低温万向联轴器

摘要

一种低温烃输送管道的联轴器结构(1，73，77，81，82)，该结构包括：第一和第二低温输送管道(2，3)，二者均具有使第一和第二管道(2，3)互接的金属壁(4，62)和挠性管(5)；铰接支架(9)，包括：第一组臂(11，13)，其基座端(20，22)与第一管道(2)连接；环绕挠性管(5)的支撑环(15)，该支撑环(15)被铰接到第一组臂的铰链端件(27，29)上，且第一组臂(11，13)可绕第一轴(30)在枢轴上转动；以及第二组臂(16，18)，其基座端(38，39)与第二管道(3)连接，该第二组臂(16，18)具有被铰接到支撑环(15)上的铰链端件(32，33)、且可绕第二轴(36)在枢轴上转动，且该第二轴(36)沿第一轴(30)的横向延伸；其特征在于：第一和第二组臂(11，13，16，18)的基座端(10，22，38，39)经由至少一个连接器构件(23，25，42，43)与第一和第二管道(2，3)连接，且连接器构件(23，25，42，43)沿各自管道(2，3)的横向延伸、以及在距管道金属壁(4，62)预定距离处延伸，且臂沿各自管道(2，3)延伸预定长度，从而在所述长度上确定在管道金属壁(4，62)与臂(11，13，16，18)之间的缝隙(41)。

权利要求

1.一种低温烃输送管道的联轴器结构(1，73，77，81，82)，该结构包括：

-第一和第二输送管道(2，3)，所述第一和第二输送管道(2，3)用于输送低温烃，二者均具有使所述第一和第二输送管道(2，3)互接的金属壁(4，62)和挠性管(5)；

-铰接支架(9)，包括：

-第一组臂(11，13)，其基座端(20，22)与所述第一管道(2)连接；

-环绕所述挠性管(5)的支撑环(15)，该支撑环(15)被铰接到所述第一组臂的铰链端件(27，29)上，且所述第一组臂(11，13)可绕第一轴(30)在枢轴上转动；以及-第二组臂(16，18)，其基座端(38，39)与所述第二管道(3)连接，该第二组臂(16，18)具有被铰接到所述支撑环(15)上的铰链端件(32，33)、且可绕第二轴(36)在枢轴上转动，且该第二轴(36)沿所述第一轴(30)的横向延伸；

其特征在于：

所述第一组臂(11，13)的所述基座端(20，22)经由至少一个连接器构件(23，25，42，43)与所述第一输送管道(2)连接，所述第二组臂(16，18)的所述基座端(38，39)经由至少一个连接器构件(23，25，42，43)与所述第二输送管道(3)连接，且所述连接器构件(23，25，42，43)沿各自输送管道(2，3)的横向延伸，其中所述臂的所述基座端被附到距所述金属壁(4，62)预定距离的所述连接器构件上，且所述臂沿各自输送管道(2，3)延伸预定长度，从而在所述长度上确定在所述金属壁(4，62)与所述臂(11，13，16，18)之间的缝隙(41)，其中所述第一和第二输送管道(2，3)具有相同的外径(D0)，所述缝隙(41)的宽度为所述第一和第二输送管道(2，3)的外径(D0)的0.1至0.5倍，在所述缝隙(41)中布置有绝热材料(52)。

2.根据权利要求1所述的联轴器结构，其特征在于：所述连接器构件包括将所述挠性管(5)与所述第一和第二输送管道(2，3)互接起来的法兰。

3.根据权利要求2所述的联轴器结构，其特征在于：所述臂的所述基座端包括被附到所述法兰上的环形连接器。

4.根据权利要求2或3所述的联轴器结构，其特征在于：在所述挠性管与所述第一和第二输送管道的所述法兰之间布置有绝热材料。

5.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的联轴器结构(1，73，77，81，82)，其特征在于：所述连接器构件(23，25，42，43)在所述缝隙的高度(H)方向上的厚度(t)小于所述缝隙的高度(H)。

6.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的联轴器结构(1，73，77，81，82)，其特征在于：所述连接器构件(42，43)基本上呈板形。

7.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的联轴器结构(1，73，77，81，82)，其特征在于：所述臂(11，13，16，18)呈基本上中空的圆柱形，且具有相同的直径(D2)，所述臂的直径(D2)为所述第一和第二输送管道的外径(D0)的0.5至1倍。

8.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的联轴器结构(1，73，77，81，82)，其特征在于：所述第一和第二输送管道(2，3)分别包括外管(62)以及位于距所述外管稍远处的内输送管道(59)。

9.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的联轴器结构，其特征在于：所述第一和第二输送管道(2，3)分别包括所述金属壁(4，62)的内或外绝热壁覆盖物。

10.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的联轴器结构，其特征在于：所述臂的所述基座端(20，22，38，39)被绝热室(50，51)围绕。

11.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的联轴器结构，其特征在于：所述臂在从所述基座端(20，22，38，39)延伸到所述铰链端件(27，29，32，33)的同时逐渐远离所述第一和第二输送管道(2，3)。

