МЕХАНИЗМ АВАРИЙНОГО РАСЦЕПЛЕНИЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ТЕКУЧИХ СРЕД
EMERGENCY RELEASE MECHANISM FOR FLUID LOADING EQUIPMENT

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к механизму аварийного расцепления, предназначенному для оборудования для загрузки текучих сред.
Предшествующий уровень техники
[0002] Существуют ситуации, когда оборудование для загрузки текучих сред (загрузочный рукав), предназначенное для низкотемпературной текучей среды, которое установлено, например, в гавани или порту, включает в себя механизм аварийного расцепления. Когда транспортное судно, транспортирующее низкотемпературную текучую среду, совершает неожиданное движение вследствие, например, сильных ветров или высоких волн, механизм аварийного расцепления обеспечивает разделение трубопровода, предназначенного для перекачки текучей среды и предусмотренного между транспортным судном и наземным хранилищем, на трубопровод, расположенный со стороны судна, и наземный трубопровод, и отделение трубопровода, расположенного со стороны судна, от наземного трубопровода для предотвращения приложения чрезмерной нагрузки к трубопроводу перекачки текучей среды. Механизм аварийного расцепления не только обеспечивает разделение трубопровода перекачки текучей среды на трубопровод, расположенный со стороны судна, и наземный трубопровод, но и также герметичное перекрытие каждого из трубопровода, расположенного со стороны судна, и наземного трубопровода, которые были отделены друг от друга, посредством чего предотвращается вытекание транспортируемой текучей среды из трубопровода, расположенного со стороны судна, и наземного трубопровода.
[0003] Например, в патентном источнике 1 раскрыт механизм аварийного расцепления, включающий в себя пару соединителей, которые присоединены друг к другу посредством зажима с возможностью отделения соединителей друг от друга. Фиг.8 и 9 патентного литературного источника 1 показывают пример, в котором каждый соединитель включает в себя основную часть соединителя и клапанный элемент. Основная часть соединителя имеет конструкцию в виде вакуумной двойной трубы. Клапанный элемент расположен в основной части соединителя с возможностью перемещения клапанного элемента в аксиальном направлении основной части соединителя. При отделении соединителей друг от друга клапанный элемент в каждом соединителе перекрывает отверстие основной части соединителя. С другой стороны, при соединении соединителей друг с другом клапанный элемент каждого соединителя поджимается клапанным элементом другого соединителя так, что в каждом соединителе клапанный элемент обеспечивает открывание отверстия основной части соединителя.
Перечень ссылок
Патентная литература
[0004] Патентный источник 1: Публикация выложенной заявки на патент Японии № 2017-20584
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0005] До настоящей заявки заявитель по настоящей заявке предложил (в заявке на патент Японии № 2017-023081) механизм аварийного расцепления, который усовершенствован по отношению к механизму аварийного расцепления, раскрытому в патентном источнике 1. Предложенный механизм аварийного расцепления включает в себя седло клапана, которое предусмотрено внутри дистального конца основной части соединителя. В седле клапана образовано отверстие, через которое проходит транспортируемая текучая среда, и дистальная концевая часть клапанного элемента, которая обеспечивает открывание и закрывание отверстия, образована из полимера/смолы.
[0006] При отделении соединителей друг от друга дистальная концевая часть клапанного элемента каждого соединителя открыта для воздействия атмосферы через отверстие. Следовательно, в случае, когда дистальная концевая часть клапанного элемента образована из полимера/смолы, даже если температура транспортируемой текучей среды является сверхнизкой, такой как температура сжиженного водорода, может подавляться сжижение кислорода вокруг дистальной концевой части клапанного элемента. Между тем поверхность дистальной концевой части клапанного элемента имеет тенденцию получать заряд статического электричества.
[0007] С учетом вышеизложенного задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить механизм аварийного расцепления, предназначенный для оборудования для загрузки текучих сред и выполненный с возможностью предотвращения ситуации, при которой при отделении соединителей друг от друга поверхность части клапанного элемента каждого соединителя, открытой для воздействия атмосферы, получает заряд статического электричества.
