МУФТА АВАРИЙНОГО РАЗЪЕДИНЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК F16L37/28 

Область техники

Настоящее техническое решение относится к области трубопроводного транспорта и касается систем экстренного аварийного отключения и отсоединения в конструкции шарнирно-сочлененных трубопроводов сливо-наливных установок для безопасной и экологически ответственной отгрузки транспортируемого продукта в танкеры, железнодорожные цистерны, автоцистерны, при бункеровке и заправке морских и речных судов, в установках заправки авиатранспорта и космических ракет.

Уровень техники

Из уровня техники известно, что муфта аварийного разъединения является и рассматривается как отдельный узловой элемент конструкции шланговых установок, перегрузочных рукавов для которого предусмотрены специальные требования по эксплуатации, выполнению комплекса расчетов, а также требования по проведению испытаний и критерии оценки прохождения испытаний. При этом сама муфта входит в состав разъемного соединения трубопроводов.

Известно разъемное соединение трубопроводов (SU 932079 от 17.11.1980, класс МПК F16L 37/28; F16L 29/00), содержащее две полумуфты с подпружиненными клапанами, корпус одной из которых выполнен заодно с соединительным элементом, и скрепленные посредством фиксирующего элемента и втулки, причем на наружной поверхности соединительного элемента выполнен выступ, с одной стороны которого размещена пружина, а с другой стороны выступа установлена дополнительная пружина, жесткость которой больше основной.

Известны разъемные соединения трубопроводов (SU 1043412 от 19.05.1982, класс МПК: F16L 37/28; F16L 29/00; RU 2062939 от 16.02.1994, класс МПК F16L 37/30), содержащие две полумуфты с размещенными внутри них подпружиненными клапанами, соединенные посредством фиксирующего элемента фиксаторной втулки.

Недостатком вышеперечисленных технических решений является их применение только при осевых нагрузках, что ведет к невозможности применения с радиальными нагрузками. При этом фиксирующим элементом является втулка, что обуславливает применение разъемных соединений на небольших диаметрах трубопроводов и ведет к невозможности применения данных технических решений при промышленной отгрузке больших объемов продукта с применением больших диаметров. Отсутствует возможность внешнего удаленного управления оператором.

Известно быстроразъемное соединение трубопроводов (патент RU 2373451 от 04.06.2008, класс МПК F16L 37/30), предназначенное для расстыковки трубопроводов без слива из него жидкости и состоящая из двух полумуфт с подпружиненными запорными клапанами, содержащими шток с тарелью, контактирующей с кольцом уплотнительным. Шток с тарелью установлен с возможностью перемещения относительно кольца уплотнительного, а на штоке выполнены осевые проточки, соединяющие внутреннюю полость полумуфты с атмосферой при повышении давления среды внутри последней.

Недостатком данного соединения является то, что для его разъема требуется предварительное снятие предохранительного элемента (хомута), то есть требуется присутствие человека, который снимет хомут, что приводит к невозможности применения муфты для экстренных аварийных случаев. Для обеспечения герметизации разделенных частей (полумуфт) требуется выполнить сравнительно большое перемещение одной полумуфты относительно другой в продольном направлении. Кроме этого, известное быстроразъемное соединение трубопроводов может выполнять свои функции исключительно при оказании на него механического воздействия, направленного в продольном направлении, что приводит к невозможности работы муфты при радиальных нагрузках, неприменимости при промышленной отгрузке продукта, отсутствует возможность внешнего удаленного управления оператором.

Известна муфта разрывная (патенты RU 177039 U1 от 25.07.2017, класс МПК B67D 7/00 и RU 209148 U1 от 13.08.2021, класс МПК B67D 7/34) содержащая входной и выходной патрубки, выполненные с возможностью их разъемного соединения, соединение и разъединение патрубков выполняют посредством приложения к ним соответствующих усилий, направленных вдоль продольной оси муфты. Зажимные элементы выполнены в виде упругих захватов, каждый из которых имеет фиксирующий выступ на конце, который является упругим захватом и взаимодействует с соответствующей выемкой, расположенной на поверхности входного патрубка.

Недостатком известной муфты разрывной является ее целевое назначение, а именно применение только на топливозаправочных колонках, что обусловлено небольшим диаметром, малым давлением, ограничениями по виду перекачиваемого продукта и что ведет к невозможности применения муфты для промышленной отгрузки продукта в больших объемах и не защищает трубопровод при радиальных нагрузках, отсутствует возможность внешнего удаленного управления муфтой оператором.

