CN205225096U - 一种套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置，由旋转单元和引流套筒组成，旋转单元包括两个转动轴承、两个限位卡环和一个可旋隔水板。两个转动轴承一上一下安装于立管外，引流套筒两端分别套于上、下旋转轴承外，两个限位卡环安装于引流套筒两端，也套装在旋转轴承外，两限位卡环间安有可旋隔水板，引流套筒上布置有三列引流条。可旋隔水板在海流冲击下会带动旋转轴承和引流套筒发生旋转，使引流条绕至背流侧，从而破坏立管尾流旋涡，实现涡激振动的抑制。本实用新型适用于流向频繁随机变化的海洋环境，重量轻、成本低。

Description

一种套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置

技术领域

本实用新型属于海洋立管设施铺设技术领域，具体涉及一种套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置。

背景技术

大力开发海洋油气资源是摆脱目前居高不下的油气对外依存度困境的关键方法之一。我国深水油气开发技术已迈入国际先进行列，海洋立管作为连接海床至平台的关键纽带，承载着安全高效钻采的重要使命。然而，随着开采水深的增加，海洋风、浪、流等物理环境对立管的影响陡增。尤其是在海洋波、流的作用下，立管后方会形成旋涡，从而诱发涡激振动。当旋涡脱落频率与立管固有频率相近时，会引起共振，加速立管的疲劳损坏，从而耽误作业周期，造成巨大的经济损失和生态环境破坏。因此，涡激振动的抑制一直是海洋工程技术人员关注的热点。

目前，涡激振动抑制装置主要通过改变立管表面形状，造成边界层分离点迁移，从而破坏尾流旋涡的形成，如分离盘、整流罩、整流飘带、螺旋列板等。这些抑制装置大多采用金属材质，增加了立管的负重，需要配备更大的浮力块，且金属材质的抑制装置浸泡在海水中易产生腐蚀，从而失去抑制效果。另外，海流方向不断变化，随流转动的抑制装置才能真正适应流向连续变化的海洋环境。因此，现场急需轻质、可转、非金属材料的涡激振动抑制装置。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有涡激振动抑制装置的不足，提供一种轻质、经济、可随流旋转的套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置，由旋转单元和引流套筒组成。旋转单元包括两个转动轴承、两个限位卡环和一个可旋隔水板。转动轴承由内轴与外轴嵌套组成，内轴是由对称的两个半圆形构件对接组合而成，通过螺栓连接固定在立管上，内轴外壁沿环向均匀开设12个半圆柱形圆柱滚子卡槽。外轴亦由对称的两个半圆形构件对接组合而成，通过螺栓连接安装于内轴外部，外轴内壁开有环向凹槽。内轴与外轴之间布置有圆柱滚子，圆柱滚子一半置于圆柱滚子卡槽内，一半置于外轴的环向凹槽中，实现外轴绕管轴旋转。每半外轴一侧端面中部设有轴向限位片，以防止外轴出现轴向滑动。限位卡环由一圆环连接一长方体棍柄组合而成，限位卡环通过圆环套于转动轴承外部，由圆环端部螺栓连接固定，长方体棍柄上开有隔水板插槽。可旋隔水板为一梳子状塑料板，两端设有对应隔水板插槽的隔水板插耳，插入隔水板插槽安装固定，并使梳柄端向外、梳齿端向内。引流套筒为一圆筒结构，半侧外表面连有三列引流条，引流套筒与引流条均由橡胶加工成型。引流套筒套于转动轴承外，上、下两端紧挨限位卡环，且连有引流条的一侧紧靠可旋隔水板的梳齿端。

所述的引流条中间一列与引流套筒表面垂直，布置于可旋隔水板的梳齿间；另外两列引流条均向中间一列倾斜，与水平方向的夹角θ为5°～10°。

所述的转动轴承内轴内径等于立管外径；转动轴承外轴外径、限位卡环内径与引流套筒内径均相等。

所述的转动轴承高度为限位卡环高度的2倍，限位卡环与引流套筒均套装于转动轴承外，各占转动轴承高度的一半。

本实用新型由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

1、本实用新型的可旋隔水板在海流冲击下会带动旋转轴承和引流套筒发生旋转，使引流条绕至背流侧，从而破坏立管尾流旋涡，实现涡激振动的抑制，适用于流向频繁随机变化的海洋环境；

2、本实用新型的限位卡环、可旋隔水板和引流套筒均可由轻质材料加工，使整体装置重量轻、不易腐蚀；

3、本实用新型作为一个基本单元，在立管不同位置可视需要安装多个。

附图说明

图1为本实用新型装置立体结构示意图；

图2为本实用新型的装配图；

图3为本实用新型旋转轴承立体结构示意图；

图4为本实用新型一半旋转轴承的外轴和内轴结构示意图；

图5为本实用新型限位卡环和可旋隔水板的结构示意图；

图6为本实用新型引流套筒的横截面图；

其中：1、立管；2、转动轴承；3、限位卡环；4、引流套筒；5、可旋隔水板；6、引流条；7、外轴；8、内轴；9、轴向限位片；10、环向凹槽；11、圆柱滚子卡槽；12、圆柱滚子；13、隔水板插槽；14、隔水板插耳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施作进一步描述。

如图1、图2所示，一种套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置，由旋转单元和引流套筒4组成。旋转单元包括两个转动轴承2、两个限位卡环3和一个可旋隔水板5。

