CN106151771A - 一种波纹金属软管管端防护装置 - Google Patents

Abstract

一种波纹金属软管管端防护装置，它包括防护底座和防护套筒，其中：防护底座和防护套筒固连，防护底座为连接结构，防护底座上设有定位销孔和螺纹孔，通过定位销和螺栓将防护底座固定在波纹管的管端法兰上。本发明可以在波纹金属软管发生弯曲变形时起到约束限制作用，可降低波纹金属软管的过大变形破坏、延长寿命、提高采油效率。

Description

一种波纹金属软管管端防护装置

技术领域 本发明属于机械装备制造领域，特别涉及一种管端防护装置。

背景技术 海上稠油热采主要采用波纹金属软管，就是用于连接移动注气驳船与深海采油平台，移动注气驳船通过软管向采油平台输送热蒸汽，达到稠油热采效果，以提高采油效率。该软管使用较好的防潮防水结构和保温材料，具有较强的柔韧性和抗疲劳弯曲能力，可长期承受高温高压饱和湿蒸汽的侵蚀。但是由于波纹金属软管端部所承受的反复弯曲变形超过其本身的强度极限，因此很可能会产生高应变低循环破坏，所以加强波纹金属软管的设计与防护变得越来越重要。

目前波纹金属软管多采用液压成形，在实际应用中，波纹金属软管中间部位无约束可自由弯曲变形，而波纹金属软管连接端，在变形中受到端部约束，易发生破坏。因此，需要在波纹金属软管连接端装置一种波纹金属软管管端防护装置，用来避免波纹金属软管连接端超出变形极限，导致破坏产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种波纹金属软管管端防护装置，可避免波纹金属软管连接端超出变形极限，造成破坏、更换周期短等缺点，大大提高波纹金属软管使用寿命、提高采油效率。

本发明包括防护底座和防护套筒，其中：防护底座和防护套筒固连，防护底座为连接结构，防护底座上设有定位销孔和螺纹孔，通过定位销和螺栓将防护底座固定在波纹管的管端法兰上。

工作中依靠防护套筒对波纹管弯曲起到约束限制作用，在一定弯曲角的前提下，保证波形的变形程度在一定范围内，减小波纹管在管端弯曲时产生过大大塑性变形，导致破坏。

管端防护装置的具体设计尺寸与波形参数有关，其影响管端防护装置的开口大小，管端防护装置防护套筒的开口直径可由以下公式确定：

$\mathrm{\Φ}=D+2(R_1-\sqrt{R_1^2-H^2})---\left(1\right)$

式中Φ——管端防护装置开口直径(mm)；

D——管端防护装置(mm)；

R₁——管端防护套筒筒壁圆弧半径(mm)；

H——管端防护装置高度(mm)。

管端防护套筒筒壁圆弧半径根据以下公式确定：

$R=\frac{d\sqrt{{\left(\frac{d-W}{2}\right)}^2+{(\frac{D}{2}+h-r_1)}^2}}{d-W}---\left(2\right)$

式中R——波纹软管最小弯曲半径(mm)；

W——波纹金属软管的波宽(mm)；

h——波纹金属软管的波高(mm)；

d——波纹金属软管的波距(mm)；

r₁——波纹金属软管的波峰半径(mm)。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明可以在波纹金属软管发生弯曲变形时起到约束限制作用，可降低波纹金属软管的过大变形破坏、延长寿命、提高采油效率。

附图说明

图1是本发明的示意简图；

图2是本发明防护底座示意简图；

图3是本发明防护套筒示意简图；

图4是本发明实施例1波纹金属软管示意简图；

图5是本发明实施例1波纹金属软管管端弯曲示意图。

图中：1-防护套筒、2-防护底座、3-螺纹孔、4-销孔、5-波纹管、6-管端法兰。

具体实施方式

在图1、图2和图3所示的波纹金属软管管端防护装置示意图中，防护底座2和防护套筒1固连，防护底座为连接结构，防护底座上设有2个定位销孔和6个螺纹孔，通过定位销和螺栓将防护底座固定在波纹管的管端法兰上。