Известен разрывной фитинг (патент RU 198380 U1 от 26.12.2019, класс МПК F16L 37/30, B64D 37/00, B64D 37/32) для перекрытия топливной магистрали при механическом воздействии на трубопровод названной магистрали путем установки в эту магистраль разрушаемого элемента, для разрушения которого требуется механическое воздействие в произвольном направлении. Величина этого воздействия меньше величины, необходимой для разрушения самого трубопровода. Разрывной фитинг обеспечивает экстренное, аварийное разъединение топливной магистрали без участия обслуживающего персонала, позволяющее защитить топливную систему от повреждений в аварийных ситуациях и предотвратить вытекание топлива из разрушенной магистрали даже при наличии в ней давления. Герметизирующие трубопровод штоки находятся внутри соединяющей две части корпуса проставки, которая предназначенная для разрушения при внешнем воздействии на фитинг определенной величины. С целью обеспечения разрушения проставки на ней, в заданном сечении, выполнена кольцевая проточка, создающая ослабленное сечение, по которому происходит разделение проставки на две одинаковые части. Указанное техническое решение взято за прототип.

Недостатком данного технического решения является то, что разрывным элементом является проставка, которая по сути выполняет герметизирующую функцию седла штока и является частью корпуса всего фитинга. Разрыв кольцевой проточки на проставке может произойти не равномерно, особенно при радиальных внешних нагрузках, что может привести к деформации самой проставки, что скажется на герметичности затвора. Установленный между штоками шарик может быть безвозвратно утерян при аварийном разъединении муфты. В техническом решении также указывается, что проходное сечение - величина кольцевых щелей между внутренней поверхностью проставки и конусной поверхностью штоков меньше величины диаметра шарика, что может указывать на занижение диаметра трубопровода. Таким образом, в конструкции разрывного фитинга присутствую два элемента, которые в результате экстренного разъединения будут утеряны или негодными для дальнейшего применения. Последующая сборка разрывного фитинга очень сложна, т.к. требует одновременной установки шарика между подпружиненных штоков и проставки в обе части корпуса, что закрывает доступ к шарику, сделать это без специальной оснастки очень сложно. Герметичность замененной проставки сомнительна, отсутствует притирки к старым штокам и уплотнителю, невозможность проведения испытаний, что влияет на работоспособность разрывного фитинга.

Задачи технического решения

Задачей заявляемого технического решения является разработка новой муфты аварийного разъединения для применения в конструкции шарнирно-сочлененных трубопроводов сливо-наливных установках для безопасной и экологически ответственной отгрузки транспортируемого продукта, способной в экстренных ситуациях гарантированно разъединить шланг или трубопровод с герметичным перекрытием его с двух сторон.

В зависимости от требований по эксплуатации, муфта аварийного разъединения должна иметь внешнее удаленное управляемое разъединение с приводом или неуправляемое разъединение - расчетное в зависимости от нагрузок на шланг или трубопровод и в обоих случаях с освобождением сблокированных клапанов и герметичным перекрытием потока с двух сторон разъединяемого трубопровода.

Применяемые в заявляемом техническом решении запорные устройства должны быть заменяемыми, простыми в эксплуатации с возможностью замены изношенных элементов, а также механически сблокированы.

Раскрытие сущности технического решения

Техническое решение вышеприведенной задачи, решается за счет разработки муфты аварийного разъединения, выполненной в виде корпуса цилиндрической формы c соединителями трубопровода с двух противоположных сторон, состоящего из двух секций, соединенных соединительным элементом, при этом каждая секция содержит поршень с осью и по меньше мере одну пружину и отличающаяся тем, что соединительный элемент содержит разрывной элемент, а в каждой секции установлен поршень, имеющий обтекаемую конусообразную форму с одной стороны и осью с упором пружины с другой стороны, соединен с направляющей опорой секции через надетую на ось пружину, гильзу упора пружины и втулку скольжения, при этом в обтекаемом конусе одного из поршней зафиксирована втулка поршня, а в каждой секции установлено седло с уплотнителями между секций, которое фиксирует продуктовый уплотнитель, а противоударное кольцо расположено на каждой секции и по меньше мере один тросик на одной из секций.

Указанное техническое решение обеспечивает применение муфты аварийного разъединения (далее МАР) в составе шланговых установок, загрузочных, погрузочных, перегрузочных рукавов (рычагов), шарнирно-сочлененных трубопроводов и манипуляторов, стендеров и других сливо-наливных установках для безопасной и экологически ответственной отгрузки транспортируемого продукта. Обеспечивает в экстренных, аварийных ситуациях гарантированное разъединение трубопроводов с герметичным перекрытием его с двух сторон. Применяемые в заявляемом техническом решении запорные устройства механически сблокированы, являются заменяемыми, простыми в эксплуатации и имеют возможность замены изношенных элементов.

В случае необходимости внешнего управления аварийного разъединения применяется хомут с разъединительным замком. Хомут обеспечивает герметичное соединение фланцев секций муфты и гарантированного разъединения трубопровода при экстренных аварийных ситуациях. Разъединительный замок обеспечивает раскрытие полухомутов за счет применения исполнительного механизм, который может быть установлен непосредственно на МАР и соединен с разъединительным замком или за пределами муфты и за счет натяжения троса (или иной тяги), соединенного с разъединительным замком, обеспечивает раскрытие полухомутов, а наличие пружины в каждом полукольце хомута обеспечивает дополнительное освобождение фланцев.

