RU2832372C1 - Pipeline coupling with drive - Google Patents
Pipeline coupling with drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2832372C1 RU2832372C1 RU2024110262A RU2024110262A RU2832372C1 RU 2832372 C1 RU2832372 C1 RU 2832372C1 RU 2024110262 A RU2024110262 A RU 2024110262A RU 2024110262 A RU2024110262 A RU 2024110262A RU 2832372 C1 RU2832372 C1 RU 2832372C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flange
- coupling
- item
- pipeline
- coupling according
- Prior art date
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 118
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 118
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 118
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 84
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 11
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 11
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 abstract 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 101150096674 C20L gene Proteins 0.000 description 4
- 102220543923 Protocadherin-10_F16L_mutation Human genes 0.000 description 4
- 101100445889 Vaccinia virus (strain Copenhagen) F16L gene Proteins 0.000 description 4
- 101100445891 Vaccinia virus (strain Western Reserve) VACWR055 gene Proteins 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Настоящее техническое решение относится к области трубопроводного транспорта и относится к соединительным муфтам и предназначено для разъемного соединения двух примыкающих фланцев трубопроводов, в частности находится в составе стендеров, загрузочных, погрузочных, перегрузочных рукавов, шарнирно-сочленённых трубопроводов и манипуляторов, загрузочных рычагов, шланговых и бункеровочных установок и других устройств отгрузки и перелива жидких и газообразных продуктов.This technical solution relates to the field of pipeline transport and relates to connecting couplings and is intended for detachable connection of two adjacent flanges of pipelines, in particular, it is part of loading arms, loading, handling hoses, articulated pipelines and manipulators, loading levers, hose and bunkering units and other devices for unloading and transferring liquid and gaseous products.
Уровень техники State of the art
Из уровня техники известно, что соединительная муфта является и рассматривается как отдельный узловой элемент конструкции стендеров, шарнирно-сочленённых трубопроводов и манипуляторов, загрузочных рычагов и иного оборудования, для которой предусмотрены специальные требования по конструированию, производству и эксплуатации, выполнения расчетов, а также требований по проведению испытаний и критерии оценки прохождения испытаний. В соответствии с требованиями стандартов, зажимы соединительной муфты с приводом должны работать одновременно с равными силами и не должны перегружать сопряженные фланцы.It is known from the state of the art that the coupling is and is considered as a separate nodal element of the design of loading arms, articulated pipelines and manipulators, loading levers and other equipment, for which special requirements are provided for the design, production and operation, calculations, as well as requirements for testing and criteria for assessing the passage of tests. In accordance with the requirements of the standards, the clamps of the coupling with the drive must work simultaneously with equal forces and must not overload the mating flanges.
Известно, соединительное устройство (патент US 20050121907 В2 от 19.12.2002, класс МПК B67D9/00; F16B7/04; F16H25/20; F16L37/12; F16L37/62), содержащее механизм стягивания в виде рычагов и привода с поступательным движением. Зажимные устройства обеспечивают герметичное соединение фланцев двух трубопроводов с возможностью удаленного управления. При этом у зажимного модуля, имеющего зажимную губку, предназначенную для соединения соединительного устройства с дополнительным средством, и приводную систему, соответствующую указанной губке и содержащую устройство типа винт/гайка, приводимое в движение двигателем, и отличается тем, что приводная система соединена непосредственно с губкой, а указанная губка установлена с возможностью поворота на опоре вокруг неподвижной оси. Точка, определяемая указанной опорой, последняя предназначена для крепления к соединительному элементу.It is known that a connecting device (patent US 20050121907 B2 dated 19.12.2002, IPC class B67D9/00; F16B7/04; F16H25/20; F16L37/12; F16L37/62) contains a tightening mechanism in the form of levers and a drive with reciprocating motion. The clamping devices ensure a hermetic connection of flanges of two pipelines with the possibility of remote control. In this case, the clamping module has a clamping jaw intended for connecting the connecting device with an additional means, and a drive system corresponding to the said jaw and containing a screw/nut type device driven by a motor, and is distinguished in that the drive system is connected directly to the jaw, and the said jaw is mounted with the possibility of rotation on a support around a fixed axis. The point determined by the said support, the latter is intended for fastening to the connecting element.
Недостатком данного устройства является применение нескольких приводов одновременно, что может привести к неодновременному и с разной силой зажиму ответного фланца несколькими механизмами стягивания. Соединительное устройство имеет большую рабочую длину в оси фланца за счет прямого участка трубопровода, необходимого для работы механизмов стягивания, что увеличивает габариты оборудования. Также в соединительном устройстве отсутствует возможность использования на другие типоразмеры ответных фланцев.The disadvantage of this device is the use of several drives simultaneously, which can lead to non-simultaneous and different-force clamping of the mating flange by several tightening mechanisms. The connecting device has a large working length in the flange axis due to the straight section of the pipeline required for the operation of the tightening mechanisms, which increases the dimensions of the equipment. Also, the connecting device does not have the ability to be used on other sizes of mating flanges.
Известно соединительное устройство для загрузочного рукава морского нефтяного причала (патент RU2460928С2 от 14.03.2008, класс F16L37/12). Устройство состоит из цилиндрической трубы с первым внутренним диаметром, на первом конце которой предусмотрен первый фланец, который может быть соединен с загрузочным рукавом, и на втором конце которой предусмотрен второй фланец и быстродействующей гидравлический соединитель для соединения впускного/выпускного трубопровода с трубой. Гидравлический привод зажима обеспечивает поступательное движение последнего по двум направляющим - пазам. При этом в режиме разжимания направляющие - пазы обеспечивают подъем зажимов и тем самым свободный выход ответного (прижимаемого) фланца, а в режиме захвата и герметичного соединения фланцев по пазам – направляющим зажим движется и прижимает ответный фланец. Как видно на фиг. 1, все гидроприводы соединены последовательно одной гидролинией. Для возможности использования изделия с другими типоразмерами присоединяемых фланцев, используется проставочный диск меньшего внутреннего диаметра. A connecting device for a loading sleeve of a marine oil berth is known (patent RU2460928C2 dated 14.03.2008, class F16L37/12). The device consists of a cylindrical pipe with a first internal diameter, at the first end of which a first flange is provided, which can be connected to the loading sleeve, and at the second end of which a second flange and a quick-acting hydraulic connector are provided for connecting the inlet/outlet pipeline to the pipe. The hydraulic drive of the clamp ensures the translational movement of the latter along two guides - grooves. In this case, in the release mode, the guides - grooves ensure the rise of the clamps and thereby the free exit of the mating (pressed) flange, and in the gripping mode and hermetically sealed connection of the flanges along the grooves - guides, the clamp moves and presses the mating flange. As can be seen in Fig. 1, all hydraulic drives are connected in series by one hydraulic line. To enable the use of the product with other sizes of attached flanges, a spacer disk with a smaller internal diameter is used.
Недостатком этого устройства является применение нескольких приводов, одновременно соединенных последовательно в одну гидролинию, что может привести к неодновременному и с разной силой зажиму ответного фланца несколькими механизмами зажимов. В виду воздействие внешней среды на расположенные снаружи корпуса направляющие-пазы, являющиеся исполнительными элементами стягивания, последние могут быть подвержены повышенному износу, что увеличивает возможность заклинивания и ведет к вероятной причине отказа. Соединительное устройство имеет большую рабочую длину в оси фланца за счет прямого участка трубопровода, необходимого для работы механизмов зажимов, что увеличивает габариты загрузочного рукава.The disadvantage of this device is the use of several drives simultaneously connected in series in one hydraulic line, which can lead to non-simultaneous and different-force clamping of the mating flange by several clamping mechanisms. Due to the impact of the external environment on the guide grooves located outside the housing, which are the actuators of the tightening, the latter can be subject to increased wear, which increases the possibility of jamming and leads to the probable cause of failure. The connecting device has a large working length in the flange axis due to the straight section of the pipeline required for the operation of the clamping mechanisms, which increases the dimensions of the loading sleeve.
Известно несколько патентов:Several patents are known:
- RU2374516 от 23.12.2004, класс МПКF16D 7/10, F16L 23/036, F16B 2/12 (2006.01), где показана муфта сцепления для прямой передачи вращательного движения исполнительного винта зажиму, прямолинейно перемещаемому этим винтом:- RU2374516 from 23.12.2004, class IPC F16D 7/10, F16L 23/036, F16B 2/12 (2006.01), which shows a clutch for direct transmission of rotational motion of the actuator screw to the clamp, rectilinearly moved by this screw:
- RU2788027 от 01.03.2022, класс МПК F16L 37/12, F16L 37/62 «Стыковочная муфта».- RU2788027 dated 01.03.2022, class IPC F16L 37/12, F16L 37/62 "Docking coupling".
