CN106287077B - 一种流体滑环 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流体滑环，涉及滑环技术领域，为了解决现有技术中，在恶劣海况下，高温高压的大口径流体滑环运行可靠性较差的问题。本流体滑环内流道输送流体的温度为200℃，压力为11Mpa，通径为250mm；外流道流体温度为70℃，压力为11Mpa，通径为408mm；该流体滑环接收用户输送过来的淡水，通过海上核动力平台，加温到200℃输送给用户。现有的流体输送滑环无法达到高温高压的输送能力。该流体滑环根据用户所需的大流量高温高压流体，采用同轴插入式结构，实现多流道的高温高压的回转密封，满足防气液两相介质的冲蚀要求，并且保证恶劣海况下流体滑环运行安全、可靠。将流体输送介质的温度、压力和流量参数等级提高到一个新的层数。
Description
技术领域
本发明涉及滑环技术领域，尤其涉及一种流体滑环。
背景技术
海洋核动力高温高压大口径流体滑环主要是用来向目标用户提供满足一定压力、温度以流量要求的介质，其用户主要是稠油开采。稠油的黏度对温度十分敏感，只要温度升高8-10℃时，其黏度就降低1倍，故以高压饱和蒸汽注入油层，先吞后吐进行热采，能达到良好效果，其采收率可达到40％-60％的水平。热采需要的压力和注入速度的参数要求也很大，研究一种高温高压大口径的流体滑环，是有效开发稠油的关键。
目前，海上单点系泊所使用的多流道的流体滑环，基本为低温低压流体滑环，大口径高压力的流体滑环，产生的介质轴向力较大，密封和旋转的可靠性和安全性较差，而高温旋转动密封，寿命和可靠性，是水滑环运行的关键技术。
流体长期可靠运行是海洋核动力平台与目标用户正常运作的必要条件。合理设计高温高压条件下双流道流体滑环结构是实现流体滑环长期可靠运行的关键；选择合适回转密封方式，以提高滑环使用寿命和运行可靠性。针对单点系泊高温高压流体的输送，目前急需研究一种耐温、耐压、能够可靠密封的大口径流体滑环。
发明内容
本发明的实施例提供一种流体滑环，为了解决现有技术中，在恶劣海况下，高温高压的大口径流体滑环运行可靠性较差的问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种流体滑环，包括固定筒体、固定法兰盖、旋转头、滑动轴承、旋转密封圈、顶部法兰和侧部法兰；所述顶部法兰为内环流道入口，所述侧部法兰为外环流道出口；所述内环流道和外环流道实现单点系泊旋转平台两流道流体的输送；所述流体滑环采用一个双密封系统，在内环之间、外环与所述固定筒体之间各设置两道旋转密封，所述旋转密封圈用于密封流体的介质力，同时形成摩擦副，在系泊负荷的作用下，须内外不漏、抗腐蚀、能适应两种流体成分和流速的要求；所述固定法兰盖、固定筒体、旋转头三者通过材质为35CrMoA的螺栓连接成为一体，所述固定筒体内部设有对中筋板。
其中，所述固定法兰盖与固定筒体之间设有滑动轴承，并容纳所述旋转头下部的凸台结构在其中做回转运动；旋转法兰环与二者间均留有一定游隙保证法兰环在外力的作用下实现回转；在外力的作用下通过滑动轴承，旋转头能够自由旋转。
优选地，所述固定筒体为圆筒形结构，固定筒体的下法兰结构，需要校核法兰的强度和刚度；厚度需要具有一定的腐蚀裕量，表面具有防腐性。
其中，所述旋转密封圈材料采用PTFE。
优选地，所述流体滑环和所述旋转头之间采用衬垫推力轴承，衬垫推力轴承采用能干摩擦用的碳素织物ACM L2。
