УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАКРЫТИЯ КОНТРОЛЬНЫХ КЛАПАНОВ В РАЗЪЕДИНЯЕМЫХ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ УЗЛАХ ДЛЯ ГИБКИХ ТРУБ Российский патент 2016 года по МПК F16L55/10 F16K3/03 

Настоящее изобретение относится к устройству для автоматического закрытия контрольных клапанов в разъединяемых соединительных узлах труб для перекачки жидких продуктов, в частности нефтепродуктов, которое предусматривает автоматическое разъединение самих труб в случае сильного осевого тягового напряжения и/или внезапного высокого давления.

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 управления оператором в указанных выше ситуациях.

Также известны разъединяемые соединительные узлы, которые содержат регуляторы расхода переменного секторного типа, то есть сформированные множеством пластин или лепестков, которые выполнены с возможностью поворота между открытым положением, в котором пластины или лепестки по существу параллельны направлению потока нефтепродукта, и закрытым положением, в котором пластины или лепестки сходятся поперек оси узла, 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 давлением упругого средства и жидкости под давлением.

Известные гидродинамические тормоза содержат перепускные каналы уменьшенного сечения, которые имеют недостаток забивания грязью, присутствующей в тормозной жидкости.

Задачей настоящего изобретения является получение устройства для автоматического закрытия контрольных клапанов пластинчатого или лепесткового типа или, в более общем смысле, с вращающимися секторами, которое объединяет в одном узле две функции: упругого давления и гидродинамическую, не проявляя недостатков труб уменьшенного сечения в соответствии с известным уровнем техники.

Согласно изобретению эта задача достигается посредством устройства, отличающегося тем, что оно содержит для каждого сектора контрольного клапана выше по потоку жидкости скользящий корпус, воздействующий на указанный клапанный сектор, вызывая его закрывающее и открывающее вращение, упругое средство, расположенное в первой камере для приведения в движение указанного скользящего корпуса в направлении, вызывающем закрывающее вращение указанного клапанного сектора, тормозную жидкость, находящуюся во второй камере, для торможения перемещения указанного скользящего корпуса в направлении закрытия указанного клапанного сектора и средство гидродинамического сообщения между указанными камерами для обеспечения управляемого перетекания указанной тормозной жидкости из второй камеры в первую камеру во время перемещения указанного скользящего корпуса в направлении закрытия указанного клапанного сектора, при этом указанное средство гидродинамического сообщения содержит вставляемый элемент, вставленный в осевой корпус скользящего корпуса и образующий совместно с ним внешний канал для прохождения тормозной жидкости, который имеет спиральную форму с переменной протяженностью в соответствии с требуемой скоростью закрытия указанного клапанного сектора.

Указанная выше спиральная часть вставляемого элемента позволяет получить эффективное тормозящее действие с намного большим сечением перепускного канала, которое не может быть забито на практике грязью, присутствующей в тормозной жидкости.

В настоящее время предпочтительный практический вариант осуществления настоящего изобретения показан 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 автоматические закрывающие устройства контрольных клапанов;

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.

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 обычно 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.

Каждый вращающийся сектор 6-7 контрольного клапана 5, расположенного выше по потоку жидкого продукта, может вращаться вокруг его оси 8 под основанием соответствующего автоматически закрывающего устройства, обозначенного ссылочной позицией 9 в целом. 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 и вставок другого типа для вращающихся секторов 7 для задания разных скоростей вращения и, таким образом, скоростей закрытия отдельных секторов клапана 5. Назначением этого является получение закрывающего средства, 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', 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.

Устройство для автоматического закрытия контрольных клапанов в разъединяемых соединительных узлах для гибких труб содержит для каждого сектора (6-7) контрольного клапана (5) выше по потоку жидкости скользящий корпус (13), воздействующий на указанный клапанный сектор (6-7), чтобы вызывать его открывающее и закрывающее вращение, упругое средство (17), расположенное в первой камере (14), для приведения в движение указанного скользящего корпуса (13) в направлении, необходимом для вызова закрывающего вращения указанного клапанного сектора (6-7), тормозную жидкость, находящуюся во второй камере (18), для торможения перемещения указанного скользящего корпуса (13) в направлении закрытия указанного клапанного сектора (6-7), и средства (19, 20, 21) гидродинамического сообщения между указанными камерами (14, 18) для обеспечения управляемой передачи указанной тормозной жидкости из второй камеры (18) в первую камеру (14) во время перемещения указанного скользящего корпуса в направлении закрытия указанного клапанного сектора (6-7). Указанные средства (19, 20, 21) гидродинамического сообщения содержат перепускной канал (19) с увеличенной частью (20) и вставку, вставленную в указанную увеличенную часть (20), имеющую желобчатую часть (23), снабженную внешними пазами (24) различной длины. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для автоматического закрытия контрольных клапанов в разъединяемых соединительных узлах для гибких труб, отличающееся тем, что оно содержит для каждого сектора (6-7) контрольного клапана (5) выше по потоку жидкости скользящий корпус (13), воздействующий на клапанный сектор (6-7) для обеспечения его открывающего и закрывающего вращения, упругое средство (17), расположенное в первой камере (14) для приведения в движение скользящего корпуса (13) в направлении, необходимом для вызова закрывающего вращения клапанного сектора (6-7), тормозную жидкость, находящуюся во второй камере (18), для торможения перемещения скользящего корпуса (13) в направлении закрытия клапанного сектора (6-7), и средства (19, 20, 21) гидродинамического сообщения между указанными камерами (14, 18) для согласования управляемой передачи тормозной жидкости из второй камеры (18) в первую камеру (14) во время перемещения скользящего корпуса (14) в направлении закрытия клапанного сектора (6-7), при этом указанные средства (19, 20, 21) гидродинамического сообщения содержат малый перепускной канал (19) с увеличенной частью (20) и вставку, размещенную в увеличенной части (20), при этом вставка имеет цилиндрическую часть (22) и желобчатую часть (23), снабженную внешними пазами (24).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что желобчатая часть (23) имеет переменную длину.