大直徑管道柔性連接的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可相對于彼此移動的大直徑流體輸送管道和第二構(gòu)件，例如另一管道或平臺，之間的柔性連接。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些應(yīng)用中，需要在第一流體輸送管道和該管道所連接的第二構(gòu)件(如支撐該管道的平臺，或另一管道)之間適應(yīng)相對運動。這種應(yīng)用的一個例子是海洋熱能轉(zhuǎn)換(OceanThermal Energy Convers1n，OTEC)，其中，大直徑管道受到浮動平臺的支撐。該大直徑管道用于將冷水輸送到平臺從而為0TEC動力循環(huán)冷凝工作流體(例如，氨)。當前，商業(yè)0TEC電站需要大約10米或更大直徑的管道來防止過度的摩擦損失。
[0003]由于波浪和風力的作用，用于管道的浮動平臺將經(jīng)受各種運動。管道自身還受到潮流和波浪作用的影響。這些效果引起管道彎曲，并且在其固有頻率和力的頻率下?lián)u晃。需要在適應(yīng)管道和平臺之間或管道和平臺上的另一管道之間的相對運動和大的彎矩的同時，承受內(nèi)部壓力和/或承受在接合處上的外部水壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]介紹了一種可相對于彼此移動的第一流體輸送構(gòu)件和第二構(gòu)件直接的柔性連接。該柔性連接在第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間提供銜接以適應(yīng)該第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間的橫搖和縱搖運動。該第二構(gòu)件可以是支撐第一流體輸送構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，或者，可以是第二流體輸送構(gòu)件。該柔性連接還設(shè)計為承受管道內(nèi)的內(nèi)部流體壓力并且承受在連接處上的外部壓力。
[0005]在一個非限定的例子中，例如，在0TEC電站中，柔性連接用于在垂直的、大直徑的冷水輸送管道和支撐該冷水輸送管道的平臺之間提供銜接，以允許該管道和該平臺相對彼此的橫搖和縱搖，而不會對該管道施加過度的彎矩或應(yīng)力。
[0006]在另一個例子中，該第一流體輸送構(gòu)件由一束直徑較小的多個管道形成，而不是單個大直徑的管道?？拷嵝赃B接的歧管將來自該直徑較小的多個管道的流合并。
[0007]該柔性連接還承受內(nèi)部壓力和在連接處上的外部壓力。在示例性的0TEC應(yīng)用中，流體壓力是外部的。然而，存在需要承受在連接處上的內(nèi)部壓力的應(yīng)用，或者兩者皆是。例如，在以下討論的利用管道內(nèi)銜接的接合處的實施例中，柔性連接很可能在最后的冷水管道下放到水中之前被連接。在這個例子中，該管道為了下放到水中可能被加壓以減小提升載荷。在這個過程中，柔性連接將經(jīng)受內(nèi)部壓力。一旦冷水管道被安裝，并且栗運行，該連接將經(jīng)受來自周圍的水的壓力。同樣，存在其他栗送方案，其中，水栗放置在冷水管道底部。在這種情況下，在0TEC電站的運作過程中，柔性連接將經(jīng)受內(nèi)部壓力。
[0008]這里所述的柔性接合包括兩個主要部件。第一部件是銜接裝置，其允許管道的兩個分節(jié)，或該管道和它的支撐物在彼此相對的縱搖和橫搖方向上彎曲，而不會在該管道上施加過度彎矩或應(yīng)力，同時限制垂蕩或扭轉(zhuǎn)運動。該第二部件是承受在銜接的部分上的內(nèi)部或外部壓力的裝置。
[0009]在一個實施例中，提供的柔性連接實現(xiàn)相對于彼此可移動的第一流體輸送構(gòu)件和第二構(gòu)件之間的銜接。該柔性連接包括使該第一流體輸送構(gòu)件和第二構(gòu)件相互連接的銜接裝置。該銜接裝置包括固定到該第一流體輸送構(gòu)件上的第一部分，和固定到該第二構(gòu)件上的第二部分。該柔性連接還包括與銜接裝置相鄰的、柔性的、流體不可滲透的波紋管。該柔性的波紋管包括固定到第一流體輸送構(gòu)件上的第一端部，和固定到第二構(gòu)件上的第二端部。該柔性的波紋管配置為承受在柔性連接上的內(nèi)部和/或外部流體壓力。
