[发明专利]一种用于减少旋转设备管嘴负荷的装置

说明书

本发明公开了一种用于减少旋转设备管嘴负荷的装置，为旋转设备的进出口管道提供了径向限位，并通过螺栓调节各向限位与管道之间的距离，通过摩擦副以极低的摩擦系数解决了旋转设备的进出口管道的轴向位移产生的摩擦力问题，大幅减小旋转设备管嘴承受的应力及各向的扭矩，减少管道三个维度应力对旋转设备产生的影响，保证了旋转设备的稳定可靠运行。

技术领域

本发明涉及一种用于减少旋转设备管嘴负荷的装置，可以减少管道由于受到三个维度应力而对旋转设备产生的负荷。

背景技术

管道在运行期间，由于其承载的内压和外部荷载以及环境温度等多种因素，会引起管道的应力过大，导致与其连接的设备由于应力过大而变形。故在工业应用中，管道受力复杂，要求限制除轴向外所有方向的位移，并防止各向应力作用造成的管道弯曲扭转。

目前，在管道设计中，管道在支吊点处有X、Y、Z、RX、RY、RZ六个方向的自由度，三个线位移{u，v，w}和三个角位移{θx，θy,θz}，对应的应力边界条件是线力{Fx，Fy，Fz}和力矩{Mx，My，Mz}。通常根据管道设计的需要，选择不同的支吊架来约束其中某个自由度或某几个自由度，来达到管道安全、经济运行的目的。一般限制轴线位移，用限位管架或支撑来防止管道位移过大，保持管道与其连接的设备同心；限制水平非轴线位移，用导向架；弹簧支架可用来增加管道柔性，卸载应力，避免对周围管道及设备产生影响。

透平膨胀机是一种旋转式叶片机械，在深冷空气分离装置中用来产生冷量，是一种用于低温条件下的透平。透平膨胀的进出口与流体管道采用法兰螺栓连接，法兰安装的好坏直接影响到透平膨胀机组的安全运行。进、出口流体管道与透平膨胀机相接时，弯管、变径方、圆管等管道的重量不得作用于透平机，流体管道上的膨胀节必须将热胀冷缩产生的作用力消除，绝对不允许作用于透平机组。旋转设备进出口管嘴的负荷要小，即外部管道对设备应力影响要小，一般以下几种方式改善：1)增加机器壁厚，加强设备载荷；2)增加管道柔性；3)在管嘴附近加膨胀节等，但每种方式都各有优缺点。因此旋转设备特别需要合适的支撑装置，降低旋转设备进出口管嘴的负荷，避免进出口管道的应力过多作用于机器，造成损坏。

美国专利申请US3963205A公开了一种能够用于不同负载及管道尺寸的管道支撑系统，允许管道沿着轴向自由运动或基于支撑基座做受控运动。中国专利申请CN103047483A提供了一种用于透平机的组合弹簧支架，包括两个弹簧支架、立管弯头支架、上刚性体、下刚性体和立管弯头支架；所述的下刚性体包括下底板和两个垂直设置在下底板上的下立板，两个弹簧支架对称分布在下刚性体的两侧，弹簧支架并设置在下底板上，所述的上刚性体包括上支撑板和设置在上支撑板的上立板，上支撑板的两端压在弹簧支架的荷重板上，在荷重板与上支撑板的接触面上设有上摩擦副，上立板伸入至下刚性体中两个下立板的缝隙之间。满足了透平机进、出口管道的垂直热位移支撑，也以极低的摩擦系数解决了水平管道的轴向热位移问题，大幅减小了透平机组承受的水平摩擦力，同时还能消除跨临界转速时发生的震动，保证了透平机的稳定可靠运行。中国发明专利申请CN106151686A公开了一种热力管道用旋转限位支座。它包括管夹，旋转轴，支撑系统；所述支撑系统包括支撑架，支撑板；所述支撑架包括横向支撑架，纵向支撑架；所述旋转轴包括上旋转轴和下旋转轴，所述上旋转轴下端焊接于管道的上端，所述下旋转轴上端焊接于管道的下端；有旋转轴槽位于所述支撑系统上，所述旋转轴套在所述旋转轴槽内。它克服了现有技术只能限制某一个方向或两个方向的线位移，在限制支点位置线位移的前提下限制其角位移的缺点；具有在管夹上增加转动轴，并设计限位支撑，使管道在受热状态下，限制其线位移，在某一平面上允许角位移，释放部分膨胀应力的优点。

发明内容

本发明提供一种用于减少旋转设备管嘴负荷的装置，为旋转设备的进出口管道提供了径向限位，并通过螺栓调节各向限位与管道之间的距离，通过摩擦副以极低的摩擦系数解决了旋转设备的进出口管道的轴向位移产生的摩擦力问题，大幅减小旋转设备管嘴承受的应力及各向的扭矩，减少管道三个维度应力对旋转设备产生的影响，保证了旋转设备的稳定可靠运行。