專利名稱：有套高壓管的法蘭接頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及額定壓力300至10000巴的有套高壓管的法蘭接頭。這種有套高壓管最好，但不排它地，用于所謂“低密度聚乙烯”，此后表示為LDPE的生產(chǎn)中。它們包括彼此插入的二個管子內(nèi)管輸送產(chǎn)品而外套管輸送熱傳導介質(zhì)。在某些應用中，此熱傳導介質(zhì)用于保持熱追蹤記錄系統(tǒng)(heat-tracing system)中的溫度，在其它情況中它用于增高或降低內(nèi)管中輸送的產(chǎn)品的溫度。
為耐受高壓和/或高溫、溫度變化和熱應力，在高壓工程中通常對管線、閥以及配件使用整體的和高強度材料，這些元件的加工是很復雜的、特別如果使用有套的管。由聯(lián)盟間的BASF和UhdeHochdrucktechnik GmbH申請人發(fā)表了有關此題目的眾所周知的工作標準和制造商的手冊。


圖1表示根據(jù)該現(xiàn)有技術的二有套高壓管部分的典型接頭。該圖沿與圖面垂直的平面A對稱，所示的管子構成圓形橫剖面。外套管1通常以焊接方法連接到管嘴2。高壓管3插入管嘴2并插入外套管1中，二個管子聯(lián)合地構成有套的高壓管裝配體。高壓管3借助于通常焊接到管嘴2的熱裝襯套固定。
由于通常使用含碳量較高的高強度低合金熱處理鋼來制造高壓管，例如鋼30CrNiMo8，所以不可能通過焊接將內(nèi)高壓管與外套管的元件相接合。因此外套管借助于熱裝接頭固定，同時熱裝接頭也代表緊密接合的接頭，該接頭防止流體在外套管一側的泄漏。
高壓管3上裝配有螺紋法蘭5，該螺紋法蘭5被擰在高壓管3的帶螺紋末端6上。螺栓7用以將帶螺紋的法蘭5連接到與其配對的元件上，該接頭的緊密性通過密封透鏡狀扁平體8的表面和高壓管3的密封端面的彈—塑性變形來獲得。所述表面的彈—塑性變形是由于密封透鏡狀扁平體8傳遞的密封力而形成，該所述力當通過螺栓7對帶法蘭的裝配體施加預應力時而建立的。
用于控制在高壓管中輸送的液體的溫度的外套管側介質(zhì)被輸送經(jīng)過旁路管中，該旁路管包括通常借助法蘭接頭10裝配到管嘴2上的管子彎曲部分9。
自從60年代，現(xiàn)有技術的特征是在包括管嘴2和熱裝襯套4的外套管接頭與包括螺紋裝配體5和螺紋端6的外套管的帶螺紋法蘭之間設置一定的距離。熱裝襯套4與帶螺紋法蘭5之間的距離要選擇得符合制造與處理規(guī)范，特別是用以機械擰緊的螺栓7的需要的空間。此空間要求構成一個缺點，因為管端需要復雜的機械加工同時因為此部分不能在處理中為熱的交換而被制用。
本發(fā)明的目的是提供一種法蘭接頭的經(jīng)濟的設計，以避免不能受到熱控制的高壓管部分，并節(jié)約建造施工空間，以及當用作雙管熱交換裝置時提高熱交換效率。
本發(fā)明的目的通過設計二個套管側高壓管帶法蘭的接頭的至少一個的外套管端作為接合的法蘭來實現(xiàn)，所述凸緣借助于接合的接頭被固定到高壓管的外側，該接合的接頭適于吸收沿高壓管軸向的縱向力以及密封力。接合的法蘭設置有螺栓所需要的孔。
在本發(fā)明中所介紹的接合法蘭的接合接頭最好設置成熱裝接頭，但是也可能將接合接頭設置成滿足強度要求又不違背本發(fā)明思想的焊接、粘結或任何其它非主動鎖緊接頭。
根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭最好由鋼制成但也可能根據(jù)各個工作條件使用其它材料諸如鈦、陶瓷材料或玻璃纖維或碳纖維增強的合成材料。
