Устройство для соединения и отсоединения секций двух трубопроводов системы перекачки текучего продукта

Изобретение относится к устройству, которое предназначено для соединения и отсоединения двух секций трубопроводов системы перекачки текучего продукта. Каждая из этих секций образует концевой элемент трубопровода. Секция выполнена в виде крана с дроссельной заслонкой, снабженного диском. Диск установлен с возможностью вращения внутри секции вокруг оси вращения между положением, в котором поперечная секция, отводящая текучий продукт из секции, закрыта и положением, в котором эта указанная секция открыта. Оси вращения располагаются перпендикулярно оси магистрального трубопровода и параллельно друг другу. Оси вращения (X, Х', 21, 36) дисков (5, 6) расположены эксцентрично по отношению к оси (Y-Y) секций (2, 3). Таким образом, чтобы уменьшить пространство, ограниченное между дисками (5, 6), когда они находятся в своем закрытом положении, при котором секции (2, 3) соединены. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к устройству для соединения и отсоединения двух секций трубопроводов системы перекачки текучего продукта, при этом каждая из этих секций образует концевой элемент одного трубопровода и выполнена в виде крана с дроссельной заслонкой, снабженного диском, который установлен с возможностью вращения внутри секции вокруг оси вращения между положением, в котором поперечная секция, отводящая текучий продукт из секции, закрыта и положением, когда эта указанная секция открыта, причем оси вращения располагаются перпендикулярно оси магистрального трубопровода и параллельно друг другу.

Уже известны соединительные устройства такого типа. Они обеспечивают возможность соединять друг с другом соответствующие трубопроводы подачи и трубопроводы впуска текучего продукта в одном или в другом направлении между двумя пунктами, один из которых может быть стационарным пунктом, а другой подвижным.

Также еще известен вариант выполнения, согласно которому в известных устройствах для соединения и отсоединения предусматривается аварийное отсоединяющее устройство, которое позволяет в крайней сложной ситуации отклонения от курса или аварии, например в случае огнеопасной обстановки, отводить подвижную секцию от неподвижной секции для того, чтобы предотвратить повреждение конструкции или же отцепить трубопроводы, обеспечивая сохранение текучего продукта в трубопроводах.

В известных устройствах для соединения и отсоединения в момент, когда секции находятся в соединенном положении, оси вращения двух секций расположены друг от друга на некотором расстоянии в осевом направлении секций для того, чтобы они могли осуществить свое вращательное движение между их открытым положением или закрытым положением. Вследствие этого, недостаток этого варианта выполнения заключается в том, что после того, как диски переместятся в свое закрытое положение, они ограничивают между ними относительно большое пространство, которое заполнено текучим продуктом. Итак, в случае аварийного отключения это количество текучего продукта выбрасывается в окружающую среду.

Такая неисправность создает серьезную опасность в случае, когда перекачиваемые текучие продукты представляют опасность для персонала и для окружающей среды или же создают опасность для возникновения пожара. Это относится, в частности, к случаю перекачки природного сжиженного газа (gaz naturel liquefié=GNL), например, между терминалом загрузки или же разгрузки и кораблем-танкером, предназначенным для перевозки сжиженного метана.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создать такое устройство для соединения и отсоединения, выполненное согласно вышеописанному варианту, в котором будет устранен вышеуказанный главный недостаток.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для соединения и отсоединения согласно изобретению оси вращения дисков располагаются эксцентрично по отношению к оси секций таким образом, чтобы уменьшить пространство, ограниченное между дисками, в момент, когда они находятся в их закрытом положении, при котором секции соединены.

Согласно варианту выполнения изобретения оси вращения смещены перпендикулярно по отношению к оси секций, симметрично относительно этой оси.

Согласно еще другому варианту выполнения изобретения, пространство между двумя вышеупомянутыми дисками, в момент, когда они находятся в закрытом положении равно, по существу, нулю.

Согласно еще другому варианту выполнения изобретения два вышеупомянутые диска в момент, когда они находятся в своем открытом положении, они упираются друг в друга для того, чтобы воспрепятствовать образованию кинематических зазоров и, следовательно, образованию любых вибраций или же биений дисков, которые могут возникнуть под действием неустойчивости течения текучего продукта.

Согласно еще другому варианту выполнения изобретения ось вращения диска образована валом, который жестко установлен на задней стороне диска.

Согласно еще другому варианту выполнения изобретения ось вращения одного диска расположена за пределами поперечной секции, отводящей текучий продукт из секции, в которой диск установлен с возможностью вращения.