Оба патента по принципу обеспечения герметичного присоединения ответного фланца или их разъединению очень похожи, каждый имеет привод с вращательным движением, обеспечивающий работу захвата, конструкция которого представляет собой механизм по типу винт-гайка, где гайка выполняет роль захвата и служит для стягивания ответного прижимного фланца. В обоих указанных патентах реализован механизм стягивания, за счет применения байонетного паза и направляющего паза, о чем указано в формуле изобретения, расположенных внутри корпуса механизма стягивания, причем механизм стягивания содержит как минимум один дополнительный байонетный паз для присоединения фланцев трубопроводов других типоразмеров. Both patents are very similar in the principle of ensuring a hermetic connection of the mating flange or their disconnection, each has a drive with a rotary motion, ensuring the operation of the gripper, the design of which is a screw-and-nut type mechanism, where the nut plays the role of a gripper and serves to tighten the mating clamping flange. In both of these patents, the tightening mechanism is implemented by using a bayonet groove and a guide groove, as indicated in the formula of the invention, located inside the body of the tightening mechanism, and the tightening mechanism contains at least one additional bayonet groove for connecting flanges of pipelines of other standard sizes.
Недостатком вышеуказанных устройств, описанных в патентах RU2374516 и RU2788027, является применение нескольких приводов, одновременно соединенных последовательно в одну гидролинию, что может привести к неодновременному и с разной силой зажиму ответного фланца несколькими механизмами стягивания. Кроме того, в стыковочной муфте (патент RU2788027) заявлено разделение прижимных элементов на фланце на две группы, к каждой из которой идет параллельная гидролиния, соединяющая последовательно «свои» прижимные элементы. Данное решение является недостатком вышеуказанного устройства, поскольку имеет единственный источник разделения на две параллельные линии, что не увеличивает надежность и не решает вопрос синхронного и с разной силой захвата ответного фланца несколькими прижимными элементами.The disadvantage of the above devices described in patents RU2374516 and RU2788027 is the use of several drives simultaneously connected in series into one hydraulic line, which can lead to non-simultaneous and with different forces clamping of the mating flange by several tightening mechanisms. In addition, in the coupling coupling (patent RU2788027) the division of the clamping elements on the flange into two groups is declared, to each of which there is a parallel hydraulic line connecting in series "its" clamping elements. This solution is a disadvantage of the above device, since it has a single source of division into two parallel lines, which does not increase reliability and does not solve the issue of synchronous and with different forces gripping of the mating flange by several clamping elements.
Таким образом, все вышеперечисленные известные соединительные устройства имеют существенный недостаток, связанный с возможным отсутствием равной силы и синхронизации в зажимах, что противоречит требованиям действующих стандартов. Кроме того, вышеописанные соединительные устройства имеют большую рабочую длину в оси фланца за счет прямого участка трубопровода, необходимого для работы механизмов захвата, что увеличивает габариты оборудования.Thus, all the above-mentioned known connecting devices have a significant drawback associated with the possible lack of equal force and synchronization in the clamps, which contradicts the requirements of the current standards. In addition, the above-described connecting devices have a large working length in the flange axis due to the straight section of the pipeline required for the operation of the gripping mechanisms, which increases the dimensions of the equipment.
Известно соединительное устройство трубопроводов с поворотными зажимами (RU210989U1 от 02.12.2021, класс МПК F16L 37/12). Соединительное устройство трубопроводов с поворотными зажимами, включающее в себя по меньшей мере две стяжки, каждая из которых имеет корпус с ограничителями поворота зажима и кронштейн крепления, при этом сами стяжки расположены равноудаленно по окружности стыковочного фланца с уплотнителем, где на кронштейн крепления установлена направляющая-центратор, а в каждой стяжке расположены гайка с установленным на нее поворотным зажимом с поворотной ручкой, полый винт, а также крышка соединения с корпусом стяжки, в которую установлен стопорный винт с шайбой, при этом полый винт имеет выступ, пружину, штурвал и хвостовик-шестигранник. Устройство работает благодаря вращению штурвала на стяжке, в конструкции которой предусмотрен механизм работающий как винт-гайка, где гайка является зажимом, прижимающим ответный фланец. При этом вращение штурвала обеспечивается оператором вручную. Указанное техническое решение взято за прототип.A pipeline connecting device with rotary clamps is known (RU210989U1 dated 02.12.2021, IPC class F16L 37/12). A pipeline connecting device with rotary clamps, including at least two ties, each of which has a body with clamp rotation limiters and a mounting bracket, while the ties themselves are located equally spaced around the circumference of the mating flange with a seal, where a guide-centralizer is installed on the mounting bracket, and in each tie there is a nut with a rotary clamp with a rotary handle installed on it, a hollow screw, as well as a cover for connecting to the tie body, in which a locking screw with a washer is installed, while the hollow screw has a protrusion, a spring, a handwheel and a hexagon shank. The device operates due to the rotation of the handwheel on the tie, the design of which provides a mechanism that works as a screw-nut, where the nut is a clamp that presses the mating flange. In this case, the rotation of the steering wheel is provided by the operator manually. The specified technical solution is taken as a prototype.
Недостатком данного решения является отсутствие внешних приводов, обеспечивающих вращение полого винта и удаленное управление устройством соединения фланцев. Соединительное устройство имеет большую рабочую длину в оси фланца за счет прямого участка трубопровода, необходимого для работы стяжек, что увеличивает габариты оборудования.The disadvantage of this solution is the lack of external drives that ensure rotation of the hollow screw and remote control of the flange connection device. The connecting device has a large working length in the flange axis due to the straight section of the pipeline required for the operation of the ties, which increases the dimensions of the equipment.
Задачи технического решенияTasks of the technical solution
Задачей заявляемого технического решения является разработка новой соединительной муфты с приводом быстроразъёмного соединения для применения в конструкции стендеров, загрузочных, погрузочных, перегрузочных рукавов (рычагов), шарнирно-сочленённых трубопроводов и манипуляторов, шланговых установок и других сливо-наливных установках для отгрузки нефти, нефтепродуктов, жидких химических продуктов, сжиженного природного газа, компримированного газа, газового конденсата, СУГ, отпарного газа и других жидких и газообразных продуктов, способного отцентровать трубопроводы и обеспечивать надежное герметичное соединение двух фланцев трубопровода. При этом зажимы соединительной муфты должны работать одновременно с равными силами, не перегружая сопряженные фланцы и компенсировать отклонения от номинальной толщины фланца до 5 мм. Муфта должна иметь возможность подсоединения фланцев ближайших типоразмеров, а также иметь минимальную осевую рабочую длину.The objective of the claimed technical solution is to develop a new coupling with a quick-release coupling drive for use in the design of loading arms, loading, handling sleeves (levers), articulated pipelines and manipulators, hose installations and other loading and unloading installations for the shipment of oil, petroleum products, liquid chemical products, liquefied natural gas, compressed gas, gas condensate, LPG, boil-off gas and other liquid and gaseous products, capable of centering pipelines and ensuring a reliable hermetic connection of two pipeline flanges. In this case, the clamps of the coupling must work simultaneously with equal forces, without overloading the mating flanges and compensate for deviations from the nominal flange thickness of up to 5 mm. The coupling must be able to connect flanges of the closest standard sizes, and also have a minimum axial working length.
Заявленная соединительная муфта с приводом должна быть безопасной, не трудоемкой в эксплуатации, а также иметь защиту от ослабления зажима под воздействием вибрации от потока транспортируемого продукта.The declared coupling with a drive must be safe, easy to operate, and also have protection against loosening of the clamp under the influence of vibration from the flow of the transported product.
