一种液化天然气船用膨胀接头
技术领域
本发明涉及膨胀节技术领域,尤其涉及一种液化天然气船用膨胀接头。
背景技术
膨胀节是指能有效地起到补偿管路变形作用的挠性元件,布置在管路中间的膨胀节轴向柔度大、容易变形,可补偿管子因壁温不同产生的热膨胀差,降低它们的载荷,从而减小管子温差应力,避免引起强度破坏、失稳破坏和管子拉脱破坏。
液化天然气船用于运输液态天然气,在常压下,天然气沸点是-162℃,对于薄膜型液化天然气船,气体管道通常工作在-100℃的环境下,液货舱内的液体管道工作在-163℃的环境下。并且气体管路通常情况下流速较高,设计流速达到40米/秒。针对上述液化天然船管路内流体工作状态,要求膨胀节能够适用超低温环境(温差大)、流体压存在突变情况以及海上腐蚀性强的环境,目前的膨胀接头难以满足以上的要求。
因此亟需一种液化天然气船用膨胀接头,以克服上述的技术问题。
发明内容
基于以上所述,本发明的目的在于提供一种液化天然气船用膨胀接头,通过设置双层结构的波纹管,在满足传输低温气液的需求的同时,具有良好的耐腐蚀性能,避免泄露,且通过缓冲套管缓冲流体对波纹管的冲击,提高可靠性。
为达上述目的,本发明采用以下技术方案:
提供一种液化天然气船用膨胀接头,包括:
挠性组件,包括波纹管,所述波纹管设置为双层结构,所述波纹管包括层叠设置的内层管和外层管,所述内层管采用低温不锈钢制成,所述外层管采用奥氏体镍铁铬合金制成;
安装法兰,所述安装法兰设有两个,两个所述安装法兰分别设于所述挠性组件的两端,所述安装法兰的一端与所述波纹管连接,所述安装法兰的另一端与外部的管道连接;
缓冲套管,设于所述波纹管的空腔内,所述缓冲套管中设有供气液流动的主流道,所述主流道与所述安装法兰的通孔直接连通,所述缓冲套管与所述波纹管之间设置为缓冲区域。
具体地,液化天然气船用膨胀接头中的波纹管采用双层结构设置,其中内层管采用低温不锈钢制成,在具备良好防锈性能的同时,在低温环境下仍能保持良好的韧性,满足传输低温气液的需求;另一方面,外层管采用奥氏体镍铁铬合金制成,具有良好的耐腐蚀性能,能够满足在腐蚀性较强的航海环境的使用要求,有效避免泄露,提高了安全性。波纹管中还设有缓冲套管,运输的气液主要在缓冲套管中的主流道中流动,缓冲套管与波纹管之间形成有缓冲区域,避免了高流速的气液因流体压力突变而损坏波纹管,提高可靠性。
作为液化天然气船用膨胀接头的一个可选的技术方案,所述波纹管的空腔中设有一个所述缓冲套管,所述缓冲套管位于气液流动的上游一侧的端部与所述波纹管直接或间接连接,所述缓冲套管位于气液流动的下游一侧的端部悬空设置;或者
所述波纹管的空腔中对应设置有两个所述缓冲套管,其中一个所述缓冲套管的一端与所述波纹管的一端直接或间接连接,另一个所述缓冲套管的一端与所述波纹管的另一端直接或间接连接,两个所述缓冲套管间隔设置或者局部层叠设置。
作为液化天然气船用膨胀接头的一个可选的技术方案,所述缓冲套管上设有透气孔,所述透气孔连通所述主流道和所述缓冲区域。
作为液化天然气船用膨胀接头的一个可选的技术方案,所述挠性组件还包括:
环槽连接件,设置为环状结构,所述环槽连接件设于所述波纹管的端部,且所述环槽连接件的外壁与所述波纹管端部的内壁连接,所述波纹管通过所述环槽连接件与所述安装法兰连接。
作为液化天然气船用膨胀接头的一个可选的技术方案,所述挠性组件包括至少两个同轴设置的所述波纹管,相邻的所述波纹管之间通过连接管相互连通,所述波纹管与所述连接管之间通过所述环槽连接件连接。
作为液化天然气船用膨胀接头的一个可选的技术方案,所述液化天然气船用膨胀接头还包括导向组件,所述导向组件包括:
