專利名稱：低溫轉(zhuǎn)環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于隨風(fēng)浪方向變化的(weathervaning)近海冷 流體(LNG、 LPG)傳輸系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，其包括至少一個低溫環(huán)形 轉(zhuǎn)環(huán)(swivd)，該低溫環(huán)形轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)計(jì)為減少由較低溫度的低溫流體引 起的變形。
背景技術(shù)：
低壓的低溫環(huán)形流體轉(zhuǎn)環(huán)包括外環(huán)形部件，所述外環(huán)形部件繞一 內(nèi)環(huán)形部件旋轉(zhuǎn)。兩個結(jié)構(gòu)在它們之間形成用于低溫流體的分配和傳 輸?shù)沫h(huán)狀腔室，通過兩個轉(zhuǎn)環(huán)部件之間的多個環(huán)密封在該腔室的上部 和底部對該腔室進(jìn)行密封。一個轉(zhuǎn)環(huán)圈具有用于流體的入口，而另一個圈合并有出口。入口 和出口都被置于同一水平面上。低溫環(huán)形轉(zhuǎn)環(huán)通常運(yùn)行在50巴以下，操作壓力低于30巴，優(yōu)選 地在20巴左右。外轉(zhuǎn)環(huán)部件經(jīng)由L形襯套軸承或經(jīng)由滑動墊或滑動環(huán)連接到內(nèi)轉(zhuǎn) 環(huán)部件。可選地，也可以使用絕緣低溫滾柱軸承。在LNG傳輸過程的開始和停止期間，轉(zhuǎn)環(huán)部件的收縮或膨脹相對 較大，所述收縮或膨脹由于LNG的從環(huán)境溫度到-163攝氏度的寬熱梯 度產(chǎn)生，而且也由于這些操作過程中產(chǎn)生的壓力差而產(chǎn)生。特別是如 果例如LNG沒有完全充滿該腔室而只是充滿腔室的底部時，在環(huán)形轉(zhuǎn) 環(huán)的下部和上部之間就會有很大溫差。而且，入口和出口可以看作是 轉(zhuǎn)環(huán)部件的圓形連續(xù)整體的中斷，因此出于同樣的原因在開始和操作 條件下將產(chǎn)生特定的變形。在密封區(qū)域控制與轉(zhuǎn)環(huán)部件變形有關(guān)的這些溫度是特別必要的， 因?yàn)樵谌魏螘r候由轉(zhuǎn)環(huán)部件的變形引起的轉(zhuǎn)環(huán)上的LNG泄露都需要避 免，因?yàn)長NG是輕微易燃的，因此是危險(xiǎn)產(chǎn)品。需要使得轉(zhuǎn)環(huán)變形最小化，且密封槽的幾何形狀在任何時間都需要盡可能地精確和保持恒 定以確保最高的密封性能。
為了減少在LNG傳輸過程的開始或停止期間由于溫差引起的局部 轉(zhuǎn)環(huán)部件變形和較大的內(nèi)部張力，轉(zhuǎn)環(huán)部件的壁與標(biāo)準(zhǔn)的高壓環(huán)形轉(zhuǎn) 環(huán)相比相對要薄，所述高壓環(huán)形轉(zhuǎn)環(huán)通常用于熱碳?xì)浠衔锏膫鬏敗?這些厚壁的設(shè)計(jì)并不適合于低溫流體，因?yàn)樗鼈兙哂邢鄬^長的冷卻 時間并且面對由于轉(zhuǎn)環(huán)中的局部溫差引起的較大的內(nèi)部變形。在新的
低溫轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)計(jì)中采用了相對較薄的壁，因此在開始或停止LNG傳輸操 作期間導(dǎo)致低溫轉(zhuǎn)環(huán)部件內(nèi)部的溫差的快速平衡，并且確保整個轉(zhuǎn)環(huán) 上新的溫度的快速分配。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的低溫環(huán)形轉(zhuǎn)環(huán)可以包括形成腔室壁(C形腔室轉(zhuǎn)環(huán) 部件)的相對較大部件的轉(zhuǎn)環(huán)部件和形成腔室壁的相對較小部件的一 個轉(zhuǎn)環(huán)部件。