ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2024 года по МПК F16L27/12 

ПРИТЯЗАНИЕ НА ПРИОРИТЕТ

Данная патентная заявка испрашивает приоритет на основании итальянской патентной заявки № 102019000003995, поданной 19/03/2019, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к телескопическому соединению трубопровода, выполненному с возможностью компенсации изменения размеров.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к телескопическому соединению для труб, соединяющих берег с газовым танкером, несущим криогенную текучую среду в жидком состоянии, не теряя при этом своей универсальности.

Как правило, транспортировка криогенной текучей среды происходит внутри танков газовых танкеров, которые должны оставаться на некотором расстоянии от берега, даже во время операций перекачки криогенной текучей среды. По этой причине перекачка криогенной текучей среды происходит по трубопроводу, соединяющему газовый танкер с берегом и расположенному вдоль пирса. Трубопровод включает в себя прямые секции и соединения, каждое из которых расположено между двумя прямыми секциями.

На практике обычно используются сильфонные расширительные соединения.

Как известно, во время операций перекачки, криогенная текучая среда течет по трубопроводу, вызывая его сжатие. Как правило, изменения температуры трубопровода приводят к изменениям длины трубопровода и оказывают механическую и термическую нагрузку на соединения, что со временем приводит к повреждению или поломке соединений, вызывая утечку криогенной текучей среды.

Также известны телескопические соединения, используемые для трубопроводов, такие как, например, телескопическое соединение, описанное в WO 2017/201565, которое обладает особенно сложной системой герметизации. Фактически, слабым местом телескопических соединений является гидроизоляция.

Расширительные петли используются для компенсации тепловой контракции криогенного трубопровода в качестве альтернативы соединениям, и состоят из труб и изгибов, недостатком которых является то, что они очень громоздкие. Кроме того, расширительные петли имеют высокую стоимость установки для гражданских строительных и/или морских работ и одновременно высокие потери давления и холода.

ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является предложить трубопроводное соединение, которое частично устраняет недостатки известного уровня техники.

В соответствии с настоящим изобретением, предлагается телескопическое соединение трубопровода, выполненное с возможностью компенсации изменения размеров, причем телескопическое соединение включает в себя:

- первую секцию трубы, имеющую первый диаметр;

- по меньшей мере вторую секцию трубы, имеющую второй диаметр, меньший, чем первый диаметр, расположенную, по меньшей мере частично, внутри первой секции трубы и соединенную с возможностью скольжения с первой секцией трубы;

- по меньшей мере, один концевой узел, который прикреплен к участку между первой и второй секциями труб и выполнен с возможностью образования вместе с другим участком между первой и второй секциями труб по меньшей мере одного первого кольцевого гнезда, ограниченного двумя обращенными друг к другу цилиндрическими поверхностями, при этом одна из цилиндрических поверхностей является цилиндрической поверхностью участка между первой и второй секциями труб;

- по меньшей мере одну кольцевую прокладку, которая размещена внутри кольцевого гнезда и включает в себя полимерный кожух и пружину, размещенную внутри полимерного кожуха, при этом полимерный кожух находится в контакте с указанными цилиндрическими поверхностями;

концевой узел содержит кольцо, приваренное к участку между первой и второй секциями труб, и, по меньшей мере, одну кольцевую стенку, прикрепленную с возможностью отсоединения к одному концу кольца для ограничения кольцевого гнезда вместе с обращенными друг к другу цилиндрическими поверхностями кольца и участком между первой и второй секциями труб.

Благодаря настоящему изобретению телескопическое соединение обеспечивает надежную герметизацию для текучей среды, транспортируемой внутри трубопровода, посредством простого, компактного решения.

В частности, телескопическое соединение обеспечивает относительное телескопическое перемещение секций трубы, вызванное температурными изменениями во время операций перекачки текучей среды, тем самым предотвращая утечку текучей среды.

Утечка текучей среды предотвращается кольцевой прокладкой, которая размещена в кольцевом гнезде и прилегает к цилиндрическим поверхностям, ограничивающим кольцевое гнездо.

Простота конструкции и надежность телескопического соединения сокращают время и затраты на проектирование, монтаж и техническое обслуживание трубопровода.

Данная конфигурация определяет кольцевое гнездо, которое легко доступно благодаря разъемному соединению между кольцевой стенкой и кольцом, что облегчает техническое обслуживание или замену кольцевой прокладки.

В частности, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, концевой узел прикреплен ко второй секции трубы и включает в себя кольцевую стенку; кольцо, содержащее бортик, который имеет поверхность, обращенную к кольцевой стенке, и ограничивает кольцевое гнездо вместе с кольцевой стенкой и обращенными друг к другу цилиндрическими поверхностями кольца и первой секции трубы.

Таким образом, кольцевая прокладка удерживается бортиком. Иными словами, бортик создает поверхность упора для кольцевой прокладки.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления телескопическое соединение включает в себя, по меньшей мере, один ограничитель хода, прикрепленный с возможностью отсоединения к части первой секции трубы, расположенной вокруг второй секции трубы.