管端防护装置的具体设计尺寸与波形参数有关，其影响管端防护装置的开口大小，管端防护装置防护套筒的开口直径可由以下公式确定：

$\mathrm{\Φ}=D+2(R_1-\sqrt{R_1^2-H^2})---\left(1\right)$

式中Φ——管端防护装置开口直径(mm)；

D——管端防护装置(mm)；

R₁——管端防护套筒筒壁圆弧半径(mm)；

H——管端防护装置高度(mm)。

管端防护套筒筒壁圆弧半径根据以下公式确定：

$R=\frac{d\sqrt{{\left(\frac{d-W}{2}\right)}^2+{(\frac{D}{2}+h-r_1)}^2}}{d-W}---\left(2\right)$

式中R——波纹软管最小弯曲半径(mm)；

W——波纹金属软管的波宽(mm)；

h——波纹金属软管的波高(mm)；

d——波纹金属软管的波距(mm)；

r₁——波纹金属软管的波峰半径(mm)。

实施例1

对直径D为100mm，波高h为10mm，波距d为12mm，波宽W为7mm的波纹管5(如图4所示)，管端防护装置的高度根据模拟和实际验证给定为120mm，依照上述公式(2)可得该型号波纹管的极限弯曲半径R＝108mm，故防护装置防护套筒的筒壁圆弧半径R₁＝120，通过公式(1)可得设计的管端防护装置防护套筒的开口直径Φ为340mm。如图5所示，防护底座2和防护套筒1固连，管端防护装置的防护底座通过定位销和螺栓将其固定在波纹管5的管端法兰6上。

实施例2

对直径D为100mm，波高h为12mm，波距d为12mm，波宽W为7mm的波纹管，管端防护装置的高度根据模拟和实际验证给定为120mm，依照公式(2)可得该型号波纹管的极限弯曲半径R＝112mm，故防护装置防护套筒的筒壁圆弧半径R₁＝120，故由公式(1)可得设计的管端防护装置防护套筒的开口直径Φ为340mm。

实施例3

对直径D为100mm，波高h为10mm，波距d为10mm，波宽W为7mm的波纹管，管端防护装置的高度根据模拟和实际验证给定为120mm。依照公式(2)可得该型号波纹管的极限弯曲半径R＝145mm，故防护装置防护套筒的筒壁圆弧半径R₁＝145，故由公式(1)可得设计的管端防护装置防护套筒的开口直径Φ为232mm。

实施例4

对直径D为120mm，波高h为10mm，波距d为12mm，波宽W为7mm的波纹管，管端防护装置的高度根据模拟和实际验证给定为120mm，依照公式(2)可得该型号波纹管的极限弯曲半径R＝152mm，故防护装置防护套筒的筒壁圆弧半径R₁＝152，故由公式(1)可得设计的管端防护装置防护套筒的开口直径Φ为217mm。

Claims (1)

1.一种波纹金属软管管端防护装置，其特征在于：它包括防护底座和防护套筒，防护底座和防护套筒固连，底座为连接结构，防护底座上设有定位销孔和螺纹孔，通过定位销和螺栓将防护底座固定在波纹管的管端法兰上；

所述防护套筒的开口直径计算方法及筒壁圆弧半径计算方法如下：

防护套筒开口直径由以下公式确定：

$\mathrm{\Φ}=D+2(R_1-\sqrt{R_1^2-H^2})---\left(1\right)$

式中：Φ——管端防护装置开口直径(mm)；

D——管端防护装置(mm)；

R₁——管端防护套筒筒壁圆弧半径(mm)；

H——管端防护装置高度(mm)。

防护套筒筒壁圆弧半径根据以下公式确定：

$R=\frac{d\sqrt{{\left(\frac{d-W}{2}\right)}^2+{(\frac{D}{2}+h-r_1)}^2}}{d-W}---\left(2\right)$

式中：R——波纹软管最小弯曲半径(mm)；

W——波纹金属软管的波宽(mm)；

h——波纹金属软管的波高(mm)；

d——波纹金属软管的波距(mm)；

r₁——波纹金属软管的波峰半径(mm)。