帶有C形腔室的轉(zhuǎn)環(huán)部件具有固定的豎直溫度橋，所述 溫度橋使得轉(zhuǎn)環(huán)部件的下部和上部產(chǎn)品密封區(qū)域連接。這些溫度橋可 以是任何形式或形狀，但優(yōu)選為實(shí)心棒的形式，其在C形腔室中等間 隔排列。這樣的結(jié)構(gòu)將會有助于平衡轉(zhuǎn)環(huán)部件間的溫差，而且可以應(yīng) 付由溫度變化引起的收縮和膨脹所產(chǎn)生的內(nèi)力，這樣不同的轉(zhuǎn)環(huán)部件 都會具有更好的相對各向同性行為。可選地，環(huán)形腔室也可由兩個轉(zhuǎn) 環(huán)部件形成，所述兩個轉(zhuǎn)環(huán)部件都具有差不多同樣形狀的腔室部件， 每一個腔室部件都具有這些起到類似熱橋作用的棒。如果沒有這些棒， C形腔室將會在溫度降低時收縮，而且趨向于"閉合"和彎曲，這樣 會產(chǎn)生密封槽的偏移，使這些密封不再能夠適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用。通過增 加這些溫度橋，密封槽區(qū)域的收縮得到穩(wěn)定和控制。
這些棒優(yōu)選地由與它們所置入的轉(zhuǎn)環(huán)部件相同的材料制成，例如， 由牌號360或304的不銹鋼制成。熱橋可以在鑄造過程中作為轉(zhuǎn)環(huán)部 件的一部分制成或者可以在轉(zhuǎn)環(huán)部件和密封區(qū)域的部件被適當(dāng)加工之 后的后續(xù)階段加入，例如通過焊接。
這兩個產(chǎn)品密封優(yōu)選地采用面密封類型，并且一個接一個的被置 于水平面上。這種密封構(gòu)造確保當(dāng)轉(zhuǎn)環(huán)部件由于溫度變化在徑向方向發(fā)生變形時這些密封能夠起到恰當(dāng)?shù)淖饔谩?br> 入口的形狀由在其固定的轉(zhuǎn)環(huán)部件內(nèi)為長方形或橢圓形的圓形管 道的形狀決定，從而避免尖角以及局部地使用非常厚的壁部件，所述 壁部件將由于較大的溫差而產(chǎn)生變形和張緊。
該低溫轉(zhuǎn)環(huán)可具有多于一個入口和/或出口 (未示出)。多入口/ 出口的優(yōu)點(diǎn)在于轉(zhuǎn)環(huán)高度可以減小，并且在于腔室內(nèi)溫度橋的長度， 這使得它們在LNG傳輸過程的開始或停止期間更加有效。緊湊的轉(zhuǎn)環(huán) 設(shè)計(jì)通常支持轉(zhuǎn)環(huán)的快速冷卻，并且使它對于作用在轉(zhuǎn)環(huán)一側(cè)的來自 某一方向的象風(fēng)或雨這樣的環(huán)境條件更加不敏感。
具有多入口和/或出口的轉(zhuǎn)環(huán)的另一重要優(yōu)點(diǎn)就是在開始過程中的 熱梯度也得到改善，因?yàn)槔缬捎诶淞黧w從多個入口進(jìn)入使得轉(zhuǎn)環(huán)在 同一時間在多處被冷卻。
新的設(shè)計(jì)導(dǎo)致不同轉(zhuǎn)環(huán)部件更好的相對各向同性行為，且由此確 保了正確的密封。此外，轉(zhuǎn)環(huán)的重量、尺寸和制造成本由于這種新的 設(shè)計(jì)而明顯的降低了 ，特別是與現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)計(jì)相比。


將參考附圖對根據(jù)本發(fā)明的低溫轉(zhuǎn)環(huán)的一些實(shí)施例進(jìn)行具體解 釋。在附圖中-
圖1顯示了低溫轉(zhuǎn)環(huán)，其包括將內(nèi)轉(zhuǎn)環(huán)圈的頂端與底端互連的傳 導(dǎo)元件，
