МУФТА АВАРИЙНОГО РАЗЪЕДИНЕНИЯ Российский патент 2025 года по МПК F16L37/30 

Область техники

Настоящее техническое решение относится к области трубопроводного транспорта и касается систем экстренного аварийного отключения и отсоединения в конструкции шарнирно-сочленённых трубопроводов сливо-наливных установок для безопасной и экологически ответственной отгрузки сжиженного природного газа, компримированного газа, СУГ, газового конденсата, отпарных газов, нефти, нефтепродуктов, жидких химических продуктов и других жидких и газообразных продуктов 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.

Известен разрывной фитинг (патент RU198380U1 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.

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.

Известна муфта аварийного разъединения (RU 2813001 C1 от 14.06.2023, класс МПК F16L 37/28) выполненной в виде корпуса цилиндрической формы c соединителями трубопровода с двух противоположных сторон, состоящего из двух секций, соединённых соединительным элементом, при этом каждая секция содержит поршень с осью и по меньше 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, 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 взято за прототип.

Недостатком данного технического решения является то, что на изготовление секций муфты с соединителями трубопроводов (наружными фланцами соединения с трубопроводом) и внутренними фланцами соединения секций разрывным элементом, а также внутренний контур корпуса расходуется большое количества материала, что увеличивает время механической обработки, увеличивает отходы и снижает себестоимость муфты. Отсутствуют варианты более удобного исполнения корпуса для малых или больших диаметров муфты.

Задачи технического решения

Задачей заявляемого технического решения является разработка новой муфты аварийного разъединения (МАР) для применения в конструкции шланговых установок, шланговых линиях, шарнирно-сочленённых трубопроводов сливо-наливных установках для безопасной и экологически ответственной отгрузки сжиженного природного газа, компримированного газа, СУГ, газового конденсата, отпарных газов, нефти, нефтепродуктов, жидких химических продуктов и других жидких и газообразных продуктов - транспортируемого продукта, способной в экстренных ситуациях гарантированно разъединить шланг или трубопровод с герметичным перекрытием его с двух сторон.

В случае требований удаленного управления разъединением, муфта аварийного разъединения должна иметь возможность внешнего удаленного управления разъединением с освобождением сблокированных клапанов и герметичным перекрытием потока с двух сторон разъединяемого трубопровода.

Дополнительной задачей разрабатываемой муфты аварийного разъединения является обеспечение технологичности изготовления и разнообразие конструктивных решений при изготовлении секций МАР с целью снижения времени механической обработки и уменьшения отходов материала при обработке МАР.

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, выполненная в виде корпуса, состоящего из двух секций, соединенных между собой внутренними фланцами с разрывным элементом и по меньшей мере одним уплотнителем секций, при этом каждая секция содержит противоударное кольцо, продуктовый уплотнитель и поршень тарельчатого типа с осью, где на последнюю установлена с одной стороны по меньше мере одна пружина, с другой стороны гильза упора пружины с втулкой скольжения оси, закрепленной на направляющей опоре, при этом в конусе одного из поршней зафиксирована втулка поршня, центрирующая ответный поршень при соединенных секциях и отличается тем, что на внутренние фланцы установлен, пневматический узел - разъединитель, представляющий собой штуцер - корпус с каналом подачи инертного газа от внешнего источника, содержащим клапан с направляющей и отверстие подачи инертного газа в полость между внутренними фланцами, образованную по их окружности выступами на фланцах и по меньшей мере двумя уплотнителями пневматического узла, установленными в канавки, образованные вышеуказанными выступами на фланцах, при этом направляющая опора может быть съемной.

Указанное техническое решение обеспечивает применение муфты аварийного разъединения (далее МАР) в составе шланговых установок, загрузочных, погрузочных, перегрузочных рукавов (рычагов), шарнирно-сочленённых трубопроводов и манипуляторов, стендеров и других сливо-наливных установках для безопасной и экологически ответственной отгрузки сжиженного природного газа, компримированного газа, СУГ, газового конденсата, отпарных газов, нефти, нефтепродуктов, жидких химических продуктов и других жидких и газообразных продуктов - транспортируемый продукт. 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 за счет установки съемной направляющей опоры и/или съемных внутренних фланцев, что позволяет установить в МАР или демонтировать (заменить) поршень, пружину, гильзу упора пружины с втулкой скольжения оси, а также продуктовые и иные уплотнители.