Таким образом, по меньшей мере один ограничитель хода предотвращает соскальзывание первой и второй секций трубы друг с друга, останавливая телескопическое скольжение второй секции трубы внутри первой секции трубы.

Кроме того, по меньшей мере один ограничитель хода имеет функцию поддержания первой секции трубы коаксиально второй секции трубы.

В частности, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, по меньшей мере один ограничитель хода включает в себя по меньшей мере один крепежный элемент, проходящий насквозь первой секции трубы.

Таким образом, установка по меньшей мере одного ограничителя хода осуществляется путем вставки по меньшей мере одного крепежного элемента в первую секцию трубы. Более подробно, по меньшей мере один ограничитель хода состоит по меньшей мере из одного винта, ввинченного в соответствующее резьбовое отверстие, образованное в первой секции трубы.

Кроме того, в данной конфигурации удаление по меньшей мере одного ограничителя хода для обеспечения возможности сборки и/или технического обслуживания соединения является простым и быстрым.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, по меньшей мере один ограничитель хода включает в себя уплотнительное кольцо, прикрепленное с возможностью отсоединения к одному концу первой секции трубы, расположенной вокруг второй секции трубы.

Таким образом, первая секция трубы не имеет отверстий, проходящих насквозь.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления, телескопическое соединение включает в себя кольцевую опору и третью секцию трубы, прикрепленную ко второй секции трубы посредством кольцевой опоры и имеющую третий диаметр, больший, чем первый и второй диаметры, при этом концевой узел прикреплен к первой секции трубы и включает в себя первую кольцевую стенку, которая ограничивает первое кольцевое гнездо вместе с кольцом и цилиндрической поверхностью второй секции трубы, и вторую кольцевую стенку, ограничивающую второе кольцевое гнездо вместе с кольцом и цилиндрической поверхностью третьей секции трубы.

Тем самым, можно легко расположить две кольцевые прокладки на поверхностях скольжения.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления кольцевая опора включает в себя по меньшей мере одно первое сквозное отверстие.

Таким образом, по меньшей мере одно первое сквозное отверстие позволяет выпускать воздух из промежуточного пространства между второй и третьей секциями трубы, чтобы предотвратить образование избыточного давления или отрицательного давления внутри промежуточного пространства между второй и третьей секциями трубы во время сжатия или расширения соединения.

В частности, телескопическое соединение включает в себя ограничитель хода, прикрепленный к третьей секции трубы и расположенной вокруг первой секции трубы.

Тем самым, ограничитель хода предотвращает соскальзывание первой и второй секций трубы друг с друга, останавливая телескопическое скольжение второй секции трубы внутри первой секции трубы.

В частности, ограничитель хода включает в себя третью кольцевую стенку, прикрепленную с возможностью отсоединения к концевой части ограничителя хода; причем третья кольцевая стенка ограничивает третье кольцевое гнездо вместе с концевой частью ограничителя хода и цилиндрической поверхностью первой секции трубы.

Таким образом, можно разместить кольцевую прокладку в зоне скольжения ограничителя хода.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления первая секция трубы включает в себя по меньшей мере одно второе сквозное отверстие; причем ось по меньшей мере одного второго сквозного отверстия пересекает третью секцию трубы.

Таким образом, текучая среда может течь внутри цилиндрической зоны, образованной ограничителем хода, кольцом, первой секцией трубы и третьей секцией трубы. В данной конфигурации давление, действующее на поверхность кольца, обращенную к ограничителю хода, предпочтительно уравновешивает совокупность осевой силы находящейся под давлением криогенной текучей среды, действующей на осевые опоры, прикрепленные к трубопроводу.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, квадрат третьего диаметра D3 по существу равен удвоенному квадрату второго диаметра D2.

Иными словами, второй диаметр и третий диаметр связаны соотношением:

Во время операций перекачки криогенной текучей среды из газового танкера, например, в резервуар, находящаяся под давлением текучая среда прилагает силу к секции трубопровода, прикрепленной к резервуару, которая стремится удлинить трубопровод и связана с давлением криогенной текучей среды и с поперечным сечением трубопровода. Когда второй и третий диаметр соответствующих второй и третьей секций трубопровода связаны соотношением , сила, прилагаемая криогенной текучей средой к секции трубопровода, прикрепленной к резервуару, компенсируется силой, прилагаемой криогенной текучей средой к ограничителю хода. Таким образом, опоры трубопровода могут быть соединены с трубопроводом с возможностью скольжения таким образом, чтобы обеспечить перемещение опор относительно трубопровода.

Иными словами, силы, обусловленные давлением криогенной текучей среды, которые воздействуют на осевые опоры трубопровода, по существу равны нулю, что позволяет опорам перемещаться вдоль направления расширения трубопровода, допуская любые смещения, вызванные изменениями температуры.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления, телескопическое соединение включает в себя две вторые секции труб и два концевых узла; при этом первая секция трубы продолжается в продольном направлении на определенную длину, и вторые секции труб и концевые узлы продолжаются в направлениях, противоположных друг другу.

