用於低溫管道的撓性接頭的製作方法

2023-04-27 20:52:41

專利名稱：用於低溫管道的撓性接頭的製作方法
用於低溫管道的撓性接頭 本發明涉及一種用於例如低溫流體的流體，的傳輸的撓性接頭。低溫流體，以液化石油氣體(LPG)或液化天然氣(LNG)為典 型，在環境壓力下以液態存儲時具有非常低的溫度。如果該液體溢 在容器上或溢入容器內，那麼，在溢出液附近的設備將冷卻至該液 體的淬點，對於LPG，其沸點典型值為-50'C,而對於LNG，典型值 為-164t:。大部分容器和設備由低溫下將變脆且鬆動其結構強度的碳 鋼製成。在低溫下，低溫液體保持在沸點或接近沸點，而與其它任何高 溫材料的接觸都將導致熱量從該材料向該液體傳輸，結果，液體汽 化而該材料被冷卻。因此，這種液體通常存儲在充分絕熱的管道或 儲罐內，而且，所有的傳輸由專用設備並根據預先確定且經核准的 程序執行，以減少溢出風險和意外事故。傳輸低溫流體時，在一些情況下，存在對用於流體傳輸通道的 撓性接頭的需求。接頭的存在引起了潛在的流體溢出危險由於撓性 接頭中的任何密封都將經歷動態情況，所以撓性接頭的存在引起了 更大的溢出風險。傳輸低溫流體或其它危險流體時，這使接頭附近的人員陷於潛 在的危險之中。由於液體或冷氣可導致重傷或死亡，任何人都會受 這種流體的影響。在有冷媒體存在或可能洩漏的情況下，不是通過 禁止人員進入該區域，就是通過使用適當的保護裝備，實現對人員 的保護。目前，保護裝備局限於太空服以及類似的衣服，而這些衣 服要麼生性貴得令人望而卻步，要麼在這種場合不適用。因此，作 為通則，人員不允許進入存在例如LNG (例如從旋轉設備或法蘭連 接器)溢出可能的圈定場地。所以，必須遙控並監視這種場地內的
設備，而且，在人員進入之前，必須排乾並鈍化所有裝有低溫液體 的容器。無論如何，存在對提供更多安全且用於例如低溫流體的傳輸的撓性接頭的需求。有一些例如GB1381902或GB2337568中所描述的 已知撓性接頭。然而，這些已知的解決方案並沒有提供所需的撓性 和安全。本發明的目的是提供一種用於例如低溫流體的流體，的傳輸且 在溢出情況下更安全的撓性接頭。 一個目的是提供具有關於多個軸 的撓性的接頭。再一個目的是提供無被傳輸的流體的溢出的接頭。如所附的權利要求中所限定的那樣的接頭實現了上述目的。本發明涉及一種用於流體(例如低溫流體)的傳輸的撓性接頭。 該接頭包括第一元件和第二元件，它們可分別連接在各自的流體傳 輸元件上。第一元件和第二元件也可形成各自流體傳輸元件的端部。 第一元件包括具有部分彎曲內表面的第一貫穿孔道。該曲面可雙重 彎曲或呈部分球形。優選的是，該曲面可有與該貫穿孔道的縱軸共 軸的中心軸，然而，又可有與該接頭的縱軸垂直的中心軸。第二元 件包括第二貫穿孔道和與笫一元件的彎曲內表面相應的部分彎曲外 表面。在曲面之間，為這些曲面提供有至少一個密封元件，而第一 貫穿孔道和第二貫穿孔道互通。根據本發明，第一元件包括笫一連 接部件，而第二元件包括可與第一連接部件連接以便在這兩個可連 接部件之間形成密封連接的第二連接部件，其中，在這兩個可連接 部件的連接和曲面間的密封元件之間並且在這兩個可連4妄部件間的 連接的一側或兩側提供有柔性部件。這種結構在連接時在可連接部 件間的密封連接和曲面內的密封元件之間形成了空隙。根據本發明， 位於兩個密封裝置之間的空隙的由等於或大於將要通過接頭傳輸的 流體的壓力的壓力的惰性氣體密封。