В случае если не требуется внешнее управление муфтой аварийного разъединения, возможен вариант применения МАР без хомута, разъединительного механизма и исполнительного механизма. В этом случае две части муфты, каждая со своим запорным устройством стягиваются разрывными болтами, разрывными стяжками или другими разрывными элементами. Применяемые разрывные болты или другие разрывные элементы рассчитываются таким образом, чтобы разрывное усилие на шланг или трубопровод с учетом внутреннего давления, осевой и радиальной нагрузки были больше, т.е. болты (разрывные элементы) рассчитаны на меньшую нагрузку и разрываются в первую очередь освобождая клапаны, которые перекрывают поток и тем самым предотвращают разрыв шланга или поломки трубопровода.

Возможен вариант технического решения, где пружина установлена на ось с одной стороны в упор пружины на поршне, а с другой стороны в гильзу упора пружины, при этом последний опирается на направляющую опору и посажен на втулку скольжения, которая вставлена в направляющую опору, обеспечивая поступательные движения оси поршня в направляющей опоре и гильзе упора пружины. Указанное техническое решение обеспечивает скольжение оси поршня в направляющей опоре за счет распрямления пружины, которая установлена в гильзе упора с одной стороны и упором в поршне с другой стороны и поджатие поршня пружиной к продуктовым уплотнителям при разъединении муфты, обеспечивая герметичное перекрытие каждой секции МАР.

Возможен вариант технического решения, где втулка поршня центрирует конус второго обтекаемого конусообразного поршня при соединении секций, где имеется проточка под втулку поршня. Указанное техническое решение обеспечивает соосность поршней при соединении двух секций муфты аварийного разъединения, а также освобождение поршней между собой при разъединении муфты, так как втулка поршня свободно выходит из проточки второго поршня, а обтекаемая форма поршней обеспечивает меньшее сопротивление потоку продукта.

Возможен вариант технического решения, где уплотнители между секций обеспечивают герметичное соединение двух секций, продуктовый уплотнитель обеспечивает герметичное прилегание поршня при разъединении секций, а седло обеспечивает монтаж или демонтаж поршня с надетой на ось пружиной, гильзой упора пружины и втулкой скольжения из направляющей опоры. Указанное техническое решение обеспечивает герметичное соединение двух секций МАР за счет установленных на седлах уплотнителей секций. Съемные седла обеспечивают простую сборку или разборку каждой секции МАР, позволяют предварительно установить поршень с пружиной, гильзой упора и втулкой в направляющую опору, обеспечивают простую установку и фиксацию, а также замену продуктового уплотнителя, который обеспечивает вместе с седлом герметичное соединение с поршнем и перекрытие потока продукта.

Возможен вариант технического решения, где каждая секция может иметь внутренние фланцы. Указанное техническое решение обеспечивает соединение секций МАР, при этом возможны варианты с скошенными фланцами под установку хомута, стандартные фланцы для установки разрывных элементов (болтов) или без фланцев, которые заменяют кронштейны для установки разрывных элементов.

Возможен вариант технического решения, где соединительный элемент представляет собой хомут, состоящий из двух полуколец с пальцами, разъединительного замка и исполнительного устройства. Указанное техническое решение обеспечивает герметичное соединение двух секций муфты хомутом. В случае аварийной ситуации, обеспечивает разъединение двух секций МАР за счет работы исполнительного устройства и разъединительного замка.

Возможен вариант технического решения, где соединительный элемент представляет собой разрывной элемент, который является, но не ограничиваясь разрывным болтом. Указанное техническое решение обеспечивает герметичное соединение двух секций муфты разрывными элементами (болтами), которые устанавливаются на внутренних фланцах или кронштейнах. В случае аварийной ситуации, обеспечивает разъединение двух секций МАР за счет разрыва разрывного элемента, который способен выдержать меньшую нагрузку в сравнении с защищаемым трубопроводом и разрывается в первую очередь. При этом разрывные болты могут быть заменены на полимерную или с применением иного материала стяжку или разрывную шпильку или втулку и т.п. - которые могут выполнять аналогичную функцию в заданных параметрах.

Возможен вариант технического решения, где внутренние соединительные фланцы каждой секции имеют скошенный край для установки хомута или фланцы для крепления разрывными элементами. Указанное техническое решение обеспечивает два варианта соединений секций МАР.

Возможен вариант технического решения, где разрывные элементы устанавливаются на кронштейны в случае секций без внутренних фланцев. Указанное техническое решение обеспечивает меньшую себестоимость и является более простым в изготовлении третьим вариантом соединений секций МАР.

