本发明涉及双壁管技术领域，特别是涉及一种运用于船舶发动机气体燃料供给管系的一种高压燃气双壁管。
背景技术：
随着已知石油储量的急剧消耗、环境保护意识的增强以及持续收紧的排放限制，气体燃料(甲烷、乙烷等)以其绿色、环保、高效的优势，必将成为未来世界上最快发展的主要船舶燃料来源。双燃料发动机的问世，也使气体燃料在船舶及海洋平台上得以应用，新的船舶燃料供给系统也随之诞生。由于双燃料发动机的气体燃料(甲烷、乙烷等)是易燃易爆气体，在机舱内必须保证本质安全，双燃料发动机在船舶应用时根据IGC和SOLAS规范要求机舱区域必须采用双壁管形式的供气方式，以保证船舶的正常运行和人员安全。
当发动机供给系统内管输送高压低温燃气，内外管环形空隙内连接大气时，内管燃气压力高达几十MPa，温度低至零下几十度，船舶运行时双壁管长期处于低频振动，燃气管运行条件相当恶劣，此时普通的单壁管、双层管安全性能差，不能有效吸收应力，热膨胀位移得不到释放，根本无法克服如此恶劣的运行条件，使用寿命短，因此无法满足船舶长期服役的要求，以及严重影响船舶安全运行。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种能够有效吸收应力，热膨胀位移能够得到释放，使用寿命长的一种高压燃气双壁管，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高压燃气双壁管，包括外管、与所述外管同轴心设置的内管，所述外管和内管均由多个管段焊接而成；
在所述外管上，每隔一段距离设置一个外管弯头作为补偿件；
在所述外管和内管之间的环形空间内，设置有弹性支架，所述内管通过弹性支架支撑在外管的内壁上；
在所述外管上，还设置有用于固定内管的固定支架；
所述外管弯头上设置有一观察旋塞。
优选地，所述弹性支架包括两个沿圆周对称设置的支架本体；所述支架本体一端为固定部，另一端为圆弧状的支撑部，所述支撑部弹性支撑在所述外管的内壁上，两个支架本体的固定部夹持在所述内管的外壁上，并通过紧固件夹紧。
所述固定部呈平板状，固定部的中部设有与所述内管的外壁相贴合的弧形槽。
所述支撑部上还固定有自润滑衬板，所述支撑部通过自润滑衬板与外管的内壁相接触。
优选地，所述固定支架包括三通接头、上托架和下托架；所述三通接头包括沿轴线设置的第一接口、第二接口，以及垂直于轴线的第三接口，所述内管沿轴线穿过第一接口和第二接口，所述上托架和下托架分别从上下两侧夹紧内管并固定在第三接口的内壁上，所述第一接口和第二接口均与外管相对接，所述第三接口上设有密封盖板。
优选地，所述下托架包括两条平行的支腿、连接在两条支腿上端的圆弧形托板以及垂直连接于两条支腿下端的底板，所述圆弧形托板与内管的外壁相接触，所述底板固定在第三接口的内壁上。
优选地，所述上托架呈倒U形，其上端为圆弧部并与内管的外壁相接触，其下端设有两段螺杆，所述两段螺杆穿过下托架底板上的通孔，并由螺母锁紧。
优选地，所述观察旋塞与所述外管弯头的端面呈45°夹角设置。
优选地，所述观察旋塞、所述固定支架、以及所述内管和所述外管的材料相同。
优选地，所述外管上的焊缝与内管上的焊缝相互错开。
如上所述，本发明的一种高压燃气双壁管，具有以下有益效果：
本发明的高压燃气双壁管内管可以满足压力高达几十MPa、温度低至零下几十度和船舶运行时双壁管长期处于低频振动的设计要求，应用本发明的高压双壁管可以满足船级社对高压燃气发动机燃气供给管道的安全要求，很好地适用于实船安装使用。本发明通风性能好，能够有效吸收应力，能够有效释放热膨胀位移，能够有效吸收振动，使用寿命长。
附图说明
图1显示为本发明的高压燃气双壁管的主视剖视示意图。
