一种基于扭转簧片的管道补偿器的制作方法

1.本发明涉及一种基于扭转簧片的管道补偿器，属于管道补偿器领域。


背景技术：

2.现有技术的管道浮动式连接器主要采用波纹管的扭曲实现浮动连接，整个连接器的灵敏度、耐压性能完全依赖于波纹管的材质；而对于管道端部接头这种长度限制较高的使用情景，如果采用较短的波纹管则因为均布载荷的长度较小，所以抗弯性能较强，进而其在径向方向的灵敏度会很低；所以对于管道端部接头的波纹管式补偿结构其浮动补偿的性能较差，无法适应一些抖动频率较高，灵敏度要求较高的使用场景。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中的技术问题，提供一种基于扭转簧片的管道补偿器。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于扭转簧片的管道补偿器，包括：支撑外框，支撑外框内部一端同轴固定固定管，支撑外框内部另一端通过浮动支撑总成同轴连接浮动管；固定管与浮动管之间通过浮动密封机构活动连接；浮动支撑总成包括弹力调整环，在支撑外框内壁同轴布置有与支撑外框内壁滑动连接的引导环，引导环的内圈设置有内径大于弹力调整环外径的第一浮动凹槽,弹力调整环的外圈与第一浮动凹槽侧壁滑动接触，弹力调整环的内圈与浮动管的外壁之间固定连接；在弹力调整环的外圈和内圈之间环形阵列布置有n个第一弹性连接片，第一弹性连接片为弧形，第一弹性连接片弧形的圆心同轴于弹力调整环设置，在第一弹性连接片上设置有沿其弧形路径布置的推动凹槽，第一弹性连接片的两端部通过连接块连接于弹力调整环的外圈和内圈上；浮动支撑总成还包括导向支撑环，在所述浮动管的外围滑动套接有内浮动支撑环，在内浮动支撑环的外圈设置有环形的第二浮动凹槽，第二浮动凹槽的内径小于内浮动支撑环的内径，在支撑外框的内壁固定有外浮动支撑环，在外浮动支撑环的内圈设置有环形的第三浮动凹槽，第三浮动凹槽的外径大于内浮动支撑环的外径；所述导向支撑环上环形阵列设置有n个两端在导向支撑环两侧面开口的摆动球槽，在摆动球槽内摆动连接有摆动球块，在摆动球块的中部同轴固定连接有滑动套；浮动支撑总成还包括后端推动环，后端推动环的外圈与支撑外框的内壁转动连接，在后端推动环的内圈与浮动管的外壁之间设置有浮动间隙，在后端推动环的外圈与内圈之间通过n个环形阵列布置的第二弹性连接片，在第二弹性连接片的中部固定有支撑套；浮动支撑总成还包括n个推杆，推杆的末端固定于支撑套，推杆的中部套接在滑动套内，推杆的前端为球面结构并在第二弹性连接片的推动下压紧到推动凹槽底部；以及，浮动密封机构，浮动密封机构包括固定于浮动管端部的密封延伸套，密封延伸套的端部同轴固定有环形的密封连接套，密封连接套的内壁上直线阵列设置有若干环形
的浮动密封槽，在浮动密封槽内滑动密封连接有环形的密封片；固定管的端部外侧壁设置有第四浮动凹槽，所述浮动密封机构还包括滑动套接于第四浮动凹槽内壁的密封滑套，所述密封滑套的外壁上直线阵列设置有若干嵌接槽，所述密封片的内圈嵌入到嵌接槽内。
5.作为本发明的进一步改进，所述支撑外框包括一个前端连接环，前端连接环的前端同轴固定有一个前部密封板，前部密封板的外围与前端连接环固定连接，固定管固定于前部密封板的中部；在前部密封板的后端连接有一个中部垫环，中部垫环的内壁上同轴固定有一个环形的滑动环，所述引导环的外圈与滑动环滑动接触；在中部垫环的后端同轴固定有一个中部连接环，在中部连接环的后端同轴连接有一个延伸环，外浮动支撑环同轴固定于延伸环的内圈上；在延伸环的后端同轴连接有一个后部垫环；所述前部密封板、前端连接环、中部垫环、中部连接环、延伸环、后部垫环通过若干环形阵列布置的固定螺栓互相固定；支撑外框采用阵列布置的若干环节结构组合而成，极大的方便了支撑外框内部各个构件的安装与维护，而且使得各个构件也可以从相对支撑外框的焊接固定改变为螺栓固定。
