CN108612950B - 一种耐温承力组合框架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐温承力组合框架，包括管道，其两端分别设有通过波纹管与其相连的端部管道，所述每个端部管道处分别设有一组外框架和内框架；所述外框架位于所述内框架的外侧；所述外框架包括顶板和底板，以及与所述顶板和底板的两端对应连接的立柱；所述顶板和底板通过第一连接筒与所述端部管道连接；所述立柱上设有与所述端部管道相接的支撑装置；所述內框架通过端部拉板组件与相邻的外框架相连；所述内框架还通过中间拉板组件和第二连接筒与所述管道相连；所述端部拉板组件与所述中间拉板组件成90度设置。本发明可在承受压力推力及附加荷载的同时释放由于高温引起的热应力，达到在长期高温下正常工作而不产生裂纹的目的。

Description

一种耐温承力组合框架

技术领域

本发明涉及一种石油化工装置，尤其是一种石化管道的承力装置，具体的说是一种耐温承力组合框架。

背景技术

随着国民经济的发展，石油化工装置向大型化发展，工艺管道的工艺和设计条件不仅苛刻，设计温度较高，达650～875℃，而且口径也随着装置的大型化不断加大。为保证工艺管道***的正常运行，管道与设备之间需要设置复式膨胀节，在高温苛刻工况下为保证两端相连设备的受力要求，需要复式膨胀节自身设置承力装置吸收波纹管的压力推力及轴向附加荷载并保证***的稳定性和安全性，在管道布置紧凑时膨胀节自身还要设置弹簧承受膨胀节及相关管道的重量，这些承力装置在承受压力推力及轴向附加荷载的同时还需要能满足复式膨胀节吸收位移的功能要求。由于管径大、介质温度高，常规的焊接式承力结构会导致非常大的热应力，过大的应力极易导致焊缝开裂，承力结构失效，对***的安全运行造成很大的威胁。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种耐温承力组合框架，使高温、大口径工艺管道复式膨胀节能够承受较大压力推力及附加荷载，同时还可满足复式膨胀节吸收位移的需求。

本发明的技术方案是：

一种耐温承力组合框架，包括管道，其两端分别设有通过波纹管与其相连的端部管道，所述每个端部管道处分别设有一组外框架和内框架；该两组外框架和两组內框架的结构分别相同；所述外框架位于所述内框架的外侧；所述外框架包括顶板和底板，以及与所述顶板和底板的两端对应连接的立柱；所述顶板和底板通过第一连接筒与所述端部管道连接；所述立柱上设有与所述端部管道相接的支撑装置，防止所述端部管道发生偏移；所述內框架通过端部拉板组件与相邻的外框架相连；所述内框架还通过中间拉板组件和第二连接筒与所述管道相连；所述端部拉板组件与所述中间拉板组件成90度设置。

进一步的，所述内框架由两块横侧板和两块竖侧板相互拼接成矩形状，四个角部用圆钢或钢板加强；所述端部拉板组件连接所述竖侧板和所述立柱；所述中间拉板组件连接两组内框架的横侧板。

进一步的，所述内框架由一块板卷成圆形，所述端部拉板组件和所述中间拉板组件分别与其侧壁相连。

进一步的，所述支撑装置为对称设置的四组，每组包括一块立板；该立板的一端与一根所述立柱相连，另一端设有弧形支撑板；所述弧形支撑板的底面为弧形，与所述端部管道表面相适应，且与所述端部管道表面相互平行并留有间隙，以便满足热膨胀的需要；所述端部管道外壁上设有若干组弧形剪力板组件，每组弧形剪力板组件包括至少两块弧形剪力板，沿所述端部管道轴向相对设置，能够使所述弧形支撑板恰好置于该两块弧形剪力板之间；所述弧形剪力板的形状与所述端部管道表面相适应，并贴合的固定在所述端部管道上；每块弧形支撑板周围设有至少两组相互平行且间隔设置的弧形剪力板组件，其中位于所述弧形支撑板两端处的两组弧形剪力板组件的外缘与所述弧形支撑板的端部相齐平，能够有效限制所述端部管道沿轴向移动，同时限制所述外框架沿垂直所述管道轴线方向的偏转。