Возможен вариант технического решения, где каждое полукольцо хомута имеет, как минимум три внутренних плоскости, причем в среднюю плоскость каждого полукольца установлена как минимум одна пружина и прокладка, а две другие плоскости расположены под углом, соответствующим скосу края соединительного фланца каждой секции муфты. Указанное техническое решение обеспечивает герметичной соединение двух фланцев с скошенными краями каждой секции муфты, а энергия пружины, расположенной в каждом полукольце, обеспечивает снятие последних с фланцев и разъединение секций МАР, при этом прокладка предотвращает обмерзание и прилипание пружины к корпусу полуколец или к фланцам.

Возможен вариант технического решения, где соединение двух полуколец с одной стороны обеспечивается осью с регулирующим натяжение штифтом, а с другой разъединительным замком с разрывным элементом и образуют хомут. Указанное техническое решение обеспечивает раскрытие хомута в две стороны в одной плоскости с подвижностью вокруг оси, а также обеспечивает простую сборку хомута при эксплуатации оборудования.

Возможен вариант технического решения, где скоба - направляющая устанавливается на пальцы полуколец хомута, которые фиксируются в скобе - направляющей фиксатором и стягиваются разрывным элементом образуют разъединительный замок. Указанное техническое решение обеспечивает надежную фиксацию разъединительного замка на пальцах полуколец хомута и при приложении силы исполнительного устройства, обеспечивается разрыв разрывного устройства с последующим разъединением замка и раскрытием полуколец хомута.

Возможен вариант технического решения, где разъединительный замок имеет штифт, который соединен с исполнительным устройством. Указанное техническое решение обеспечивает соединение разъединительного замка с исполнительным устройством.

Возможен вариант технического решения, где исполнительное устройство обеспечивает разъединение разъединительного замка как в активном внешнем режиме управления, так и в пассивном режиме ожидания. Указанное техническое решение обеспечивает два варианта работы МАР: подача сигнала на управление МАР оператором или управляющим устройством - активный внешний режим или за счет натяжения тросика (или иной тяги), имеющего фиксированную длину, которая меньше длины раскрывающихся стрел трубопровода или длинны шланга - пассивный режим, тем самым обеспечивая защиту трубопроводов от повреждений и гарантированное перекрытие каналов с двух сторон разъединенного трубопровода.

Возможен вариант технического решения, где скоба - направляющая имеет конусообразный выступ с двух сторон, обеспечивающий раздвижение полуколец хомута за пальцы и разъединяя муфту аварийного разъединения. Указанное техническое решение обеспечивает снятие полуколец хомута с фланцев каждой секции с последующим разъединением МАР и герметичным перекрытие каналов с двух сторон.

Возможен вариант технического решения, где натяжение двух полуколец с последующей установкой разъединительного замка может обеспечиваться за счет съемной стяжной шпильки. Указанное техническое решение обеспечивает простую сборку МАР с установкой полуколец хомута на фланцы и фиксацию разъединительного замка в рабочее положение.

Возможен вариант технического решения, где противоударное кольцо, а также тросик, удерживающий фиксатор, скобу - направляющую, полукольца хомута, имеющие крепления для тросика, предотвращают повреждение секций после разъединения. Указанное техническое решение обеспечивает сохранность корпусов и элементов конструкции после аварийного разъединения МАР и возможного падения.

Возможен вариант технического решения, где в состав исполнительного устройства входит, но не ограничиваясь, трос, при этом исполнительное устройство, может быть без привода или с приводом, который может размещаться удаленно за пределами муфты или непосредственно на самой муфте, при этом в последнем случае трос может не требоваться, а привод может быть гидравлическим или пневматическим и/или электрическим. Указанное техническое решение обеспечивает управление МАР с хомутом в активном внешнем режиме управления, так и в пассивном режиме ожидания. При этом трос можно заменить на цепь или канат или стропу или тягу и т.п. - которые могут выполнять аналогичные функции, на что указывает фраза «но не ограничиваясь».

Возможен вариант технического решения, где корпуса гильзы упора пружины и упора пружины поршня, установленные с двух сторон, при сжатой пружине могут закрывать пружину образуя обтекаемую форму. Указанное техническое решение обеспечивает возможность перекачки продукта с большей скоростью, закрывает пружину, однако в зависимости от продукта и скорости потока, пружина может быть открыта.

Возможен вариант технического решения, где соединителями трубопровода с двух противоположных сторон муфты могут быть фланцы или резьбовые соединения, а трубопроводом может быть труба твердой или гнущейся формы, а также шланг. Указанное техническое решение обеспечивает применение МАР в составе любого трубопровода с любым соединением.