Тем самым, телескопическое соединение может быть установлено быстро и легко.

В частности, телескопическое соединение включает в себя два ограничителя хода, каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения к части первой секции трубы, расположенной вокруг второй секции трубы.

Тем самым, ограничитель хода предотвращает соскальзывание первой и двух вторых секций труб друг с друга, останавливая телескопическое скольжение двух вторых секций труб внутри первой секции трубы.

В частности, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, каждый ограничитель хода включает в себя крепежные элементы, проходящие насквозь первой секции трубы.

Тем самым, крепежные элементы, помимо того, что они действуют как ограничители хода, гарантируют, что первая и вторые секции труб являются коаксиальными друг с другом.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления, концевой узел прикреплен к первой секции трубы и включает в себя кольцо и кольцевой элемент, который прикреплен с возможностью отсоединения к кольцу и включает в себя кольцевую стенку; причем кольцо ограничивает кольцевое гнездо вместе с внешней цилиндрической поверхностью секции трубы и кольцевой стенкой.

Вследствие этого, телескопическое соединение является простым и недорогим в изготовлении и сборке.

В частности, кольцо снабжено по меньшей мере одним сквозным отверстием, позволяющим измерять давление внутри кольцевого гнезда.

Таким образом, можно непрерывно контролировать правильную работу телескопического соединения и обнаруживать любые утечки текучей среды.

В частности, измерение давления внутри кольцевого гнезда осуществляется с помощью датчиков давления, расположенных по меньшей мере в одном отверстии.

В частности, концевой узел включает в себя множество соединительных стержней, каждый из которых прикреплен к кольцевому элементу и снабжен ограничителем хода; причем телескопическое соединение содержит по меньшей мере одно кольцо, прикрепленное ко второй секции трубы и снабженное сквозными отверстиями, в которые с возможностью скольжения вставлены соединительные стержни, чтобы ограничить скольжение второй секции трубы относительно первой секции трубы.

Тем самым, можно предотвратить полное соскальзывание второй секции трубы с первой секции трубы.

В частности, телескопическое соединение включает в себя уплотнительный узел, который размещен в кольцевом гнезде и содержит множество кольцевых прокладок и, по меньшей мере, один дистанцирующий элемент, расположенный между двумя кольцевыми прокладками, позволяющую обеспечить надежную изоляцию текучей среды и одновременно осуществлять измерение давления по меньшей мере на одном дистанцирующем элементе.

В соответствии с вариантом настоящего изобретения, концевой узел прикреплен к первой секции трубы и включает в себя кольцо; кольцевой элемент, привинченный к кольцу; ограничитель хода; и четвертую секцию трубы, которая расположена вокруг второй секции трубы и прикреплена к кольцевому элементу и ограничителю хода, чтобы защитить телескопическое соединение от внешних воздействий.

Иными словами, кольцевой элемент, четвертая секция трубы и ограничитель хода образуют защитную оболочку, которая отделяет часть второй секции трубы от внешней среды, которая в процессе эксплуатации скользит относительно соответствующего уплотнительного узла.

В частности, телескопическое соединение включает в себя уплотнительный узел, который размещен в кольцевом гнезде и содержит по меньшей мере одну кольцевую прокладку и кольцо, снабженное кольцевой стенкой, удерживаемой кольцевым элементом, контактирующим с одним концом первой секции трубы, чтобы ограничить кольцевое гнездо.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления обращенные друг к другу цилиндрические поверхности, ограничивающие по меньшей мере одно первое кольцевое гнездо, имеют шероховатость поверхности менее 0,9 мкм, в частности менее 0,3 мкм.

Вследствие этого, кольцевая прокладка может прилипать к контактным поверхностям внутри кольцевого гнезда, предотвращая тем самым утечку криогенной текучей среды.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания неограничивающих вариантов осуществления изобретения, со ссылкой на приложенные чертежи, где:

- на фиг.1 представлен вид в перспективе, с удаленными для наглядности деталями, системы перекачки криогенной текучей среды;

- на фиг.2 и фиг.3 представлены виды сбоку, с удаленными для наглядности деталями и деталями в разрезе, трубопроводного соединения системы перекачки фиг.1, в соответствующих рабочих конфигурациях;

- на фиг.4 представлен вид в разрезе детали IV фиг.2;

- на фиг.5 представлен вид сбоку, с удаленными для наглядности деталями и деталями в разрезе, варианта соединения в соответствии с вариантом осуществления фиг.2 и фиг.3;

- на фиг.6 и фиг.7 представлены виды сбоку, с удаленными для наглядности деталями и деталями в разрезе, трубопроводного соединения системы перекачки фиг.1, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, в соответствующих рабочих конфигурациях;

- на фиг.8 представлен вид в разрезе детали VIII фиг.7;

- на фиг.9 и фиг.10 представлены виды сбоку, с удаленными для наглядности деталями и деталями в разрезе, трубопроводного соединения системы перекачки фиг.1, в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, в соответствующих рабочих конфигурациях;

