CN219140181U - 一种管道振震双控变形器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及管道柔性连接装置技术领域，特别提供了一种管道振震双控变形器，包括顺次固接的柔性管Ⅰ、直管Ⅰ、弯管、柔性管Ⅱ、直管Ⅱ和柔性管Ⅲ，柔性管Ⅰ、柔性管Ⅱ和柔性管Ⅲ均包括柔韧管体和连接在柔韧管体两端的刚性管。本实用新型既能控制刚性管道穿越建筑隔震层与隔震结构步调一致变形协调保证抗震韧性，又可柔韧吸收管道振幅控制动设备长期高幅振动对管道系统的应力破坏隐患。

Description

一种管道振震双控变形器

技术领域

本实用新型涉及管道柔性连接装置技术领域，特别提供了一种管道振震双控变形器，用于柔韧协调变形，控制因突发地震导致的建筑隔震层刚性管道变位破坏及连接动设备的管道因高幅机械振动造成应力损伤。

背景技术

近年来，雨后春笋般的隔震医院和学校等新建公共建筑，以隔震层为枢纽而有序变位消能隔离地震破坏，极大提高了建筑结构的抗震韧性。与之配套，隔震建筑中穿越隔震层的给排水或消防管道系统，如没有管道变形器来变形协调、吸收突发地震时隔震层上下结构的相对变位，安装在隔震层的刚性管道就是整体抗震最薄弱环节，不但会材料过度应变导致管道断裂破坏失去输送功能，而且可能引起水浸机电设备或人身触电等二次灾害。另外在生产流程管道系统中，动设备长期的高幅机械振动，如不设置管道变形器实时吸收振幅控制管道应力超标的隐患，或可被迫停产等引起经济损失。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种管道振震双控变形器，既能控制刚性管道穿越建筑隔震层与隔震结构步调一致变形协调保证抗震韧性，又可柔韧吸收管道振幅控制动设备长期高幅振动对管道系统的应力破坏隐患。

本实用新型是这样实现的，提供一种管道振震双控变形器，包括顺次固接的柔性管Ⅰ、直管Ⅰ、弯管、柔性管Ⅱ、直管Ⅱ和柔性管Ⅲ，柔性管Ⅰ、柔性管Ⅱ和柔性管Ⅲ均包括柔韧管体和连接在柔韧管体两端的刚性管。

优选的，在所述柔性管Ⅰ、所述柔性管Ⅱ、所述柔性管Ⅲ的上下均设有第一铰链结构，第一铰链结构包括分别固定连接在两个所述刚性管上的第一铰链单元A和第一铰链单元B，第一铰链单元A和第一铰链单元B互相靠近的一端通过销轴转动连接；同一个柔性管上下的两个销轴的几何中心的连线均垂直于管道振震双控变形器的轴线所形成的平面，且经过对应所述柔韧管体的几何中心。

进一步优选，在所述柔性管Ⅰ的上下均设有第一铰链结构，第一铰链结构包括分别固定连接在两个所述刚性管上的第一铰链单元A和第一铰链单元B，第一铰链单元A和第一铰链单元B互相靠近的一端通过销轴转动连接；

在所述柔性管Ⅱ和所述柔性管Ⅲ的上下均设有第二铰链结构，第二铰链结构包括分别固定连接在两个所述刚性管上的第二铰链单元A和第二铰链单元B，第二铰链单元A和第二铰链单元B互相靠近的一端通过十字销轴转动连接；

柔性管Ⅰ上下的两个销轴、柔性管Ⅱ和柔性管Ⅲ上下的两个十字销轴的几何中心的连线均垂直于管道振震双控变形器的轴线所形成的平面，且经过对应所述柔韧管体的几何中心。

进一步优选，所述柔性管Ⅱ的所述柔韧管体的长度大于所述柔性管Ⅰ和所述柔性管Ⅲ的柔韧管体的长度。

进一步优选，装配所述管道振震双控变形器时，所述柔性管Ⅰ和所述柔性管Ⅱ以及所述柔性管Ⅲ的柔韧管体进行相比于原始长度不超过50％的预拉伸。

进一步优选，所述柔性管Ⅰ的所述柔韧管体的几何中心与所述弯管两轴线交点的间距S1不小于所述柔性管Ⅱ的柔韧管体的几何中心与所述柔性管Ⅲ的柔韧管体的几何中心之间的间距S3；同时S3大于弯管两轴线交点与柔性管Ⅱ的柔韧管体的几何中心之间的间距S2。