圖2以放大的比例顯示了圖1的轉(zhuǎn)環(huán)的截面， 圖3顯示了具有等間隔的絕緣支撐法蘭的轉(zhuǎn)環(huán)， 圖4和圖5顯示了包括絕緣盒的轉(zhuǎn)環(huán)的側(cè)視圖和俯視圖， 圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的低溫轉(zhuǎn)環(huán)的轉(zhuǎn)環(huán)堆(stack)，以及 圖7顯示了圖6的轉(zhuǎn)環(huán)堆，其中在兩次加載和/或卸載操作之間低 溫流體在所述堆中通過轉(zhuǎn)環(huán)經(jīng)由封閉回路被泵送。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了低溫轉(zhuǎn)環(huán)1，其帶有內(nèi)圈2和外圈3。所述圈2、 3同 心，并且經(jīng)由低溫滑塊或滾柱軸承5以可旋轉(zhuǎn)的方式相互連接。內(nèi)圈2限定出相對較大的C形腔室7，其與流體出口 9流體連接。外圈3的 腔室8的橫截面比內(nèi)腔室7小，并且與流體入口10連接。若干溫度分 配構(gòu)件14、 15在內(nèi)腔室8的頂壁和底壁之間在豎直方向上延伸，以在 這些壁部件之間提供一個均勻的溫度分配。構(gòu)件14、 15通常為桿狀元 件。
如圖2所示，內(nèi)、外圈2、 3經(jīng)由L形襯套17可旋轉(zhuǎn)地相互連接。 腔室7、 8經(jīng)由面密封類型的產(chǎn)品密封20密封，環(huán)境密封21防止水或 其它材料從外界環(huán)境進(jìn)入內(nèi)、外圈2、 3之間的空隙。經(jīng)由外絕緣法蘭 18、 19，轉(zhuǎn)環(huán)l可以以絕緣方式與其它轉(zhuǎn)環(huán)連接或與轉(zhuǎn)環(huán)支撐件連接。
在圖3中顯示出，內(nèi)轉(zhuǎn)環(huán)部件具有從轉(zhuǎn)環(huán)上豎直地凸出的等間隔 分布的絕緣支撐法蘭21、 22、 23。絕緣法蘭可以用來在彼此的頂部支 撐低溫轉(zhuǎn)環(huán)，或者用來將低溫轉(zhuǎn)環(huán)連接到支撐結(jié)構(gòu)上，例如在卸載塔 上。需要至少3個絕緣法蘭以在水平面上產(chǎn)生穩(wěn)定的支撐。
轉(zhuǎn)環(huán)的絕緣支撐法蘭也承受著較大的溫差，并且被連接到支撐板 24的U形接收法蘭23上，該支撐板24通常處于環(huán)境溫度中。絕緣法 蘭21、 22、 23與接收法蘭23之間的這種連接使得這些部件中的一個 能夠進(jìn)行收縮和膨脹而不會失去支撐板和轉(zhuǎn)環(huán)的對準(zhǔn)。 一種解決方案 為在絕緣法蘭和接收法蘭之間設(shè)置小空隙，使得絕緣法蘭可以收縮-膨 脹并且通過襯套相互連接。需要至少3個連接到接收法蘭的絕緣法蘭 以在水平面上產(chǎn)生穩(wěn)定的支撐。
在圖4和5中，顯示了轉(zhuǎn)環(huán)絕緣盒25或冷卻盒，其將低溫轉(zhuǎn)環(huán)完 全包圍，并且使轉(zhuǎn)環(huán)在LNG傳輸過程的起動、工作和結(jié)束期間保持總 體恒定的低溫。該絕緣盒25能通過出口 (leaving) 26旋轉(zhuǎn)，并且連接 到固定蓋板27上。該絕緣盒25保護(hù)該轉(zhuǎn)環(huán)免受由環(huán)境造成的局部溫 差，例如當(dāng)風(fēng)或雨作用到轉(zhuǎn)環(huán)的一側(cè)時。而且，當(dāng)沒有LNG的加載或 卸載時，該盒與轉(zhuǎn)環(huán)絕緣，因?yàn)樵谶@種等待模式中該轉(zhuǎn)環(huán)通過在穿過 該轉(zhuǎn)環(huán)的封閉回路中泵送LNG來保持低溫(也可參見圖7)。
絕緣盒25包括絕緣蓋板27和盒，該盒包圍外轉(zhuǎn)環(huán)部件，并且內(nèi) 部為絕緣材料。該絕緣蓋板27具有管道開口28，所述管道開口可以分 裂，以加入到固定管道或從固定管道移除，所述固定管道連接到轉(zhuǎn)環(huán) 內(nèi)圈的出口。該蓋板27可以具有絕緣材料層。該蓋板被固定到例如LNG輸入塔的固定管道上。
