双元件协作式柔性接头制造技术

柔性接头（２７）具有延伸部（５４），延伸部（５４）装配在壳体（５１，５２）上以便进行相对角位移。两个或多个环形弹性材料挠性元件（６１，６２）以同轴方式叠置且机械地连接，以将延伸部（５４）装配在壳体（５１，５２）上，使得挠性元件在延伸部相对于壳体的角位移和轴向位移上并行地起作用，以便在延伸部（５４）上的张力负载使挠性元件（６１，６２）中的每一个处于压缩状态，从而与挠性元件的相对轴向刚度成正比地分解并共同承受挠性元件中的张力负载。因此，对于给定的壳体尺寸或覆盖区，总负载能力得到提高，对于给定的负载能力，柔性接头的使用寿命得到提高。挠性元件可以具有共同的旋转中心，并且挠性元件可以被设在该旋转中心的同侧或两侧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种柔性接头，其具有从壳体延伸的延伸部和多个环形弹性材料挠性 元件，所述挠性元件用于将延伸部装配在壳体上以允许延伸部相对于壳体发生角位移。
技术介绍
具有将延伸部装配在壳体上的环形弹性材料挠性元件的柔性接头被用于减少浮 式离岸设施和悬挂于浮式离岸设施上的立管及系泊缆之间因运动引起的应力。典型地，挠 性元件包括金属或其它刚性材料的交替的球形垫片和弹性材料层。这种挠性元件能够提供 约士 15度或更多的自由角位移，同时支撑与挠性元件尺寸成正比的轴向张力。典型地，已 对挠性元件的尺寸进行了选择以应付立管或系泊缆上的期望负载，并且已以各种尺寸对挠 性元件进行制造和储备以应付各种标准尺寸的立管或系泊缆。立管被用于将生产流体从海床上传至浮式离岸船只的甲板，以及用于将生产流体 从船只传给一个或多个输出管路。由立管施加于挠性元件上的负载通常包括立管上的张 力、立管的角位移和旋转、生产流体中的内压、以及来自生产流体的升高的温度。因此，生产 流体中的内压及来自生产流体的升高的温度会使得为立管选择挠性元件比为系泊缆选择 挠性元件更困难。对于不同的应用场合，柔性管接头在共同壳体中结合有多个挠性元件。例如，用于 立管的双端柔性管接头在壳体中具有用于将第一延伸管装配在壳体上的第一挠性元件，和 用于将第二延伸管装配在壳体上的第二挠性元件。这两个延伸管沿相反方向从共同壳体延 伸。通过这种方式，该双端柔性管接头能够提供两倍于具有单个挠性元件的单端柔性管接 头所能承受的角位移。该角位移被分解在双端柔性管接头的两个挠性元件之间，但两个挠 性元件中的每一个均承载相同的立管的全部张力。在于1972年8月1日授于Herbert等 人的第3，680，895号美国专利、于1978年1月17日授于Herbert等人的第4，068，864号 美国专利(参见图4)和于1992年7月28日授于Whightsil，Sr等人的第5，133，578号美 国专利中公开了这种双端柔性管接头的实例。柔性管接头在共同壳体中结合有多个挠性元件，使得两个挠性元件经历相同的角 位移，但这两个挠性元件中只有一个承载作用于柔性管接头上的张力负载。这种结构可以 减少生产流体作用于各挠性元件上的压力，并且提供主要密封机构和备用密封机构以将加 压的生产流体容纳于管接头内。然而，这些概念中的挠性元件需要经预压缩以正确地起 作用；这减少了挠性元件的使用寿命。因此，这些设计不能有效利用这两个挠性元件来承 载作用于管子上的轴向负载以及密封压力。在于1980年1月15日授于Schwemmer的第 4，183，556号美国专利和于1978年1月17日授于Ohrt的第4，068，868号美国专利中公开 了这种柔性管接头的实例。在共同壳体中具有多个挠性元件的柔性管接头还已被用于提供同轴的双腔立管。 例如，如于1988年11月15日授权的P印pel等人的第4，784，410号美国专利和于1991年 1月15日授权的P印pel等人的第4，984，827号美国专利所述，在柔性管接头内形成有至5少两个同心且分离的通道以将流体传送通过该柔性管接头。据认为，这些通道保持分离并 且在柔性管接头的整个枢转运动范围内横截面保持基本不变。然而，在P印pel等人的第 4，784，410号和第4，984，827号美国专利公开的几个版本中的每一个中，均通过连接环迫 使共同壳体中的挠性元件与共同的角位移并行地起作用，从而确保这些通道的横截面在接 头旋转过程中保持基本不变，但材料在轴向方向上没有连接，使得作用于柔性接头上的张 力负载仅由一个挠性元件承载。