На внутренние фланцы МАР установлен разрывной элемент, которым является, но не ограничиваясь, разрывной болт, разрывной шпилькой или стяжкой. Данное техническое решение обеспечивает герметичное соединение двух секций муфты и 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.

Таким образом, при воздействии на МАР внешних осевых и/или радиальных нагрузок и/или внутреннего давления от транспортируемого продукта с определенной предельной расчетной силой, разрывается разрывной элемент, секции МАР разъединяются, поршень под действием пружины и внутреннего давления продукта упирается в корпус через продуктовый уплотнитель, установленный на корпусе или на самом поршне и герметично перекрывает трубопровод, и тем самым предотвращая разрыв шланга или поломки трубопровода и разлив продукта. В таком варианте МАР работает в пассивном режиме.

В случае необходимости внешнего активного управления аварийного разъединения, применяется пневматический узел - разъединитель, в полость которого, перекрытую уплотнителями по окружности фланца в экстренных управляемых ситуациях подается инертный газ под давлением. При этом уплотнители устанавливаются в наружную и внутреннею канавки, которые образованы соединением внутренних фланцев с наружным и внутренним выступами на фланцах. Оператор или внешнее устройство управления подает инертный газ (азот) под давлением в полость пневматического узла - разъединителя. Давление инертного газа должно быть рассчитано таким образом, чтобы произошёл разрыв разрывного элемента, секции МАР разъединяются, поршень под действием пружины герметично перекрывает трубопровод, и тем самым предотвращая аварийную ситуацию на трубопроводах или шлангах, инициируемую в режиме активного управления. Активное срабатывание муфты может выполняться либо в режиме управления оператором, например, нажатием кнопки, которая инициирует подачу газа в муфту, либо в автоматическом режиме, например, путем автоматического контроля натяжения шланга или тросика, и при достижении предельной силы натяжения автоматика подает сигнал на подачу газа.

Возможен вариант технического решения, где продуктовый уплотнитель установлен в корпус секции или на поршень тарельчатого типа. Указанное техническое решение обеспечивает технологичность изготовления и разнообразие конструктивных решений при изготовлении секций МАР.

Возможен вариант технического решения, где направляющая клапана упирается в ответный внутренний фланец при соединенных секциях и препятствует закрытию клапана, при этом последний пропускает инертный газ через отверстие подачи инертного газа в полость между внутренними фланцами пневматического узла - разъединителя, а в случае разъединения секций, отверстие подачи инертного газа перекрывается клапаном с направляющей. Указанное техническое решение обеспечивает положение клапана в открытом состоянии за счет упора в ответный фланец направляющей клапана. В открытом положении клапан пропускает инертный газ в полость пневматического узла - разъединителя. При этом инертный газ поступает в узел только по команде от оператора или внешней автоматической системы, когда необходимо провести разъединение муфты под внешнем управлением или для того, чтобы провести продувку и оттаивание МАР, ее уплотнителей при транспортировке СПГ и других криогенных продуктов.

Возможен вариант технического решения, где внутренние фланцы, выполненные в виде съемного фланца - седла, закреплены на корпусе секции крепежными элементами и фиксируют продуктовый уплотнитель корпуса секции, который обеспечивает герметичное прилегание поршня при разъединении секций, при этом поршень тарельчатого типа выполнен без установки на него продуктового уплотнителя поршня. Указанное техническое решение обеспечивает технологичность изготовления и разнообразие конструктивных решений при изготовлении секций МАР с целью исключения длительной механической обработки и больших отходов материала при обработке корпуса секции МАР. Корпус секции и съемный фланец - седло изготавливаются отдельно. При этом съемный фланец - седло обеспечивает простую установку продуктового уплотнителя на корпус секции МАР, а также сборку или разборку каждой секции МАР, позволяя предварительно установить поршень с пружиной, гильзой упора с втулкой в направляющую опору.

