專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氧化鋁生產(chǎn)中管道化溶出設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，即提供一 種用于抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
氧化鋁管道化溶出技術(shù)的核心內(nèi)容就是在管道中用堿液在高溫 下溶出鋁土礦中的氧化鋁的工藝過(guò)程。當(dāng)?shù)V漿由高壓泵送入由內(nèi)、外 管組成的套管管道溶出裝置后是分級(jí)(段)進(jìn)行加熱的。通常，管道
溶出裝置分為九至十級(jí)預(yù)熱，使原礦漿溫度從95'C左右預(yù)熱到265 'C左右。由于預(yù)熱所采用的加熱介質(zhì)每級(jí)均不相同，故每級(jí)管道的溫 度也都不相同。然而，各級(jí)管道是依次相連通的，不僅每級(jí)管道本身 受熱會(huì)產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；并且兩級(jí)管道的連接處由于加熱介質(zhì)溫度、壓 力不同所產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力更大。通常管道化溶出裝置其預(yù)熱套管都是 用固定支架從中心部位加以固定，兩側(cè)再設(shè)置若干個(gè)滑動(dòng)支架以解決 管道的熱脹冷縮的問(wèn)題?？紤]到下述情況還會(huì)產(chǎn)生更大的軸向應(yīng)力 (1)地震荷載作用下產(chǎn)生的最大水平推力；(2)水錘壓力產(chǎn)生的最 大水平推力；(3)各級(jí)加熱蒸汽溫差最大時(shí)產(chǎn)生的水平推力。隨著氧 化鋁廠向大型、超大型化發(fā)展，預(yù)熱管道的軸向應(yīng)力也越來(lái)越大，如 何抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架產(chǎn)生的管道軸向水平力就成了一個(gè) 重要的技術(shù)難題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是尋求一種用于抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架 管道軸向水平力的設(shè)計(jì)方案，特別是適應(yīng)于大型管道化溶出裝置的設(shè) 計(jì)方案。
本發(fā)明的用于抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的 結(jié)構(gòu)，包括溶出套管管道和支架，其特征在于-
(1) 將支架分為固定支架和滑動(dòng)支架兩種；
(2) 固定支架設(shè)置在管道的中間位置，滑動(dòng)支架設(shè)置在固定支 架的兩側(cè)；
(3) 固定支架同其相鄰的兩個(gè)以上滑動(dòng)支架之間采用柱間支撐 連接。
本發(fā)明的用于抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的 結(jié)構(gòu)，所說(shuō)的連接固定支架和相鄰的兩個(gè)滑動(dòng)支架的柱間支撐是由斜 接支撐和水平剛性系桿組合而成。
本發(fā)明還考慮到，當(dāng)在同一溫度區(qū)段內(nèi)的同一柱列設(shè)有兩道以上 柱間支撐時(shí)，讓該柱列的全部縱向水平荷載由柱列所有支撐共同承 擔(dān)。為此，在每個(gè)固定支架柱兩側(cè)都用柱間支撐相連，所設(shè)置的柱間 支撐最多的可達(dá)7道以上。柱間支撐的作用有1)保證支架的縱向 穩(wěn)定和空間剛度；2)確定鋼柱在支架平面外的計(jì)算長(zhǎng)度；3)承受管 道產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，地震作用，水錘壓力等，并將上述荷載傳至基礎(chǔ) 上。由于氧化鋁管道化溶出裝置所設(shè)的管道支架縱向長(zhǎng)度一般不超過(guò) 100米，所以不考慮柱的縱向溫度應(yīng)力；盡管設(shè)置了多道柱間支撐， 但兩支撐間的距離一般僅為4米，所以不考慮柱間支撐的溫度應(yīng)力。本發(fā)明的用于抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的 結(jié)構(gòu)，所說(shuō)的柱間支撐的結(jié)構(gòu)可以有多種不同的設(shè)計(jì)方案，下面僅列 舉數(shù)例加以說(shuō)明
