高能管道沖擊吸能器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高能管道沖擊吸能器，主要應(yīng)用于減弱核電廠或化工廠中高能管道的甩擊運(yùn)動，消耗斷裂管道獲得的動能，屬于振動與沖擊技術(shù)領(lǐng)域；該吸能器包括外套管、內(nèi)套管、耗能鉛體、撞擊管、套管端擋板、撞擊管端擋板；外套管、內(nèi)套管分別焊接在套管端擋板上，兩套管之間填充耗能鉛體，撞擊管受沖擊作用后擠壓耗能鉛體致使耗能鉛體發(fā)生塑性變形向吸能器內(nèi)部空間運(yùn)動填充；該吸能器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可靠性強(qiáng)，耐腐蝕性能好，性價(jià)比高；有效吸收沖擊能量，解決高能管道二次撞擊問題。
【專利說明】
高能管道沖擊吸能器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高能管道沖擊吸能器，主要應(yīng)用于減弱核電廠或化工廠中高能管道的甩擊運(yùn)動，消耗斷裂管道獲得的動能，屬于振動與沖擊技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在核電站、常規(guī)電站和化工廠里，常有許多管道用于輸送高壓和高速的流體。雖然這些管道設(shè)計(jì)的能夠承受高壓，但由于種種原因，管道會突然破裂。這些高能管道破裂會導(dǎo)致高能量流體泄漏，流體對管道施加很大的橫向力。在這個力作用下，破裂的管道會獲得很高的橫向速度，并通常使管道繞著一個局部變形區(qū)做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，即管道甩動。電站中管道網(wǎng)絡(luò)通常不是完全相互隔離的，所以一根因破裂而甩動的管道很可能打在其他管道、儀器或建筑主體結(jié)構(gòu)上，造成這些器件和構(gòu)件的破壞，從而加劇事故的嚴(yán)重性，甚至造成連鎖式的災(zāi)害，引起放射性物質(zhì)的外泄及核安全事故，因而引起世界上各主要發(fā)展核電國家的重視，并開展了大量的研究工作。高能管道斷裂破壞性大，受到國內(nèi)外核電站設(shè)計(jì)者、業(yè)主和安全審評人員的高度重視，核電站的設(shè)計(jì)人員也在研究應(yīng)用當(dāng)今的先進(jìn)技術(shù)對管道破口分析、甩管分析、防甩約束裝置分析等方法進(jìn)行不斷地改進(jìn)與提高，以防止高能管道斷裂對核電站造成的破壞，保證核電站的運(yùn)行安全。
[0003]國內(nèi)外高能管道破裂的防護(hù)措施有安裝防甩限制件和防甩支架，限制件分為H型(承壓型)和U型(抗拉型)兩種，這些防甩構(gòu)件多是用鋼材制作。在管道斷裂做甩擊運(yùn)動并與限制件碰撞時，鋼材彈性變形部分儲存的勢能會使得管道發(fā)生反彈，從而造成二次撞擊，這勢必會加重事故的嚴(yán)重性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]基于上述缺陷，本實(shí)用新型提出了一種高能管道沖擊吸能器，用以解決高能管道二次撞擊的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案:
[0006]—種高能管道沖擊吸能器，包括外套管、內(nèi)套管、耗能鉛體、撞擊管、套管端擋板、撞擊管端擋板;所述外套管、內(nèi)套管分別焊接在套管端擋板同一面上，兩跟套管長度相等，內(nèi)套管置于外套管內(nèi)，兩套管共軸心;所述撞擊管焊接在撞擊管端擋板的一面，撞擊管端擋板另一面用于承受高能管道斷裂后發(fā)生的甩擊碰撞;所述外套管內(nèi)壁與內(nèi)套管外壁之間設(shè)有一預(yù)留空間，用于填充耗能鉛體，所填充的管狀的耗能鉛體深度小于外套管的長度;所述撞擊管外徑與外套管內(nèi)徑相同，所述撞擊管內(nèi)壁與內(nèi)套管外壁之間設(shè)有一預(yù)留空間距離；所述撞擊管外壁緊貼外套管內(nèi)壁插入到外套管與內(nèi)套管之間的預(yù)留空間內(nèi)并與耗能鉛體接觸。
[0007]進(jìn)一步地，所述外套管外徑100mm，內(nèi)徑90mm，長度150mm。
[0008]進(jìn)一步地，所述內(nèi)套管外徑70mm，內(nèi)徑60mm，長度150mm。
[0009]進(jìn)一步地，所述外套管與內(nèi)套管之間的預(yù)留空間內(nèi)填充的耗能鉛體的長度為10mm0
