一种伸缩节装置和格构式构架的制作方法

本实用新型涉及变电构架和输电设备领域，具体地涉及一种伸缩节装置和格构式构架。本实用新型能够用于格构式钢管变电构架、输电塔等塔架结构中。

背景技术：

随着国家经济实力的增强和社会发展的需要，对变电站的建设越来越多。并且在变电站的结构形式中，变电站采用格构式梁柱的结构形式越来越多，采用这种形式是非常必要的，一是满足国外工程要求；二是超高电压等级的构架高度较高、跨度大、荷载大。所以就会在各种工况情况下，格构式梁柱会产生过大的变形，从而产生较大的应力，导致格构式梁柱在结构稳定性和安全性方面存在风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种伸缩节装置和格构式构架，以防止格构式梁柱在产生较大变形时，产生较大的应力，导致整体结构不稳定、存在安全风险。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种伸缩节装置，包括左套筒、右套筒和传动杆，左套筒的左右两端分别设有第一法兰和第二法兰，第二法兰的中心开设有通孔，右套筒的左右两端分别设有第三法兰和第四法兰，第四法兰的中心开设有通孔；传动杆的左端穿过第二法兰上的通孔伸入左套筒的内腔，传动杆的右端穿过第四法兰上的通孔伸入右套筒的内腔；传动杆两端的端部分别设有第一挡板和第二挡板；第一挡板与第一法兰之间以及第二挡板与第三法兰之间设有第一弹性元件；第一挡板与第二法兰之间以及第二挡板与第四法兰之间设有第二弹性元件；第二法兰与第四法兰之间设有第三弹性元件；第二法兰与第四法兰之间通过第四弾性元件连接。

第一弹性元件采用橡胶弹簧。

第二弹性元件采用若干碟形弹簧组合而成的结构，所述碟形弹簧套设传动杆上。

第三弹性元件采用若干碟形弹簧组合而成的结构，所述碟形弹簧套设传动杆上。

第四弾性元件采用螺旋弹簧装置，第二法兰与第四法兰沿周向均匀分布若干个螺旋弹簧装置；螺旋弹簧装置包括螺旋弹簧、固定卡座和螺杆，螺旋弹簧的两端分别固定连接有固定卡座，固定卡座上设有螺杆；第二法兰与第四法兰上开设有供螺杆穿过的贯穿孔，螺杆上配合连接有螺母。

固定卡座包括第一固定座和第二固定座，第一固定座上开设有供螺旋弹簧穿过的通孔，螺旋弹簧穿过所述通孔的部分呈折弯状，第一固定座和第二固定座通过螺栓固定连接并将螺旋弹簧的弯折部夹紧；螺杆与第二固定座固定连接并与螺旋弹簧同轴。

第一法兰、第二法兰、第三法兰和第四法兰上均设有法兰加劲板。

第一挡板和第二挡板边缘设有圆倒角，第二法兰上的通孔以及第四法兰上的通孔设有圆倒角。

一种设有本实用新型上述伸缩节装置的格构式构架，包括格构柱和格构梁，所述格构梁包括格构梁前段和格构梁后段，所述格构梁前段的一端固定连接在格构柱上，所述格构梁前段的另一端与所述伸缩节装置的第一法兰固定连接，所述格构梁后段与所述伸缩节装置的第三法兰固定连接。

所述格构梁前段与第一法兰的连接处设置法兰加劲板；所述格构梁后段与第三法兰的连接处设置法兰加劲板。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的伸缩节装置在第一挡板与第一法兰之间以及第二挡板与第二挡板之间设置第一弹性元件；第一挡板与第二法兰之间以及第二挡板与第四法兰之间设置第二弹性元件；第二法兰与第四法兰之间设置第三弹性元件；第二法兰与第四法兰之间通过第四弾性元件连接，该布置结构能够保证整个伸缩节装置既能够承受轴向的拉应力也能够承受轴向的压应力；伸缩节装置利用第一法兰和第三法兰能够与外部构件进行连接，在使用时，将本实用新型的伸缩节装置安装于外部构件(如格构式构架)上承受轴向力的位置，本实用新型的伸缩节装置利用第一弹性元件、第二弹性元件、第三弹性元件和第四弹性元件能够进行耗能，工作时，本实用新型的伸缩节装置传力途径为:结构杆件承受轴向拉应力时产生变形通过伸缩节装置的第二弹性元件和第四弹性元件抗拉以实现释放应力；结构杆件承受轴向压应力时产生变形通过伸缩节装置的第三弹性元件和第四弹性元件的抗压以实现释放应力；第一弹性元件能承受相对较小的压应力，并承受冲击荷载；故格构式梁柱产生较大变形，通过装置的弹性元件耗能、复位。因此本实用新型的伸缩节装置能够防止外部构件(如格构式构架)在产生较大变形时，产生较大的应力，导致整体结构不稳定、存在安全风险。