[0010]在另一實施例上，提供的柔性連接實現(xiàn)垂直一個或多個冷水輸送管道和浮動平臺(例如，在0TEC系統(tǒng)中的浮動平臺)之間的銜接。該柔性連接包括將該一個或多個冷水輸送管道和該浮動平臺相互連接的銜接機構(gòu)，其中，該銜接機構(gòu)包括固定到該一個或多個冷水輸送管道的第一部分，和固定到該浮動平臺的第二部分。銜接機構(gòu)允許該一個或多個冷水輸送管道和該浮動平臺之間的相對橫搖和縱搖。該柔性連接還包括柔性的、流體不可滲透的波紋管，該波紋管帶有固定到該一個或多個冷水輸送管道的第一端部，和固定到該平臺的第二端部。該波紋管配置為承受在柔性連接上的內(nèi)部和/或外部流體壓力。
[0011]銜接裝置和銜接機構(gòu)可以是適合于實現(xiàn)這里所述的功能的任意結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，銜接裝置和銜接機構(gòu)可以是沿著中心縱軸設(shè)置的鉸接接頭，并且具有固定到流體輸送構(gòu)件或管道上的第一段，和固定到第二構(gòu)件或平臺上的第二段。在這個例子中，波紋管環(huán)繞鉸接接頭。
[0012]在另一個例子中，銜接裝置和銜接機構(gòu)可以是萬向接頭，例如，一種接頭，其包括萬向節(jié)、相對設(shè)置在該萬向節(jié)上的多個第一銷、連接在該多個第一銷和流體輸送構(gòu)件或管道之間的多個第一軸承、相對設(shè)置在該萬向節(jié)上的多個第二銷，以及連接在該多個第二銷和第二構(gòu)件或管道之間的多個第二軸承。此外，該萬向接頭可以與波紋管軸向間隔開。
[0013]在另一個例子中，銜接裝置和銜接機構(gòu)可以是圍繞中心縱軸周向地彼此間隔的多個張緊氣缸，每個張緊氣缸包括固定到流體輸送構(gòu)件或管道上的第一端部，和固定到第二構(gòu)件或平臺上的第二端部。此外，該多個張緊氣缸圍繞波紋管。
【附圖說明】
[0014]圖1為柔性連接的第一實施例的透視圖；
圖2為圖1中的柔性連接的縱向截面視圖；
圖2A為圖2的圈2A區(qū)域的近視圖；
圖3為包含在圖2的圈3中的部分的詳圖視圖；
圖3A舉例說明了這里所述的柔性波紋管的變化；
圖4為柔性連接的第二實施例的透視圖；
圖5為圖4中的柔性連接的側(cè)視圖；
圖6為沿圖5中的線6-6的縱向截面視圖；
圖7為沿圖6中的線7-7的另一縱向截面視圖；
圖8為包含在圖6的圈8中的部分的詳細視圖；
圖9為包含在圖7的圈9中的部分的詳細視圖；
圖10為柔性連接的第三實施例的透視圖； 圖11為在圖10中的柔性連接的縱向截面視圖；
圖12為包含在圖11中的圈12中的部分的詳細視圖；
圖13舉例說明了類似于圖10-12的實施例，但是使用了液壓缸；
圖14為舉例說明了包含圖10-12中的柔性連接的浮動平臺；
圖15為根據(jù)圖14的柔性連接的近視圖；
圖16舉例說明了以一束較小直徑的管道的形式的第一流體輸送構(gòu)件。
【具體實施方式】
[0015]以下參照圖1-12對可相對于彼此移動的第一流體輸送構(gòu)件和第二構(gòu)件之間的柔性連接進行描述。該柔性連接在第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間提供銜接以適應(yīng)該第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間的相對運動。特別是，該柔性連接適應(yīng)在第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間的橫搖和縱搖運動或轉(zhuǎn)動的同時，限制垂蕩和扭轉(zhuǎn)運動。參照圖1，橫搖運動是圍繞X軸的運動，縱搖運動是圍繞1軸的運動，垂蕩運動是圍繞Z軸的運動。
[0016]如下進一步所述的，第一流通輸送構(gòu)件可以是單個大直徑的管道或者一束較小直徑的多個管道。在這里，該