在出現穿過密封元件溢出的情 況下，該空隙也可起安全收集空隙的作用。連接中柔性部件的供應提供的是，曲面可相對於彼此移動，以 及在密封元件經歷動態情況時，可連接部件之間的密封連接形成靜 態連接。在本發明的一個實施例中，曲面雙重彎曲，而在優選實施例中， 曲面呈部分球形。在本發明的一個實施例中，曲面內有至少兩個密封元件，和/或 在可連接部件間的密封連接中有至少 一個密封構件。在本申請中， 應認為密封機構既包括密封構件又包括密封元件。在一個實施例中，加在其中至少兩個密封元件/構件之間。應當說明的是，在兩個密封 元件/構件之間包括在可連接部件的密封連接中的兩個密封構件之 間、在位於密封連接中的連接構件和位於曲面中的密封元件之間(即 空隙)，或在位於曲面中的兩個密封元件之間。在實施例中，連接的柔性部件由"低溫柔性(Cryodyn flex)" 材料形成，也就是由無腐蝕性材料(例如AISI 316C)製成的柔性雙 重覆蓋波狀真空絕熱管件。無疑可能存在其它適合用於接頭的柔性 部件的材料或結構。在優選實施例中，可連接部件形成法蘭，優選地，該法蘭用例 如貫穿法蘭的螺栓以及在法蘭間的至少一個密封構件接合。在優選實施例中，第 一可連接部件是由第 一元件形成的笫 一 法 蘭，第二可連接部件是通過柔性部件附在第二元件上的笫二法蘭。 其中，優選地，第一法蘭主要形成在球形內表面的外側，而第二法 蘭通過管形柔性部件連接到第二元件上，管形柔性部件具有大體上 與接頭的縱軸平行的縱軸和徑向定位緊固法蘭，柔性部件徑向定位 緊固法蘭附著在第二元件上或由第二元件形成。優選地，徑向緊固 法蘭定位在離開第二元件的彎曲外表面的一定距離處。現將參照附圖更詳細地說明本發明，其中圖l展示了本發明的優選實施例中的撓性接頭；圖2展示了撓性接頭的第二個實施例；以及 圖3展示了撓性接頭的第三個實施例。為清晰起見，在這三個實施例中，具有類似功能的元件在所有 三個實施例中用同一標號標註。

圖1展示了本發明的優選實施例。該接頭包括與撓性接頭的第 一元件3接合的第一流體傳輸元件1和與撓性接頭的笫二元件4接 合的第二流體傳輸元件2。第一元件3包括具有彎曲內表面6的貫穿 孔道5。第二元件4包括貫穿孔道7和彎曲外表面8。在本實施例中， 曲面6, 8之間有兩個密封元件12， 12'。根據本發明，接頭另外包括作為第一元件3的一部分的第一連 接部件9，以及作為第二元件4的一部分的第二連接部件10。在接 頭的接合結構中，這兩個連接件9， 10在其間形成了密閉連接。在 所示實施例中，在這兩個連接部件9， IO之間也有密封構件13， 13'。第二連接部件10由位於第二連接部件和笫二貫穿孔道7之間的 柔性部件11形成了第二元件4的一部分。這種結構在可連接部件9, 10的密閉連接和位於曲面6， 8之間的密封元件12, 12'之間形成空 隙16。在優選實施例中，曲面6， 8雙重彎曲(即部分i^形)，該部分 球形提供了關於三個正交軸的撓性。可以設想單曲面，該曲面提供 關於唯一軸的撓性且該軸平行或垂直於接頭的縱軸。在優選實施例中，曲面6, 8在截面上具有更加橢圓的形狀，也就是具有沿接頭的 縱向變化的曲率。在一個實施例中，曲面可更接近呈部分球形。在 優選實施例中，具有曲面6， 8的笫一元件3和第二元件4大約由厚 度不變的材料構成，這是有益但非必要的。其它難題，例如作為對 在越過接頭的流體上較少壓力損失的要求，可提供對於用於穿過接 頭的流體通道的更加恆定截面的需要。在本實施例中，連接部件9, 10形成為法蘭，並且兩個密封部 件13, 13'設置在連接部件9， 10的接合中。連接部件9, 10通過固 定裝置14固定在一起，該固定裝置例如可以是螺栓。給法蘭9, 10