Возможен вариант технического решения, где внутренние фланцы, выполненные в виде съемного фланца, закрепленным на корпусе секции крепежными элементами, при этом корпус каждой секции имеет выступ с герметизирующей поверхностью. Указанное техническое решение обеспечивает технологичность изготовления и разнообразие конструктивных решений при изготовлении секций МАР с целью минимизации длительной механической обработки и больших отходов материала при обработке корпуса секции МАР. Корпус секции и съемный фланец изготавливаются отдельно, а на поршень устанавливается продуктовый уплотнитель. При разъединении МАР, поршень под действием пружины прижимает продуктовый уплотнитель к выступу с герметизирующей поверхностью на секции МАР, обеспечивая герметичное перекрытие трубопровода.

Возможен вариант технического решения, где внутренние фланцы являются единым целым секции корпуса, но не ограничиваясь, при этом корпус каждой секции имеет выступ с герметизирующей поверхностью. Указанное техническое решение обеспечивает технологичность изготовления и разнообразие конструктивных решений при изготовлении секций МАР с целью минимизации длительной механической обработки и больших отходов материала при обработке корпуса секции МАР. Данное техническое решение применимо, но не ограничиваясь, для малых диаметров МАР. При разъединении МАР, поршень под действием пружины и давления от продукта прижимает продуктовый уплотнитель, установленный на поршне к выступу с герметизирующей поверхностью на секции МАР, обеспечивая герметичное перекрытие трубопровода.

Возможен вариант технического решения, где по окружности поршня тарельчатого типа выполнена канавка для установки продуктового уплотнителя поршня и в зависимости от материала продуктового уплотнителя, канавка дополнительно может быть оборудована съемным седлом поршня или без канавки и продуктового уплотнителя. Указанное техническое решение обеспечивает технологичность изготовления и разнообразие конструктивных решений при изготовлении секций МАР с целью минимизации длительной механической обработки и больших отходов материала при обработке корпуса секции МАР и поршня. Данное техническое решение позволяет устанавливать продуктовый уплотнитель на поршень в канавку. В случае если материал продуктового уплотнителя, жесткий и не растягивающийся, к примеру политетрафторэтилен (ПТФЭ), продуктовый уплотнитель устанавливается на поршень в канавку при снятом седле поршня и прижимается седлом поршня с помощью болтов или иным способом. При этом не исключается применение поршня без канавки и продуктового уплотнителя, в этом случае уплотнение происходит по схеме металл по металлу, т.е. корпус поршня металлической поверхностью прижимается к выступу с герметизирующей поверхностью на секции МАР, обеспечивая герметичное перекрытие трубопровода.

Возможен вариант технического решения, где выступ с герметизирующей поверхностью корпуса секции, обеспечивает герметичное прилегание поршня с установленным на него продуктовым уплотнителем поршня при разъединении секций. Указанное техническое решение обеспечивает технологичность изготовления и разнообразие конструктивных решений при изготовлении секций МАР с целью минимизации длительной механической обработки и больших отходов материала при обработке корпуса секции МАР и поршня, а также варианты герметизации секции МАР при разъединении. Не исключается, что может быть применена схема уплотнения метал по металлу, т.е. корпус поршня металлической поверхностью прижимается к выступу с герметизирующей поверхностью на секции МАР, обеспечивая герметичное перекрытие трубопровода.

Возможен вариант технического решения, где для варианта исполнения секции муфты с съемным внутренним фланцем или когда внутренние фланцы являются единым целым секции, но не ограничиваясь, устанавливается съемная направляющая опора, которая обеспечивает монтаж или демонтаж поршня с надетой на ось пружиной, гильзой упора пружины с втулкой скольжения, а в случае варианта исполнения секции муфты с съемным фланцем - седлом, направляющая опора жестко закреплена, но не ограничиваясь, на корпусе секции, при этом монтаж или демонтаж поршня с надетой на ось пружиной, гильзой упора пружины с втулкой скольжения обеспечивается при снятом съемном фланце - седле. Указанное техническое решение обеспечивает технологичность изготовления и разнообразие конструктивных решений при изготовлении секций МАР. Техническое решение позволяет устанавливать поршень, пружину, гильзу либо с применением съёмного фланца седла, либо с помощью съемной направляющей опоры. При этом съемная направляющая опора применима в любом из вариантов изготовления корпусов секций МАР.

