CN102971570A - 联接器设备和减少联接器设备的流体溢出的方法 - Google Patents

Abstract

一种在流体系统中使用的联接设备，包括具有第一阀装置（14）的第一联接器构件（10）和具有第二阀装置（24）的第二联接器构件（20），所述联接构件（10，20）被配置成彼此配合以便提供联接设备，每个联接器构件具有用于连接至流体系统的装置和用于将两个构件紧固至彼此的装置，并且所述阀装置（14，24）被配置成彼此配合并且控制穿过它们各自的联接器构件的流体流动（F）。流体移位装置（15，16，17a，b，18a，b）被布置并配置成用于使介于联接器构件（10，20）之间的配合区域（M1，M2）所限制的流体的至少一部分发生移位。

Description

联接器设备和减少联接器设备的流体溢出的方法

技术领域

本发明涉及联接器（coupler，耦合器，耦接器）。更具体地，本发明涉及一种在流体系统中使用的联接设备，该联接设备包括具有第一阀装置（valve means）的第一联接器构件和具有第二阀装置的第二联接器构件，以及涉及一种控制由联接设备的第一和第二联接器构件的相邻表面所限制的剩余流体（residual fluid，残留流体）的方法。

背景技术

干断联接器（dry-break coupler，不泄漏耦合器）通常用于为流体管道提供快速联接和断开联接。干断联接器通常包括一对可拆换地可连接的联接构件，每个构件具有提升阀，借助于提升阀可以控制流体流动。当联接构件连接在一起时，提升阀可以是打开的，从而为流体（主要是液体）经由联接器的传输形成了流动通道。美国专利No.3473569中描述了一种这样的联接器。

图1a至图1c中示出现有技术的干断联接器的操作。联接器阀包括第一联接构件10和第二联接构件20，每个联接构件都包括各自的壳体19、29并具有各自的提升阀14、24。可以连接至船舶（未示出）的第一联接构件10可被连接至第二联接构件20，其可以以本领域中已知的方式经由夹具装置12连接至软管（未示出）。

图1a示出在断开连接和闭合状态中的两个联接等分件，即其中提升阀阻止经由各自联接壳体的流动。图lb示出在连接和打开的状态中的干断联接器，即其中提升阀14、24已被激活（以本领域中已知的方式通过例如弹簧21），因此允许从软管经由联接器并且进入船舶的流动F（例如石油或石油∕天然气混合物的流动）。图1c示出在连接和闭合状态的联接器，即其中提升阀已闭合，从而阻止流体流动穿过壳体。由图1c所示的状态表示两个联接器断开连接之前紧接的状态。

现在的干断联接器以这样的方式构造：使得在联接构件的联接和∕或断开联接时溢出的流体减少到最低限度。然而，现有技术的干断联接器的问题是即便是这种设备在断开联接期间也具有失去一定量流体的趋势，虽然很少。具体地，大型联接器（在石油和天然气工业中，通常直径为20”）被设计成具有一定的公差，并在配合表面之间留有有效体积，当提升阀在联接器断开连接之前闭合时液体和∕或气体将会于其中积聚。这由图2示出，其中标出两个联接壳体19、29的配合区域Ml和两个提升阀14、24的配合区域M2，以及示出在连接和闭合配置中（参见图1c）的联接器，和在配合区域M1、M2中所产生的体积2，当提升阀闭合但在联接构件断开连接之前剩余流体将会于其中积聚。参考号11指示联接器密封件。在这种联接设备在含有危险性流体的流体系统中或在纯净环境中使用的情况下，由体积2所容纳的这种剩余流体的溢出是格外不希望的，即使它可能只是相当小的体积。

在油气运输行业，干断联接器已被使用在装载臂的端部上以便联接至运输工具（比如罐车和船舶）上的装载适配器（adapter，转接器）。例如，用于在船舶和离岸生产工厂或陆上工厂之间传送石油和∕或天然气的大型联接器被广泛用于世界各地。干断联接器通常或多或少水平布置并且位于甲板结构或类似物之上，由此在联接器断开连接时使体积2中的剩余流体可以由承滴盘或类似物所收集。

然而，离岸装载和动态定位现在需要可移动的联接器，其从船舶上悬挂下来并且悬吊（例如由悬挂万向接头）在水面以上（在其上面没有可放置承滴盘的中间结构）。这些联接器在海面上以竖直或接近竖直的位置连接和断开连接。

因此，需要一种在断开连接联接器时减少剩余流体溢出的设备和方法。

本申请人已设计和实施了本发明以克服现有技术的缺点并获得进一步的优点。

发明内容

本发明在独立权利要求中提出和表征，而在从属权利要求中描述本发明的其他特征。

因此，本发明提供了一种在流体系统中使用的联接设备，其包括具有第一阀装置的第一联接器构件和具有第二阀装置的第二联接器构件，所述联接构件被配置成彼此配合以便提供联接设备，每个联接器构件具有用于连接至流体系统的装置和用于使两个构件紧固至彼此的装置；并且阀装置被配置成彼此配合和控制穿过它们各自的联接器构件的流体流动，其特征在于，布置并配置有用于使介于联接器构件之间的配合区域中的流体的至少一部分发生移位的流体移位装置（fluid displacement means）。