本实用新型的格构式构架中，格构梁前段的一端固定连接在格构柱上，格构梁前段的另一端与本实用新型上述伸缩节装置的第一法兰固定连接，格构梁后段与所述伸缩节装置的第三法兰固定连接，因此本实用新型的格构式构架能够在梁柱产生较大变形时，释放了连接处的应力，使得整体结构更加稳定、安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例的伸缩节装置的剖视图；

图2为本实用新型实施例的伸缩节约束固定装置的剖视图；

图3为本实用新型实施例伸缩节传动装置的剖视图；

图4(a)为本实用新型实施例的若干碟形弹簧组合形式第一种结构图；

图4(b)为本实用新型实施例的若干碟形弹簧组合形式第二种结构图；

图4(c)为本实用新型实施例的若干碟形弹簧组合形式第三种结构图；

图5(a)为本实用新型实施例的螺旋弹簧装置的立体图；

图5(b)为本实用新型实施例的螺旋弹簧装置的正视图；

图5(c)为本实用新型实施例的螺旋弹簧装置一端的爆炸分解图；

图6(a)为本实用新型实施例的第一法兰和第三法兰上的法兰加劲板设置示意图；

图6(b)为本实用新型实施例的第二法兰和第四法兰上的法兰加劲板设置示意图；

图7为本实用新型实施例的格构式构架中伸缩节装置与梁柱连接示意图；

图8为本实用新型实施例的格构式构架中缩节装置位置示意图。

附图标记如下：

1—伸缩节装置；2—格构柱；3—格构梁；4—左套筒；5—右套筒；6—传动杆；6-1—挡板；6-2—第二挡板；7—螺旋弹簧装置；7-1—螺旋弹簧；7-1-1—弯折部；7-2—固定卡座；7-2-1—第一固定座；7-2-2—第二固定座；7-3—螺杆；7-4—螺栓；8—橡胶弹簧；9—第一碟形弹簧组件；10—第二碟形弹簧组件；11—第三碟形弹簧组件；12—第一法兰；13—第三法兰；14—第二法兰：15—第四法兰；16—通孔。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下说获得的其他实施方式或等同替换，都在本实用新型的保护范围内。

参照图1～图3，本实用新型的伸缩节装置包括左套筒4、右套筒5和传动杆6，左套筒4的左右两端分别设有第一法兰12和第二法兰14，第二法兰14的中心开设有通孔16，右套筒5的左右两端分别设有第三法兰13和第四法兰15，第四法兰15的中心开设有通孔16；传动杆6的左端穿过第二法兰14上的通孔16伸入左套筒4的内腔，传动杆6的右端穿过第四法兰15上的通孔16伸入右套筒5的内腔；传动杆6两端的端部分别设有第一挡板6-1和第二挡板6-2；第一挡板6-1与第一法兰12之间以及第二挡板6-2与第三法兰13之间设有第一弹性元件；第一挡板6-1与第二法兰14之间以及第二挡板6-2与第四法兰15之间设有第二弹性元件；第二法兰14与第四法兰15之间设有第三弹性元件；第二法兰14与第四法兰15之间通过第四弾性元件连接。