如果不僅一個而且二個高壓管端借助于根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭被連接，則特殊優(yōu)點將變得顯而易見。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，高壓管的至少一端可以設置螺紋以裝配止動環(huán)。如果專業(yè)工程師試圖借助螺紋接頭，例如在軸向作用縱向力的情況以及軸向力的大小在考慮制造的高成本而變得不適當?shù)那闆r，來附加地固定熱裝接頭，則他將特殊地決定采用這種方案選擇。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，在本發(fā)明中介紹的接合法蘭被設計成分開的法蘭，即一個包括接合的接頭的內(nèi)部部分和一個帶螺栓用的孔的外部部分。二個接合的法蘭部分的接頭最好是非剛性鎖緊型式的。這種分開的接合法蘭具有這樣的優(yōu)點，既不在配對法蘭預裝配中也不在其后續(xù)接合中無需確保法蘭螺栓孔準確對準。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述主動鎖緊接頭包括圓周螺紋/反螺紋接頭，該接頭被安排成與高壓管中心線共軸并且在接合的接頭和法蘭螺栓的節(jié)徑之間的徑向。該螺紋使得可以通過旋轉接合的法蘭的外部部分而實現(xiàn)螺栓孔的隨后的對準。
分開的接合的法蘭的另一實施例可以由一個簡單的圓錐體接頭來實現(xiàn)，接合的法蘭的二部分具有相互對準并設置相同的間隙角的圓錐面，每個圓錐體的孔指向法蘭接頭且圓錐體的尖部處在連接的高壓管的中心線上。這種圓錐體接頭的優(yōu)點是當擰緊法蘭螺栓時自對中力(self-centring forcn)將作用到高壓管上。
在不違背本發(fā)明的基本思想下可能有另一分開的接合的法蘭的實施例。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，外套管中的套管腔是這樣設計的，即從法蘭接頭的入口側經(jīng)過沿內(nèi)高壓管延伸的所述腔流動的熱傳導介質(zhì)必須在通過管嘴流入，例如設計成管子彎曲部分的旁路管之前，首先經(jīng)過接合法蘭的前表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，外套管中的外套腔是這樣設計的，即從法蘭接頭的出口側經(jīng)過沿內(nèi)高壓管延伸的所述腔流動的熱傳導介質(zhì)必須在流入處在離開法蘭接頭的管嘴側的套腔之前經(jīng)過旁路管管嘴然后流向接合的法蘭的后表面。
前面已提到的二實施例具有以下優(yōu)點，即在旁路管的管嘴和接合法蘭之間，即在熱交換可能變差的部分沒有特定流量死區(qū)(flux-specific dead pocket)。
本發(fā)明的細節(jié)將通過圖2、3和4所示典型的設計圖加以說明。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的帶法蘭的接頭的剖視圖，圖3表示帶外套管旁路管的典型布置，
圖4表示安排在外套腔的接合法蘭和管嘴區(qū)域中的導流板。
圖2表示一種帶法蘭的裝配體，它包括根據(jù)本發(fā)明的二個接合法蘭，上部部分表示分開的接合法蘭(split jointed flange)而下部部分是一個整體的接合法蘭。剖視圖表示對于中心線B為軸對稱的布置，高壓管11和12被連接。包括內(nèi)部部分13、螺紋14和帶螺栓17的孔16的外部部分15的分開的接合法蘭的內(nèi)部部分13被熱裝到高壓管11的周邊部分18上。因此熱裝接頭適合于吸收沿軸向作用的所有縱向力。由止動環(huán)19固定分開的接合法蘭，該止動環(huán)被擰在高壓管的帶螺紋的末端20上并被擰緊靠住所述法蘭的內(nèi)部部分13。該二高壓管借助于密封透鏡狀扁平體(sealing lens)21被密封而使內(nèi)部與環(huán)境隔絕。