Раскрытие сущности технического решенияDisclosure of the essence of the technical solution
Технический результат вышеприведенного решения заключается в разработке соединительной муфты трубопроводов с приводом, включающей в себя стыковочный фланец с уплотнителем и установленным на него корпусом соединительной муфты с проушинами крепления по меньшей мере трех направляющих – центраторов и по меньшей мере двух зажимов, равноудаленных по окружности корпуса соединительной муфты, где стыковочный фланец является, но не ограничиваясь фланцем шарнира трубопровода и может иметь каналы для продувки инертным газом и датчики контроля соединения, при этом оба зажима имеют скобообразную форму с перемычкой между дугами скобы и управляется пружинной тягой, которая с другой стороны соединена с опорно-поворотным устройством с подвижным кронштейном привода, где последний установлен на неподвижный кронштейн опорного кольца. Указанное техническое решение обеспечивает стыковку соединительного фланца, центровку и надежное герметичное соединение ответного фланца трубопровода. Зажимы соединительной муфты работают одновременно и с одинаковой силой, не перегружая ответный фланец и компенсируют отклонения от номинальной толщины фланца за счет конструкции пружинных тяг, имеющих одинаковую силу пружин и длину самой тяги, закрепленных вторым концом на верхнем кольце опорно-поворотного устройства, вращение которого с помощью привода приводит к перемещению пружинных тяг, которые в свою очередь опускают и поднимают зажимы. Использование фланца шарнира в качестве стыковочного фланца, позволяет существенно уменьшить рабочую длину стыковочной муфты и снизить вес, что очень важно для такого оборудования как стендеры, погрузочных, перегрузочных рукавов (рычагов), шарнирно-сочленённых трубопроводов и манипуляторов, шланговых установок и других сливо-наливных установках, где также важно обеспечить поворот фланца вокруг своей оси, например для компенсации качки судна. При этом техническое решение позволяет применять стыковочный фланец, расположенный непосредственно на трубопроводе или его отрезке, что не снижает основных характеристик стыковочной муфты с приводом.The technical result of the above solution consists in developing a pipeline coupling with a drive, including a mating flange with a seal and a coupling housing installed thereon with fastening lugs for at least three guides - centralizers and at least two clamps, equally spaced along the circumference of the coupling housing, where the mating flange is, but is not limited to, a pipeline hinge flange and can have channels for purging with inert gas and connection control sensors, wherein both clamps are bracket-shaped with a jumper between the arcs of the bracket and are controlled by a spring rod, which on the other side is connected to a support-slewing device with a movable drive bracket, where the latter is installed on a fixed bracket of the support ring. The specified technical solution ensures the mating of the connecting flange, centering and a reliable hermetic connection of the mating flange of the pipeline. The coupling clamps operate simultaneously and with the same force, without overloading the mating flange and compensate for deviations from the nominal flange thickness due to the design of spring rods with the same spring force and the length of the rod itself, fixed with the second end on the upper ring of the slewing bearing device, the rotation of which with the help of the drive leads to the movement of the spring rods, which in turn lower and raise the clamps. Using the hinge flange as a mating flange allows to significantly reduce the working length of the coupling coupling and reduce the weight, which is very important for such equipment as standers, loading, handling sleeves (levers), articulated pipelines and manipulators, hose units and other draining and filling units, where it is also important to ensure the rotation of the flange around its axis, for example, to compensate for the pitching of the vessel. At the same time, the technical solution allows the use of a mating flange located directly on the pipeline or its section, which does not reduce the main characteristics of the coupling coupling with the drive.
Возможен вариант технического решения, где одна из дуг скобы зажима крепится осью к проушинам крепления зажима на корпусе соединительной муфты и имеет ограниченную корпусом муфты подвижность с вращением вокруг оси, а другая дуга скобы зажима прижимает ответный фланец трубопровода и имеет искробезопасные губки в месте сопряжения с ответным фланцем. Указанное техническое решение обеспечивает надежное крепление зажима к корпусу и поворот зажима в своей плоскости, обеспечивая открытие зажима и освобождение ответного фланца или закрытие зажима с прижиманием ответного фланца. Предусмотренные искробезопасные губки на конце зажима обеспечивают безопасную стыковку фланцев. Дугообразная форма зажима с перемычкой обеспечивает жесткую надежную конструкцию зажима, а его геометрические формы позволяют применять тяги для открытия и закрытия зажимов.A variant of the technical solution is possible, where one of the arcs of the clamp bracket is attached by an axis to the clamp fastening lugs on the body of the coupling coupling and has limited mobility with rotation around the axis by the body of the coupling, and the other arc of the clamp bracket presses the mating flange of the pipeline and has spark-proof jaws at the point of mating with the mating flange. The specified technical solution ensures reliable fastening of the clamp to the body and rotation of the clamp in its plane, ensuring opening of the clamp and release of the mating flange or closing of the clamp with pressing of the mating flange. The provided spark-proof jaws at the end of the clamp ensure safe joining of the flanges. The arc-shaped form of the clamp with a jumper ensures a rigid reliable design of the clamp, and its geometric shapes allow the use of rods for opening and closing the clamps.
Возможен вариант технического решения, где пружинная тяга, крепится подвижными соединениями с одной стороны на зажиме пальцем штока поршня, а с другой стороны на верхнем подвижном кольце опорно-поворотного устройства пальцем цилиндра и имеет цилиндр тяги с фланцем и крышкой с размещенным внутри пакетом пружин, который поджимается поршнем цилиндра тяги, на штоке которого с другой стороны имеется резьба и установлена гайка с фланцем и фиксатором от раскручивания, при этом фланец гайки является опорой верхней пружины, упирающейся с другой стороны в фланец цилиндра тяги. Указанное техническое решение обеспечивает жесткую и одновременно упругую в оси конструкцию пружинной тяги, позволяющую за счет установки пружин компенсировать отклонения толщины фланца по толщине фланца, а также обеспечивает прохождение тяги в прямолинейной с плоскостью захвата точке, где тяга должна иметь минимальную длину, что обеспечивается сжатием пружин. Подвижные соединения с каждой стороны пружинной тяги обеспечивают вращательную подвижность тяги, что позволяет обеспечить нормальную работу тяги, т.к. перемещение одного конца тяги относительно другого происходит с изменением угла и вращением относительно осей креплений.A variant of the technical solution is possible, where the spring traction is fastened with movable joints on one side on the clamp of the piston rod pin, and on the other side on the upper movable ring of the slewing bearing device by the cylinder pin and has a traction cylinder with a flange and a cover with a spring pack located inside, which is pressed by the piston of the traction cylinder, on the rod of which on the other side there is a thread and a nut with a flange and a lock from unscrewing is installed, while the flange of the nut is a support for the upper spring, resting on the other side against the flange of the traction cylinder. The specified technical solution ensures a rigid and at the same time elastic in the axis design of the spring traction, allowing, due to the installation of springs, to compensate for deviations in the thickness of the flange along the thickness of the flange, and also ensures the passage of the traction in a rectilinear point with the plane of capture, where the traction should have a minimum length, which is ensured by compression of the springs. The movable joints on each side of the spring rod provide rotational mobility of the rod, which ensures normal operation of the rod, since the movement of one end of the rod relative to the other occurs with a change in angle and rotation relative to the axes of the fastenings.
Возможен вариант технического решения, где палец штока поршня и палец цилиндра имеют, но не ограничиваясь резьбовое соединение соответственно с штоком поршня и с цилиндром тяги с фланцем с фиксаторами от раскручивания. Указанное техническое решение за счет вкручивания или выкручивания пальцев из штока поршня или цилиндра обеспечивает регулировку длины пружинной тяги. Фиксатор от раскручивания позволяет сохранить отрегулированную длину тяги при работе устройства. При этом возможны варианты, когда тяги могут быть без регулировки или их длинна может регулироваться другим способом, в этом случае палец может крепиться на шток или цилиндр сваркой или выполнен одной деталью с штоком или цилиндром.A variant of the technical solution is possible, where the piston rod pin and the cylinder pin have, but are not limited to, a threaded connection with the piston rod and the rod cylinder with a flange with locks from unscrewing, respectively. The specified technical solution ensures the adjustment of the spring rod length by screwing or unscrewing the pins from the piston rod or cylinder. The lock from unscrewing allows you to maintain the adjusted rod length during operation of the device. In this case, there are options when the rods can be without adjustment or their length can be adjusted in another way, in this case the pin can be attached to the rod or cylinder by welding or made as one part with the rod or cylinder.
Возможен вариант технического решения, где подвижные соединения крепления пружинной тяги являются, но не ограничиваясь сферической или шарнирной опорой или наконечником. Указанное техническое решение позволяет применение различных вариантов надежного крепления пружинной тяги с верхнем кольцом опорно-поворотного устройства и зажимом.A variant of the technical solution is possible, where the movable connections of the spring rod fastening are, but not limited to, a spherical or hinged support or tip. The specified technical solution allows the use of various variants of reliable fastening of the spring rod with the upper ring of the slewing bearing and clamp.
