专利名称：分段高温内管道的垂直支承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种位于外套管内部的分段高温管道的垂直支承装置和适应该内管的热膨胀或收缩的装置。
在循环流化床锅炉中，当重复循环高温(通常为1600°F左右)固体燃料流时，会出现许多问题。几乎还没有一种系统能适应这样高的温度，尤其当所输送物料是磨损性的固体燃料和高温气体的稠密混合物时更是如此。此外，被输送物料的温度不是恒定的，而是随锅炉的使用情况或者说燃料消耗量不同而变化的。当消耗量小时，重复循环的物料会积聚在输送管道中，结果在该系统两端形成一个大的温度梯度;而当消耗量大时，流过输送管道的物料温度基本上等于流动气体离开燃烧室时的温度。
此外，高的温度不是影响输送管道的唯一因素，所述温度的改变或者说波动(热冲击)也会造成损害。已有过在几分钟内温度波动几百度的记载。在同一管道的相对端也经常出现大的温差。再有，如果在系统的上游段(例如在给料斗中)发生堵塞，当该堵塞消除时输送管道中就会产生很大的瞬时压力。曾经在一个实例中观察到，当这种堵塞消除之后，加料斗中的固体燃料高度在大约5秒钟内下降了5～6英尺。
高温、压力以及温度的迅速波动会使输送管道遭受很大的应力、形变以及热膨胀或收缩。由于被输送的磨损性物料、温度和压力要求以及输送管道自身的尺寸和重量，使得支承循环流化床锅炉输送管道并满足其热膨胀和收缩工作条件的一系列尝试，至今未取得令人满意的结果。
本发明的一个目的是提供一种高温管道的垂直支承装置，所述管道经受的温度变化范围从环境温度到1600°F甚至更高，并且有时内部压力会发生迅速的改变。本发明的另一个目的是提供一种装置，此装置能使所述管道隔热并将其可靠地支承在一根外套管内部。本发明还有一个目的是提供一种支承装置，此装置不是把所述内管刚性地固定在外套管中，而是允许该内管按需要与外套管独立地膨胀或收缩。通过进一步的介绍将使上述和其他的特点更为明显。
一根内部温度波动的管道，其垂直支承装置包括固定在其外圆周上的第一承受剪力的装置。所述第一承受剪力的装置与一个短管构件保持中心对准状态，而所述管道就搁置在该短管构件上。短管构件又进一步固定在一个支承物上的第二承受剪力的装置保持中心对准。因此，所述管道相对于短管构件而言可独立运动，而短管构件相对于支承物和第二承受剪力的装置而言也可独立运动。这样，所述管道及其支承结构可自由地热膨胀或收缩，并且管道内产生的任何压力均能被承受住。
图1是被支承内管的侧视简图，图2是沿图1的2-2线剖出的顶视图，表示出短管构件的结构。
图3是沿图2的3-3线剖出的侧视图。
由上述附图可以看出，支承物10将分段的高温内管道12固定在外套管14中。内管12要承受从环境温度到1600°F甚至更高的温度，因此通常由不锈钢制成，所述不锈钢具有循环流化床锅炉固体燃料重复循环所需的抗压、耐磨损性能。
如图所示，分段的管道12具有凸缘16，此凸缘固定在每段管道的上加固端周围，能使上段18在膨胀时伸向下段20，同时保持轴向对中，凸缘16与上段18周围配合严密，使气体或固体颗粒的损失或者说泄漏甚少。
在内管12的加固端20上还刚性地支承着多个承受剪力的凸块22。这些凸块22相距一定间隔地分佈于凸缘16下方的内管外圆周上，其尺寸及形状适于支承固定着所述凸块的这段管道的整个重量。这些凸块22最好不是直接相互接触，构成一个围绕内管12的连续环状，而是相互隔开，这样对加固端的膨胀或收缩影响较小。
每个凸块22与多块对中导板24连结，所述导板从其对应的凸块22先沿径向稍微向外然后向下伸出，每个凸块22配用两块对中导板24最为适宜，因为用三块或更多的对中导板24就要求它们相互准确对中，而如果只用一块导板24，一旦它发生故障，就没有后备导板可用。
每块对中导板下部与内管12加固端之间的凹口尺寸，要使短管构件28的内环26能滑动推入此凹。如图所示，此内环26由多块弯板组成，所述弯板的曲率与内管加固端20以及凸块22的曲率几乎相同。对中导板24的下部能使凸块22和内环26之间保持适当的支承对中，而不需用任何刚性连结件将两者结合在一起，就能使凸块22(从而也使内管12)支承在内环26上。最好像图2所示那样，将内环26的板弯得与凸块22的板相似，而且每块内环板的弧长比相应凸块板稍长一些。因此，无论内管12怎样移动或者转动，凸块22总是搁置在内环26上。
可以看出，短管构件28包括一系列辐状物30，这些辐状物径向延伸，支承着内环26的各个弯板，实际上，这些辐状物30是由多个对中的水平、垂直构件组成的。每个辐状物再刚性固定在外环32上，最终构成所述短管构件28。如图2所示，外环32与内环26不同，不是多块板相互隔开的形式，而是具有连续的结构。外环32除与辐状物30连接外，不在与任何其它构件刚性连接，而只是搁置在多个承受剪力的外凸块34上，这一点与内凸块22搁置在内环26上十分相像。每个承受剪力的凸块34均刚性连结在套管14上，以便支承外环32，因而也支承短管构件28。