確定角方位，該方位使其與接頭縱軸成a角，並保持其相對於部分 球面成直角。由此，可在轉動中心獲得密封構件，同時在連接中維 持好的強度。柔性部件11形成具有平行於接頭縱軸的中心軸的管形 元件。柔性部件在一端與第二可連接部件10接合，而在另一端與徑 向延伸緊固法蘭15接合。形成法蘭的第一可連接部件9置於與第二 元件4面對的第一元件3的末端並且在曲面的外側。第二可連接部 件10在其徑向最深處形成第一元件3彎曲內表面6的延伸部。如圖中所示的那樣，可以提供流體管道17以便從源頭18向空 隙16中添加流體，其中，該空隙16位於放置在曲面6， 8間的密封 元件12， 12'之間，或位於在可連接部件9, 10的密閉連接中的密封 部件13， 13'之間。這種流體起密封流體的作用，並且可加入上述一 個位置、上述所有位置或上述位置的組合中。以其壓力接近或大於 將要通過接頭傳輸的流體的壓力，可將該流體加入。源頭18可以是 外源或被傳輸流體本身，例如通過該流體管道中的增壓器；或者對 於不同的位置，源頭可以不同。無論在其中任一位置內用不用密封流體，擁有空隙16都提供了 探測越過密封元件12， 12'的所傳輸流體洩漏的可能，甚至提供了阻 止洩漏物'減在人員或置於接頭附近設備上的安全性。在其中任一位 置使用密封流體都將提供更多的安全性，而且，如果該密封流體以 與所傳輸流體相比更大壓力加入，則密封流體將滲入所傳輸流體而 非反其道而行。由此，通過系統中密封流體的壓力/量的減少或者是 在空隙中用於探測洩漏物的傳感器，可以不費力地監測到是否有洩 漏物越過接頭。無疑，系統內可有多個傳感器以探測這些元件中的 一些。可在所有的位置加入類似的流體，或者在不同的位置加入不 同的流體。情況也許是這樣的，由於不同的密封構件/元件經歷情況 不同，密封元件12， 12'是動態密封，而密封部件13， 13'是靜態密封。在如附加權利要求中所限定的發明的範圍內，無疑存在本發明 的其它實施例。兩個可能實施例示於圖2和圖3中。我們將只說明
這些實施例中不同於根據圖1所述的實施例的元件。在圖2中，可連接部件9, 10在本實施例中是徑向延伸法蘭。 柔性元件11呈錐臺形，從徑向延伸緊固法蘭15上延伸。在圖3中，貫穿孔道7具有不變的截面，而第二元件4在形成 笫二元件4的材料上具有變化的厚度。第一連接部件9通過包括第 二柔性元件ll'的管形元件連接於第一元件上，且通過距離曲面6 — 定距離處附在第一元件3上的第二徑向延伸緊固法蘭15'附著在第一 元件3上。可連接部件9， 10的接合也在具有曲面6， 8—定距離處 完成。現以詳細的實施例說明了本發明。無疑可以設想多種屬於如附 加權利要求中所限定的發明範圍的實施例的變更和變型。貫穿通道 可形成不同形狀，曲面可根據用途和所需撓性度而具有不同形狀， 可能存在不同的柔性元件以便提供必要的接頭撓性。在曲面內可有 三重密封元件，可連接部件可能是螺紋連接等等。
權利要求