Возможен вариант технического решения, где пакет пружин состоит, но не ограничиваясь из тарельчатых, волновых пружин или иной пружинной конструкции и на пружинную тягу может быть установлен защитный кожух. Указанное техническое решение позволяет применение различных вариантов конструкции пружины, в том числе резиново-полимерного пакета, имеющего упругую деформацию, пневматического или гидравлического пакета (под «пакетом» подразумевается конструкция в виде готового решения, например: пневматическая, газовая пружина и т.п.), обеспечивающих упругую подвижность с необходимой, расчетной силой сопротивления. В случае необходимости, для сохранения характеристик пружин, сверху на пружины может быть установлен подвижный, огнестойкий кожух, защищающий пружины от внешних осадков, механического и температурных воздействий.A technical solution variant is possible, where the spring pack consists of, but is not limited to, disc, wave springs or other spring structure, and a protective casing can be installed on the spring rod. The specified technical solution allows the use of various spring design variants, including a rubber-polymer pack with elastic deformation, a pneumatic or hydraulic pack (by "package" we mean a design in the form of a ready-made solution, for example: pneumatic, gas spring, etc.), providing elastic mobility with the necessary, calculated resistance force. If necessary, to maintain the characteristics of the springs, a movable, fire-resistant casing can be installed on top of the springs, protecting the springs from external precipitation, mechanical and temperature effects.
Возможен вариант технического решения, где нижнее неподвижное кольцо опорно-поворотного устройства закреплено на корпусе соединительной муфты и прижато опорным кольцом с неподвижным кронштейном привода, зафиксированном на корпусе соединительной муфты, а верхнее подвижное кольцо опорно-поворотного устройства соединено с пружинными тягами подвижными соединениями, имеет подвижный кронштейн привода и знак визуализации положений зажимов. Указанное техническое решение образует механизм, который за счет движения по окружности верхнего кольца опорно-поворотного устройства с закрепленными на нем одним концом пружинными тягами приводит их в движение, результатом которого является подъем или опускание зажимов. При этом подвижность верхнего кольца опорно-поворотного устройства обеспечивается приводом, который, с одной стороны, установлен на неподвижном кронштейне, являющимся опорой, жестко зафиксированной на корпусе, а с другой стороны установлен на подвижном кронштейне верхнего кольца опорно-поворотного устройства и обеспечивает его вращение за счет выдвижения или втягивания штока привода, а знаки визуализации показывают оператору положение зажимов.A variant of the technical solution is possible, where the lower fixed ring of the rotary support device is fixed on the housing of the coupling and pressed by the support ring with the fixed bracket of the drive fixed on the housing of the coupling, and the upper movable ring of the rotary support device is connected to the spring rods by movable joints, has a movable bracket of the drive and a sign for visualizing the positions of the clamps. The specified technical solution forms a mechanism that, due to the movement along the circumference of the upper ring of the rotary support device with the spring rods fixed to it at one end, sets them in motion, which results in the lifting or lowering of the clamps. In this case, the mobility of the upper ring of the rotary support device is ensured by a drive, which, on the one hand, is mounted on a fixed bracket, which is a support rigidly fixed on the housing, and on the other hand is mounted on the movable bracket of the upper ring of the rotary support device and ensures its rotation due to the extension or retraction of the drive rod, and the visualization signs show the operator the position of the clamps.
Возможен вариант технического решения, где привод имеет прямолинейное поступательное движение и закреплен с одной стороны на неподвижном кронштейне привода, а с другой стороны на подвижном кронштейне привода, обеспечивая вращение вокруг своей оси верхнее подвижное кольцо опорно-поворотного устройства. Указанное техническое решение обеспечивает вращение верхнего кольца опорно-поворотного устройства за счет выдвижения или втягивания штока привода.A variant of the technical solution is possible, where the drive has a rectilinear translational motion and is fixed on one side to a fixed drive bracket, and on the other side to a movable drive bracket, ensuring rotation around its axis of the upper movable ring of the support-rotary device. The specified technical solution ensures rotation of the upper ring of the support-rotary device by extending or retracting the drive rod.
Возможен вариант технического решения, где привод может быть гидравлическим или пневматическим и/ или электрическим. Указанное техническое решение обеспечивает возможность выбора любого привода в зависимости от условий эксплуатации и поставленной задачи.A technical solution variant is possible, where the drive can be hydraulic or pneumatic and/or electric. The specified technical solution provides the possibility of choosing any drive depending on the operating conditions and the task at hand.
Возможен вариант технического решения, где фланец шарнира трубопровода может быть фланцем ротора или статора шарнира. Указанное техническое решение обеспечивает минимальную рабочую длину последнего подсоединяемого участка трубопровода стендера или иного шарнирно-сочлененного трубопровода за счет применения фланца шарнира в качестве стыковочного фланца. Решение позволяет использовать фланец статора или фланец ротора шарнира в качестве стыковочного фланца.A variant of the technical solution is possible, where the flange of the pipeline hinge can be the flange of the rotor or stator of the hinge. The specified technical solution ensures the minimum working length of the last connected section of the pipeline of the standpipe or other articulated pipeline by using the flange of the hinge as a mating flange. The solution allows using the flange of the stator or the flange of the rotor of the hinge as a mating flange.
Возможен вариант технического решения, где стыковочный фланец может быть фланцем трубопровода. Указанное техническое решение обеспечивает вариант, в котором стыковочный фланец может размещаться, но не ограничиваясь на трубопроводе или патрубке, трубной катушке с или без фланцев или отводе.A variant of the technical solution is possible, where the joint flange can be a pipeline flange. The specified technical solution provides a variant, in which the joint flange can be located, but not limited to, on a pipeline or branch pipe, a pipe spool with or without flanges or a branch.
Возможен вариант технического решения, где стыковочный фланец может иметь вход, выход и канал для продувки инертным газом. Указанное техническое решение обеспечивает варианты применения стыковочного фланца в зависимости от перекачиваемого / отгружаемого продукта. Для жидких или газообразных продуктов с криогенной температурой применяют стыковочные фланцы с продувкой инертным газом, что позволяет снизить обмерзание и обледенение стыковочной муфты, а также позволяет провести быструю оттайку муфты, а в случае утечки продукта, позволяет снизить концентрацию взрывоопасной смеси. Техническое решение также позволяет применение стыковочной муфты без продувки инертным газом стыковочного фланца для отгрузки нефти, нефтепродуктов, жидких химических продуктов, сжиженного природного газа, компримированного газа, газового конденсата, СУГ, отпарного газа и других жидких и газообразных продуктов, а также допускает применение с продуктами, имеющими криогенные температуры. В этом случае вход, выход и канал для продувки инертным газом на фланце отсутствуют.A variant of the technical solution is possible, where the mating flange can have an input, an output and a channel for purging with an inert gas. The specified technical solution provides variants of application of the mating flange depending on the pumped / shipped product. For liquid or gaseous products with a cryogenic temperature, mating flanges with an inert gas purge are used, which reduces freezing and icing of the mating coupling, and also allows for rapid defrosting of the coupling, and in the event of a product leak, allows for a decrease in the concentration of an explosive mixture. The technical solution also allows the use of a mating coupling without purging the mating flange with an inert gas for the shipment of oil, oil products, liquid chemical products, liquefied natural gas, compressed gas, gas condensate, LPG, boil-off gas and other liquid and gaseous products, and also allows use with products having cryogenic temperatures. In this case, there is no inlet, outlet or channel for purging inert gas on the flange.
Возможен вариант технического решения, где стыковочный фланец может иметь в своей конструкции датчик контроля соединения с ответным фланцем трубопровода. Указанное техническое решение обеспечивает дополнительный контроль с помощью автоматики и визуализации для оператора. Сигнал от датчика позволяет включать или выключать системы безопасности на стендере или ином шарнирно-сочлененном трубопроводе, в частности систему автоматического разъединения приводной муфты аварийного разъединения, а также сигнал от датчика указывает на наличие соединения или разъединения фланцев. Техническое решение позволяет применение стыковочной муфты без установки датчиков контроля соединения. В этом случае оператор самостоятельно визуально осуществляет контроль соединения фланцев.A variant of the technical solution is possible, where the mating flange can have in its design a sensor for monitoring the connection with the mating flange of the pipeline. The specified technical solution provides additional control using automation and visualization for the operator. The signal from the sensor allows switching on or off the safety systems on the standpipe or other articulated pipeline, in particular the automatic disconnection system of the emergency disconnection drive coupling, and the signal from the sensor indicates the presence of a connection or disconnection of the flanges. The technical solution allows the use of the mating coupling without installing connection monitoring sensors. In this case, the operator independently visually monitors the connection of the flanges.