进一步的，所述端部拉板组件为四组，两两成对沿所述管道轴线截面对称设置于所述管道两端，并与所述管道轴线平行；每组端部拉板组件包括短拉板，该短拉板为条板状，其一端插接在设于所述立柱上的安装孔內，另一端设有第一夹板组件，能够卡接在所述内框架的竖侧板上，并与所述竖侧板实现铰接；所述中间拉板组件为两组，对称分置于所述管道的上下两侧，其中心组成的平面与所述管道轴线同在一个平面内；每组中间拉板组件包括长拉板，该长拉板为长条板状，其两端分别设有第二夹板组件，能够分别卡接在所述两组内框架的横侧板上，并与所述横侧板实现铰接；所述长拉板的中间通过第二连接筒与所述管道相连，其中心线与所述管道轴线共面。

进一步的，所述第一夹板组件和第二夹板组件均包括上夹板和下夹板；该上、下夹板的形状和大小相同，相互平行设置，能够夹住所对应的内框架的竖侧板或横侧板；该上、下夹板的一端连接在所述短拉板或长拉板的端部，另一端设有连接该上、下夹板的封板，避免因受力而张口变形；该上、下夹板以及所对应的内框架的竖侧板或内框架的横侧板上设有对应的销孔，便于通过销轴进行铰接；所述上、下夹板的销孔上方分别设有销轴夹；该销轴夹为折板结构，固接在所述上、下夹板上，其纵端面为梯形，能够使销轴自由转动的同时限制所述销轴的上下位移。

进一步的，所述第一连接筒和第二连接筒均为两组，对称的分布于所述端部管道或所述管道的上下两侧；所述第一连接筒或第二连接筒均包括无顶无底的圆筒状筒体，其下端与所述端部管道或所述管道固定连接，其上端设有盖板，其内部设有隔热组件；该盖板通过销轴连接到所述外框架的顶板或底板或长拉板；该销轴的外端设有压环，该压环与所述顶板或底板或长拉板相连接。

进一步的，所述筒体的下部分别设有若干条沿其轴向分布的细长槽，该细长槽为内外贯通，均匀分布，其高度为所述第一连接筒或第二连接筒的高度的1/3～1/2。

进一步的，所述盖板与所述顶板或底板或长拉板之间设有缝隙，能够满足受热膨胀的需要。

进一步的，所述立柱由钢管制成，其上设有弹簧座；所述底板向一侧延长，并在延长段中部开孔，便于吊装。

本发明的有益效果：

本发明通过与管道两端框架相连的端部拉板组件及位于中间的中间拉板组件与中间框架互成90度相连布置，可在满足复式膨胀节吸收空间横向位移的功能要求、承受压力推力及附加荷载的同时有效地释放由于高温引起的热应力，达到在长期高温下组合框架能够正常工作不产生裂纹的目的，提高了工艺管道的可靠性和安全性，完全能满足高温、大口径工艺管道满载荷长周期安全运行的要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是第二连接筒的结构示意图。

图3是销轴夹的正视图和俯视图。

其中：1-管道；2-端部管道；3-外框架；301-顶板；302-立柱；303-底板；4-内框架；401-横侧板；402-竖侧板；501-立板；502-弧形支撑板；6-弧形剪力板；701-短拉板；702-第一夹板组件；801-长拉板；802-第二夹板组件；9-第一连接筒；10-第二连接筒；1001-筒体；1002-盖板；11-细长槽；12-弹簧座；13-销轴夹；14-封板；15-波纹管；16-销轴；17-压环；18-隔温组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1至3所示。

