專利名稱：低溫萬(wàn)向聯(lián)軸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫?zé)N輸送管道的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括 -第一和第二低溫輸送管道，二者均具有使第一和第二管道互接的金 屬壁和燒性管；
-鉸接支架，包括
-第一組臂，其基座端與第一管道連接； -環(huán)繞撓性管的支撐環(huán)，該支撐環(huán)被鉸接到第一組臂的鉸鏈端件上， 且第一組臂可繞第一軸在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)；以及
-第二組臂，其基座端與第二管道連接，該第二組臂具有被鉸接到支 撐環(huán)上的鉸鏈端件、且可繞第二軸在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，且該第二軸沿第一軸的 橫向延伸。
背景技術(shù)：
由美國(guó)專利US 4,097,072可知，可使用撓性軟管將輸油管的剛性導(dǎo) 管互接起來(lái)。撓性軟管在籠形萬(wàn)向接頭內(nèi)延伸，且萬(wàn)向接頭可將大的靜態(tài) 和動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷從一剛性導(dǎo)管傳遞到另一剛性導(dǎo)管，同時(shí)允許導(dǎo)管相對(duì)于 彼此繞兩根垂直的軸在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。撓性導(dǎo)管無(wú)需傳遞非常大的力，就能 提供運(yùn)動(dòng)的自由度，且形成對(duì)流體而言密封的連接。當(dāng)輸送諸如LPG或LNG之類的低溫液體時(shí)，導(dǎo)管溫度有可能變得 非常低，例如零下130°C。需對(duì)撓性軟管作一些特殊處理，以防止其在經(jīng) 歷幾個(gè)彎曲周期后變得脆弱和出現(xiàn)破裂。此外，萬(wàn)向節(jié)構(gòu)件或萬(wàn)向聯(lián)軸器 將承受低溫。尤其在啟動(dòng)和停止對(duì)低溫液體的輸送期間，溫差會(huì)造成相對(duì) 大的局部收縮和膨脹；這有可能由于鉸鏈未對(duì)準(zhǔn)而使萬(wàn)向接頭不能正常工 作，使萬(wàn)向接頭不能再繞鉸鏈的軸在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，從而變得滯塞。低溫對(duì) 萬(wàn)向接頭造成的另一不利影響是，在潮濕的海上環(huán)境中出現(xiàn)的結(jié)冰有可能 使鉸鏈凍結(jié)在一起。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的是提供一種鉸接式低溫輸送管道，該管道可在 低溫下可靠而又無(wú)故障地被使用。本發(fā)明的另一目的是提供一種低溫輸送 線，該輸送線使用萬(wàn)向聯(lián)軸器、且可降低在聯(lián)軸器樞軸點(diǎn)上的熱載荷。
至此，本發(fā)明的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)的特征是，第一和第二組臂的基座端經(jīng)由 至少一個(gè)連接器構(gòu)件與第一和第二管道連接，且該連接器構(gòu)件沿各自管道 的橫向延伸。
通過(guò)將支承臂附到橫向連接器構(gòu)件上，可獲得機(jī)械性的強(qiáng)連接，該連 接可承受沿軸向的較大的力。此外，通過(guò)將臂附在距低溫管道金屬壁稍遠(yuǎn)
處，可形成絕熱空間，該絕熱空間可避免臂變得過(guò)冷、并從而避免在臂的 鉸鏈端處的鉸鏈變得過(guò)冷。
連接器構(gòu)件可通過(guò)將撓性管的法蘭與第一和第二金屬管道連接起來(lái)而 構(gòu)成?？稍诜ㄌm之間放置絕熱材料。
或者，連接器構(gòu)件可由諸如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料之類的絕熱材料制成， 但也可以例如由鋼板制成，且該鋼板較臂的長(zhǎng)度和絕熱縫隙的高度而言相 對(duì)薄些。這樣，從臂到管道的傳熱截面積很小，可使臂獲得良好的絕熱效 果，同時(shí)使臂與金屬管道具有足夠強(qiáng)的連接。
連接器構(gòu)件在距管道金屬壁預(yù)定距離處延伸，且臂沿各自管道延伸預(yù) 定長(zhǎng)度，從而在所述長(zhǎng)度上確定在管道金屬壁與臂之間的縫隙。
在臂與各自管道之間縫隙的寬度為低溫輸送管道外管徑的0.1至0.5
倍，且臂沿各自管道延伸?？沙榭湛p隙，但也可在縫隙中放置諸如玻璃纖
維增強(qiáng)樹(shù)脂、尼龍、xytrex、陶瓷材料之類的絕熱材料。在一優(yōu)選實(shí)施例 中，臂在從其基座端延伸到鉸鏈端件的同時(shí)逐漸遠(yuǎn)離管道。這樣，可在臂 與管道之間同時(shí)產(chǎn)生足夠的絕熱距離，且支撐環(huán)可具有相對(duì)大的直徑，從 而無(wú)需使撓性管接觸支撐環(huán)就可適應(yīng)撓性管的彎曲。
為減小在臂的基座端與鉸鏈端件之間的傳導(dǎo)截面，臂呈基本上中空的