Решение проблемы
[0008] Для решения вышеописанных проблем механизм аварийного расцепления, предназначенный для оборудования для загрузки текучих сред, согласно настоящему изобретению включает в себя два соединителя, которые соединены друг с другом посредством зажима с возможностью отделения соединителей друг от друга. Каждый из двух соединителей включает в себя: основную часть соединителя с конструкцией в виде вакуумной двойной трубы; седло клапана, предусмотренное внутри дистального конца основной части соединителя, при этом в седле клапана образовано отверстие, через которое проходит транспортируемая текучая среда; клапанный элемент, расположенный в основной части соединителя с возможностью перемещения клапанного элемента в аксиальном направлении основной части соединителя, и пружину, которая поджимает клапанный элемент по направлению к седлу клапана. Клапанный элемент выполнен с такой конфигурацией, что при отделении соединителей друг от друга клапанный элемент в каждом соединителе вводится в контакт с седлом клапана под действием поджимающего усилия, создаваемого пружиной, для закрывания отверстия, и при соединении соединителей друг с другом клапанный элемент каждого соединителя поджимается клапанным элементом другого соединителя для перемещения от седла клапана и открывания отверстия. Клапанный элемент включает в себя: удерживающий элемент, который удерживает уплотнительный материал, образующий уплотнение между клапанным элементом и седлом клапана, когда клапанный элемент находится в контакте с седлом клапана; блок, изготовленный из смолы/полимера, при этом блок закрывает дистальную торцевую поверхность удерживающего элемента, и воздействующий элемент, изготовленный из металла, при этом в воздействующем элементе размещается блок и воздействующий элемент выступает от удерживающего элемента так, что он проходит через отверстие.
[0009] В соответствии с вышеуказанной конфигурацией, даже несмотря на то, что при отделении соединителей друг от друга воздействующий элемент клапанного элемента каждого соединителя становится открытым для воздействия атмосферы через отверстие, поскольку воздействующий элемент изготовлен из металла, может быть предотвращена ситуация, при которой поверхность воздействующего элемента получает заряд статического электричества. Кроме того, подавляется передача тепла между удерживающим элементом и воздействующим элементом, поскольку в воздействующем элементе размещен блок из полимера/смолы, который закрывает дистальную торцевую поверхность удерживающего элемента. Соответственно, даже если температура транспортируемой текучей среды является сверхнизкой, такой как температура сжиженного водорода, может подавляться сжижение кислорода вокруг воздействующего элемента клапанного элемента.
[0010] Например, воздействующий элемент может включать в себя куполообразный элемент, в котором размещается блок, и стержень, который проходит от куполообразного элемента вдоль осевой линии основной части соединителя. Куполообразный элемент может быть прикреплен к удерживающему элементу посредством использования множества болтов.
[0011] Куполообразный элемент может включать в себя периферийную стенку, которая окружает блок, и перекрывающую стенку, которая обращена к удерживающему элементу, при этом блок расположен между перекрывающей стенкой и удерживающим элементом. Множество втулок могут быть расположены между перекрывающей стенкой и удерживающим элементом. Множество болтов могут быть соответственно вставлены через множество втулок. В соответствии с вышеуказанной конфигурацией усилие зажима, которое приложено при использовании болтов, может восприниматься втулками. Следовательно, периферийная стенка куполообразного элемента воздействующего элемента может быть выполнена тонкой. Это обеспечивает возможность дополнительного подавления передачи тепла между удерживающим элементом и воздействующим элементом.
Предпочтительные эффекты от изобретения
[0012] Настоящее изобретение обеспечивает возможность предотвращения ситуации, при которой при отделении соединителей друг от друга поверхность той части клапанного элемента каждого соединителя, которая открыта для воздействия атмосферы, получает заряд статического электричества.
Краткое описание чертежей
[0013] Фиг.1 представляет собой вид в разрезе механизма аварийного расцепления, предназначенного для оборудования для загрузки текучих сред, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, при этом вид в разрезе показывает соединители, когда соединители прикреплены друг к другу.
Фиг.2 представляет собой вид в разрезе, показывающий один из соединителей, когда соединители отделены друг от друга.
Фиг.3 представляет собой увеличенный вид существенной части конструкции по фиг.2.
Фиг.4 представляет собой вид в разрезе существенной части соединителя согласно варианту.