6.作为本发明的进一步改进，在支撑外框的后端同轴转动连接有一个推动盘，推动盘一侧设置有镶嵌槽，后端推动环的外圈固定于镶嵌槽的环形侧壁上；推动盘的外围环形阵列设置有若干驱动齿，在支撑外框的外部设置有一个步进电机，步进电机的旋转端同轴固定有与驱动齿啮合的主动齿；步进电机可以远程实现对本结构弹性灵敏度的调整。
7.作为本发明的进一步改进，推动盘的中部同轴固定有一个海面材质的密封套，在浮动管的末端上同轴设置有环形的密封圈；海绵材质的密封套与密封圈可以保证内部减震结构的密封，防止污损的发生，同时又可以保证机构正常的转动。
8.作为本发明的进一步改进，所述密封连接套上直线阵列设置有若干黄铜材质的密封环，浮动密封槽设置于密封环内；所述密封片也为黄铜材质；密封环与密封片均为黄铜材质，滑动摩擦力更低，密封效果也更好。
9.作为本发明的进一步改进，在所述连接块上套接有尼龙材质的支撑座；支撑座可以降低连接块的连接位置的局部剪切力，降低连接位置折断发生的可能性。
10.作为本发明的进一步改进，所述第二弹性连接片为与后端推动环同圆心的弧形结构，第二弹性连接片的两端部分别通过一体结构的延伸片与后端推动环外圈、内圈固定连接；弧形结构的第二弹性连接片具有更长的尺寸，具有更大的弹性浮动区间。
11.作为本发明的进一步改进，在第二弹性连接片中部一体设置有一个圆形的支撑片，在支撑片上铆接有支撑套，推杆的末端通过螺纹与支撑套的内孔固定连接，在推杆上还通过螺纹连接有一个压紧到支撑套端部的自锁螺母；支撑套与推杆之间通过螺纹调节固定，可以方便的调节推杆的压紧力度，提升调整的精确度。
12.作为本发明的进一步改进，所述固定管的末端设置有一个环形的台阶管，第四浮动凹槽位于台阶底面，在台阶管的外壁同轴固定有铜质的润滑套，密封滑套与润滑套之间滑动连接，在固定管的台阶管的端部通过螺纹固定有限位环；润滑套结构可以提升整个密封连接结构的浮动密封度和滑动灵敏度，可拆卸的限位环也方便密封滑套的拆卸与安装。
13.本发明的有益效果是：本发明通过两组同轴布置的簧片，并在之间设置推杆，通过簧片之间的弹性浮动，实现对轴向浮动的吸能和减震，相比于传统的波纹管结构，灵敏度更高，同时利用对推杆的整体旋转，改变推杆端部在第一弹性连接片的相对位置，进而改变推杆相对第一弹性连接
片的力矩改变簧片的弹力阻力，实现对灵敏度的调节；此外利用后端簧片上弹性臂的扭转实现管道的径向浮动减震。
附图说明
14.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
15.图1是本发明的剖面示意图；图2是弹力调整环的示意图；图3是导向支撑环的示意图；图4是后端推动环的示意图；图5是浮动密封机构的示意图。
16.图中：1、前端连接环；2、中部垫环；3、中部连接环；4、延伸环；5、后部垫环；6、前部密封板；7、固定螺栓；8、滑动环；9、引导环；10、第一浮动槽；11、弹力调整环；12、连接法兰；13、弹力调整环外圈；14、弹力调整环内圈；15、第一弹性连接片；16、推动凹槽；17、连接块；18、支撑座；19、外浮动支撑环；20、第三浮动凹槽；21、导向支撑环；22、摆动球槽；23、摆动球块；24、滑动套；25、导向支撑环外圈；26、导向支撑环内圈；27、连接臂；28、内浮动支撑环；29、第二浮动凹槽；30、滑动衬套；31、后端推动环；32、支撑套；33、自锁螺母；34、推杆；35、后端推动环外圈；36、后端推动环内圈；37、第二弹性连接片；38、延伸片；39、支撑片；40、支撑套；41、推动盘；42、密封套；43、步进电机；44、主动齿；45、驱动齿；46、密封圈；47、密封延伸套；48、密封连接套；49、密封环；50、浮动密封槽；51、密封滑套；52、嵌接槽；53、润滑套；54、固定管内管；55、外套管；56、限位环；57、浮动管。
