一种能吸收多平面横向位移的复式万向四连杆膨胀节的制作方法

本实用新型涉及一种石油化工行业中的高温大口径承压管道的连接结构，尤其是一种带四连杆机构、并能够吸收多个方向位移的膨胀节，具体的说是一种能吸收多平面横向位移的复式万向四连杆膨胀节。

背景技术：

目前，用于石油化工行业中的高温大口径承压管道的复式膨胀节，在中间接管较长或管道内打隔热耐磨衬里的场合，中间接管重量会加大膨胀节内部的应力，且产生的无约束非周期性位移会作用到波纹管上，此时需在膨胀节上设四连杆机构等装置来承载。目前，主要的解决方法是在膨胀节上安装四连杆机构，如图1所示。但是，这种结构只能吸收单平面的横向位移，对其他方向上的位移无能为力。急需设计一种能够吸收多平面横向位移且设有承受中间接管荷载装置的的复式膨胀节，满足膨胀节及管道系统安全可靠运行的的需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种能吸收多平面横向位移的复式万向四连杆膨胀节，保证了膨胀节及管道系统运行的安全可靠性。

本实用新型的技术方案是：

一种能吸收多平面横向位移的复式万向四连杆膨胀节，包括中间接管组件和两件四连杆机构；所述中间接管组件的两端分别通过一个波纹管连接到两个端接管组件上，每个端接管组件的两侧对称设置两个U形铰链板组件；每组四连杆机构包括两根长板和四根短板，每根长板的中间和两端分别设有一个销孔；每根短板的两端分别设有一个销孔；所述长板和短板上的销孔分别通过销轴活动连接，形成对称的双菱形结构；每组四连杆机构的两端分别与两个同侧的所述U形铰链板组件活动铰接，并使该两件四连杆机构沿所述中间接管组件的轴线方向对称设置；所述两件四连杆机构的中部分别与一个万向环活动铰接，且该万向环所在平面与所述两件四连杆机构所在平面相垂直；该万向环同时还与固定在中间接管组件上的的两个万向环支架活动铰接，使四连杆机构所在平面及其他平面上的横向位移得到吸收。

进一步的，所述U形铰链板组件包括两块立板和一块“U”形铰链板；所述“U”形铰链板的端面为横向的“U”形，开口朝向中间接管组件，且开口端开设同心的销孔，使所述四连杆机构的端部能够通过销轴安装在该“U”形铰链板的开口端之间；所述两块立板分别位于所述“U”形铰链板封闭端的两侧，下端固定在所述端接管组件上；该两块立板上分别设有同心的销孔，能够用销轴与所述“U”形铰链板的封闭端相连；所述“U”形铰链板封闭端两侧各焊一个小环板。

进一步的，所述万向环包括两件万向环铰链板组件和两件万向环板组件；每件万向环铰链板组件为左右两侧开敞的半封闭盒状，包括前后两块铰链板和上下两块封闭板；每块铰链板的中心分别设有一个销孔，使其能够套装在所述四连杆机构的两块长板中心连接处的销轴上；所述两件万向环板组件形状和大小相同，沿所述中间接管组件的外周设置，端部与所述封闭板相连接，构成完整的万向环。

进一步的，所述万向环板组件为半圆弧铰链板，中间设有销孔，能够通过销轴活动连接在所述万向环支架上；该半圆弧铰链板的两端分别连接所述封闭板，使两件万向环板组件和两件万向环铰链板组件构成圆形的万向环。

进一步的，所述万向环板组件包括一件直铰链板，该直铰链板中间设有销孔，能够通过销轴活动连接在所述万向环支架上，其两端通过一件或串联的两件连接板后连接到所述封闭板上，使两件万向环板组件和两件万向环铰链板组件构成矩形或八角形的万向环，并在每个转角处的内侧设有一块加强板。

进一步的，所述万向环支架包括两块竖板；该两块竖板之间的上部设有两块与其垂直连接的横板；该两块横板之间设有空隙，板面中心设有同心销孔，使所述半圆弧铰链板或直铰链板能够穿过所述空隙，并通过销轴与所述两块横板相连接；所述竖板的下端固定在所述中间接管组件上，使中间接管组件的静荷载能够通过万向环、四连杆机构和U形铰链板组件转移到端接管组件上。

进一步的，所述销轴的两端分别焊接一小环板，使所述销轴得到定位；所述销轴连接处的各板面之间均设有小环板，使转动时更加顺滑。

本实用新型的有益效果：

1. 通过设置万向环和四连杆机构，能够吸收与四连杆机构所在平面的平行面上的横向位移，同时又可以吸收其它平面的横向位移。

2. 可使中间接管组件的重量传递到膨胀节的两端，而不是直接作用到波纹管上，保证了膨胀节的安全可靠性。

3. 限制了中间接管可能出现的不可预期的偏转，减少膨胀节在系统运行过程中的振动趋势，确保介质流动平稳。

4. 作用在中间接管的结构静载荷通过万向四连杆机构支撑，阻止了结构静载荷产生的无约束非周期性位移，保证了波纹管吸收的位移在允许设计范围内。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是本实用新型四连杆机构的示意图。

