流体输送装置和包括这种装置的设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在两个分开的结构物(5、7)之间输送流体的装置，该装置包括沿着纵轴线(x)延伸的具有双壳层的刚性管路，该管路包括外壳层(2)，该外壳层(2)在其内体积空间中容纳至少一个用于流体输送的内导管(3)，该管路在第一端部处包括将外壳层(2)连接至第一结构物(5)的第一刚性连接件(4)，并且在第二端部处包括将外壳层(2)连接至第二结构物(7)的第二刚性连接件(6)，外壳层(2)的第一和第二端部刚性地连接至该至少一个内导管(3)，该管路包括用于补偿移动的系统，该系统在纵向(x)上包括至少一个柔性区域(13、14)和至少一个弹性区域(10、11、30)，用于补偿位移的系统还包括在外壳层(2)和第一结构物(5)之间沿着纵轴线(x)滑动的连接件(12)，和万向接头机构(17)，该机构(17)包括两个万向接头，并且机械地连接柔性区域(13、14)的两个端部。
【专利说明】
流体输送装置和包括这种装置的设备
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种流体输送装置和包括这种装置的设备。
[0002]更具体地，本发明涉及一种用于在两个端部之间输送流体的装置，所述端部被设计成分别连接至两个分开的结构物，例如两个不同的建筑物，该装置包括沿着纵轴线延伸的刚性双壳层管路，该管路包括外壳层，该外壳层在其被设计成处于真空的内体积中容纳至少一个用于输送流体的内导管，该管路在第一端部处包括将外壳层连接至第一结构物的第一刚性连接件，并且在第二端部处包括将外壳层连接至第二结构物的第二刚性连接件，外壳层的第一和第二端部刚性地连接至该至少一个内导管，该管路包括用于补偿其第一端部和第二端部之间的相对位移的系统。
【背景技术】
[0003]在真空下连接至分开的结构物(例如不同的建筑物)的刚性双壳层管路必须包括用于补偿位移的系统，从而防止由于由其端部锚固点的位移而产生的相对位移或由于由寒冷引起的收缩而破裂。
[0004]—种称为“按照三个轴线XYZ的曲柄类型”(典型地有呈90°的四个方向变化)系统的已知系统使用一个弯曲成S或双S的形状的管路部段。
[0005]这种类型的系统使得能在设备中接受合理的应力，但是在流体回路中产生附加的负载损失。
[0006]另外，这种类型的系统在相应的设施(特别是土地上的表面区域)中占据显著的体积。另外，这种类型的结构在竖向上较不稳定。为了解决该竖向稳定性问题，设置有竖向限制该系统的竖向止动件。流体方向的变化在管路中和/或在支承件处引起所谓的“端部负载”效应(使曲柄伸长的内力)。这降低了管路的稳定性。
【发明内容】
[0007]本发明的一个目标是消除现有技术的上述缺点中的一些或全部。
[0008]为此，根据本发明的并且符合在前序部分中给出的一般定义的装置主要特征在于用于补偿位移的系统包括至少一个柔性区域和至少一个弹性区域，所述至少一个弹性区域沿着纵向具有弹性，另外，该用于补偿位移的系统还包括在外壳层和第一结构物之间沿着纵轴线滑动的连接件，和具有万向接头的机构，该机构包含两个万向接头，并且机械地连接柔性区域的两个端部。
[0009]另外，本发明的实施例可以包括一个或多个下列特征:
[0010]-两个万向接头各自具有两个不同的垂直于纵轴线的接合轴线；
[0011]-两个万向接头中的一个具有两个分别与另一个万向接头的两个接合轴线平行的接合轴线；
[0012]-当该装置处于安装好的位置时，万向接头的两个第一平行接合轴线位于竖直平面上，以允许管路的有限的水平偏转，而另外两个第二平行接合轴线位于水平面上，以允许管路的柔性区域的有限的竖直偏转；
[0013]-两个第一接合轴线在纵向上定位在两个第二接合轴线之间；
[0014]-弹性区域包括外壳层的第一弹性部段和该至少一个内导管的第一弹性部段，该至少一个内导管的所述弹性部段定位在位于外壳层和该至少一个内导管之间的两个刚性连接件之间；
[0015]-外壳层的第一弹性部段和该至少一个内导管的第一弹性部段各自包括弹性波纹管；
[0016]-柔性区域包括外壳层的第二柔性弹性部段和该至少一个内导管的第二柔性部段，具有万向接头的机构连接外壳层的分别定位在该外壳层的第二柔性弹性部段的两侧的两个端部；
[0017]-外壳层的第二柔性弹性部段包括两个波纹管，该波纹管串联地连接在中心刚性部段的两侧；
[0018]-该至少一个内导管的第二柔性部段包括两个柔性单元，该柔性单元串联地连接在中心刚性部段的两侧；