作为本实用新型优选的实施方案，第一弹性元件采用橡胶弹簧8。

作为本实用新型优选的实施方案，第二弹性元件采用若干碟形弹簧组合而成的结构，若干碟形弹簧组合而成的结构如图4(a)～图4(c)所示，碟形弹簧套设传动杆6上。

作为本实用新型优选的实施方案，第三弹性元件采用若干碟形弹簧组合而成的结构，若干碟形弹簧组合而成的结构如图4(a)～图4(c)所示，碟形弹簧套设传动杆6上。

作为本实用新型优选的实施方案，如图1以及图5(a)～图5(c)所示，第四弾性元件采用螺旋弹簧装置7，第二法兰14与第四法兰15沿周向均匀分布若干个螺旋弹簧装置7，一般采用四个螺旋弹簧装置7即可；螺旋弹簧装置7包括螺旋弹簧7-1、固定卡座7-2和螺杆7-3，螺旋弹簧7-1的两端分别固定连接有固定卡座7-2，固定卡座7-2上设有螺杆7-3；第二法兰14与第四法兰15上开设有供螺杆7-3穿过的贯穿孔，螺杆7-3上配合连接有螺母；在安装时，将螺旋弹簧装置7放在第二法兰14与第四法兰15之间，将螺杆7-3的穿过第二法兰14与第四法兰15上开设的供螺杆7-3穿过的贯穿孔，然后在螺杆7-3上配合安装上螺母，将整个螺旋弹簧装置7与第二法兰14以及第四法兰15连接在一起。

作为本实用新型优选的实施方案，如图5(c)所示，固定卡座7-2包括第一固定座7-2-1和第二固定座7-2-2，第一固定座7-2-1上开设有供螺旋弹簧7-1穿过的通孔，螺旋弹簧7-1穿过所述通孔的部分呈折弯状，第一固定座7-2-1和第二固定座7-2-2通过螺栓7-4固定连接并将螺旋弹簧7-1的弯折部7-1-1夹紧(参见图5(a)和图5(b))；螺杆7-3与第二固定座7-2-2固定连接并与螺旋弹簧7-1同轴。

作为本实用新型优选的实施方案，如图6(a)和图6(b)所示，第一法兰12、第二法兰14、第三法兰13和第四法兰15上均设有法兰加劲板。

作为本实用新型优选的实施方案，第一挡板6-1和第二挡板6-2边缘设有圆倒角，第二法兰14上的通孔16以及第四法兰15上的通孔16设有圆倒角。

作为本实用新型优选的实施方案，第二法兰14上的通孔16以及第四法兰15上的通孔16处倒圆角处理，以减少与传动杆6之间的摩擦。

作为本实用新型优选的实施方案，参照图1，本实用新型的伸缩节装置为一对称结构，以图1中所示方位为例，该伸缩节装置为左右及上下对称的结构。

参照图7和图8，本实用新型的格构式构架上设置有本实用新型上述伸缩节装置，本实用新型的格构式构架包括格构柱2和格构梁3，格构梁3包括格构梁前段和格构梁后段，格构梁前段的一端固定连接在格构柱2上，格构梁前段的另一端与伸缩节装置的第一法兰12固定连接，所述格构梁后段与所述伸缩节装置的第三法兰13固定连接。

作为本实用新型优选的实施方案，格构梁前段与第一法兰12的连接处设置法兰加劲板；格构梁后段与第三法兰13的连接处设置法兰加劲板。

实施例

如图1和图2所示，本实施例的伸缩节装置为左右对称的结构，左套筒4为圆柱形筒，一端采用第一法兰12封闭，另一端设置第二法兰14，第二法兰14中心开设通孔16，通孔16可以满足传动杆16穿过；右套筒5为圆柱形筒，一端采用第三法兰13封闭，另一端设置第四法兰15，第四法兰15中心开设有通孔16，通孔16可以满足传动杆6穿过。

如图3所示，传动杆6的两端分别设置有第一当班6-1和第二挡板6-2；传动杆6穿过左套筒4的第二法兰14上的通孔16和右套筒5上的第四法兰15上的通孔16，传动杆6的两端契合在左套筒4和右套筒5的空腔内。

如图4所示，左套筒4内的第二弹性元件和右套筒5内的第二弹性元件结构相同，分别采用第一碟形弹簧组件9(如图4(a))和第三碟形弹簧组件11(如图4(c))，第一碟形弹簧组件9和第三碟形弹簧组件11呈左右对称的形式设置；第三弹性元件采第二碟形弹簧组件10(如图4(b))，第二碟形弹簧组件10自身为左右对称的结构；第一碟形弹簧组件9、第二碟形弹簧组件10以及第三碟形弹簧组件11中碟形弹黄的片数可根据承载和变形量需要进行调整。碟形弹簧是伸缩节装置承载和变形的主要构件之一，碟形弹簧组合形式的选择是影响伸缩节承载能力与变形能力的主要因素。本实用新型采用复合组合的形式，对合组合的不同可以满足不同变形量要求；叠合组合的不同可以满足不同轴向力的要求。