絕緣盒蓋板可旋轉(zhuǎn)地或可滑動地連接到絕緣盒的其余部分，絕緣 盒包圍和絕緣了低溫轉(zhuǎn)環(huán)的可旋轉(zhuǎn)外轉(zhuǎn)環(huán)部件。
絕緣盒與外轉(zhuǎn)環(huán)圈一起旋轉(zhuǎn)，并且可由幾個部件組成，這樣它可 以被增加到已經(jīng)安裝的低溫轉(zhuǎn)環(huán)或從已經(jīng)安裝的低溫轉(zhuǎn)環(huán)移出，例如
出于檢查或維護(hù)的原因(參見圖4)。絕緣盒可以制造為包括一個轉(zhuǎn)環(huán) (管道或環(huán)形)或多于一個轉(zhuǎn)環(huán)，并且甚至可包括如圖6中所示類型 的全部小LNG轉(zhuǎn)環(huán)堆。
圖6顯示了一種可能的多個低溫轉(zhuǎn)環(huán)堆30，例如，其可以被置于 近海LNG卸載塔上，并且其能夠?qū)⑾挡从谒系腖NG載體(carrier) 快速卸載。在堆中，底部的環(huán)形轉(zhuǎn)環(huán)31用于LNG的傳輸。第二環(huán)形 轉(zhuǎn)環(huán)32也可用于LNG的傳輸，或用做備用轉(zhuǎn)環(huán)或蒸汽回流轉(zhuǎn)環(huán)。低 溫管道轉(zhuǎn)環(huán)被置于環(huán)形低溫轉(zhuǎn)環(huán)的中心線上，并且固定到冷汽化氣體 蒸汽回流線34上。
從冗余的觀點(diǎn)來看，第二 (或更多的)環(huán)形低溫轉(zhuǎn)環(huán)32的使用是 有利的；如果轉(zhuǎn)環(huán)之一沒有適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用，冷流體流可以被引導(dǎo)通 過"備用"低溫轉(zhuǎn)環(huán)。同樣，使用多于一個低溫轉(zhuǎn)環(huán)對卸載系統(tǒng)的效 率是有利的，因?yàn)檫@樣增大了卸載系統(tǒng)的通量(trough-put)，從而使 得LNG載體可以在較少的時間內(nèi)被卸載。優(yōu)選地使低溫環(huán)形轉(zhuǎn)環(huán)經(jīng)由 圖3的絕緣法蘭21、 22、 23相互連接。出于維修的目的，這種構(gòu)造使 得更換其中一個轉(zhuǎn)環(huán)變得容易?？蛇x地，低溫轉(zhuǎn)環(huán)堆可以由具有兩個 (或更多)流體路徑或腔室的一個內(nèi)核和用于每個流體路徑的外轉(zhuǎn)環(huán) 圈組成。
低溫轉(zhuǎn)環(huán)堆可以包括例如腔室直徑為16英寸或20英寸的2或3 個低溫環(huán)形轉(zhuǎn)環(huán)。
圖7顯示了處于待機(jī)模式的圖6的低溫轉(zhuǎn)環(huán)堆，例如在兩個LNG 卸載過程之間。通過連接一個或多個低溫轉(zhuǎn)環(huán)31、 32的入口 33、 34 或出口，產(chǎn)生一封閉的低溫循環(huán)回路，LNG或來自小緩沖罐的另一種 冷介質(zhì)經(jīng)由泵35和LNG緩沖罐36泵送通過轉(zhuǎn)環(huán)來使它們保持低溫。 這是非常有利的，因?yàn)橥ǔ＾D(zhuǎn)環(huán)及連接管道的受控冷卻或加熱是一個 關(guān)鍵和耗時的過程。該封閉回路可以以相反的方式形成，如圖6所示，并且該封閉回路可以包括置于轉(zhuǎn)環(huán)絕緣盒內(nèi)或者沒有轉(zhuǎn)環(huán)絕緣盒的低 溫轉(zhuǎn)環(huán)堆中的一個、所有的或只是一些轉(zhuǎn)環(huán)。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 可以進(jìn)一步理解，轉(zhuǎn)環(huán)或轉(zhuǎn)環(huán)堆可以倒立放置，這樣低溫流體的方向 可以反向，且溫度橋可以置于轉(zhuǎn)環(huán)的外部、內(nèi)部或這兩個部分中。
權(quán)利要求