Возможен вариант технического решения, где направляющие – центраторы имеют в своей конструкции противоударные демпферные наконечники и могут быть установлены на проушины крепления зажимов или отдельные кронштейны, установленные на корпусе, и могут иметь регулировку под ближайшие типоразмеры ответных фланцев. Указанное техническое решение обеспечивает центровку стыкуемого ответного фланца. Демпферы на концах направляющих – центраторов позволяют смягчить соударение с поверхностью ответного фланца, которые могут возникать при подведении соединительной муфты к ответному фланцу, не оставляя на прижимной поверхности царапин и задиров, а также не портит уплотнители, если они применяются на ответном фланце. При двух зажимах, минимальное количество направляющих – центраторов должно быть три штуки. В этом случае центраторы устанавливаются равноудаленно по окружности фланца на отдельные кронштейны. Если захватов больше двух штук, направляющие – центраторы могут устанавливаться на проушины крепления зажимов. Крепление направляющих – центраторов может осуществляться по схеме винт-гайка, что позволяет ослабить резьбовое крепление и передвинуть направляющую – центратор выше или ниже для ближайших типоразмеров ответных фланцев с последующей фиксацией затягиванием резьбового крепления. При этом техническое решение не исключает и иное крепление направляющих – центраторов.A possible technical solution is where the guides-centralizers have shock-absorbing damping tips in their design and can be installed on the clamp fastening lugs or separate brackets installed on the body, and can be adjusted for the closest standard sizes of the mating flanges. This technical solution ensures the centering of the mating mating flange. Dampers at the ends of the guides-centralizers help soften the impact with the surface of the mating flange, which can occur when bringing the coupling to the mating flange, without leaving scratches and burrs on the clamping surface, and do not damage the seals, if they are used on the mating flange. With two clamps, the minimum number of guides-centralizers should be three pieces. In this case, the centralizers are installed equidistantly around the flange circumference on separate brackets. If there are more than two grips, the guides-centralizers can be installed on the clamp fastening lugs. The fastening of the guides-centralizers can be carried out according to the screw-nut scheme, which allows you to loosen the threaded fastening and move the guide-centralizer higher or lower for the closest standard sizes of the mating flanges with subsequent fixation by tightening the threaded fastening. At the same time, the technical solution does not exclude other fastening of the guides-centralizers.
Возможен вариант технического решения, где уплотнитель стыковочного фланца имеет специальную форму и изготовлен из материала, предназначенного для применения с транспортируемым по трубопроводу продуктом и обеспечивающим герметичное соединение ответного фланца. Указанное техническое решение обеспечивает вариант применения соединительной муфты с приводом в зависимости от транспортируемого или отгружаемого продукта. В зависимости от продукта и характеристик эксплуатации, подбираются разные виды уплотнителей, отличающиеся по материалу изготовления и форме.A variant of the technical solution is possible, where the seal of the mating flange has a special shape and is made of a material intended for use with the product transported through the pipeline and providing a hermetic connection of the mating flange. The specified technical solution provides a variant of using a coupling with a drive depending on the product being transported or shipped. Depending on the product and operating characteristics, different types of seals are selected, differing in the material of manufacture and shape.
Возможен вариант технического решения, где шток поршня имеет канал смазки с цилиндром и пакетом пружин в цилиндре тяги с фланцем, а весь узел имеет уплотнители смазки и кольцо грязевик. Указанное техническое решение обеспечивает надежную работу пружинной тяги.A possible technical solution is one where the piston rod has a lubrication channel with a cylinder and a spring pack in the traction cylinder with a flange, and the entire unit has lubrication seals and a mud ring. This technical solution ensures reliable operation of the spring traction.
Возможен вариант технического решения, где знак визуализации положений зажимов расположен на верхнем подвижном кольце опорно-поворотного устройства, а ответные знаки визуализации положений зажимов расположены на корпусе соединительной муфты. Указанное техническое решение обеспечивает информацией оператора о положении зажимов, а также позволяет производить настройку пружинных тяг для правильной работы соединительной муфты.A variant of the technical solution is possible, where the sign for visualizing the clamp positions is located on the upper movable ring of the slewing bearing device, and the response signs for visualizing the clamp positions are located on the body of the coupling. The specified technical solution provides the operator with information about the position of the clamps, and also allows for the adjustment of the spring rods for the correct operation of the coupling.
Возможен вариант технического решения, где транспортируемый продукт представляет собой: нефть, нефтепродукты, жидкие химические продукты, сжиженный природный газ, газовый конденсат, отпарной газ и другие жидкие, газообразные и текучие продукты с различными температурами. Указанное техническое решение обеспечивает возможность применения соединительной муфты в зависимости от ее материального исполнения с различными жидкими, газообразными или текучими продуктами. A variant of the technical solution is possible, where the transported product is: oil, oil products, liquid chemical products, liquefied natural gas, gas condensate, boil-off gas and other liquid, gaseous and fluid products with different temperatures. The specified technical solution provides the possibility of using a coupling, depending on its material design, with various liquid, gaseous or fluid products.
Краткий перечень чертежейBrief list of drawings
На фиг. 1 - показана соединительная муфта с приводом, установленная на фланец шарнира;Fig. 1 shows a coupling with a drive installed on the hinge flange;
На фиг. 2 - показана соединительная муфта с приводом, установленная на фланец шарнира, вид со стороны отвода (трубопровода);Fig. 2 shows a coupling with a drive installed on the hinge flange, view from the branch (pipeline) side;
На фиг. 3 – показан разрез соединительной муфты с приводом, установленной на фланец шарнира;Fig. 3 shows a section of the coupling with a drive installed on the hinge flange;
На фиг. 4 - показан разрез пружинной тяги;Fig. 4 shows a section of the spring rod;
На фиг. 5 – показан разрез соединительной муфты с визуализацией входа, выхода и каналом для продувки инертным газом;Fig. 5 shows a section of the coupling with visualization of the input, output and channel for purging with inert gas;
На фиг. 6 - показан вид соединительной муфты с приводом с знаками визуализации положения муфты;Fig. 6 shows a view of a coupling with a drive with signs for visualizing the position of the coupling;
На фиг. 7 – показан вид сверху соединительной муфты в положении закрытых зажимов;Fig. 7 shows a top view of the coupling in the position of closed clamps;
На фиг. 8 – показана соединительная муфта с приводом в положении открытых зажимов;Fig. 8 shows a coupling with a drive in the position of open clamps;
На фиг. 9 – показан вид сверху соединительной муфты в положении открытых зажимов.Fig. 9 shows a top view of the coupling in the open clamp position.
поз. 1 – зажим;pos. 1 – clamp;
поз. 2 – пружинная тяга;pos. 2 – spring rod;
поз. 3 – корпус соединительной муфты;pos. 3 – coupling housing;
поз. 4 – привод;pos. 4 – drive;
поз. 5 – направляющая - центратор;pos. 5 – guide - centralizer;
поз. 6 – крышка (глухой фланец, ответный фланец);pos. 6 – cover (blind flange, mating flange);
поз. 7 – подвижный кронштейн привода;pos. 7 – movable drive bracket;
поз. 8 – неподвижный кронштейн привода;pos. 8 – fixed drive bracket;
поз. 9 – шарнир;pos. 9 – hinge;
поз. 9.1 – фланец шарнира (условно фланец статора) – стыковочный фланец;pos. 9.1 – hinge flange (conditionally stator flange) – mating flange;
поз. 9.2 – фланец шарнира (условно фланец ротора);pos. 9.2 – hinge flange (conditionally rotor flange);
поз. 10 – опорное кольцо;pos. 10 – support ring;
поз. 11 - опорно-поворотное устройствоpos. 11 - slewing bearing
поз. 11.1 – верхнее подвижное кольцо опорно-поворотного устройства;pos. 11.1 – upper movable ring of the slewing bearing device;
поз. 11.2 – нижнее неподвижное кольцо опорно-поворотного устройства;pos. 11.2 – lower fixed ring of the slewing bearing;
поз. 12 – шток привода;pos. 12 – drive rod;
поз. 13 – трубопровод (отвод);pos. 13 – pipeline (branch);
поз. 14 – статор шарнира;pos. 14 – hinge stator;
поз. 15 – ротор шарнира;pos. 15 – hinge rotor;
поз. 16 – уплотнители (манжеты) соединительного фланца;pos. 16 – seals (cuffs) of the connecting flange;
поз. 17 – проушины крепления;pos. 17 – mounting eyes;
поз. 18 – ось;pos. 18 – axis;
поз. 19 – подвижное соединение зажима;pos. 19 – movable clamp connection;
поз. 20 – подвижное соединение опорно-поворотного устройства;pos. 20 – movable joint of the rotary support device;
поз. 21 – искробезопасные губки;pos. 21 – spark-proof jaws;
поз. 22 – цилиндр тяги с фланцем;pos. 22 – thrust cylinder with flange;
поз. 23 – поршень цилиндра тяги;pos. 23 – thrust cylinder piston;
поз. 23.1 - шток поршня;pos. 23.1 - piston rod;
поз. 24 – верхняя пружина;pos. 24 – upper spring;
поз. 25 – пакет пружин;pos. 25 – spring pack;
поз. 26 – крышка;pos. 26 – cover;
поз. 27 – гайка с фланцем и фиксатором;pos. 27 – nut with flange and lock;
поз – 28 – канал смазки;pos – 28 – lubrication channel;
поз. 29 – палец штока поршня;pos. 29 – piston rod pin;
поз. 30 – палец цилиндра;pos. 30 – cylinder pin;
поз. 31 – защитный кожух;pos. 31 – protective cover;
поз. 32 – знаки визуализации положения зажимов;pos. 32 – signs for visualizing the position of the clamps;
поз. 33 – канал продувки инертным газом;pos. 33 – inert gas purge channel;
поз. 34 – демпферные наконечники;pos. 34 – damper tips;
поз. 35 – уплотнители смазки;pos. 35 – grease seals;
поз. 36 – кольцо грязевик;pos. 36 – mud ring;
поз. 37 – датчик контроля соединения (не показан на фиг.).pos. 37 – connection control sensor (not shown in the figure).
