專利名稱：自支撐加強集管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自支撐加強集管。
背景技術(shù)：
玻璃纖維加強塑料或FRP管是易碎的且由于其與鋼管相比具有低的安全應(yīng)力和大的偏斜而單獨地受限于小的無支撐跨距。尤其是當(dāng)內(nèi)部地或外部地使用FRP管道作為導(dǎo)管部件時，通常需要更多的管道支撐件。在濕廢氣直接脫硫或WFGD洗滌器應(yīng)用中，F(xiàn)RP噴射集管通過用懸架將它們從多級大支撐梁懸掛而沿著它們的長度支撐。

發(fā)明內(nèi)容
很明顯一些上述成本問題可以通過提供自支撐管道或集管來解決，自支撐管道或集管降低或消除了通常用于這種噴射集管的昂貴支撐件。
因而，本發(fā)明的一個方面是提供一種自支撐加強集管，其可使用FRP管道跨過更大的無支撐距離，并由此消除了對昂貴管道支撐件的需要。在WFGD應(yīng)用中，自支撐噴射集管不僅在合金支撐鋼和支架方面，還在總體洗滌器高度和結(jié)構(gòu)成本方面具有降低成本的潛力。
本發(fā)明利用管道的橫截面，結(jié)合加強的結(jié)構(gòu)截面以允許跨越較大距離而不需要個別的結(jié)構(gòu)支撐件。結(jié)構(gòu)截面可以單獨是FRP或FRP和其它加強構(gòu)件的組合。增加具有比FRP更大硬度的諸如桿或其它結(jié)構(gòu)形狀的結(jié)構(gòu)元件或構(gòu)件，將允許增加無支撐跨距長度。如果使用FRP而不使用結(jié)構(gòu)構(gòu)件，跨距會受到限制且管道或集管的橫截面深度會不合要求。
本發(fā)明提供一種自支撐加強集管。該集管包括水平延伸的玻璃纖維加強塑料制的集管管道，集管管道具有水平軸線。玻璃纖維加強塑料制的凸緣通過至少一個腹板連接到集管管道的外表面且沿著集管管道水平延伸部的至少一部分延伸。至少一個腹板從集管管道的頂部和底部中至少一個豎直延伸所選擇的量并連接到凸緣上。凸緣具有嵌入在凸緣和至少一個腹板的至少一個內(nèi)的金屬加強件，以加強集管的橫截面而提高集管的自支撐強度。
因此，本發(fā)明的另一方面提供了一種自支撐集管，具有水平延伸的玻璃纖維加強塑料制的集管管道，集管管道具有水平軸線，和通過至少一個腹板連接到集管管道的外表面且沿著集管管道水平延伸部的至少一部分延伸的玻璃纖維加強塑料制的凸緣，該凸緣具有或不具有鋼或其它材料加強件并從集管管道的頂部和/或底部豎直延伸所選量以提高集管的自支撐強度。
本發(fā)明還提供一種自支撐集管，包括水平延伸的玻璃纖維加強塑料制的集管管道，集管管道具有水平軸線和通過至少一個腹板連接到集管管道的外表面，且沿著集管管道水平延伸部的至少一部分延伸的玻璃纖維加強塑料制的凸緣。至少一個腹板從集管管道的頂部和底部中至少一個豎直延伸所選擇的量并連接到凸緣上。凸緣具有嵌入在凸緣和至少一個腹板的至少一個內(nèi)的金屬加強件以加強集管的橫截面而提高集管的自支撐強度，加強件或材料具有的彈性模量大于集管管道的玻璃纖維加強塑料的彈性模量。
表征本發(fā)明的各種新穎性特征在所附權(quán)利要求書中詳細(xì)指出并形成本發(fā)明的一部分。為了更好地理解本發(fā)明，其操作優(yōu)點和通過其使用獲得的具體效益，參照附圖和示出本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明。


在圖中圖1是本發(fā)明自支撐集管的側(cè)視圖；圖2是圖1的典型截面的第一實施例的橫截面圖；圖3是本發(fā)明集管另一實施例的橫截面圖；圖4是本發(fā)明集管另一實施例的橫截面圖；圖5是本發(fā)明集管另一實施例的橫截面圖；圖6是本發(fā)明集管另一實施例的橫截面圖；圖7是本發(fā)明集管另一實施例的橫截面圖；圖8是本發(fā)明集管另一實施例的橫截面圖；圖9是本發(fā)明集管另一實施例的橫截面圖；圖10是本發(fā)明集管另一實施例的橫截面圖。
