架主要由固定框架、以及铰接安装在固定框架上的回转框架和弹簧构成。其中，回转框架的支吊端与需要承载的管路或网线衔接，另一端与弹簧衔接。当管路或网线发生位移时，迫使回转框架向左下方回转，并通过力的传递使与之衔接的弹簧也发生相应形变，从而通过由此产生的弹簧作用力，根据力矩平衡原理，使回转框架支吊端输出的支吊力变化不大，因而保证被承载的管路或网线能够正常运行。例如，申请日为1987年8月10日、申请号为87207385、名称为《恒力弹簧吊架》的中国专利，以及申请日为1990年3月12日、申请号为90212001的中国专利《恒力碟簧支吊架》均公开了类似原理的结构。此后的技术发展虽然在弹簧构造形式、控制承载力方向以及调整环节设置等方面作出了不少改进，但承载结构没有发生实质性的变化。

申请人在实践中发现，由于弹簧形变产生的作用力服从胡克定理，因此所有现有技术中的载荷件所受承载作用力(无论是支撑力还是悬吊力)实际上均无法保持恒定，因为当回转框架在往复回转的过程中，弹簧相应的形变或大或小，与之关联的承载作用力必然有大有小。这种承载作用力的变化对于保持管路、网线等载荷件的稳定工作显然是不利的。此外，当现场载荷传力件上支吊物的重量设计变更时，支吊架设计载荷必须相应变更，而现有恒力弹簧吊支架均无法根据现场需要，调整所承受的载荷力，因此其适应性不强，应用不便。

发明内容

本发明的首要目的在于：针对上述现有技术存在的承载力随回转框架的回转发生变化的问题，提出一种可以保证承载力大小恒定不变的恒力弹簧支吊架，从而保证管路、网线等载荷件始终保持稳定的工作状态。

本发明进一步的目的在于：提出一种承载力方向也恒定不变的弹簧支吊架，从而进一步保证管路、网线等载荷件始终保持稳定的工作状态。

本发明更进一步的目的在于：提出一种当承载物重量设计变更时，可根据现场设计需要，可调整载荷力的恒力弹簧支吊架，从而使该产品具有较强的适应性，应用起来更灵活方便。

为了达到上述首要发明目的，本发明的技术方案是：支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，主要由固定框架(1)、载荷联接件(9)、载荷传力件(6)和弹簧储能件(10)组成，所述载荷联接件(9)的一端与弹簧储能件(10)衔接，此外还包括通过运动副安装在固定框架(1)内的位移板(2)，该位移板(2)上装有载荷传力件(6)，并制有可以保持承载方向作用力恒定的曲线轮廓(19)，该曲线轮廓(19)与载荷联接件(9)的另一端衔接。

当载荷件(18)受热发生位移时，位移板向下移动，位移板(2)的曲线轮廓(19)将通过载荷联接件使弹簧产生形变，弹簧形变作用力反过来又通过载荷联接件(9)及曲线轮廓位移板(2)、载荷传力件(6)作用于载荷件(18)，与载荷传力件(6)上支吊的载荷力(p2)值相平衡，由于位移板(2)上的曲线轮廓(19)具有保持承载力方向分力和支吊物受热位移始终不变的特性，因此无论管路、网线等载荷件怎样位移，均始终保持所受的承载作用力不变，从而使管路、网线等载荷件始终在处于热胀冷缩状态时，能达到稳定的工作状态。

为了达到本发明进一步的目的，在上述支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架中，位移板(2)通过移动副安装在固定框架(1)上，所述载荷传力件(6)通过铰接安装在位移板(2)上。

这样，当载荷件(18)发生热位移并引起弹簧形变时，载荷传力件(6)与位移板(2)之间、位移板(2)与固定框架(1)之间、以及位移板(2)与载荷传力件(6)之间的运动副将共同作用，自动调节位移板(2)的位置，始终保持载荷传力件(6)与载荷件(18)之间的相对位置关系不变，从而保持承载力(p2)方向也恒定不变。

为了达到本发明更进一步的目的，在上述支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架中，弹簧储能件(10)通过前、后压板、固定板(7、11、13)的夹持以及导向杆(8)的定向，安装在固定框架(1)上，其中导向杆(8)上的后压板(11)、固定板(13)之间拧有预压紧螺母(12)。

这样，当现场载荷传力件(6)上支吊物的重量因设计需要而变更时，可在现场将四个预压紧螺母(12)顺时针或逆时针旋拧，将弹簧调整到与变更后设计载荷所相应的预压紧高度，从而使弹簧力得到调整，使支吊力得到相应改变，以适应现场支吊物重量的变更。