Осуществление технического решения Implementation of a technical solution
В заявляемом техническое решение используются следующие термины и определения:The following terms and definitions are used in the claimed technical solution:
Шарнир (шарнирное соединение трубопроводов) - герметичный полый узел, обеспечивающий подвижное соединение двух труб трубопровода с вращением вокруг своей оси. В своем составе шарнир укрупненно имеет ротор, статор, тела качения – шарики или ролики, уплотнители, а также фланец ротора и фланец статора. Подробное описание шарнирного соединения трубопроводов приведено в патенте: RU 2 777 679 C1.A hinge (hinged joint of pipelines) is a sealed hollow unit that provides a movable connection of two pipeline pipes with rotation around its axis. The hinge consists of a rotor, a stator, rolling elements - balls or rollers, seals, as well as a rotor flange and a stator flange. A detailed description of the hinged joint of pipelines is given in the patent: RU 2 777 679 C1.
Опорно-поворотное устройство – крупногабаритный подшипник для работы с большими осевыми и радиальными нагрузками, состоящий как минимум из двух колец, условно подвижного и условно не подвижного.A slewing bearing is a large-sized bearing for working with large axial and radial loads, consisting of at least two rings, one conditionally movable and one conditionally immovable.
Соединитель (соединительное устройство, соединительная муфта, стыковочная муфта, механическая стыковочная муфта быстроразъемного соединения, муфта QC/DC – Quick Connect / Disconnect Couplers): элемент стендера, позволяющий герметично присоединить стендер к приемно-отливному патрубку манифольда судна или к переходной катушке, установленной на фланце приемно-отливного патрубка манифольда судна.Connector (connecting device, coupling coupling, mating coupling, mechanical mating coupling of a quick-release coupling, QC/DC coupling – Quick Connect / Disconnect Couplers): an element of the standpipe that allows the standpipe to be hermetically connected to the inlet and outlet branch of the vessel’s manifold or to a transition spool installed on the flange of the inlet and outlet branch of the vessel’s manifold.
Муфта быстроразъемного соединения (муфта QC/DC): муфта быстрого соединения/разъединения, представляющая собой механическое устройство с гидравлическим или ручным механическим приводом, применяемое для присоединения стыковочного фланца стендера к фланцу манифольда судна без использования болтовых соединений между этими фланцами.Quick Connect/Disconnect Coupling (QC/DC Coupling): A quick connect/disconnect coupling is a hydraulically or manually actuated mechanical device used to connect a loading arm mating flange to a vessel manifold flange without the use of bolted connections between the flanges.
Заявляемое техническое решение соединительной муфты трубопроводов с приводом поясняется на фиг. 1 - 9, где показано заявляемое техническое решение, которое имеет стыковочный фланец 9.1, одновременно являющийся фланцем шарнира 9 (условно, фланцем статора, как показано на фиг.), к которому крепится корпус 3 соединительной муфты. На корпусе 3 установлены проушины 17 для установки зажимов 1 с креплением их осью 18. Зажим имеет ограниченную подвижность вращением с центром по оси и выполнен в виде скобы с усиливающей конструкцию перемычкой. На конце зажима, прижимающего ответный фланец (крышку 6) установлены искробезопасные губки 21 из бронзы или иного искробезопасного материала. Зажимы приводятся в движение пружинными тягами 2, которые крепятся с помощью обеспечивающих вращение подвижных наконечников или опор (но не ограничиваясь, сферической, шаровой, шарнирной) 19 и 20 соответственно с одной стороны на зажиме, а с другой стороны на верхнем подвижном кольце 11.1 опорно-поворотного устройства 11, нижнее неподвижное кольцо 11.2 закреплено на корпусе 3 и зафиксировано опорным кольцом 10 корпуса соединительной муфты, которое крепится к корпусу 3. На опорном кольце расположен неподвижный кронштейн 8 привода 4, который, с другой стороны, закреплен на подвижном кронштейне 7 привода верхнего кольца 11.1 опорно-поворотного устройства 11. В качестве привода может применяться гидроцилиндр или иное устройство с пневматическим или электрическим взрывозащищенным приводом. Для позиционирования соединительной муфты и ответного соединяемого фланца, на соединительной муфте установлены направляющие - центраторы 5 с демпферными наконечниками 34 для компенсации ударов и предотвращения порчи поверхности ответного фланца. Направляющие -центраторы установлены на проушине 17 для крепления зажима или могут быть установлены с помощью отдельных кронштейнов на корпусе 3 муфты. При этом направляющая - центратор 5 может быть переставлена на проушине 17, где выполнены дополнительные места креплений с целью позиционирования соединительной муфты и ответного соединяемого фланца, имеющего следующий больший или меньший типоразмер.The claimed technical solution of the connecting coupling of pipelines with a drive is explained in Fig. 1 - 9, where the claimed technical solution is shown, which has a mating flange 9.1, which is simultaneously a flange of the hinge 9 (conditionally, a stator flange, as shown in Fig.), to which the housing 3 of the connecting coupling is attached. On the housing 3, lugs 17 are installed for installing clamps 1 with their fastening by axis 18. The clamp has limited mobility by rotation with the center along the axis and is made in the form of a bracket with a crossbar that reinforces the structure. At the end of the clamp, pressing the mating flange (cover 6), spark-proof jaws 21 made of bronze or other spark-proof material are installed. The clamps are driven by spring rods 2, which are secured with the help of movable tips or supports (but not limited to spherical, ball, hinge) 19 and 20, respectively, providing rotation on one side on the clamp, and on the other side on the upper movable ring 11.1 of the rotary support device 11, the lower fixed ring 11.2 is secured on the housing 3 and fixed by the support ring 10 of the coupling housing, which is secured to the housing 3. A fixed bracket 8 of the drive 4 is located on the support ring, which, on the other side, is secured to the movable bracket 7 of the drive of the upper ring 11.1 of the rotary support device 11. A hydraulic cylinder or other device with a pneumatic or electric explosion-proof drive can be used as a drive. For positioning the coupling sleeve and the mating flange to be connected, guides - centralizers 5 with damper tips 34 are installed on the coupling sleeve to compensate for impacts and prevent damage to the surface of the mating flange. Guides - centralizers are installed on the eye 17 for fastening the clamp or can be installed using separate brackets on the body 3 of the coupling. In this case, the guide - centralizer 5 can be rearranged on the eye 17, where additional fastening points are made for the purpose of positioning the coupling sleeve and the mating flange to be connected, having the next larger or smaller standard size.
Для правильной работы всех систем стендера или иного шарнирно-сочленённого трубопровода отгрузки жидких или газообразных продуктов на стыковочной муфте может быть установлен датчик контроля 37 соединения фланцев. В частности, сигнал с датчика может активировать систему аварийного разъединения (САР) стендера в режим ожидания / работы. Отсутствие сигнала контакта ответного фланца от датчика переводит систему САР в нерабочее положение и т.д.For the correct operation of all systems of the loading arm or other articulated pipeline for loading liquid or gaseous products, a flange connection control sensor 37 can be installed on the coupling. In particular, the signal from the sensor can activate the emergency disconnection system (EDS) of the loading arm in the standby/operating mode. The absence of a contact signal from the sensor on the mating flange switches the EDS system to the non-operating position, etc.
