Опора для крепления модулей технологического оборудования Советский патент 1989 года по МПК F16M11/00 

Uibf 5ШЗЗ

Фи.г.3

/

эксплуатационных характеристик опоры и повышение надежности установки и крепления. Продольные ряды опоры образованы стойками, размещенными на отдельных фундаментах. Стойки состоят из сходящихся, в вершине наклонных элементов. На вершинах стоек расположены площадки для размещения узлов крепления модулей, каждый модуль имеет один неподвижный узел крепления, один линейно-подвижный и два подвижных узла крепления. Каждый узел крепления включает закрепленный на модуле фланец 9, основание 13, закрепленное ;на площадке 4, и вертикальный стержень 15 со сферическими головками

16 и 17. Стержень 15 размещен в основании 13 посредством втулки 19, соединенной с основанием эластичным кожухом 24. Втулка 19 имеет квадратное поперечное сечение и сцентрирована в основании посредством упоров. При выполнении упоров жесткими узел крепления неподвижный. При выполнении двух из четырех упоров упругими узел линейно-подвижный. При выполнении всех упоров упругими узел крепления подвижный. Возможность смещения вертикальных стержней 15 при температурных расширениях обеспечивает температурные развязки и повышает надежность установки модулей. 4 з.п. ф-лы, 18 ил

Изобретение может быть использовано для установки и крепления в горизонтальной плоскости крупногабаритных модулей технологического оборудования в условиях изменяющихся температур. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик опоры и повышение надежности установки и крепления. Продольные ряды опоры образованы стойками, размещенными на отдельных фундаментах. Стойки состоят из сходящихся в вершине наклонных элементов. На вершинах стоек расположены площадки для размещения узлов крепления модулей, каждый модуль имеет один неподвижный узел крепления, один линейно-подвижный и два подвижных узла крепления. Каждый узел крепления включает закрепленный на модуле фланец 9, основание 13, закрепленное на площадке 4, и вертикальный стержень 15 со сферическими головками 16 и 17. Стержень 15 размещен в основании 13 посредством втулки 19, соединенной с основанием эластичным кожухом 24. Втулка 19 имеет квадратное поперечное сечение и сцентрирована в основании посредством упоров. При выполнении упоров жесткими узел крепления неподвижный. При выполнении двух из четырех упоров упругими узел линейно-подвижный. При выполнении всех упоров упругими узел крепления подвижный. Возможность смещения вертикальных стержней 15 при температурных расширениях обеспечивает температурные развязки и повышает надежность установки модулей. 4 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к опорам для размещения в горизонтальной плоскости крупногабаритных модулей технологического оборудования, в частности, с габаритами 6x3x5 м и массой 12-15 т, все модули должны быть установлены над земпей на высоте порядка 7 м в одной горизонтальной плоскости в строчно-столбцевом порядке с воймож- ностью замены модулей

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик опоры путем обеспечения температурных развязок, регулировки пространственного положения и повышение надежности установки модулей.

На фиг. 1 представлен план расположения модулей на опорном сооружении на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - линейно-подвижный узел крепления j на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - подвижный узел крепления; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - неподвижный узел крепления; на фиг. 8 - разрез Г-Г на фиг. 7; на фиг. 9 - 11 - схема положения вертикального стержня подвижного узла при посадке на него модуля; на фиг. 12 - узел I на фиг. 4; на фиг. 13 - положение упругих регулируемых упоров при отклонении вертикального стержня линейно-подвижного узла; на фиг. 14 - характеристика пары диаметральных упругих регулируемых упоров; на фиг. 15 - пример выполнения нижней сферической головки с ограничителем вращения; на фиг. 16

0

35

0

45

0

5

схема самоцентрирования модуля при его посадке на неподвижный узел крепления; на фиг. 17 - схема компенсации ошибок опорного сооружения путем изменения длины вертикального стержня и его поворота; на фиг. 18 - схема развязки температурных расширений в плане.