外衬板,与所述安装法兰连接,所述外衬板设置于所述安装法兰的周部,所述外衬板上设有第一通孔,所述第一通孔的轴线方向与所述波纹管的轴线方向平行;
内衬板,与所述连接管连接,所述内衬板设置于所述连接管的周部,所述内衬板上设有第二通孔,所述第二通孔与所述第一通孔同轴设置;
导向螺杆,所述导向螺杆的轴线方向与所述波纹管的轴线方向平行,所述导向螺杆穿设于所述第一通孔和所述第二通孔中;
限位螺母,设置有多个,所述限位螺母与所述导向螺杆螺纹连接,所述第一通孔的两端均设有所述限位螺母,所述限位螺母用于限定所述外衬板在所述导向螺杆的延伸方向上的位移幅度。
作为液化天然气船用膨胀接头的一个可选的技术方案,所述液化天然气船用膨胀接头还包括转向组件,所述转向组件包括:
铰链臂,与所述安装法兰连接,所述铰链臂设置于所述安装法兰的周部,所述铰链臂上设有第三通孔,所述第三通孔沿所述波纹管的径向设置;
铰链板,通过肋板与所述连接管连接,所述铰链板设置于所述连接管的周部,所述铰链板与所述铰链臂部分层叠设置所述铰链板上设有第四通孔,所述第四通孔与所述第三通孔同轴设置;
铰链销钉,插设于所述第三通孔与所述第四通孔中,所述铰链臂与所述铰链板均与所述铰链销钉转动连接。
作为液化天然气船用膨胀接头的一个可选的技术方案,所述波纹管包括第一波纹管和第二波纹管,所述第一波纹管套设于所述第二波纹管外,所述第一波纹管的两端与外部的外层管道连接,所述第二波纹管的两端与外部的内层管道连接。
作为液化天然气船用膨胀接头的一个可选的技术方案,所述液化天然气船用膨胀接头还包括:
保护套,包覆于所述波纹管的外周,用于挡护所述波纹管;以及
紧固件,包设于所述保护套的外周,用于将所述保护套固定于所述波纹管上。
作为液化天然气船用膨胀接头的一个可选的技术方案,所述液化天然气船用膨胀接头还包括:
固定板,所述固定板的两端分别与两个所述安装法兰连接,所述固定板设于所述挠性组件的周部,所述固定板设置有至少两个,且所述固定板绕所述挠性组件的周向均匀分布,所述固定板位于所述保护套和所述紧固件的外侧。
本发明的有益效果为:
本发明提供的液化天然气船用膨胀接头中的波纹管采用双层结构设置,其中内层管采用低温不锈钢制成,在具备良好防锈性能的同时,在低温环境下仍能保持良好的韧性,满足传输低温气液的需求;另一方面,外层管采用奥氏体镍铁铬合金制成,具有良好的耐腐蚀性能,能够满足在腐蚀性较强的航海环境的使用要求,有效避免泄露,提高了安全性。波纹管中还设有缓冲套管,运输的气液主要在缓冲套管中的主流道中流动,缓冲套管与波纹管之间形成有缓冲区域,避免了高流速的气液因流体压力突变而损坏波纹管,提高可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的液化天然气船用膨胀接头的结构示意图;
图2是图1中区域A的放大结构示意图;
图3是本发明实施例二提供的液化天然气船用膨胀接头的结构示意图;
图4是本发明实施例二提供的液化天然气船用膨胀接头的侧视图;
图5是本发明实施例三提供的液化天然气船用膨胀接头的结构示意图;
图6是本发明实施例三提供的液化天然气船用膨胀接头的局部结构示意图;
图7是本发明实施例四提供的液化天然气船用膨胀接头的结构示意图;
图8是本发明实施例四提供的液化天然气船用膨胀接头的侧视图;
图9是本发明实施例五提供的液化天然气船用膨胀接头的结构示意图;
图10是本发明实施例六提供的液化天然气船用膨胀接头的结构示意图;
图11是本发明实施例六提供的液化天然气船用膨胀接头的侧视图。
图中:
1、波纹管;101、内层管;102、外层管;
2、安装法兰;201、安装孔;
3、缓冲套管;301、透气孔;4、主流道;5、缓冲区域;
6、环槽连接件;7、保护套;8、紧固件;9、连接管;
