本发明涉及使用化工管线支撑技术领域，特别涉及一种应用在小荷载大位移场景下的恒力支架装置。
背景技术：
国内目前大量正在运行的石油化工装置中，经常遇到的小口径与高温设备相连的实际情况。设计人员在选择支架的时候，很难选择，既要考虑支架的跨距又要考虑垂直位移。
例如，某煤化工装置中的气化炉，炉体长60m，炉外壁设计温度260℃。炉体设备在较高的温度下存在热膨胀量，固定架随着炉体设备的位移变化而向上移动或向下移动。本炉体的支撑在炉体的中上部，按照其固定架的设置位置进行计算位移量，在正常操作情况下的位移量高达90mm以上。与之相连接的大量常温氮气吹扫线(一般为DN40以下的小管线)在炉体上分层布置。同样的，由于炉体设备受热膨胀，这些氮气管线的管口处的位移特别大，有的甚至在50mm以上。
由于小管线的管口存在着很大的端点位移，且管线的支撑跨度要求小，靠选择刚性支架并通过调整支撑位置进行调整支撑点的受力是不可行的，由于刚性支撑的支架本身不能上下移动，是固定的，因此只能应用弹性支撑。此外，由于位移量比较大，设计人员选择恒力弹簧进行设计(正常情况下，位移量超过50mm时应用恒力弹簧)。
但是由于小管线(例如尺寸为：管外径33.4毫米，密度为7.85Kg/m3，壁厚为T为3.38mm)荷载太小一般的远小于标准中给出的最小的荷载值为493N(牛)。设计人员在应用行业标准(例如NB-47039-恒力)选择弹簧的时候，超出了标准中给出的数据范围。因为标准中给出的最小的荷载值为493N，低于493N在标准中就选不到型号了，给设计人员造成了很大的设计难点。即在小于493N的小荷载场景下若需要实现大位移支撑，还没有一种有效的实现方式。
因此，有必要给出了一种适用于小荷载大位移的恒力支架装置来解决以上难题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种恒力支架装置，能够实现小荷载大位移的支撑，从而克服现有技术中的难题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种恒力支架装置，包括：
管道吊耳，其设置在被支撑管道下方，用于为所述被支撑管道提供支撑力；
支撑结构，所述支撑结构上设置有第一固定部和第二固定部；
通过所述第一固定部定位的第一定滑轮；
通过所述第二固定部定位的第二定滑轮；
配重块，所述配重块的重量与所述被支撑管道的荷载相同，所述配重块的重量小于493牛；
连接件，所述连接件的一端与所述管道吊耳相连接，另一端依次穿设过所述第一定滑轮、第二定滑轮后与所述配重块相连接。
在一个优选的实施方式中，所述管道吊耳具有相对的上表面和下表面，其中，所述上表面用于为所述被支撑管道提供支撑力，所述管道吊耳上设置有用于穿设所述连接件的开孔。
在一个优选的实施方式中，所述管道吊耳的材料与所述被支撑管道的材料相同。
在一个优选的实施方式中，所述管道吊耳采用60毫米×40毫米×6毫米的钢板，所述开孔设置在距离所述上表面20毫米处。
在一个优选的实施方式中，所述支撑结构采用型钢制作。
在一个优选的实施方式中，所述型钢的最大型号为L75×75×8。
在一个优选的实施方式中，所述支撑结构包括沿着第一方向纵长延伸的第一型钢，沿着垂直于所述第一方向纵长延伸的第二型钢，隔预定距离且沿着平行于所述第二型钢的延伸方向的第三型钢，所述第二型钢上设置有所述第一固定部，所述第二型钢上设置有所述第二固定部。
在一个优选的实施方式中，所述第二型钢的高度低于所述第三型钢的高度，所述第一定滑轮的最下端与所述第二定滑轮的最上端齐平。
在一个优选的实施方式中，所述第二型钢和第三型钢分别位于所述第一型钢的两侧，所述第一定滑轮的中心至所述第一型钢的距离与所述第二定滑轮的中心至所述第一型钢的距离相同。
在一个优选的实施方式中，所述连接件为钢丝绳。
本发明的特点和优点是：本申请实施方式中提供的恒力支架装置，通过设置位于被支撑管道下方的管道吊耳、设置有第一固定部和第二固定部的支撑结构、通过所述第一固定部定位的第一定滑轮、通过所述第二固定部定位的第二定滑轮；重量小于493牛且与所述被支撑管道的荷载相同的配重块、一端与所述管道吊耳相连接，另一端依次穿设过所述第一定滑轮、第二定滑轮后与所述配重块相连接的连接件，构成小荷载大位移的恒力支架装置，其利用定滑轮的原理，可以保证荷载不变，位移可变，在支撑管道的时候，管道重量及热态位移无论多少，均可以满足实际的工程支撑需要。