Технологические модули 1 расположены с продольными зазорами и поперечными зазорами в одной плоскости в строчно-столбцевом порядке (на фиг.1 представлен пример из 5 строк и 8 столбцов, всего 4Q модулей).

Модули 1 размещены на опорном сооружении, состоящем из нескольких параллельных опорных стенок 2, в том числе двух крайних стенок, снабжен- ньк наружными подкосами. Каждая опорная стенка 2 расположена в вертикальной Плоскости и состоит из нескольких стоек 3, вьшолненных из пересекающихся наклонных стержней. Каждая стойка 3 закреплена концами своих стержней на отдельных фундаментах, наружные подкосы также укреплены концами на отдельных фундаментах, при этом отдельные фундаменты расположе- цъ в грунте в точках прямоугольной сетки. На вершине каждой стойки 3 жестко закреплена горизонтальная платформа 4, на которую опирается один из углов модуля 1. Вершины стоек 3 каждых двух соседних опорных стенок 2 соединены между собой горизонтальными стержнями 5, Высота стоек 3 выбрана с учетом высоты модуля 1 и воз10

IS

25

чможности смены модулей снизу. Каждая стойка 3 состоит из двух наклонных стержней, пересекающихся с аналогичными стержнями соседних стоек и жестко соединенных с ними в местах пересе- 3 чения.

В процессе монтажа опорных стенок 2 на заранее установленные фундаменты горизонтальные платформы 4 каждых двух соседних опорных стенок 2 соединяют горизонтальными стержнями 5 и на горизонтальных платформах 4 размещают узлы крепления модулей. Модуль 1 опирается на неподвижный узел 6, два подвижных узла 7 и один линейно- подвижный узел 8. Каждый из узлов 6 - 8 включает закрепленный на модуле 1 фпанец 9, имеюпщй вертикальное цилиндрическое отверстие 10 со сферическим днищем 11 и заходным конусом

12,стакан 13 со сферическим гнездом

14,закрепленный на платформе 4 и вертикальный стержень 15 регулируемой дпины, снабженный сферическими головками 16 и Г/ по концам.

Верхняя сферическая головка 16 установлена в цилиндрическом отверстии 10 с возможностью поворота, и ее диаметр D равен диаметру цилиндрического отверстия 10 и больше диаметра d верхней части вертикального стержня 15. Нижняя сферическая головка 17 установлена в сферическом гнезде 14 с возможностью поворота.

Вертикальный стержень 15 включает резьбовой участок 18, частично ввер- яутьй во втулку 19 и застопоренньй контргайкой 20, и хвостовик .21, жестко закрепленный на другом конце втулки 19. Втулка 19 снабжена козырьком 22, граненым пояском 23 под ключ, и эластичным кожухом 24 для перекрытия отверстия стакана 13. На резьбовом частке 18 вьтолнены лыски 25 под ключ для регулировки длины стержня

19 имеют четырехгранное сечение 26 и асположены с зазором Л в стакане

13,в стенке которого установлены в оризонтальной плоскости четыре регуируемых упора, взаимодействующих с ранями 23 средней части вертикальноо стержня 15.

Неподвижный узел 6 включает четые жестких регулируемых упора 27, ли- ейно-подвижньй узел 8 включает -два естких регулируемых упора 27, рас20

.,

30

35

40

50

55

10

S

5

3

положенных в вертикальной плоскости, параллельной длинной стороне модуля 1. Подвижный узел 7 включает четыре упругих регулируемых упора 28.