[0019]-第一万向接头将外壳层的中心刚性部段连接至外壳层的朝着第一结构物定向的第一侧，而第二万向接头将外壳层的中心刚性部段连接至外壳层的朝着第二结构物定向的第二侧；
[0020]-各万向接头包括各自的第一对连接臂部，该连接臂部具有刚性连接至中心刚性部段的第一端部和铰接在围绕各自的柔性单元布置的各自的第一连接环上的第二端部，各万向接头包括各自的第二对连接臂部，该连接臂部具有铰接在各自的第一连接环上的第一端部和刚性连接至外壳层的一相关侧的第二端部；
[0021]-该至少一个内导管在该至少一个内导管的第二柔性部段的两侧经由各自的连接件连接至外壳层，该连接件沿着平行于管路的纵轴线的方向滑动，即，外壳层的第二柔性部段和该至少一个内导管的第二柔性部段定位在两个连接件之间，该连接件在外壳层和该至少一个内导管之间滑动；
[0022]-弹性区域包括该至少一个内导管的第三弹性部段；
[0023]-第三弹性部段定位在具有万向接头的机构和在第二结构物侧位于外壳层和该至少一个内导管之间的刚性连接件之间；
[0024]-两个万向接头沿着纵向沿着管路串联布置；
[0025]-至少一个柔性单元包括覆盖有编织层的波纹管，该编织层防止波纹管的长度沿着纵向变化；
[0026]-在没有应力差时或在其端部之间没有相对位移时，管路具有大体上直线的形式，否则，用于补偿位移的系统允许导管的S形的有限的局部变形。
[0027]本发明还涉及一种包括两个分开的结构物的设施，该结构物通过根据上文或下文所述的任一项特征的用于输送流体的装置相连接，其中第一结构物包括下列结构物之一:建筑物、低温流体源、桥，而第二结构物包括下列结构物之一:建筑物、容纳“Tokamak”类型的用于产生等离子体的设备的外壳。
[0028]本发明还可以涉及包括上文或下文所述的特征的任何组合的任何可选择的装置或方法。
【附图说明】
[0029]从对下文参见附图提供的描述的阅读中，其它具体特征和优点将变得显而易见，图中:
[0030]-图1表示示意性且局部剖视的侧视图，示出本发明的一个可能的实施例；
[0031]-图2表示纵向半剖视图，示出可以在根据本发明的装置中使用的波纹管的结构的一个示例；
[0032]-图3表示局部透明的透视图，示意性且局部地示出设置有根据本发明的输送装置的设施；
[0033]-图4表示局部透明的上部透视图，示出图1和3中的装置的管路；
[0034]-图5表示纵向剖视的示意性侧视图，示出图5的管路；
[0035]-图6表示图4的细部的放大图，示出该装置的具有万向接头的机构的一个示例。
【具体实施方式】
[0036]图1示意性且局部地示出用于在分别连接至两个分开的结构物5、7的两个端部之间输送流体的装置的一个实施例。各结构物5、7可以是建筑物、桥或任何其它物理结构物。输送装置I被设计成保证在两个结构物5、7之间输送流体，例如低温流体，同时抵抗两个结构物5、7的相对位移(例如在地震或刮风的情况下，或由于装置中的膨胀/收缩)。
[0037]装置I包括大体上由金属管形成的直线刚性管路。该管路是双壳层型，并且沿着纵轴线X延伸。
[0038]该管路包括例如由金属或不锈钢制成的外壳层2，该外壳层2在其被设计成处于真空的内体积中容纳至少一个用于输送流体的内导管3(即，至少一个被设计成输送流体的由金属或不锈钢制成的内导管)。
[0039]为了简化，图1中仅通过实线示意性地表示出一个内导管3。将意识到的是，如在图3-5中更加详细地示出的那样，多个平行的独立的内导管3可以容纳在外壳层2中(相同的元件在不同的附图中用相同的附图标记指示出)。
[0040]该管路在第一端部处包括将外壳层2连接至第一结构物5的第一刚性连接件4，并且在第二端部处包括将外壳层2连接至第二结构物7的第二刚性连接件6。
[0041]外壳层2的第一和第二端部刚性地连接至该至少一个内导管3。
[0042]按照惯例，该管路包括用于补偿该管路的第一端部4和第二端部6之间的相对位移和用于补偿部件之间的差胀的系统。
[0043]用于补偿位移的该系统包括至少一个柔性区域和至少一个弹性区域(这些区域是不同的或相结合的)。弹性区域10、11、30为至少部分管路提供沿着纵向X的弹性。
[0044]另外，该装置包括沿着纵轴线X在外壳层2和第一结构物5之间滑动的连接件12。该装置附加地包括机构17，该机构17包含两个万向接头并且连接柔性区域13、14的两个端部。如下文更加详细描述的那样，该万向接头优选地各自具有两个不同的垂直于纵轴线X的接合轴线(铰接轴)18、20、19、21。
[0045]该弹性区域包括外壳层2的第一弹性部段10和该至少一个内导管3的第一弹性部段11。