一种耐温承力组合框架，包括管道1，其两端分别设有通过波纹管15与其相连的端部管道2，所述每个端部管道2处分别设有一组外框架3和内框架4；该两组外框架和两组內框架的结构分别相同；所述外框架3位于所述内框架4的外侧；所述外框架3包括顶板301和底板303，以及与所述顶板301和底板303的两端对应连接的立柱302；所述顶板301和底板303分别通过第一连接筒9与所述端部管道2连接，起到对外框架3定位的作用，同时可以抵抗所述管道1作用到固定外框架3上的扭矩；所述立柱302上设有与所述端部管道2相接的支撑装置，防止所述端部管道2发生偏移；所述內框架4通过端部拉板组件与相邻的外框架3相连；所述内框架4还通过中间拉板组件和第二连接筒10与所述管道1相连；所述端部拉板组件与所述中间拉板组件成90度设置。从而，可限制所述外框架3沿管道轴线方向的转动，并承受***带给端部管道2的扭矩。

所述内框架4由两块横侧板401和两块竖侧板402相互拼接成矩形状，四个角部用圆钢或钢板加强；所述端部拉板组件连接所述竖侧板402和所述立柱302；所述中间拉板组件连接两组内框架的横侧板401。或者，所述内框架4也可由一块板卷成圆形，所述端部拉板组件和所述中间拉板组件分别与其侧壁相连。

所述支撑装置为对称设置的四组，每组包括一块立板501；该立板501的一端与一根所述立柱302相连，另一端设有弧形支撑板502。该弧形支撑板502的底面为弧形，与所述端部管道表面相适应，可与所述端部管道2表面相互平行。安装时，可使该弧形支撑板502与所述端部管道表面之间留有一定的间隙，以便在端部管道2受热膨胀时，抵消其径向膨胀量；所述端部管道2的表面设有若干组弧形剪力板组件，每组弧形剪力板组件包括至少两块弧形剪力板6，沿所述端部管道2轴向相对设置，能够使所述弧形支撑板502恰好置于该两块弧形剪力板6之间。所述弧形剪力板6的形状与所述端部管道2表面相适应，并贴合的固定在所述端部管道2上。每块弧形支撑板502周围设有至少两组相互平行且间隔设置的弧形剪力板组件，其中位于所述弧形支撑板两端处的两组弧形剪力板组件的外缘与所述弧形支撑板502的端部相齐平，能够有效限制所述端部管道2沿轴向移动，同时限制所述外框架沿垂直所述管道轴线方向发生偏转。

所述端部拉板组件为四组，两两成对沿所述管道1轴线截面对称设置于所述管道1的两端，并与所述管道1轴线平行；每组端部拉板组件包括短拉板701，该短拉板701为条板状，其一端插接在设于所述立柱302上的安装孔內，另一端设有第一夹板组件702，能够卡接在所述内框架的竖侧板402上，并与所述竖侧板402实现铰接。所述中间拉板组件为两组，对称分置于所述管道1的上下两侧，其中心组成的平面与所述管道1轴线同在一个平面内；每组中间拉板组件包括长拉板801，该长拉板801为长条板状，其两端分别设有第二夹板组件802，能够分别卡接在所述两组内框架4的横侧板401上，并与所述横侧板401实现铰接。所述长拉板801的中间通过第二连接筒10与所述管道1相连，其中心线与所述管道1轴线共面。

所述第一夹板组件702和第二夹板组件802均包括上夹板和下夹板；该上、下夹板的形状和大小相同，相互平行设置，能够夹住所对应的内框架的竖侧板402或内框架的横侧板401；该上、下夹板的一端分别上下夹在所述短拉板或长拉板的端部并与之焊接，另一端设有连接该上、下夹板的封板14，可避免该端因受力而张口变形。该上、下夹板以及所对应的内框架的竖侧板或内框架的横侧板上设有对应的销孔，便于通过销轴进行铰接；所述上、下夹板的销孔上方分别设有销轴夹13。该销轴夹13为折板结构，固接在所述上、下夹板上，其纵端面为梯形，能够限制所述销轴的上下位移，但不限制销轴转动，可以减少膨胀节变形的阻力以及内、外框架的受力。