圓柱形，且其直徑為管道直徑的0.5至1倍。所述"圓柱形"不僅指圓 形的圓柱形臂，而且也指具有非圓形封閉輪廓截面的臂，該非圓形例如可 以是矩形或橢圓形。所述"中空"是指只有臂的壁是由強(qiáng)結(jié)構(gòu)性材料制成 的，而在臂的內(nèi)空間中可以填滿絕熱材料。
可使用絕熱室將臂的基座端圍繞，且該絕熱室可以被抽空或填以絕熱 材料。雙壁撓性管可包括外管、內(nèi)管、以及環(huán)形矯正件；所述外管經(jīng)由外 法蘭被附到管道的外管上；所述內(nèi)管包括撓性件和鋼制法蘭件，并經(jīng)由內(nèi) 法蘭與管道的內(nèi)導(dǎo)管連接；所述環(huán)形矯正件環(huán)繞內(nèi)法蘭，且與外法蘭連接。 這樣，可將法蘭保持排列在軸向和徑向位置，且在拆除外管進(jìn)行維修時(shí)可 輕易夠到法蘭。在2005年6月8日以本申請(qǐng)人的名義提出專利申請(qǐng)的 歐洲專利申請(qǐng)?zhí)?5105011.0中描述了用于本發(fā)明的適當(dāng)?shù)膿闲缘蜏仉p壁 管道，在此文中將其作為參考。
本發(fā)明中的撓性聯(lián)軸器可用于多種不同的位置和結(jié)構(gòu)中，例如在水下 或表面漂浮的LNG裝載/卸載結(jié)構(gòu)中，該裝載/卸載結(jié)構(gòu)例如可以是技師 或搬運(yùn)工(例如在船體中部的裝載御載)或在低溫中水輸送管道中的硬管 的一系列鉸接式接頭。


下文將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明聯(lián)軸器的一些實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。在圖中 圖1為本發(fā)明低溫聯(lián)軸器的一實(shí)施例的透視圖； 圖2為圖1中聯(lián)軸器的縱向截面； 圖3為圖1中聯(lián)軸器的橫向截面；
圖4為聯(lián)軸器的一實(shí)施例，其中在臂與管道之間的縫隙中部分填以絕 熱材料，且基座端被裝在絕熱盒內(nèi)； 圖5為雙壁低溫?fù)闲怨艿募?xì)節(jié)；
圖6為一實(shí)施例，其中在聯(lián)軸器法蘭的外表面上附有萬(wàn)向接頭；
圖7為一實(shí)施例，其中在兩個(gè)聯(lián)軸器法蘭之間附有萬(wàn)向接頭；以及
圖8-10為本發(fā)明聯(lián)軸器不同結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明低溫聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)1，該結(jié)構(gòu)包括第一管道2和第二 管道3。第一和第二管道2、 3是使用諸如鋼之類的相對(duì)剛性的材料制成 的，但也可使用復(fù)合材料制成，且具有相對(duì)高的剛性。中間撓性管5經(jīng)由 聯(lián)軸器法蘭6、 7將管道2、 3互接起來(lái)。管道2、 3經(jīng)由萬(wàn)向接頭9、 11互接起來(lái)，且萬(wàn)向接頭9、 11具有將管道2與支撐環(huán)15連接起來(lái)的 第一組臂11、 13。第二組臂16、 18將管道3與支撐環(huán)15連接起來(lái)。
臂11、 13在其基座端20、 22與連接器構(gòu)件23連接，而臂16、 18 與連接器構(gòu)件25連接。第一臂11、 13的鉸鏈端27、 29經(jīng)由鉸鏈30、31被附到支撐環(huán)15上，從而使臂可繞軸30在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。臂16、 18的 端件32、 33被附到在支撐環(huán)15中的鉸點(diǎn)34、 35上，從而可繞軸36 在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。
正如可從圖2和圖3看出，臂16、 18呈中空的圓柱形，且其上端 向鉸鏈34、 35的方向逐漸遠(yuǎn)離管道3、 5?；?8、 39位于距管道3 的金屬外壁40的稍遠(yuǎn)處，從而形成縫隙41。將臂16、 18與管道3連 接起來(lái)的連接器構(gòu)件25由兩塊板42、43構(gòu)成，這兩塊板被支承在管道3 上，且圍繞臂16、 18。板42、 43的厚度t小于縫隙41的高度H，從 而只存在從臂16、 18到冷外壁40的小傳熱截面積。
撓性管5包括撓性外壁45和絕熱撓性內(nèi)壁44。
在圖4中示出環(huán)繞連接器構(gòu)件23、 25的絕熱盒50、 51，這些絕熱 盒可被抽空或填以絕熱材料。此外，縫隙41被部分填以絕熱材料52。
圖5最后示出經(jīng)由外聯(lián)軸器法蘭7與雙壁低管3連接的雙壁撓性 管5。管道5包括與鋼制法蘭件57連接的撓性內(nèi)管55。法蘭件57與 低管3的內(nèi)管59的鋼制法蘭件58連接。內(nèi)管59可使用撓性材料或 鋼、或含有金屬或合成纖維或特氟隆材料等的復(fù)合材料制成。撓性外管60 經(jīng)由法蘭件61與低管3的鋼制外管62連接。法蘭件57、 58被環(huán)形矯