Каждый жесткий регулируемьй упор 27 выполнен в виде винта 29 с упорным концом 30, ввернутого в резьбе- вое отверстие в стенке стакана 13 и законтренного контргайкой 31. Каждьй упругий регулируемый упор 28 выполнен в виде полого винта 32, ввернутого в резьбовое отверстие в стенке стакана 13 и законтренного контргайкой 33, и размещенных в полом винте 32 ступенчатого толкателя 34, пружины 35 сжатия и регулировочного винта 36, ввернутого в резьбовое отверстие полого винта 32. В упругом регу- 20 лируемом упоре пружина 35 предварительно поджата на заданное начальное усилие сдвига вертикального стержня 15 из вертикального положения. Так, при отсутствии модуля 1, вертикальный стержень 15 должен занимать расчетное положение и не отклоняться, например, при воздействии ветра. Это необходимо для обеспечения надежности установки модуля 1 и его самоцентрирования ,

Пара диаметрапьно размещенных упругих регулируемых упоров 28 обеспечивает в их плоскости подпружинива- ние вертикального стержня 15 в расчетное положение после снятия .модуля 1 с опорного сооружения. В этом положении вертикальный стержень 15 удерживается от наклона воздействием ступенчатых толкателей 34 с предварительно сжатыми пружинами 35

Система узлов 6-8 крепления обеспечивает регулировку пространственного положения модуля 1 как по высоте - посредством регулировки длины ., вертикальных стержней 15, так и в горизонтальной плоскости - посредством наклона вертикальных I стержней 15 в узлах 6 и 8 с помощью перемещения жестких регулируемых упоров 28,

Регулировка положения модуля 1 может производиться как в случае размещения модуля 1 на узлах 6-8 крепления, так и в случае предварительного выставления узлов 6-8 крепления с применением геодезических инструмен тов Предварительное выставление узлов 6-8 необходимо для компенсации неизбежных ошибок изготовления опор ного сооружения (ошибки по высоте в

0

5

0

0

5

1 оризонтальной плоскости, наклон платформы и т.д.). После закрепления узлов 6 - 8 на платформе 4 проверяют пространственное положение сферических головок 16 всех узлов, регулируют длину вертикальных стержней 15 и их наклон в двух плоскостях до тех пор, пока сферические головки 16 не займут теоретическое положение (фиг. 17). С другой стороны, в процессе эксплуатации опорное сооружение под действием веса крупногабаритных модулей 1 может упруго деформироваться, фундаменты могут неравномерно осесть. Система узлов 6 - 8 креп- гления позволяет юстировать простран- ственное положение каждо1 о модуля 1 без его снятия. По предварительной оценке необходимо об.еспечить возможность регулировки по вертикали 10 - 15 мм, в горизонтальной плоскости по двум направлениям 5-7 .мм.

При проведении описанной юстировки пространственного положения модуля 1 (или сферических головок 16) вертикальные стержни 15 могут быть отклонены от вертикали на небольшой угол порядка 3 - 5°. Поэтому для обеспечения возможности вертикального пе- .ремещения модуля 1 при его установке по наклонным стержням 15 диаметр верхней части стержня 15 меньше диаметра сферической головки 16 и цилиндрического отверстия 10 (фиг. 3). Вьшолнение цилиндрических отверстий 10 во втулках 9, прикрепленных к модулю 1, необходимо для обеспечения автоматического контактирования электрических разъемов внутренних цепей модуля 1 с внешними цепями, расположенными на опорном сооружении. Утановку модуля 1 на узлы 6-8 сначала производят посредством взаимодейсвия заходных конических поверхностей 12 и верхних шаровых головок 16 неподвижного узла 6 и линейно-подвижного узла 8 (фиг. 9 - 11). Производитс автоматическая центровка модуля 1 в горизонтальной плоскости (в процессе опускания модуля 1 на высоту этой конической поверхности), при дальнейшем опускании модуля 1 (фиг. 16) обеспечивается его вертикальное перемещение посредством скольжения шаровых головок 16 в цилиндрических отверстиях 10 соответствующих фланцев 9, закрепленных на модуле 1. При это вертикальный стержень 15 нажимает на

0

5

0

5

0

5

0

5

толкатель 34 упругого регулируемого упора, утапливает его, дополнительно сжимая пружину 35, и отходит от противоположного толкателя (фиг. 13). При этом вертикальном опускании модуля 1 происходит автоматическая стыковка врубнЫх электрических разъемов (не показаны).