Описание вариантов осуществления
[0014] Фиг.1-3 показывают механизм 1 аварийного расцепления, предназначенный для оборудования для загрузки текучих сред, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Механизм 1 аварийного расцепления включает в себя два соединителя 11, которые соединены друг с другом посредством зажима 12 с возможностью отделения соединителей 11 друг от друга. Зажим 12 выполнен с такой конфигурацией, что в случае, когда усилие, которое вызывает перемещение соединителей 11 друг относительно друга, становится чрезмерно большим, зажим 12 автоматически устраняет соединение между соединителями 11.
[0015] В данном случае транспортируемая текучая среда представляет собой, например, сжиженный водород, температура которого является сверхнизкой. В альтернативном варианте транспортируемая текучая среда может представлять собой другую низкотемпературную жидкость, такую как сжиженный природный газ (СПГ), или может представлять собой низкотемпературный газ.
[0016] Каждый соединитель 11 включает в себя основную часть 2 соединителя и клапанный элемент 4. Основная часть 2 соединителя имеет конструкцию в виде вакуумной двойной трубы. Клапанный элемент 4 расположен в основной части 2 соединителя с возможностью перемещения клапанного элемента 4 в аксиальном направлении основной части 2 соединителя. Каждый соединитель 11 дополнительно содержит кольцеобразное седло 3 клапана, которое предусмотрено внутри дистального конца основной части 2 соединителя. В седле 3 клапана образовано отверстие 30, через которое проходит транспортируемая текучая среда. В дальнейшем для удобства описания дистальная сторона основной части 2 соединителя, концевая в аксиальном направлении, может упоминаться как «передняя», и проксимальная сторона, то есть противоположная сторона основной части 2 соединителя, концевая в аксиальном направлении, может упоминаться как «задняя».
[0017] В частности, основная часть 2 соединителя включает в себя внутреннюю трубу 21 и наружную трубу 23, между которым образовано разреженное пространство. Дистальный конец внутренней трубы 21 предусмотрен с фланцем 22, который выступает в радиальном направлении наружу и в радиальном направлении внутрь. Дистальный конец наружной трубы 23 предусмотрен с частью 24 с увеличивающимся диаметром, и зажим 12 введен в контактное взаимодействие с частью 24 с увеличивающимся диаметром. Передний конец фланца 22 внутренней трубы 21 и передний конец той части 24 наружной трубы 23, которая имеет увеличивающийся диаметр, соединены друг с другом посредством кольцеобразного торцевого пластинчатого элемента 25.
[0018] Седло 3 клапана включает в себя трубчатую часть 31 и фланец 32. Трубчатая часть 31 перекрывает внутреннюю периферийную поверхность фланца 22 внутренней трубы 21. Фланец 32 перекрывает дистальную торцевую поверхность фланца 22. Внутренняя периферийная поверхность трубчатой части 31 образует вышеупомянутое отверстие 30. Фланец 32 седла 3 клапана прикреплен к фланцу 22 внутренней трубы 21 посредством множества болтов В1 (см. фиг.2; изображение болтов В1 опущено на фиг.1).
[0019] В данном варианте осуществления клапанный элемент 4 поджимается по направлению к седлу 3 клапана посредством двух цилиндрических винтовых пружин 9 сжатия. В альтернативном варианте число пружин 9 может составлять одну или три или более. Сзади клапанного элемента 4 на внутренней трубе 21 предусмотрена кольцевая опора 26, и пружины 9 расположены между опорой 26 и клапанным элементом 4.
[0020] Клапанный элемент 4 выполнен с такой конфигурацией, что при отделении соединителей 11 друг от друга, как показано на фиг.2, клапанный элемент 4 в каждом соединителе 11 вводится в контакт с седлом 3 клапана под действием поджимающего усилия, создаваемого пружинами 9, для закрывания отверстия 30, в то время как при соединении соединителей 11 друг с другом, как показано на фиг.1, клапанный элемент 4 каждого соединителя 11 поджимается клапанным элементом 4 другого соединителя 11 для перемещения от седла 3 клапана и открывания отверстия 30. Когда клапанный элемент 4 находится в контакте с седлом 3 клапана, клапанный элемент 4 входит в отверстие 30.