正件63圍繞，該矯正件63具有槽64，在該槽64中以絕熱方式布置有 側(cè)面延伸件65。矯正件63的外連接器構(gòu)件66被附到外管62的聯(lián)軸器 法蘭7上。這樣，可將外聯(lián)軸器法蘭7和內(nèi)法蘭件65的軸向和徑向位 置保持在明確的狀態(tài)下，而內(nèi)法蘭件65可在分離外管60、 62時(shí)被輕易 夠到。
圖6示出一實(shí)施例，其中聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)1的連接器構(gòu)件23、 25包括 與法蘭6、 6，和7、 7，連接的環(huán)形件，且法蘭6、 6，和7、 7，將撓性管 5與第一和第二管道2、 3互接起來(lái)。在圖6所示的實(shí)施例中，絕熱材料 55、 56被布置在法蘭6與6'以及7與7，之間，以避免從雙壁管道2、 3到撓性管5的傳熱。連接器23和25被安裝在法蘭6、7的外表面上。 在圖7所示的實(shí)施例中，連接器23、 25位于法蘭6、 6，和7、 7，之間， 且法蘭6、 6，和7、 7，被絕熱材料55、 56圍繞，以避免從聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)1 到撓性管5的傳熱。
圖8示出諸如LNG油輪70之類的液化烴油輪，它具有與中船裝載 卸載管匯72連接的漂浮軟管71。在軟管71的端部具有本發(fā)明的聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)73。也有可能將若干軟管71平行與單一聯(lián)軸器73結(jié)構(gòu)連接起來(lái)， 以承受大的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力。
在例如圖6和圖7所示的實(shí)施例中，有可能在或靠近法蘭6、 7中 的一或二者位置布置在線轉(zhuǎn)環(huán)。這類在線轉(zhuǎn)環(huán)或轉(zhuǎn)環(huán)可承受在孔與聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)連接的點(diǎn)處的轉(zhuǎn)環(huán)力。
在圖9所示的實(shí)施例中，水面處的LNG裝載/卸載浮標(biāo)經(jīng)由聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)77被附到水下低溫中水軟管76上(該水下低溫中水軟管76可部 分漂浮在水面上)。浮標(biāo)75經(jīng)由錨繩78被錨定在海底上。
在圖10所示的實(shí)施例中，若干剛性鋼制低溫管道79、 80由諸如浮 筒78之類的裝載/卸載結(jié)構(gòu)支承。管道79、 80經(jīng)由本發(fā)明的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu) 81、 82被互接起來(lái)。
權(quán)利要求
1.一種低溫?zé)N輸送管道的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)(1，73，77，81，82)，該結(jié)構(gòu)包括-第一和第二低溫輸送管道(2，3)，二者均具有使所述第一和第二管道(2，3)互接的金屬壁(4，62)和撓性管(5)；-鉸接支架(9)，包括-第一組臂(11，13)，其基座端(20，22)與所述第一管道(2)連接；-環(huán)繞所述撓性管(5)的支撐環(huán)(15)，該支撐環(huán)(15)被鉸接到所述第一組臂的鉸鏈端件(27，29)上，且所述第一組臂(11，13)可繞第一軸(30)在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)；以及-第二組臂(16，18)，其基座端(38，39)與所述第二管道(3)連接，該第二組臂(16，18)具有被鉸接到所述支撐環(huán)(15)上的鉸鏈端件(32，33)、且可繞第二軸(36)在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，且該第二軸(36)沿所述第一軸(30)的橫向延伸；其特征在于所述第一和第二組臂(11，13，16，18)的所述基座端(10，22，38，39)經(jīng)由至少一個(gè)連接器構(gòu)件(23，25，42，43)與所述第一和第二管道(2，3)連接，且所述連接器構(gòu)件(23，25，42，43)沿各自管道(2，3)的橫向延伸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述連接器包括將 所述撓性管(5)與所述第一和第二管道(2，3)互接起來(lái)的法蘭。