Согласно еще другому варианту выполнения изобретения лапка закреплена к периферийной части одного диска, а ось вращения расположена на свободном конце этой лапки.

Согласно еще другому варианту выполнения изобретения комплекс шарнирных рычагов присоединен к одному диску для того, чтобы обеспечить его вращение, при этом свободный конец одного из рычагов шарнирно соединен к стенке секции.

Другие цели, варианты выполнения, детали и преимущества изобретения будут понятны из нижеследующего пояснительного описания со ссылками на схематические чертежи, приведенные только в качестве примера, поясняющего варианты выполнения изобретения на которых:

- фигура 1 изображает вид в разрезе по оси устройства для соединения и отсоединения, выполненного согласно изобретению, вдоль линии I-I на фигуре 2, при этом устройство для отсоединения изображено только схематически;

- фигура 2 изображает вид в разрезе устройства согласно фигуре 1 в направлении по линии II-II на фигуре 1 и представляет устройство в положении закрытия дисков;

- фигура 3 изображает вид, аналогичный виду, который изображен на фигуре 2 и представляет диски в их открытом положении;

- фигура 4 изображает вид устройства согласно фигуре 2 после аварийного отключения;

- фигура 5 изображает вид в разрезе по оси другого варианта выполнения устройства согласно изобретению и представляет диски в их закрытом положении;

- фигура 6 изображает, вид аналогичный виду на фигуре 5, и представляет диски в их открытом положении, и

- фигура 7 изображает вид в разрезе по линии VII-VII на фигуре 6.

Фигуры 1-4 изображают первый вариант выполнения устройства для соединения и отсоединения двух крайних секций трубопроводов, которые необходимо соединить в какой-либо системе, осуществляющей перекачку текучего продукта такого, как сжиженный природный газ, между двумя пунктами. Один из пунктов может быть кораблем-танкером, который предназначен для перевозки сжиженного метана, другой пункт может быть терминалом для загрузки или для разгрузки продукта.

Фигуры изображают только устройство для соединения и отсоединения, которое обозначено основной позицией 1 и содержит две секции 2, 3, которые установлены соответственно на концах трубопроводов двух вышеупомянутых пунктов. Каждая секция выполнена в виде крана с дроссельной заслонкой и содержит круглый диск 5, 6, который установлен внутри секции, в результате этого поперечное сечение, через которое вытекает текучий продукт, имеет круглую форму.

Каждый диск 5 и 6 установлен таким образом, что он может вращаться внутри секции 2, 3, к которой он присоединен, вокруг оси соответственно X, X' между положением закрытия поперечной секции, через которую вытекает текучий продукт, которое изображено на фигурах 1 и 2, и положением открытия этой поперечной секции, которое изображено на фигуре 3.

Каждая секция или кран 2, 3 имеет обычную цилиндрическую форму и снабжена на своем конце, который примыкает к другой секции посредством кольцевого фланца 8, торцевой плоской поверхностью 9. Периферийная поверхность по окружности двух фланцев выполнена таким образом, что когда фланцы находятся в положении соединения двух секций 2 и 3, которые выровнены в этот момент по оси, она образует комплекс наружного контура в виде усеченного конуса 10, который предназначен для введения в дополнительный паз в форме V устройства аварийного отключения, изображенного схематично в виде венца и обозначенного позицией 12 на фигурах 2 и 3. Это устройство аварийного отключения известно и описано во французском патенте №2580367. Ввиду того, что это устройство не было использовано в изобретении, то оно не будет описано подробно. Достаточно сообщить для пояснения изобретения, что венец 12 состоит, например, из двух сегментов 13, 14 венца, которые обеспечивают в положении соединения секций блокировку обеих секций в момент, когда они находятся в их соединенном положении так, как показано на фигуре 2, и могут отделяться друг от друга так, как показано на фигуре 4 стрелками, при аварийном отсоединении, освобождая, таким образом, фланцы 9 обеих секций, что обеспечивает возможность разделить эти секции так, как это также изображено на фигуре 4.

Следует отметить, что оба сегмента 13, 14 венца остаются в положении, соединенном с секцией 3. Для более подробного ознакомления с устройством для отсоединения обратимся к французскому патенту №2580367. Следует еще отметить, что из этого устройства аварийного отсоединения мы изобразили на фигуре 1 только два кольцевых элемента 15 и 16, соединяющее два сегмента 13 и 14 венца.