Краткий перечень чертежей

На фиг. 1. изображена муфта аварийного разъединения (МАР) с фланцами, соединительным элементом - 1 (хомутом и разъединительным замком (А)) с возможностью внешнего управления;

на фиг. 2. изображена МАР без фланцев и соединительным элементом - 2 (разрывными элементами (болты установлены на кронштейнах (В));

на фиг. 3. изображена МАР с фланцами и соединительным элементом - 2 (разрывными элементами (болты установлены на фланцы (Б));

на фиг. 4. изображен разрез МАР без фланцев, разрывные элементы (болты) установлены на кронштейнах (В). Запорное устройство с пружиной, седлом, уплотнителями для вариантов А, Б и В одинаковые;

на фиг. 5 изображен вид сверху на разъединительный замок МАР с возможностью внешнего управления (А);

на фиг. 6. изображена скоба - направляющая разъединительного замка МАР (А);

на фиг. 7. изображен фиксатор разъединительного замка МАР (А);

на фиг. 8. изображен профиль полукольца хомута МАР (А)

на фиг. 9. изображен разрез разъединительного замка МАР (А) профиль полукольца хомута и его посадка на фланцы с скошенным краем соединительных секций;

на фиг. 10. изображен разрывной элемент (разрывной болт).

Поз. 1 - корпус МАР;

Поз. 2 - секция 1 корпуса МАР;

Поз. 3 - секция 2 корпуса МАР;

Поз. 4 - соединительный элемент (хомут);

Поз. 5 - разъединительный замок;

Поз. 6 - внутренние соединительные фланцы;

Поз. 7 - соединитель с трубопроводом (фланцы соединения с трубопроводом);

Поз. 8 - соединитель с трубопроводом (резьбовое соединение с трубопроводом);

Поз. 9 - кронштейны установки разрывных болтов;

Поз. 10 - противоударное кольцо;

Поз. 11 - исполнительное устройство (тросик);

Поз. 12 - проушина - кронштейн, является креплением исполнительного механизма и может находиться на секции МАР или за пределами МАР, как вариант на ответном фланце трубопровода.

Поз. 13 - соединительный элемент (разрывной элемент);

Поз. 14 - гайки разрывного болта;

Поз. 15 - поршень (запорные устройства), представляет собой обтекаемую форму тарельчатого типа;

Поз. 16 - седло;

Поз. 17 - продуктовый уплотнитель;

Поз. 18 - уплотнители секций;

Поз. 19 - болты крепления седла;

Поз. 20 - направляющая опора;

Поз. 21 - втулка поршня;

Поз. 22 - ось поршня;

Поз. 23 - пружина;

Поз. 24 - упор пружины на поршне;

Поз. 25 - гильза с упором пружины;

Поз. 26 - втулка скольжения;

Поз. 27 - палец;

Поз. 28 - полукольцо хомута;

Поз. 29 - крепление пружины;

Поз. 30 - съемная шпилька;

Поз. 31 - скоба - направляющая;

Поз. 32 - фиксатор;

Поз. 33 - конусообразный выступ скобы - направляющей;

Поз. 34 - штифт;

Поз. 35 - крепления и тросики разъединительного замка и полуколец хомута;

Поз. 36 - фланец c скошенным краем секции 1 корпуса МАР (А);

Поз. 37 - фланец с скошенным краем секции 2 корпуса МАР (А);

Поз. 38 - ось с регулирующим натяжение штифтом;

Поз. 39 - пружина с прокладкой.

Осуществления технического решения

В техническом решении под используемыми терминами понимаются следующие понятия:

транспортируемый продукт - это, но не ограничиваясь нефть, светлые и темные нефтепродукты, жидкий химический продукт, сжиженный природный газ, газовый конденсат, отпарной газ и другие жидкие, газообразные и текучие продукты;

муфта аварийного разъединения (МАР) - это конструкция, состоящая из двух сблокированных запорных устройств, закрывающихся автоматически под действием пружинного механизма после открытия замка, который приводится в действие от натяжения троса (стандарт, СТО Газпром 2-3.4-1255-2021 «Инфраструктура для производства, хранения и отгрузки сжиженного природного газа. Стендерное оборудование. Общие технические условия.»);

шарнирно-сочлененный трубопровод сливо-наливной установки - это, но не ограничиваясь конструкция шланговой установки отгрузки, стендеров, различных загрузочных, погрузочных, перегрузочных рукавов, манипуляторов, загрузочных рычагов для отгрузки транспортируемого продукта в танкеры или иные плавсредства на нефтяных, химических, газовых терминалов морских и речных портов, в море между плавсредствами, на железнодорожных и автомобильных пунктах отгрузки в железнодорожные и автомобильные цистерны;

соединительный элемент (разрывной элемент) - представляет собой часть конструкции МАР и предназначен для соединения двух секций МАР с обеспечением прохождения потока транспортируемого продукта в трубопроводе.

Сам соединительный элемент выполнен в двух вариантах, а именно:

- в виде разрывных элементов, например, но не ограничиваясь: разрывной болт, разрывная стяжка, разрывная шпилька и т.п., которые устанавливаются на внутренние фланцы или кронштейны секций МАР и соединяют их;

- хомут с разъединительным замком, содержащим разрывной элемент (разрывной болт), который устанавливается на внутренние фланцы секций МАР и соединяет их.