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述臂的所述基座 端0包括被附到所述法蘭上的環(huán)形連接器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述撓性管與所述第一和第二管道的所述法蘭之間布置有絕熱材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述臂的所述基座端被附到距所述管道金屬壁(4,62)預(yù)定距離的所述連接器上，且所述臂沿 所述各自管道(2,3)延伸預(yù)定長(zhǎng)度，從而在所述長(zhǎng)度上確定在所述管道金 屬壁(4，62)與所述臂(11,13,16,18)之間的縫隙(41)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu) (1，73,77，81,82)，其特征在于所述連接器構(gòu)件(23,25,42,43)在所述縫隙 高度(H)方向上的寬度小于所述縫隙高度(H)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu) (1,73，77，81,82)，其特征在于所述連接器構(gòu)件(42,43)基本上呈板形。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu) (1,72,77,81,82)，其特征在于所述縫隙(41)的寬度為所述低溫輸送管道 (2,3)的外管直徑D0的0.1至0.5倍。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)(1，73，77，81，82)，其特征在于在 所述縫隙(41)中布置有絕熱材料(52)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu) (1,73,77,81,82)，其特征在于所述臂(11,13,16,18)呈基本上中空的圓柱 形，其直徑D2為所述管道直徑D0的0.5至1倍。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu) (1，73,77,81，82)，其特征在于所述管道(2,3)包括外管(62)以及位于距 所述外管稍遠(yuǎn)處的內(nèi)輸送管道(59)。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述管道(2,3)包括所述金屬壁(4,62)的內(nèi)或外絕熱壁覆蓋物。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述臂的所述基座端(20,22,38,39)被絕熱室(50,51)圍繞。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述臂在從所述基座端(20,22,38,39)延伸到所述鉸鏈端件 (27,29,32,33)的同時(shí)逐漸遠(yuǎn)離所述管道(2,3)。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述撓性管(5)包括外管(60)、內(nèi)管(55，57)、以及環(huán)形矯正件(63); 所述外管(60)經(jīng)由外法蘭(7)被附到所述管道(2,3)的所述外壁(62) 上；所述內(nèi)管(55，57)包括撓性件(55)和鋼制法蘭件(57)，并經(jīng)由內(nèi)法 蘭件(58)與所述管道(2,3)的內(nèi)導(dǎo)管(59)連接；所述環(huán)形矯正件(63) 環(huán)繞所述內(nèi)法蘭件(58)的法蘭，且與所述外法蘭(7)連接。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，其特征 在于在至少一個(gè)所述輸送管道(2,3)與所述撓性管(5)之間布置有轉(zhuǎn) 環(huán)。
全文摘要
一種低溫?zé)N輸送管道的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)(1)，該結(jié)構(gòu)包括第一和第二低溫輸送管道(2，3)，使第一和第二管道(2，3)互接的撓性管(5)；鉸接支架(9)，包括第一組臂(11，13)，其基座端(20，22)與第一管道(2)連接；環(huán)繞撓性管(5)的支撐環(huán)(15)，該支撐環(huán)(15)被鉸接到第一組臂的鉸鏈端件(27，29)上，且第一組臂(11，13)可繞第一軸(30)在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)；以及第二組臂(16，18)，其基座端(38，39)與第二管道(3)連接，該第二組臂(16，18)具有被鉸接到支撐環(huán)(15)上的鉸鏈端件(32，33)、且可繞第二軸(36)在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，且該第二軸(36)沿第一軸(30)的橫向延伸；其特征在于第一和第二組臂(11，13，16，18)的基座端(20，22，38，39)經(jīng)由至少一個(gè)連接器構(gòu)件(23，25)與第一和第二管道(2，3)連接，且連接器構(gòu)件(23，25)沿各自管道(2，3)的橫向延伸。
文檔編號(hào)F16L27/02GK101371067SQ200780002699
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月19日
發(fā)明者杰克·波拉克, 簡(jiǎn)·皮埃爾·凱奧, 菲利普·艾伯特·克里斯蒂安·夢(mèng)納爾多 申請(qǐng)人:瑞士單浮筒系泊公司