Неподвижньй узел 6 и линейно-под-. вижный узел 8 нагружаются в процессе установки модуля 1 и при воздействии ветра горизонтальными силами, поэтому конструктивные элементы этих углов (стакан 13, втулка 19, резьбовой участок 18, жесткие регулируемые упоры 27) должны быть рассчитаны не только на вертикальную нагрузку от веса модуля 1, но и на горизонтальные нагрузки.

Подвижньш узел 7 не воспринимает горизонтальных нагрузок (или воспринимает их в пределах усилий предварительно сжатой пружины 35), поэтому конструктивные элементы этого узла могут быть с уменьшенными сечениями. Практически целесообразно вьшолнять эти детали типовыми для всех узлов крепления.

Узлы 6-8 крепления в процессе установки и эксплуатации модуля 1 не испытывают нагрузок на скручивание вертикальных стержней 15, поэтому для предотвращения стержней 15 достаточно взаимодействия четырехгранного сечения втулки 19 и упоров 27 и 28 и влияния эластичного кожуха 24. В случае, если необходимо предотвратить вращение стержня 15, то можно установить в сферическом гнезде 14 штифты 37 и вьшолнить на нижней сферической головке 17 соответствующие пазы 38 (фиг. 15).

Особенностью предлагаемого устройства является обеспечение необходимой площади контакта при передаче вертикальных и горизонтальных нагрузок от модуля 1 на опорное сооружение, так как сферические головки 16 и 17, сферическое дно 11 в фланцах 19 и сферическое гнездо 14 стаканов 13 обеспечивают при любых положениях вертикального стержня 15 передачу усилий по большой площади. По сравнению с точечным контактом, как это имеет место в паре шар-плоскость, и по сравнению с линейным контактом цилиндр - призма, предлагаемое устройство более надежно в эксгшуатации и обеспечива915

ет стабильность положения модуля при многократном снятии - постановке его в процессе настройки и испытаний технологического оборудования. В случае необходимости трущиеся сферические поверхности могут быть покрыты смазкой, например графитовой.

Рассмотрим схему развязки температурных расширений каждого модуля 1 относительно опорного сооружения (фиг. 18). Так как модуль 1 закреплен посредством одной неподвижной опоры 6 в точке Д, то эта точка принимается за полюс относительных перемеще- НИИ модуля 1 и опоры.

При начальной температуре стержни 15 линейно-подвижного узла в точке Ж и подвижных узлов в точках Е и К вертикальны.Б случае повышения темпе- ратуры модуль 1 будет изотропно расширяться по линиям ДЕ, ДЖ, ДК на соответствующие величины а,, а и а (пунктиром показан контур расширившегося модуля в плане). При этом верх- ние сферические головки 16 стержней 15 занимают положения в точках Е.. Ж.

1

и К. Нижние сферические головки Г/ остаются в данном случае на прежних местах. Следовательно, положение стержней 15 в узлах определяется положением сферических головок 16 и 17,

Как видно из схемы на фиг, 18, для конкретного случая обеспечивается ра-з вязка температурных расширений модуля 1 и основания за счет наклона стерж- ня 15 в точке Ж линейно-подвижного узла 8 в одной плоскости и за счет наклона стержней 15 в точках Ей К подвижных узлов. Величины перемеще- НИИ а, а2 и аз лежат для конкретного примера в пределах до 5-7 мм.

Развязка температурных расширений модуля 1 и основания обеспечивается при -любых схемах деформации основа- ния в горизонтальной плоскости .

При высоте стержня 15, равной 200- 250 им,и наибольшем отклонении его от вертикали до 5 мм угол отклонения лежит в пределах 1-3°, а проседание мо- дуля при повороте стержней 15 будет йренебрежимо мало.