Возможен вариант технического решения, где пневматический узел - разъединитель является исполнительным устройством, обеспечивающим разъединение секций в активном внешнем режиме управления, при этом разъединение секций может происходить и в пассивном режиме ожидания при воздействии внешних осевых и / или радиальных нагрузок и / или давления и в случае, если активный внешний режим управления не требуется, муфта может выпускаться без пневматического узла - разъединителя. Указанное техническое решение обеспечивает варианты применения и изготовления МАР: для работы в активном / пассивном режиме или только в пассивном режиме, т.е. муфта может быть изготовлена без пневматического узла - разъединителя.

Возможен вариант технического решения, где внутренние фланцы каждой секции, образованные своим съемным фланцем - седлом или съемным фланцем или фланцем, являющимся единым целым секции корпуса имеют свои наружные выступы прижимной поверхности фланца, таким образом прижимная поверхность ответного внутреннего фланца второй секции имеет свои внутренние ответные выступы поверхности фланца и в соединенном состоянии секций, взаимные выступы внутренних секций на прижимной поверхности образуют канавки для установки по меньшей мере одного уплотнителя секций. Указанное техническое решение обеспечивает герметичное соединение двух секций МАР.

Возможен вариант технического решения, где съемные фланцы - седло или съемные фланцы устанавливаются на корпус секции с уплотнителем съемного фланца. Указанное техническое решение обеспечивает герметичность соединения корпуса секции МАР с съемными фланцами от протечки продукта наружу и попадания внешней влаги в соединение.

Возможен вариант технического решения, где разрывным элементом является, но не ограничиваясь, разрывной болт. Указанное техническое решение обеспечивает соединение внутренних фланцев двух секций муфты разрывными болтами. 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 гильза упора пружины с втулкой скольжения является, но не ограничиваясь, одной деталью. Указанное техническое решение обеспечивает варианты изготовления детали в зависимости от вида продукта и его температуры, к примеру для продуктов с криогенной температурой, деталь изготавливается из двух элементов: гильза упора пружины и втулка скольжения, при этом последняя выполнена из политетрафторэтилен (ПТФЭ) или иного материала с аналогичными свойствами, в противном случае возникает риск примерзания оси поршня к втулке при криогенной температуре, что приведет к потере работоспособности МАР. При этом для других условий эксплуатации и продукта, гильза упора пружины с втулкой скольжения может изготавливаться одной деталью, например из бронзы.

Возможен вариант технического решения, где корпус, выполнен цилиндрической формы с соединителями трубопровода с двух противоположных сторон. Указанное техническое решение обеспечивает установку МАР на трубопроводе или шлаге, где соединителями могут быть фланцы или резьбовое соединение, а также характеризует саму МАР.

Возможен вариант технического решения, где крепежным элементом являются винты или болты, но не ограничиваясь. Указанное техническое решение обеспечивает технологичность изготовления и разнообразие конструктивных решений при изготовлении секций МАР. При этом крепежный элемент может быть с любой головкой, позволяющей его установить и зафиксировать съемные фланцы.

Краткий перечень чертежей

На фиг. 1. изображена муфта аварийного разъединения (МАР) с фланцами.

На фиг. 2. изображена МАР без фланцев с резьбовым соединением трубопровода.

На фиг. 3. изображена МАР с пневматическим узлом разъединителем.

На фиг. 4. изображен разрез МАР, разрывные элементы (болты) установлены на съемный фланец-седло.

На фиг. 5 изображен вид А разреза МАР (фиг. 4), соединение съемных фланцев-седел с секциями корпуса МАР.

На фиг. 6. изображена МАР, разрывные элементы (болты) установлены на съемный фланец.

На фиг. 7. изображен вид Б разреза МАР (фиг.6), соединение съемных фланцев с секциями корпуса МАР.

На фиг. 8. изображен пневматический узел - разъединитель с внутренними фланцами корпуса секции МАР.