Заявляемое техническом решение муфты аварийного разъединения поясняется на фиг. 1-10, где показано заявляемое техническое решение, которое имеет корпус МАР 1, в составе имеющее две секции 2 и 3, в каждой из которой находятся запорные устройства в виде поршня тарельчатого типа 15.

Обе секции соединены между собой хомутом 4 (вариант А) или разрывными болтами 13 (вариант Б и В), которые установлены на внутренних соединительных фланцах 6 или кронштейнах 9, при этом запорные устройства 15 раздвинуты, упираясь друг в друга через втулку поршня 21, обеспечивающую соосность, пружины 23 находятся в сжатом состоянии и тем самым поршни механически сблокированы. В конусную часть поршня с одной стороны секции 2 вставлена и закреплена втулка поршня 21. Поршень 15 секции 3 имеет в конусе проточку для установки ответной части втулки поршня 21, обеспечивающую соосность поршней при соединении секций МАР. С другой стороны, поршень 15 имеет ось поршня 22, которая устанавливается в направляющую опору 20 с предварительной установкой на ось пружины 23 с упором пружины на поршне 24 - с одной стороны и с другой стороны упором пружины в гильзу 25. Скольжение оси поршня 22 относительно гильзы и направляющей опоры 20 обеспечивается втулкой скольжения 26.

В частности, на фиг.1. и 5. изображена муфта аварийного разъединения с хомутом 4 и разъединительным замком 5 (вариант А) с возможностью внешнего управления исполнительным устройством 11. Исполнительный механизм может быть расположен непосредственно на МАР (из перечисленных, но не ограничиваясь: электрический, пневматический, гидравлический привод) или может быть выносным - тросовым, который управляется (тянут трос) перечисленными приводами, расположенными за пределами МАР или на ответном фланце трубопровода.

Хомут 4 состоит из двух полуколец хомута 28, изображенных на фиг. 5. и 8. Полукольца хомута, с одной стороны, соединены осью с регулирующим натяжение штифтом 38, фиг.1, с другой стороны, разъединительным замком 5. Разъединительный замок состоит из скобы - направляющей 31, установленной на пальцы 27 полукольца хомута, фиксатора 32, установленного в упор пальцев полукольца хомута и соединены разрывным болтом 13, обеспечивающим натяг скобы - направляющей 31 на пальцы и удержание скобы в таком положении и штифта 34, за который тянет исполнительное устройство 11. Каждое полукольцо хомута имеет три рабочие плоскости: в центральной плоскости расположена пружина с прокладкой 39, две боковые плоскости имеют наклон, плоскость которого соответствует скошенному краю фланца 36 и 37.

Разъединение и герметичное перекрытие трубопровода с двух сторон с помощью МАР с хомутом (вариант А) происходит следующим образом: исполнительное устройство 11 тянет за штифт 34, установленный в скобу направляющую 31 с усилием, которое способно разорвать разрывной болт 13. Разрывной болт разрывается и перестает удерживать скобу - направляющую, которая освобождает пальцы полуколец из захвата и благодаря конусообразному выступу 33 скобы - направляющей раздвигает пальцы и соответственно снимает полукольца хомута с фланцев c скошенным краем 36 и 37 секции 1 и 2 МАР. Пружина с прокладкой обеспечивает полное снятие полуколец хомута с фланцев c скошенным краем, что приводит к разъединению 2х секций МАР. Поршни 15, каждой секции, под действием распрямляющихся пружин 23 отталкивают секции МАР друг от друга и герметично перекрывают каждую секцию МАР по принципу обратного клапана, прижимаясь к уплотнителю 17 и седлу 16. Полукольца хомута, фиксатор, скоба направляющая после разъединения МАР удерживаются на креплениях и тросиках 35.

Обратное соединение двух секций и приведение МАР в рабочее положение обеспечивается соединением конусов поршней втулкой поршня 21, сжатием двух секций, что обеспечивает сжатие пружин 23 и перевод поршней в положение «открыто». Полукольца хомута одеваются на фланцы c скошенным краем 36 и 37 секции 1 и 2 МАР, устанавливается съемная шпилька 30, с помощью которой обеспечивается натяжение полуколец хомута, после чего на пальцы 27 устанавливается скоба направляющая 31, фиксатор 32 и новый разрывной болт 13. После чего съемная шпилька 30 удаляется - МАР готова к работе.

В частности, на фиг. 2. и 3. изображена муфта аварийного разъединения без возможности внешнего управления, которая срабатывает при увеличении внутреннего давления и /или воздействия на трубопровод или шланг внешних осевых или радиальных нагрузок. Работоспособность обеспечивается это за счет установки на соединительные фланцы 6 (вариант Б) или кронштейны 9 (вариант В) секций МАР разрывных болтов 13. Количество разрывных болтов и их свойство разрыва определяется расчетным методом. При этом нагрузка, при которой болты 13 должны разрываться должна быть больше номинального внутреннего давления трубопровода и меньше давления разрыва шланга или трубопровода, а также нагрузок, способных выдержать данным трубопроводом.