在套管14上还固定着多块外对中导板36，它们的形状与内对中导板24类似。所述外对中导板36的下部与套管14之间也形成凹口，此凹口足以使外环32在其中滑动，同时又支承在外凸块34上，通过上述方法，使短管构件28能在水平和垂直方向膨胀或收缩，相对于套管14转动，并仍然保持由外凸块34支承的状态。这种状态也同样适用于内管12。内管12也能在水平和垂直方向膨胀或收缩，相对于短管构件28转动，并仍然保持由内环26支承的状态。
于是，内管12和短管构件28均能沿任何方向进行完全独立的运动。并且，在上述运动期间，凸缘16使内管12的分段构件保持适当的轴向对中。这样，在保持内管12支承在套管14中的情况下，提供了两种隔热的措施或者说两种缓和热膨胀或者收缩的方法。另外，仍可像希望的那样，在内管12和套管14之间的环状区域中充填足够的隔热材料，以便把内管12的热量与套管14隔开。
应该指出，上述例子只是本发明的一个实施例。在外形、设计等方面可对此进行多种变动或替代，这些变动或替代均不越出本发明的范围。
权利要求
1.经受热膨胀或收缩的管道的一种垂直支承装置，它包括a.一根垂直取向的管道，它经受起因于被输送物料的温度波动；b.第一承受剪力的装置，它定位固定在所述管道的外圆周上，以便支承所述管道；c.一个用来支承所述第一承受剪力的装置的短管构件，所述第一承受剪力的装置搁置在所述短管构件上并可相对于后者独立运动；d.第一对中装置，每当所述第一承受剪力的装置和所述短管构件中的一个相对于另一个运动时，第一对中装置总是使它们保持对中；e.第二承受剪力的装置，它定位固定在一个支承所述短管构件的支承物上，所述短管构件搁置在第二承受剪力的装置上并可相对于后者独立运动；f.第二对中装置，每当所述短管构件相对于第二承受剪力的装置运动时，第二对中装置总是使所述第二承受剪力的装置短管构件保持对中。
2.根据权利要求1所述的一种装置，其特征为，所述短管构件包括一个内环、一个外环以及将两者连结在一起的一系列辐状物，所述内环做成一定形状，以便与所述第一承受剪力的装置接合，并支承所述管道;而所述外环也做成一定形状，以便与所述第二承受剪力的装置接合，并由后者支承。
3.根据权利要求2所述的一种装置，其特征为，所述内环包括多块相互隔开的板，每块板的曲率与所述第一承受剪力的装置的曲率相近;而所述外环包括一个连续的环状构件。
4.根据权利要求2所述的一种装置，其特征为，所述第一承受剪力的装置包括多块相互隔开的弯板，所述弯板各自定位固定在所述管道的一个加固部分上。
5.根据权利要求4所述的一种装置，其特征为，所述第一对中装置包括多块对中导板，它们使所述内环与所述第一承受剪力的装置保持同轴对中。
6.根据权利要求5所述的一种装置，其特征为，所述垂直取向的管道由具有凸缘装置的多个分段组成，所述凸缘装置位于每个分段的连接处，用来使上段与下段保持同轴对中。
7.经受热膨胀或收缩的管道的一种垂直支承装置，它包括a.一根大体垂直的内管道，它由多个分段组成;b.固定在一个所述分段上的凸缘装置，它用来使这个所述分段与一个相邻分段轴向对中;c.固定在所述内管外圆周周围的多个第一承受剪力的构件;d.一个与所述第一承受剪力的构件接合的短管构件，它用来支承所述内管，而所述内管在由所述短管构件支承的同时，能独立地运动，膨胀以及收缩;e.第一对中装置，它用来使所述内管与所述短管构件对中;f.一个围绕着所述内管以及所述短管构件的套管;g.一个第二承受剪力的装置，它固定在所述套管的内圆周上，并支承着所述短管构件，所述短管构件在由所述套管支承的同时，能独立地移动、转动、膨胀以及收缩;h.第二对中装置，它用来使所述短管构件与所述套管保持对中。
8.根据权利要求7所述的一种装置，其特征为，所述短管构件包括a.一个内环，它与所述第一承受剪力的接合并支承着后者，因而也支承着所述内管，并且所述第一承受剪力的构件、所述内管可相对于所述内环独立运动;b.一个外环，它与所述第二承受剪力的构件接合并由后者支承，所述短管构件可相对于所述第二承受剪力的构件独立运动;c.多个径向辐状物，它们将所述内环刚性地固定到外环上。
9.根据权利要求8所述的一种装置，其特征为，所述第一和第二对中装置使所述内、外环分别与所述第一、第二承受剪力的构件对中。
全文摘要
一根经受温度波动的内管的垂直支承装置包括一根在圆周上固定着承受剪力的凸块的管道。这些凸块搁置在围绕着这根管道的一个短管构件上，此短管构件允许被支承的管道按需要进行热膨胀或收缩。一个外套管支承着所述短管构件，并允许后者与外套管独立地移动或者转动。因此，不是用刚性连结件将内管连到外套管上，而是由一个短管构件提供必要的支承，在此同时该短管构件相对于内管和外套管是完全可运动的。
文档编号F23C10/00GK1051614SQ9010885
公开日1991年5月22日 申请日期1990年11月5日 优先权日1989年11月6日
发明者罗格尔·A·德泽, 保罗·S·克诺柏尔, 大卫德·J·瓦尔克 申请人:巴布考克和威尔科斯公司