专利名称：一种可旋转螺旋列板涡激振动抑制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于海洋立管设施铺设技术领域，具体涉及一种可旋转螺旋列板涡激振动抑制装置。
背景技术：
深水油气田开发已成为当前海上油气勘探与开发的必然趋势，开采过程中涉及到隔水管、采油立管和悬跨输液管等管线，这些管线的造价占整个深海采油系统造价的一半以上。海洋管线所处环境条件恶劣，受力复杂，尤其是当一定流速的波浪、海流流经海洋管线时，将产生周期性的漩涡脱落，诱发管线的振动。当漩涡脱落频率接近或等于海洋管线某一固有频率时，振动幅度将急剧增大，形成共振，最终导致疲劳破坏。一旦海洋管线失效，不仅引起海上重大安全事故，造成巨大的经济损失，还将对海洋环境造成灾难性的破坏。为了降低涡激振动对海洋管线造成的疲劳破坏，延长海洋管线使用寿命，现有的方法通常是把涡激振动抑制装置直接固定在海洋管线上。大多数的涡激振动抑制装置不能旋转，如能实现旋转，将极大地削弱海流对管线施加的横向作用力，增强涡激振动抑制效果。目前仅有公示期专利CN 102071883 A(采用可旋转整流罩的水下立管涡激振动抑制装置)以及公示期专利CN 102134972 A (仿鱼尾式整流罩的水下立管涡激振动装置)中提到的装置可以实现绕立管的转动，但仍受到来流角度的限制，不能够完全应对任意角度来流。
发明内容为了克服现有技术的不足和缺陷，本实用新型针对海洋立管提供一种结构简单、性能可靠、现场安装方便的能够应对任意来流方向的可旋转螺旋列板涡激振动抑制装置。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种可旋转螺旋列板涡激振动抑制装置，由多个基本单元沿海洋立管轴线方向串列组合而成，所述的基本单元由两个旋转模块、一个套筒及三块螺旋列板组成。旋转模块包括内圈、圆柱滚子、外圈。内圈是由对称的两半环钢质构件组成，其外表面加工圆柱滚子槽，内圈从两侧套在海洋立管上，两半环之间使用螺栓连接。圆柱滚子槽为半圆柱状的凹槽，圆柱滚子放置于内圈的圆柱滚子槽内。外圈也是由对称的两半环钢质构件组成，在其内表面加工圆柱滚子环槽。外圈套在内圈外面，使圆柱滚子置于圆柱滚子环槽内，两半环之间使用螺栓连接，并通过轴向止动片限制外圈的轴向滑移。套筒和螺旋列板为整体加塑成型，套筒直接套装在旋转模块的外圈上，每个套筒的上下两端各配装一个旋转模块。所述的套筒与海洋立管同轴，套筒外有三块螺旋列板，三块螺旋列板同向旋转30度至60度。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本实用新型可实现自由旋转，其迎流面积相比固定式螺旋列板涡激振动抑制装置要小，进而削弱了海流对海洋立管施加的横向作用力，增强了涡激振动抑制效果；2、本实用新型可以根据现场实际情况，自由调整各基本单元之间的距离，以达到最佳抑制效果；3、本实用新型可以应对任意来流方向海流引发的涡激振动，适用于流向频繁发生变化的海域，扩大了工程使用范围。
图1为本实用新型装置立体结构示意图图2为本实用新型装置旋转模块内圈及单个圆柱滚子立体结构示意图图3为本实用新型装置旋转模块外圈立体结构示意图图4为本实用新型装置旋转模块立体结构示意图图5为本实用新型装置套筒及螺旋列板立体结构示意图其中:1.海洋立管；2.内圈；3.外圈；4.轴向止动片；5.套筒；6.螺旋列板；7.圆柱滚子槽；8螺栓；9.圆柱滚子；10.圆柱滚子环槽。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步描述。本实用新型是多个基本单元沿海洋立管轴线方向串列组合而成，如图1、图2、图