容易看出，本发明的技术方案构思巧妙，结构简洁，可实施性强，具有可以自动平衡介质反力，达到支撑重量、防止位移产生的振动的作用，能够改善载荷件的应力分布，确保其正常、安全运行，延长其使用寿命。

根据此方案设计出的产品将比现有同类产品更具市场竞争力。

附图说明

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

图1为实施例一——平式恒力碟簧吊架结构示意图。

图2为实施例二——平式恒力碟簧座吊架结构示意图。

图3为实施例三——平式恒力碟簧支架结构示意图。

图4为实施例四——立式恒力碟簧吊架结构示意图。

图5为实施例五——立式恒力碟簧座吊架结构示意图。

图6为实施例六——立式恒力碟簧支架结构示意图；

图7为实施例七——隧道用接触网张力自动补偿器结构示意图。

图8为实施例八——电杆用接触网张力自动补偿器结构示意图。

图9和图10分别为另两种结构的位移板结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例如图1所示，主要由固定框架(1)、矩形位移板(2)、导向轮(3)、滚轮(4)、碟簧拉板(5)、吊杆(6)、前压板(7)、导向杆(8)、碟簧拉杆(9)、碟形弹簧组(10)、后压板(11)、预压紧螺母(12)、固定板(13)、压紧螺母(14)、固定螺母(15)、外壳(16)、固定生根螺栓(17)、位移槽(19)等组成。

本实施例中，与技术方案中弹簧储能件对应的是碟形弹簧组(10)，与载荷联接件对应的是碟簧拉板(5)，与载荷传力件对应的是吊杆(6)。碟形弹簧组(10)通过前、后压板(7、11)的夹持以及导向杆(8)上预压紧螺母(12)按照碟形弹簧组(10)预压力时的高度锁紧，固定在固定框架(1)的一侧。外围用外壳(16)罩护。碟簧拉杆(9)的一端通过压紧螺母(14)与碟形弹簧组(10)预紧衔接，另一端与碟簧拉板(5)固连，通过滚轮(4)与矩形位移板(2)上的曲线位移槽(19)衔接。

矩形位移板(2)上的位移槽(19)曲线按照可以保持垂直方向的分力，即承载方向作用力大小恒定的要求确定，具体来说，位移槽(19)的曲线横坐标长为碟形弹簧组(10)的工作变形量，纵坐标长为吊架的设计位移量，曲线坐标点的关系是碟形弹簧组(10)的变形作用力P1与悬吊力P2的关系，符合力的平行四边形法则平衡关系，承载方向的分力P2保持为恒定值。

矩形位移板(2)的两侧通过固定在固定框架(1)内两侧板上的六个导向轮(3)安装在固定框架(1)上。吊杆(6)的上端铰装在矩形位移板(2)上。

安装时，本实施例的固定框架(1)通过固定生根螺栓(17)悬吊固定在钢梁(20)上。吊杆(6)的下方悬吊管道或其它载荷设备(18)。

当吊杆(6)下方悬吊的管道或其它载荷设备(18)产生热位移时，矩形位移板(2)将沿导向滚轮(3)产生相应位移，同时通过位移槽(19)对滚轮(4)的约束作用，迫使碟形弹簧组(10)受力形变，产生形变作用力P1。此水平方向作用力的值随碟形弹簧组(10)形变量的增加而不断增大，但位移槽(19)曲线轮廓的作用却始终保持垂直方向的约束分力和位移方向的不变，从而达到支、吊力P2值和位移方向在整个位移过程中恒定的目的。

对于已交付用户使用的支吊架产品，为了适应现场载荷传力件上支吊物的重量的设计变更，在后压板(11)的导向杆(8)上安置了四个预压紧螺母(12)，用以调整碟形弹簧组(10)的预压力，从而使支吊力得到相应改变。

实验证明，本实施例的平式恒力碟簧吊架结构紧凑，可以平衡介质反力，达到支承重量和防止位移产生的振动，改善管道应力分布，确保其正常、安全运行，延长管道使用寿命。

实施例二

本实施例如图2所示，可以称为平式恒力碟簧座吊架，其结构和作用原理均与实施例一基本相同。区别在于安装时，固定框架(1)的下端支撑在工字钢(20)上。

实施例三

本实施例为平式恒力碟簧支架，其结构如图3所示，与实施例一也基本相同，固定框架(1)与图2相同，固定框架(1)的下端支撑在工字钢(20)上。区别在于载荷传力件不是吊杆，而是支撑板(21)，管道或其它载荷设备(18)支撑在支撑板(21)上方。