[0046]优选地，如图1和5所示，外壳层2的第一弹性部段10与内导管3的第一弹性部段11同轴。另外，该至少一个内导管3的所述弹性部段11优选地位于在外壳层2和该至少一个内导管3之间形成的两个刚性连接件8、9之间。如图3和5中可看到的那样，在外壳层2和该至少一个内导管3之间形成的刚性连接件8、9可以各自包括一分隔盘，该分隔盘被布置成横切外壳层2的内部，并且设置有用于使内导管3通过和保持的孔。可以经由这些分隔盘8、9提供外壳层2和内导管3之间的连接。
[0047]如图1所示意性示出的那样，各弹性部段10、11可以由波纹管形成。
[0048]该至少一个内导管3的第一弹性部段11通过波纹管的收缩或伸长来允许内导管3的轴向位移。类似地，外壳层2的第一弹性部段10通过波纹管的收缩或伸长来允许外壳层2的轴向位移。
[0049]图2通过示例示出内导管3的波纹管11的布置，该波纹管11包括金属波纹段，该波纹段的两个端部分别连接至焊接在导管3的部段上的两个环111。按照惯例，如图所示，柱形套管110可以与波纹段相对地就位在导管3内部，从而限制在导管3中流动的流体中的扰动。
[0050]柔性区域13、14自身包括外壳层2的第二柔性弹性部段13和该至少一个内导管3的第二柔性部段14。具有万向接头的机构17机械连接外壳层2的分别定位在该外壳层2的第二柔性部段13的两侧的两个端部。
[0051]外壳层2的第二柔性弹性部段13可以包括如下文描述的一个(优选地是两个)波纹管130、131。
[0052]外壳层2的第二柔性弹性部段13通过管路的局部旋转(球形接头)允许沿着与纵轴线X垂直的方向y和Z (y =水平面上的横向，z =竖向)的位移。尽管波纹管的长度沿着纵向X的变化在理论上是可能的，但是实际上是不可能的，因为具有万向接头的机构17被按照惯例形成，以防止沿着外壳层2的柔性弹性部段13的纵向的扩张。
[0053]类似地，内导管3的第二柔性部段14允许沿着横向y和z的位移。
[0054]允许管路围绕方向y和方向z旋转的具有万向接头的机构17保证了该部分的稳定性和对力的吸收。
[0055]实际上，具有万向接头的机构17吸收所谓的“波纹管端部”力，即由于零内部压力(外壳层2中的隔离真空)而由外部压力(大气)在波纹管130、131的波纹段上施加的压缩力。
[0056]导管3的第二柔性部段14包括至少一个柔性单元。
[0057]如图1所示意性示出的那样，各柔性单元14可以包括例如覆盖有编织层31的波纹管，由此防止波纹管的长度变化。换句话说，该柔性单元允许管路的扭转运动，但不允许伸长或纵向收缩。
[0058]内导管3的第二柔性部段14位于在外壳层2和内导管3之间滑动的两个连接件15、16之间(参见图1和5，例如经由如上所述的分隔盘，但是允许对内导管3关于外壳层2的相对位移的导向)。
[0059]特别地，如图3、5和6中可看到的那样，外壳层2的第二柔性弹性部段13可以包括两个波纹管130、131，该波纹管130、131串联地连接(焊接等)在刚性管状部段26的两侧。类似地，如图5中可看到的那样，各内导管3的第二柔性部段14可以包括两个柔性单元140、141，该柔性单元140、141串联地连接(焊接等)在刚性管状部段126的两侧。
[0060]多个部段130、131、140、141中的波纹管/柔性单元的串联构造使得在两个相邻的波纹管/柔性单元之间布置内部分隔盘以维持导管3之间的空间成为可能，并且使得在必要时热化内导管3(即将它们置于热连接中)成为可能。
[0061]如图3至5所示，特别是如图6所示，第一万向接头将外壳层2的中心刚性部段26连接至外壳层2的第一侧(朝着第一结构物5)，而第二万向接头将外壳层2的中心刚性部段26连接至外壳层2的第二侧(朝着第二结构物7)。
[0062]各万向接头因此具有两个不同的垂直于纵轴线X的接合轴线(分别是18、19和20、21)。另外，一个万向接头的两个接合轴线18、19分别平行于另一个万向接头24、25的两个接合轴线20、21。
[0063]万向接头的两个第一平行接合轴线18、20位于竖直平面上，从而允许管路的有限的水平偏转(方向y)。两个平行接合轴线19、21自身位于水平面上，从而允许管路的有限的竖直偏转(方向z)。
[0064]更具体地，各万向接头可以包括各自的第一对连接臂部23、35，该连接臂部23、35具有刚性连接(焊接等)至中心刚性部段26的第一端部123、125和铰接在围绕各自的波纹管130、131布置的各自第一连接环27、28上的第二端部。另外，各万向接头可以包括各自的第二对连接臂部22、24，该连接臂部22、24具有铰接在各自的第一连接环27、28上的第一端部
18、20和刚性连接(焊接等)至外壳层2的一相关侧的第二端部122。