所述第一连接筒9为两组，对称的分布于所述端部管道2的上下两侧。所述第二连接筒10也是两组，对称的分布于所述管道1的上下两侧。所述第二连接筒10包括无顶无底的圆筒状筒体1001，其下端与所述管道1相焊接，其上端设有盖板1002，其内部设有隔温组件18，可以减小所述管道1内热量的向外传导。该盖板1001通过销轴16连接到所述长拉板801。该销轴16的外端设有压环17，该压环17与长拉板801相互连接，可防止所述销轴16脱离。优选的，所述隔温组件可以是陶瓷纤维毯。安装时，所述盖板1002与所述长拉板801之间可以留有一定的间隙，以便吸收所述筒体受热时的膨胀量，避免顶压所述顶板或底板或长拉板二造成变形而导致本承力组合框架承受额外的附加力并影响膨胀节的正常变形。所述筒体1001下部分别设有若干条沿其轴向分布的细长槽11，该细长槽11为内外贯通，均匀分布，其高度为所述筒体1001高度的1/3～1/2，可以在所述管道1或所述端部管道2径向膨胀时有效释放热应力，减小所述筒体1001自身的膨胀应力及连接焊缝的应力，防止连接焊缝产生疲劳裂纹。所述第一连接筒9的结构与所述第二连接筒10相同，其筒体下端焊接在所述端部管道上，其上端连接所述外框架3的顶板301或底板303。所述第一连接筒和第二连接筒的高度和直径可以不同，依据所述内框架4的设计尺寸及所述管道1的外径等而确定。

所述立柱302由钢管制成，其上设有弹簧座12，便于安装时连接弹簧，可减少***弹簧支架的数量，降低***的成本。所述底板303向一侧延长，并在延长段中部开孔，可替代吊耳，便于吊装和运输，取代现有技术需要专门设置的若干吊耳。

本发明具有以下优点：

1.通过两组内、外框架的对称设置，并通过端部拉板组件和中间拉板组件的连接，再通过相应的连接筒与管道和端部管道相连，以及支撑装置的设置，形成一个完整的能够满足复式膨胀节垂直于轴向的空间横向错位变形的耐温承力组合框架。在承受压力推力及附加荷载的同时有效地释放由于高温引起的热应力，达到在长期高温下组合框架能够正常工作不产生裂纹的目的。

2.本发明通过第一连接筒与外框架的连接及与所述弧形支撑板的外缘端部相齐平的若干组弧形剪力板组件的共同作用，能够有效限制所述端部管道沿轴向移动，同时限制所述外框架沿垂直所述管道轴线方向的偏转及旋转。整个组合框架除了具有承受轴向力的功能外还具有优良的抗扭转性能。

3.通过隔温结构和膨胀吸收结构的设计，可确保整个组合框架的内、外框架、端部拉板组件、中间拉板组件处于较低的工作温度下工作，不受高温介质的影响，以便在运行过程中很好的保持整个膨胀节的长度，避免了由于外部约束件受热膨胀导致膨胀节总长发生变化而引起端部连接的设备承受过大的热应力甚至发生破坏。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种耐温承力组合框架，包括管道，其两端分别设有通过波纹管与其相连的端部管道，其特征是所述每个端部管道处分别设有一组外框架和内框架；该两组外框架和两组內框架的结构分别相同；所述外框架位于所述内框架的外侧；所述外框架包括顶板和底板，以及与所述顶板和底板的两端对应连接的立柱；所述顶板和底板通过第一连接筒与所述端部管道连接；所述立柱上设有与所述端部管道相接的支撑装置，防止所述端部管道发生偏移；所述內框架通过端部拉板组件与相邻的外框架相连；所述内框架还通过中间拉板组件和第二连接筒与所述管道相连；所述端部拉板组件与所述中间拉板组件成90度设置；