具體實施例方式
先參照附圖，在全部幾個附圖中，其中相同的標(biāo)號表示相同的或功能上類似的構(gòu)件。圖1示出了具有各種管道直徑，例如12、14、16和18以及沿其長度相應(yīng)地不同橫截面的自支撐集管或簡單集管10。自支撐集管10具有在用于從發(fā)電用化石燃料發(fā)電廠產(chǎn)生的廢氣中移除氧化硫的WFGD洗滌器中的特定應(yīng)用。這種WFGD洗滌器和它們的操作原理對于本技術(shù)領(lǐng)域的的技術(shù)人員是已知的，因此將不在此詳細(xì)討論。對于對該細(xì)節(jié)有興趣的讀者，須參考Kitto和Stultz，Eds.的《蒸氣/其產(chǎn)生和使用》(Steam/its generation and use)的第35章，第41期，版權(quán)2005，Babcock & Wilcox Company，其全文在此被參考引用。
所示自支撐集管10是上述WFGD中提供的多個中典型的一個。在WFGD的操作中，每個這種集管10用于將液體稀漿試劑傳輸?shù)皆谥T如在標(biāo)號13、15、17和19處的多個分支管道連接孔連接到集管10的多個分支管道(未示出)，分支管道流體地連接到所述連接孔。在圖1所示的集管10中，液體稀漿試劑在入口I供應(yīng)到位于圖1右手側(cè)的集管10。然后液體稀漿試劑沿著集管10的長度傳輸?shù)矫總€分支管道連接孔，并然后流出到在噴射噴嘴(也未示出)終止的單個分支管道，所述噴嘴將液體稀漿試劑噴射到要洗滌的廢氣中。供應(yīng)到集管10的入口I的液體稀漿試劑從集管10通過從圖1的右手側(cè)的入口I到位于圖1的左手側(cè)的集管10的相對端沿集管10的長度設(shè)置的單個分支管道和噴射噴嘴排出。
必須保持集管10內(nèi)液體稀漿試劑的最小流速以防止隨著液體稀漿試劑沿著集管10行進試劑粒子不合要求地沉淀下來。因而，集管10設(shè)有從入口端I的最大內(nèi)部流動面積到集管10相對端的最小流動面積變化(減小)的內(nèi)部流動面積。通過降低沿著集管10長度的內(nèi)部流動面積，液體稀漿的內(nèi)部流動速度保持足夠高的值以防止這種不合要求地沉淀，同時補償由于部分流體稀漿試劑從沿著集管長度的分支管道和噴射噴嘴排出，在集管10內(nèi)流動的液體稀漿試劑的量從入口I隨著長度而減小的情況。因此，會發(fā)現(xiàn)集管10有利地設(shè)有多個不同直徑的集管10管道部分，例如大小從圖1的左向右增加的直徑，每個管道部分連接到下一個更大直徑的管道部分，每個具有一對或多對相對的分支管道連接孔。為了清晰起見，所有的管道直徑和孔在圖1中都沒有標(biāo)注。換言之，在圖1中從右到左，組成集管管道10的管道直徑在圖1所示的不連續(xù)階梯上，或者如果需要以連續(xù)方式“收縮”。以實例方式而非限制，用于典型集管10的管道直徑可從約20″直徑降到約4″直徑。
圖2示出了圖1的集管10的第一實施例的橫截面圖。示出的是集管10的典型FRP結(jié)構(gòu)截面，其相對于用于傳輸液體稀漿試劑的集管管道11的中心水平軸線豎直對稱。在集管10的中心線處水平對稱結(jié)構(gòu)截面具有足夠的深度并將彎曲應(yīng)力最大的位置從集管管道11的壁移開。