Разъединение и герметичное перекрытие трубопровода с двух сторон с помощью МАР с разрывными болтами происходит следующим образом: под воздействием нагрузки, болты 13 разрываются, что приводит к разъединению 2х секций МАР. Поршни 15, каждой секции, под действием распрямляющихся пружин 23 отталкивают секции МАР друг от друга и герметично перекрывают каждую секцию МАР по принципу обратного клапана, прижимаясь к уплотнителю 17 и седлу 16.

Обратное соединение двух секций и приведение МАР в рабочее положение обеспечивается соединением конусов поршней втулкой поршня 21, сжатием двух секций, что обеспечивает сжатие пружин 23 и перевод поршней в положение «открыто» с последующей установкой новых разрывных болтов 13.

В зависимости от требований по присоединению МАР к трубопроводам или шлангам, МАР может быть с фланцевым соединением с трубопроводом 7 или резьбовым соединением с трубопроводом 8.

Заявляемое техническое решение, а именно МАР устанавливается на шланге перед стыковочной муфтой в составе шланговой установки отгрузки жидких и газообразных продуктов в танкеры.

Заявленное техническое решение муфты аварийного разъединения позволяет применять ее в конструкции шланговых установок отгрузки, загрузочных, погрузочных, перегрузочных рукавов (рычагов), шарнирно-сочлененных трубопроводов, манипуляторов, стендеров и других сливо-наливных установках для безопасной и экологически ответственной отгрузки нефти, нефтепродуктов, жидких химических продуктов, сжиженного природного газа, газового конденсата, отпарных газов и других жидких и газообразных продуктов. МАР обеспечивает простую эксплуатацию с возможностью замены изношенных элементов. Запорные устройства муфты механически сблокированы. Хомут (вариант А), обеспечивает герметичное соединение двух секций аварийной муфты, гарантированно обеспечивающий разъединение трубопроводов оборудования в экстренных аварийных ситуациях с возможностью контроля и управления, независимо от высоких и низких температур эксплуатации, обледенения и криогенных температур продукта СПГ.

Соединение двух секций МАР разрывными болтами (варианты Б и В) обеспечивает герметичное соединение, гарантированное разъединение трубопроводов оборудования в экстренных аварийных ситуациях, предотвращая разрыв шлангов и поломку трубопроводов, независимо от высоких и низких температур эксплуатации, обледенения и криогенных температурах продукта СПГ. МАР имеет минимальный рабочий размер в оси, минимальную трудоемкость при производстве и эксплуатации, что влияет на себестоимость всего оборудования, частью которого МАР является.

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и касается систем экстренного аварийного отключения и отсоединения в конструкции шарнирно-сочлененных трубопроводов сливо-наливных установок для безопасной и экологически ответственной отгрузки транспортируемого продукта в танкеры, железнодорожные цистерны, автоцистерны, при бункеровке и заправке морских и речных судов, в установках заправки авиатранспорта и космических ракет. Муфта аварийного разъединения выполнена в виде корпуса цилиндрической формы c соединителями трубопровода с двух противоположных сторон, состоящего из двух секций, соединенных соединительным элементом. Каждая секция содержит поршень с осью и по меньшей мере одну пружину, где соединительный элемент содержит разрывной элемент, а в каждой секции установлен поршень, имеющий обтекаемую конусообразную форму с одной стороны и осью с упором пружины с другой стороны, соединен с направляющей опорой секции через надетую на ось пружину, гильзу упора пружины и втулку скольжения. В обтекаемом конусе одного из поршней зафиксирована втулка поршня, а в каждой секции установлено седло с уплотнителями между секциями, которое фиксирует продуктовый уплотнитель, а противоударное кольцо расположено на каждой секции и по меньшей мере один тросик - на одной из секций. Изобретение способно в экстренных ситуациях гарантированно разъединить шланг или трубопровод с герметичным перекрытием его с двух сторон. 19 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Муфта аварийного разъединения, выполненная в виде корпуса цилиндрической формы c соединителями трубопровода с двух противоположных сторон, состоящего из двух секций, соединенных соединительным элементом, при этом каждая секция содержит поршень с осью и по меньшей мере одну пружину, отличающаяся тем, что соединительный элемент содержит разрывной элемент, а в каждой секции установлен поршень, имеющий обтекаемую конусообразную форму с одной стороны и осью с упором пружины с другой стороны, соединен с направляющей опорой секции через надетую на ось пружину, гильзу упора пружины и втулку скольжения, при этом в обтекаемом конусе одного из поршней зафиксирована втулка поршня, а в каждой секции установлено седло с уплотнителями между секциями, которое фиксирует продуктовый уплотнитель, а противоударное кольцо расположено на каждой секции и по меньшей мере один тросик - на одной из секций.