- на фиг.11 и фиг.12 представлены виды сбоку, с удаленными для наглядности деталями и деталями в разрезе, трубопроводного соединения системы перекачки фиг.1, в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения, в соответствующих рабочих конфигурациях;

- на фиг.13 представлен вид в разрезе детали XII фиг.11; и

- на фиг.14 представлен вид в разрезе детали варианта соединения в соответствии с вариантом осуществления фиг.11 и фиг.12.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как показано на фиг.1, ссылочная позиция 1 обозначает в целом систему перекачки криогенной текучей среды, предпочтительно низкотемпературного сжиженного газа высокого давления. В соответствии с настоящим изобретением система 1 перекачки проходит между газовым танкером 2 и берегом 3 и включает в себя трубопровод 4, соединяющий газовый танкер 2 с берегом 3, внутри которого течет криогенная текучая среда.

Газовый танкер 2 включает в себя множество сферических танков 5 для хранения криогенной текучей среды, и во время операций по перекачке криогенной текучей среды расположен на некотором расстоянии от берега 3.

Трубопровод 4 включает в себя множество труб 6, соединенных друг с другом множеством телескопических соединений 7.

Как показано на фиг.2, фиг.3 и фиг.4, телескопическое соединение 7 включает в себя секцию 8 трубы, проходящую вдоль оси A1 и имеющую диаметр D1, и секцию 9 трубы, проходящую вдоль оси A2 и имеющую диаметр D2, который меньше, чем диаметр D1.

Секция 9 трубы расположена по меньшей мере частично внутри секции 8 трубы и соединена с возможностью скольжения с секцией 8 трубы так, что оси A1 и A2 по существу совпадают.

Секции 8 и 9 труб изготовлены из одного и того же материала, в частности металлического материала, предпочтительно нержавеющей стали.

Телескопическое соединение 7 включает в себя концевой узел 10, приваренный к одному концу секции 9 трубы.

Как показано на фиг.4, концевой узел 10 включает в себя кольцевую стенку 11 и кольцо 12, которое имеет первый конец, прикрепленный сваркой к секции 9 трубы, и второй конец, прикрепленный с помощью крепежных элементов к кольцевой стенке 11.

Кольцо 12 выполнено из того же материала, что и секции 8 и 9 труб.

Первый конец кольца 12 имеет такой же диаметр, что и диаметр D2 секции 9 трубы, поэтому кольцо 12 представляет собой продолжение секции 9 трубы.

Центральная часть кольца 12 включает в себя бортик 13, который имеет поверхность, обращенную к кольцевой стенке 11, и ограничивает кольцевое гнездо 14 вместе с кольцевой стенкой 11, цилиндрической поверхностью кольца 12, заключенной между кольцевой стенкой 11 и бортиком 13, и цилиндрической поверхностью секции 8 трубы.

Второй конец кольца 12 имеет резьбовое отверстие для соединения с кольцевой стенкой 11 с помощью крепежного элемента, такого как винт.

Телескопическое соединение 7 также включает в себя кольцевую прокладку 15, которая размещена внутри кольцевого гнезда 14 и включает в себя полимерный кожух с U-образным сечением и винтовую пружину, размещенную внутри полимерного кожуха.

Полимерный кожух включает в себя кольцевую поверхность, примыкающую к бортику 13, и два цилиндрических выступа, выполненных как одно целое с кольцевой поверхностью, которые находятся в контакте с цилиндрической поверхностью кольца 12, заключенной между кольцевой стенкой 11 и бортиком 13, и цилиндрической поверхностью секции 8 трубы, соответственно. В данной конфигурации, находящаяся под давлением криогенная текучая среда внутри кольцевого гнезда заставляет выступы расширяться относительно цилиндрической поверхности кольца 12, находящейся между кольцевой стенкой 11 и бортиком 13, и цилиндрической поверхностью секции 8 трубы. Фактически герметичность повышается по мере увеличения давления криогенной текучей среды.

Поверхности кольцевого гнезда 14, которые контактируют с кольцевой прокладкой 15, имеют шероховатость поверхности менее 0,9 мкм, в частности менее 0,3 мкм.

В частности, поверхность бортика 13, обращенная к кольцевой стенке 11, внешняя цилиндрическая поверхность кольца 12, расположенная между кольцевой стенкой 11 и бортиком 13, и внутренняя цилиндрическая поверхность секции 8 трубы обрабатываются прецизионным точением для получения шероховатости поверхности менее 0,9 мкм, в частности менее 0,3 мкм.

Таким образом, кольцевая прокладка 15, которая размещена в кольцевом гнезде 14 с предварительно нагруженной пружиной, может прилипать к поверхности бортика 13, обращенной к кольцевой стенке 11, к внешней цилиндрической поверхности кольца 12, расположенной между кольцевой стенкой 11 и бортиком 13, и к внутренней цилиндрической поверхности секции 8 трубы.

Как показано на фиг.2 и фиг.3, телескопическое соединение 7 включает в себя ограничитель 16 хода, прикрепленный с возможностью отсоединения к части секции 8 трубы, расположенной вокруг секции 9 трубы.