[0065]换句话说，两个万向接头相对于中心刚性部段26的中心部分对称地连接至中心刚性部段26。
[0066]各第一对臂部23、25的两个臂部例如沿着纵轴线X定位，并且以关于直径相对的方式布置在外壳层2周围。
[0067]类似地，各第二对臂部22、24的两个臂部例如沿着纵轴线X定位，并且以关于直径相对的方式布置在外壳层2周围。
[0068]为了进一步改善具有万向接头的机构沿着纵向X的稳定性，两个第一接合轴线18、20优选地定位在两个第二接合轴线19、21之间。换句话说，两个第一水平旋转轴线18、20(平行于方向z)沿着纵向定位在两个竖直旋转轴线19、21(平行于方向y)之间。图6表示出单个万向接头的轴线之间的纵向间距D。该间距优选地介于20mm和50mm之间。该构型在具有万向接头的机构上产生合力，该合力倾向于使具有万向接头的机构保持稳定在直线位置。该偏移产生有利于该系统在直线稳定位置的稳定性的正向力。换句话说，通过这种方式，在没有给定的应力的情况下，管路倾向于保持直线，而不在其自身的重量下采用S形的变形。
[0069]特别地，如在图1中可看到的那样，弹性区域可以包括该至少一个内导管3的第三弹性部段30。第三弹性部段30例如定位在具有万向接头的机构17和介于外壳层2和该至少一个内导管3之间的刚性连接件29(在第二端部7处)之间。
[0070]该第三弹性部段30使得在沿着横向y或z移位期间补偿内导管3的长度的偏差成为可能。另外，该第三弹性部段30使得补偿由温度变化引起的长度变化(例如:内导管3在两个固定点29、9之间冷却期间的收缩)成为可能。
[0071 ]特别地，如图3至5所示，第三弹性部段30在内导管3上包括例如波纹管。
[0072]优选地，在第二柔性部段的柔性单元140、141和波纹管30之间设置有横截面的偏差，从而维持波纹管的波纹段中的张力以抵抗内部压力。
[0073]在没有应力时，管路具有大体上直线的形式。另一方面，在其端部之间存在相对位移的情况下，和/或在导管3和壳层2存在差胀的情况下，上述结构允许外壳层2和内导管3的有限的局部变形(例如竖直地或侧向地呈S形)，以在不损坏管路的情况下补偿这些差别。
[0074]根据本发明的输送装置因此使得为直线管路提供一种允许吸收膨胀、风力和由地震引起的位移的系统成为可能。
[0075]根据本发明的装置因此使得能避免“曲柄”类型的弯曲管路一一其非常多并且产生附加负载损失。
[0076]在该实施例中，第一弹性部段10、11远离第一柔性部段(在纵向上隔开)。将意识至IJ，作为一个变型，弹性部段可以定位在具有万向接头的机构处。例如，可以用在纵向上具有弹性的柔性单元代替波纹管13、14，并且万向接头可以包含一在纵向上具有弹性的部段(例如在臂部22、23、24、25处)。换句话说，柔性和弹性部段可以结合在单个部段中。
【主权项】
1.一种用于在两个端部之间输送流体的装置，所述端部被设计成分别连接至两个分开的结构物(5、7)，例如两个不同的建筑物，该装置包括沿着纵轴线(X)延伸的刚性双壳层管路，该管路包括外壳层(2)，该外壳层(2)在其被设计成处于真空的内体积中容纳至少一个用于输送流体的内导管(3)，该管路在第一端部处包括将外壳层(2)连接至第一结构物(5)的第一刚性连接件(4)，并且在第二端部处包括将外壳层(2)连接至第二结构物(7)的第二刚性连接件(6)，外壳层(2)的第一和第二端部刚性地连接至该至少一个内导管(3)，该管路包括用于补偿其第一端部(4)和第二端部(6)之间的相对位移的系统，该系统包括至少一个柔性区域(13、14)和至少一个弹性区域(10、11、30)，所述至少一个弹性区域(10、11、30)沿着纵向(X)具有弹性，用于补偿位移的系统还包括在外壳层(2)和第一结构物(5)之间沿着纵轴线(X)滑动的连接件(12)，和具有万向接头的机构(17)，该机构(17)包含两个万向接头，并且机械地连接柔性区域(13、14)的两个端部。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，两个万向接头各自具有两个不同的垂直于纵轴线&)的接合轴线(18、20、19、21)。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，两个万向接头中的一个(22、23)具有分别与另一个万向接头(24、25)的两个接合轴线(20、21)平行的两个接合轴线(18、19)。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，当该装置处于安装好的位置时，万向接头的两个第一平行接合轴线(18、20)位于竖直平面上，以允许管路的有限的水平偏转(方向y)，而另外两个第二平行接合轴线(19、21)位于水平面上，以允许管路的柔性区域(13、14)的有限的水平偏转(方向z)。