所述支撑装置为对称设置的四组，每组包括一块立板；该立板的一端与一根所述立柱相连，另一端设有弧形支撑板；所述弧形支撑板的底面为弧形，与所述端部管道表面相适应，且与所述端部管道表面相互平行并留有间隙，以便满足热膨胀的需要；所述端部管道表面设有若干组弧形剪力板组件，每组弧形剪力板组件包括至少两块弧形剪力板，沿所述端部管道轴向相对设置，能够使所述弧形支撑板恰好置于该两块弧形剪力板之间；所述弧形剪力板的形状与所述端部管道表面相适应，并贴合的固定在所述端部管道上；每块弧形支撑板周围设有至少两组相互平行且间隔设置的弧形剪力板组件，其中位于所述弧形支撑板两端处的两组弧形剪力板组件的外缘与所述弧形支撑板的端部相齐平，能够有效限制所述端部管道沿轴向移动，同时限制所述外框架沿垂直所述管道轴线方向的偏转；

所述端部拉板组件为四组，两两成对沿所述管道轴线截面对称设置于所述管道两端，并与所述管道轴线平行；每组端部拉板组件包括短拉板，该短拉板为条板状，其一端插接在设于所述立柱上的安装孔內，另一端设有第一夹板组件，能够卡接在所述内框架的竖侧板上，并与所述竖侧板实现铰接；所述中间拉板组件为两组，对称分置于所述管道的上下两侧，其中心组成的平面与所述管道轴线同在一个平面内；每组中间拉板组件包括长拉板，该长拉板为长条板状，其两端分别设有第二夹板组件，能够分别卡接在所述两组内框架的横侧板上，并与所述横侧板实现铰接；所述长拉板的中间通过第二连接筒与所述管道相连，其中心线与所述管道轴线共面。

2.根据权利要求1所述的耐温承力组合框架，其特征是所述内框架由两块横侧板和两块竖侧板相互拼接成矩形状，四个角部用圆钢或钢板加强；所述端部拉板组件连接所述竖侧板和所述立柱；所述中间拉板组件连接两组内框架的横侧板。

3.根据权利要求1所述的耐温承力组合框架，其特征是所述内框架由一块板卷成圆形，所述端部拉板组件和所述中间拉板组件分别与其侧壁相连。

4.根据权利要求1所述的耐温承力组合框架，其特征是所述第一夹板组件和第二夹板组件均包括上夹板和下夹板；该上、下夹板的形状和大小相同，相互平行设置，能够夹住所对应的内框架的竖侧板和横侧板；所述第一夹板组件的上、下夹板的一端连接在所述短拉板的端部，另一端设有连接该上、下夹板的封板，所述第二夹板组件的上、下夹板的一端连接在所述长拉板的端部，另一端设有连接该上、下夹板的封板，避免因受力而张口变形；该上、下夹板以及所对应的内框架的竖侧板和内框架的横侧板上设有对应的销孔，便于通过销轴进行铰接；所述上、下夹板的销孔上方分别设有销轴夹；该销轴夹为折板结构，固接在所述上、下夹板上，其纵端面为梯形，能够使销轴自由转动的同时限制所述销轴的上下位移。

5.根据权利要求1所述的耐温承力组合框架，其特征是所述第一连接筒为两组，对称的分布于所述端部管道的上下两侧；所述第二连接筒为两组，对称的分布于所述管道的上下两侧；所述第一连接筒和第二连接筒均包括无顶无底的圆筒状筒体，其下端分别与所述端部管道和所述管道固定连接，其上端设有盖板，其内部设有隔热组件；所述第一连接筒的盖板通过销轴连接到所述外框架的顶板和底板；该销轴的外端设有压环；该压环与所述顶板和底板相连接；所述第二连接筒的盖板通过销轴连接到所述长拉板；该销轴的外端设有压环；该压环与所述长拉板相连接。

6.根据权利要求5所述的耐温承力组合框架，其特征是所述筒体的下部分别设有若干条沿其轴向分布的细长槽，该细长槽为内外贯通，均匀分布，其高度为所述第一连接筒或第二连接筒的高度的1/3~1/2。

7.根据权利要求5所述的耐温承力组合框架，其特征是所述盖板与所述顶板或底板或长拉板之间设有缝隙，以便满足受热膨胀的需要。

8.根据权利要求1所述的耐温承力组合框架，其特征是所述立柱由钢管制成，其上设有弹簧座；所述底板向一侧延长，并在延长段中部开孔，便于吊装。