CN112161121B - 一种耐压双层输送管道 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种耐压双层输送管道，其在安装的沉入海底过程中直接采用海水进行充注，减少了运输、装吊过程中的总重量，同时减少了生产过程中直接充注液体导致的工序和成本增加；包括内管、外管和止屈装置，所述内管由多个内管段拼接成，所述外管由多个外管段拼接成，所述止屈装置包括外管连接环、内管连接环和支撑体，所述外管上还设置有自动注水阀，所述自动注水阀在管道沉入海底过程中控制海水自动充注进内管和外管之间的环状空间中，以减缓海水静压对管道的压力影响。

Description

一种耐压双层输送管道
技术领域
本发明属于石油化工输送设备、深水设备技术领域，具体涉及一种耐压双层输送管道。
背景技术
管道及线路输送是能源行业的血液命脉，其初期基建和后期的运行维护过程都需要投入大量成本，管线发生故障相应也会产生巨大经济损失。随着海洋油气开发，海洋与陆地之间的管道输送需求也越来越高，因而诞生了海底输油管道，深海输油管道一般均是由内管和外管构成，内管起到输送油气的作用，外管用以保护内管，防止在内部油压和外部深海水压作用下管道被破坏。
目前的深海海底输油管道在铺设和操作过程中依然存在诸多问题，一方面是内管和外管之间的环形空间内一般注入流体以产生一定静压力，其需要消耗大量流体且使得管道整体重量增大很多；另一方面是管道屈曲问题，管道外部水压太大或发生碰撞时，会使管道发生凹陷而屈曲，而且屈曲的传播速度很快，管道某一点发生屈曲时，屈曲变会沿其长度方向以数百米每秒的速度传播，从而使整个管道结构发生失效破坏，造成巨大的经济损失，管道内油料的泄漏还会造成生态环境的污染破坏。
因此有必然对现有技术中的深海输油管道做进一步研发，以解决内外管之间充注的流体浪费以及屈曲问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐压双层输送管道，其在安装的沉入海底过程中直接采用海水进行充注，减少了运输、装吊过程中的总重量，同时减少了生产过程中直接充注液体导致的工序和成本增加。
本发明采用的技术方案如下：一种耐压双层输送管道，其特征在于，包括内管、外管和止屈装置，所述内管由多个内管段拼接成，所述外管由多个外管段拼接成，所述止屈装置包括外管连接环、内管连接环和支撑体，相邻两内管段之间由内管连接环固定连接，相邻两外管段之间由外管连接环固定连接，所述支撑体位于外管连接环和内管连接环之间，使得止屈装置为一体式结构且当一个管段发生屈曲时，支撑体阻断屈曲的传播；
所述外管上还设置有自动注水阀，所述自动注水阀在管道沉入海底过程中控制海水自动充注进内管和外管之间的环状空间中，以减缓海水静压对管道的压力影响，具体的，所述外管上开设有进水口，所述自动注水阀包括密封板、阀杆、推板、弹簧和锁定装置，所述密封板位于内管和外管之间的环状空间内，对应进水口的位置用于实现充注完成后进水口的封堵，所述阀杆与密封板固定连接在一起，且阀杆通过进水口伸出外管外部，所述推板上设置有通孔，所述阀杆穿过所述通孔且阀杆的端部设置有位置可调的锁定装置，所述锁定装置将推板可滑动的限位的套设在阀杆上，所述推板与外管外壁面之间设置有弹簧，所述弹簧提供将推板推离外管的弹性趋势；所述推板与外管的外壁面之间还设置有固定拉杆，所述固定拉杆两端分别与外管外壁面和推板固定连接以将推板的初始位置固定，且固定拉杆的长度小于锁定装置与密封板之间阀杆的长度，即推板处于初始位置时，所述密封板不堵塞所述进水口；所述固定拉杆选择为在设定压力下失效的材料或结构，例如承受50米静水压力时，固定拉杆碎裂从而无法抗衡弹簧的弹力。
具体的，所述固定拉杆为中空椭圆柱形，其选用脆性材质，并在设计的静水压力下变形或破裂，从而使其提供的拉力无法继续保持推板相对于外管固定不动，从而弹簧推动推板远离外管外壁面，并通过阀杆带动密封板贴紧在外管内壁面上，对进水口形成封堵。