实施例四

本实施例为立式恒力碟簧吊架，从图4可以看出，与实施例一的主要区别是碟形弹簧组(10)固定安装在固定框架(1)上方，碟簧拉杆(9)的下端与横拉板(22)固连，横拉板(22)的两边分别与一对碟簧拉板(5)的上端铰接，两对碟簧拉板(5)的下端分别与矩形位移板(2)上的两条对称曲线位移槽(19)中的滚轮(4)衔接。

矩形位移板(2)上的两个位移槽(19)的曲线设计原则依然是保持垂直方向分力、即承载方向作用力大小恒定。

其作用原理不难从实施例一类推，不另赘述。其特点是，吊杆(6)下方悬吊的管道或其它载荷设备(18)产生的热位移，通过矩形位移板(2)上两个对称位移槽(19)和固定框架(1)上的两个滑动槽共同对一对滚轮(4)和滚轮轴的约束作用，使两碟簧拉板(5)约束在固定框架(1)的滑动槽中向左右两侧展开，进而迫使碟形弹簧组(10)受力形变。结果不仅承载力P2由于位移槽(19)的作用保持恒定，而且水平分力也由于两个位移槽(19)相互对称而自相平衡，其防止位移振动、改善管道应力分布的效果更为理想。

实施例五

本实施例是立式恒力碟簧座吊架，其结构如图5所示，与实施例四基本相同。区别在于安装时，固定框架(1)的下端支撑在工字钢(19)上。

实施例六

本实施例为立式恒力碟簧支架，其结构如图6所示，与实施例四也基本相同，固定框架(1)与图5相同，固定框架(1)下端的支架支撑在工字钢(20)上。区别在于整个装置倒置，载荷传力件不是吊杆，而是支撑板(21)，管道或其它载荷设备(18)支撑在支撑板(21)上方。

实施例七

本实施例如图7所示，实质为将恒力弹簧支吊架结构用做隧道接触网张力自动补偿器，其基本结构与实施例4相近。区别在于：固定框架(1)用生根螺栓(17)水平固定在隧道顶部的(20)下方，吊杆(6)一端设有一个或一组动滑轮(23)，环绕在动滑轮(23)上的钢丝绳一端生根在隧道顶部(20)上，另一端与接触网联接。

当接触网产生热胀冷缩时，位移板(2)将沿导向轮(3)产生相应位移，同时通过位移槽(19)对滚轮(4)的约束作用，迫使碟形弹簧组(10)受力形变，产生形变作用力P1。此水平方向作用力的值随碟形弹簧组(10)形变量的增加而不断增大，但位移槽(19)曲线轮廓的作用却始终保持垂直方向的约束分力和位移方向不变，从而达到接触网张力P2值在整个伸缩过程中恒定不变的目的(图7为侧视图，位移槽结构未示出)。

实施例八

本实施例实质为将恒力弹簧支吊架结构用做电杆用接触网张力自动补偿器，其基本结构如图8所示，与实施例一相近。区别在于：固定框架(1)用管夹固定在电杆(20)上，吊杆(6)一端设有一个或一组动滑轮(23)，环绕在动滑轮(23))上的钢丝绳一端生根在电杆(20)的三角架上，另一端与接触网联接。

其工作原理与实施例七相同，不再赘述。

上述实施例的产品均对现有的恒力弹簧支吊架或垂直位移恒力碟簧补偿器有重大的突破性改进，其输出力无论大小还是方向均恒定不变的特性避免了现有同类产品无法克服的缺陷。上述实施例均可在施工现场根据设计变更的需要从新改变设计载荷。因此可以确保被支吊的热力管道或其它设备能够更好地安全运行。此外，本发明的产品还具有体积小、重量轻、性能稳定、制造容易、使用安全、安装方便的优点，适用于电力、化工、石油、管道、锅炉本体，以及电气化铁路等诸多领域，市场前景十分广阔，向国内国际推广后，将会产生巨大的经济较益和社会较益。