第一.用水平剛性系桿將固定支架與其兩側(cè)的滑動(dòng)支架連接起 來(lái)，上下兩根水平剛性系桿之間的距離與固定支架同滑動(dòng)支架之間的 距離相等，從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿與兩支架構(gòu)成 一個(gè)正方形，上下兩根水平剛性系桿之間用斜接支撐桿連接，兩根斜 接支撐相交叉構(gòu)成正方形的對(duì)角線。
第二.用水平剛性系桿將固定支架與其兩側(cè)的滑動(dòng)支架連接起 來(lái)，上下兩根水平剛性系桿之間的距離小于固定支架同滑動(dòng)支架之間 的距離。從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿同兩支架構(gòu)成一 個(gè)長(zhǎng)方形，從上水平剛性系桿的中點(diǎn)向下水平剛性系桿的兩端各伸出 一根斜接支撐，構(gòu)成一對(duì)稱(chēng)的"人"字形結(jié)構(gòu)。
第三.用水平剛性系桿將固定支架與其兩側(cè)的滑動(dòng)支架連接起 來(lái)，上下兩根水平剛性系桿之間的距離小于固定支架同滑動(dòng)支架之間 的距離。從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿同兩支架構(gòu)成一 個(gè)長(zhǎng)方形，上下兩根水平剛性系桿之間用斜接支撐連接。兩根斜接支 撐相交叉構(gòu)成長(zhǎng)方形的對(duì)角線。
第四.可以將上述第二種設(shè)計(jì)方案同第三種方案進(jìn)行任意組合， 即上部采用對(duì)角線結(jié)構(gòu)，下部采用人字形結(jié)構(gòu)；或上部采用人字形結(jié) 構(gòu)，下部采用對(duì)角線結(jié)構(gòu)。
以上各種設(shè)計(jì)方案中，水平剛性系桿同斜接支撐桿之間的連接，采用焊接結(jié)構(gòu)；也可采用管接結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的用于抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的 結(jié)構(gòu)，根據(jù)管道布置和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采用最新的管道應(yīng)力分析軟件、 模擬管系受力最不利的工況，進(jìn)行應(yīng)力校核與分析，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證， 表明它可以有效地抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力，從 而可以有效地防止地震和水錘壓力對(duì)溶出裝置造成的破環(huán)，具有極大 的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1、 2、 3和4是本發(fā)明的抵抗溶出管道對(duì)中間固定支架管道軸 向水平力的幾種典型實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，上述各圖中1是固定支架； 2滑動(dòng)支架；3斜接支撐；4水平剛性系桿；5溶出套管管道；6垂直
短支撐。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的抵抗溶出套管對(duì)中間固定支 架管道軸向水平力的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說(shuō)明與補(bǔ)充。 實(shí)施例1 采用呈正方形對(duì)角線斜接支撐的結(jié)構(gòu)
如圖1所示。先用固定支架1將套出套管管道5從其中間部位固 定好，固定支架的兩側(cè)每相隔一定距離設(shè)置一個(gè)滑動(dòng)支架2。在固定 支架和一側(cè)的滑動(dòng)支架之間用上、下兩根水平剛性系桿4連接固定
起來(lái)，下水平剛性系桿將支架垂直方向一分為二，水平剛性系桿長(zhǎng)度
約等于支架高度的二分之一。再用兩根斜接支撐3交叉地將固定支架
和一側(cè)的滑動(dòng)支架固接起來(lái)，兩斜接支撐構(gòu)成正方形地對(duì)角線結(jié)構(gòu)。同樣地，用上、下水平剛性系桿和斜接支撐將固定支架和另一側(cè)的滑 動(dòng)支架固接起來(lái)。斜接支撐和支架之間、斜接支撐相互之間采用焊接 結(jié)構(gòu)固定。如此穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，便能有效地抵抗溶出套管對(duì)中間固定支 架管道軸向的水平力。
