КОНТРОЛЬНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ РАЗЪЕДИНЯЕМОГО СОЕДИНИТЕЛЬНОГО УЗЛА ДЛЯ ГИБКИХ ТРУБ Российский патент 2016 года по МПК F16L55/10 F16K3/03 

Настоящее изобретение относится к контрольному клапану лепесткового типа для разъединяемых соединительных узлов для труб для перекачки жидких продуктов, в частности, для нефтепродуктов.

Морская перекачка нефтепродуктов от нефтехимической установки, платформы, от танкера к танкеру, от танкера к наземной установке, как известно, производится посредством гибких труб и соединительных узлов самих труб, которые состоят из двух разъединяемых частей, каждая из которых снабжена соответствующим контрольным клапаном, который автоматически закрывается при разъединении для ограничения утечки продукта в море и меньшего его загрязнения. Эти соединительные узлы расположены на части гибкой трубы, находящейся в море, и имеют главной целью защиту трубы и, в более общем смысле, соединительной линии в случае аномальных ситуаций, в которых возникает чрезмерное натяжение трубы или избыточное давление в линии. Такие аномальные ситуации могут возникать когда: танкер или, в более общем смысле, нефтяная установка (плавучая система для добычи, хранения и отгрузки нефти) срывается с якоря и дрейфует, бурное море создает чрезмерное натяжение трубы, судно сталкивается с трубой, натягивая ее и создавая чрезмерные нагрузки на нее, находящийся ниже по потоку клапан быстро закрывается или возникает любая другая ситуация, вызывающая чрезмерную осевую нагрузку и/или увеличение давления.

Доступные в настоящее время узлы управления сделаны так, чтобы контрольные клапаны закрывались после разъединения двух частей соединительного узла автоматически, то есть, без правления оператором в указанных выше ситуациях.

Также известны регуляторы расхода лепесткового типа, то есть, они сформированы множеством пластин или лепестков, которые выполнены с возможностью поворота между открытым положением, в котором лепестки по существу параллельны направлению потока нефтепродукта, и закрытым положением, в котором лепестки сходятся поперек оси узла, почти полностью блокируя поток продукта. Перемещение из открытого положения в закрытое положение происходит при смещении упругого средства, когда пригодное удерживающее средство, например, внутренний удаляемый вдоль оси рукав прекращает прилагать удерживающее действие вследствие осевого тягового напряжения, прилагаемого к соединительному узлу. Гидродинамические тормоза, например, цилиндры, подвергающиеся давлению жидкого продукта, находящегося в трубе, надлежащим образом замедляют скорость закрытия находящегося выше по потоку клапана для исключения избыточного давления, называемого гидравлическим ударом, создаваемого скомбинированным действием упругого средства и жидкостью под давлением, что может вызывать разрушительные эффекты для контрольного клапана и самого соединительного узла.

Задача настоящего изобретения заключается в получении контрольного клапана лепесткового типа или, в более общем смысле, типа с вращающимися секторами, который, в частности, пригоден для исключения образования гидравлического удара в ходе закрытия при применении в качестве контрольного клапана выше по потоку разъединяемого соединительного узла для гибких труб.

Согласно изобретению эта задача достигается посредством обеспечения контрольного клапана для соединительного узла для гибких труб, содержащего множество секторов (пластин или лепестков), вращающихся между полностью открытым положением и полностью закрытым положением, отличающегося тем, что указанное множество вращающихся секторов содержит, по меньшей мере, два ряда вращающихся секторов разных форм и размеров, установленных различным образом вдоль окружности соединительного узла.

Когда контрольный клапан согласно изобретению применяется как контрольный клапан выше по потоку в направлении потока текучей среды, меньшие секторы, предпочтительно, приводятся таким образом, чтобы они закрывались более медленно относительно больших, таким образом, чтобы дополнительно ограничивать возможность формирования гидравлического удара.