Согласно основному варианту выполнения изобретения в закрытом положении наружная торцевая поверхность 18 каждого диска 5, 6 расположена на одной оси с периферийной плоской поверхностью 9 фланца 8 его секции так надежно, что обе поверхности 18 входят в контакт друг с другом в момент, когда обе секции 2 и 3 находятся в соединенном положении.

Диски 5 и 6 могут легко вращаться, перемещаясь из этого закрытого положения в их открытое положение, изображенное на фигуре 3, благодаря тому, что были осуществлены операции для соответствующей установки их осей вращения.

Согласно другому важному варианту выполнения изобретения в открытом положении оба диска автоматически упираются сами друг в друга. Благодаря этой конструкции обеспечивают возможность блокировать кинематические зазоры и предотвратить любую вибрацию или биение дисков, которые могут возникнуть в результате нестабильности вытекающего потока текучего продукта.

Для того, чтобы реализовать оба варианта выполнения, ось Х диска 5 и ось X' диска 6, с одной стороны, смещают по отношению друг друга в направлении оси Y-Y секций, а с другой стороны, располагают эксцентрично по отношению этой оси Y-Y симметричным образом. В обоих случаях, отклонения, по существу, одинаковые. Таким образом, оба диска входят в контакт друг с другом, когда они находятся в своем закрытом положении и могут вращаться вместе вдвоем вокруг своих осей синхронно для того, чтобы достигнуть открытого положения, изображенного на фигуре 3, в котором оба диска ориентированы параллельно оси Y-Y секций и находятся, при этом, все время в контакте посредством какой-то части их поверхности. Итак, каждый диск совершил движение вращения на одну четверть оборота.

Ось вращения каждого диска состоит из вала управления 21 и одного конца вала 22, которые установлены по оси. Вал 21 установлен жестко так, что он образует одно целое при вращении, в лапке крепления 23, расположенной рядом с окружностью диска, вверху так, что выступает из задней поверхности этого диска и установлен с возможностью вращения в наружном трубчатом наконечнике 24 секции. Наружный свободный конец 25 этого вала выполнен таким образом, чтобы его форма обеспечивала возможность приводить его во вращение. Наконечник вала 22 установлен одним концом в шарнире 27 в корпусе секции, а его другой конец 28 установлен таким образом, что вал может свободно вращаться в лапке 30, предусмотренной на задней поверхности диска рядом с окружностью этого диска внизу.

Следует еще также отметить, что на торцевой плоской поверхности 9 одной секции установлено кольцевое уплотнение 32, которое расположено в соответствующей кольцевой выемке. Это уплотнение может быть выполнено из металла, пластика или из какого-либо композиционного материала.

Фигуры 1-3 изображают модуль 1 в положении, соединенном посредством введения фланцев 8, при котором вводят их периферийную поверхность в виде усеченного конуса в паз в виде V венца 12 устройства аварийного отсоединения. Фигура 4 изображает обе секции 2 и 3 после аварийного отсоединения. Мы отмечаем, как это было отмечено выше, что это отсоединение осуществляется посредством открытия венца 12, то есть посредством перемещения двух сегментов 13 и 14 венца в радиальном направлении наружу.

Фигуры 5-7 изображают второй вариант выполнения модуля для соединения и отсоединения 1 согласно изобретению. Согласно этому способу выполнения оси вращения дисков 5 и 6 расположены снаружи поперечного сечения, по которому протекает поток текучего продукта секций 2 и 3. Для этой цели на периферии дисков 5 и 6 на задней поверхности этих дисков предусмотрена лапка 34, которая направлена наружу. В другой свободный конец этой лапки установлен вал вращения 36, ось которого образует ось вращения диска.

Управление каждого диска осуществляется с помощью двух шарнирных рычагов, а именно: с помощью первого рычага 41, который шарнирно закреплен в шарнире 42 на задней поверхности диска, и с помощью второго рычага 43, который шарнирно закреплен своим свободным концом в шарнире 44 к корпусу секции. Валы шарнирно соединены друг с другом. Конечно, шарнирные оси рычагов располагаются параллельно оси вращения диска. Так, как изображено на фигурах для того, чтобы обеспечить возможность, чтобы рычаги 41 и 43 могли складываться при вращении диска в его открытое положение, изображенное на фигуре 6, секция снабжена боковым выступом 47, который обеспечивает возможность размещать оба рычага, сложенные в этот момент один на другом.

Для управления своим диском открытия и закрытия 5 или 6 каждая секция снабжена трубчатым наконечником 49 для прохода вала управления, наружный конец управления которого обозначен позицией 50. Вал воздействует на рычаг 43 на уровне его шарнира 44 на задней стороне.

