一种检测管道防甩约束件性能的试验台架的制作方法

本发明涉及一种检测管道防甩约束件性能的试验台架。

背景技术：

核电站管道约束件在管道正常运行状态下不对管道产生约束，需要在防甩约束件与管道之间设置一定的间隙，以适应管道热胀移动。由于间隙的存在，当管道发生破裂时，管道在甩击到防甩约束件的过程中会积累一定的能量，能量需要通过防甩约束件吸收，以免甩管产生次生破坏。同时要求管道防甩约束件在吸收能量的过程中产生的根部支反力不能过大，以保证生根结构的完整性。

经过计算，破裂管道接触防甩约束件时速度一般达10m/s，最大可达20m/s以上。

管道的甩击能量以及介质喷射反力在冲击过程中做的功被防甩约束件的塑性变形吸收。此时，还存在介质喷射反力的持续作用，因此试验中要考虑相应恒定喷射冲击荷载即持续荷载的作用。

因而检测防甩约束件性能的试验台架要满足对防甩约束件提供规定的冲击能量，冲击速度和持续载荷等三项指标。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种检测管道防甩约束件性能的试验台架。

检测管道防甩约束件性能的试验台架包括基台，所述基台用于承载管道防甩约束件；所述基台上设有冲击锤，所述冲击锤可相对管道防甩约束件移动；所述基台上设有导向架，所述导向架用于为所述冲击锤的移动提供导向；所述导向架的顶部设置有冲击锤提升机构和冲击锤施放机构；所述冲击锤提升机构用于驱动所述冲击锤上升；所述冲击锤释放机构用于释放所述冲击锤以使所述冲击锤下落而朝向管道防甩约束件移动；所述基台上设有钢梁，所述钢梁设置在管道防甩约束件的上方，其上的位于所述冲击锤下落的路径的部分开设有避让孔，所述避让孔用于允许所述冲击锤通过以撞击管道防甩约束件。

优选地，所述钢梁设置在管道防甩约束件的承甩内弧面上方。

优选地，所述钢梁的下部与管道防甩约束件接触的部分为半圆弧面，所述半圆弧面的尺寸与被管道防甩约束件约束的管道的外弧尺寸相同。

优选地，所述冲击锤上的用于冲击管道防甩约束件的部分为其下端，且所述下端具有冲击弧面，所述冲击弧面的尺寸与被管道防甩约束件约束的管道的外弧尺寸相同。

优选地，所述基台的两侧设置有辅助框架，所述辅助框架用于安装施加持续载荷系统，所述施加持续载荷系统为配重装置或恒力吊架。

优选地，所述配重装置包括配重框架、配重块，钢梁和钢梁吊板；所述配重块放置在所述配重框架中，所述配重框架吊挂在所述钢梁上；所述钢梁用所述钢梁吊板通过锤断销悬挂在所述辅助框架的承重耳板上；所述辅助框架的上部设置有断销锤和用于所述断销锤下落的辅助导向架，所述辅助导向架的顶部设有断销锤提升机构和断销锤释放机构，所述断销锤提升机构用于驱动所述冲击锤上升；所述断销锤释放机构用于释放所述断销锤以使所述断销锤下落；所述锤断销上刻有断销槽。

优选地，所述辅助框架上还装有用于提升所述配重装置的液压缸。

优选地，在所述辅助框架的底部处于所述配重框架下落的范围内设置有缓冲弹簧。

优选地，所述恒力吊架包括弹簧式恒力吊架、恒力吊架的固定框架和恒力吊架的回转框架，所述弹簧式恒力吊架设置在所述辅助框架内，在所述辅助框架的底部，所述恒力吊架固定框架与辅助框架的底梁连接，所述恒力吊架的回转框架与所述钢梁连接，所述恒力吊架的工作弹簧处于接近最大工作压缩状态，所述钢梁用钢梁吊板与锤断销连接悬挂在所述辅助框架的承重耳板。

优选地，所述基台的强度和刚度远远大于管道防甩约束件的强度和刚度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的检测管道防甩约束件性能的试验台架，冲击能量由自由落体的冲击锤重量和落体高度的乘积实现；冲击速度由落体高度按自由落体公式计算；持续荷载由瞬间释放的配重装置的重量提供。由于称重和高度的测量精度较高，因而冲击能量、冲击速度和持续荷载可不再用其他传感器测量和记录。因此，使用本发明试验台架测试防甩约束件性能具有科学、合理、简便等特点。

2、本发明提供的检测管道防甩约束件性能的试验台架，能为防甩约束件试验件提供规定的冲击能量和冲击速度，并在冲击同时施加并持续施加持续载荷，用于检测防甩约束件在试验过程中能否保持完整性，检测管道防甩约束件通过本身的塑性变形完全吸收冲击能量和抵御持续承载的能力，并检测管道防甩约束件变形情况。