На фиг. 1-8:

поз. 1 - корпус МАР;

поз. 2 - секция 1 корпуса МАР;

поз. 3 - секция 2 корпуса МАР;

поз. 4 - внутренние соединительные фланцы;

поз. 5 - соединитель трубопроводов (варианты, фланцевый, резьбовой);

поз. 6 - соединительный элемент (разрывной элемент) - разрывной болт;

поз. 7 - противоударное кольцо;

поз. 8 - наружный выступ на поверхности фланца;

поз. 9 - внутренний выступ на поверхности фланца;

поз. 10 - съемное седло поршня с болтами крепления;

поз. 11 - съемный фланец - седло;

поз. 11.1 - съемный фланец;

поз. 11.2 - фланец корпуса секции МАР;

поз. 12 - продуктовый уплотнитель корпуса секции;

поз. 12.1 - продуктовый уплотнитель поршня;

поз. 13 - болты крепления съемного фланца (крепежный элемент);

поз. 14 - гайки разрывного болта;

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

поз. 16 - винт крепления направляющей опоры;

поз. 17 - уплотнитель съемного фланца;

поз. 18 - вторичный уплотнитель секций;

поз. 19 - рабочий уплотнитель секций;

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 -пневматического узел-разъединитель;

поз. 27 - штуцер-корпус пневматического клапана;

поз. 28 - клапан с направляющей;

поз. 29 - отверстие подачи инертного газа (азота);

поз. 30 - канал подачи инертного газа (азота).

поз. 31 - полость;

поз. 32 - выступы, образующие канавку уплотнителей пневматического узла;

поз. 33 - уплотнители пневматического узла;

поз. 34 - герметизирующая поверхность с выступом корпуса;

поз. 35 - втулка скольжения.

Осуществление 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, компримированный газ, СУГ, газовый конденсат, отпарной газ и другие жидкие, газообразные и текучие продукты;

Муфта аварийного разъединения (МАР) - устройство, состоящее из двух сблокированных запорных устройств, закрывающихся автоматически под действием пружинного механизма после разъединения и предназначенное для безопасного разъединения трубопровода в случае возникновения сверхнормативных осевых и/или радиальных нагрузок на трубопровод или шланг или с помощью удаленного управления в активном режиме оператором, либо автоматическом режиме без участия оператора.

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

Соединительный элемент - представляет собой разрывной элемент (разрывной болт, шпилька, стяжка и т.п.), который является частью конструкции МАР и предназначен для соединения двух секций МАР с обеспечением прохождения потока транспортируемого продукта в трубопроводе и разрыва при достижении предельного значения внешнего усилия или внутреннего давления продукта.

Заявляемое техническое решение муфты аварийного разъединения, показанное на фиг. 1 -8, имеет корпус МАР 1, состоящий из двух секций 2 и 3, в каждой из которых находятся запорные устройства в виде поршня тарельчатого типа 15.

Обе секции соединены между собой разрывными болтами 6, которые установлены на внутренних соединительных фланцах 4, при этом запорные устройства 15 раздвинуты, упираясь друг в друга. Одно из запорных устройств имеет втулку поршня 21, обеспечивающую соосность поршней. Пружины 23 находятся в сжатом состоянии и тем самым поршни механически сблокированы. Втулка поршня устанавливается и закрепляется в одном из поршней и центрирует 2й поршень относительно первого при соединении корпусов 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 35, которая может быть выполнена с гильзой упора пружины 25 одним целым элементом или, в зависимости от продукта, отдельным элементом конструкции, например, из PTFE или аналога.

В зависимости от диаметра МАР, условий и требований к эксплуатации, а также иных характеристик с целью снижения себестоимости производства МАР, внутренние соединительные фланцы 4 могут быть трех типов и выполнены в виде съемных фланцев - седло 11, съемных фланцев 11.1 или фланцами корпуса секций 2 и 3 МАР 11.2.

Внутренние соединительные фланцы выполнение в виде съемных фланцев-седло 11 или съемных фланцев 11.1, крепятся к корпусу секций МАР болтами крепления съемного фланца 13, количество болтов определяется расчетным способом и зависит от давления и внешних нагрузок на МАР, при этом между съемными фланцами 11 и 11.1 и корпусом секции МАР устанавливаются уплотнители 17.