图4 是本实用新型U形铰链板组件的示意图。

图5是本实用新型万向环铰链板组件的示意图。

图6是图2的A向视图（圆形万向环）。

图7是图2的A向视图（矩形万向环）。

图8是图2的A向视图（八角形万向环）。

图9是本实用新型万向环支架的结构示意图。

其中：1-端接管组件；2-U形铰链板组件；2-1-“U”形铰链板；2-2-立板； 3-四连杆机构；3-1-短板；3-2-长板； 4-万向环； 4-1-万向环铰链板组件；4-1-1-封闭板；4-1-2-铰链板； 4-2-万向环板组件； 4-2-1-直铰链板；4-2-2-连接板；5-万向环支架；5-1-竖板；5-2-横板；6-中间接管组件； 7-波纹管；8-加强板；9-销轴；10-小环板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图2和3所示，一种能吸收多平面横向位移的复式万向四连杆膨胀节，包括中间接管组件6和两件四连杆机构3。所述中间接管组件6的两端分别通过一个波纹管7连接到两个端接管组件1上。每个端接管组件1的两侧对称设置两个U形铰链板组件2。每组所述四连杆机构3包括两根长板3-2和四根短板3-1。每根长板3-2的中间和两端分别设有一个销孔；每根短板3-1的两端分别设有一个销孔；所述长板3-2和短板3-1上的销孔分别通过销轴9活动连接，形成对称的双菱形结构，并能够伸缩和偏转。每组四连杆机构3的两端分别与两个同侧的所述U形铰链板组件2活动铰接，并使该两件四连杆机构3以所述中间接管组件6的轴线方向对称设置；所述两件四连杆机构3的中部分别与一万向环4活动铰接，且该万向环4所在平面与所述两件四连杆机构3所在平面相垂直.该万向环4同时与固定在中间接管组件6上的的两个万向环支架5活动铰接，从而，使本膨胀节能够吸收多平面横向位移。

如图4所示，所述U形铰链板组件2包括一块“U”形铰链板2-1和两块立板2-2。所述“U”形铰链板2-1的端面为横向的“U”形，开口朝向中间接管组件6，且开口端开设同心的销孔，使所述四连杆机构3的端部能够通过销轴9安装在该“U”形铰链板2-1的开口端之间；所述两块立板2-2分别位于所述“U”形铰链板2-1封闭端的两侧，下端固定在所述端接管组件1上；该两块立板2-2上分别设有同心的销孔，能够用销轴9与所述“U”形铰链板2-1的封闭端相连；所述“U”形铰链板封闭端两侧各焊一个小环板10，使销轴9能够得以定位。

所述万向环4包括两件万向环铰链板组件4-1和两件万向环板组件4-2。每件万向环铰链板组件4-1为左右两侧开敞的半封闭盒状，如图5所示，包括前后两块铰链板4-1-1和上下两块封闭板4-1-2。每块铰链板4-1-1的中心分别设有一个销孔，使其能够套装在所述四连杆机构3的两块长板3-2中心连接处的销轴9上；所述两件万向环板组件4-2形状和大小相同，沿所述中间接管组件6的外周设置，端部与所述封闭板4-1-2相连接，构成完整的万向环4。

如图6所示，所述万向环板组件4-2为形状和大小相同的半圆弧铰链板，能够通过销轴9活动连接在所述万向环支架5上；该半圆弧铰链板的两端分别连接所述封闭板，使两件万向环板组件4-2和万向环铰链板组件4-1构成圆形的万向环4。

或者，所述万向环板组件4-2包括一件直铰链板4-2-1。所述直铰链板4-2-1的中间设有销孔，能够通过销轴9活动连接在所述万向环支架5上。该直铰链板4-2-1的两端分别通过一件连接板4-2-2连接到所述封闭板4-1-2上时，如图7所示，可使两件万向环板组件4-2和万向环铰链板组件4-1构成矩形万向环。或是，当该直铰链板4-2-1两端分别通过两件连接板4-2-2连接到所述封闭板4-1-2上时，如图8所示，可两件万向环板组件4-2和万向环铰链板组件4-1构成八角形万向环。从而，可有效满足不同安装空间的需要。同时，在每个转角处的内侧设有一块加强板8，以便增大角部的强度和刚度。

如图9所示，所述万向环支架5包括两块竖板5-1。该两块竖板5-1之间的上部设有两块与其垂直连接的横板5-2。该两块横板5-2之间设有空隙，板面设有销孔，使所述半圆弧铰链板或直铰链板4-2-1能够穿过所述空隙，并通过销轴9与所述两块横板5-2相连接。所述竖板5-1的下端固定在所述中间接管组件6上，使中间接管组件6的静荷载能够通过万向环4、四连杆机构3和U形铰链板组件2转移到端接管组件1上，而不是直接作用到波纹管7上，并且保证了中间接管组件6的稳定性，减少振动趋势。

进一步的，所述销轴9的两端分别焊接一小环板10，使所述销轴9得到定位，避免其在销孔中移动。同时，在各销轴9连接处的各板面之间均设有小环板10，并在各小环板10与各板面之间设置1-2mm间隙，可确保转动时更加顺滑。

如图2所示，两件四连杆机构3与端接管组件1的连接点设为90°和270°，则四连杆机构3所在平面即为0°和180°间竖面的平行面。当管系中有来自膨胀节右端0°和180°间竖面的热胀或冷缩位移作用到膨胀节上时，膨胀节左边端管组件1不动，万向环4和四连杆机构3绕四连杆机构3上的左中右三个销轴转动，使两件波纹管可上下自由偏转，从而使膨胀节可吸收与四连杆机构3平面平行的横向位移；当管系中有来自膨胀节右端90°和270°间横面的热胀或冷缩位移作用到膨胀节上时，膨胀节左端接管组件1不动，万向环4和四连杆机构3绕U形铰链板组件2中的销轴及万向环板组件4-2与万向环支架5间的销轴转动，两件波纹管可前后自由偏转，从而膨胀节可吸收与四连杆机构3平面垂直的横向位移；当管系中有上述两个平面的热胀量同时作用到膨胀节上时，膨胀节通过同时进行上述两种动作来实现吸收多平面横向位移的功能。

本实用新型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。