本發(fā)明涉及一種檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架。

背景技術(shù)：

核電站管道約束件在管道正常運(yùn)行狀態(tài)下不對管道產(chǎn)生約束，需要在防甩約束件與管道之間設(shè)置一定的間隙，以適應(yīng)管道熱脹移動。由于間隙的存在，當(dāng)管道發(fā)生破裂時，管道在甩擊到防甩約束件的過程中會積累一定的能量，能量需要通過防甩約束件吸收，以免甩管產(chǎn)生次生破壞。同時要求管道防甩約束件在吸收能量的過程中產(chǎn)生的根部支反力不能過大，以保證生根結(jié)構(gòu)的完整性。

經(jīng)過計算，破裂管道接觸防甩約束件時速度一般達(dá)10m/s，最大可達(dá)20m/s以上。

管道的甩擊能量以及介質(zhì)噴射反力在沖擊過程中做的功被防甩約束件的塑性變形吸收。此時，還存在介質(zhì)噴射反力的持續(xù)作用，因此試驗中要考慮相應(yīng)恒定噴射沖擊荷載即持續(xù)荷載的作用。

因而檢測防甩約束件性能的試驗臺架要滿足對防甩約束件提供規(guī)定的沖擊能量，沖擊速度和持續(xù)載荷等三項指標(biāo)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架。

檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架包括基臺，所述基臺用于承載管道防甩約束件；所述基臺上設(shè)有沖擊錘，所述沖擊錘可相對管道防甩約束件移動；所述基臺上設(shè)有導(dǎo)向架，所述導(dǎo)向架用于為所述沖擊錘的移動提供導(dǎo)向；所述導(dǎo)向架的頂部設(shè)置有沖擊錘提升機(jī)構(gòu)和沖擊錘施放機(jī)構(gòu)；所述沖擊錘提升機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動所述沖擊錘上升；所述沖擊錘釋放機(jī)構(gòu)用于釋放所述沖擊錘以使所述沖擊錘下落而朝向管道防甩約束件移動；所述基臺上設(shè)有鋼梁，所述鋼梁設(shè)置在管道防甩約束件的上方，其上的位于所述沖擊錘下落的路徑的部分開設(shè)有避讓孔，所述避讓孔用于允許所述沖擊錘通過以撞擊管道防甩約束件。

優(yōu)選地，所述鋼梁設(shè)置在管道防甩約束件的承甩內(nèi)弧面上方。

優(yōu)選地，所述鋼梁的下部與管道防甩約束件接觸的部分為半圓弧面，所述半圓弧面的尺寸與被管道防甩約束件約束的管道的外弧尺寸相同。

優(yōu)選地，所述沖擊錘上的用于沖擊管道防甩約束件的部分為其下端，且所述下端具有沖擊弧面，所述沖擊弧面的尺寸與被管道防甩約束件約束的管道的外弧尺寸相同。

優(yōu)選地，所述基臺的兩側(cè)設(shè)置有輔助框架，所述輔助框架用于安裝施加持續(xù)載荷系統(tǒng)，所述施加持續(xù)載荷系統(tǒng)為配重裝置或恒力吊架。

優(yōu)選地，所述配重裝置包括配重框架、配重塊，鋼梁和鋼梁吊板；所述配重塊放置在所述配重框架中，所述配重框架吊掛在所述鋼梁上；所述鋼梁用所述鋼梁吊板通過錘斷銷懸掛在所述輔助框架的承重耳板上；所述輔助框架的上部設(shè)置有斷銷錘和用于所述斷銷錘下落的輔助導(dǎo)向架，所述輔助導(dǎo)向架的頂部設(shè)有斷銷錘提升機(jī)構(gòu)和斷銷錘釋放機(jī)構(gòu)，所述斷銷錘提升機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動所述沖擊錘上升；所述斷銷錘釋放機(jī)構(gòu)用于釋放所述斷銷錘以使所述斷銷錘下落；所述錘斷銷上刻有斷銷槽。