Устройство обеспечивает развязку температурных расширений между каждым модулем 1 и опорой. Эта развязка -необходима для эксплуатации модулей 1 с высокоточной и чувствительной аппаратурой, где недопустимы механические нагрузки на модуль при измеi и

нении температуры. Разность гомл ера-- турных рас1Ш{рени1 модуля и опоры объясняется cлeдyюIЦИ iИ факторам;- ; разные материалы опорь и каркаса модуля (например, сталь и алюминиевые сплавы) ; разная степень наг рена спор и модулей (односторонний солнечный: нагрев); возможная стабилизация температуры модуля с помощью внутренних систем обеспечения температ фного режима (СОТР).

В предлагаемом устройстве каждьш модуль 1 неподвижно зак-реплен на опоре в одной точке с помощью неподвижной опоры 6, ориентирован с помощью линейно-подвижной опоры 8 и поддержа в вертикальном направлении двумя подвижными опорами 7о Обеспечена возможность перемещения опор 7 и 8 в соот- ветствии с температурным расширением модуля и независимо от характера температурных расширений опорного сооружения. Таким образом, температз рные деформации опоры не приводят к деформации модуля, а температурные деформации модуля не приводят к Деформациям опоры, т.е. обеспечена развязка температутзньп : расширений; регулировка пространственного положения v: повьш1ение надежности установки модулей,

Формула изобрел

1, Опора для крепления модулей технологического оборудования .-ссдер-- жащая ряды стоек на отдельных фуяда-- ментах с площадка..да на вершт Нах пересечения наклонньгх элементов стоек к со cмoнтиpoвaнньE iи на этих площадках узлами крепления углов c ieжньпi модулей, о-1 ли чающаяся тгм чтоз с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем обеспечемия температурных развязок регулировки пространстЕенного положемия и повыше- ния надежности устан&вки модулей,, как дьй узел крепления выполкек составным и включает фланеЦу лмеювдий срадст ва для закрепления на модуле,: а со стороны, обратной средствам для заг-с репления, - цилиндрическое гнездо со сферическим днищем и заходкьм коку- сом, основание в форме стакана со сф-;.-;ической в днищеj, ккздщае средства для закрепления на плсщздксд стоек, и соединяющий фланец с основа нием вертикальный стержень рагул&хру11

емой длины со сферическими головками на концах, размещенный в основании посредством втулки с образованием зазора между стенками основания и втулки, причем верхняя сферическая головка стержня установлена в цилиндрическом отверстии фланца с возможностью поворота, ее диаметр равен диаметру цилиндрического отверстия и больше диаметра стержня в его верхней части, а нижняя сферическая головка стержня установлена с возможностью поворота в сферической выемке днища стакана, втулка, посредством которой вертйкальный стержень установлен в основании, имеет в поперечном сечении форму квадрата и сцентрирована в стакане основания посредством четырех упоров, расположенных в стецках основания перпендикулярно продольной оси стержня, при этом все центрирующие упоры узла крепления одного из углов каждого модуля выполнены жесткими, в узле крепления второго угла этого модуля, рас- положенного вдоль его продольной стороны, два противолежащих центрирующих упора выполнены жесткими, а два других центрирующих упора - упругими, а все четыре центрирукящх упора каждого

294

Q|520 25

12

узла крепления остальных двух углов модуля выполнены упругими для обеспечения наклона вертикальных стержней и смещения соединенных с модулем фланцев при температурных расширениях.

2,Опора по п. 1, отличающаяся тем, что центрирующие упоры выполнены регулируемыми.

5,Опора по пп. 1-4, отличающаяся тем, что втулка, посредством которой вертикальньш стержень размещен в основании, имеет круговой фланец, соединенный с торцом основания посредством эластичного кожуха.

фиг. 2

13

-,

Щ&.7

фиг. 9

гз

- л ef /7 /

я

ia i

mm I

Фи2.10

Фи1 f/

ФаФ,16

Теоретическое no/iajKCHue

Начальное положение

Физ.13