實(shí)施例2 采用"人"字形連接斜接支撐的結(jié)構(gòu) 如圖2所示。先用固定支架1將套出套管管道5從其中間部位固 定好，固定支架的兩側(cè)每相隔一定距離設(shè)置一個(gè)滑動(dòng)支架2。在固定 支架和一側(cè)的滑動(dòng)支架之間用上、下多根水平剛性系桿4連接固定 起來(lái)，水平剛性系桿將支架從垂直方向上分為成長(zhǎng)方形的若干段，在 每一個(gè)長(zhǎng)方形內(nèi)，再用兩根斜接支撐3以上部水平剛性系桿的中點(diǎn)為 頂點(diǎn)成"人"字形地將固定支架和一側(cè)的滑動(dòng)支架固接起來(lái)，兩斜接 支撐構(gòu)成"人"字形結(jié)構(gòu)。同樣地，用上、下水平剛性系桿和斜接支 撐成"人"字形地將固定支架和另一側(cè)的滑動(dòng)支架固接起來(lái)。斜接支 撐和支架之間、斜接支撐和水平剛性系桿之間以及斜接支撐相互之間 均采用焊接結(jié)構(gòu)固定。如此穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，便能有效地抵抗溶出套管對(duì) 中間固定支架管道軸向的水平力。
實(shí)施例3 采用長(zhǎng)方形對(duì)角線和"人"字形相組合的結(jié)構(gòu) 如圖3所示。先用固定支架1將套出套管管道5從其中間部位固 定好，固定支架的兩側(cè)每相隔一定距離設(shè)置一個(gè)滑動(dòng)支架2。在固定 支架和一側(cè)的滑動(dòng)支架之間用上、下多根水平剛性系桿4連接固定 起來(lái)，水平剛性系桿將支架從垂直方向上分為成長(zhǎng)方形的若干段，在 上部的長(zhǎng)方形內(nèi)，用交叉的兩根斜接支撐3將固定支架通一側(cè)的滑動(dòng)支架固定起來(lái)構(gòu)成長(zhǎng)方形的對(duì)角線結(jié)構(gòu)；在下部的長(zhǎng)方形內(nèi)，再用兩 根斜接支撐以上部水平剛性系桿的中點(diǎn)為頂點(diǎn)成"人"字形地將固定 支架和一側(cè)的滑動(dòng)支架固接起來(lái)，兩斜接支撐構(gòu)成"人"字形結(jié)構(gòu)。 同樣地，用上、下水平剛性系桿和斜接支撐成長(zhǎng)方形對(duì)角線和"人" 字形組合結(jié)構(gòu)將固定支架和另一側(cè)的滑動(dòng)支架固接起來(lái)。斜接支撐和 支架之間、斜接支撐和水平剛性系桿之間以及斜接支撐相互之間采用 焊接結(jié)構(gòu)或套管結(jié)構(gòu)固定。如此穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，便能有效地抵抗溶出套 管對(duì)中間固定支架管道軸向的水平力。
實(shí)施例4 采用正方形對(duì)角線和"人"字形相組合的結(jié)構(gòu) 如圖4所示。先用固定支架1將套出套管管道5從其中間部位固 定好，固定支架的兩側(cè)每相隔一定距離設(shè)置一個(gè)滑動(dòng)支架2。在固定 支架和一側(cè)的滑動(dòng)支架之間用上、下多根水平剛性系桿4連接固定 起來(lái)，水平剛性系桿將支架從垂直方向上分為成長(zhǎng)方形的若干段，在 上部的長(zhǎng)方形內(nèi)用垂直短支撐6分為兩個(gè)正方形，用交叉的兩根斜接 支撐3將固定支架通一側(cè)的滑動(dòng)支架固定起來(lái)構(gòu)成正方形的對(duì)角線 結(jié)構(gòu)；在下部的長(zhǎng)方形內(nèi)，再用兩根斜接支撐以上部水平剛性系桿的 中點(diǎn)為頂點(diǎn)成"人"字形地將固定支架和一側(cè)的滑動(dòng)支架固接起來(lái)， 兩斜接支撐構(gòu)成"人"字形結(jié)構(gòu)。同樣地，用上、下水平剛性系桿、 垂直短支撐和斜接支撐成正方形對(duì)角線和"人"字形組合結(jié)構(gòu)將固定 支架和另一側(cè)的滑動(dòng)支架固接起來(lái)。斜接支撐和支架之間、斜接支撐 和水平剛性系桿、垂直短支撐之間以及斜接支撐相互之間采用焊接結(jié) 構(gòu)或套管結(jié)構(gòu)固定。如此穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，便能有效地抵抗溶出套管間固定支架管道軸向的水平力。