本实施例的第四弾性元件采用如图5(a)～图5(c)所示的螺旋弹簧装置7，螺旋弹簧7-1采用niti合金制成的螺旋弹簧。

本实施例的第一法兰12和第三法兰13采用如图6(a)所示的结构，第二法兰14和第四法兰15采用如图6(b)所示的法兰结构，第一法兰12、第二法兰14、第三法兰13和第四法兰15上均设有法兰加劲板。

本实施例伸缩节装置工作时，此伸缩节装置放入传力途径为：螺旋弹簧装置7、第一碟形弹簧组件9和第三碟形弹簧组件11在变形作用下，结构杆件承受轴向拉应力时产生变形以实现释放耗能；螺旋弹簧装置7和第二碟形弹簧组件10在变形作用下，结构杆件承受轴向压应力时产生变形以实现释放耗能；橡胶弹簧8能承受相对较小的压应力，并承受冲击荷载。

无论对于腹杆、弦杆还是支撑杆件，轴力都远大于弯矩和剪力，因此在施加力的作用时可略去弯矩和剪力而只施加轴力。

实施例

本实施例的格构式构架设置有上述实施例的伸缩节装置，本实施例的格构式构架包括格构柱2和格构梁3，格构梁3包括格构梁前段和格构梁后段，格构梁前段的一端固定连接在格构柱2上，格构梁前段的另一端与伸缩节装置的第一法兰12固定连接，所述格构梁后段与所述伸缩节装置的第三法兰13固定连接。格构梁前段与第一法兰12的连接处设置法兰加劲板；格构梁后段与第三法兰13的连接处设置法兰加劲板。

本实施例的格构式构架在施工时需要根据杆件在常温下的受力状态进行预压或预拉，以保证节点在常温下的承载能力。

本实用新型的伸缩节装置在安装时注意事项如下：

根据标准化的伸缩节装置的大小，选择格构式架构梁距格构柱较近的某一节间设置温度伸缩装置。

此处需要注意：

1、伸缩节装置不宜设置在格构梁内力较大处；

2、伸缩节装置宜距离格构梁柱节点较近处，方便施工；

3、伸缩节装置不宜与格构梁的柱头直接连接，造成发生故障时难于替换。

伸缩约束固定装置、伸缩耗能装置和伸缩传动装置需在工厂加工复合好，工厂加工完成形成伸缩节装置，该装置具有足够的刚度、强度、稳定性。

本实用新型优选的实施方案应用于格构式构架伸缩节装置还具有以下特点：

(1)该伸缩节装置不影响原有格构梁柱的电气工艺要求。

(2)该伸缩节装置具有足够的强度、刚度，使其在实现吸收能量功能的同时可以，不发生较大的变形，保持整体结构的稳定性。

(3)该伸缩节装置具有使用方便、构造简单，不易发生故障，使其在构架的全寿命周期内免维护。

(4)该伸缩节装置具有可重复利用的特性，即如果因其他因素导致构架拆除，该伸缩节装置可拆下后用于其他构架的特性。

(5)该伸缩节装置具有可替换的特性，即如果因疲劳、自然灾害等原因的损坏，方便替换。

本实用新型的伸缩节装置与格构式构架能够克服了大风、覆冰、地震、温度应力对构架造成的影响；伸缩节装置的端部使用法兰螺栓连接，在施工中进行构件连接方便快捷，降低施工难度；可以适用于不同截面直径杆件，伸缩节装置构造简沽，具有广泛的适用范围，同时方便加工、工业化生产和安装、维修更换。

本实用新型采用的技术方还具有以下有益效果：

1、避免构架超长时，造成构架截面大、构架工程量增大的情况。

构架超长，就需要考虑大风、覆冰、地震、温度应力会对结构产生变形影响，就会通过改变构架截面高度提高刚度，导致构架工程量增加；应用本实用新型的伸缩节装置通过伸缩节释放应力，就不需要考虑构架超长时，通过改变截面高度增加刚度消除结构变形。

2、同时，减少因温度应力过大而通过设置伸缩缝而断开超长排架的方式。

超长排架因温度应力过大导致结构变形过大，需设置伸缩缝减小温度应力对超长排架的影响；如若超长排架安装该伸缩节装置，该装置具有减震、耗能自复位功能；就会通过弹性元件释放温度应力；故不需要设置伸缩缝。

3、节约钢材，具有一定的经济效益。