[0010]進(jìn)一步地，所述撞擊管長度為150mm。
[0011]進(jìn)一步地，所述撞擊管伸進(jìn)外套管與內(nèi)套管之間的長度為50_。
[0012]進(jìn)一步地，所述套管端擋板另一面設(shè)置有螺栓安裝孔，用于連接所述高能管道沖擊吸能器與被保護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0013]當(dāng)沖擊吸能器安裝在結(jié)構(gòu)上時，撞擊板端擋板安置于管道甩擊碰撞處；高能管道獲得沖擊動能后與撞擊管端擋板相撞，撞擊管受到撞擊擠壓鉛體;鉛具有較好的塑性耗能能力，受擠壓后發(fā)生塑性變形;耗能鉛體受到外套管與內(nèi)套管的約束，在撞擊管的劇烈擠壓下會向撞擊管內(nèi)壁與內(nèi)套管外壁之間的空隙填充。
[0014]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0015]該吸能器尺寸較小，適于在較小的空間使用;安裝方便，可根據(jù)需要靈活安裝在管道可能發(fā)生甩擊的任何方位并發(fā)揮耗能作用，可靠性強(qiáng);耗能機(jī)理明確，有效吸收沖擊能量，解決了現(xiàn)有防甩裝置造成高能管道二次撞擊的問題，降低了高能管道甩擊事故的嚴(yán)重性;吸能器結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，降低了制作成本，性價(jià)比高；核心材料鉛耐腐蝕性能好，所以吸能器可以適應(yīng)任何惡劣的使用環(huán)境，無需定期檢修，降低維護(hù)成本。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型提出的高能管道沖擊吸能器剖面圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型提出的高能管道沖擊吸能器主視圖；
[0018]圖3是圖2所示A-A剖面圖；
[0019]圖4是圖2所示B-B剖面圖；
[0020]圖5是本實(shí)用新型提出的高能管道沖擊吸能器三維示意圖；
[0021]圖6是本實(shí)用新型提出的高能管道沖擊吸能器力一位移曲線；
[0022]圖中，1:外套管，2:內(nèi)套管，3:耗能鉛體，4:撞擊管，5:套管端擋板，6:撞擊管端擋板。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖1-6對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種高能管道沖擊吸能器，包括外套管1、內(nèi)套管2、耗能鉛體3、撞擊管4、套管端擋板5、撞擊管端擋板6;外套管1、內(nèi)套管2分別焊接在套管端擋板5同一面上，兩跟套管長度相等，內(nèi)套管2置于外套管I內(nèi)，兩管共軸心，套管端擋板5另一面可以設(shè)置螺栓安裝孔，用于連接高能管道沖擊吸能器與被保護(hù)結(jié)構(gòu);撞擊管4焊接在撞擊管端擋板6的一面，撞擊管端擋板6另一面用于承受高能管道斷裂后發(fā)生的甩擊碰撞。
[0025]如圖3所示，外套管I內(nèi)壁與內(nèi)套管2外壁之間留有一定空間，即設(shè)有一預(yù)留空間，用于填充耗能鉛體3，所填充的管狀的耗能鉛體3深度小于外套管I的長度，如圖1所述，耗能鉛體3的深度可以根據(jù)實(shí)際需要的吸能器最大位移進(jìn)行調(diào)整。撞擊管4外徑與外套管I內(nèi)徑相同，撞擊管4內(nèi)壁與內(nèi)套管2外壁之間留有一定空間距離，即設(shè)有一預(yù)留空間距離。撞擊管4外壁緊貼外套管I內(nèi)壁插入到外套管I與內(nèi)套管2之間的預(yù)留空間內(nèi)并與耗能鉛體3接觸，即使撞擊管4插入外套管I與內(nèi)套管2之間一定深度至撞擊管4與耗能鉛體3接觸。
[0026]實(shí)際應(yīng)用時，可以根據(jù)需要在管道可能發(fā)生甩擊的各個方向安裝沖擊消能器;撞擊管端擋板6安置于管道甩擊碰撞處，用于接收高能管道的沖擊力;高能管道獲得沖擊動能后會在極短的時間內(nèi)與撞擊管端擋板6相撞，撞擊管4受到撞擊擠壓耗能鉛體3 ；鉛具有較好的塑性耗能能力，受擠壓后發(fā)生塑性變形；因?yàn)楹哪茔U體3同時受到外套管I與內(nèi)套管2的約束，在撞擊管4的劇烈擠壓下會向撞擊管4內(nèi)壁與內(nèi)套管2外壁之間的空隙填充。鉛材具有強(qiáng)度低、塑性高的特點(diǎn)，所以在這個過程中鉛儲存的彈性勢能很少，高能管道不會發(fā)生回彈。