[0021] Короткая труба 41 прикреплена к клапанному элементу 4 так, что она окружает переднюю часть пружин 9. Хотя это не проиллюстрировано, короткая труба 41 выполнена с большим числом сквозных отверстий, через которые проходит транспортируемая текучая среда. Внутренняя труба 21 выполнена с двумя направляющими 27, которые обеспечивают направление короткой трубы 41. Две направляющие 27 предусмотрены в соответствующих местах, которые удалены друг от друга в аксиальном направлении внутренней трубы 21. Каждая из направляющих 27 может представлять собой кольцеобразную направляющую, которая является непрерывной в направлении вдоль окружности и выполнена с большим числом сквозных отверстий, или может быть образована множеством элементов, которые рассредоточены в направлении вдоль окружности.
[0022] Более конкретно, как показано на фиг.2 и фиг.3, клапанный элемент 4 включает в себя удерживающий элемент 5, блок 7 и воздействующий элемент 8. Удерживающий элемент 5 удерживает по меньшей мере один уплотнительный материал 6. Блок 7 и воздействующий элемент 8 прикреплены к удерживающему элементу 5.
[0023] Когда клапанный элемент 4 находится в контакте с седлом 3 клапана, уплотнительный материал 6 образует уплотнение между клапанным элементом 4 и седлом 3 клапана. В данном варианте осуществления три уплотнительных материала 6, имеющих диаметры, отличающиеся друг от друга, расположены рядом друг с другом в аксиальном направлении основной части 2 соединителя. Диаметры соответствующих уплотнительных материалов 6 увеличиваются в направлении назад от самого переднего уплотнительного материала 6 до самого заднего уплотнительного материала 6. В соответствии с этим внутренняя периферийная поверхность седла 3 клапана образована ступенчатой, так что диаметр внутренней периферийной поверхности увеличивается в направлении назад. В альтернативном варианте число уплотнительных материалов 6 может составлять один или два.
[0024] Удерживающий элемент 5 разделен на три части, то есть первую - третью части 51-53, расположенные рядом друг с другом в аксиальном направлении основной части 2 соединителя. Самая задняя первая часть 51 удерживает уплотнительный материал 6, имеющий наибольший диаметр. Первая часть 51 выполнена с буртиком 54, который входит в контакт с седлом 3 клапана. Кроме того, вышеупомянутая короткая труба 41 прикреплена к первой части 51.
[0025] Средняя вторая часть 52 удерживает средний уплотнительный материал 6 и прикреплена к первой части 51 посредством множества болтов В2 (фиг.3 показывает только один из болтов В2; изображение болтов В2 опущено на фиг.1 и 2). Самая передняя третья часть 53 удерживает уплотнительный материал 6, имеющий наименьший диаметр. Третья часть 53 прикреплена к первой части 51 посредством множества болтов В3 (фиг.3 показывает только один из болтов В3; изображение болтов В3 опущено на фиг.1 и 2). Третья часть 53 выполнена с множеством резьбовых отверстий 53а для прикрепления воздействующего элемента 8.
[0026] Блок 7 закрывает дистальную торцевую поверхность удерживающего элемента 5 (поверхность, расположенную внутри уплотнительного материала 6 и обращенную вперед). Блок 7 изготовлен из полимера/смолы. Полимер/смола, из которого/которой изготовлен блок 7, желательно имеет низкую теплопроводность.
[0027] Воздействующий элемент 8, в котором размещен блок 7, выступает от удерживающего элемента 5 так, что он проходит через отверстие 30. Воздействующий элемент 8 изготовлен из металла. Например, металл, из которого изготовлен воздействующий элемент 8, представляет собой медный сплав.
[0028] Более конкретно, воздействующий элемент 8 включает в себя куполообразный элемент 81 и стержень 84. Блок 7 размещен в куполообразном элементе 81. Стержень 84 проходит от куполообразного элемента 81 вдоль осевой линии основной части 2 соединителя. Куполообразный элемент 81 прикреплен к удерживающему элементу 5 посредством использования множества болтов В4 (фиг.3 показывает только один из болтов В4; изображение болтов В4 опущено на фиг.1 и 2).