具体实施方式
17.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
18.如图1所示，本发明的为如图1所示，一种基于扭转簧片的管道补偿器，包括：支撑外框，支撑外框内部一端同轴固定固定管，支撑外框内部另一端通过浮动支撑总成同轴连接浮动管；固定管与浮动管之间通过浮动密封机构活动连接；如图2，浮动支撑总成包括弹力调整环，在支撑外框内壁同轴布置有与支撑外框内壁滑动连接的引导环，引导环内圈设置有内径大于弹力调整环外径的第一浮动凹槽,弹力调整环外圈与第一浮动凹槽侧壁滑动接触，弹力调整环内圈通过一体固定于浮动管外侧的环形的连接法兰与浮动管的外壁之间固定连接；在弹力调整环外圈和内圈之间环形阵列布置有4个第一弹性连接片，第一弹性连接片为弧形，第一弹性连接片弧形的圆心同轴于弹力调整环设置，在第一弹性连接片上设置有沿其弧形路径布置的推动凹槽，第一弹性连接片的两端部通过连接块连接于弹力调整环外圈和内圈上，在所述连接块上套接有尼龙材质的支撑座；如图3，浮动支撑总成还包括导向支撑环，在所述浮动管的外围滑动套接有内浮动支撑环，内浮动支撑环内圈上同轴固定有一个用于与浮动管滑动接触的滑动衬套，在内浮动支撑环外圈设置有环形的第二浮动凹槽，第二浮动凹槽的内径小于内浮动支撑环的内径，在支撑外框的内壁固定有外浮动支撑环，在外浮动支撑环内圈设置有环形的第三浮动
凹槽，第三浮动凹槽的外径大于内浮动支撑环的外径；所述导向支撑环上环形阵列设置有4个两端在导向支撑环两侧面开口的摆动球槽，在摆动球槽内摆动连接有摆动球块，在摆动球块的中部同轴固定连接有滑动套；如图4，浮动支撑总成还包括后端推动环，后端推动环外圈与支撑外框的内壁转动连接，在后端推动环内圈与浮动管的外壁之间设置有浮动间隙，在后端推动环外圈与内圈之间通过4个环形阵列布置的第二弹性连接片，所述第二弹性连接片为与后端推动环同圆心的弧形结构，第二弹性连接片的两端部分别通过一体结构的延伸片与后端推动环外圈、内圈固定连接，在第二弹性连接片中部一体设置有一个圆形的支撑片，在支撑片上铆接有支撑套，在第二弹性连接片的中部固定有支撑套；浮动支撑总成还包括4个推杆，推杆的末端通过螺纹固定于支撑套上，在推杆上还通过螺纹连接有一个压紧到支撑套端部的自锁螺母，推杆的中部套接在滑动套内，推杆的前端为球面结构并在第二弹性连接片的推动下压紧到推动凹槽底部；如图1和图5，浮动密封机构，浮动密封机构包括固定于浮动管端部的密封延伸套，密封延伸套的端部同轴固定有环形的密封连接套，密封连接套的内壁上直线阵列设置有若干环形的浮动密封槽，在浮动密封槽内滑动密封连接有环形的密封片；固定管包括固定管内管，在固定管内管的前端设置有一个直径大于固定管内管的外套管，外套管前端通过连接法兰环与固定管内管前端部固定连接，在固定管内管的后端部通过螺纹同轴固定有一个限位环，在固定管内管表面对应限位环与外套管之间的位置设置有第四浮动凹槽，在第四浮动凹槽的表面套接有铜质的润滑套，所述浮动密封机构还包括滑动套接于第四浮动凹槽内壁的密封滑套，密封滑套与润滑套之间滑动连接，所述密封滑套的外壁上直线阵列设置有若干嵌接槽，所述密封连接套上直线阵列设置有若干黄铜材质的密封环，密封环内圈同轴设置有浮动密封槽；所述密封片也为黄铜材质，所述密封片内圈嵌入到嵌接槽内。