Пружинная тяга 2 имеет в своей конструкции цилиндр тяги с фланцем 22, в котором находится пакет пружин 25 с упором с одной стороны в крышку 26 цилиндра тяги, а с другой стороны в поршень тяги 23, шток поршня 23.1 которого для эффективной работы снабжен каналом смазки 28 для подачи смазки в пакет пружин и зазор между поршнем и цилиндром, а также имеет уплотнители для предотвращения попадания влаги в корпус цилиндра и выхода смазки. Сверху на поршень тяги и цилиндр тяги установлена пружина в упор фланца цилиндра с одной стороны и с другой стороны в упор фланца гайки с фланцем 27 и фиксатором, установленной на конце штока поршня 23.1 тяги. Поворотом (поджатием или ослаблением) регулируемой гайки с фланцем 27, усилие пружины можно регулировать. В конце штока поршня 23.1 тяги на резьбовое соединение с фиксацией от развинчивания установлен палец штока поршня 29, а с другой стороны тяги в крышку цилиндра тяги установлен палец цилиндра 30 с фиксацией от развинчивания. За счет резьбового соединения штока поршня 23.1. и пальца штока поршня 29, можно отрегулировать длину тяги путем закручивания или выкручивания, соответственно уменьшить или увеличить ее с последующей фиксацией от развинчивания. В зависимости от потребностей на корпус пружинной тяги 2 может быть установлен защитный кожух 31. Пакет пружин, который может состоять, но не ограничиваясь из тарельчатых, волновых пружин, резиново-полимерного пакета, имеющего упругую деформацию, пневматического или гидравлического пакета или иной пружинной конструкции, выполняющей заложенную роль пружин в тяге, которая должна быть рассчитана таким образом, чтобы обеспечить герметичное соединение ответного фланца с учетом количества зажимов на соединительной муфте.The spring rod 2 has in its design a rod cylinder with a flange 22, in which there is a pack of springs 25 with a stop on one side in the cover 26 of the rod cylinder, and on the other side in the rod piston 23, the piston rod 23.1 of which is provided for efficient operation with a lubrication channel 28 for supplying lubricant to the spring pack and a gap between the piston and the cylinder, and also has seals to prevent moisture from entering the cylinder body and lubricant from escaping. A spring is installed on top of the rod piston and the rod cylinder in the stop of the cylinder flange on one side and on the other side in the stop of the flange of the nut with flange 27 and a lock installed on the end of the piston rod 23.1 of the rod. By turning (tightening or loosening) the adjustable nut with flange 27, the spring force can be adjusted. At the end of the piston rod 23.1 of the rod, the piston rod pin 29 is installed on a threaded connection with a lock against unscrewing, and on the other side of the rod, the cylinder pin 30 is installed in the rod cylinder cover with a lock against unscrewing. Due to the threaded connection of the piston rod 23.1. and the piston rod pin 29, it is possible to adjust the length of the rod by screwing it in or out, respectively, to decrease or increase it with subsequent fixation against unscrewing. Depending on the needs, a protective casing 31 can be installed on the body of the spring rod 2. A spring pack, which can consist of, but is not limited to, disc, wave springs, a rubber-polymer pack having elastic deformation, a pneumatic or hydraulic pack or another spring structure performing the intended role of springs in the rod, which must be calculated in such a way as to ensure a hermetic connection of the mating flange, taking into account the number of clamps on the coupling.
На корпусе 3 муфты и верхнем подвижном кольце 11.1 опорно-поворотного устройства установлены знаки визуализации 32 положений работы зажимов соединительной муфты: центральное или «0» положение, когда тяги находятся в максимально сжатом состоянии, а зажимы «закрыты», т.е. в положении захвата ответного фланца. При этом с одной стороны от центрального положения находится зона «открытых» зажимов, как показано на фиг. 8 и 9, указана как положительная «+» зона, а с другой стороны находится зона «закрытых» зажимов на фиг. 7, указана как отрицательная «-» зона.On the body 3 of the coupling and the upper movable ring 11.1 of the slewing bearing device, signs are installed for visualizing 32 positions of the operation of the clamps of the coupling: the central or "0" position, when the rods are in the maximum compressed state, and the clamps are "closed", i.e. in the position of gripping the mating flange. In this case, on one side of the central position there is a zone of "open" clamps, as shown in Figs. 8 and 9, indicated as the positive "+" zone, and on the other side there is a zone of "closed" clamps in Fig. 7, indicated as the negative "-" zone.
Принцип работы соединительной муфты с приводом следующий. Оператор подводит соединительную муфту к ответному соединяемому фланцу. Зажимы муфты полностью открыты, привод 4 (показан гидроцилиндр) находится в открытом положении, шток выдвинут, за счет чего верхнее подвижное кольцо 11.1 опорно-поворотного устройства с установленными на нем пружинными тягами 2 и знаками визуализации 32 положений работы зажимов, которые указывают на крайнее положение в положительной «+» зоне – зажимы открыты. В таком положении тяга тянет зажим и открывает его. За счет направляющих – центраторов 5 происходит позиционирование и выравнивание ответного фланца. После того, как ответный фланец зашел между направляющих - центраторов и соприкасается с стыковочным фланцем, оператор дает команду на привод 4 на соединение муфты. Привод втягивает шток, происходит движение верхнего подвижного кольца 11.1 опорно-поворотного устройства с установленными пружинными тягами, которые давят на зажим и опускают его. Дойдя до центрального положения («0» зона), пружинные тяги находятся в одной плоскости с зажимами и имеют минимальную длину за счет сжатия пружин, ответный фланец прижат зажимами. Привод продолжает втягивать шток до полного упора и остановки штока. В этом положении, как показано на фиг. 7 верхнее подвижное кольцо 11.1 опорно-поворотного устройства с установленными тягами заходит в отрицательную «-» зону и останавливается, т.к. шток исполнительного устройства полностью втянут. В этом положение фланец соединительной муфты прижат зажимами к ответному фланцу соединяемого трубопровода с такой силой (рассчитывается с учетом рычагов и пружин муфты) чтобы обеспечить герметичное соединение. В случае увеличения давления, возникновения внешних сил на разъединение соединительной муфты, т.е. возникновения сил разжимающих (поднимающих) зажимы, реакция от подъема зажима передается на пружинную тягу при этом направление вектора реакции силы направлено в отрицательную «-» зону и далее передается на верхнее подвижное кольцо 11.1 опорно-поворотного устройства, которое не может провернутся в виду установленного на него привода с полностью втянутым штоком, который находится в положении упора, т.о. данное положение зажимов на соединительной муфте можно назвать положением «в замке». Разъединение соединительного и ответного фланцев происходит в обратном порядке, оператор дает команду на разъединение, шток 12 привода начинает выдвигаться, тяги тянут за зажимы, которые поднимаются и освобождают ответный фланец. Техническое решение также допускает противоположную установку привода, когда шток выдвинут в положении «в замке», а движение штока привода обеспечивает вращение верхнего кольца опорно-поворотного устройства и работу зажимов.The principle of operation of the coupling with the drive is as follows. The operator brings the coupling to the mating flange to be connected. The coupling clamps are fully open, the drive 4 (the hydraulic cylinder is shown) is in the open position, the rod is extended, due to which the upper movable ring 11.1 of the slewing bearing device with the spring rods 2 installed on it and the visualization signs 32 of the clamp operation positions, which indicate the extreme position in the positive "+" zone - the clamps are open. In this position, the rod pulls the clamp and opens it. Due to the guides - centralizers 5, the positioning and alignment of the mating flange occurs. After the mating flange has entered between the guides - centralizers and touches the mating flange, the operator gives a command to the drive 4 to connect the coupling. The drive retracts the rod, the upper movable ring 11.1 of the slewing bearing device with the installed spring rods moves, which press on the clamp and lower it. Having reached the central position ("0" zone), the spring rods are in the same plane with the clamps and have a minimum length due to the compression of the springs, the mating flange is pressed by the clamps. The actuator continues to retract the rod until it fully stops and the rod stops. In this position, as shown in Fig. 7, the upper movable ring 11.1 of the slewing bearing with the installed rods enters the negative "-" zone and stops, since the rod of the actuator is fully retracted. In this position, the flange of the coupling is pressed by the clamps to the mating flange of the pipeline being connected with such a force (calculated taking into account the levers and springs of the coupling) as to ensure a tight connection. In the event of an increase in pressure, the occurrence of external forces on the disconnection of the coupling, i.e. the emergence of forces that release (lift) the clamps, the reaction from the clamp lift is transmitted to the spring rod, while the direction of the force reaction vector is directed into the negative "-" zone and is then transmitted to the upper movable ring 11.1 of the rotary support device, which cannot rotate due to the drive installed on it with a fully retracted rod, which is in the stop position, thus this position of the clamps on the coupling can be called the "in the lock" position. The disconnection of the connecting and mating flanges occurs in the reverse order, the operator gives the command to disconnect, the drive rod 12 begins to extend, the rods pull the clamps, which rise and release the mating flange. The technical solution also allows the opposite installation of the drive, when the rod is extended in the "in the lock" position, and the movement of the drive rod ensures the rotation of the upper ring of the rotary support device and the operation of the clamps.