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，两个第一接合轴线(18、20)在纵向(X)上定位在两个第二接合轴线(19、21)之间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，弹性区域(10、11、30)包括外壳层(2)的第一弹性部段(10)和该至少一个内导管(3)的第一弹性部段(11)，该至少一个内导管(3)的所述弹性部段(11)定位在位于外壳层(2)和该至少一个内导管(3)之间的两个刚性连接件(8、9)之间。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，外壳层(2)的第一弹性部段(10)和该至少一个内导管(3)的第一弹性部段(11)各自包括弹性波纹管。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，柔性区域(13、14)包括外壳层(2)的第二柔性弹性部段(13)和该至少一个内导管(3)的第二柔性部段(14)，并且，具有万向接头的机构(17)连接外壳层(2)的分别定位在该外壳层(2)的第二柔性弹性部段(13)的两侧的两个端部。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，外壳层(2)的第二柔性弹性部段(13)包括两个波纹管(130、131)，该波纹管(130、131)串联地连接在中心刚性部段(26)的两侧。10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，该至少一个内导管(3)的第二柔性部段(14)包括两个柔性单元(140、141)，该柔性单元(140、141)串联地连接在中心刚性部段(126)的两侧。11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，第一万向接头将外壳层(2)的中心刚性部段(26)连接至外壳层(2)的朝着第一结构物(5)定向的第一侧，而第二万向接头将外壳层(2)的中心刚性部段(26)连接至外壳层(2)的朝着第二结构物(7)定向的第二侧。12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于，各万向接头包括各自的第一对连接臂部(23、35)，该连接臂部(23、35)具有刚性连接至中心刚性部段(26)的第一端部(123、125)和铰接在围绕各自的柔性单元(130、131)布置的各自的第一连接环(27、28)上的第二端部，各万向接头包括各自的第二对连接臂部(22,24),该连接臂部(22,24)具有铰接在各自的第一连接环(27、28)上的第一端部(18、20)和刚性连接至外壳层(2)的一相关侧的第二端部(122)。13.根据权利要求8至12中任一项所述的装置，其特征在于，该至少一个内导管(3)在该至少一个内导管(3)的第二柔性部段(14)的两侧经由各自的连接件(15、16)连接至外壳层(2)，该连接件(15、16)沿着平行于管路的纵轴线(X)的方向滑动，S卩，外壳层(2)的第二柔性部段(13)和该至少一个内导管(3)的第二柔性部段(14)定位在两个连接件(15、16)之间，该连接件(15、16)在外壳层(2)和该至少一个内导管(3)之间滑动。14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其特征在于，弹性区域(10、11、30)包括该至少一个内导管(3)的第三弹性部段(30)。15.—种包括两个分开的结构物(4、7)的设施，该结构物(4、7)通过根据权利要求1至14中任一项所述的用于输送流体的装置相连接，其特征在于，第一结构物(5)包括下列结构物之一:建筑物、低温流体源、桥，而第二结构物(7 )包括下列结构物之一:建筑物、容纳“Tokamak”类型的用于产生等离子体的设备的外壳。
【文档编号】F16L51/02GK105829790SQ201480051547
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年6月27日
【发明人】J-L·富尔内尔, T·诺韦
【申请人】乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司