CN100535495C - 双壁管道 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双壁管道，该双壁管道具有：内部高压管(1)，该内部高压管具有内部流动空间，该内部流动空间用于有害和/或易燃液体，尤其是要注入的燃料或液压油；和外部防护管(2)，该外部防护管同轴地安装在内部管道的周围，具有介于内部管道和外部管道之间的外部流动空间，用于有可能来自内部管道的泄漏或溢出液体，其中防护管(2)具有数个基本上沿纵向设置的纵贯其内表面(21)的凹槽(23)；内部高压管(1)是紧密配合到防护管(2)中的；并且在弯折所述双壁管道(100)之后，双壁管道(100)在弯折工艺的形变造成的表面压力的作用下结合为一体。

Description

双壁管道
技术领域
本发明涉及一种双壁管道，该双壁管道具有内部高压管道和外部保护管道，所述内部高压管道具有用于有害和/或易燃液体(尤其是要注入的燃料或液压油)的内部流动空间，所述外部保护管道同轴地设置在内部管道外围，具有介于内部管道和外部管道之间的外部流动空间，该外部流动空间用于可能有的来自内部管道的泄漏或溢出液体。
背景技术
输送有害和/或易燃液体(比如燃料、液压油、酸或其它液体)的工业钢管需要有外部保护作为溢出防护的手段。按照SOLAS(海上人命安全公约)条例的要求，这种类型的溢出防护对于船上的主和辅发动机来说是强制性的。今天的标准是使用柔性软管或单层管包裹承压管。我们正在讨论的是两种独立的管道或者实现这一要求的管道和软管。
柔性软管通常是用复杂的距离保持架装配起来的。软管和距离保持架这两种组件的振动特性不同，造成这些距离保持架仅有有限的使用寿命。出于这一原因，导致还没有到规定的时间，保护软管就开始与加压管接触并且开始造成机械损伤。使用普通钢管作为保护管的解决方案会由于在制造加工期间弯折管道而造成组件之间存在不确定的接触面的同类问题。接触腐蚀会对两种管道造成损害。归纳这些细节，可以这样讲：直到现在，都需要两个组件来满足双壁管道的要求，以便对承压管有任何有效的溢出防护。
尤其是在用作船只的主或辅发动机或者发电厂中用于产生热量和/或电流的大型内燃机的领域中，已经知道将柴油机的燃料管道设置在另一个管道外壳内来将可能有的泄漏保留在外壳之内。在发生泄漏的情况下，可以在外壳内部将泄漏燃料送走，远离接近发动机的地方。在欧洲专利申请EP1150006A2中介绍了这样一种利用双壁燃料管道系统的方法。
此外，在美国专利US6286556B1中，在具体实施方式中公开了一种带有外部防护管的用于柴油机的高压燃料注入管，以便防止燃料散落或泄漏到发动机外部。不过，防护管具有略大于注入管外径的内径，所以两种管道在横截面内是彼此不相接的。来自发动机的振动造成双壁燃料管道的非一体部分发生不同的振荡。
尤其是对于用于二冲程柴油机的燃料注入管，要在高压下将相当大的燃料量通过喷嘴喷射到汽缸中。从而从接近大气压力到高达700巴的高喷射压力的往复运动载荷、高达100℃的燃料管道内部和周围的环境热量及摩擦引生热量要求使用高质量的管道，而这些管道是容易遭到损坏的。这样，不确定的不同振动、不确定的接触表面以及其它不正常情况都可能损坏这两种管道。
发明内容
因此本发明的目的是提高双壁管道的使用寿命并且降低生产成本。
本发明提供了一种双壁管道，包括：内部高压管，该内部高压管具有内部流动空间，该内部流动空间用于有害和/或易燃液体；外部防护管，该外部防护管同轴地安装在内部高压管的周围，具有介于内部高压管和外部防护管之间的外部流动空间，用于有可能来自内部高压管的泄漏或溢出液体，其中防护管具有数个沿纵向设置的纵贯其内表面的凹槽；内部高压管是紧密配合到防护管中的；其特征在于所述内部高压管是钢管；所述外部防护管是钢管；和在弯折所述双壁管道之后，双壁管道在弯折工艺的形变造成的表面压力的作用下结合为一体。