[0029] В данном варианте осуществления каждый болт В4 представляет собой болт с резьбами, образованными на его обоих концах. Одна резьба каждого болта В4 ввинчивается в соответствующее одно из резьбовых отверстий 53а, образованных в третьей части 53 удерживающего элемента 5, и другая резьба каждого болта В4 ввинчивается в соответствующую одну из гаек N. То есть в данном варианте осуществления куполообразный элемент 81 прикреплен к удерживающему элементу 5 посредством болтов В4 и гаек N.
[0030] Как показано на фиг.3, куполообразный элемент 81 включает в себя периферийную стенку 82 и перекрывающую стенку 83. Периферийная стенка 82 окружает блок 7. Перекрывающая стенка 83 обращена к удерживающему элементу 5, при этом блок 7 расположен между перекрывающей стенкой 83 и удерживающим элементом 5. Периферийная стенка 82 включает в себя прямолинейную часть и конусообразную часть. Прямолинейная часть проходит вперед от удерживающего элемента 5. Конусообразная часть имеет диаметр, который уменьшается от переднего конца прямолинейной части. Периферийный край перекрывающей стенки 83 соединен с передним концом конусообразной части. В данном варианте осуществления толщина стенки в прямолинейной части меньше или равна половине толщины стенки в конусообразной части.
[0031] Множество втулок 71 расположены между перекрывающей стенкой 83 и удерживающим элементом 5. Множество болтов В4 соответственно вставлены через множество втулок 71. Болты В4 и втулки 71 изготовлены, например, из нержавеющей стали.
[0032] Как описано выше, в механизме 1 аварийного расцепления по настоящему изобретению, даже несмотря на то, что при отделении соединителей 11 друг от друга воздействующий элемент 8 клапанного элемента 4 каждого соединителя 11 становится открытым для воздействия атмосферы через отверстие 30, поскольку воздействующий элемент 8 изготовлен из металла, может быть предотвращена ситуация, при которой поверхность воздействующего элемента 8 получает заряд статического электричества. Кроме того, подавляется передача тепла между удерживающим элементом 5 и воздействующим элементом 8, поскольку в воздействующем элементе 8 размещен блок 7 из полимера/смолы, который закрывает дистальную торцевую поверхность удерживающего элемента 5. Соответственно, даже если температура транспортируемой текучей среды является сверхнизкой, такой как температура сжиженного водорода, может подавляться сжижение кислорода вокруг воздействующего элемента 8 клапанного элемента 4. Даже если жидкий кислород образуется на поверхности воздействующего элемента 8, предотвращается вход жидкого кислорода в прямой контакт с воспламеняющимся полимером/воспламеняющейся смолой, из которого/которой изготовлен блок 7.
[0033] (Варианты)
Настоящее изобретение не ограничено вышеописанным вариантом осуществления. Различные модификации могут быть выполнены без отхода от объема настоящего изобретения.
[0034] Например, каждый из болтов В4, используемых для прикрепления куполообразного элемента 81 воздействующего элемента 8 к удерживающему элементу 5, необязательно должен представлять собой болт с резьбами, образованными на его обоих концах. Например, как показано на фиг.4, каждый из болтов В4 может представлять собой болт с головкой, и такие болты В5 могут быть использованы для прикрепления куполообразного элемента 81 к удерживающему элементу 5.
[0035] Вместо использования втулок 71, показанных на фиг.3, периферийная стенка 82 куполообразного элемента 81 воздействующего элемента 8 может включать в себя толстую прямолинейную часть, как показано на фиг.4. Однако в случае использования втулок 71, как в вышеописанном варианте осуществления, усилие зажима, которое приложено при использовании болтов В4, может восприниматься втулками 71. Следовательно, в этом случае периферийная стенка 82 куполообразного элемента 81 воздействующего элемента 8 может быть выполнена тонкой. Это обеспечивает возможность дополнительного подавления передачи тепла между удерживающим элементом 5 и воздействующим элементом 8
Перечень ссылочных позиций
[0036]
1
механизм аварийного расцепления
11
соединитель
12
зажим
2
основная часть соединителя
3
седло клапана
30
отверстие
4
клапанный элемент
5
удерживающий элемент
6
уплотнительный материал
7
блок
71
втулка
8
воздействующий элемент
81
куполообразный элемент
82
периферийная стенка
83
перекрывающая стенка
84
стержень
9
пружина
В1-В4
болт