В варианте исполнения «А»: между корпусом секции МАР и съемным фланцем-седло 11 устанавливается продуктовый уплотнитель корпуса секции МАР 12. В случае разъединения МАР, запорные устройства тарельчатого типа 15 под действием пружины 23 и внутреннего давления, плотно прижимаются к продуктовому уплотнителю корпуса секций МАР 12, обеспечивая герметичный затвор.

В варианте исполнения «Б»: на запорные устройства тарельчатого типа 15 устанавливается продуктовый уплотнитель поршня 12.1, который в зависимости от материала и формы исполнения устанавливается в канавку на поршне 15 или прижимается седлом поршня болтами крепления 10. В случае разъединения МАР, запорные устройства 15 с продуктовым уплотнителем поршня 12.1 под действием пружины 23 плотно прижимаются к герметизирующей поверхности 34 выступа корпуса, который является частью корпуса секции МАР, обеспечивая герметичный затвор.

Конфигурация съемных фланцев-седло 11; съемных фланцев 11.1 или фланцев корпуса секций МАР 11.2. каждой секции МАР и являющиеся внутренними соединительными фланцами 4, отличаются друг от друга сопрягаемой поверхностью между собой, имеющей по окружности выступы для установки уплотнителей 18 и 19. В частности, внутренний соединительный фланец относящийся к секции 1 корпуса МАР поз. 2 имеет наружные выступы 8, а внутренний соединительный фланец, относящийся к секции 2 корпуса МАР поз. 3 имеет внутренние выступы 9, при этом не исключается, что выступы 8 и 9 сопрягаемых поверхностей внутренних соединительных фланцев могут быть выполнены в ином порядке, например зеркально, что не снижает свойств МАР.

На фиг. 1 и 2 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 за счет установки на внутренние соединительные фланцы 4 секций МАР разрывных болтов 6. Количество разрывных болтов и их свойство разрыва определяется расчетным методом. При этом нагрузка, при которой болты 6 должны разрываться, должна быть больше усилия, соответствующего номинальному внутреннему давлению трубопровода и меньше усилия, соответствующего давлению разрыва шланга или трубопровода, а также нагрузок, который способен выдержать данный трубопровод или конструкция шарнирно-сочленённого трубопровода сливо-наливной установки.

Разъединение и герметичное перекрытие трубопровода с двух сторон с помощью МАР с разрывными болтами происходит следующим образом: под воздействием нагрузки, болты 6 разрываются, что приводит к разъединению 2х секций МАР 2 и 3. Запорные устройства тарельчатого типа 15, каждой секции, под действием разжимающихся пружин 23 отталкивают секции МАР друг от друга и герметично перекрывают каждую секцию МАР по принципу обратного клапана и как описано в варианте «А» и «Б».

На фиг. 3 изображена муфта аварийного разъединения с пневматическим узлом-разъединителем 26. Данная МАР может разъединяться как с внешним управлением - в активном режиме, так и без внешнего управления - в пассивном режиме. В случае без внешнего управления, муфта работает аналогичным образом, как описано выше для МАР, изображенных на фиг. 1 и 2, поскольку имеет разрывные болты 6 и аналогичную конструкцию. Отличием МАР является установка пневматического узла-разъединителя 26, который состоит из штуцера - корпуса пневматического клапана 27 с каналом подачи инертного газа (азота) 30, отверстием подачи инертного газа 29 в полость 31 и установленным в него клапаном с направляющей 28. При этом полость 31 пневматического узла-разъединителя образована выступами 32 по окружности соединительной поверхности внутренних фланцев 4, которые образуют канавку уплотнителей 33 пневматического узла.

В случае аварийной ситуации, контролируемой внешним управлением, в пневматический узел-разъединитель 26 подается инертный газ (азот) под давлением. Направляющая на пневматическом клапане 28, упирается в поверхность ответного фланца и не дает закрыть клапан 28, и тем самым обеспечивает подачу через отверстие подачи 29 инертного газа в полость 31 между двух внутренних фланцев 4 (11.2), образуемую между уплотнителями 33. Давление подачи инертного газа (азота) должно быть рассчитано таким образом, чтобы установленные на внутренних соединительных фланцах 4 разрывные болты 6 разорвались, что приводит к разъединению секций МАР 2 и 3. Запорные устройства тарельчатого типа 15, каждой секции, под действием разжимающихся пружин 23 отталкивают секции МАР друг от друга и герметично перекрывают каждую секцию МАР по принципу обратного клапана и как описано в варианте «А» и «Б». При разъединении секций МАР, пневматический клапан 28 с направляющей под действием потока газа перемещается вдоль своей оси, прижимается к поверхности внутреннего фланца и перекрывает отверстие подачи 29 инертного газа.