優(yōu)選地，所述輔助框架上還裝有用于提升所述配重裝置的液壓缸。

優(yōu)選地，在所述輔助框架的底部處于所述配重框架下落的范圍內(nèi)設(shè)置有緩沖彈簧。

優(yōu)選地，所述恒力吊架包括彈簧式恒力吊架、恒力吊架的固定框架和恒力吊架的回轉(zhuǎn)框架，所述彈簧式恒力吊架設(shè)置在所述輔助框架內(nèi)，在所述輔助框架的底部，所述恒力吊架固定框架與輔助框架的底梁連接，所述恒力吊架的回轉(zhuǎn)框架與所述鋼梁連接，所述恒力吊架的工作彈簧處于接近最大工作壓縮狀態(tài)，所述鋼梁用鋼梁吊板與錘斷銷連接懸掛在所述輔助框架的承重耳板。

優(yōu)選地，所述基臺的強(qiáng)度和剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管道防甩約束件的強(qiáng)度和剛度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架，沖擊能量由自由落體的沖擊錘重量和落體高度的乘積實現(xiàn)；沖擊速度由落體高度按自由落體公式計算；持續(xù)荷載由瞬間釋放的配重裝置的重量提供。由于稱重和高度的測量精度較高，因而沖擊能量、沖擊速度和持續(xù)荷載可不再用其他傳感器測量和記錄。因此，使用本發(fā)明試驗臺架測試防甩約束件性能具有科學(xué)、合理、簡便等特點。

2、本發(fā)明提供的檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架，能為防甩約束件試驗件提供規(guī)定的沖擊能量和沖擊速度，并在沖擊同時施加并持續(xù)施加持續(xù)載荷，用于檢測防甩約束件在試驗過程中能否保持完整性，檢測管道防甩約束件通過本身的塑性變形完全吸收沖擊能量和抵御持續(xù)承載的能力，并檢測管道防甩約束件變形情況。

3、本發(fā)明提供的檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架，適用于既能抵抗沖擊載荷和動量，又能吸收沖擊能量和承擔(dān)持續(xù)荷載的抗甩擊裝置的力學(xué)試驗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的沖擊錘下端部，鋼梁中央與防甩約束件接觸部分詳圖示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的沖擊錘下端部，鋼梁中央與防甩約束件接觸部分側(cè)向視圖。

圖4為本發(fā)明提供的斷銷錘，鋼梁吊板，承重耳板和錘斷銷詳圖。

圖5為本發(fā)明提供的用彈簧式恒力吊架替代配重裝置施加持續(xù)荷載的檢測防甩約束件性能的試驗臺架的立面布置圖。

其中：1—沖擊錘升降機(jī)構(gòu)和沖擊錘釋放機(jī)構(gòu)；(2-1，2-2)—斷銷錘釋放機(jī)構(gòu)；(3-1，3-2)—斷銷錘；(4-1，4-2)—輔助導(dǎo)向架；5—沖擊錘；6—導(dǎo)向架；7—沖擊錘沖擊弧面；(8-1，8-2，8-3，8-4)—配重裝置提升液壓缸；(9-1，9-2，9-3，9-4)—承重耳板；(10-1，10-2)—錘斷銷；(11-1，11-2)—鋼梁吊板；12-鋼梁；(13-1，13-2)—配重框架；(14-1，14-2)—配重塊；(15-1，15-2)—輔助框架；(16-1，16-2，16-3，16-4)—緩沖彈簧；17—基臺；18—u型防甩件；19—鋼梁上沖擊錘下落路徑的避讓孔；20—鋼梁與防甩約束件接觸段的下弧面；21—防甩約束件承甩內(nèi)弧面；(22-1，22-2，22-3，22-4)—錘斷銷上刻有斷銷槽；(23-1，23-2)—輔助框架底梁；(24-1，24-2)—恒力吊架；(25-1，25-2)—固定框架；(26-1，26-2)—回轉(zhuǎn)框架；27—工作彈簧。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1和2所示，檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架包括基臺17，所述基臺17用于承載管道防甩約束件；所述基臺的強(qiáng)度和剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管道防甩約束件的強(qiáng)度和剛度。所述基臺17上設(shè)有沖擊錘5，所述沖擊錘5可相對管道防甩約束件移動；所述基臺17上設(shè)有導(dǎo)向架6，所述導(dǎo)向架6用于為所述沖擊錘的移動提供導(dǎo)向；所述導(dǎo)向架6的頂部設(shè)置有沖擊錘提升機(jī)構(gòu)和沖擊錘施放機(jī)構(gòu)1，其中提升機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動所述沖擊錘上升，釋放機(jī)構(gòu)用于釋放所述沖擊錘以使所述沖擊錘下落而朝向管道防甩約束件移動；所述基臺17上設(shè)有鋼梁12，所述鋼梁12設(shè)置在管道防甩約束件的上方，其上的位于所述沖擊錘下落的路徑的部分開設(shè)有避讓孔19，所述避讓孔用于允許所述沖擊錘通過以撞擊管道防甩約束件。