3、本发明提供的检测管道防甩约束件性能的试验台架，适用于既能抵抗冲击载荷和动量，又能吸收冲击能量和承担持续荷载的抗甩击装置的力学试验。

附图说明

图1为本发明提供的检测管道防甩约束件性能的试验台架示意图。

图2为本发明提供的冲击锤下端部，钢梁中央与防甩约束件接触部分详图示意图。

图3为本发明提供的冲击锤下端部，钢梁中央与防甩约束件接触部分侧向视图。

图4为本发明提供的断销锤，钢梁吊板，承重耳板和锤断销详图。

图5为本发明提供的用弹簧式恒力吊架替代配重装置施加持续荷载的检测防甩约束件性能的试验台架的立面布置图。

其中：1—冲击锤升降机构和冲击锤释放机构；(2-1，2-2)—断销锤释放机构；(3-1，3-2)—断销锤；(4-1，4-2)—辅助导向架；5—冲击锤；6—导向架；7—冲击锤冲击弧面；(8-1，8-2，8-3，8-4)—配重装置提升液压缸；(9-1，9-2，9-3，9-4)—承重耳板；(10-1，10-2)—锤断销；(11-1，11-2)—钢梁吊板；12-钢梁；(13-1，13-2)—配重框架；(14-1，14-2)—配重块；(15-1，15-2)—辅助框架；(16-1，16-2，16-3，16-4)—缓冲弹簧；17—基台；18—u型防甩件；19—钢梁上冲击锤下落路径的避让孔；20—钢梁与防甩约束件接触段的下弧面；21—防甩约束件承甩内弧面；(22-1，22-2，22-3，22-4)—锤断销上刻有断销槽；(23-1，23-2)—辅助框架底梁；(24-1，24-2)—恒力吊架；(25-1，25-2)—固定框架；(26-1，26-2)—回转框架；27—工作弹簧。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1和2所示，检测管道防甩约束件性能的试验台架包括基台17，所述基台17用于承载管道防甩约束件；所述基台的强度和刚度远远大于管道防甩约束件的强度和刚度。所述基台17上设有冲击锤5，所述冲击锤5可相对管道防甩约束件移动；所述基台17上设有导向架6，所述导向架6用于为所述冲击锤的移动提供导向；所述导向架6的顶部设置有冲击锤提升机构和冲击锤施放机构1，其中提升机构用于驱动所述冲击锤上升，释放机构用于释放所述冲击锤以使所述冲击锤下落而朝向管道防甩约束件移动；所述基台17上设有钢梁12，所述钢梁12设置在管道防甩约束件的上方，其上的位于所述冲击锤下落的路径的部分开设有避让孔19，所述避让孔用于允许所述冲击锤通过以撞击管道防甩约束件。

如图3所示，所述钢梁12设置在管道防甩约束件的承甩内弧面21上方。所述钢梁的下部与管道防甩约束件接触的部分为半圆弧面20，所述半圆弧面的尺寸与被管道防甩约束件约束的管道的外弧尺寸相同。所述冲击锤上的用于冲击管道防甩约束件的部分为其下端，且所述下端具有冲击弧面7，所述冲击弧面7的尺寸与被管道防甩约束件约束的管道的外弧尺寸相同。

如图1和4所示，所述基台的两侧设置有辅助框架(15-1，15-2)，所述辅助框架用于安装施加持续载荷系统，所述施加持续载荷系统为配重装置或恒力吊架。所述配重装置包括配重框架(13-1，13-2)、配重块(14-1，14-2)，钢梁12和钢梁吊板(11-1，11-2)；所述配重块放置在所述配重框架中，所述配重框架吊挂在所述钢梁上；所述钢梁用所述钢梁吊板通过锤断销悬挂在所述辅助框架的承重耳板(9-1，9-2，9-3，9-4)上；所述辅助框架的上部设置有断销锤(3-1，3-2)和用于所述断销锤下落的辅助导向架(4-1，4-2)，所述辅助导向架的顶部设有断销锤提升机构和断销锤释放机构(2-1，2-2)，所述断销锤提升机构用于驱动所述冲击锤上升；所述断销锤释放机构(2-1，2-2)用于释放所述断销锤以使所述断销锤下落；所述锤断销(10-1，10-2)上刻有断销槽(22-1，22-2，22-3，22-4)。

所述辅助框架上还装有用于提升所述配重装置的液压缸(8-1，8-2，8-3，8-4)。在所述辅助框架的底部处于所述配重框架下落的范围内设置有缓冲弹簧(16-1，16-2，16-3，16-4)。