В случае применения МАР с СПГ и другими продуктами с криогенной температурой, пневматический узел-разъединитель 26 может использоваться для продувки и оттаивания МАР и установленных уплотнителей, что обеспечивает лучшую эластичность уплотнителей и, соответственно, герметичность МАР, а также удаления наросшего льда, что обеспечивает правильную расчетную работу МАР при разъединении. В этом случае подается теплый инертный газ с минимальным давлением, которое не влияет на разъединение МАР в активном режиме (в пассивном режиме необходимо учитывать), при этом инертный газ выходит из муфты через установленный на противоположной стороне клапан, не пропускающий внешнюю среду в полость фланца и перекрывающий поток при достижении давления выше значения номинального давления продувки инертным газом, что обеспечивает нормальную работу пневматического узла - разъединителя.

В зависимости от требований по присоединению МАР к трубопроводам или шлангам, МАР может иметь соединитель трубопроводов 5 с фланцевым соединением, как показано на фиг. 1 или резьбовым соединением (с внутренней или наружной резьбой) с трубопроводом, как показано на фиг. 2.

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-сочленённых трубопроводов, манипуляторов, стендеров и других сливо-наливных установках для безопасной и экологически ответственной отгрузки сжиженного природного газа, компримированного газа, СУГ, газового конденсата, отпарных газов, нефти, нефтепродуктов, жидких химических продуктов и других жидких и газообразных продуктов. МАР обеспечивает простую эксплуатацию с возможностью замены изношенных элементов. Запорные устройства муфты механически сблокированы.

Пневматический узел - разъединитель, обеспечивает внешнее управляемое разъединение МАР, гарантированно обеспечивая разъединение трубопроводов оборудования в экстренных аварийных ситуациях с возможностью контроля и управления, независимо от высоких и низких температур эксплуатации, обледенения и криогенных температур продукта при отгрузке СПГ.

Варианты исполнения внутренних фланцев МАР обеспечивают более простое изготовление МАР и снижение себестоимости. При этом МАР с учетом описанных вариантов исполнения не снижает своих потребительских свойств.

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и касается систем экстренного аварийного отключения и отсоединения в конструкции шарнирно-сочленённых трубопроводов сливо-наливных установок. В устройстве на внутренние фланцы установлен пневматический узел-разъединитель, представляющий собой штуцер-корпус с каналом подачи инертного газа от внешнего источника, содержащий клапан с направляющей и отверстие подачи инертного газа в полость между внутренними фланцами, образованную по их окружности выступами на фланцах и по меньшей мере двумя уплотнителями пневматического узла, установленными в канавки, образованные вышеуказанными выступами на фланцах, при этом направляющая опора может быть съемной. Техническим результатом является обеспечение внешнего управляемого разъединения муфты аварийного разъединения и гарантированного разъединения трубопроводов оборудования в экстренных аварийных ситуациях с возможностью контроля и управления, независимо от высоких и низких температур эксплуатации, обледенения и криогенных температур продукта при отгрузке СПГ. 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Муфта аварийного разъединения, выполненная в виде корпуса, состоящего из двух секций, соединенных между собой внутренними фланцами с разрывным элементом и по меньшей мере одним уплотнителем секций, при этом каждая секция содержит противоударное кольцо, продуктовый уплотнитель и поршень тарельчатого типа с осью, где на последнюю установлена с одной стороны по меньше мере одна пружина, с другой стороны гильза упора пружины с втулкой скольжения оси, закрепленной на направляющей опоре, при этом в конусе одного из поршней зафиксирована втулка поршня, центрирующая ответный поршень при соединенных секциях, отличающаяся тем, что на внутренние фланцы установлен пневматический узел-разъединитель, представляющий собой штуцер-корпус с каналом подачи инертного газа от внешнего источника, содержащим клапан с направляющей и отверстие подачи инертного газа в полость между внутренними фланцами, образованную по их окружности выступами на фланцах и по меньшей мере двумя уплотнителями пневматического узла, установленными в канавки, образованные вышеуказанными выступами на фланцах, при этом направляющая опора может быть съемной.