如圖3所示，所述鋼梁12設(shè)置在管道防甩約束件的承甩內(nèi)弧面21上方。所述鋼梁的下部與管道防甩約束件接觸的部分為半圓弧面20，所述半圓弧面的尺寸與被管道防甩約束件約束的管道的外弧尺寸相同。所述沖擊錘上的用于沖擊管道防甩約束件的部分為其下端，且所述下端具有沖擊弧面7，所述沖擊弧面7的尺寸與被管道防甩約束件約束的管道的外弧尺寸相同。

如圖1和4所示，所述基臺的兩側(cè)設(shè)置有輔助框架(15-1，15-2)，所述輔助框架用于安裝施加持續(xù)載荷系統(tǒng)，所述施加持續(xù)載荷系統(tǒng)為配重裝置或恒力吊架。所述配重裝置包括配重框架(13-1，13-2)、配重塊(14-1，14-2)，鋼梁12和鋼梁吊板(11-1，11-2)；所述配重塊放置在所述配重框架中，所述配重框架吊掛在所述鋼梁上；所述鋼梁用所述鋼梁吊板通過錘斷銷懸掛在所述輔助框架的承重耳板(9-1，9-2，9-3，9-4)上；所述輔助框架的上部設(shè)置有斷銷錘(3-1，3-2)和用于所述斷銷錘下落的輔助導(dǎo)向架(4-1，4-2)，所述輔助導(dǎo)向架的頂部設(shè)有斷銷錘提升機(jī)構(gòu)和斷銷錘釋放機(jī)構(gòu)(2-1，2-2)，所述斷銷錘提升機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動所述沖擊錘上升；所述斷銷錘釋放機(jī)構(gòu)(2-1，2-2)用于釋放所述斷銷錘以使所述斷銷錘下落；所述錘斷銷(10-1，10-2)上刻有斷銷槽(22-1，22-2，22-3，22-4)。

所述輔助框架上還裝有用于提升所述配重裝置的液壓缸(8-1，8-2，8-3，8-4)。在所述輔助框架的底部處于所述配重框架下落的范圍內(nèi)設(shè)置有緩沖彈簧(16-1，16-2，16-3，16-4)。

如圖5所示，所述恒力吊架包括彈簧式恒力吊架(24-1，24-2)、恒力吊架的固定框架(25-1，25-2)和恒力吊架的回轉(zhuǎn)框架(26-1，26-2)，所述彈簧式恒力吊架設(shè)置在所述輔助框架內(nèi)，在所述輔助框架的底部，所述恒力吊架固定框架與輔助框架的底梁連接，所述恒力吊架的回轉(zhuǎn)框架與所述鋼梁連接，所述恒力吊架的工作彈簧處于接近最大工作壓縮狀態(tài)，所述鋼梁用鋼梁吊板與錘斷銷連接懸掛在所述輔助框架的承重耳板。

本實施例提供的檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架的工作原理：

需測試的防甩約束件安裝在基臺上，沖擊錘通過沖擊錘升降機(jī)構(gòu)提升到設(shè)定的高度h1。同時，配重裝置中根據(jù)計算放置好配重塊，并通過液壓提升裝置提升后，用通過鋼梁吊板和錘斷銷懸掛在輔助框架上，然后解除液壓提升裝置。斷銷錘通過斷銷錘升降機(jī)構(gòu)提升到設(shè)定高度h2。沖擊錘的提升高度h1應(yīng)與斷銷錘提升高度h2及沖擊錘釋放機(jī)構(gòu)和斷銷錘釋放機(jī)構(gòu)的動作時間相協(xié)調(diào)，使沖擊錘沖擊到防甩約束件的同時，錘斷銷被迅速錘斷，將配重裝置的重力同時轉(zhuǎn)移到防甩約束件上。