3、图4、图5所示，本实用新型的一个基本单元包括两个旋转模块、一个套筒及三块螺旋列板。其中旋转模块包括内圈2、圆柱滚子9、外圈3。内圈2是由对称的两半环钢质构件组成，其外表面加工圆柱滚子槽7。圆柱滚子槽7为半圆柱状的凹槽。圆柱滚子9放置于圆柱滚子槽7内。内圈2从两侧套在海洋立管I上，两半环之间使用螺栓8连接固定。外圈3也是由对称的两半环钢质构件组成，外圈3每个半环的上下两个端面各伸出一个轴向止动片4，以限制旋转模块安装好后外圈3的轴向滑移，且轴向止动片4与内圈2的两个轴向端面间留有一定缝隙，以减少旋转时的摩擦。外圈3内表面加工圆柱滚子环槽10，外圈3套在内圈2外面，使圆柱滚子9置于圆柱滚子环槽10内，两半环之间使用螺栓8连接，连接好后旋转模块可绕海洋立管I的轴线自由转动。旋转模块的内圈2和外圈3均采用分开的两半环结构，便于现场安装和拆卸。旋转模块采用圆柱滚子9的结构设计优点在于，精度高、磨损小、寿命长，能在较长的时间内保持轴向的安装精度，实现自由转动。套筒5和螺旋列板6为一个整体，由塑料模具一次加工成型；套筒5为圆筒结构，其内径等于旋转模块外圈3的外径，套筒5与海洋立管I同轴。在套筒5外有三块螺旋列板6，三块螺旋列板同向旋转30度至60度，且螺旋列板6的厚度与套筒5的厚度相同。在海洋立管I对应安装套筒5的上下端位置处各安装一个旋转模块，然后将套筒5套装于上下两个旋转模块的外圈3外表面。套筒5通过旋转模块即可实现自由地绕海洋立管I转动。海洋立管在水下通常几百至上千米不等，为了确保抑制效果，可在海洋立管I上每隔2D至4D安装一个基本单元，也可根据实际情况进行适当的间距调整，使抑制效果达到最佳。实施例:根据实际海洋立管I的长细比和当地海洋波浪、海流的常年统计信息，设计合理的基本单元间距，计算出需要的基本单元个数n，即旋转模块个数为2n，套筒5的个数为n，螺旋列板6的块数为3n。在安装单个基本单元时，首先，在海洋立管I的合适位置安装一个旋转模块，即将旋转模块的内圈2从两侧套装在海洋立管I的外表面，通过螺栓8连接固定；固定好内圈2后，将圆柱滚子9放置于内圈2外表面的圆柱滚子槽7内；然后把旋转模块的外圈3从两侧套装在内圈2外面，并使得圆柱滚子9置于圆柱滚子环槽10内，再使用螺栓8连接固定。然后，在海洋立管I上间距一个套管5高度的位置安装另一个旋转模块，安装步骤与前一个旋转模块的安装步骤相同。待两个旋转模块都安装完毕后，将套筒5直接套装在两旋转模块的外圈3外表面。至此，安装完成了一个基本单元。随后，按照同样的安装顺序串列安装剩余的基本单元。装置安装完毕后，将海洋立管I置于海水中。在不同深度的海水中，每个基本单元可根据对应的来流方向和流速大小，由圆柱滚子9和圆柱滚子环槽10的配合，实现螺旋列板不同程度的旋转，从而破坏海洋立管I后方的漩涡形成，最大程度地抑制涡激振动。
权利要求1.一种可旋转螺旋列板涡激振动抑制装置，由多个基本单元沿海洋立管轴线方向串列组合而成，其特征在于，所述的基本单元由两个旋转模块、一个套筒(5)及三块螺旋列板(6 )组成；旋转模块包括内圈(2 )、圆柱滚子(9)、外圈(3);内圈(2)是由对称的两半环钢质构件组成，其外表面加工圆柱滚子槽(7)，内圈(2)从两侧套在海洋立管(I)上，两半环之间使用螺栓(8)连接；圆柱滚子槽(7)为半圆柱状的凹槽，圆柱滚子(9)放置于内圈(2)的圆柱滚子槽(7)内；外圈(3)也是由对称的两半环钢质构件组成，在其内表面上加工圆柱滚子环槽(10);外圈(3)套在内圈(2)外面,使圆柱滚子(9)置于圆柱滚子环槽(10)内，两半环之间使用螺栓(8)连接，并通过轴向止动片(4)限制外圈(3)的轴向滑移；套筒(5)和螺旋列板(6 )为整体加塑成型，套筒(5 )直接套装在旋转模块的外圈(3 )上，每个套筒(5 )的上下两端各配装一个旋转模块。
2.如权利要求书I所述的一种可旋转螺旋列板涡激振动抑制装置，其特征在于，所述的套筒(5)与海洋立管(I)同轴，套筒(5)外有三块螺旋列板(6)，三块螺旋列板(6)同向旋转30度至60度。
专利摘要本实用新型涉及一种可旋转螺旋列板涡激振动抑制装置，由多个基本单元沿海洋立管轴线方向串列组合而成，基本单元包括两个旋转模块、一个套筒及三块螺旋列板。旋转模块由内圈、圆柱滚子和外圈组成。套筒和螺旋列板为一整体，由塑料模具一次加工成型。套筒上下端分别配装一个旋转模块，旋转模块的内圈和海洋立管之间采用螺栓紧固连接，套筒套装在旋转模块的外圈上。螺旋列板通过旋转模块实现绕海洋立管的自由转动。本实用新型结构简单，性能可靠，现场安装方便，能够自由旋转，可对任意方向来流引发的涡激振动实现有效抑制，降低其对海洋立管疲劳寿命的影响。
文档编号E21B17/10GK202990906SQ201320008428
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者朱红钧, 林元华, 戚兴, 冯光, 曾德智, 黄嘉豪, 王钧键, 郑文龙, 胡星 申请人:西南石油大学