按照本发明，防护管具有数个基本上沿轴向设置的纵贯其内表面的凹槽，从而这些凹槽起到了用于可能有的泄漏或溢出液体的外部流动空间的作用。为了使得高压内部管道能够装配到防护管中，在两个套叠在一起的管道之间仅有很小的间隙。这样就可以将内部管道推入到防护管内。然后通过冷弯折工艺将该双壁管道形成为对于发动机等而言的期望构形。由弯折工艺造成的两个套叠在一起的管道的材料发生的形变促成了双壁管道的两个部件结合为一体而成为一个部件。
所以这种双壁管道表现出象是单一部件管道的性能。由于管道的这一结合为一体，振动不会造成防护管和高压管之间的任何损伤，因为按照本发明的双壁管道在此类载荷下是作为一个整体进行工作的。通过使用直接安装在防护管外表面上的支架，能够轻松制止振动。结果，按照本发明的双壁管道具有得到相当大提高的使用寿命。
内部高压管与防护管之间的优选间隙是小于0.5mm，0.2mm尤佳。高精度内部管道通常具有0.06mm的公差。采用具有相同公差的防护管并且使两个管道之间的间隙为0.2mm，可以用手将高压管紧密地推入到防护管内。通过弯折工艺，创造必要的变形并且在表面压力的作用下实现了结合为一体而成为一个部件。按照发动机制造厂家的要求，弯折是在低温条件下进行的。
为了在弯折工艺之后有大部分均匀的表面压力，凹槽在防护管的内表面上是沿圆周方向规则间隔开来的。由此将弯折所引入的应力和应变分布到易损高压管的外表面的整个圆周上。最好在防护管的内表面上设置有三到十二个，尤其是六个，沿轴向取向的凹槽。
按照本发明的实施方式，各个凹槽具有接近w＝(π/2n)·ID2的横截面宽度w，其中：n是防护管内凹槽的数量；而ID2是防护管的内径。这样，防护管内表面的几乎一半都可以接触内部高压管的外表面。
最好外部流动空间的横截面面积大于内部流动空间的横截面面积，以便满足SOLAS的要求。
按照本发明的实施方式，内部管道具有大于防护管的硬度。这样，非常易损的压力管在弯折工艺期间几乎不会受到影响。更加确切地讲，必须这样更精确地来选择防护管的材料：即使使用极端的弯折角度和/或半径，压力管也不会受到任何机械损害，象任何的凹槽或者表面损伤的影响。
为了防止结合为一体的双壁管道内因热变化而出现应力，内部管道的材料具有与防护管的材料基本相同的热膨胀系数。
在优选实施方式中，内部高压管是钢管，尤其是由材料St 52.4制成的钢管，并且尤其是含有C、Si、Mn、P、S和/或Al的钢管，并且外部管道是钢管，尤其是由材料St 35制成的钢管，并且尤其是经过NBK精加工的钢管。
附图说明
在下文中，将参照附图在具体实施方式中介绍本发明，其中
附图1表示按照本发明的双壁管道的横截面图，和
附图2以举例的方式用示意图表示用于柴油机的按照本发明的经过弯折的双壁燃料管。
附图标记列表
100双壁管道
1内部高压管
11内表面
12外表面
2防护管
21内表面
22外表面
23凹槽
B弯折部分
具体实施方式
附图1表示由内部高压管1和外部防护管2组成的双壁管道100的横截面图。
内部高压管1是由材料St 52.4制成的无缝精密钢管。该钢管的精加工首选NBK。该钢管包含占很小百分比的元素C、Si、Mn、P、S和/或Al。
举例来说，大型柴油机(尤其是用作船只的主和辅发动机的大型柴油机，并且特别是对二冲程柴油机而言)的高压管1可以具有下列尺寸：外径OD1＝20mm，内径ID1＝9mm同时壁厚度为5.5mm。高压燃料注入管耐受测试压力高达1,350巴并且加热到120℃。
对于这些要求，需要使用低粗糙度的并且在内表面11上仅有少量疵点的高精度钢管。最好，高压管1的内表面11具有±0.10mm的公差。而且高压管1的外表面12具有±0.06-0.08mm的公差。