圖2所示的下部部分表示根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭22并包括一個整體部分，但是它被相似地布置、定位和固定到圖中所示的上部部分的接合法蘭上。二接合法蘭與相關的外套管，即在高壓管12的情況中為外套管23，和相關的外套管腔，在本例中為處在高壓管12上的腔24接合。接合法蘭22和外套管23能夠，例如，用焊接接縫接合而永久地連接，如外套管23的接縫25，同時根據(jù)本發(fā)明也可采用其它固定方法。
圖3表示在圖2表示的結合要連接的二個帶外套的高壓管的二個套管腔的法蘭裝配體。管嘴27和28被裝配到外套管23和26上，同時管彎曲部分29被法蘭連接到管嘴27和28上。二管嘴27和28之間的距離可自由地選擇，但是必須考慮機械擰緊螺栓所要求的空間。管嘴27和28的間隔事實上僅對高壓管11和12的套管表面具有微小的影響，因為套管腔延伸得遠到相關的接合法蘭，而與管嘴到管嘴的間隔無關，這也是本發(fā)明的一個優(yōu)點。
圖4表示導流板的典型布置，該導流板提供處于外套管中的套管腔中的流動型式，因此從法蘭接頭的入口側經(jīng)沿內(nèi)高壓管延伸的所述腔流動的熱傳導介質(zhì)被迫在經(jīng)管嘴流入旁路管彎曲部分之前首先通過接合法蘭的前表面。設計圖表示套管23的一部分；在此例子中假設導流板31防止在箭頭所示方向流動的并且從剖視圖所示底部流入套管腔23的熱傳導介質(zhì)30形成直線流進入管嘴28并從那里進入管子彎曲部分29，也見圖3。導流板31，例如，可制成環(huán)狀盤的半圓環(huán)狀，其外徑等于套管的內(nèi)徑，而其內(nèi)徑等于內(nèi)高壓管的外徑。但是也可能選擇一種不同的形式阻擋套管腔的一半，該形式將更好地適合于流動形式的流線。導流板32提供套管腔24的隔板，該隔板幾乎達到接合法蘭22，在那里熱傳導介質(zhì)流30的流動方向被反向。導流板32包括二部分；即類似于剖視圖代表的，安排在高壓管相對一側的相等同的導流板32。
在不違背本發(fā)明的思想下導流板31和32也可構成一個單一板。此形式也適用于在法蘭接頭的另一側上提供導流板的選擇方案。
由本發(fā)明提供的另一些優(yōu)點是管子彎曲部分的法蘭接頭的制造成本低以及減少需要的元件的總數(shù)。
使用的參考符號表a)現(xiàn)有技術中出現(xiàn)的1套管2管嘴3高壓管4熱裝襯套(shrunk bush)5有螺紋的法蘭6有螺紋的末端7法蘭螺栓8密封透鏡狀扁平體9管子彎曲部分10帶法蘭的接頭b)本發(fā)明的11高壓管12高壓管13內(nèi)部部分14螺紋15外部部分16孔17法蘭螺栓18周邊部分19止動環(huán)20有螺紋的末端21密封透鏡狀扁平體22接合法蘭23套管24套管腔25焊接接縫26套管27管嘴28管嘴29管子彎曲部分30熱傳導介質(zhì)流31導流板32導流板
權利要求
1.用于額定壓力為300至10000巴的有套高壓管的法蘭接頭，其特征在于a)二個套管側高壓管法蘭接頭的至少一個套管端被設置為接合法蘭，b)借助于一個接合的接頭，此接合的法蘭被固定在高壓管的外側，c)所述接合的接頭適合于吸收高壓管軸向的縱向力，d)接合的法蘭為螺栓的需要設有孔。
2.根據(jù)權利要求1的裝配體，其特征在于根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭的接合接頭被設置為熱裝接頭。
3.根據(jù)權利要求1的裝配體，其特征在于根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭的接合接被頭設置為焊接接頭。
4.根據(jù)權利要求1的裝配體，其特征在于根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭的接合接頭被設置為粘結接頭。