此外，如圖3所示，用條狀材料作u形彎曲制成的防甩約束件(18)，被約束管道置于u形內(nèi)腔。管道甩擊時向下運(yùn)動，沖擊u形彎曲件，經(jīng)條狀材料的拉伸塑性變形吸收沖擊能。本試驗臺架采用沖擊錘(5)自由墜落模擬管道的甩擊。要求沖擊速度為10m/s時，沖擊錘的下落高度h1應(yīng)不小于5m；要求沖擊速度為20m/s時，沖擊錘的下落高度h，應(yīng)不小于20m。沖擊錘的質(zhì)量應(yīng)略大于沖擊動能/落錘高度h1，因為沖擊錘下落中的勢能變化會有一小部分消耗在沖擊錘等的變形上。

為了模擬管道的甩擊，沖擊錘端部弧面(7)和提供持續(xù)荷載的鋼梁(12)與防甩約束件(18)相接觸的下弧面(20)應(yīng)與被約束管道的外圓尺寸相同。

為了保證沖擊錘下落定向，沖擊錘兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)向架。同時，為了保證沖擊能量直接作用于防甩約束件上，模擬持續(xù)荷載的鋼梁中央要設(shè)避讓孔(19)。

為了模擬管道破裂時介質(zhì)噴射持續(xù)載荷，利用被置于管道防甩約束件內(nèi)腔鋼梁(12)兩端懸掛配重裝置(另一種方案，懸掛恒力吊架)來模擬持續(xù)載荷。即懸掛于鋼梁(12)上的配重框架(13-1，13-2)內(nèi)放置配重塊(14-1，14-2)。配重裝置完成配重后，通過配重裝置提升液壓缸(8-1，8-2，8-3，8-4)提升配重裝置，使連接鋼梁的鋼梁吊板(11-1)(11-2)通過錘斷銷(10-1)(10-2)連接在輔助框架(15-1)(15-2)上的承重耳板(9-1)(9-2)(9-3)(9-4)。完成鋼梁吊板和承重支耳連接后，解除液壓提升裝置連接。

錘斷銷的上部設(shè)置斷銷錘(3-1，3-2)，斷銷錘通過錘斷銷提升裝置(2-1,2-2)到需要的高度。為了保證斷銷錘下落時正好擊中錘斷銷，在斷銷錘兩側(cè)設(shè)有斷銷錘導(dǎo)向架。為了保證錘斷銷(10-1)(10-2)斷裂面不會卡阻鋼梁吊板從承重耳板中迅速下落，錘斷銷宜采用脆性材料制造，并在要求剪斷的截面設(shè)置錘斷槽(22-1)(22-2)和(22-3)(22-4)。

當(dāng)采用配重裝置提供持續(xù)荷載時時，防止防甩約束件(18)被沖斷后配重裝置沖撞輔助框架或地面，因而加設(shè)緩沖彈簧(16-1)(16-2)(16-3)(16-4)。

當(dāng)采用彈簧式恒力吊架(24-1)(24-2)提供持續(xù)荷載時，要精確調(diào)整左右兩組彈簧式恒力吊架(24-1)(24-2)的輸出荷載相等，且回轉(zhuǎn)框架(26-1)(26-2)從行程終點到行程起點之間輸出荷載的不恒力度盡量小。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實施例具有以下有益效果：

1、本實施例提供的檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架，沖擊能量由自由落體的沖擊錘重量和落體高度的乘積實現(xiàn)；沖擊速度由落體高度按自由落體公式計算；持續(xù)荷載由瞬間釋放的配重裝置的重量提供。由于稱重和高度的測量精度較高，因而沖擊能量、沖擊速度和持續(xù)荷載可不再用其他傳感器測量和記錄。因此，使用本發(fā)明試驗臺架測試防甩約束件性能具有科學(xué)、合理、簡便等特點。

2、本實施例提供的檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架，能為防甩約束件試驗件提供規(guī)定的沖擊能量和沖擊速度，并在沖擊同時施加并持續(xù)施加持續(xù)載荷，用于檢測防甩約束件在試驗過程中能否保持完整性，檢測管道防甩約束件通過本身的塑性變形完全吸收沖擊能量和抵御持續(xù)承載的能力，并檢測管道防甩約束件變形情況。

3、本實施例提供的檢測管道防甩約束件性能的試驗臺架，適用于既能抵抗沖擊載荷和動量，又能吸收沖擊能量和承擔(dān)持續(xù)荷載的抗甩擊裝置的力學(xué)試驗。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng)而言，由于與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。