В соответствии с вариантом первого варианта осуществления, не показанным на прилагаемых чертежах, ограничитель 16 хода включает в себя по меньшей мере один винт, ввинченный в соответствующее резьбовое отверстие, проходящее насквозь секции 8 трубы.

В частности, как показано на фиг.2 и фиг.3, ограничитель 16 хода включает в себя множество винтов, ввинченных в резьбовые отверстия, проходящие насквозь секции 8 трубы. В данной конфигурации ограничитель 16 хода гарантирует, что секции 8 и 9 труб являются по существу коаксиальными.

Как показано на фиг.5, в соответствии с вариантом настоящего изобретения, ограничитель 16 хода включает в себя по меньшей мере одно уплотнительное кольцо 17, прикрепленное с возможностью отсоединения, предпочтительно с помощью множества винтов, к одному концу секции 8 трубы, расположенной вокруг секции 9 трубы.

Кроме того, внутри кольцевого гнезда 14 имеются две кольцевые прокладки 15, расположенные вместе с кольцевыми поверхностями полимерного кожуха, контактирующими друг с другом.

В конфигурации фиг.2, положения секций 8 и 9 труб друг относительно друга отличаются от положений секций 8 и 9 труб друг относительно друга в конфигурации фиг.3.

В частности, падение температуры вызывает сжатие секций 8, 9 труб и трубопровода 4, что приводит к телескопическому скольжению секции 9 трубы относительно секции 8 трубы.

Кроме того, при протекании криогенной текучей среды в трубопроводе 4 давление криогенной текучей среды толкает кольцевую прокладку 15 в упор к бортику 13, что повышает герметичность кольцевой прокладки 15.

На фиг.6, фиг.7 и фиг.8 показано телескопическое соединение 70, которое выполнено в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения и включает в себя одну секцию 9 трубы и концевой узел 18, прикрепленные сваркой к одному концу секции 8 трубы.

Концевой узел 18 включает в себя кольцевую стенку 19, кольцевую стенку 20 и кольцо 21, которое имеет первый конец, прикрепленный сваркой к секции 8 трубы, и второй конец, прикрепленный с помощью крепежных элементов к кольцевой стенке 19 и кольцевой стенке 20 (фиг.8).

Телескопическое соединение 70 включает в себя кольцевую опору 22 и секцию 23 трубы, проходящую вдоль оси A3 и имеющую диаметр D3. Данная секция трубы расположена вокруг секций 8 и 9 труб и прикреплена к секции 9 трубы с помощью фланца 22', который присоединен с помощью крепежных элементов к кольцевой опоре 22.

Кольцевая опора 22 состоит из кольца, прикрепленного к внешней стенке секции 9 трубы, и включает в себя по меньшей мере одно отверстие 24, проходящее насквозь кольцевой опоры 22, позволяющее обеспечить прохождение воздуха через кольцевую опору 22.

В соответствии с вариантом второго варианта осуществления, кольцевая опора 22 включает в себя множество отверстий 24, проходящих насквозь кольцевой опоры 22.

В частности, множество отверстий 24 позволяет выпускать воздух из промежуточного пространства, образованного между секциями 9 и 23 труб и ограниченного с боков кольцом 21 и кольцевой опорой 22, чтобы предотвратить чрезмерное повышение давления внутри промежуточного пространства во время расширения секций 8, 9 и 23 труб. Кроме того, множество отверстий 24 позволяет воздуху проникать в промежуточное пространство, чтобы предотвратить чрезмерное снижение давления внутри промежуточного пространства во время сжатия секций 8, 9 и 23 труб.

Кроме того, телескопическое соединение 70 включает в себя ограничитель 25 хода, состоящий из кольца, расположенного вокруг секции 8 трубы, и прикреплен к секции 23 трубы.

Как показано на фиг.8, кольцевая стенка 26 прикреплена с возможностью отсоединения к одному концу ограничителя 25 хода посредством крепежных элементов.

Более подробно, телескопическое соединение 70 включает в себя три кольцевых гнезда 27, 28 и 29.

Кольцевое гнездо 27 ограничено внешней цилиндрической поверхностью секции 9 трубы, кольцом 21 и кольцевой стенкой 19.

Кольцевое гнездо 28 ограничено внутренней цилиндрической поверхностью секции 23 трубы, кольцом 21 и кольцевой стенкой 20.

Кольцевое гнездо 29 ограничено внешней цилиндрической поверхностью секции 8 трубы, ограничителем 25 хода и кольцевой стенкой 26.

По меньшей мере одна кольцевая прокладка 15 помещена в каждое из кольцевых гнезд 27, 28 и 29.

Поверхности кольцевых гнезд 27, 28 и 29, которые находятся в контакте с кольцевой прокладкой 15, имеют шероховатость поверхности менее 0,9 мкм, в частности менее 0,3 мкм.

В данной конфигурации, секция 23 трубы, вместе с секцией 9 трубы, ограничителем 25 хода и кольцевой опорой 22, ограничивает кольцевую область 30, внутри которой кольцо 21 может скользить во время расширения и сжатия трубопровода 4 (фиг.1).