[0027]該撞擊過程中外套管I與撞擊管4緊密貼合，如圖5所示，耗能鉛體3受到擠壓發(fā)生塑性變形后只能向沖擊吸能器內(nèi)部移動，這有效防止消能器發(fā)生鉛泄漏，污染環(huán)境。
[0028]實(shí)施例
[0029]本實(shí)施例中，外套管I與內(nèi)套管2焊接在套管端擋板5上，外套管I外徑100mm，內(nèi)徑90mm，長度150mm;內(nèi)套管2外徑70mm，內(nèi)徑60mm，長度150mm;外套管I與內(nèi)套管2之間的空隙填充耗能鉛體3長度為100mm;撞擊管4焊接在撞擊管端擋板6上，長度為150mm，撞擊管4伸進(jìn)外套管I與內(nèi)套管2之間的長度為50mm，外套管1、內(nèi)套管2、套管端擋板5、撞擊管4、撞擊管端擋板6均采用Q235鋼材制作。
[0030]本實(shí)施例中，初始狀態(tài)下，撞擊管4與耗能鉛體3剛好接觸，無擠壓力；當(dāng)緩慢給撞擊管4施加壓力，撞擊管4向下運(yùn)動，耗能鉛體3受到擠壓發(fā)生塑性變形，并逐漸向撞擊管4內(nèi)壁與內(nèi)套管2外壁之間的空隙填充。初始階段，消能器產(chǎn)生的阻尼力較小，隨撞擊管4擠壓深度的增加，阻尼力增長迅速;卸載以后，撞擊管回彈位移很小，力一位移曲線相對飽滿，如圖6所示，證明了本實(shí)用新型的吸能器的耗能效果很好。
[0031]以上為本實(shí)用新型的一個典型實(shí)施例，但本實(shí)用新型的實(shí)施不限于此。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高能管道沖擊吸能器，其特征在于:包括外套管(I)、內(nèi)套管(2)、耗能鉛體(3)、撞擊管(4)、套管端擋板(5)、撞擊管端擋板(6);所述外套管(I)、內(nèi)套管(2)分別焊接在套管端擋板(5)同一面上，兩跟套管長度相等，內(nèi)套管(2)置于外套管(I)內(nèi)，兩套管共軸心;所述撞擊管(4)焊接在撞擊管端擋板(6)的一面，撞擊管端擋板(6)另一面用于承受高能管道斷裂后發(fā)生的甩擊碰撞;所述外套管(I)內(nèi)壁與內(nèi)套管(2)外壁之間設(shè)有一預(yù)留空間，用于填充耗能鉛體(3)，所填充的管狀的耗能鉛體(3)深度小于外套管(I)的長度;所述撞擊管(4)外徑與外套管(I)內(nèi)徑相同，所述撞擊管⑷內(nèi)壁與內(nèi)套管⑵外壁之間設(shè)有一預(yù)留空間距離;所述撞擊管(4)外壁緊貼外套管(I)內(nèi)壁插入到外套管(I)與內(nèi)套管(2)之間的預(yù)留空間內(nèi)并與耗能鉛體(3)接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能管道沖擊吸能器，其特征在于:所述外套管(I)外徑I OOmm，內(nèi)徑90_，長度 150mm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高能管道沖擊吸能器，其特征在于:所述內(nèi)套管(2)外徑70mm，內(nèi)徑60_，長度150_。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高能管道沖擊吸能器，其特征在于:所述外套管(I)與內(nèi)套管(2)之間的預(yù)留空間內(nèi)填充的耗能鉛體(3)的長度為100_。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高能管道沖擊吸能器，其特征在于:所述撞擊管(4)長度為I50mmο6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高能管道沖擊吸能器，其特征在于:所述撞擊管(4)伸進(jìn)外套管(I)與內(nèi)套管(2)之間的長度為50mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的高能管道沖擊吸能器，其特征在于:所述套管端擋板(5)另一面設(shè)置有螺栓安裝孔，用于連接所述高能管道沖擊吸能器與被保護(hù)結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F16L55/02GK205560103SQ201620366740
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】刑國雷, 陸宜倩, 陳矛, 彭凌云, 王勇奉, 常健
【申請人】國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 北京工業(yè)大學(xué)