10、外衬板;11、内衬板;12、导向螺杆;13、限位螺母;131、第一限位螺母;132、第二限位螺母;14、锁紧垫片;
16、连接支架;17、铰链臂;18、铰链板;19、铰链销钉;20、铰链垫片;21、第一肋板;22、第二肋板;
23、固定板。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
如图1和图2所示,本实施例提供一种液化天然气船用膨胀接头,主要用于运输液态天然气的船只上,液化天然气船用膨胀接头包括挠性组件、安装法兰2和缓冲套管3。其中,挠性组件包括波纹管1,波纹管1设置为双层结构,波纹管1包括层叠设置的内层管101和外层管102,内层管101采用低温不锈钢制成,外层管102采用奥氏体镍铁铬合金制成;安装法兰2设有两个,两个安装法兰2分别设于挠性组件的两端,安装法兰2的一端与波纹管1连接,安装法兰2的另一端与外部的管道连接;缓冲套管3设于波纹管1的空腔内,缓冲套管3中设有供气液流动的主流道4,主流道4与安装法兰2的通孔直接连通,缓冲套管3与波纹管1之间设置为缓冲区域5。
具体而言,本实施例提供的液化天然气船用膨胀接头中的波纹管1采用双层结构设置,其中内层管101采用低温不锈钢制成,在具备良好防锈性能的同时,在低温环境下仍能保持良好的韧性,满足传输低温气液的需求;另一方面,外层管102采用奥氏体镍铁铬合金制成,具有良好的耐腐蚀性能,能够满足在腐蚀性较强的航海环境的使用要求,有效避免泄露,提高了安全性。波纹管1中还设有缓冲套管3,运输的气液主要在缓冲套管3中的主流道4中流动,缓冲套管3与波纹管1之间形成有缓冲区域5,避免了高流速的气液因流体压力突变而损坏波纹管1,提高可靠性。
优选的,内层管101采用牌号为A240-316L的不锈钢制成。
优选的,外层管102采用牌号为Incoloy825的钛稳定化处理的全奥氏体镍铁铬合金制成,具有良好的耐应力腐蚀开裂性能、耐点腐蚀和缝隙腐蚀性能和抗氧化性和非氧化性热酸性能。
进一步的,缓冲套管3上设有透气孔301,透气孔301连通主流道4和缓冲区域5。由于缓冲套管3中的流体流速大,其带来的噪音也会比较大,透气孔301的设置能够将部分的流体导入缓冲区域5内,起到降低噪音的效果。
优选的,缓冲套管3上的透气孔301设有多个。
可选的,挠性组件还包括环槽连接件6,环槽连接件6设置为环状结构,环槽连接件6设于波纹管1的端部,且环槽连接件6的外壁与波纹管1端部的内壁连接,波纹管1通过环槽连接件6与安装法兰2连接。由于小管径的膨胀接头不易加工,而波纹管1的尺寸规格多,通用性不高,本实施例通过环槽连接件6将波纹管1与安装法兰2连接,当波纹管1的尺寸或者安装法兰2的尺寸需要调整时,只需相适应的调整环槽连接件6的内径或外径尺寸即可,由于环槽连接件6是简单的环状结果,其加工过程简单,成本低、效率高,提高了波纹管1与安装法兰2的通用性。
优选的,环槽连接件6中设有沿周向延伸的凹槽,一方面能够便于焊接加工,另一方面能够降低液化天然气船用膨胀接头的整体重量,提高便携性。
在本实施例中,波纹管1的空腔中对应设置有两个缓冲套管3,其中一个缓冲套管3的一端与波纹管1的一端直接或间接连接,另一个缓冲套管3的一端与波纹管1的另一端直接或间接连接,两个缓冲套管3间隔设置。具体而言,缓冲套管3的端部可以与波纹管1直接通过焊接连接,或者缓冲套管3的端部也可以与对应一端上的环槽连接件6或者安装法兰2焊接连接。在本实施例中,缓冲套管3与环槽连接件6焊接连接,使得主流道4的整体更加平缓,有利于流体顺畅流通。当然,两个缓冲套管3也可以局部层叠设置,两个缓冲套管3的层叠部分之间设有间隙。