值得一提的是，本发明不限于上述实施例，根据应用场合不同，还可以有许多变化形式。其自身零件也可以有许多变化。例如，碟形弹簧可用圆柱形螺旋压缩弹簧代替，其材料可用园钢或矩型、方型钢等；又如，六个导向轮可以用两根导轨代替；矩形位移板也可采用具有曲线轮廓的位移板(参见图9、10)，此位移板的曲线设计原则依然是：横坐标长为弹簧(10)的工作变形量，纵坐标长为吊架的设计位移量，曲线坐标点的关系是弹簧(10)的变形作用力P1与悬吊力P2的关系符合力的平行四边形法则平衡关系，承载方向的分力P2保持为恒定。另外，当支、吊的管道或其它载荷设备产生既有垂直方向、又有水平纵向和水平横向的热位移时，在第1、第4实施例中可将万向轮座固定在钢梁(20)下，并用固定生根螺栓(17)与万向滚轮连接；在第3和第6实施例中，将滚轮座安置在矩形位移板(2)上方的支撑板(21)上，用滚轮支撑上方管道或其载荷设备(18)；在第2和第5实施例中，将滚轮座安置在固定框架(1)下方，滚轮座固定在生根梁上。以上种种等效替换或进一步的改进均落在本发明要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，主要由固定框架(1)、载荷联接件(9)、载荷传力件(6)和弹簧储能件(10)组成，所述载荷联接件(9)的一端与弹簧储能件(10)衔接，其特征在于：还包括通过运动副安装在固定框架(1)内的位移板(2)，该位移板(2)上装有载荷传力件(6)，并制有可以保持承载方向作用力恒定的曲线轮廓(19)，该曲线轮廓(19)与载荷联接件(9)的另一端衔接，所述位移板(2)通过移动副安装在固定框架(1)上，所述载荷传力件(6)通过铰接安装在位移板(2)上。

2.根据权利要求1所述的支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，其特征在于：所述弹簧储能件(10)通过前、后压板、固定板(7、11、13)的夹持以及导向杆(8)的定向，安装在固定框架(1)上，其中导向杆(8)上的后压板(11)和固定板(13)之间设预压紧螺母(12)。

3.根据权利要求1或2所述的支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，其特征在于：所述弹簧储能件(10)为碟形弹簧组，所述载荷联接件为碟簧拉板(5)和碟簧拉杆(9)，所述载荷传力件为吊杆(6)，碟簧拉杆(9)的一端通过预压紧螺母(13)与碟形弹簧组(10)预紧衔接，另一端与碟簧拉板(5)固连，通过滚轮(4)与矩形位移板(2)上的曲线位移槽(19)衔接，所述矩形位移板(2)的两侧通过固定在固定框架(1)内两侧板上的六个导向轮(3)安装在固定框架(1)上，所述吊杆(6)的上端铰装在矩形位移板(2)上。

4、根据权利要求3所述的支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，其特征在于：所述碟形弹簧组(10)固定安装在固定框架(1)上方，碟簧拉杆(9)的下端与横拉板(22)固连，横拉板(22)的两边分别与两对碟簧拉板(5)的上端铰接，两对碟簧拉板(5)的下端通过滚轮(4)分别与矩形位移板(2)上两对碟簧拉板(5)的下端通过滚轮(4)分别与矩形位移板(2)上的两条对称曲线位移槽(19)衔接。

5、.根据权利要求3所述的支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，其特征在于：安装时，所述固定框架(1)通过固定生根螺栓(17)悬吊固定在钢梁(20)上，所述吊杆(6)的下方悬吊管道或其它载荷设备(18)。

6、.根据权利要求4所述的支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，其特征在于：所述载荷传力件为支撑板(21)，管道或其它载荷设备(18)支撑在支撑板(21)的上方。

7、.根据权利要求1或2所述的支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，其特征在于：所述固定框架(1)用生根螺栓(17)水平固定在隧道顶部(20)的下方，吊杆(6)一端设有一个或一组动滑轮(23)，环绕在动滑轮(23)上钢丝绳的一端生根在隧道顶部(20)上，另一端与接触网联接。

8.根据权利要求1或2所述的支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，其特征在于：所述固定框架(1)用管夹固定在电杆(20)上，吊杆(6)一端设有一个或一组动滑轮(23)，环绕在动滑轮(23)上钢丝绳一端生根在电杆(20)的三角架上，另一端与接触网联接。

9.根据权利要求1或2所述的支、吊力和位移方向不变的载荷力可调的恒力弹簧支吊架，其特征在于：所述弹簧为圆柱形螺旋压缩弹簧，其材料用圆钢或矩型、方型钢；所述固定框架与位移板之间的运动副为导轨移动副；所述载荷传力件与载荷件之间通过万向滚轮衔接；所述位移板为曲线轮廓位移板。

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