进一步优选，所述弯管的走向角度为直角或钝角。

进一步优选，所述弯管上安装有竖向重力支承，且重力支承通过万向轮与地面接触。

进一步优选，所述柔性管Ⅰ、所述直管Ⅰ、所述弯管、所述柔性管Ⅱ、所述直管Ⅱ和所述柔性管Ⅲ的顺次两两连接方式为沟槽连接或法兰连接或对焊连接或螺纹连接。

进一步优选，所述柔韧管体为波纹管式或橡胶管式。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型为隔震建筑及流程工业的管道系统提供响应地震作用或机械振幅必需的刚性管道柔韧性实时变形协调：既能控制管道与建筑结构系统一体化隔震，避免地震造成隔震建筑中穿越隔震层的管道突然断裂，保持正常管道功能，提升隔震建筑的整体抗震韧性；亦可控制消除流程工业装置的动设备运行时高幅机械振动造成管道应力超标隐患，保障生产装置安全运行避免意外经济损失，具有密封可靠、吸收变形位移大、结构紧凑、对地震或振动响应灵活的显著优点。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为实施例1的管道振震双控变形器结构示意图。

图2为柔韧管体和两端刚性管的结构示意图。

图3为实施例1中的第一铰链结构和销轴的连接结构示意图。

图4为实施例1中柔性管Ⅱ和柔性管Ⅲ的第二铰链结构示意图。

图5为实施例2的管道振震双控变形器应用示意图。

图中：1-柔性管Ⅰ；2-直管Ⅰ；3-弯管；4-柔性管Ⅱ；5-直管Ⅱ；6-柔性管Ⅲ；7-S1；8-S2；9-S3；10-铰链Ⅰ，101-销轴；11-柔韧管体；1102-刚性管；12-重力支承，1201-万向轮；13-管路Ⅰ；14-管路Ⅱ；15-铰链Ⅱ，1501-十字销轴。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1、

如图1所示，一种管道振震双控变形器安装在八度设防的某公共建筑隔震层内，专门作为消防管道系统穿越隔震层的管道位移协调变形器，匹配地震发生时隔震层的结构位移响应，保证建筑消防水系统达到抗震设防目标。

本例的管道振震双控变形器布置在XYZ坐标系的水平面XY内，X轴和Y轴为建筑结构主轴，Z轴为竖直轴，整体呈直角走向，该变形器本体包括顺次固接的柔性管Ⅰ1、直管Ⅰ2、弯管3、柔性管Ⅱ4、直管Ⅱ5和柔性管Ⅲ6，其顺次两两固接的方式为沟槽接头连接。其中，柔性管Ⅰ1和柔性管Ⅱ4以及柔性管Ⅲ6的波纹管式柔韧管体如图2，均为金属波纹管，且柔性管Ⅱ4的柔韧管体长度最大，柔性管Ⅰ1和柔性管Ⅲ6的柔韧管体长度相等，为增加金属波纹管进行角位移协调变形的压缩侧极限变形能力，装配前先对3个柔韧管体实施相比于原始自然长度20％的预拉伸。

本例的柔性管Ⅰ1的销轴轴线与弯管两轴线交点的间距S17大于柔性管Ⅱ4的销轴轴线与柔性管Ⅲ6的销轴轴线的间距S39；同时S39大于弯管两轴线交点与柔性管Ⅱ4的销轴轴线的间距S28，为了减小S28，弯管只保留标准弯头直接与柔性管Ⅱ4固接。此外，本例的弯管3为90°短半径弯头，其上安装有竖直向下的立杆式重力支承12，且重力支承12通过万向轮1201与地面接触，有效提高该变形器的协调变形响应速度。

