[发明专利]套筒式热补偿器在海底管线防屈曲领域中的应用

摘要

本发明公开了套筒式热补偿器在海底管线防屈曲领域中的应用，补偿器包括外套管、外套压管、内管、压紧螺栓、滚动轴承和密封橡胶层等。本装置在管内设置轴向限位结构，保证了内管相对外管的单向运动，跟传统套筒式补偿器相比，减小管道及密封材料因温压循环作用产生往复运动而破坏的风险；同时轴向限位结构使管线产生的预拉应力可抵消部分温压联合作用产生的压应力，从而防止管线发生整体屈曲，达到传统通过埋置预屈曲管道引发预拉应力进行屈曲防护的效果，解决了传统预拉应力施加面临的深海埋置困难的问题，同时节约了施工成本，保证管线工作安全。

主权项

1.套筒式热补偿器在海底管线防屈曲领域中的应用，其特征在于：套筒式热补偿器包括外套管、外套压管、内管、压紧螺栓、滚动轴承和密封橡胶层；外套管与外套压管同轴设置，二者通过压紧螺栓连接形成套筒式热补偿器两端的左套筒结构和右套筒结构，在左套筒结构和右套筒结构之间同轴设置内管，外套管包括侧段、粗段、中段、细段和外套管凸起，内管的内径等于外套管侧段和粗段的内径，沿外套管细管的内壁设置密封橡胶层，在密封橡胶层的两端设置前滚动轴承和后滚动轴承，前滚动轴承和后滚动轴承与内管相匹配，外套压管内壁上沿轴向等距设置轴向限位器，轴向限位器由轴向限位基座、轴向限位柄、转动螺栓和扭力弹簧组成，轴向限位基座焊接于外套压管的内壁上，沿管道轴向等距分布，同组轴向限位基座在外套压管内壁同一圆周上均匀分布，轴向限位柄设置于轴向限位基座之间，轴向限位柄上与轴向限位基座上设置有等径的圆孔，转动螺栓穿过圆孔将轴向限位柄与轴向限位基座连接在一起，转动螺栓的外侧设置有两组扭力弹簧，两组扭力弹簧的外侧端分别与轴向限位基座连接，两组扭力弹簧的内侧端分别与轴向限位柄连接；在内管的外壁上位于外套压管内侧的区域内沿圆周设置有轴向限位凹槽，轴向限位凹槽由直平面与曲面交替连接组成，曲面与轴向限位柄下端曲面的曲率相同，内管的两端嵌入于外套管的前滚动轴承、密封橡胶层和后滚动轴承内；套筒式热补偿器的两端连接于常规管线，在第一次输送高温高压介质时，管线在温压联合作用下产生压应力及膨胀变形趋势，热补偿器的内管与外套管发生相对运动，压应力通过管道在套筒式补偿器段沿轴向伸长进行释放，实现管道热补偿，防止管线发生整体屈曲破坏；降温时，管线升温时所产生的变形量有减小的趋势，内管与外套管之间产生与原有运动方向相反的相对运动趋势，外套压管内壁的轴向限位柄卡在焊接在内管外壁的轴向限位凹槽内，限制管线反向运动，管线因无法收缩而产生预拉应力，在管线第二次及以后所有工作循环中，轴向限位使管线产生的预拉应力可抵消部分温压联合作用产生的压应力，从而防止管线发生整体屈曲。