一种六自由度连接管臂的制作方法

本发明属于连接管臂技术领域，具体涉及一种六自由度连接管臂，主要用来柔性连接容易发生位置变化的能源发生装置端与流体输送端管道系统，并满足系统运行时复合位移循环下的可靠补偿和长期耐受。

背景技术：

以船舶作为平台的浮动式新型能源发生装置，要通过连接管臂来连接船上装置与岸上流体输送管系接口，以实现持续为陆上工业供热及居民供暖。而船舶在海上有纵荡、横荡、垂荡和横摇、纵摇、艏摇共6个自由度的运动，对应三维直角坐标系包括沿3个正交轴线的平动线位移和绕3个正交轴线的转动角位移，使这种一端起点自浮动平台的连接管臂在端点附加有6个自由度的被动位移，需要与管道本身的热胀冷缩一起进行柔性补偿。推而广之，在两端相对有6个自由度位移的流体管道之间建立可靠的柔性连接，其连接管臂就必须能补偿六自由度的复合位移。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种六自由度连接管臂，用来柔性连接能源发生装置端与流体输送端管道系统，并满足系统运行时复合位移循环下的可靠补偿和长期耐受。

本发明是这样实现的，提供一种六自由度连接管臂，包括第一万向铰链型波纹膨胀节、第二万向铰链型波纹膨胀节和一个带转向接口和直通接口的拉杆约束型波纹膨胀节，第一万向铰链型波纹膨胀节一端连接装置接口，另一端通过直管连接第二万向铰链型波纹膨胀节，第二万向铰链型波纹膨胀节的另一端连接拉杆约束型波纹膨胀节的转向接口，拉杆约束型波纹膨胀节的直通接口连接弯管形调整管，弯管形调整管的另一端连接外管接口。

优选地，所述拉杆约束型波纹膨胀节的所述转向接口为三通形接口，拉杆约束型波纹膨胀节的约束拉杆数量大于等于3根。

进一步优选，所述拉杆约束型波纹膨胀节的所述转向接口为弯管形接口，拉杆约束型波纹膨胀节的约束拉杆数量为2根，2根约束拉杆所在平面与弯管形的转向接口所在平面共面。

进一步优选，所述弯管形调整管所在平面与所述拉杆约束型波纹膨胀节所在平面在空间共面。

进一步优选，所述弯管形调整管所在平面与所述拉杆约束型波纹膨胀节所在平面在空间相交。

进一步优选，所述弯管形调整管包括弯曲段和位于弯曲段两端分别用于调整两个方向安装尺寸的第一直段和第二直段。

进一步优选，所述外管接口在管道固定点固定。

进一步优选，用于连接船上装置与岸上流体输送管系的外管接口，船上装置为以船舶作为平台的浮动式新型能源发生装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

提供一种端到端的六自由度连接管臂，其口径规格没有限制，而且适用于各种流量的能源输送；其连接布置结构简单，既能单平面又能双平面的实现六自由度柔性补偿，易于连接管臂的现场安装定位；其对装置系统的位移循环疲劳耐受，更适宜长期持续的流体输送工况场景。

附图说明

图1为本发明实施例1结构图；

图2为图1俯视图；

图3为实施例1中用到的拉杆约束型波纹膨胀节结构图；

图4为弯管形调整管结构图；

图5为本发明实施例2结构图；

图6为图5俯视图；

图7为图5左视图；

图8为实施例2中用到的拉杆约束型波纹膨胀节结构图；

图9为图8中a-a剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1、

参考图1、图2和图3，本实施例提供一种六自由度连接管臂，包括第一万向铰链型波纹膨胀节1、第二万向铰链型波纹膨胀节2和一个带转向接口301和直通接口302的拉杆约束型波纹膨胀节3，第一万向铰链型波纹膨胀节1一端连接装置接口4，另一端通过直管5连接第二万向铰链型波纹膨胀节2，第二万向铰链型波纹膨胀节2的另一端连接拉杆约束型波纹膨胀节3的转向接口301，拉杆约束型波纹膨胀节3的直通接口302连接弯管形调整管6，弯管形调整管6的另一端连接外管接口7，外管接口7在管道固定点8固定。