圖1的典型實施例，集管10在總水平長度上可以是約60英尺。圖2中示出的FRP截面具有總高度“h”且設(shè)有具有相關(guān)聯(lián)凸緣的兩個腹板；即從集管管道11的頂部T豎直延伸的上部腹板20，以及從集管管道11的底部B豎直延伸的下部腹板22。在圖1的特別實施例中，上部和下部腹板中的每個由一對間隔開的具有厚度“t”的腹板片21組成，其又連接到相關(guān)的上部或下部凸緣或橫向件26上。等于所示兩腹板片21的組合的厚度“t”的中部以下的一個腹板片21在彎曲度上是等價的且可以是替代結(jié)構(gòu)。對于該實施例以及此后描述的其它實施例，所選的總高度“h”和厚度“t”的量或值取決于特定的應(yīng)用。每個橫向件或凸緣26包括加強件24，加強件24有利地由鋼支撐且為桿或板的形式，盡管也可采用圓柱形或其它橫截面形狀(如下文描述的那樣)。加強件24較佳地完全嵌入腹板20、22以及它們的相關(guān)聯(lián)橫向件或凸緣26的材料中。防止加強件24的腐蝕是很重要的。如果需要，該形狀可以旋轉(zhuǎn)使得每個橫向件或凸緣26的寬度“b”是豎直的，或任何其它結(jié)構(gòu)形狀(例如，T字形、凹槽形、寬凸緣等)，可根據(jù)需要替換以適合跨距要求。加強件24可使用代替鋼的多種材料，諸如碳纖維復(fù)合材料、或其它非金屬合成物。加強件24的主要功能要求在于嵌入至少一個凸緣26和/或至少一個腹板20、22的加強件或材料24具有的彈性模量比集管管道11的玻璃纖維加強塑料的彈性模量更大，由此加強集管10的橫截面以提高集管10的自支撐強度。
自支撐集管10的偏斜將取決于結(jié)構(gòu)件和FRP橫截面的彈性模量和慣性力矩。像T字形的結(jié)構(gòu)形狀也可改進接觸模制的FRP結(jié)構(gòu)截面的附連性。圖1和2中的結(jié)構(gòu)加強件或凸緣26在靠近最大管道直徑32的右手端的標(biāo)號34處(圖1)降至零，因為較大的直徑需要較小的彎曲加強。
作為根據(jù)本發(fā)明的講授的自支撐加強集管的一個實例，腹板片21的壁厚“t”，以及在凸緣26的加強件24以上或以下的橫向件或凸緣26的部分是每個約1/2英寸。加強件24可以是約1″厚和6″寬，同時每個凸緣26的橫向厚度可以是約7″。腹板20、22、凸緣26和管道16沿著集管的總組合高度“h”可以是約28″，直到凸緣26在管道部分32處在集管管道11的右手端部的位置34處開始減小豎直尺寸。
在其余的圖中示出了替代的自支撐加強集管設(shè)計橫截面，具有或不具有鋼或其它嵌入材料加強件24。
在圖3中，橫向上部或下部加強凸緣26稍微延伸超出上部和下部腹板20、22的腹板片21的豎直側(cè)，且可由FRP或其它材料制成，以基本上形成I字梁橫截面。
在圖4中，僅設(shè)有下部腹板且其包含嵌入其中的T形加強件38，具有指向管道16的豎直部分，以及比管道16的外徑稍窄的橫向構(gòu)件。
在圖5中，管道16僅設(shè)有具有T形金屬或其它材料加強件40的下部腹板22，所述加強件40比管道16的直徑寬。在圖6中鋼加強板構(gòu)件42嵌入下部凸緣26中且在圖7中FRP結(jié)構(gòu)件44延伸跨過下部腹板22的腹板片21。
圖8示出了類似于圖7的實施例，但是具有連接到腹板片21并延伸超出腹板片21且由FRP或其它材料制成的結(jié)構(gòu)件橫向板或凸緣47。
在圖9中，上部和下部腹板20、22設(shè)置為成對的連接到橫向件26的腹板件21，每個在腹板件21和橫向件16相遇的外部拐角具有L形加強件46。在圖10中，上部和下部腹板20、22和凸緣26設(shè)為T形并由FRP制成、具有T形鋼或其它材料加強件50。在提供加強件的每種情況下，它可以是鋼或其它金屬，或者具有的彈性模量比集管導(dǎo)管的玻璃纖維加強塑料的彈性模量大的材料，以加強集管的橫截面來提高集管的自支撐強度。加強件還可以是具有諸如熱膨脹系數(shù)的一些特定選擇材料特性的非金屬復(fù)合物，其嚴(yán)密地符合FRP的特性，由此降低FRP和嵌入的加強件之間結(jié)合界面處的應(yīng)力。