2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что продуктовый уплотнитель установлен в корпус секции или на поршень тарельчатого типа.

3. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что направляющая клапана упирается в ответный внутренний фланец при соединенных секциях и препятствует закрытию клапана, при этом последний пропускает инертный газ через отверстие подачи инертного газа в полость между внутренними фланцами пневматического узла-разъединителя, а в случае разъединения секций, отверстие подачи инертного газа перекрывается клапаном с направляющей.

4. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что внутренние фланцы, выполненные в виде съемного фланца-седла, закреплены на корпусе секции крепежными элементами и фиксируют продуктовый уплотнитель корпуса секции, который обеспечивает герметичное прилегание поршня при разъединении секций, при этом поршень тарельчатого типа выполнен без установки на него продуктового уплотнителя поршня.

5. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что внутренние фланцы, выполненные в виде съемного фланца, закрепленного на корпусе секции крепежными элементами, при этом корпус каждой секции имеет выступ с герметизирующей поверхностью.

6. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что внутренние фланцы являются единым целым секции корпуса, но не ограничиваясь, при этом корпус каждой секции имеет выступ с герметизирующей поверхностью.

7. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что по окружности поршня тарельчатого типа выполнена канавка для установки продуктового уплотнителя поршня, и в зависимости от материала продуктового уплотнителя канавка дополнительно может быть оборудована съемным седлом поршня, или без канавки и продуктового уплотнителя.

8. Муфта по п. 1, или 5, или 6, отличающаяся тем, что выступ с герметизирующей поверхностью корпуса секции обеспечивает герметичное прилегание поршня с установленным на него продуктовым уплотнителем поршня при разъединении секций.

9. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что для варианта исполнения секции муфты со съемным внутренним фланцем или, если внутренние фланцы являются единым целым секции, но не ограничиваясь, устанавливается съемная направляющая опора, которая обеспечивает монтаж или демонтаж поршня с надетой на ось пружиной, гильзой упора пружины с втулкой скольжения, а в случае варианта исполнения секции муфты со съемным фланцем-седлом направляющая опора жестко закреплена, но не ограничиваясь, на корпусе секции, при этом монтаж или демонтаж поршня с надетой на ось пружиной, гильзой упора пружины с втулкой скольжения обеспечивается при снятом съемном фланце-седле.

10. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что пневматический узел-разъединитель является исполнительным устройством, обеспечивающим разъединение секций в активном внешнем режиме управления, при этом разъединение секций может происходить и в пассивном режиме ожидания при воздействии внешних осевых, и/или радиальных нагрузок, и/или давления и в случае, если активный внешний режим управления не требуется, муфта может выпускаться без пневматического узла-разъединителя.

11. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что внутренние фланцы каждой секции, образованные своим съемным фланцем-седлом, или съемным фланцем, или фланцем, являющимся единым целым секции корпуса, имеют свои наружные выступы прижимной поверхности фланца, таким образом прижимная поверхность ответного внутреннего фланца второй секции имеет свои внутренние ответные выступы поверхности фланца и в соединенном состоянии секций взаимные выступы внутренних секций на прижимной поверхности образуют канавки для установки по меньшей мере одного уплотнителя секций.

12. Муфта по п. 1, или 4, или 5, отличающаяся тем, что съемные фланцы-седло или съемные фланцы устанавливаются на корпус секции с уплотнителем съемного фланца.

13. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что разрывным элементом является, но не ограничиваясь, разрывной болт.

14. Муфта по п. 1 или 9, отличающаяся тем, что гильза упора пружины с втулкой скольжения является, но не ограничиваясь, одной деталью.

15. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что корпус выполнен цилиндрической формы с соединителями трубопровода с двух противоположных сторон.

16. Муфта по п. 4 или 5, отличающаяся тем, что крепежным элементом являются винты или болты, но не ограничиваясь.