[發明專利]套筒式熱補償器在海底管線防屈曲領域中的應用

有效

• 申請號: 201810045903.X
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN108386642B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 劉潤;李成鳳
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F16L51/00
• 分類號: F16L51/00
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

1.套筒式熱補償器在海底管線防屈曲領域中的應用，其特征在于：

套筒式熱補償器包括外套管、外套壓管、內管、壓緊螺栓、滾動軸承和密封橡膠層；外套管與外套壓管同軸設置，二者通過壓緊螺栓連接形成套筒式熱補償器兩端的左套筒結構和右套筒結構，在左套筒結構和右套筒結構之間同軸設置內管，外套管包括側段、粗段、中段、細段和外套管凸起，內管的內徑等于外套管側段和粗段的內徑，沿外套管細管的內壁設置密封橡膠層，在密封橡膠層的兩端設置前滾動軸承和后滾動軸承，前滾動軸承和后滾動軸承與內管相匹配，外套壓管內壁上沿軸向等距設置軸向限位器，軸向限位器由軸向限位基座、軸向限位柄、轉動螺栓和扭力彈簧組成，軸向限位基座焊接于外套壓管的內壁上，沿管道軸向等距分布，同組軸向限位基座在外套壓管內壁同一圓周上均勻分布，軸向限位柄設置于軸向限位基座之間，軸向限位柄上與軸向限位基座上設置有等徑的圓孔，轉動螺栓穿過圓孔將軸向限位柄與軸向限位基座連接在一起，轉動螺栓的外側設置有兩組扭力彈簧，兩組扭力彈簧的外側端分別與軸向限位基座連接，兩組扭力彈簧的內側端分別與軸向限位柄連接；在內管的外壁上位于外套壓管內側的區域內沿圓周設置有軸向限位凹槽，軸向限位凹槽由直平面與曲面交替連接組成，曲面與軸向限位柄下端曲面的曲率相同，內管的兩端嵌入于外套管的前滾動軸承、密封橡膠層和后滾動軸承內；

套筒式熱補償器的兩端連接于常規管線，在第一次輸送高溫高壓介質時，管線在溫壓聯合作用下產生壓應力及膨脹變形趨勢，熱補償器的內管與外套管發生相對運動，壓應力通過管道在套筒式補償器段沿軸向伸長進行釋放，實現管道熱補償，防止管線發生整體屈曲破壞；降溫時，管線升溫時所產生的變形量有減小的趨勢，內管與外套管之間產生與原有運動方向相反的相對運動趨勢，外套壓管內壁的軸向限位柄卡在焊接在內管外壁的軸向限位凹槽內，限制管線反向運動，管線因無法收縮而產生預拉應力，在管線第二次及以后所有工作循環中，軸向限位使管線產生的預拉應力可抵消部分溫壓聯合作用產生的壓應力，從而防止管線發生整體屈曲。

2.根據權利要求1所述的套筒式熱補償器在海底管線防屈曲領域中的應用，其特征在于：所述的外套管的側段用于連接常規的輸送管道，側段和粗段具有相同的內徑，粗段、中段和細段具有相同的外徑，粗段管壁的厚度大于中段管壁的厚度，中段管壁的厚度大于細段管壁的厚度，外套管凸起設置于細段的末端。

3.根據權利要求1所述的套筒式熱補償器在海底管線防屈曲領域中的應用，其特征在于：所述的外套壓管的外壁上設置有外套壓管凸起，壓緊螺栓設置于外套壓管的外套壓管凸起和外套管的外套管凸起之間。

4.根據權利要求1所述的套筒式熱補償器在海底管線防屈曲領域中的應用，其特征在于：所述的前滾動軸承和后滾動軸承的內徑略大于內管的外徑，前滾動軸承和后滾動軸承內設置有鋼珠，內管與軸承中的鋼珠相接觸，在保證內管、外套管與滾動軸承三者同心的同時，使內管、外套管間的相對運動阻力為滾動摩擦力。

5.根據權利要求1所述的套筒式熱補償器在海底管線防屈曲領域中的應用，其特征在于：所述的軸向限位基座的數量為一共為4—8組，每組由6—16個軸向限位基座構成。

6.根據權利要求1所述的套筒式熱補償器在海底管線防屈曲領域中的應用，其特征在于：所述的軸向限位柄與軸向限位凹槽的曲面相匹配，以確保軸向限位柄可以卡在軸向限位凹槽內，曲面的數量為4-8個，與軸向限位器的軸向設置數量相同，兩個相鄰的曲面之間的距離與軸向相連的軸向限位器之間的距離相等。