盡管已經(jīng)詳細(xì)示出和描述了本發(fā)明的特定實施例以說明本發(fā)明原理的應(yīng)用，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可體現(xiàn)為其它形式而不偏離該原理。例如，本發(fā)明可應(yīng)用在包含WFGD的新結(jié)構(gòu)中，或者現(xiàn)有WFGD的維修、替換、以及翻新。因此，盡管已經(jīng)參照特定方式、材料、和實施例對本發(fā)明能夠進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以多種方式變化而不偏離其精神和范圍，并因此不限于這些揭示的特定情況，而是延伸到如下權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有等同物。
權(quán)利要求
1.一種自支撐加強集管，包括水平延伸的集管管道，該集管管道用玻璃纖維加強塑料制成，且具有水平的軸線；以及玻璃纖維加強塑料制成的凸緣，該凸緣通過至少一個腹板連接到所述集管管道的外表面，且沿著所述集管管道的水平延伸部的至少一部分延伸，所述至少一個腹板從所述集管管道的頂部和底部中至少一個豎直延伸選定的量并連接于所述凸緣，所述凸緣具有嵌入在所述凸緣和所述至少一個腹板中的至少一個內(nèi)的金屬加強件，以加強所述集管的橫截面而提高所述集管的自支撐強度。
2.如權(quán)利要求1所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述嵌入的金屬加強件包括至少一個桿。
3.如權(quán)利要求1所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述嵌入的金屬加強件包括至少一個板。
4.如權(quán)利要求1所述的自支撐加強集管，其特征在于，包括至少兩個腹板，一個腹板從所述集管管道的頂部豎直延伸，且另一腹板從所述集管管道的底部延伸，每個腹板連接于一凸緣，所述凸緣具有嵌入到所述腹板和所述凸緣中的至少一個內(nèi)的金屬加強件，以加強所述集管的橫截面而提高所述集管的自支撐強度。
5.如權(quán)利要求1所述的自支撐加強集管，其特征在于，包括至少兩對腹板，第一對腹板從所述集管管道的頂部豎直延伸，且第二對腹板從所述集管管道的底部延伸，每對腹板連接于一凸緣，所述凸緣具有嵌入到所述腹板和所述凸緣中的至少一個內(nèi)的金屬加強件，以加強所述集管的橫截面而提高所述集管的自支撐強度。
6.如權(quán)利要求5所述的自支撐加強集管，其特征在于，成對腹板中的每個腹板彼此間隔開。
7.如權(quán)利要求4所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述集管管道、腹板和凸緣基本上形成I字梁橫截面。
8.如權(quán)利要求5所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述集管管道、腹板和凸緣基本上形成I字梁橫截面。
9.如權(quán)利要求1所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述集管管道沿著所述水平軸線收縮。
10.如權(quán)利要求1所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述集管管道包含沿著所述水平軸線隔開的多個連接孔。
11.如權(quán)利要求1所述的自支撐加強集管，其特征在于，包括至少兩對腹板，第一對腹板從所述集管管道的頂部豎直延伸，且第二對腹板從所述集管管道的底部延伸，一橫向件連接于并橫交每對腹板而延伸，且在每個橫向件連接到其相應(yīng)腹板對的位置，L形金屬加強件嵌入在所述橫向件和它們相應(yīng)的成對腹板中。