整体上，本申请所提供恒力支架装置填补了小荷载大位移的恒力支架的空白，制造简单，应用方便，使用范围广；并且不受周围环境、材料选择的限制，维修简单，费用低，解决了现场小管径大位移支架设计的难题。与现有的弹簧支架相比，大大降低了支架的成本费用，同时也避免了实际工作中的选择的支架不合适给管道带来的不利影响，能够保证工程装置的安全平稳运行。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
图1是本申请实施方式中一种管线的安装环境示意图；
图2是本申请实施方式中一种恒力支架装置的结构示意图；
图3是本申请实施方式中一种恒力支架装置支撑结构A-A剖视图；
图4是本申请实施方式中一种恒力支架装置支撑结构B-B剖视图。
附图标记说明：
第一定滑轮-1、第一固定部-11、第二定滑轮-2、第二固定部-12、钢丝绳-3、配重块-4、管道吊耳-5、支撑结构-6、第一型钢-61、第二型钢-62、第三型钢-63、被支撑管道-7。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种恒力支架装置，能够实现小荷载大位移的支撑，从而克服现有技术中的难题。
请参阅图1，本申请中以实际中常用的管道为例进行举例说明。实际情况中常用的管道为例，其管外径d为33.4mm，材质为碳钢，密度ρ为7.85Kg/m3，壁厚为T为3.38mm，支架PS-03为恒力弹簧支架型式，PS-03支架的重量计算方法如下：
PS-03支架的重量为该支架到下一个支架PS-04之间水平管道的一半加上竖直管道的全部，支架PS-03与PS-04之间的水平管道重量为总长的一半，设为L1，无竖直管道，此部分重量设为m1,支架PS-03与设备管口N1之间，由于此设备属于敏感设备，要尽量少的在设备管口上承受重量，PS-03与设备管口N1之间管道所有的管道重量m2及阀门的重量m3都由PS-03承担，PS-04到设备管口的长度为L2阀门的重量为已知(由供货商直接提供)，因此PS-03承受的重量为：
M2＝m1’+m2’+m3’
其中，m1’＝V1’ρ＝L1’Sρ＝L1’3.14T(d-T)ρ＝0.5×1.6×3.14×3.38×(33.4-3.84)×7.85/1000＝4Kg
m2’＝V2’ρ＝L2’Sρ＝0.5×3.14T(d-T)ρ＝0.5×3.14×33.4×(33.4-3.84)×7.85/1000＝1.25Kg
m3’＝3Kg
M2＝m1’+m2’+m3’＝4+1.25+3＝8.25Kg
换算为重量为82.5N。
由于以上支点处的位移多达50mm以上，支架荷载远小于493N，在标准NB47038恒力弹簧支架不能进行选型。
请参阅图2至图4，本申请实施方式中提供的一种实现小荷载大位移支撑的恒力支架装置，该恒力支架装置可以包括：管道吊耳5，其设置在被支撑管道7下方，用于为所述被支撑管道7提供支撑力；支撑结构6，所述支撑结构6上设置有第一固定部11和第二固定部12；通过所述第一固定部11定位的第一定滑轮1；通过所述第二固定部12定位的第二定滑轮2；配重块4，所述配重块4的重量与所述被支撑管道7的荷载相同，所述配重块4的重量小于493牛；连接件，所述连接件的一端与所述管道吊耳5相连接，另一端依次穿设过所述第一定滑轮1、第二定滑轮2后与所述配重块4相连接。
在本实施方式中，所述被支撑管道7所需要提供的支撑力为小荷载的力，该支撑力小于493牛，同时该被支撑管道7一般具有较大的位移，一般大于50毫米。应用目前的行业标准旋转弹簧时，超出了标准中给出的数据范围，为此，本申请提供了一种小荷载大位移支撑的恒力支架装置。
在本实施方式中，所述配重块4的重量与所述被支撑管道7的荷载相同，所述配重块4的重量小于493牛。具体的，该配重块4视被支撑管道7在该计算点处的荷载确定，而且配重块4的重量大小不受任何条件限制，低于493N的任何荷重都可提供。