可选的,液化天然气船用膨胀接头还包括保护套7和紧固件8,保护套7包覆于波纹管1的外周,用于挡护波纹管1;紧固件8包设于保护套7的外周,用于将保护套7固定于波纹管1上。具体而言,保护套7主要用于对处于运输阶段的波纹管1进行挡护,液化天然气船用膨胀接头安装完成后投入使用时,保护套7和紧固件8可以视实际的使用情况而选择性拆除。
在本实施例中,紧固件8采用绑扎带,易于安装,也易于拆卸。在其它实施例中,紧固件8也可以采用卡扣等其它紧固结构。
在一些实施例中,波纹管1也可以包括第一波纹管和第二波纹管,第一波纹管套设于第二波纹管外,第一波纹管的两端与外部的外层管道连接,第二波纹管的两端与外部的内层管道连接,以适配双层管道的使用要求,例如适用于具备主次绝缘层的管道结构。
实施例二:
如图3和图4所示,在实施例一的基础上,本实施例提供另一种液化天然气船用膨胀接头,其与实施例一的区别在于:挠性组件包括至少两个同轴设置的波纹管1,相邻的波纹管1之间通过同轴设置的连接管9相互连通,波纹管1与连接管9之间通过环槽连接件6连接。在本实施例中,波纹管1的数量为两个。
具体而言,通过设置两个间隔设置的波纹管1,一方面能够避免单个波纹管1因老化而弹性降低导致失效的问题,提高可靠性,另一方面增大了液化天然气船用膨胀接头在径向上的活动范围,两个波纹管1配合使用还能够降低单个波纹管1的形变幅度,延长使用寿命。
可选的,如图4所示,安装法兰2背离挠性组件的端部设有安装孔201,且安装孔201为通孔,安装法兰2通过穿设于安装孔201的螺栓螺母结构与外部的管道连接。
优选的,安装法兰2上设有多个安装孔201,多个安装孔201绕安装法兰2的轴线均匀分布。
具体的,波纹管1通过环槽连接件6与连接管9连接,环槽连接件6与波纹管1之间通过焊接连接。
优选的,连接管9采用低温不锈钢制成。更优的,连接管9采用牌号为A240-316L的不锈钢制成。
实施例三:
如图5和图6所示,在实施例二的基础上,本实施例提供另一种液化天然气船用膨胀接头,本实施例提供的液化天然气船用膨胀接头还包括导向组件,导向组件包括外衬板10、内衬板11、导向螺杆12和限位螺母13。
具体地,外衬板10与安装法兰2通过焊接连接,外衬板10设置于安装法兰2的周部,外衬板10上设有第一通孔,第一通孔的轴线方向与波纹管1的轴线方向平行;内衬板11与连接管9通过焊接连接,内衬板11设置于连接管9的周部,内衬板11上设有第二通孔,第二通孔与第一通孔同轴设置;导向螺杆12的轴线方向与波纹管1的轴线方向平行,导向螺杆12穿设于第一通孔和第二通孔中;限位螺母13设置有多个,限位螺母13与导向螺杆12螺纹连接,第一通孔的两端均设有限位螺母13,限位螺母13用于限定外衬板10在导向螺杆12的延伸方向上的位移幅度。
导向组件的设置能够限定液化天然气船用膨胀接头的形变伸缩方向,即液化天然气船用膨胀接头的轴线方向,同时还通过限位螺母13限定了液化天然气船用膨胀接头的形变伸缩幅度,提高了液化天然气船用膨胀接头的稳定性。
可选的,导向螺杆12的两端分别穿设于两端的外衬板10上的第一通孔,使导向螺杆12两端的活动幅度均可调节。
进一步的,如图6所示,限位螺母13包括第一限位螺母131和第二限位螺母132,第一限位螺母131设于靠近外衬板10的一侧,第二限位螺母132设于对应的第一限位螺母131背离外衬板10的一侧,第一限位螺母131与第二限位螺母132之间设置有锁紧垫片14,该设置能够提高限位螺母13的定位稳定性。
更进一步的,在限位螺母13调整至指定的位置后,可以通过点焊或者设置锁紧环等手段将限位螺母13固定于导向螺杆12上,以进一步提高稳定。