Вращающиеся смежные секторы имеют такие формы и размеры, что они допускают частичное перекрытие смежных секторов для получения лучшей плотности между самими секторами.

Таким образом, посредством надлежащего регулирования гидродинамических тормозов можно исключать гидравлический удар в ходе этапа закрытия и соответствующие неблагоприятные эффекты для установки.

Признаки настоящего изобретения будут дополнительно описаны в следующем подробном описании практического варианта его осуществления, показанного в качестве не вносящего ограничений примера на прилагаемых чертежах, на которых:

фиг.1 - общий вид с частичным осевым сечением соединительного узла для гибких труб, который включает в себя два контрольных клапана согласно настоящему изобретению;

фиг.2 - вид в перспективе с пространственным разделением деталей контрольного клапана выше по потоку соединительного узла, показанного на фиг.1;

фиг.3 - вид в перспективе с пространственным разделением деталей контрольного клапана ниже по потоку соединительного узла, показанного на фиг.1;

фиг.4 - увеличенный вид детали в сечении, показанном на фиг.1, устройства в соответствии с настоящим изобретением, применяемого для закрытия вращающегося сектора контрольного клапана выше по потоку соединительного узла, показанного на фиг.1;

фиг.5 - вид того же устройства в ходе этапа закрытия указанного выше вращающегося сектора;

фиг.6 - увеличенный вид детали в осевом сечении устройства, применяемого для закрытия вращающегося сектора контрольного клапана ниже по потоку соединительного узла, показанного на фиг.1;

фиг.7 - вид устройства, показанного на фиг.6, в ходе этапа закрытия указанного выше вращающегося сектора;

фиг.8-10 - возможные варианты выполнения вставки для регулирования скорости закрытия вращающихся секторов расположенного выше по потоку контрольного клапана.

фиг.11 и 12 - взаимно противоположные виды в перспективе примера большего вращающегося сектора;

фиг.13 и 14 - взаимно противоположные виды в плане указанного выше большего вращающегося сектора;

фиг.15 - вид спереди с частичным сечением указанного выше большего вращающегося сектора;

фиг.16 и 17 - взаимно противоположные виды в перспективе примера меньшего вращающегося сектора;

фиг.18 и 19 - взаимно противоположные виды в плане указанного выше меньшего сектора;

фиг.20 - вид спереди с частичным сечением указанного выше меньшего вращающегося сектора;

фиг.21 - вид вращающихся сегментов в закрытом положении.

На фиг.1 показан соединительный узел для гибких труб, который содержит две разъединяемые части или два корпуса 1 и 2, соответственно, выше и ниже по потоку перекачиваемого жидкого продукта.

Две части 1 и 2 соединены разрывными винтами 3, которые, в случае возникновения сильного тягового напряжения (равного или большего, чем заданная нагрузка), разрываются, позволяя разъединять две части.

В соединительном узле установлен цилиндрический скользящий рукав 4 (фиг.1), который автоматически и вдоль оси удаляется из соединительного узла, когда две части узла разъединяются.

Цилиндрический рукав 4 в нормальном положении поддерживает два вращающихся секторных клапана 5-5' в открытом положении, при этом каждый из них состоит из двух рядов лепестков или пластин 6-7 и 6'-7' разных размеров, которые могут вращаться вокруг соответствующих осей 8-8' между открытым положением, показанным на фиг.1-4 и 6, и закрытым положением, показанным на фиг.5 и 7.

Функции и рабочие режимы рукава 4, например, описаны в заявке на патент Италии MI2009A002146, поданной 04.12.2009 г. настоящим заявителем.

В отношении, например, контрольного клапана 5, на фиг.11-21 показана подробно форма и функциональность его лепестков 6 и 7.

Больший лепесток 7 показан на фиг.11-15, где можно видеть, что он имеет V-образный конец 31, стороны 32 которого приспособлены для непроницаемого для жидкости примыкания к соответствующим сторонам других соседних лепестков 7. Каждый лепесток 7 также имеет боковые стороны 33 с дугообразным концом 34, которые образуют уступ 35, в который упирается в закрытом положении клапана 5 сторона лепестка 6 меньших размеров, находящегося между двумя лепестками 7 больших размеров.