在本实施方式中，管道吊耳5设置在被支撑管道7下方，用于为所述被支撑管道7提供支撑力。所述管道吊耳5具有相对的上表面和下表面，其中，所述上表面用于为所述被支撑管道7提供支撑力，所述管道吊耳5上设置有用于穿设所述连接件的开孔。具体的，所述管道吊耳5的材料与所述被支撑管道7的材料相同，均可为钢材，保证管道吊耳5与被支撑管道7之间具有相同的性能，从而有利于管道吊耳5与被支撑管道7之间通过焊接等方式进行连接固定。
在一个实施方式中，所述管道吊耳5采用60毫米×40毫米×6毫米的钢板，所述开孔设置在距离所述上表面20毫米处。具体的，该开孔的位置可以设置在该管道吊耳5的中部，从而保证整个管道吊耳5具有较佳的强度。
在本实施方式中，支撑结构6用于为第一定滑轮1和第二定滑轮2提供支撑。具体的，所述支撑结构6上设置有第一固定部11和第二固定部12；其中，所述第一固定部11上用于设置第一定滑轮1，所述第二固定部12上用于设置第二定滑轮2。
请结合参阅图3和图4，其中，所述支撑结构6采用型钢制作。具体的，所述型钢的最大型号为L75×75×8。该最大型号表示厚度为8毫米，剖视图中，横截面处两条垂直的板长分别为75毫米。当然，该型钢的具体型号可以由恒力支架装置的荷载确定，本申请在此并不作具体的限定。
在一个实施方式中，所述支撑结构6可以包括沿着第一方向纵长延伸的第一型钢61，沿着垂直于所述第一方向纵长延伸的第二型钢62(其中，第二型钢62的A-A剖视图，请参阅图3)，隔预定距离且沿着平行于所述第二型钢62的延伸方向的第三型钢63(其中，第三型钢63的B-B剖视图，请参阅图4)。所述第二型钢62上设置有所述第一固定部11，所述第二型钢62上设置有所述第二固定部12。其中，所述第二型钢62的高度低于所述第三型钢63的高度，所述第一定滑轮1的最下端与所述第二定滑轮2的最上端齐平，即第一定滑轮1和第二定滑轮2之间的连接件保持水平。所述第二型钢62和第三型钢63分别位于所述第一型钢61的两侧。所述第一定滑轮1的中心至所述第一型钢61的距离与所述第二定滑轮2的中心至所述第一型钢61的距离可以相同。
具体的，所述第一定滑轮1的中心距离所述第一型钢61的距离可以为150毫米，所述第二定滑轮2的中心距离所述第一型钢61的距离可以为150毫米。当然，所述第一固定部11或者设置在该第一固定部11上的第一定滑轮1，以及所述第二固定部12或者设置在该第二固定部12上的第二定滑轮2的具体设置位置可以根据实际安装空间所确定，只需保证两滑轮不相碰撞，自由滑动即可，具体的安装尺寸本申请在此并不作具体的限定。
在本实施方式中，通过连接件将管道吊耳5、第一定滑轮1、叠定滑轮、配重块4相配合形成恒力支架装置。具体的，所述连接件的一端与所述管道吊耳5相连接，另一端依次穿设过所述第一定滑轮1、第二定滑轮2后与所述配重块4相连接。其中，所述连接件可以为钢丝绳3的形式。具体的，该钢丝绳3的长度视被支撑管道7与支撑结构6的高度、两定滑轮间距、支撑点处的位移等综合确定，具体的，本申请在此并不作限定。另外，钢丝绳3的规格可按计算荷载确定，本申请在此也不作具体的限定。
利用上述实施方式提供的恒力支架装置，通过设置位于被支撑管道7下方的管道吊耳5、设置有第一固定部11和第二固定部12的支撑结构6、通过所述第一固定部11定位的第一定滑轮1、通过所述第二固定部12定位的第二定滑轮2；重量小于493牛且与所述被支撑管道7的荷载相同的配重块4、一端与所述管道吊耳5相连接，另一端依次穿设过所述第一定滑轮1、第二定滑轮2后与所述配重块4相连接的连接件，构成小荷载大位移的恒力支架装置，其利用定滑轮的原理，可以保证荷载不变，位移可变，在支撑管道的时候，管道重量及热态位移无论多少，均可以满足实际的工程支撑需要。
整体上，本申请所提供恒力支架装置填补了小荷载大位移的恒力支架的空白，制造简单，应用方便，使用范围广；并且不受周围环境、材料选择的限制，维修简单，费用低，解决了现场小管径大位移支架设计的难题。与现有的弹簧支架相比，大大降低了支架的成本费用，同时也避免了实际工作中的选择的支架不合适给管道带来的不利影响，能够保证工程装置的安全平稳运行。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。
以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。