本例的一种管道振震双控变形器，其一端的柔性管Ⅰ1与锚固于隔震层上部结构的管路Ⅰ13相接，另一端的柔性管Ⅲ6与锚固于隔震层下部结构的管路Ⅱ14相接。地震时提供管道在水平面XY内两端相对变形能力的原理是：隔震层上部结构的地震位移响应经管路Ⅰ13输入给管道振震双控变形器，该变形器随同持续输入的高幅低频且方向随机切换的端部变位，通过柔性管Ⅰ1、柔性管Ⅱ4、柔性管Ⅲ6各自独立地角度柔性变化，以及与直管Ⅰ2、弯管3、直管Ⅱ5组成整体结构后的变形协调，可以灵活地吸收XY平面内的任意方向变形位移，同时因为柔韧管体11为波纹管式，且带有铰链和销轴，3个柔韧管体随3对铰链位置在水平面的有序变化实时进行角位移跟随协调，进而实现与隔震层结构步调一致的动态变形，控制管道与建筑结构系统化一体隔震，既保证了地震时建筑的消防功能正常，又提高了隔震建筑的整体抗震韧性，具有密封可靠、吸收变形位移大、结构紧凑、对地震或振动响应灵活的显著优点。

同时，如果管路Ⅰ13或管路Ⅱ14为运行状态产生机械振动的动设备管口，则本例的一种管道振震双控变形器以同样的原理协调变形，同步吸收化解水平面XY内变形器两端相对的线位移和角位移。

在本实施例中，可以是在所述柔性管Ⅰ1、所述柔性管Ⅱ4、所述柔性管Ⅲ6的上下均设有第一铰链结构10，第一铰链结构10包括分别固定连接在两个所述刚性管1102上的第一铰链单元A和第一铰链单元B，第一铰链单元A和第一铰链单元B互相靠近的一端通过销轴101转动连接(如图3)；同一个柔性管上下的两个销轴101的几何中心的连线均垂直于管道振震双控变形器的轴线所形成的平面，且经过对应所述柔韧管体11的几何中心。

本实施例也可以是，在所述柔性管Ⅰ1的上下均设有第一铰链结构10，第一铰链结构10包括分别固定连接在两个所述刚性管1102上的第一铰链单元A和第一铰链单元B，第一铰链单元A和第一铰链单元B互相靠近的一端通过销轴101转动连接；在所述柔性管Ⅱ4和所述柔性管Ⅲ6的上下均设有第二铰链结构15，第二铰链结构15包括分别固定连接在两个所述刚性管1102上的第二铰链单元A和第二铰链单元B，第二铰链单元A和第二铰链单元B互相靠近的一端通过十字销轴1501转动连接(如图4)；柔性管Ⅰ1上下的两个销轴101、柔性管Ⅱ4和柔性管Ⅲ6上下的两个十字销轴1501的几何中心的连线均垂直于管道振震双控变形器的轴线所形成的平面，且经过对应所述柔韧管体11的几何中心。

实施例2、

如图5所示，一种管道振震双控变形器布置应用在九度设防的某隔震建筑的隔震层内，作为重力流污水管道系统穿越隔震层的管道隔震位移协调变形器，匹配地震发生时隔震层的结构位移响应，保障整体系统抗震设防目标。X轴和Y轴为建筑结构主轴，Z轴为竖直轴。

本例的管道振震双控变形器包括顺次固接的柔性管Ⅰ1、直管Ⅰ2、弯管3、柔性管Ⅱ4、直管Ⅱ5和柔性管Ⅲ6，其顺次两两固接的方式为法兰接头连接。其中，柔性管Ⅰ1和柔性管Ⅱ4以及柔性管Ⅲ6的橡胶管式柔韧管体如图2，均为可挠橡胶管，且柔性管Ⅱ4的柔韧管体长度最大，即可挠橡胶管最长。

本例的弯管3为带有一段直管端的45°长半径弯头，其上安装有竖直向下的立杆式重力支承12，且重力支承12通过万向轮1201与地面接触，使得该变形器能迅速响应外部输入位移实时协调同步变形。变形器在水平面XY内整体呈钝角走向，其一端的柔性管Ⅰ1与锚固于隔震层上部结构的管路Ⅰ13相接，另一端的柔性管Ⅲ6与锚固于隔震层下部结构的管路Ⅱ14相接。