所述密封板临近外管内壁面的侧面上通过凹槽设置有环形密封圈，所述环形密封圈加强密封板与外管内壁面接触时的密封效果。
由止屈装置分隔开的两段内外管之间的环形空间相互之间由支撑体封闭，每一个外管段上均设置有一组或多组自动注水阀，用以对该管段的环形空间充注海水。
下面对本发明的工作原理作简单介绍，以帮助本领域技术人员更好的理解本发明：初始状态时，固定拉杆的拉力克服弹簧施加到推板的弹力，将推板与外管之间的距离固定，该距离小于推板与密封板之间的距离，从而使密封板在初始状态开放外管上进水口，当管道沉入水中后，水流通过进水口进入外管和内管之间的环形空间；
当管道下沉到水压达到设计压力的海底深度时，固定拉杆在海水静压力作用下破碎等断裂失效，弹簧的弹力将推板向远离外管的方向推动，推板通过锁定装置和阀杆带动密封板抵紧接触外管内壁面，从而使密封板封堵进水口，停止海水充注；
当管道所在海底的水压超出预计，例如下沉深度大于预估深度时，海水压力克服弹簧推力打开密封板，继续向管道内充注海水，当管道内海水压力继续增加至管道内海水压力和弹簧推力之和大于外部海水压力时，密封板重新封堵进水口，使得外管内外的水压差保持在设计的压差范围内，防止外管承压过大而屈曲。
本发明的优点在于：
1、双层输送管道在安装前总重量远轻于常规的提前充注液体的双层管道，因此现有服役的管道铺设船只不需要进行改装或新增；从生产至安装铺设的运输过程中总重量下降；不需要消耗生产地的水资源，生产成本因此下降很多；
2、对固定拉杆的壁厚进行不同设计或者固定拉杆内部增加蜂窝式支撑结构使固定拉杆具备不同的失效压力，从而使管道适应不同深度的海水静压力；
3、调节锁定装置的位置，可调节推板与密封板之间的相对最远距离，进而可调节弹簧通过阀杆传递施加到密封板与外管内壁面之间的贴紧力，贴紧力不同时，外部海水静压力推动密封板向内移动所需要的压力也不同，从而改变外管内外之间的压差，增强本发明双层输送管道的适应性。
附图说明
图1是本发明双层输送管道整体结构示意图；
图2是本发明双层输送管道的自动注水阀结构示意图；
图3是本发明双层输送管道的自动注水阀立体结构示意图；
图4是本发明固定拉杆实施例结构示意图；
图中：1、外管，2、内管，3、止屈装置，3-1、外管连接环，3-2、内管连接环，3-3、支撑体，4、密封板，5、进水口，6、阀杆，7、推板，8、锁定装置，9、弹簧，10、固定拉杆，11、加强筋。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1是本发明双层输送管道整体结构示意图，如图所示，本发明的耐压双层输送管道，其特征在于，包括内管2、外管1和止屈装置3，所述内管2由多个内管段拼接成，所述外管1由多个外管段拼接成，所述止屈装置3包括外管连接环3-1、内管连接环3-2和支撑体3-3，相邻两内管段之间由内管连接环3-2固定连接，相邻两外管段之间由外管连接环3-1固定连接，所述支撑体3-3位于外管连接环3-1和内管连接环3-2之间，使得止屈装置3为一体式结构且当一个管段发生屈曲时，支撑体3-3阻断屈曲的传播；
所述外管1上还设置有自动注水阀，所述自动注水阀在管道沉入海底过程中控制海水自动充注进内管2和外管1之间的环状空间中，以减缓海水静压对管道的压力影响。
如图2、图3所示，图2是本发明双层输送管道的自动注水阀结构示意图，即图1中A处局部视图，图3是本发明双层输送管道的自动注水阀立体结构示意图，所述自动注水阀设置在外管1上开设的进水口5处，其包括密封板4、阀杆6、推板7、弹簧9和锁定装置8，所述密封板4位于内管2和外管1之间的环状空间内，设置在对应进水口5的位置用于实现充注完成后进水口5的封堵，所述阀杆6与密封板4固定连接在一起，且阀杆6通过进水口5伸出外管1外部，所述推板7上设置有通孔，所述阀杆6穿过所述通孔且阀杆6的端部设置有位置可调的锁定装置8，所述锁定装置8将推板7可滑动的限位的套设在阀杆6上，所述推板7与外管1外壁面之间设置有弹簧9，所述弹簧9提供将推板7推离外管1的弹性趋势；所述推板7与外管1的外壁面之间还设置有固定拉杆10，所述固定拉杆10两端分别与外管1外壁面和推板7固定连接以将推板7的初始位置固定，且固定拉杆10的长度小于锁定装置8与密封板4之间阀杆6的长度，即推板7处于初始位置时，所述密封板4不堵塞所述进水口5；所述固定拉杆10选择为在设定压力下失效的材料或结构，例如承受50米静水压力时，固定拉杆碎裂从而无法抗衡弹簧的弹力。