Кроме того, секция 8 трубы включает в себя по меньшей мере одно сквозное отверстие 31, ось которого пересекает сечение 23 трубы во всех рабочих условиях.

В соответствии с вариантом второго варианта осуществления, секция 8 трубы включает в себя множество сквозных отверстий 31, оси которых пересекают сечение 23 трубы во всех рабочих условиях.

Отверстия 31 проходят насквозь секции 8 трубы, позволяя криогенной текучей среде течь внутри цилиндрической зоны, образованной ограничителем 25 хода, кольцом 21, внешней цилиндрической поверхностью секции 8 трубы и внутренней цилиндрической поверхностью секции 23 трубы.

Кроме того, диаметры D2 и D3 рассчитаны таким образом, чтобы площадь поверхности кольца 21, обращенной к ограничителю 25 хода, и площадь поперечного сечения секции 9 трубы были по существу одинаковыми. Более подробно, квадрат диаметра D3 по существу равен удвоенному квадрату диаметра D2.

Иными словами, диаметр D2 и диаметр D3 связаны соотношением:

В данной конфигурации силы находящейся под давлением криогенной текучей среды, которые воздействуют на осевые опоры трубопровода 4, по существу равны нулю, что позволяет опорам перемещаться вдоль направления расширения трубопровода 4.

На фиг.9 и фиг.10 показано телескопическое соединение 700, которое выполнено в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения и включает в себя секцию 8 трубы с осью A1; две секции 9 труб с осью A2; и два концевых узла 10, каждый из которых выполнен как одно целое с соответствующей секцией 9 трубы и сконфигурирован, как описано в первом варианте осуществления, как показано на фиг.2 - фиг.4.

В частности, каждый концевой узел 10 включает в себя кольцевую стенку 11 и кольцо 12, которое имеет первый конец, прикрепленный сваркой к соответствующей секции 9 трубы, и второй конец, прикрепленный с помощью крепежных элементов к кольцевой стенке 11. Секция 8 трубы продолжается в продольном направлении по всей длине L1, в то время, как секции 9 труб и два концевых узла продолжаются в направлениях, противоположных друг другу.

Секции 9 труб имеют диаметр D2, который меньше диаметра D1 секции 8 трубы, и расположены по меньшей мере частично внутри секции 8 трубы, и соединены с возможностью скольжения с секцией 8 трубы таким образом, что ось A1 и оси A2 по существу совпадают.

В данной конфигурации телескопическое соединение 700 включает в себя две кольцевые прокладки 15, каждая из которых размещена в соответствующем кольцевом гнезде 14 соответствующего концевого узла 10.

Телескопическое соединение 700 включает в себя два ограничителя 16 хода, каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения к одной из двух частей секции 8 трубы, расположенной вокруг соответствующей секции 9 трубы.

На фиг.9 показано телескопическое соединение 700, в котором секции 9 труб расположены относительно близко друг к другу.

На фиг.10 показано телескопическое соединение 700, в котором секции 9 труб расположены на большем расстоянии друг от друга, чем на фиг.9.

На фиг.11, фиг.12 и фиг.13 показано телескопическое соединение 7000, которое выполнено в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения и включает в себя секцию 8 трубы с осью A1; две секции 9 труб с осью A2; и два концевых узла 32, каждый из которых выполнен как одно целое с соответствующим концом секции 8 трубы.

Как показано на фиг.13, каждый концевой узел 32 включает в себя кольцо 33, имеющее толщину, меньшую, чем центральная часть 34 секции 8 трубы; и кольцевой элемент 35, который прикреплен с возможностью отсоединения к кольцу 33 и включает в себя кольцевую стенку 36.

В соответствии с одним вариантом осуществления, кольцо 33 представляет собой продолжение центральной части 34.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, не показанным на прилагаемых чертежах, кольцо 33 прикреплено сваркой к центральной части 34.

В частности, кольцевой элемент 35 привинчен к кольцу 33.

Более подробно, кольцо 33 включает в себя бортик 37, который имеет кольцевую поверхность, обращенную к кольцевой стенке 36, и ограничивает кольцевое гнездо 38 вместе с внутренней цилиндрической поверхностью кольца 33, внешней цилиндрической поверхностью секции 9 трубы и кольцевой стенкой 36.

Кроме того, каждый концевой узел 32 включает в себя множество соединительных стержней 39, прикрепленных первым концом к кольцевому элементу 35 и проходящих вдоль оси, по существу параллельной осям А1 и А2 (фиг.11 и фиг.12).

Каждый соединительный стержень 39 снабжен ограничителем 40 хода, прикрепленным ко второму концу соединительного стержня 39. В частности, ограничитель 40 хода включает в себя гайку 41, навинченную на второй конец соответствующего соединительного стержня 39.