如图5所示，所述恒力吊架包括弹簧式恒力吊架(24-1，24-2)、恒力吊架的固定框架(25-1，25-2)和恒力吊架的回转框架(26-1，26-2)，所述弹簧式恒力吊架设置在所述辅助框架内，在所述辅助框架的底部，所述恒力吊架固定框架与辅助框架的底梁连接，所述恒力吊架的回转框架与所述钢梁连接，所述恒力吊架的工作弹簧处于接近最大工作压缩状态，所述钢梁用钢梁吊板与锤断销连接悬挂在所述辅助框架的承重耳板。

本实施例提供的检测管道防甩约束件性能的试验台架的工作原理：

需测试的防甩约束件安装在基台上，冲击锤通过冲击锤升降机构提升到设定的高度h1。同时，配重装置中根据计算放置好配重块，并通过液压提升装置提升后，用通过钢梁吊板和锤断销悬挂在辅助框架上，然后解除液压提升装置。断销锤通过断销锤升降机构提升到设定高度h2。冲击锤的提升高度h1应与断销锤提升高度h2及冲击锤释放机构和断销锤释放机构的动作时间相协调，使冲击锤冲击到防甩约束件的同时，锤断销被迅速锤断，将配重装置的重力同时转移到防甩约束件上。

此外，如图3所示，用条状材料作u形弯曲制成的防甩约束件(18)，被约束管道置于u形内腔。管道甩击时向下运动，冲击u形弯曲件，经条状材料的拉伸塑性变形吸收冲击能。本试验台架采用冲击锤(5)自由坠落模拟管道的甩击。要求冲击速度为10m/s时，冲击锤的下落高度h1应不小于5m；要求冲击速度为20m/s时，冲击锤的下落高度h，应不小于20m。冲击锤的质量应略大于冲击动能/落锤高度h1，因为冲击锤下落中的势能变化会有一小部分消耗在冲击锤等的变形上。

为了模拟管道的甩击，冲击锤端部弧面(7)和提供持续荷载的钢梁(12)与防甩约束件(18)相接触的下弧面(20)应与被约束管道的外圆尺寸相同。

为了保证冲击锤下落定向，冲击锤两侧设有导向架。同时，为了保证冲击能量直接作用于防甩约束件上，模拟持续荷载的钢梁中央要设避让孔(19)。

为了模拟管道破裂时介质喷射持续载荷，利用被置于管道防甩约束件内腔钢梁(12)两端悬挂配重装置(另一种方案，悬挂恒力吊架)来模拟持续载荷。即悬挂于钢梁(12)上的配重框架(13-1，13-2)内放置配重块(14-1，14-2)。配重装置完成配重后，通过配重装置提升液压缸(8-1，8-2，8-3，8-4)提升配重装置，使连接钢梁的钢梁吊板(11-1)(11-2)通过锤断销(10-1)(10-2)连接在辅助框架(15-1)(15-2)上的承重耳板(9-1)(9-2)(9-3)(9-4)。完成钢梁吊板和承重支耳连接后，解除液压提升装置连接。

锤断销的上部设置断销锤(3-1，3-2)，断销锤通过锤断销提升装置(2-1,2-2)到需要的高度。为了保证断销锤下落时正好击中锤断销，在断销锤两侧设有断销锤导向架。为了保证锤断销(10-1)(10-2)断裂面不会卡阻钢梁吊板从承重耳板中迅速下落，锤断销宜采用脆性材料制造，并在要求剪断的截面设置锤断槽(22-1)(22-2)和(22-3)(22-4)。

当采用配重装置提供持续荷载时时，防止防甩约束件(18)被冲断后配重装置冲撞辅助框架或地面，因而加设缓冲弹簧(16-1)(16-2)(16-3)(16-4)。

当采用弹簧式恒力吊架(24-1)(24-2)提供持续荷载时，要精确调整左右两组弹簧式恒力吊架(24-1)(24-2)的输出荷载相等，且回转框架(26-1)(26-2)从行程终点到行程起点之间输出荷载的不恒力度尽量小。

与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：

1、本实施例提供的检测管道防甩约束件性能的试验台架，冲击能量由自由落体的冲击锤重量和落体高度的乘积实现；冲击速度由落体高度按自由落体公式计算；持续荷载由瞬间释放的配重装置的重量提供。由于称重和高度的测量精度较高，因而冲击能量、冲击速度和持续荷载可不再用其他传感器测量和记录。因此，使用本发明试验台架测试防甩约束件性能具有科学、合理、简便等特点。

2、本实施例提供的检测管道防甩约束件性能的试验台架，能为防甩约束件试验件提供规定的冲击能量和冲击速度，并在冲击同时施加并持续施加持续载荷，用于检测防甩约束件在试验过程中能否保持完整性，检测管道防甩约束件通过本身的塑性变形完全吸收冲击能量和抵御持续承载的能力，并检测管道防甩约束件变形情况。

3、本实施例提供的检测管道防甩约束件性能的试验台架，适用于既能抵抗冲击载荷和动量，又能吸收冲击能量和承担持续荷载的抗甩击装置的力学试验。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。