图2显示为本发明的高压燃气双壁管的弹性支架的主视示意图。
图3显示为本发明的高压燃气双壁管的固定支架的主视剖视示意图。
元件标号说明
100 外管 200 内管
300 外管弯头 400 弹性支架
410 支架本体 411 固定部
411a 弧形槽 412 支撑部
420 紧固件 430 自润滑衬板
500 固定支架 510 三通接头
520 上托架 530 下托架
540 密封盖板 550 螺母
600 观察旋塞
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，一种高压燃气双壁管，包括外管100、与所述外管同轴心设置的内管200，所述外管100和内管200均由多个管段焊接而成。所述外管100、内管200的同轴心布置，以便后续管段之间对接焊相连时满足同心度要求，其中外管100、内管200之间的环形空间大，通风性能好，并实现实时换气，能够确保燃气在供气管道中不会泄露到船舶机舱内，将燃气爆炸的可能性控制为零。
在所述外管100上，每隔一段距离设置一个外管弯头300作为补偿件；所述外管弯头300避免了应力集中，以便热膨胀位移得到释放。
在所述外管100和内管200之间的环形空间内，设置有弹性支架400，所述内管200通过弹性支架400支撑在外管100的内壁上。如图2所示，所述弹性支架400包括两个沿圆周对称设置的支架本体410；所述支架本体410由不锈钢带经模具冷弯制成，一端为固定部411，另一端为圆弧状的支撑部412，所述支撑部412弹性支撑在所述外管100的内壁上。所述固定部411呈平板状，固定部411的中部设有与所述内管200的外壁相贴合的弧形槽411a；两个支架本体410的固定部411夹持在所述内管200的外壁上，并通过紧固件420夹紧。所述支撑部412上还固定有自润滑衬板430，所述支撑部412通过自润滑衬板430与外管100的内壁相接触。因为沿着外管弯头300前直管段流体的流向即为热膨胀位移方向，弹性支架400的布置起到了阻尼作用；所述支架本体410由不锈钢带经模具冷弯制成，保留有足够高的抗剪强度和硬度，并且保证有一定的弹性，从而能够有效吸收高压燃气双壁管因温差、高压、振动引起的巨大应力和热膨胀位移，从而使船舶供气系统能够长期安全运行。
在所述外管100上，还设置有用于固定内管200的固定支架500。如图3所示，所述固定支架500包括三通接头510、上托架520、下托架530；所述三通接头510包括沿轴线设置的第一接口、第二接口，以及垂直于轴线的第三接口，所述内管200沿轴线穿过第一接口和第二接口，所述上托架520和下托架530分别从上下两侧夹紧内管200并固定在第三接口的内壁上，所述第一接口和第二接口均与外管100相对接，所述第三接口上设有密封盖板540。所述下托架530包括两条平行的支腿、连接在两条支腿上端的圆弧形托板以及垂直连接于两条支腿下端的底板，所述圆弧形托板与内管的外壁相接触，所述底板固定在第三接口的内壁上。所述上托架520呈倒U形，其上端为圆弧部并与内管200的外壁相接触，其下端设有两段螺杆，所述两段螺杆穿过下托架530的底板上的通孔，并由螺母550锁紧。
三通接头510的第一接口、第二接口与各自相邻的外管采用对接焊工艺焊接在一起，使三通接头510的顶部成为外管100的一部分，从而所述固定支架500焊接在船体结构上，起固定作用，主要用于将热膨胀位移控制到不超过弹性支架400的极限回弹偏距(极限回弹偏距为弹性支架在进行107次循环加载后仍能回弹到原位或回弹到一定误差范围内的最大振幅)，其能够在不损伤内管200、外管100的情况下起到固定内管200、外管100的作用，从而使内管200、外管100组装方便，且安全性能高、使用寿命长。