在本实施例中，所述拉杆约束型波纹膨胀节3的所述转向接口301为三通形接口，拉杆约束型波纹膨胀节3的约束拉杆数量大于3根，可选用标准gb/t12777中的弯管压力平衡型膨胀节。

所述弯管形调整管6所在平面与所述拉杆约束型波纹膨胀节3所在平面在空间共面。参考图4，弯管形调整管6包括弯曲段601和位于弯曲段601两端分别用于调整两个方向安装尺寸的第一直段602和第二直段603，可选用标准弯头和相适配的两个调整直管组成。

本实施例提供的六自由度连接管臂用于连接船上装置与岸上流体输送管系的外管接口7，船上装置为以船舶作为平台的浮动式新型能源发生装置。

本实施例的工作过程为：作为六自由度连接管臂之一端的装置接口4，在环境作用下有6个自由度的运动而引起管臂端点位移，包括沿xyz直角坐标系三维正交轴线的平动线位移dx、dy、dz和绕三维正交轴线的转动角位移rx、ry、rz，其中的dy和dz以及ry和rz共4个自由度，由万向铰链型波纹膨胀节1和直管5以及万向铰链型波纹膨胀节2组成的转向前部通过柔性变形而吸收补偿；剩余的线位移dx和角位移rx共2个自由度，经三通形转向接口301传递给由拉杆约束型波纹膨胀节3和调整管6组成的转向后部，通过相对于转向接口301的横向偏移和角偏转而被吸收。与上述动态同时但不同频率进行的，从装置接口4到作为六自由度连接管臂另一端的固定点8之间，金属管道因实际流体工况而产生的热胀冷缩，则由该六自由度连接管臂自身的连续变形而实现热补偿。

实施例2、

参考图5、图6、图7、图8和图9，本实施例提供一种六自由度连接管臂，包括第一万向铰链型波纹膨胀节1、第二万向铰链型波纹膨胀节2和一个带转向接口301和直通接口302的拉杆约束型波纹膨胀节3，第一万向铰链型波纹膨胀节1一端连接装置接口4，另一端通过直管5连接第二万向铰链型波纹膨胀节2，第二万向铰链型波纹膨胀节2的另一端连接拉杆约束型波纹膨胀节3的转向接口301，拉杆约束型波纹膨胀节3的直通接口302连接弯管形调整管6，弯管形调整管6的另一端连接外管接口7，外管接口7在管道固定点8固定。

在本实施例中，所述拉杆约束型波纹膨胀节3的所述转向接口301为弯管形接口，拉杆约束型波纹膨胀节3的约束拉杆数量为2根，2根约束拉杆所在平面与弯管形的转向接口301所在平面共面。该拉杆约束型波纹膨胀节包括拉杆在内的直段部分可选用标准gb/t12777中的复式拉杆型膨胀节。

所述弯管形调整管6所在平面与所述拉杆约束型波纹膨胀节3所在平面在空间相交。参考图4，弯管形调整管6包括弯曲段601和位于弯曲段601两端分别用于调整两个方向安装尺寸的第一直段602和第二直段603，可选用标准弯头和相适配的两个调整直管组成。

本实施例提供的六自由度连接管臂用于连接船上装置与岸上流体输送管系的外管接口7，船上装置为以船舶作为平台的浮动式新型能源发生装置。

本实施例的工作过程为：作为六自由度连接管臂之一端的装置接口4，在环境作用下做6个自由度的运动而引起管臂端点位移，包括沿xyz直角坐标系三维正交轴线的平动线位移dx、dy、dz和绕三维正交轴线的转动角位移rx、ry、rz，其中的dy和dz以及ry和rz共4个自由度，由万向铰链型波纹膨胀节1和直管5以及万向铰链型波纹膨胀节2组成的转向前部通过柔性变形而吸收补偿；剩余的线位移dx和角位移rx共2个自由度，经弯管形的转向接口301传递给由拉杆约束型波纹膨胀节3和调整管6组成的转向后部，通过相对于转向接口301的横向偏移和角偏转而被吸收。与上述动态同时但不同频率进行的，从装置接口4到作为六自由度连接管臂另一端的固定点8之间，金属管道因实际流体工况而产生的热胀冷缩，则由该六自由度连接管臂自身的连续变形而实现热补偿。