用于低溫流體管道的能旋轉聯接的聯接裝置的制作方法

本發明涉及一種用于低溫流體的流體管道的可旋轉聯接的聯接裝置，其包括：環形外本體和相對于環形外本體可旋轉的環形內本體；第一流體管道的第一法蘭，聯接到內本體，和第二流體管道的第二法蘭，聯接到外本體；具有球的軸承環，該軸承環被設置在外本體與內本體之間；密封構件，用于在外本體與內本體之間提供流體密封。

背景技術：

從美國專利US4355827中已知在室溫和低溫下用于聯接一對管以及用于在管之間傳輸流體的可旋轉聯接件。聯接件的相對可旋轉的內部元件和外部元件之間的低溫密封件防止了低溫下的泄露，且接頭元件之間的室溫密封件確保了室溫下的密封，并防止流體與低溫密封件接觸。在室溫下，密封組件包括：彈性體O形環，保持在外部元件中；以及環形密封環，緊固到內部元件并朝向O形環彈性偏置。在室溫下，密封環以流體密封的方式保持抵靠O形環。隨著溫度降低，多個桿或線或具有高線性膨脹系數的環形套筒將環形密封環拉離相鄰的O形環，以防止其在低溫下的磨損和其他損壞。內部元件和外部元件的相對可旋轉性由多個(這種情況下為三個)具有球的環形軌道的軸承提供。軸向孔使得可能沿著密封構件泄漏的流體逸出到外部世界，以防止這些流體位于球空間中并可能在那里污染軸承。

已知的可旋轉聯接件具有若干缺點。用于室溫和低溫的不同密封系統、特別是環形管或用于收縮或按壓環形密封環的桿或線的組件導致復雜且因此昂貴的構造。這種復雜的構造可以滿足的長期可靠性方面的程度且構造所需的維護量是未知的。作為泄漏出的流體的逸出通道以防止用于軸承的潤滑劑的污染的軸向孔的存在同樣被認為是缺點。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用于低溫流體管道的聯接裝置，其適于用于具有低于-160℃的溫度的低溫液體(例如，液化天然氣)的聯接管道。聯接件必須具有相對簡單的構造、低維修率并因此操作相對便宜。

通過前序部分陳述的類型的聯接裝置實現了這些目的，并且獲得了其他優點，其中，根據本發明，球設置在單排球軸承的外環與內環之間，單排球軸承被接納在外本體與內本體之間，并被布置為抵靠外本體的環形外壓蓋和布置為抵靠內本體的環形內壓蓋約束。

在這種聯接裝置的制造中，將現成的單排球軸承插入在外本體與內本體之間，且不同于現有技術的聯接裝置，沒有球單獨地插入并且直接接觸外本體和內本體。因此，本發明提供了一種具有可靠的密封件的聯接裝置，其可以以簡單的方式布置，其中可以省略用于軸承的潤滑油和用于泄漏流體的逸出通道。

這種聯接裝置的一個實施例，其中，第一法蘭靜態地聯接到內壓蓋，內壓蓋進而靜態地聯接到內本體，第二法蘭靜態地聯接到外本體，外本體進而動態地聯接到內本體，包括：第一靜態密封構件，在第一法蘭與內壓蓋之間；第二靜態密封構件，在內壓蓋與內本體之間；第一動態密封構件，在第二法蘭與內本體之間；以及第二動態密封構件，在第二法蘭與內本體之間。

第一靜態密封構件、第二靜態密封構件、第一動態密封構件、第二動態密封構件中的至少一個包括例如由具有超高分子量的聚乙烯制成的密封環。

第一靜態密封構件、第二靜態密封構件、第一動態密封構件、第二動態密封構件中的至少一個包括例如由鎳鉻基的奧氏體超級合金制造的壓力環。

第一靜態密封構件、第二靜態密封構件、第一動態密封構件、第二動態密封構件中的至少一個包括例如由耐腐蝕不銹鋼制成的間隔環。

在根據本發明的聯接裝置的有利實施例中，球軸承的外環和內環中的至少一個由硬化的馬氏體鋼制成。

外環的軸承環和內環的軸承環優選地分別設置有抑制磨損的減少摩擦涂層。

根據本發明的聯接裝置中，球優選地由陶瓷材料，例如氮化硅(Si₃N₄)，制成。

借助陶瓷材料的適當選擇，獲得具有大于不銹鋼球的硬度的球，且能夠構造無潤滑軸承。

為了最小化聯接裝置上軸向載荷的影響，球優選地以四點接觸被接納在球軸承的外環的軸承環與內環的軸承環之間。

附圖說明

下面將基于示例性實施例參照附圖來闡述本發明。

在附圖中：

圖1a是如在前側所見具有第一法蘭的根據本發明的聯接裝置的實施例的立體圖；

圖1b是圖1a所示的聯接裝置的剖開立體圖；

圖1c是如在后側所見具有第二法蘭的圖1a所示的聯接裝置的立體圖；

圖1d是圖1a所示的聯接裝置的前視圖；

圖1e是圖1d所示的聯接裝置沿著線E-E的剖視圖；

圖1f是圖1a所示的聯接裝置的后視圖；以及

圖2是根據本發明的用于聯接裝置的密封件的剖視圖。

具體實施方式

在圖中，相應的部件用相同的附圖標記表示。

圖1a-圖1f示出了由環形外本體1和相對于該環形外本體可旋轉的環形內本體2形成的聯接裝置10。第一法蘭3借助螺栓5固定地聯接到環形壓蓋內本體6，該環形壓蓋內本體進而借助螺栓7被固定地聯接到內本體2。第二法蘭4借助螺栓8被固定地聯接到外本體1上。外本體1與內本體2之間接納現成的球軸承，該球軸承具有外環9和內環11，在外環9和內環11之間，氮化硅(Si₃N₄)的球12被包圍在黃銅軸承罩13中。球軸承9、11、12、13進一步被壓蓋內本體6和環形壓蓋外本體14約束，該環形壓蓋外本體14借助螺栓15被固定地聯接到外本體1上。外環9的軸承環和內環11的軸承環均設置有抑制磨損的減少摩擦的木聚糖涂層。環形密封件16布置在第一法蘭3與壓蓋內本體6之間，用于第一流體靜態密封。環形密封件17布置在壓蓋內本體6與內本體2之間，用于第二流體靜態密封。環形密封件18布置在第二法蘭4與內本體2之間，用于第一流體動態密封。環形密封件19布置在第二法蘭4與內本體2之間，用于第二流體動態密封。該圖還示出了密封件20，該密封件提供通向一通道的入口，凈化氣體(purge gas)(例如氮氣)可以通過該通道被引導通過球軸承。

圖2詳細示出了圖1e所示的環形密封件18，其由以下部分形成：超高分子量聚乙烯(UHMW PE)的護套21，其橫截面為U形；鎳鉻基奧氏體超級合金(Iconel)的彈簧22，其截面為V形，用于在護套21上沿軸向施加力；以及耐腐蝕不銹鋼(AISI)的間隔件23，其橫截面為矩形的，用于在護套21上沿徑向施加力。

所示的聯接裝置能夠聯接用于低溫液體的管道，該低溫液體具有低于-160℃的溫度和在2.5巴(barg)到3.5巴之間的內部壓力，其中可以進行通過6度和10度之間的一角度的至少400,000轉的旋轉，而沒有干擾。