图4是本发明固定拉杆实施例结构示意图，如图所示，所述固定拉杆10为中空椭圆柱形，其选用脆性材质，并在设计的静水压力下变形或破裂，从而使其提供的拉力无法继续保持推板7相对于外管1固定不动，并在弹簧9推动下推板7远离外管外壁面，并通过阀杆6带动密封板4贴紧在外管内壁面上，对进水口5形成封堵；所述固定拉杆10根据设计压力的不同可选在内部的中空空间内增加加强筋11。
下面结合附图1-4对本发明的双层输送管道工作过程介绍如下：
初始状态时，固定拉杆10的拉力克服弹簧9施加到推板7的弹力，将推板7与外管1之间的距离固定，该距离小于推板7与密封板4之间的距离，从而使密封板4在初始状态开放外管上进水口5，当管道沉入水中后，水流通过进水口5进入外管1和内管2之间的环形空间；
当管道下沉到水压达到设计压力的海底深度时，固定拉杆10在海水静压力作用下破碎等断裂失效，弹簧9的弹力将推板7向远离外管1的方向推动，推板7通过锁定装置8和阀杆6带动密封板4抵紧接触外管内壁面，从而使密封板4封堵进水口，停止海水充注；
当管道所在海底的水压超出预计，例如下沉深度大于预估深度时，海水压力克服弹簧9推力打开密封板4，继续向管道内充注海水，当管道内海水压力继续增加至管道内海水压力和弹簧推力之和大于外部海水压力时，密封板4重新封堵进水口，使得外管内外的水压差保持在设计的压差范围内，防止外管承压过大而屈曲。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种等效结构或等效流程的修改或变形，或直接或间接运用到其他相关的技术领域，仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种耐压双层输送管道，其特征在于，包括内管、外管和止屈装置，所述内管由多个内管段拼接成，所述外管由多个外管段拼接成，所述止屈装置包括外管连接环、内管连接环和支撑体，相邻两内管段之间由内管连接环固定连接，相邻两外管段之间由外管连接环固定连接，所述支撑体位于外管连接环和内管连接环之间，使得止屈装置为一体式结构；
所述外管上开设有进水口，所述进水口处设置有自动注水阀，所述自动注水阀包括密封板、阀杆、推板、弹簧和锁定装置，所述密封板位于内管和外管之间的环状空间内，并设置在对应进水口的位置，用于实现充注完成后进水口的封堵，所述阀杆与密封板固定连接在一起，且阀杆通过进水口伸出外管外部，所述推板上设置有通孔，所述阀杆穿过所述通孔且阀杆的端部设置有位置可调的锁定装置，所述锁定装置将推板可滑动的限位的套设在阀杆上，所述推板与外管外壁面之间设置有弹簧，所述弹簧提供将推板推离外管的弹性趋势；所述推板与外管的外壁面之间还设置有固定拉杆，所述固定拉杆两端分别与外管外壁面和推板固定连接以将推板的初始位置固定，且固定拉杆的长度小于锁定装置与密封板之间阀杆的长度，即推板处于初始位置时，所述密封板不堵塞所述进水口；所述固定拉杆选择为在设定压力下失效的材料或结构。
2.根据权利要求1所述的耐压双层输送管道，其特征还在于，所述固定拉杆为中空椭圆柱形，其选用脆性材质，并在设计的静水压力下发生断裂。
3.根据权利要求1所述的耐压双层输送管道，其特征还在于，所述密封板临近外管内壁面的侧面上通过凹槽设置有环形密封圈。
4.根据权利要求1所述的耐压双层输送管道，其特征还在于，由止屈装置分隔开的两段内外管之间的环形空间相互之间由支撑体封闭，每一个外管段上均设置有一组或多组自动注水阀。
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