本发明的有益效果为：本发明实施例提供的流体滑环，主要是单点系泊旋转平台用来向目标用户传质、传热的主要部件，其用户主要是渤海湾的稠油开采，稠油开采技术的探索，需要更高的压力和温度的热流体，提高采油效率。符合国家和中海油的长期发展方向，因此，需要解决大流量的高温高压流体输送问题。本流体滑环内流道输送流体的温度为200℃，压力为11Mpa，通径为250mm；外流道流体温度为70℃，压力为11Mpa，通径为408mm；本流体滑环接收用户输送过来的淡水，通过海上核动力平台，加温到200℃输送给用户。现有的流体输送滑环无法达到高温高压的输送能力。
该流体滑环根据用户所需的大流量高温高压流体，采用同轴插入式结构，实现多流道的高温高压的回转密封，满足防气液两相介质的冲蚀要求，并且保证恶劣海况下流体滑环运行安全、可靠。将流体输送介质的温度、压力和流量参数等级提高到一个新的层数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅为本发明的一些实施例，对于本领域或普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种流体滑环的结构示意图。
图中：1-固定筒体、2-固定法兰盖、3-旋转头、4-滑动轴承、5-旋转密封圈，6-顶部法兰，7-侧部法兰。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
参见附图1，本发明实施例提供了一种流体滑环，所述流体滑环包括固定筒体1、固定法兰盖2、旋转头3、滑动轴承4、旋转密封圈5、顶部法兰6、侧部法兰7。固定法兰盖2、固定筒体1、旋转头3三者通过高强度螺栓把持成为一体。固定法兰盖2与固定筒体1之间设有滑动轴承4，并容纳旋转头3下部凸台结构在其中做回转运动。旋转头3与固定筒体1间依靠旋转密封圈5密封。固定筒体1和旋转头3内部均设有对中筋板。确保两流道同轴旋转。
本流体滑环固定筒体1上端面设有定位台阶，固定法兰盖2下端面设有定位凹槽，与固定筒体1的定位台阶通过公差配合，固定筒体1与旋转头3旋转密封面通过焊后二次精加工工艺，确保密封面与定位台阶的同轴度，保证内外环具有较高的回转精度。具有较小的倾覆力矩，减少因自身重量或受到的惯性力的作用产生的偏移导致的间隙量分布不均。本流体滑环采用主动密封和自紧密封的组合密封方式，低压密封通过自主密封的压缩量提供，高压密封通过唇形口的自紧密封实现，提高流体滑环使用寿命和运行的可靠性。
该流体滑环不但具有结构简单、承载能力大、密封性能高，容易安装维护、安全可靠等特点，而且还具有适应复杂的自然气候及恶劣海况的能力。
内环流道和外环流道实现单点系泊旋转平台两流道流体的输送。流体滑环采用一个双密封系统，在内环之间、外环与固定筒体之间各设置两道旋转密封，旋转密封圈5主要用于密封流体的介质力，同时形成摩擦副，在系泊负荷的作用下，必须做到内外不漏，抗腐蚀性强，能适应两种流体成分和流速高的要求。
固定法兰盖2、固定筒体1、旋转头3三者通过M36×3，材质为35CrMoA的高强度螺栓把持成为一体。固定筒体1内部设有对中筋板。
固定法兰盖2与固定筒体1之间设有滑动轴承4，并容纳旋转头3下部凸台结构在其中做回转运动。旋转法兰环与二者间均留有一定游隙保证法兰环在外力的作用下实现回转。在外力的作用下通过滑动轴承4，旋转头3能够自由旋转。
流体滑环固定筒体1为圆筒形结构，设计过程中需要确定其壁厚，固定筒体1的下法兰结构，设计中需要校核法兰的强度和刚度。考虑到固定筒体1使用的特殊性，在海上的环境恶劣，腐蚀情况严重，设计厚度时需要增加腐蚀裕量，并对表面进行防腐处理。