防护管2是同轴地安装到内部高压管1上的。由此防护管2的内径ID2仅仅略大于内部高压管1的外径OD1。按照前面介绍的具有20.00mm外径OD1的内部高压管1的实施方式，外部防护管2的内径ID2为20.20mm。
在防护管2的内表面21上，设置了6个凹槽23，这些凹槽23沿轴向纵贯整个管道延伸。防护管2具有外径OD2为27.00mm的圆柱形外表面22，结果得到3.4mm的壁厚度。由于存在深度为1.4mm的凹槽23，防护管2的壁厚度在凹槽23的区域减小到了2.00mm。
为了完成燃料注入管的加工制造，将会把由内部高压管1和外部防护管2构成的双壁管道100冷弯折成适合该燃料注入管将要安装于其中的柴油机的构形。在这一弯折工艺期间，由于在双壁管道的弯折部分B中造成的两个管道1、2的形变，借助于表面压力而实现所述结合为一体。在附图2中示出了弯折燃料注入管的例子。
由于防护管2的带有纵贯该管道内表面21的数个轴向凹槽23的特殊设计，故而也将其称为“星形管”，因为就象附图1那样，它的横截面看起来象一颗星星。星形管2的凹槽23提供了对可能有的泄漏液体进行溢出防护所需要的外部流动空间。这些液体将会流过星形管2的凹槽23到达管道末端，并且可以按照SOLAS的要求连通到报警系统上。

Claims (15)

1.一种双壁管道，包括：
-内部高压管(1)，该内部高压管具有内部流动空间，该内部流动空间用于有害和/或易燃液体，
-外部防护管(2)，该外部防护管同轴地安装在内部高压管的周围，具有介于内部高压管和外部防护管之间的外部流动空间，用于有可能来自内部高压管的泄漏或溢出液体，
其中
-外部防护管(2)具有数个沿纵向设置的纵贯其内表面(21)的凹槽(23)；
-内部高压管(1)是紧密配合到外部防护管(2)中的；其特征在于
-所述内部高压管(1)是钢管；
-所述外部防护管(2)是钢管；
和
-在弯折所述双壁管道(100)之后，双壁管道(100)在弯折工艺的形变造成的表面压力的作用下结合为一体。
2.按照权利要求1所述的双壁管道，其特征在于，内部高压管(1)与外部防护管(2)之间的间隙小于0.5mm。
3.按照权利要求2所述的双壁管道，其特征在于，内部高压管(1)与外部防护管(2)之间的间隙小于0.2mm。
4.按照权利要求1或2所述的双壁管道，其特征在于，凹槽(23)在外部防护管(2)的内表面(21)上是沿圆周方向规则间隔开来的。
5.按照权利要求4所述的双壁管道，其特征在于，在外部防护管(2)的内表面(21)上设置有三到十二个沿轴向取向的凹槽(23)。
6.按照权利要求5所述的双壁管道，其特征在于，所述凹槽(23)为六个。
7.按照权利要求1所述的双壁管道，其特征在于，各个凹槽(23)具有为w＝(π/2n)·ID2的横截面宽度w，
其中：n是外部防护管(2)内的凹槽(23)的数量；和
ID2是外部防护管(2)的内径。
8.按照权利要求1所述的双壁管道，其特征在于，外部流动空间的横截面面积大于内部流动空间的横截面面积。
9.按照权利要求1所述的双壁管道，其特征在于，内部高压管(1)具有大于外部防护管(2)的硬度。
10.按照权利要求1所述的双壁管道，其特征在于，内部高压管(1)的材料具有与外部防护管(2)的材料相同的热膨胀系数。
11.按照权利要求1所述的双壁管道，其特征在于，内部高压管(1)由材料St 52.4制成。
12.按照权利要求11所述的双壁管道，其特征在于，所述材料St 52.4含有C、Si、Mn、P、S和/或Al。
13.按照权利要求1所述的双壁管道，其特征在于，外部防护管(2)由材料St35制成。
14.按照权利要求13所述的双壁管道，其特征在于，所述材料St 35经过NBK精加工。
15.按照权利要求1所述的双壁管道，其特征在于，所述有害和/或易燃液体是要注入的燃料或液压油。
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