一种水利水电管道连接装置的制作方法

本发明涉及水利水电工程管道施工，特别是一种水利水电管道连接装置。

背景技术：

1、为了提高管道安装施工效率，一般将管线沿线分成多个节段，在节点处向两侧延伸，并彼此连通，形成一条完整的管道。管道施工中要充分考虑到管道的使用环境，要充分考虑管道的轴向伸缩，尤其是环境温度变化较大的场合，例如蒸汽管道、水电站的冷却水排水管道、以及高海拔昼夜温差较大地区的输水管道等。以环境最为复杂的高海拔且地形陡峭的地区为例，管道的工作环境温度变化频率大导致轴向伸缩频繁，地形陡峭导致水流对下游管道折弯处冲击较大，进而导致管道高频振动，甚至管道破裂或混凝土底座损毁。除此外，管道对接环节时，往往出现管道偏心或者角度出现偏斜，对于管道连接处的偏心问题，一直是困扰施工技术人员的难点，目前只能通过控制密封垫的形状来改善。

2、为解决上述问题，现有技术在中间连接处作业时，主要采取以下几种连接方式：一是采用多也最常规的“膨胀节”，膨胀节能够很好的吸收轴向力，水流速度块且流量压力不稳定时，易造成膨胀节应力集中，膨胀节处容易发生振动；二是以专利文件cn112576830b公布的一种排污管道及其施工方法、cn114992408a公布的一种管路连接结构为代表的嵌套式连接结构，此种结构主要是将两端封口牢靠的固定在一起，以此达到连接的目的，但其存在轴向伸缩量很有限，不能应对长距离管道的伸缩问题；三是以专利文件cn113719663a公布的一种水利工程管道稳定连接装置、cn216520168u公布的一种水利工程用管道连接装置、cn114905439a公布的一种水利工程对接排水结构、cn116464848a公布的一种水利水电施工用管道连接装置，其本质上是为软管外部加上可调节的钢骨架，只能在安装时保证其能与两侧管道密封，但在管道使用过程中，其本身并不能轴向伸缩，况且，水利管道内的流量不稳定的情况下，易造成软管本身出现干瘪变形，在短时间内很容易将软管破环，只能作为临时补救措施，不能作为长期设备使用；四是以cn209229192u公布的一种用于水利工程的伸缩排水管为代表的由多个套管轴向滑动形成的伸缩管的结构，但此种结构在频繁的伸缩中，管道内本身存在水压，大幅度轴向滑动摩擦很容易造成密封件失效。

3、上述四种连接结构除本身结构缺陷外，也都不能应对管道连接处的偏心问题，只能通过测量、切割等工艺制作特殊形状的管道实现密封连接，工艺工序都比较麻烦，严重影响施工效率，同时，现有四种结构中也都不具备应对高落差水流冲击问题，没有消能措施，在水流流量发生变化时易振动，造成管道与基桩磨损。

4、需强调的是，也有少部分文件尝试解决偏心连接的问题，如cn211259909u公布的一种管道伸缩调节装置，其本质上只是解决了偏心问题，而且更适合与小直径的管道，如自来水管，即使如此，其在使用过程中依然存在与上述第三类方案相同的明显缺陷，也就不适用于环境温度频繁变动的工况，对于湍急的水流也不能进行有效的消能，流量的变化所产生的振动依然会传导到管道其他部位，造成管道或者固定结构的损伤。

5、现提供一种水利水电管道连接装置，以解决上述现有技术中所存在的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供了一种水利水电管道连接装置，有效的解决了现有的管道连接结构不能应对管道频繁轴向伸缩、轴向伸缩量不足、密封件摩擦损耗较大的问题，也不能对管道内高速的水流起到消能作用，也不能很好的应对不同轴的两个管道的连接问题。

2、其解决的技术方案是，包括上端开口的上壳，上壳下方有下端开口的下壳，伸缩杆四周有多个s状的连通管，连通管上端与上壳侧壁球铰，连通管下端与下壳侧壁球铰；所述的连通管包括两个弯管及中间的平管，平管的端部与弯管端部转动连接，伸缩杆中部套装有能转动的转筒，平杆与转筒之间经拉簧连接，当上壳与下壳相互靠近时平管向远离伸缩杆的一侧移动，此时拉簧被拉长；水流依次经过上壳、多个连通管、下壳最后向下流动。

3、进一步地，所述的上壳内有与其同轴且能转动的转轴，转轴上端伸出上壳，转轴上设置有螺旋叶片，下壳内有能转动的叶轮，上壳与下壳之间有竖直的伸缩杆，伸缩杆上端与转轴之间经万向联轴器连接，伸缩杆下端与叶轮之间经万向联轴器连接；水流冲击螺旋叶片时螺旋叶片有带动转轴转动的趋势，水流经多个连通管沿切线进入下壳腔内时能冲击叶轮，使叶轮具有与转轴转动趋势相反的转动趋势，实现消能目的。

4、进一步地，所述的伸缩杆包括外方内圆的空心筒，空心筒内两端均有一个能轴向滑动但不能转动的方轴，两个方轴之间连接有压簧，两个方轴端部伸出空心筒且与所对应的万向联轴器固定在一起，空心筒端部与万向联轴器之间也设有压簧；转筒转动安装在空心筒中部。