如图3、图4所示，转动轴承2由内轴8与外轴7嵌套组成，内轴8是由对称的两个半圆形构件对接组合而成，通过螺栓连接固定在立管1上，内轴8外壁沿环向均匀开设12个半圆柱形圆柱滚子卡槽11。外轴7亦是由对称的两个半圆形构件对接组合而成，通过螺栓连接安装于内轴8外部，外轴7内壁开有环向凹槽10。内轴8与外轴7之间布置有圆柱滚子12，圆柱滚子12一半置于圆柱滚子卡槽11内，一半置于外轴7的环向凹槽10中，实现外轴7绕管轴旋转。每半外轴7一侧端面中部设有轴向限位片9，以防止外轴7出现轴向滑动。

如图5所示，限位卡环3由一圆环连接一长方体棍柄组合而成，限位卡环3通过圆环套于转动轴承2外部，由圆环端部螺栓连接固定，长方体棍柄上开有隔水板插槽13。

如图5所示，可旋隔水板5为一梳子状塑料板，两端设有对应隔水板插槽13的隔水板插耳14，插入隔水板插槽13安装固定，并使梳柄端向外、梳齿端向内。

如图2所示，引流套筒4为一圆筒结构，半侧外表面连有三列引流条6，引流套筒4与引流条6均由橡胶加工成型。如图1所示，引流套筒4套于转动轴承2外，上、下两端紧挨限位卡环3，且连有引流条6的一侧紧靠可旋隔水板5的梳齿端。

如图6所示，所述的引流条6中间一列与引流套筒4表面垂直，布置于可旋隔水板5的梳齿间；另外两列引流条6均向中间一列倾斜，与水平方向的夹角θ为5°～10°。

所述的转动轴承2内轴8内径等于立管1外径；转动轴承2外轴7外径、限位卡环3内径与引流套筒4内径均相等。

所述的转动轴承2高度为限位卡环3高度的2倍，限位卡环3与引流套筒4均套装于转动轴承2外，各占转动轴承2高度的一半。

实施例：

安装本实用新型时，首先确定立管1上要安装的位置，计算上、下两个旋转轴承2的间距，然后安装旋转轴承2。安装旋转轴承2时，先将内轴8通过螺栓固定于立管1表面，然后将圆柱滚子12布置于圆柱滚子卡槽11内，再将外轴7套装于内轴8外，并使上旋转轴承2的外轴7轴向限位片9位于上端面，下旋转轴承2的外轴7轴向限位片9位于下端面。接着，使引流套筒4的两端分别套装于上、下旋转轴承2上。再在引流套筒4的下端安装下限位卡环3，使下限位卡环3套装于下旋转轴承2外部，并使限位卡环3的长方体棍柄与引流条6同侧，且长方体棍柄与中间一列引流条6平行。然后，将可旋隔水板5插入下限位卡环3的隔水板插槽13，使梳柄端向外、梳齿端向内，且梳齿端紧贴引流套筒4。最后，安装上限位卡环3，将上限位卡环3套装于上旋转轴承2外部，同时使可旋隔水板5的上端隔水板插耳14插入上限位卡环3的隔水板插槽13。

安装完毕后，将安有本实用新型的立管1置于海洋环境中使用。可旋隔水板5在海流冲击下会带动旋转轴承2和引流套筒4发生旋转，使引流条6绕至背流侧，从而破坏立管1尾流旋涡，实现涡激振动的抑制。

Claims (4)

1.一种套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置，其特征在于：由旋转单元和引流套筒(4)组成；旋转单元包括两个转动轴承(2)、两个限位卡环(3)和一个可旋隔水板(5)；转动轴承(2)由内轴(8)与外轴(7)嵌套组成，内轴(8)固定在立管(1)上，外轴(7)安装于内轴(8)外部，内轴(8)与外轴(7)之间布置有圆柱滚子(12)，实现外轴(7)绕管轴旋转；限位卡环(3)由一圆环连接一长方体棍柄组合而成，限位卡环(3)通过圆环套于转动轴承(2)外部，由圆环端部螺栓连接固定，长方体棍柄上开有隔水板插槽(13)；可旋隔水板(5)为一梳子状塑料板，两端设有对应隔水板插槽(13)的隔水板插耳(14)，插入隔水板插槽(13)安装固定，并使梳柄端向外、梳齿端向内；引流套筒(4)为一圆筒结构，半侧外表面连有三列引流条(6)，引流套筒(4)与引流条(6)均由橡胶加工成型；引流套筒(4)套于转动轴承(2)外，上、下两端紧挨限位卡环(3)，且连有引流条(6)的一侧紧靠可旋隔水板(5)的梳齿端。

2.如权利要求1所述的套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置，其特征在于：引流条(6)中间一列与引流套筒(4)表面垂直，布置于可旋隔水板(5)的梳齿间；另外两列引流条(6)均向中间一列倾斜，与水平方向的夹角θ为5°～10°。

3.如权利要求1所述的套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置，其特征在于：转动轴承(2)内轴(8)内径等于立管(1)外径；转动轴承(2)外轴(7)外径、限位卡环(3)内径与引流套筒(4)内径均相等。

4.如权利要求1所述的套装可旋引流条的立管涡激振动抑制装置，其特征在于：转动轴承(2)高度为限位卡环(3)高度的2倍，限位卡环(3)与引流套筒(4)均套装于转动轴承(2)外，各占转动轴承(2)高度的一半。