2. Муфта аварийного разъединения по п. 1, отличающаяся тем, что пружина установлена на ось с одной стороны в упор пружины на поршне, а с другой стороны в гильзу упора пружины, при этом последний опирается на направляющую опору и посажен на втулку скольжения, которая вставлена в направляющую опору, обеспечивая поступательные движения оси поршня в направляющей опоре и гильзе упора пружины.

3. Муфта аварийного разъединения по п. 1, отличающаяся тем, что втулка поршня центрирует конус второго обтекаемого конусообразного поршня при соединении секций, где имеется проточка под втулку поршня.

4. Муфта аварийного разъединения по п. 1, отличающаяся тем, что уплотнители между секциями обеспечивают герметичное соединение двух секций, продуктовый уплотнитель обеспечивает герметичное прилегание поршня при разъединении секций, а седло обеспечивает монтаж или демонтаж поршня с надетой на ось пружиной, гильзой упора пружины и втулкой скольжения из направляющей опоры.

5. Муфта аварийного разъединения по п. 1, отличающаяся тем, что каждая секция может иметь внутренние фланцы.

6. Муфта аварийного разъединения по п. 1, отличающаяся тем, что соединительный элемент представляет собой хомут, состоящий из двух полуколец с пальцами, разъединительного замка и исполнительного устройства.

7. Муфта аварийного разъединения по п. 1, отличающаяся тем, что соединительный элемент представляет собой разрывной элемент, который является, но не ограничиваясь, разрывным болтом.

8. Муфта аварийного разъединения по п. 1 или 5, отличающаяся тем, что внутренние соединительные фланцы каждой секции имеют скошенный край для установки хомута или фланцы для крепления разрывными элементами.

9. Муфта аварийного разъединения по п. 1, или 5, или 8, отличающаяся тем, что разрывные элементы устанавливаются на кронштейны в случае секций без внутренних фланцев.

10. Муфта аварийного разъединения по п. 6 или 8, отличающаяся тем, что каждое полукольцо хомута имеет как минимум три внутренние плоскости, причем в среднюю плоскость каждого полукольца установлена как минимум одна пружина и прокладка, а две другие плоскости расположены под углом, соответствующим скосу края соединительного фланца каждой секции муфты.

11. Муфта аварийного разъединения по п. 6, отличающаяся тем, что соединение двух полуколец с одной стороны обеспечивается осью с регулирующим натяжение штифтом, а с другой - разъединительным замком с разрывным элементом и образует хомут.

12. Муфта аварийного разъединения по п. 6, отличающаяся тем, что скоба-направляющая устанавливается на пальцы полуколец хомута, которые фиксируются в скобе-направляющей фиксатором и стягиваются разрывным элементом, образуют разъединительный замок.

13. Муфта аварийного разъединения по п. 6 или 12, отличающаяся тем, что разъединительный замок имеет штифт, который соединен с исполнительным устройством.

14. Муфта аварийного разъединения по п. 13, отличающаяся тем, что исполнительное устройство обеспечивает разъединение разъединительного замка как в активном внешнем режиме управления, так и в пассивном режиме ожидания.

15. Муфта аварийного разъединения по п. 12, отличающаяся тем, что скоба-направляющая имеет конусообразный выступ с двух сторон, обеспечивающий раздвижение полуколец хомута за пальцы, разъединяя муфту аварийного разъединения.

16. Муфта аварийного разъединения по п. 12, отличающаяся тем, что натяжение двух полуколец с последующей установкой разъединительного замка может обеспечиваться за счет съемной стяжной шпильки.

17. Муфта аварийного разъединения по п. 12, отличающаяся тем, что противоударное кольцо, а также тросик, удерживающий фиксатор, скобу-направляющую, полукольца хомута, имеющие крепления для тросика, предотвращают повреждение секций после разъединения.

18. Муфта аварийного разъединения по п. 6 или 14, отличающаяся тем, что в состав исполнительного устройства входит, но не ограничиваясь, трос, при этом исполнительное устройство может быть без привода или с приводом, который может размещаться удаленно за пределами муфты или непосредственно на самой муфте, при этом в последнем случае трос может не требоваться, а привод может быть гидравлическим или пневматическим и/или электрическим.

19. Муфта аварийного разъединения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что корпуса гильзы упора пружины и упора пружины поршня, установленные с двух сторон, при сжатой пружине могут закрывать пружину, образуя обтекаемую форму.

20. Муфта аварийного разъединения по п. 1, отличающаяся тем, что соединителями трубопровода с двух противоположных сторон муфты могут быть фланцы или резьбовые соединения, а трубопроводом может быть труба твердой или гнущейся формы, а также шланг.