Лепесток 6 меньшего размера показан, в свою очередь, на фиг.16-20, где можно видеть, что он имеет округленный конец 36 с уступом 37, который в закрытом положении клапана 5 плотно взаимодействует с дугообразными концами 34 двух смежных лепестков 7, и прямые стороны 38, на которых уступ 37 продолжается и которые в закрытом положении клапана 5 плотно взаимодействуют с боковыми сторонами 33 двух смежных лепестков 7.

Закрывающая конфигурация двух лепестков 7 с промежуточным лепестком 6 показана на фиг.21.

Для их перемещения из открытого положения в закрытое положение каждый вращающийся сектор 6-7 контрольного клапана 5, расположенного выше по потоку жидкого продукта, может вращаться вокруг его оси 8 под управлением соответствующего автоматически закрывающего устройства, обозначенного ссылочной позицией 9 в целом на фиг.1, 4 и 5. Каждое устройство 9 содержит внутри защитного корпуса 10-11 неподвижный корпус 12 и подвижный корпус 13, скользящий вдоль оси относительно неподвижного корпуса 12 (фиг.4 и 5). Внутри неподвижного корпуса 12 образована первая камера 14, которая проходит внутри первой части подвижного корпуса 13 к поперечной стенке 15, которая примыкает к регулировочной пятке 16 соответствующего вращающегося сектора 6-7 контрольного клапана. Внутри первой камеры 14 расположена цилиндрическая пружина 17, которая может расширяться из сжатой конфигурации, показанной на фиг.4, в удлиненное состояние, показанное на фиг.5. Удлинение пружины 17 происходит автоматически, когда рукав 4, согласно способам, описанным в заявке на патент Италии MI2009A002146, удаляется вдоль оси изнутри клапана 5, прекращая его удерживающее действие относительно вращающихся секторов 6 и 7 самого клапана.

На противоположном конце скользящего корпуса 13 образована вторая камера 18, в которой в нормальном состоянии находится тормозная жидкость приблизительно выбранной вязкости. Две камеры 14 и 18 сообщаются посредством перепускного канала 19, который имеет расширенную входную часть 20, в которую вставлена вставка 21 для регулирования скорости потока, которая имеет цилиндрическую часть 22 на входной стороне 23, снабженную спиральным внешним пазом 24. Примеры вставок 21 с разными протяженностями внешних пазов 24 показаны на фиг.8-10.

Описанное сообщение между камерами 14 и 18 дает эффект перетекания тормозной жидкости из камеры 18 в камеру 14 во время перемещения скользящего корпуса 13 из положения, показанного на фиг.4, в положение, показанное на фиг.5, вызванное осевой нагрузкой пружины 17 при отсутствии рукава 4, и во время закрывающего вращения клапанных секторов 6-7 жидкостью под давлением, которая проходит через часть 1 узла. Прохождение тормозной жидкости замедляет скорость закрытия клапана, исключая резкие удары, которые могли бы повредить вращательные секторы самого клапана. Внезапные увеличения давления, известные как гидравлические удары, таким образом, исключаются.

Скорость прохождения и, таким образом, скорость закрытия отдельных вращающихся лепестков зависит от сечения перепускного канала 19, диаметра цилиндрической части 22 вставок 21 и протяженности спиральных внешних пазов 24 вставок 21 и может изменяться посредством замены вставок другими вставками другого диаметра и с другими пазами.