1. 一種低溫轉(zhuǎn)環(huán)，包括內(nèi)、外同心環(huán)狀壁，在所述壁之間限定出環(huán)形腔室，還包括連接到外壁中的第一開口的流體管道和連接到內(nèi)壁中的開口的第二流體管道，其中若干傳導(dǎo)元件位于環(huán)形腔室的內(nèi)部，連接所述腔室的下部和上部。
2、 一種低溫轉(zhuǎn)環(huán)，包括內(nèi)、外同心環(huán)狀壁，在所述壁之間限定出環(huán)形腔室，還包括連接到外壁中的第一開口的流體管道和連接到內(nèi)壁 中的開口的第二流體管道，內(nèi)圈包括至少一個支撐構(gòu)件，限定出一接 觸表面的內(nèi)、外環(huán)形壁，所述接觸表面包括具有至少一個密封元件的 水平空隙部分，位于連接到外圈的一側(cè)的一連接構(gòu)件，沿內(nèi)壁延伸以 限定出水平空隙部分，并且包括沿內(nèi)環(huán)形壁的橫向部分延伸的橫向部分，所述內(nèi)環(huán)形壁限定出相鄰的垂直空隙部分，L形滑動元件，其包括 在水平空隙部分的端部內(nèi)且包括在垂直空隙部分的至少一部分內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的低溫轉(zhuǎn)環(huán)，其中，由內(nèi)環(huán)形壁限定 的腔室部件在體積上大于由外環(huán)形壁限定的腔室部件。
4、 一種低溫轉(zhuǎn)環(huán)，包括內(nèi)、外同心環(huán)狀壁，在所述壁之間限定出 環(huán)形腔室，還包括連接到外壁中的第一開口的流體管道和連接到內(nèi)壁 中的開口的第二流體管道，至少三個支撐構(gòu)件在轉(zhuǎn)環(huán)的頂側(cè)和/或底側(cè) 被連接到內(nèi)環(huán)形壁，在縱向中心線方向上延伸。
5、 一種低溫轉(zhuǎn)環(huán)，包括內(nèi)、外同心環(huán)形壁，在所述壁之間限定出 環(huán)形腔室，還包括連接到外壁中的第一開口的流體管道和連接到內(nèi)壁 中的開口的第二流體管道，該轉(zhuǎn)環(huán)包括一絕緣蓋，具有在頂面和/或底 面連接到內(nèi)或外同心環(huán)形壁上的固定部件以及固定到外壁上的可旋轉(zhuǎn) 部件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低溫轉(zhuǎn)環(huán)，其中外絕緣蓋由至少兩個可分離的部件組成。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的低溫轉(zhuǎn)環(huán)，包括經(jīng)由相應(yīng)的 支撐構(gòu)件相互連接的至少兩個轉(zhuǎn)環(huán)。
8、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的低溫轉(zhuǎn)環(huán)，包括在中心線處 的低溫管道轉(zhuǎn)環(huán)。
9、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的低溫轉(zhuǎn)環(huán)，包括至少兩個轉(zhuǎn) 環(huán)，每一個都具有一入口和一出口，這些出口可經(jīng)由低溫管道互連， 這些入口中的一個連接到低溫泵的流出端，這些入口中的其它入口連 接到低溫泵的流入端。
全文摘要
一種低溫轉(zhuǎn)環(huán)(1)，包括內(nèi)、外同心環(huán)狀壁，在所述壁之間限定出環(huán)形腔室(7)，還包括連接到外壁中的第一開口(10)的流體管道和連接到內(nèi)壁中的開口(9)的第二流體管道，其中若干傳導(dǎo)元件(14、15)位于環(huán)形腔室(7)的內(nèi)部，連接所述腔室(7)的下部和上部。
文檔編號F16L39/06GK101297148SQ200680039587
公開日2008年10月29日 申請日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者J·波拉克, J-P·凱奧, P·A·C·梅納爾多 申請人:單浮系泊公司