Телескопическое соединение 7000 дополнительно включает в себя два кольца 42 (только одно из которых видно на фиг.13), которые прикреплены к внешним цилиндрическим поверхностям соответствующих секций 9 труб, на некотором расстоянии от секции 8 трубы, и снабжены сквозными отверстиями 43, в каждое из которых вставлен соответствующий соединительный стержень 39 с возможностью скольжения. В частности, каждое кольцо 42 расположено между соответствующим кольцевым элементом 35 и каждым ограничителем 40 хода, чтобы ограничить скольжение соответствующей секции 9 трубы относительно секции 8 трубы.

Кроме того, каждый концевой узел 32 включает в себя по меньшей мере одну втулку 44, прикрепленную к внешней цилиндрической поверхности кольца 33, в соответствующем сквозном отверстии 45 в кольце 33, чтобы обеспечить установку датчика давления, не показанного на прилагаемых чертежах, для измерения давления в кольцевом гнезде 38.

Кроме того, телескопическое соединение 7000 включает в себя направляющую 46, вставленную в соответствующее гнездо, существующее в секции 8 трубы, и две направляющие 47 (только одна из которых видна на фиг.13), вставленные в соответствующие гнезда, существующие в каждом кольцевом элементе 35.

Телескопическое соединение 7000 включает в себя два уплотнительных узла 48, каждый из которых находится в соответствующем кольцевом гнезде 38 и включает в себя по меньшей мере одну кольцевую прокладку 15.

В описанном и проиллюстрированном здесь случае, не предназначенном для ограничения настоящего изобретения, каждый уплотнительный узел 48 включает в себя три кольцевые прокладки 15; два дистанцирующих элемента 49, каждый из которых расположен между двумя кольцевыми прокладками 15; и кольцо 50, которое расположено между одной из кольцевых прокладок 15 и кольцевой стенкой 36 и имеет посадочное гнездо для прокладки 51.

В частности, каждый дистанцирующий элемент 49 расположен в соответствующем сквозном отверстии 45.

На фиг.11 показано телескопическое соединение 7000, в котором секции 9 труб расположены относительно близко друг к другу.

На фиг.12 показано телескопическое соединение 7000, в котором секции 9 труб расположены на большем расстоянии друг от друга, чем на фиг.11.

На фиг.14 показано телескопическое соединение 7000, которое выполнено в соответствии с вариантом четвертого варианта осуществления изобретения.

В данной конфигурации телескопическое соединение 7000 имеет концевой узел 52, содержащий кольцевой элемент 53, привинченный к кольцу 33; ограничитель 54 хода; и секцию 55 трубы, которая расположена вокруг соответствующей секции 9 трубы и прикреплена к кольцевому элементу 53 на одном конце и к ограничителю 54 хода на другом конце.

В описанном и иллюстрированном здесь случае кольцо 50 включает в себя кольцевую стенку 56, удерживаемую кольцевым элементом 53 в контакте с одним концом секции 8 трубы.

Кроме того, телескопическое соединение 7000 включает в себя две направляющие 57 (только одна из которых видна на фиг.14), каждая из которых находится в гнезде, существующем в соответствующем ограничителе 54 хода, и выполнена с возможностью направления скольжения соответствующей секции 9 трубы относительно ограничителя 54 хода; и два кольца 58, каждое из которых прикреплено к соответствующей секции 9 трубы, предпочтительно сваркой, и выполнено с возможностью ограничения скольжения соответствующей секции 9 трубы относительно секции 8 трубы.

Понятно, что настоящее изобретение может допускать вариации без отклонения от объема защиты прилагаемой формулы изобретения, и что оно найдет применение в транспортировке любой текучей среды по трубопроводам, которые подвергаются изменениям температуры.

Настоящее изобретение относится к телескопическому соединению трубопровода, выполненному с возможностью компенсации изменения размеров. Благодаря заявленному техническому решению телескопическое соединение обеспечивает надежную герметизацию для текучей среды, транспортируемой внутри трубопровода, посредством простого, компактного решения. Телескопическое соединение (7) трубопровода, выполненное с возможностью компенсации изменения размеров, имеет: первую секцию (8) трубы, имеющую первый диаметр (D1); вторую секцию (9) трубы, имеющую второй диаметр (D2), меньший, чем первый диаметр (D1), соединенную с возможностью скольжения с первой секцией (8) трубы; концевой узел (10), который прикреплен ко второй секции (9) трубы и выполнен с возможностью образования вместе с первой секцией (8) трубы кольцевого гнезда (14), ограниченного двумя обращенными друг к другу цилиндрическими поверхностями; и кольцевую прокладку (15), которая находится внутри кольцевого гнезда (14) и имеет полимерный кожух и пружину, находящуюся внутри полимерного кожуха, при этом полимерный кожух находится в контакте с цилиндрическими поверхностями. 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Телескопическое соединение трубопровода, выполненное с возможностью компенсации изменения размера, причем телескопическое соединение (7; 70; 700; 7000) содержит:

- первую секцию (8) трубы, имеющую первый диаметр (D1);

- по меньшей мере вторую секцию (9) трубы, имеющую второй диаметр (D2), меньший, чем первый диаметр (D1), расположенную, по меньшей мере частично, внутри первой секции (8) трубы и соединенную с возможностью скольжения с первой секцией (8) трубы;