1.一種用於例如低溫流體的流體的傳輸的撓性接頭，其包括能夠分別連接到各自的流體傳輸元件(1，2)上的第一元件(3)和第二元件(4)，所述第一元件(3)包括具有部分彎曲內表面(6)的第一貫穿孔道(5)，所述第二元件(4)包括第二貫穿孔道(7)和相應於所述第一元件(3)的彎曲內表面(6)的部分彎曲外表面(8)，在所述曲面(6，8)之間有至少一個密封元件(12，12′)，而且所述第一貫穿孔道和第二貫穿孔道(5，7)相互連通，其中，所述第一元件(3)包括第一連接部件(9)，而所述第二元件(4)包括第二連接部件(10)，所述第二連接部件(10)可連接到所述第一連接部件(9)上而在這兩個可連接部件(9，10)之間形成密閉連接，其中，在這兩個可連接部件(9，10)的連接和所述密封元件(12)之間並且在由這兩個可連接部件(9，10)所形成的連接的一側或兩側提供有柔性部件(11，11′)，這在被連接時在所述可連接部件(9，10)間的所述密封連接和所述密封元件(12)之間形成了空隙(16)，其特徵在於，在兩個密封機構之間的空隙由等於或高於將要通過所述接頭傳輸的流體的壓力的壓力的惰性氣體密封。
2. 根據權利要求l所述的撓性接頭，其特徵在於，所述曲面(6， 8)是雙重彎曲的或部分^t形的。
3. 根據前述權利要求中之一所迷的撓性接頭，其特徵在於，在 所述曲面(6， 8)之間具有至少兩個密封元件(12, 12，)，和/或在 所述可連接部件(9, 10)之間有至少一個密封構件(13， 13')，而 惰性氣體以等於或高於通過所述撓性接頭傳輸的流體的壓力的壓力 添加在以密封元件(12， 12')形式和/或密封構件(13, 13')形式的 所述密封機構中的至少兩個之間。
4. 根據前述權利要求中之一所迷的撓性接頭，其特徵在於，所 述柔性部件(11)由"低溫彎曲"管或類似材料的管形成。
5. 根據前述權利要求中之一所述的撓性接頭，其特徵在於，所述可連接部件(9， 10)是法蘭。
6. 根據前迷權利要求中之一所述的撓性接頭，其特徵在於，所 述第一可連接部件(9)是由所述第一元件(3)形成的第一法蘭， 所述第二可連接部件(10)是通過所述柔性部件(11)連接在所述 第二元件(4)上的第二法蘭。
7. 根據權利要求6所述的撓性接頭，其特徵在於，所述第一法 蘭主要形成在所述彎曲內表面(6)的外側，而所述第二法蘭通過柔 性部件(11 )連接在所述第二元件(4)上，所述柔性部件(11 )具 有大體上與所述接頭的縱軸平行的縱軸和徑向定位緊固法蘭(15)， 所述徑向定位緊固法蘭(15)連接在所述第二元件(4)上或由所述 笫二元件(4)形成。
8. 根據權利要求7所述的撓性接頭，其特徵在於，徑向延伸緊 固法蘭(15)設置在離開所述第二元件(4)的所述彎曲外表面(8) 的一定距離處。
全文摘要
本發明涉及一種用於尤其是低溫流體的傳輸的撓性接頭，其包括第一元件(3)和第二元件(4)。第一元件(3)包括部分彎曲內表面(6)，第二元件(4)包括相應的部分彎曲外表面(8)，曲面(6，8)之間有至少一個密封元件(12，12′)。第一元件(3)包括第一連接部件(9)，而第二元件包括可與第一連接部件(9)連接的第二連接部件(10)，在這兩個可連接部件(9，10)的連接和密封元件(12)之間具有柔性部件(11，11′)。從而形成空隙(16)，其可由等於或大於將要通過接頭傳輸的流體的壓力的壓力的惰性氣體密封。
文檔編號F16L27/04GK101115946SQ200680002873
公開日2008年1月30日 申請日期2006年1月24日 優先權日2005年1月25日
發明者J·埃德 申請人:弗拉莫工程公司