技术实现思路
本专利技术已发现希望在柔性接头中以同轴方式叠置两个或多个环形弹性材料挠性 元件，并且机械地连接这些挠性元件以将柔性接头的延伸部装配在壳体上，使得挠性元件 在延伸部相对于壳体的角位移和轴向位移上并行地起作用，以便相对于壳体在延伸部上的 张力负载使挠性元件中的每一个处于压缩状态，从而将张力负载在挠性元件中分解或在挠 性元件中被共同承受。因此，对于给定的壳体尺寸或覆盖区，柔性接头的总负载能力得到提 高，对于给定的负载能力，柔性接头的使用寿命得到提高。叠置的挠性元件不必具有相同的几何形状或者由相同材料制成，叠置的挠性元件 也不必被预压缩以便正确地起作用。通常，所施加的总负载与叠置挠性元件的相对刚度成 正比地被分解在叠置的挠性元件当中。例如，叠置的挠性元件可以具有相同的几何形状和 由相同材料制成，并且可以相对于共同旋转中心以相同方式设置，以使叠置的挠性元件具 有相同的相对刚度，因此所施加的总负载将均等地被分解在叠置的挠性元件当中。在另一 实例中，叠置的挠性元件具有不同的几何形状或由不同材料制成，或者相对于共同旋转中 心以不同的方式设置，以使叠置的挠性元件具有不同的相对刚度，所施加的总负载与叠置 挠性元件的相对刚度成正比地不均等地分开在叠置挠性元件当中。根据第一方面，本专利技术提供了一种柔性接头，其包括外壳体；从外壳体延伸的延 伸部；第一环形弹性材料挠性元件，其将延伸部装配在外壳体上以便延伸部相对于外壳体 发生角位移；以及至少第二环形弹性材料挠性元件，其连接于延伸部和外壳体之间。第一和 第二挠性元件以同轴方式叠置并机械地连接，使得第一和第二挠性元件在延伸部相对于外 壳体的角位移和轴向位移上并行地起作用，以便相对于外壳体在延伸部上的张力负载使第 一和第二挠性元件中的每一个处于压缩状态，从而与第一和第二挠性元件的相对轴向刚度 成正比地在第一挠性元件和第二挠性元件中将张力负载分解并共同承受。根据另一方面，本专利技术提供了一种柔性管接头，其包括外壳体、附连凸缘、延伸 管、第一环形弹性材料挠性元件、内管和第二环形弹性材料挠性元件。外壳体具有第一端和 第二端。附连凸缘被装配在外壳体的第一端上。延伸管从外壳体的第二端延伸出。第一 挠性元件设在外壳体内，并且将延伸管装配在外壳体上以便延伸管相对于外壳体发生角位 移。延伸管穿过第一挠性元件，以使第一挠性元件包围延伸管。内管设在外壳体内并装配 在附连凸缘上，并且提供从附连凸缘上的孔到延伸管的通道以便流体流过柔性管接头。内 壳体被设在外壳体内，并且附在延伸管上。第二挠性元件被设在外壳体内和内壳体内，并且 将内管装配在内壳体上。内管穿过第二挠性元件，以使第二挠性元件包围内管。第一和第 二挠性元件以同轴的方式叠置并机械地连接，使得第一和第二挠性元件在延伸部相对于外 壳体的角位移和轴向位移上并行地起作用，以便相对于外壳体在延伸管上的张力负载使第一和第二挠性元件中的每一个处于压缩状态，从而与第一和第二挠性元件的相对轴向刚度 成正比地在第一挠性元件和第二挠性元件中将张力负载分解并共同承受。根据又一方面，本专利技术提供了一种柔性管接头，其包括外壳体、附连凸缘、延伸管、 第一环形弹性材料挠性元件和第二环形弹性材料挠性元件。外壳体具有第一端和第二端。 附连凸缘被装配在外壳体的第一端上。延伸管从外壳体的第二端延伸出。第一挠性元件被 设在外壳体内，并且将延伸管装配在外壳体上以便延伸管相对于外壳体发生角位移。延伸 管穿过第一挠性元件，以使第一挠性元件包围延伸管。第二环形弹性材料挠性元件被设在 外壳体内，并且将延伸管装配在外壳体上。