В зависимости от материального исполнения, соединительная муфта с приводом может применяться для соединения трубопроводов любых жидких и газообразных продуктов в том числе с криогенными температурами. Для применения соединительной муфты с криогенными продуктами в конструкции муфты предусмотрены каналы продувки 33 инертным газом (азотом). Каналы продувки азотом предусмотрены в шарнире с выходом через фланец шарнира 9.1, являющийся стыковочным фланцем или с помощью отдельного подвода азота непосредственно в стыковочный фланец и дале в канал на присоединительной поверхности фланца, с последующим отводом или сбросом в атмосферу. Учитывая, что температура азота, как минимум сопоставима с температурой окружающей атмосферы или азот может быть подогрет, на наружной поверхности соединительной муфты может поддерживаться температура, предотвращающая сильное обледенение и/или позволяет произвести быструю оттайку соединительной муфты для нормальной работы зажимов и быстрого отсоединение соединительной муфты. Для продуктов, не имеющих криогенную температуру каналы продувки инертным газом не обязательны.Depending on the material design, the coupling with a drive can be used to connect pipelines of any liquid and gaseous products, including those with cryogenic temperatures. For use of the coupling with cryogenic products, the coupling design provides purging channels 33 with inert gas (nitrogen). Nitrogen purging channels are provided in the hinge with an outlet through the flange of the hinge 9.1, which is the mating flange, or with the help of a separate nitrogen supply directly to the mating flange and further into the channel on the connecting surface of the flange, with subsequent removal or discharge into the atmosphere. Considering that the nitrogen temperature is at least comparable with the ambient temperature or the nitrogen can be heated, a temperature can be maintained on the outer surface of the coupling that prevents severe icing and/or allows for rapid defrosting of the coupling for normal operation of the clamps and rapid disconnection of the coupling. For products that do not have a cryogenic temperature, inert gas purge channels are not required.
Соединительные муфты устанавливают на стендерах, соединительных рукавах и ином оборудование, в основе которых есть подвижные трубопроводы за счет применения шарниров в своей конструкции, в частности, подвижным участком трубопровода является отвод 13, соединенный через фланец шарнира 9.2 (условно ротор) шарнира 9. Размещение соединительной муфты на фланце шарнира 9.1 (условно статор) шарнира позволяет уменьшить рабочую длину присоединительного горизонтального участка стендера, так как в большинстве случаев рядом с ответным фланцем имеется ограниченное пространство. За счет снижения рабочей длинны, снижается вес трубопроводов, вес стендера, а следовательно нагрузка на ответный фланец манифольда танкера и причал.Coupling couplings are installed on standers, connecting sleeves and other equipment based on movable pipelines due to the use of hinges in their design, in particular, the movable section of the pipeline is the branch 13, connected through the flange of the hinge 9.2 (conditionally the rotor) of the hinge 9. Placing the coupling on the flange of the hinge 9.1 (conditionally the stator) of the hinge allows to reduce the working length of the connecting horizontal section of the stander, since in most cases there is limited space near the mating flange. Due to the reduction in the working length, the weight of the pipelines, the weight of the stander, and therefore the load on the mating flange of the tanker manifold and the berth are reduced.
Техническое решение также позволяет использовать отдельный воротниковый фланец или плоский фланец (не фланец шарнира) в качестве соединительного фланца расположенного, например на трубопроводе, патрубке, отводе, трубной катушке с фланцем и т.д. в этом случае соединительная муфта может быть установлена отдельно от шарнира.The technical solution also allows the use of a separate collar flange or flat flange (not a hinge flange) as a connecting flange located, for example, on a pipeline, branch pipe, elbow, pipe spool with flange, etc. in which case the connecting coupling can be installed separately from the hinge.
Благодаря новому техническому решению соединительной муфты с приводом обеспечивается герметичное быстроразъемное соединение двух фланцев трубопроводов. Операция по соединению и разъединению фланцев трубопровода безопасно выполняется одним оператором. Руки оператора не находятся в опасной области стыкуемых фланцев и зажимов. Управление производится удаленно подачей команды на привод в результате чего зажимы закрываются равномерно с одинаковой силой. За счет пружинных тяг, компенсируются отклонения толщины фланца. Благодаря регулировке длинны тяги и усилия пружины, возможно применение нестандартных ответных фланцев. Механизм зажимов, тяг, закрепленных на поворотном кольце опорного устройства и привода, шток которого находится в положении упора обеспечивает надежное соединение «в замок», полностью исключающее раскрытие зажимов. Применение в конструкции стыковочного фланца, который одновременно является фланцем шарнира позволяет существенно сократить рабочий размер соединительной муфты, снизить радиальные нагрузки на шарнир и трубопровод и снизить габариты и вес всего оборудования.The new technical solution of the coupling with the drive provides a hermetic quick-release connection of two pipeline flanges. The operation of connecting and disconnecting the pipeline flanges is safely performed by one operator. The operator's hands are not in the dangerous area of the mating flanges and clamps. Control is performed remotely by sending a command to the drive, as a result of which the clamps close evenly with the same force. Due to the spring rods, deviations in flange thickness are compensated. Due to the adjustment of the rod length and spring force, it is possible to use non-standard mating flanges. The mechanism of clamps, rods, fixed on the rotary ring of the support device and the drive, the rod of which is in the stop position, provides a reliable "lock" connection, completely eliminating the opening of the clamps. The use of a mating flange in the design, which is also a hinge flange, allows you to significantly reduce the working size of the coupling, reduce radial loads on the hinge and pipeline and reduce the dimensions and weight of the entire equipment.
Claims (18)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2832372C1 true RU2832372C1 (en) | 2024-12-23 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3830533A (en) * | 1972-11-06 | 1974-08-20 | Fmc Corp | Pipe coupling with rotary clamps |
| US4198076A (en) * | 1978-09-12 | 1980-04-15 | Fmc Corporation | Pipe coupler with positive disconnect device |
| RU2374516C2 (en) * | 2003-12-30 | 2009-11-27 | Фмс Текноложи Са | Friction clutch for direct drive of angular motion of executive screw to capture, linear moved by this screw |
| RU210989U1 (en) * | 2021-12-02 | 2022-05-16 | Валерий Викторович Вакулов | PIPELINE CONNECTOR WITH ROTATING CLAMPS |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3830533A (en) * | 1972-11-06 | 1974-08-20 | Fmc Corp | Pipe coupling with rotary clamps |
| US4198076A (en) * | 1978-09-12 | 1980-04-15 | Fmc Corporation | Pipe coupler with positive disconnect device |
| RU2374516C2 (en) * | 2003-12-30 | 2009-11-27 | Фмс Текноложи Са | Friction clutch for direct drive of angular motion of executive screw to capture, linear moved by this screw |
| RU210989U1 (en) * | 2021-12-02 | 2022-05-16 | Валерий Викторович Вакулов | PIPELINE CONNECTOR WITH ROTATING CLAMPS |
| RU2788027C1 (en) * | 2022-03-01 | 2023-01-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" | Docking coupling |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4622997A (en) | Emergency release couplers | |
| US6305720B1 (en) | Remote articulated connector | |
| US4535822A (en) | Fitting installation device | |
| US7533694B2 (en) | Dry break valve assembly | |
| EP2215393B1 (en) | Connector with an integrated quick/connect disconnect and emergency release system | |
| US5678607A (en) | Reusable pipe union and pipe cap assembly for wide thermal cycling | |
| NO340393B1 (en) | Subsea pipeline repair and maintenance tools, as well as method for replacing broken pipelines | |
| US8656942B2 (en) | Length-adjustable pressure-retaining piping components | |
| US4054060A (en) | Device for sampling furnace gases | |
| US7878219B2 (en) | Fluid system coupling with pin lock | |
| RU2832372C1 (en) | Pipeline coupling with drive | |
| US6423188B1 (en) | Method and apparatus of controlling loose material that exits a coke drum | |
| CN102979714A (en) | Chain lathedog and concrete pumping system | |
| RU194416U1 (en) | PIPELINDER OVERLAPPING DEVICE | |
| CN111853078A (en) | Flexible coupling and tools and methods for assembling flexible couplings | |
| WO2020105004A1 (en) | Connector for pipelines and method to connect the connector to a pipeline | |
| RU2788027C1 (en) | Docking coupling | |
| EP4042051B1 (en) | Securing device | |
| KR101024185B1 (en) | Pipeline connector | |
| CN202946366U (en) | Chained clamp and concrete pumping system | |
| WO2023121508A1 (en) | Emergency release coupling | |
| RU2813001C1 (en) | Emergency release coupling | |
| US10612675B2 (en) | Pressure assisted rotary pinch valve | |
| US20250198536A1 (en) | Device for external actuation of valves with a damaged bushing | |
| KR102480659B1 (en) | Durability test system of LNG bunker device |