5.根據(jù)權利要求1至4的一項的裝配體，其特征在于根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭由鋼制成。
6.根據(jù)權利要求1至4的一項的裝配體，其特征在于根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭由鈦制成。
7.根據(jù)權利要求1至4的一項的裝配體，其特征在于根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭由陶瓷材料制成。
8.根據(jù)權利要求1至4的一項的裝配體，其特征在于根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭由以碳和/或玻璃纖維增強的復合材料制成。
9.根據(jù)權利要求1至8的一項的裝配體，其特征在于要相互連接的二高壓管的末端借助于根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭而被連接。
10.根據(jù)權利要求1至9的一項的裝配體，其特征在于要連接的高壓管的至少一端設置有螺紋以便裝配一止動環(huán)。
11.根據(jù)權利要求1至9的一項的裝配體，其特征在于根據(jù)本發(fā)明的接合法蘭被設置成分開的法蘭，即一包括接合接頭的內(nèi)部部分和一個帶螺栓孔的外部部分。
12.根據(jù)權利要求11的裝配體，其特征在于二接合法蘭部分的接頭是非主動鎖緊的形式。
13.根據(jù)權利要求12的裝配體，其特征在于此二接合法蘭部分的非主動鎖緊接頭包括一個周邊螺紋—反螺紋接頭，該接頭與高壓管中心線共軸地安排并且沿徑向在接合接頭和法蘭螺栓節(jié)徑之間，該螺紋使得可以通過旋轉接合法蘭的外部部分而實現(xiàn)后來的螺栓孔的對準。
14.根據(jù)權利要求11的裝配體，其特征在于二接合法蘭部分通過一簡單的圓錐體接頭被連接，接合法蘭的二部分具有圓錐面，兩個圓錐面相互對準并設置有相同的間隙角，每個圓錐體的孔指向法蘭接頭，同時圓錐體的尖端處在連接的高壓管的中心線上。
15.根據(jù)權利要求1至14的一項的裝配體，其特征在于套管中的套管腔是這樣設計的，使得從法蘭接頭的入口側經(jīng)過沿內(nèi)部高壓管延伸的所述腔流動的熱傳導介質(zhì)必須在經(jīng)管嘴流入旁路管之前首先流動通過接合法蘭的表面。
16.根據(jù)權利要求1至15的一項的裝配體，其特征在于套管中的套管腔是這樣設計的，使得從法蘭接頭的出口一側經(jīng)過沿內(nèi)部高壓管延伸的所述腔流動的熱傳導介質(zhì)必須在流入處于離開法蘭接頭的管嘴一側的套管腔之前經(jīng)旁路管管嘴通過然后流向接合法蘭的后表面。
17.根據(jù)權利要求1至16的一項的方法，其特征在于根據(jù)本發(fā)明的法蘭接頭適合于并在低密度聚乙烯的生產(chǎn)中使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于額定壓力為300至10000巴的雙套高壓管的法蘭接頭，其中在這兩個在雙套高壓管端部的法蘭接頭的至少一個的套管末端被設計成接合法蘭(22)。所述接合法蘭借助于接合接頭(18)被固定到高壓管(11、12)的外周邊上，所述接合接頭適合于承受沿高壓管的軸向作用的縱向力。同時接合法蘭還設置有螺栓(17)需要的孔(16)。
文檔編號F16L39/00GK1452703SQ01815150
公開日2003年10月29日 申請日期2001年9月3日 優(yōu)先權日2000年9月7日
發(fā)明者瓦爾德馬·希勒, 約瑟夫·希爾塔瓦斯基, 約爾格－彼得·克爾納 申請人:烏德高效印刷技術有限公司