流体滑环在双流道运行时，内部为高温高压淡水，外部为高压淡水，其结构设计是保证长期可靠运行的关键因素。双流道密封，维护和更换不便，要求使用寿命长，对其可靠性提出了很高的要求。如何选择密封结构，是保证水滑环在恶劣海洋环境下的安全性、可靠性需要解决的关键技术之一。旋转密封圈材料采用PTFE，由于PTFE拥有极低的摩擦系数0.02～0.04，自润滑性能好，耐高温、耐腐蚀、电绝缘性能优良。
流体滑环使用于恶劣的海洋环境下，合理的结构设计是保证长期可靠运行的关键。同时，需要选用承载能力高的回转滑动轴承以保证水滑环回转灵活、可靠。本方案设计中，通过高强度螺栓紧固固定筒体和固定法兰盖平衡流体的轴向力，流体滑环的回转过程中，只需要克服旋转头3和固定筒体1间产生的支座反力的摩擦力，保证旋转头3的回转。流体滑环和旋转头3之间采用衬垫推力轴承，衬垫推力轴承采用能干摩擦用的碳素织物ACML2。
碳素织物ACM L2推力轴承的优点：推力滑动轴承可以干摩擦，不需要润滑。径向尺寸小，承载能力高。衬垫推力滑动轴承是保证旋转头在恶劣海洋环境下的安全性、可靠性需要解决的关键环节。
本发明实施例提供的流体滑环，主要是单点系泊旋转平台用来向目标用户传质、传热的主要部件，其用户主要是渤海湾的稠油开采，稠油开采技术的探索，需要更高的压力和温度的热流体，提高采油效率。符合国家和中海油的长期发展方向，因此，需要解决大流量的高温高压流体输送问题。本流体滑环内流道输送流体的温度为200℃，压力为11Mpa，通径为250mm；外流道流体温度为70℃，压力为11Mpa，通径为408mm；本流体滑环接收用户输送过来的淡水，通过海上核动力平台，加温到200℃输送给用户。现有的流体输送滑环无法达到高温高压的输送能力。
该流体滑环根据用户所需的大流量高温高压流体，采用同轴插入式结构，实现多流道的高温高压的回转密封，满足防气液两相介质的冲蚀要求，并且保证恶劣海况下流体滑环运行安全、可靠。将流体输送介质的温度、压力和流量参数等级提高到一个新的层数。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种流体滑环，其特征在于：包括固定筒体、固定法兰盖、旋转头、滑动轴承、旋转密封圈、顶部法兰和侧部法兰；旋转头包括上外环、上内环和旋转法兰环，旋转法兰环固设于上外环下端，固定筒体包括下外环和下内环，所述上内环和下内环旋转配合并形成内环流道，所述上外环和下外环及旋转法兰环旋转配合并形成外环流道，上内环和上外环之间设有推力轴承，下内环和下外环之间设有推力轴承；顶部法兰设于上内环上端，所述顶部法兰为内环流道入口，侧部法兰设于上外环右侧，所述侧部法兰为外环流道出口；所述内环流道和外环流道实现单点系泊旋转平台两流道流体的输送；所述流体滑环采用一个双密封系统，在上内环与下内环之间、旋转法兰环与下外环之间各设置两道旋转密封圈，所述旋转密封圈用于密封流体的介质力，同时形成摩擦副，在系泊负荷的作用下，须内外不漏、抗腐蚀、能适应两种流体成分和流速的要求；所述旋转法兰环、固定法兰盖和下外环三者通过材质为35CrMoA的螺栓连接成为一体，所述固定筒体内部设有对中筋板；旋转法兰环下部设有凸台结构，固定法兰盖与下外环之间设有滑动轴承，并容纳所述凸台结构在固定法兰盖与下外环之间做回转运动；旋转法兰环分别与固定法兰盖和固定筒体间均留有一定游隙保证旋转法兰环在外力的作用下实现回转；在外力作用下通过滑动轴承，旋转头能够自由旋转。
2.根据权利要求1所述流体滑环，其特征在于：所述固定筒体为圆筒形结构，下外环为法兰结构，其需要校核法兰的强度和刚度，厚度需要具有一定的腐蚀裕量，表面具有防腐性。
3.根据权利要求1所述流体滑环，其特征在于：所述旋转密封圈材料采用PTFE。
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