优选的,液化天然气船用膨胀接头包括至少两个导向组件,所有导向组件均设于液化天然气船用膨胀接头的周部并同轴设置,进一步提高导向的稳定性。
实施例四:
如图7和图8所示,在实施例二的基础上,本实施例提供另一种液化天然气船用膨胀接头,本实施例提供的液化天然气船用膨胀接头还包括转向组件,转向组件包括铰链臂17、铰链板18和铰链销钉19。
具体地,安装法兰2的周部设有连接支架16,铰链臂17焊接于连接支架16之上,铰链臂17与安装法兰2连接,铰链臂17设置于安装法兰2的周部,铰链臂17上设有第三通孔,第三通孔沿波纹管1的径向设置;铰链板18通过肋板与连接管9连接,铰链板18设置于连接管9的周部,铰链板18与铰链臂17部分层叠设置,铰链板18上设有第四通孔,第四通孔与第三通孔同轴设置;铰链销钉19插设于第三通孔与第四通孔中,铰链臂17与铰链板18均与铰链销钉19转动连接。
具体而言,对于要求液化天然气船用膨胀接头仅能在径向上形变的应用场景,设置转向组件一方面能够限制液化天然气船用膨胀接头在其轴向上的伸缩变形,另一方面能够限定液化天然气船用膨胀接头的转动伸缩方向,满足使用要求。
可选的,铰链板18并排间隔设置有两个,两个铰链板18分别抵接于铰链臂17的内外两侧,肋板包括第一肋板21和第二肋板22,设于铰链臂17的内侧的铰链板18通过第一肋板21与连接管9连接,设于铰链臂17的外侧的铰链板18通过第二肋板22与连接管9连接,提高转向组件的结构稳定性。
可选的,铰链销钉19的两端均通过铰链垫片20锁紧于铰链板18,以防止铰链销钉19沿其轴线方向脱落。
可选的,铰链板18的两端分别通过对应的铰链销钉19与两端的铰链臂17的转动连接,使挠性组件能够绕两个铰链销钉19的轴线方向转动,提高转动的灵活性。
优选的,液化天然气船用膨胀接头包括两个转向组件,两个转向组件相对设置于液化天然气船用膨胀接头的周部,进一步提高转向的稳定性。
本实施例所提供的液化天然气船用膨胀接头的每个波纹管1的内腔中仅设有一个缓冲套管3,缓冲套管3位于气液流动的上游一侧的端部与波纹管1直接或间接连接,缓冲套管3位于气液流动的下游一侧的端部悬空设置,适用于流体单向流动的使用场景,减少缓冲套管3的使用数量,降低材料成本和加工成本。
优选的,缓冲套管3的长度大于或等于与其对应设置的波纹管1的长度。
实施例五:
如图9所示,在实施例二的基础上,本实施例提供另一种液化天然气船用膨胀接头,其与实施例二的区别在于:液化天然气船用膨胀接头的每个波纹管1的内腔中仅设有一个缓冲套管3,缓冲套管3靠近安装法兰2的一端与波纹管1直接或间接连接,缓冲套管3靠近连接管9的一端悬空设置,且两个缓冲套管3局部层叠设置,两个缓冲套管3的层叠部分之间设有间隙,以减少缓冲套管3的使用数量,降低材料成本和加工成本。
实施例六:
如图10和图11所示,在实施例一的基础上,本实施例提供另一种液化天然气船用膨胀接头,其与实施例一的区别在于:液化天然气船用膨胀接头还包括固定板23,固定板23的两端分别与两个安装法兰2连接,固定板23设于挠性组件的周部,固定板23设置有至少两个,且固定板23绕挠性组件的周向均匀分布,固定板23位于保护套7和紧固件8的外侧。
一方面,固定板23可以为处于运输阶段的液化天然气船用膨胀接头提供保护作用,另一方面,在空间狭小、需要穿越相邻的船舱的情景中,部分管路无法安装,固定板23可以用作连接结构以将液化天然气船用膨胀接头限位于相邻的船舱之间连接孔中,使液化天然气船用膨胀接头得以充当管路的穿舱部分。
可选的,固定板23至少设置有三个,所有固定板23绕沿液化天然气船用膨胀接头的轴线方向均匀分布。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。