- по меньшей мере один концевой узел (10; 18; 32; 52), который прикреплен к одному между первой и второй секциями (8, 9) труб и выполнен с возможностью образования вместе с другим одним между первой и второй секциями (8, 9) труб по меньшей мере одного первого кольцевого гнезда (14; 27; 38), ограниченного двумя обращенными друг к другу цилиндрическими поверхностями, при этом одна из цилиндрических поверхностей является цилиндрической поверхностью одного между первой и второй секциями (8, 9) труб;

- по меньшей мере одну кольцевую прокладку (15), которая помещена внутри кольцевого гнезда (14; 27; 38) и содержит полимерный кожух и пружину, находящуюся внутри полимерного кожуха, при этом полимерный кожух находится в контакте с указанными цилиндрическими поверхностями;

причем концевой узел (10; 18; 32; 52) содержит кольцо (12; 21; 33), приваренное к одному между первой и второй секциями (8, 9) труб, и по меньшей мере одну кольцевую стенку (11; 19; 36; 56), прикрепленную с возможностью отсоединения к одному концу кольца (12; 21; 33) для ограничения кольцевого гнезда (14; 27; 38) вместе с обращенными друг к другу цилиндрическими поверхностями кольца (12; 21; 33) и одним между первой и второй секциями (8, 9) труб;

причем концевой узел (10) прикреплен ко второй секции (9) трубы; кольцо (12), содержащее бортик (13), который имеет поверхность, обращенную к кольцевой стенке (11), и ограничивает кольцевое гнездо (14) вместе с кольцевой стенкой (11) и обращенными друг к другу цилиндрическими поверхностями кольца (12) и первой секции (8) трубы.

2. Телескопическое соединение по п.1, содержащее по меньшей мере один ограничитель (16) хода, прикрепленный с возможностью отсоединения к части первой секции (8) трубы, расположенной вокруг второй секции (9) трубы.

3. Телескопическое соединение по п.2, в котором по меньшей мере один ограничитель (16) хода содержит по меньшей мере один крепежный элемент, проходящий насквозь первой секции (8) трубы.

4. Телескопическое соединение по п.2, в котором по меньшей мере один ограничитель (16) хода содержит уплотнительное кольцо (17), прикрепленное с возможностью отсоединения к одному концу первой секции (8) трубы, расположенной вокруг второй секции (9) трубы.

5. Телескопическое соединение по п.1, содержащее кольцевую опору (22) и третью секцию (23) трубы, прикрепленную ко второй секции (9) трубы посредством кольцевой опоры (22) и имеющую третий диаметр (D3), больший, чем первый и второй диаметры (D1, D2), причем концевой узел (18) прикреплен к первой секции (8) трубы и содержит дополнительную кольцевую стенку (20), которая ограничивает дополнительное кольцевое гнездо (28) вместе с кольцом (21) и цилиндрической поверхностью третьей секции (23) трубы.

6. Телескопическое соединение по п.5, в котором кольцевая опора (22) содержит по меньшей мере одно первое сквозное отверстие (24).

7. Телескопическое соединение по п.5 или 6, содержащее ограничитель (25) хода, прикрепленный к третьей секции (23) трубы и расположенный вокруг первой секции (8) трубы.

8. Телескопическое соединение по п.7, в котором ограничитель (25) хода содержит третью кольцевую стенку (26), прикрепленную с возможностью отсоединения к концевой части ограничителя (25) хода; причем третья кольцевая стенка (26) ограничивает третье кольцевое гнездо (29) вместе с концевой частью ограничителя (25) хода и цилиндрической поверхностью первой секции (8) трубы.

9. Телескопическое соединение по п.8, в котором первая секция (8) трубы содержит по меньшей мере одно второе сквозное отверстие (31); причем ось по меньшей мере одного второго сквозного отверстия (31) пересекает третью секцию (23) трубы.

10. Телескопическое соединение по п.9, в котором квадрат третьего диаметра (D3) по существу равен удвоенному квадрату второго диаметра (D2).

11. Телескопическое соединение по любому из пп.1-4, содержащее две вторые секции (9) труб и два концевых узла (10); причем первая секция (8) трубы проходит в продольном направлении по продольной длине (L1), и вторые секции (9) труб и концевые узлы (10) проходят в направлениях, противоположных друг другу.

12. Телескопическое соединение по п.11, содержащее два ограничителя (16) хода, каждый из которых прикреплен с возможностью отсоединения к соответствующей части первой секции (8) трубы, расположенной вокруг соответствующей второй секции (9) трубы.

13. Телескопическое соединение по п.12, в котором каждый ограничитель (16) хода включает в себя по меньшей мере один крепежный элемент, проходящий насквозь первой секции (8) трубы.

14. Телескопическое соединение по любому из предшествующих пунктов, в котором обращенные друг к другу цилиндрические поверхности, ограничивающие по меньшей мере одно первое кольцевое гнездо (14; 27), имеют шероховатость поверхности менее 0,9 мкм, в частности, менее 0,3 мкм.