如图1所示，所述外管弯头300上分别焊接有一观察旋塞600。所述观察旋塞600主要用于外管100焊接时，作为内窥镜检查外管100、外管弯头300的内侧焊缝的成型质量。为了便于观察，所述观察旋塞600与所述外管弯头300的端面呈45°夹角设置。所述观察旋塞600、所述固定支架500、以及所述内管200和所述外管100的材料相同或相似，以避免在装配过程中发生形变。且所述外管100上的焊缝与内管200上的焊缝相互错开，以便于施工。
本发明的高压燃气双壁管的制作过程如下：
首先根据船级社规范计算出设计压力、温度下的内外管管径、壁厚和材料，然后选取相应的内外管成品管。
提供外管100，按照图纸尺寸切割成制定长度，留坡口满足焊接要求；提供内管200，采用弯管机将内管200转角处冷弯成指定角度。
弹性支架400：首先支架本体410的制作，首先提供一定厚度的不锈钢带，用剪板机切割成一定的宽度，然后去掉毛刺、倒角，确认不锈钢带无毛刺且光洁后再由模具冷弯压制成如图2所示的支架本体410，使与内管200的外壁贴合的弧形槽411a的内壁的内径等于内管200的外径，并在固定部411上的弧形槽411a的的两侧加工出安装紧固件420的2个工艺孔；另外，在支撑部412上加工出至少两个螺钉装配孔，以便后续用于将自润滑衬板430固定。自润滑衬板430的制作，提供PEEK-HPV板，使PEEK-HPV板的宽度大于支架本体410的宽度，用铣床铣出与支架本体410相配合的凹槽，使凹槽深度与支架本体410的厚度近似，为PEEK-HPV板去毛刺，使表面光洁；随后将PEEK-HPV板放在弯制模具里压弯，使PEEK-HPV板发生塑性形变，从而与支架本体410的支撑部412严格配套。再将弯曲好的PEEK-HPV板放进模具定位，之后钻取与支架本体410的支撑部412的螺钉装配孔相对应的螺钉孔，最终再对PEEK-HPV板进行去毛刺、清洗，完成自润滑衬板430的制造。支架本体410由不锈钢带冷弯而成，再在支撑部412镶嵌上自润滑衬板430，从而弹性支架400其具有足够的抗剪强度和弹性，摩擦性能优越、自润滑性好、耐腐蚀、阻燃和具有对交变应力优良的耐疲劳性。
提供与外管100相同通径的外管弯头300，再在外管弯头300上开孔，将观察旋塞600与之焊接在一起，使观察旋塞600与所述外管弯头300的端面呈45°夹角设置。
安装时，先将外管弯头300布置在内管200的转角处，然后将弹性支架400的紧固件420拧紧固定在内管200指定位置；再将自润滑衬板430上涂抹润滑剂，并推入外管100中，当外管100与外管弯头300接触时停止，最终把外管弯头300和外管100焊接到一起。
焊接时，先将外管弯头300、内管200、外管100和固定支架500固定在临时支撑上，对中；再在内外管环形空间内充99.99％纯度氩气，外管弯头300和外管100之间焊缝的位置用铝箔纸胶带密封，以防止氩气的泄露；按对称位置依次点焊，以避免管子变形，点焊前需用砂轮片将表面的污物去除，再复查对中情况，最后满焊焊透，焊接完成后利用观察旋塞600观察外管内侧焊缝成型质量。
最终，船舶的燃气供给管道由多个如图1所示的高压燃气双壁管管段对接焊而成。
综上所述，本发明的高压燃气双壁管内管可以满足压力高达几十MPa、温度低至零下几十度和船舶运行时双壁管长期处于低频振动的设计要求，应用本发明的高压双壁管可以满足船级社对高压燃气发动机燃气供给管道的安全要求，很好地适用于实船安装使用。本发明通风性能好，能够有效吸收应力，能够有效释放热膨胀位移，能够有效吸收振动，使用寿命长。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。