Следует еще отметить, что когда диск находится в закрытом положении, шарнирные рычаги 41 и 43 расположены по оси, что позволяет создать заедание, которое облегчит передачу усилий на диск и блокировку закрытого положения.

Второй вариант выполнения модуля согласно изобретению, изображенный на фигурах 5-7, обеспечивает преимущество, которое заключается в том, что поперечное сечение, по которому протекает текучий продукт через секции, полностью освобождено, что обеспечивает возможность очищать трубопроводы с помощью одного элемента, который выполнен в виде поршня и который перемещается в трубопроводе под действием газа или жидкости для того, чтобы вытолкнуть транспортируемый продукт в подвижный трубопровод.

Оба варианта выполнения изобретения характеризуются одним общим преимуществом, которое заключается в том, что пространство, находящееся между двумя дисками в момент, когда они находятся в закрытом положении, равно практически нулю, так что в случае аварийного отсоединения, после закрытия дисков, как видно на фигуре 4, теперь больше нет текучего продукта, который мог бы попасть в окружающую среду. Таким образом, модуль, выполненный согласно изобретению, специально приспособлен для перекачки любого текучего продукта, который вреден для окружающей среды, например такого продукта, как сжиженный природный газ. Другое преимущество изобретения заключается в небольшом весе модуля. Еще другое преимущество изобретения заключается в том, что когда диски находятся в своем открытом положении, они удерживаются и блокируются и, благодаря этому, устраняют любую вибрацию и биение, которые могут возникнуть под действием нестабильности течения текучего продукта. Согласно первому варианту выполнения изобретения в момент, когда диски находятся в открытом положении, они прижаты друг к другу так, как это изображено на фигуре 3. Согласно второму варианту выполнения изобретения диски прижаты к опорной зоне секции.

Конечно, можно внести различные изменения в описанные и представленные варианты выполнения. Таким образом, в пределах второго способа выполнения можно было бы расположить шарнирные оси дисков диаметрально противоположным образом.

1. Устройство для соединения и отсоединения секций трубопроводов системы перекачки текучего продукта, при этом каждая из этих секций образует концевой элемент трубопровода и выполнена в виде крана с дроссельной заслонкой, снабженного диском, который установлен с возможностью вращения внутри секции, вокруг оси вращения между положением, в котором поперечная секция, отводящая текучий продукт из секции, закрыта, и положением, когда эта отводящая поперечная секция открыта, причем оси вращения располагаются перпендикулярно оси магистрального трубопровода и параллельно друг другу, отличающееся тем, что оси вращения (X, X', 21, 36) дисков (5, 6) расположены эксцентрично по отношению к оси (Y-Y) секций (2, 3) таким образом, чтобы уменьшить пространство, ограниченное между дисками (5, 6), когда они находятся в своем закрытом положении, при котором секции (2, 3) соединены.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оси вращения (X, X', 21) смещены перпендикулярно оси (Y-Y) секций симметрично относительно этой оси.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что пространство между двумя вышеупомянутыми дисками (5, 6), когда они находятся в закрытом положении, равно, по существу, нулю.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что два вышеупомянутых диска (5, 6) в момент, когда они находятся в своем открытом положении, упираются друг в друга для того, чтобы воспрепятствовать образованию кинематических зазоров и вибраций или же биений дисков, которые могут быть вызваны неустойчивостью течения текучего продукта.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что ось вращения диска (5, 6) образована валом (21), который жестко соединен с задней стороной диска и с ней вращается.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что ось вращения (36) одного диска (5, 6) расположена за пределами поперечной секции, отводящей текучий продукт из секции (2, 3), в которой диск установлен с возможностью вращения.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что лапка (34) закреплена к расположенной по окружности части диска (5, 6) и ось вращения (36) расположена на свободной части этой лапки (34).

8. Устройство по любому из пп.6 или 7, отличающееся тем, что комплекс шарнирных рычагов (41, 43) присоединен к диску (5, 6) для того, чтобы обеспечить его вращение на оси, при этом свободный конец одного из рычагов (рычаг 41) шарнирно соединен с диском, в то время как свободный конец другого рычага (43) шарнирно соединен в шарнире (44) к стенке секции.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что секции (2, 3) содержат боковой выступ (47), образующий гнездо для размещения шарнирных рычагов (41, 43) в положении открытия заслонки.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что шарнирные рычаги (41, 43) находятся в застопоренном положении в момент, когда диски (5, 6) находятся в закрытом положении.