12.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的联轴器结构，其特征在于：所述挠性管(5)包括外管(60)、内管(55，57)、以及环形矫正件(63)；所述外管(60)经由外法兰(7)被附到所述第一和第二输送管道(2，3)的所述金属壁(62)上；所述内管(55，57)包括挠性件(55)和钢制法兰件(57)，并经由内法兰件(58)与所述第一和第二输送管道(2，3)的内导管(59)连接；所述环形矫正件(63)环绕所述内法兰件(58)的法兰，且与所述外法兰(7)连接。

13.根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的联轴器结构，其特征在于：在至少一个所述第一和第二输送管道(2，3)与所述挠性管(5)之间布置有转环。

说明书

技术领域

本发明涉及低温烃输送管道的联轴器结构，该结构包括：

-第一和第二低温输送管道，二者均具有使第一和第二管道互接的金属壁和挠性管；

-铰接支架，包括：

-第一组臂，其基座端与第一管道连接；

-环绕挠性管的支撑环，该支撑环被铰接到第一组臂的铰链端件上，且第一组臂可绕第一轴在枢轴上转动；以及

-第二组臂，其基座端与第二管道连接，该第二组臂具有被铰接到支撑环上的铰链端件、且可绕第二轴在枢轴上转动，且该第二轴沿第一轴的横向延伸。

背景技术

由美国专利US 4,097,072可知，可使用挠性软管将输油管的刚性导管互接起来。挠性软管在笼形万向接头内延伸，且万向接头可将大的静态和动态机械载荷从一刚性导管传递到另一刚性导管，同时允许导管相对于彼此绕两根垂直的轴在枢轴上转动。挠性导管无需传递非常大的力，就能提供运动的自由度，且形成对流体而言密封的连接。
当输送诸如LPG或LNG之类的低温液体时，导管温度有可能变得非常低，例如零下130℃。需对挠性软管作一些特殊处理，以防止其在经历几个弯曲周期后变得脆弱和出现破裂。此外，万向节构件或万向联轴器将承受低温。尤其在启动和停止对低温液体的输送期间，温差会造成相对大的局部收缩和膨胀；这有可能由于铰链未对准而使万向接头不能正常工作，使万向接头不能再绕铰链的轴在枢轴上转动，从而变得滞塞。低温对万向接头造成的另一不利影响是，在潮湿的海上环境中出现的结冰有可能使铰链冻结在一起。

发明内容

因此，本发明的一目的是提供一种铰接式低温输送管道，该管道可在低温下可靠而又无故障地被使用。本发明的另一目的是提供一种低温输送线，该输送线使用万向联轴器、且可降低在联轴器枢轴点上的热载荷。
至此，本发明的联轴器结构的特征是，第一和第二组臂的基座端经由至少一个连接器构件与第一和第二管道连接，且该连接器构件沿各自管道的横向延伸。
通过将支承臂附到横向连接器构件上，可获得机械性的强连接，该连接可承受沿轴向的较大的力。此外，通过将臂附在距低温管道金属壁稍远处，可形成绝热空间，该绝热空间可避免臂变得过冷、并从而避免在臂的铰链端处的铰链变得过冷。
连接器构件可通过将挠性管的法兰与第一和第二金属管道连接起来而构成。可在法兰之间放置绝热材料。
或者，连接器构件可由诸如纤维增强复合材料之类的绝热材料制成，但也可以例如由钢板制成，且该钢板较臂的长度和绝热缝隙的高度而言相对薄些。这样，从臂到管道的传热截面积很小，可使臂获得良好的绝热效果，同时使臂与金属管道具有足够强的连接。
连接器构件在距管道金属壁预定距离处延伸，且臂沿各自管道延伸预定长度，从而在所述长度上确定在管道金属壁与臂之间的缝隙。
在臂与各自管道之间缝隙的宽度为低温输送管道外管径的0.1至0.5倍，且臂沿各自管道延伸。可抽空缝隙，但也可在缝隙中放置诸如玻璃纤维增强树脂、尼龙、xytrex、陶瓷材料之类的绝热材料。在一优选实施例中，臂在从其基座端延伸到铰链端件的同时逐渐远离管道。这样，可在臂与管道之间同时产生足够的绝热距离，且支撑环可具有相对大的直径，从而无需使挠性管接触支撑环就可适应挠性管的弯曲。
为减小在臂的基座端与铰链端件之间的传导截面，臂呈基本上中空的圆柱形，且其直径为管道直径的0.5至1倍。所述“圆柱形”不仅指圆形的圆柱形臂，而且也指具有非圆形封闭轮廓截面的臂，该非圆形例如可以是矩形或椭圆形。所述“中空”是指只有臂的壁是由强结构性材料制成的，而在臂的内空间中可以填满绝热材料。
可使用绝热室将臂的基座端围绕，且该绝热室可以被抽空或填以绝热材料。双壁挠性管可包括外管、内管、以及环形矫正件；所述外管经由外法兰被附到管道的外管上；所述内管包括挠性件和钢制法兰件，并经由内法兰与管道的内导管连接；所述环形矫正件环绕内法兰，且与外法兰连接。这样，可将法兰保持排列在轴向和径向位置，且在拆除外管进行维修时可轻易够到法兰。在2005年6月8日以本申请人的名义提出专利申请的欧洲专利申请号05105011.0中描述了用于本发明的适当的挠性低温双壁管道，在此文中将其作为参考。
本发明中的挠性联轴器可用于多种不同的位置和结构中，例如在水下或表面漂浮的LNG装载/卸载结构中，该装载/卸载结构例如可以是技师或搬运工(例如在船体中部的装载/卸载)或在低温中水输送管道中的硬管的一系列铰接式接头。