19.如图1，进一步的，支撑外框采用分体结构组成，支撑外框包括一个前端连接环，前端连接环的前端同轴固定有一个前部密封板，前部密封板的外围与前端连接环固定连接，固定管的外套管固定于前部密封板的中部；在前部密封板的后端连接有一个中部垫环，中部垫环的内壁上同轴固定有一个环形的滑动环，所述引导环外圈与滑动环滑动接触；在中部垫环的后端同轴固定有一个中部连接环，在中部连接环的后端同轴连接有一个延伸环，外浮动支撑环同轴固定于延伸环内圈上；在延伸环的后端同轴连接有一个后部垫环；所述前部密封板、前端连接环、中部垫环、中部连接环、延伸环、后部垫环通过若干环形阵列布置的固定螺栓互相固定。
20.如图1，进一步的，在支撑外框的后端同轴转动连接有一个推动盘，推动盘一侧设置有镶嵌槽，后端推动环外圈固定于镶嵌槽的环形侧壁上；推动盘的外围环形阵列设置有若干驱动齿，在支撑外框的外部设置有一个步进电机，步进电机的旋转端同轴固定有与驱动齿啮合的主动齿；推动盘的中部同轴固定有一个海面材质的密封套，在浮动管的末端上同轴设置有环形的密封圈。
21.本结构使用时，首先将一端管道固定到外套管的端部，再将另一端管道固定到浮动管的端部，同时整个支撑外框或者是前段连接环可以通过浮动平台连接到建筑表面以进行局部支撑；机构浮动时，为了保证前端连接环相对固定管的自由浮动，相对浮动管的相对静
止，前端连接环内圈固定到浮动管上，为了保证前端连接环外圈不会因为推杆的挤压而扭曲，保证第一弹性连接片的正常工作，整个前端连接环外圈镶嵌到引导环中，通过引导环中的第一浮动槽进行环形的限位，同时引导环可以自由的相对前端连接环进行轴向浮动，而前端连接环外圈可以在第一浮动槽中进行自由的径向浮动，从而保证了前端连接环外圈的自由浮动，保证了浮动管的自由活动；而后端的导向支撑环不仅可以对推杆的摆动范围进行限制，同时可以通过与前端连接环轴线互相平行布置的滑动衬套保证整个浮动管不会发生定轴摆动，保证了横向和纵向浮动力的转换，也为推杆的摆动进行了限位和支撑；而末端的后端推动环则之间通过一组转动机构同步连接到前端连接环后端的后部垫环上，保证了后端推动环与固定环的同步静止；而浮动密封，轴向浮动密封，通过密封滑套相对固定管内管上润滑套的轴向滑动形成轴向浮动密封，而在密封滑套中密封嵌接的密封片以及密封片与阵列布置的浮动密封槽的滑动密封保证了径向浮动时的密封效果；在发生振动需要吸能时，因为两端的管道是相对浮动，其中前端连接环相对浮动管静止固定，而后端推动环通过整个支撑外框相对固定管静止固定，通过前端连接环上第一弹性连接片以及后端推动环上第二弹性连接片的扭曲实现对推杆的弹性预紧，也就是浮动环和固定环的相对弹性预紧，所以假设是浮动管浮动，浮动管浮动时，对于径向方向的移动，首先浮动管会推动弹力调整环相对引导环进行径向浮动，在引导环径向浮动时，引导环的推动凹槽会带动推杆的一端移动，推杆一端移动时，推杆中部会相对导向支撑环中的摆动球块定轴摆动，推杆另一端则会推动支撑套相对后端推动环径向方向移动，也就是推动支撑套带动第二弹性连接片在径向方向弯曲，第二弹性连接片弯曲就可以对径向浮动进行减震，同时推杆定轴摆动时，另一端也会挤压第一弹性连接片发生扭曲，也实现减震；其次是轴向浮动，轴向浮动时，前端连接环和后端推动环会轴向相对或者相背移动，会使得第一弹性连接片和第二弹性连接片发生弯曲，从而实现轴向减震；在需要进行调节时，则可以通过步进电机驱动主动齿、驱动齿传动，带动推动盘进行定角度的旋转，推动盘同步带动后端推动环旋转，旋转时，因为支撑套默认是垂直固定于后端推动环上的，所以推杆默认状态下会随着后端推动环的旋转而相对支撑外框的轴线旋转，旋转后，推杆的端部会相对第一弹性连接片中的推动凹槽移动，推杆端部移动后，推杆端部所在位置的第一弹性连接片的扭曲力矩会发生改变，进而改变推杆端部扭转时第一弹性连接片对推杆的反作用力，进而改变浮动发生时，第一弹性连接片对浮动减震作用的表面，实现机构浮动启动力的阀值以及减震曲线的调节。
22.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。