延伸管穿过第二挠性元件，以使第二挠性元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性接头，包括：外壳体；从外壳体延伸的延伸部；第一环形弹性材料挠性元件，其将延伸部装配在外壳体上以便延伸部相对于外壳体发生角位移；以及至少第二环形弹性材料挠性元件，其连接于延伸部和外壳体之间；其中，第一挠性元件和第二挠性元件以同轴的方式叠置并机械地连接，使得第一挠性元件和第二挠性元件在延伸部相对于外壳体的角位移和轴向位移上并行地起作用，以便相对于外壳体在延伸部上的张力负载使第一挠性元件和第二挠性元件中的每一个处于压缩状态，从而与第一挠性元件和第二挠性元件的相对轴向刚度成正比地在第一挠性元件和第二挠性元件中将张力负载分解并共同承受。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-2-25 12/036,738一种柔性接头，包括外壳体；从外壳体延伸的延伸部；第一环形弹性材料挠性元件，其将延伸部装配在外壳体上以便延伸部相对于外壳体发生角位移；以及至少第二环形弹性材料挠性元件，其连接于延伸部和外壳体之间；其中，第一挠性元件和第二挠性元件以同轴的方式叠置并机械地连接，使得第一挠性元件和第二挠性元件在延伸部相对于外壳体的角位移和轴向位移上并行地起作用，以便相对于外壳体在延伸部上的张力负载使第一挠性元件和第二挠性元件中的每一个处于压缩状态，从而与第一挠性元件和第二挠性元件的相对轴向刚度成正比地在第一挠性元件和第二挠性元件中将张力负载分解并共同承受。2.如权利要求1所述的柔性接头，其中延伸部为管子，外壳体具有第一端和第二端，延伸部从外壳体的第二端延伸出，柔性管 接头还包括装配在外壳体的第一端上的附连凸缘，该附连凸缘限定通过外壳体并通过第一 挠性元件及第二挠性元件的通道的孔，以便流体流向或离开延伸部。3.如权利要求1所述的柔性接头，其中第一挠性元件与第二挠性元件基本相同，使得第一挠性元件的相对轴向刚度基本等于 第二挠性元件的相对轴向刚度，并且第一挠性元件和第二挠性元件中的每一个均承载相对 于外壳体在延伸部上的张力负载的大约1/2。4.如权利要求1所述的柔性接头，其中第一挠性元件和第二挠性元件具有共同的旋转中心。5.如权利要求4所述的柔性接头，其中共同的旋转中心位于第一挠性元件和第二挠性元件之间。6.如权利要求5所述的柔性接头，其中第二挠性元件与外壳体的机械地连接穿过第二挠性元件，使得该机械的连接被第二挠 性元件包围。7.如权利要求5所述的柔性接头，其中延伸部穿过第二挠性元件以与第二挠性元件连接，使得该延伸部被第二挠性元件包围。8.如权利要求4所述的柔性接头，其中第二挠性元件的至少一部分位于共同旋转中心和第一挠性元件的至少一部分之间。9.如权利要求1所述的柔性接头，其中延伸部和外壳体由金属制成，第一挠性元件的弹性材料粘接在延伸部和一段外壳体 上，第二挠性元件的弹性材料粘接在第一金属段和第二金属段上，并且第一金属段附接在 延伸部上，第二金属段附接在外壳体上。10.如权利要求9所述的柔性接头，其中第一金属段焊接在延伸部上，第二金属段焊接或螺栓连接在外壳体上。11.如权利要求9所述的柔性接头，其中第一金属段为内壳体，第二挠性元件被设在内壳体内，并且第二金属段穿过第二挠性元件，使得第二金属段被第二挠性元件包围。12.如权利要求9所述的柔性接头，其中延伸部穿过第一挠性元件和第二挠性元件，使得第一挠性元件包围延伸部，并且第二 挠性元件包围延伸部，延伸部具有与第一金属段附连的凸缘，第二金属段被设在两段外壳 体之间。13.如权利要求1所述的柔性接头，其中延伸部穿过第一挠性元件和第二挠性元件，使得第一挠性元件包围延伸部，并且第二 挠性元件包围延伸部，延伸部和外壳体由金属制成，第一挠性元件的弹性材料粘接在延伸 部和第一金属段上，第二挠性元件的弹性材料粘接在第二金属段和一段外壳体上...

【专利技术属性】
技术研发人员：D古铁雷斯勒米尼，TM波托夫，GW佩佩尔，JG帕特里克，CC斯派塞，JH佩雷拉，GP克鲁斯，
申请(专利权)人：石油国家工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]