Таким образом, можно предусматривать применение вставок одного типа для вращающихся секторов 6 меньших размеров и вставок другого типа для вращающихся секторов 7 больших размеров для задания разных скоростей вращения и, таким образом, скоростей закрытия отдельных лепестков клапана 5. Более конкретно, можно фиксировать большую скорость закрытия для лепестков 7 больших размеров и меньшую скорость закрытия для лепестков 6 меньших размеров, которые затем перекрывают и частично опираются на кромки смежных лепестков 7, таким образом, образуя закрывающую конфигурацию, показанную на фиг.21. Это позволяет получить закрывающее средство, которое ограничивает выход продукта до максимума во время закрытия вращающихся секторов или лепестков контрольного клапана, таким образом, ограничивая пик давления, создаваемый гидравлическим ударом, до допустимых уровней.

Вращающиеся секторы 6'-7' контрольного клапана 5', расположенные ниже по потоку жидкостей, в свою очередь, снабжены автоматическими закрывающими устройствами 9', показанными на фиг.1, 6 и 7, которые аналогично имеют неподвижные корпусы 12', скользящие корпусы 13' и в нормальном состоянии сжатые пружины 17', которые через пятки 16' задают вращение и, таким образом, автоматическое закрытие различных вращающихся секторов 6-7 клапана 5' в случае удаления рукава 4. Тормозящее действие, подобное задаваемому прохождением тормозной жидкости из камеры 18 в камеру 14, вместо этого отсутствует. Тормозящее действие, в действительности, создается жидкостью под давлением, находящейся в соединительной части 2.

Описан контрольный клапан (5, 5') для соединительного узла для гибких труб, содержащий множество секторов, пластин или лепестков (6-7, 6'-7'), вращающихся между полностью открытым положением и полностью закрытым положением. Указанное выше множество вращающихся секторов (6-7, 6'-7') содержит по меньшей мере два ряда вращающихся секторов разной формы и размеров, расположенных чередующимся образом вдоль окружности соединительного узла. Меньшими секторами (6, 6') можно управлять таким образом, что они закрываются медленнее, чем большие (7, 7'). Форма и размеры вращающихся секторов (6-7, 6'-7') таковы, что они допускают частичное перекрытие границ смежных секторов (6-7, 6'-7') для улучшения уплотнения между самими секторами. з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Контрольный клапан (5, 5') для соединительного узла для гибких труб, содержащий множество секторов, пластин или лепестков (6-7, 6'-7'), выполненных с возможностью вращения между полностью открытым положением и полностью закрытым положением, отличающийся тем, что множество вращающихся секторов (6-7, 6'-7') содержит по меньшей мере две серии вращающихся секторов разной формы и размеров, расположенных чередующимся образом вдоль окружности соединительного узла.

2. Контрольный клапан по п. 1, отличающийся тем, что если клапан применяется как контрольный клапан (5) выше по потоку соединительного узла в направлении потока текучей среды, меньшие секторы (6, 6') приводятся таким образом, что они закрываются медленнее относительно больших секторов (7, 7').

3. Контрольный клапан по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что вращающиеся смежные секторы (6-7, 6'-7') имеют форму и размеры, допускающие частичное перекрытие границ смежных секторов (6-7, 6'-7') для улучшения плотности между секторами.

4. Контрольный клапан по п. 3, отличающийся тем, что секторы (7, 7') больших размеров имеют V-образный конец (31), стороны (32) которого приспособлены для примыкания непроницаемым для жидкости образом к соответствующим сторонам других секторов (7) больших размеров, расположенных рядом с ними, и имеют также боковые стороны (33) с дугообразным концом (34), образующие уступ (35), на который опирается, когда клапан (5, 5') закрыт, сторона вращающегося сектора (6, 6') меньших размеров, расположенного между двумя вращающимися секторами (7, 7') больших размеров, при этом вращающиеся секторы (6, 6') меньших размеров имеют округленный конец (36) с уступом (37), который в закрытом положении клапана (5, 5') плотно взаимодействует с дугообразными концами (34) двух смежных вращающихся секторов (7, 7'), и прямые стороны (38), на которых уступ (37) продолжается, в закрытом положении клапана (5, 5') плотно взаимодействуют с боковыми сторонами (33) двух смежных вращающихся секторов (7, 7').