已有技術(shù)的溶出套管的固定支架和滑動(dòng)支架之間是互不聯(lián)系的， 除固定支架有的用斜桿從兩側(cè)予以支撐外，其余滑動(dòng)支架均無(wú)支撐， 而這些支架也僅僅是構(gòu)成一個(gè)不連續(xù)的用以擱置溶出套管的棚架。這 種結(jié)構(gòu)無(wú)法承受地震和水錘效應(yīng)產(chǎn)生的預(yù)熱管道巨大的軸向水平應(yīng) 力，遇有上述情況，很容易遭到嚴(yán)重的破環(huán)。發(fā)明人經(jīng)過(guò)科學(xué)分析和 計(jì)算，并通過(guò)模擬試驗(yàn)后提出本發(fā)明的新型設(shè)計(jì)。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu) 便能可靠地解決溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的問(wèn)題，因 而具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求1.一種抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的結(jié)構(gòu)，包括溶出套管管道和支架，其特征在于(1)將支架分為固定支架和滑動(dòng)支架兩種；(2)固定支架設(shè)置在管道的中間位置，滑動(dòng)支架設(shè)置在固定支架的兩側(cè)；(3)固定支架同其相鄰的兩個(gè)以上的滑動(dòng)支架之間采用柱間支撐連接。
2. 按權(quán)利要求1所述的抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的結(jié) 構(gòu)，其特征在于所說(shuō)的連接固定支架和相鄰的兩個(gè)滑動(dòng)支架的柱間支撐是由斜 接支撐和水平剛性系桿組合而成。
3. 按權(quán)利要求1所述的抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的結(jié) 構(gòu)，其特征在于所說(shuō)的上下兩根水平剛性系桿之間的距離與固定支架同滑動(dòng)支 架之間的距離相等，從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿與兩支架構(gòu)成 一個(gè)正方形，上下兩根水平剛性系桿之間用斜接支撐桿連接，兩根斜接支撐相 交叉構(gòu)成正方形的對(duì)角線。
4. 按權(quán)利要求1所述的抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的結(jié) 構(gòu)，其特征在于所說(shuō)的上下兩根水平剛性系桿之間的距離小于固定支架同滑動(dòng) 支架之間的距離。從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿同兩支架構(gòu)成一 個(gè)長(zhǎng)方形，從上水平剛性系桿的中點(diǎn)向下水平剛性系桿的兩端各伸出一根斜接 支撐，構(gòu)成一對(duì)稱(chēng)的人字形結(jié)構(gòu)。
5. 按權(quán)利要求1所述的抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架軸向水平力的結(jié)構(gòu)， 其特征在于所說(shuō)的上下兩根水平剛性系桿之間的距離小于固定支架同滑動(dòng)支架 之間的距離。從管道軸線的垂直方向觀察，水平剛性系桿同兩支架構(gòu)成一個(gè)長(zhǎng) 方形，上下兩根水平剛性系桿之間用斜接支撐連接。兩根斜接支撐相交叉構(gòu)成 長(zhǎng)方形的對(duì)角線。
專(zhuān)利摘要一種抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力的結(jié)構(gòu)，包括溶出套管管道和支架，其特征在于(1)將支架分為固定支架和滑動(dòng)支架兩種；(2)固定支架設(shè)置在管道的中間位置，滑動(dòng)支架設(shè)置在固定支架的兩側(cè)；(3)固定支架同其相鄰的兩個(gè)以上的滑動(dòng)支架之間采用柱間支撐連接。所說(shuō)的柱間支撐是由斜接支撐和水平剛性系桿組合而成，它可以采取多種不同的結(jié)構(gòu)形式。本實(shí)用新型根據(jù)管道布置和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采用最新的管道應(yīng)力分析軟件、模擬管系受力最不利的工況，進(jìn)行應(yīng)力校核與分析，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，表明它可以有效地抵抗溶出套管對(duì)中間固定支架管道軸向水平力，從而可以有效地防止地震和水錘壓力對(duì)溶出裝置造成的破環(huán)，具有極大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C01F7/02GK201309836SQ20082021881
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者軍 呂, 彧 王, 濤 王 申請(qǐng)人:東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院(有限公司)