本例的柔性管Ⅰ的几何中心与弯管两轴线交点的间距S1等于柔性管Ⅱ的几何中心与柔性管Ⅲ的几何中心的间距S3；弯管两轴线交点与柔性管Ⅱ的几何中心的间距S2最小。

本例的变形原理与实施例1相似，常用于重力流污水管道系统穿越隔震层满足隔震位移的要求，由于管道内介质压力为常压，所以不需要铰链和销轴吸收内压推力，这样的好处在于，本例的管道振震双控变形器，不仅可以灵活地吸收XY平面内的任意方向变形位移，还可以吸收Z方向变形位移，所以同样具有密封可靠、吸收变形位移大、结构紧凑、对地震或振动响应灵活的显著优点。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种管道振震双控变形器，其特征在于，包括顺次固接的柔性管Ⅰ(1)、直管Ⅰ(2)、弯管(3)、柔性管Ⅱ(4)、直管Ⅱ(5)和柔性管Ⅲ(6)，柔性管Ⅰ(1)、柔性管Ⅱ(4)和柔性管Ⅲ(6)均包括柔韧管体(11)和连接在柔韧管体(11)两端的刚性管(1102)。

2.根据权利要求1所述的管道振震双控变形器，其特征在于，在所述柔性管Ⅰ(1)、所述柔性管Ⅱ(4)、所述柔性管Ⅲ(6)的上下均设有第一铰链结构(10)，第一铰链结构(10)包括分别固定连接在两个所述刚性管(1102)上的第一铰链单元A和第一铰链单元B，第一铰链单元A和第一铰链单元B互相靠近的一端通过销轴(101)转动连接；同一个柔性管上下的两个销轴(101)的几何中心的连线均垂直于管道振震双控变形器的轴线所形成的平面，且经过对应所述柔韧管体(11)的几何中心。

3.根据权利要求1所述的管道振震双控变形器，其特征在于，在所述柔性管Ⅰ(1)的上下均设有第一铰链结构(10)，第一铰链结构(10)包括分别固定连接在两个所述刚性管(1102)上的第一铰链单元A和第一铰链单元B，第一铰链单元A和第一铰链单元B互相靠近的一端通过销轴(101)转动连接；

在所述柔性管Ⅱ(4)和所述柔性管Ⅲ(6)的上下均设有第二铰链结构(15)，第二铰链结构(15)包括分别固定连接在两个所述刚性管(1102)上的第二铰链单元A和第二铰链单元B，第二铰链单元A和第二铰链单元B互相靠近的一端通过十字销轴(1501)转动连接；

柔性管Ⅰ(1)上下的两个销轴(101)、柔性管Ⅱ(4)和柔性管Ⅲ(6)上下的两个十字销轴(1501)的几何中心的连线均垂直于管道振震双控变形器的轴线所形成的平面，且经过对应所述柔韧管体(11)的几何中心。

4.根据权利要求1或2或3所述的管道振震双控变形器，其特征在于，所述柔性管Ⅱ(4)的所述柔韧管体(11)的长度大于所述柔性管Ⅰ(1)和所述柔性管Ⅲ(6)的柔韧管体(11)的长度。

5.根据权利要求1或2或3所述的管道振震双控变形器，其特征在于，装配所述管道振震双控变形器时，所述柔性管Ⅰ(1)和所述柔性管Ⅱ(4)以及所述柔性管Ⅲ(6)的柔韧管体(11)进行相比于原始长度不超过50％的预拉伸。

6.根据权利要求1或2或3所述的管道振震双控变形器，其特征在于，所述柔性管Ⅰ(1)的所述柔韧管体(11)的几何中心与所述弯管(3)两轴线交点的间距S1(7)不小于所述柔性管Ⅱ(4)的柔韧管体(11)的几何中心与所述柔性管Ⅲ(6)的柔韧管体(11)的几何中心之间的间距S3(9)；同时S3(9)大于弯管(3)两轴线交点与柔性管Ⅱ(4)的柔韧管体(11)的几何中心之间的间距S2(8)。

7.根据权利要求1或2或3所述的管道振震双控变形器，其特征在于，所述弯管(3)的走向角度为直角或钝角。

8.根据权利要求1或2或3所述的管道振震双控变形器，其特征在于，所述弯管(3)上安装有竖向重力支承(12)，且重力支承(12)通过万向轮(1201)与地面接触。

9.根据权利要求1或2或3所述的管道振震双控变形器，其特征在于，所述柔性管Ⅰ(1)、所述直管Ⅰ(2)、所述弯管(3)、所述柔性管Ⅱ(4)、所述直管Ⅱ(5)和所述柔性管Ⅲ(6)的顺次两两连接方式为沟槽连接或法兰连接或对焊连接或螺纹连接。

10.根据权利要求1或2或3所述的管道振震双控变形器，其特征在于，所述柔韧管体(11)为波纹管式或橡胶管式。

Images