12.如權(quán)利要求1所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述至少一個腹板包括一對間隔開的側(cè)板和一橫向件，所述橫向件中嵌入有金屬加強件。
13.如權(quán)利要求4所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述腹板和連接到其上的所述凸緣呈T形，具有連接于所述集管管道的豎直部分和連接于所述豎直部分的橫向部分。
14.如權(quán)利要求13所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述金屬加強件嵌入在所述腹板和凸緣中，并具有T形橫截面。
15.一種自支撐加強集管，包括水平延伸的集管管道，該集管管道用玻璃纖維加強塑料制成，且具有水平的軸線；以及玻璃纖維加強塑料制成的凸緣，該凸緣通過至少一個腹板連接于所述集管管道的外表面，且沿著所述集管管道的水平延伸部的至少一部分延伸，所述至少一個腹板從所述集管管道的頂部和底部中至少一個豎直延伸選定的量并連接于所述凸緣，所述凸緣具有嵌入在所述凸緣和所述至少一個腹板中的至少一個內(nèi)的加強件或材料，以加強所述集管的橫截面而提高所述集管的自支撐強度，所述加強件或材料的彈性模量大于所述集管管道的玻璃纖維加強塑料的彈性模量。
16.如權(quán)利要求15所述的自支撐集管，其特征在于，所述嵌入的加強件或材料包括非金屬復(fù)合件。
17.如權(quán)利要求15所述的自支撐集管，其特征在于，包括至少兩個腹板，一個腹板從所述集管管道的頂部豎直延伸，且另一腹板從所述集管管道的底部延伸，每個腹板連接于一凸緣，所述凸緣具有嵌入到所述腹板和所述凸緣中的至少一個內(nèi)的碳纖維復(fù)合材料加強件，以加強所述集管的橫截面而提高所述集管的自支撐強度。
18.如權(quán)利要求15所述的自支撐加強集管，其特征在于，包括至少兩對腹板，第一對腹板從所述集管管道的頂部豎直延伸，且第二對腹板從所述集管管道的底部延伸，每對腹板連接于一凸緣，所述凸緣具有嵌入到所述腹板和所述凸緣中的至少一個內(nèi)的碳纖維復(fù)合材料加強件，以加強所述集管的橫截面而提高所述集管的自支撐強度。
19.如權(quán)利要求15所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述至少一個腹板包括連接于所述集管管道的豎直部分和連接于所述豎直部分的橫向件，且所述加強件是具有T形橫截面的碳纖維復(fù)合材料件。
20.如權(quán)利要求15所述的自支撐加強集管，其特征在于，所述至少一個腹板包括一對間隔開的側(cè)板和橫向件，且所述碳纖維復(fù)合材料加強件嵌入在所述側(cè)板和所述橫向件中的至少一個中。
全文摘要
一種自支撐加強集管，具有水平延伸的玻璃纖維加強塑料制的集管管道，該集管管道具有水平軸線，和通過至少一個腹板連接到集管管道的外表面且沿著集管管道水平延伸部的至少一部分延伸的玻璃纖維加強塑料制的凸緣。至少一個腹板從集管管道的頂部和底部中至少一個豎直延伸并連接到凸緣上。加強件或材料嵌入在凸緣和所述至少一個腹板的至少一個內(nèi)且具有的彈性模量大于所述集管管道的玻璃纖維加強塑料的彈性模量，加強集管的橫截面而提高集管的自支撐強度。加強件可由金屬或碳纖維復(fù)合材料材料制成。
文檔編號F16L3/00GK101042206SQ20071008973
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者R·B·約翰遜 申請人:巴布考克及威爾考克斯公司