5、进一步地，所述的连通管上下两端均设置有朝向伸缩杆方向的折弯段，上壳与下壳侧壁上均设有与折弯段对应的球形壳，折弯段外侧有球形凸起，球形凸起外缘面与球形壳内侧壁贴合实现球铰；处于上壳侧壁上的球形壳与上壳腔内连通，处于下壳侧壁上的球形壳与下壳腔内连通，水流进入下壳腔内时是沿着下壳腔内的切线方向。

6、进一步地，所述的叶轮包括竖直的中轴，中轴四周有多个扇叶，水流能经扇叶带动整个叶轮转动，中轴上端与下壳上侧壁转动连接。

7、现提供一种水利水电管道连接装置，能够应对管道使用中频繁轴向伸缩现象，且在轴向伸缩时截面及总长度均不发生变化，将轴向的滑动伸缩运动巧妙的转化成径向的转动副，减少密封件所面临的摩擦损耗，将水流势能转化成机械能以此减小后续水流的冲击力，实现消能；同时也能够应对管道连接处的偏心问题。

技术特征：

1.一种水利水电管道连接装置，其特征在于，包括上端开口的上壳（1），上壳（1）下方有下端开口的下壳（2），上壳（1）与下壳（2）之间有竖直的伸缩杆，伸缩杆四周有多个s状的连通管（3），连通管（3）上端与上壳（1）侧壁球铰，连通管（3）下端与下壳（2）侧壁球铰；所述的连通管（3）包括两个弯管（4）及中间的平管（5），平管（5）的端部与弯管（4）端部转动连接，伸缩杆中部套装有能转动的转筒（6），平杆与转筒（6）之间经拉簧连接，当上壳（1）与下壳（2）相互靠近时平管（5）向远离伸缩杆的一侧移动，此时拉簧被拉长；水流依次经过上壳（1）、多个连通管（3）、下壳（2）最后向下流动。

2.根据权利要求1所述的一种水利水电管道连接装置，其特征在于，所述的上壳（1）内有与其同轴且能转动的转轴（7），转轴（7）上端伸出上壳（1），转轴（7）上设置有螺旋叶片（8），下壳（2）内有能转动的叶轮，上壳（1）与下壳（2）之间有竖直的伸缩杆，伸缩杆上端与转轴（7）之间经万向联轴器（11）连接，伸缩杆下端与叶轮之间经万向联轴器（11）连接；水流冲击螺旋叶片（8）时螺旋叶片（8）有带动转轴（7）转动的趋势，水流经多个连通管（3）沿切线进入下壳（2）腔内时能冲击叶轮，使叶轮具有与转轴（7）转动趋势相反的转动趋势，实现消能目的。

3.根据权利要求1所述的一种水利水电管道连接装置，其特征在于，所述的伸缩杆包括外方内圆的空心筒（9），空心筒（9）内两端均有一个能轴向滑动但不能转动的方轴（10），两个方轴（10）之间连接有压簧，两个方轴（10）端部伸出空心筒（9）且与所对应的万向联轴器（11）固定在一起，空心筒（9）端部与万向联轴器（11）之间也设有压簧；转筒（6）转动安装在空心筒（9）中部。

4.根据权利要求1所述的一种水利水电管道连接装置，其特征在于，所述的连通管（3）上下两端均设置有朝向伸缩杆方向的折弯段（12），上壳（1）与下壳（2）侧壁上均设有与折弯段（12）对应的球形壳（13），折弯段（12）外侧有球形凸起（14），球形凸起（14）外缘面与球形壳（13）内侧壁贴合实现球铰；处于上壳（1）侧壁上的球形壳（13）与上壳（1）腔内连通，处于下壳（2）侧壁上的球形壳（13）与下壳（2）腔内连通，水流进入下壳（2）腔内时是沿着下壳（2）腔内的切线方向。

5.根据权利要求1所述的一种水利水电管道连接装置，其特征在于，所述的叶轮包括竖直的中轴（15），中轴（15）四周有多个扇叶（16），水流能经扇叶（16）带动整个叶轮转动，中轴（15）上端与下壳（2）上侧壁转动连接。

6.根据权利要求1所述的一种水利水电管道连接装置，其特征在于，所述的弯管（4）内设置有多个加强筋（18）。

7.根据权利要求1所述的一种水利水电管道连接装置，其特征在于，所述的上壳（1）与下壳（2）的开口部位均安装有法兰盘（17）。

技术总结
本发明提供了一种水利水电管道连接装置，有效的解决了现有的管道连接结构不能应对管道频繁轴向伸缩、轴向伸缩量不足、密封件摩擦损耗较大的问题，也不能对管道内高速的水流起到消能作用，也不能很好的应对不同轴的两个管道的连接问题；其解决的技术方案是，包括上端开口的上壳，上壳下方有下端开口的下壳，伸缩杆四周有多个S状的连通管，连通管上端与上壳侧壁球铰，连通管下端与下壳侧壁球铰；所述的连通管包括两个弯管及中间的平管，平管的端部与弯管端部转动连接，伸缩杆中部套装有能转动的转筒，平杆与转筒之间经拉簧连接，当上壳与下壳相互靠近时平管向远离伸缩杆的一侧移动，此时拉簧被拉长；水流依次经过上壳、多个连通管、下壳最后向下流动。

技术研发人员：吕硕硕,李攀峰,许正伟,王卫彬,张辰,周海韵
受保护的技术使用者：河南水投小浪底北岸灌区工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15