附图说明

下文将结合附图对本发明联轴器的一些实施例作详细说明。在图中：
图1为本发明低温联轴器的一实施例的透视图；
图2为图1中联轴器的纵向截面；
图3为图1中联轴器的横向截面；
图4为联轴器的一实施例，其中在臂与管道之间的缝隙中部分填以绝热材料，且基座端被装在绝热盒内；
图5为双壁低温挠性管的细节；
图6为一实施例，其中在联轴器法兰的外表面上附有万向接头；
图7为一实施例，其中在两个联轴器法兰之间附有万向接头；以及
图8-10为本发明联轴器不同结构的示意图。

具体实施方式

图1为本发明低温联轴器的结构1，该结构包括第一管道2和第二管道3。第一和第二管道2、3是使用诸如钢之类的相对刚性的材料制成的，但也可使用复合材料制成，且具有相对高的刚性。中间挠性管5经由联轴器法兰6、7将管道2、3互接起来。管道2、3经由万向接头9、11互接起来，且万向接头9、11具有将管道2与支撑环15连接起来的第一组臂11、13。第二组臂16、18将管道3与支撑环15连接起来。
臂11、13在其基座端20、22与连接器构件23连接，而臂16、18与连接器构件25连接。第一臂11、13的铰链端27、29经由铰链30、31被附到支撑环15上，从而使臂可绕轴30在枢轴上转动。臂16、18的端件32、33被附到在支撑环15中的铰点34、35上，从而可绕轴36在枢轴上转动。
正如可从图2和图3看出，臂16、18呈中空的圆柱形，且其上端向铰链34、35的方向逐渐远离管道3、5。基座端38、39位于距管道3的金属外壁40的稍远处，从而形成缝隙41。将臂16、18与管道3连接起来的连接器构件25由两块板42、43构成，这两块板被支承在管道3上，且围绕臂16、18。板42、43的厚度t小于缝隙41的高度H，从而只存在从臂16、18到冷外壁40的小传热截面积。
挠性管5包括挠性外壁45和绝热挠性内壁44。
在图4中示出环绕连接器构件23、25的绝热盒50、51，这些绝热盒可被抽空或填以绝热材料。此外，缝隙41被部分填以绝热材料52。
图5最后示出经由外联轴器法兰7与双壁低管3连接的双壁挠性管5。管道5包括与钢制法兰件57连接的挠性内管55。法兰件57与低管3的内管59的钢制法兰件58连接。内管59可使用挠性材料或钢、或含有金属或合成纤维或特氟隆材料等的复合材料制成。挠性外管60经由法兰件61与低管3的钢制外管62连接。法兰件57、58被环形矫正件63围绕，该矫正件63围绕，该矫正件63具有槽64，在该槽64中以绝热方式布置有侧面延伸件65。矫正件63的外连接器构件66被附到外管62的联轴器法兰7上。这样，可将外联轴器法兰7和内法兰件65的轴向和径向位置保持在明确的状态下，而内法兰件65可在分离外管60、62时被轻易够到。
图6示出一实施例，其中联轴器结构1的连接器构件23、25包括与法兰6、6’和7、7’连接的环形件，且法兰6、6’和7、7’将挠性管5与第一和第二管道2、3互接起来。在图6所示的实施例中，绝热材料55、56被布置在法兰6与6’以及7与7’之间，以避免从双壁管道2、3到挠性管5的传热。连接器23和25被安装在法兰6、7的外表面上。在图7所示的实施例中，连接器23、25位于法兰6、6’和7、7’之间，且法兰6、6’和7、7’被绝热材料55、56围绕，以避免从联轴器结构1到挠性管5的传热。
图8示出诸如LNG油轮70之类的液化烃油轮，它具有与中船装载卸载管汇72连接的漂浮软管71。在软管71的端部具有本发明的联轴器结构73。也有可能将若干软管71平行与单一联轴器73结构连接起来，以承受大的静态和动态力。
在例如图6和图7所示的实施例中，有可能在或靠近法兰6、7中的一或二者位置布置在线转环。这类在线转环或转环可承受在孔与联轴器结构连接的点处的转环力。
在图9所示的实施例中，水面处的LNG装载/卸载浮标经由联轴器结构77被附到水下低温中水软管76上(该水下低温中水软管76可部分漂浮在水面上)。浮标75经由锚绳78被锚定在海底上。
在图10所示的实施例中，若干刚性钢制低温管道79、80由诸如浮筒78之类的装载/卸载结构支承。管道79、80经由本发明的联轴器结构81、82被互接起来。