在一个实施例中，流体移位装置包括布置在介于联接构件之间的第一配合区域的第一元件和布置在介于阀装置之间的配合区域的第二元件。

在一个实施例中，第一和第二元件包括弹性垫片。第一和第二元件也可以包括吸收性材料（absorbent material，吸收剂）。

在一个实施例中，第一元件附接至第一联接构件的壳体并且第二元件附接至第一阀装置。

在一个实施例中，流体移位装置包括位于由联接器构件之间限定的体积与外部流体供应及控制装置之间的至少一个进入管道和至少一个排出管道。

在一个实施例中，上述管道被集成在第一联接器构件中并布置在上述体积的相对侧处。

当上述联接从船（vessel）悬挂时，上述管道优选地被布置成沿着船舶（ship）的纵向轴线并且上述联接被布置成在船舶的竖直面中旋转。

在一个实施例中，上述体积包括环状体积。在一个实施例中，用于保持和∕或移除所述剩余流体部分的装置被附接至第一联接构件或者与第一联接构件相关联。

本实施例还提供了一种控制由联接设备的第一和第二联接构件的相邻表面之间的配合区域所限制的剩余流体的方法，其特征在于，通过第一管道将清洁流体以一压力注入联接器构件之间的体积内，上述压力足以使剩余流体通过第二管道从上述体积中排出，由此在联接器构件彼此断开连接时至少基本防止吸收的剩余流体的溢出。

本发明的目的在于通过在联接器断开连接之前吸收和∕或移除在联接构件之间积聚的流体而避免或基本减少有害的剩余流体的溢出，否则这些有害的剩余流体将在联接器断开连接时被释放到环境中。

根据本发明的联接器在应用到相对大的联接器时是特别有用的，上述相对大的联接器被设计成具有一定的公差，并且在配合表面之间留有有效体积，当提升阀在联接器的断开连接之前闭合时流体将会积聚于上述体积中。

附图说明

本发明的这些和其他特征从参照附图对作为非限制性示例给出的优选实施例形式的以下描述中将会变得清楚，在附图中：

图1a是在断开连接和闭合的状态中的包括联接器阀和软管阀的现有技术联接器的截面图；

图1b示出在连接和打开状态中的图1a的现有技术联接器，其允许流体从联接器通过；

图1c示出在连接和闭合状态的图1a所示的现有技术联接器，其阻止流体流经联接器；

图2是示出图1c所示的现有技术联接器的扩大部分的示意图。

图3是本发明的第一实施例的示意图，其示出联接器处在连接和闭合的状态；

图4是示出本发明的第二实施例的示意图，其示出联接器处在连接和闭合的状态；

图5是示出本发明的第三实施例的示意图，其示出联接器处在连接和闭合的状态；

图6是示出本发明的第三实施例的示意图，其示出联接器处在连接和打开的状态；

图7是示出本发明的第三实施例的示意图，其示出联接器处在断开连接和闭合的状态；

图8是示出装配在船舶上的根据本发明的联接器的侧视示意图；以及

图9是示出装配在船舶上的根据本发明的联接器的顶视示意图。

具体实施方式

图3示出在连接和闭合的状态（即相比于图1c和图2中所示的现有技术联接器的状态）中的根据本发明的联接器的第一实施例。根据本发明的联接器包括第一联接器构件10和第二联接器构件20，它们经由已知的连接装置（示意地示出由联接器夹具12）互相连接。第一联接器构件连接至船舶或类似船只（图3中未示出）并且第二联接器构件20连接至软管（图3中未示出），该软管进而可能连接至贮油设施。

联接器密封件11提供了联接器构件的配合表面之间的密封，这是本领域中已知的。

根据本发明的联接器包括第一元件15，该第一元件被布置在配合区域M1中，即介于联接壳体19、29的相邻表面之间。在示出的实施例中第一元件15具有环的形状，并且在侧面方向上由联接器密封件11和环状体积4划定界限。

第二元件16被布置在配合区域M2中，即介于提升阀14、24的相邻表面之间。在示出的实施例中第二元件16具有盘状形状，其覆盖整个提升阀阀面。

由于流体移位元件15、16，环状体积4（剩余流体可能会积聚其中）相比于现有技术的环状体积（图2中的标识号2）因而会显著地减小。

第一和第二元件15、16构成移位体，其将会使来自阀表面之间的流体移位。第一和第二元件可以是由合适的弹性闭孔密封材料（比如橡胶）制成的弹性垫片。这些元件也可以包括液体-吸收性材料。

图4示出在连接和闭合状态（即与图3中所示的相同状态）中的根据本发明的联接器的第二实施例。

在该第二实施例中，根据本发明的联接器包括布置在第一联接壳体19中的第一管道17a和第二管道17b。第一和第二管道与联接壳体19成为一体。每个管道17a、b使由联接构件（参见图4）限定的体积2流体地连接至流体贮存器及控制系统（未示出），例如位于第一联接器构件10从其悬挂的船舶上。各自的阀18a、b控制通过体积2的流动。参考号17c、17d分别表示第一和第二流体管线，其连接到流体贮存器和∕或冲洗系统（未示出）。

因此，通过操纵阀18a、b，在体积2内的任何剩余流体可以在联接构件断开连接之前从体积中排放和∕或冲洗掉。

图5示出在连接和闭合状态（即与图3和4中所示的相同状态）中的实际上是第一和第二实施例的结合的第三实施例。

根据本发明的联接器在该第三实施例中包括第一联接器构件10和第二联接器构件20，它们经由已知的连接装置（示意地示出由联接器夹具12）互相连接。第一联接器构件连接到船舶或类似船只（图5中未示出）并且第二联接器构件20连接到软管（图5中未示出），该软管进而可能连接到贮油设施。

联接器密封件11提供了联接器构件的配合表面之间的密封，这是本领域中已知的。

联接器在该实施例中包括第一元件15，该第一元件被布置在配合区域M1中，即介于联接壳体19、29的相邻表面之间。在示出的实施例中第一元件15具有环的形状，并且在侧面方向上由联接器密封件11和环状体积4划定界限。

第二元件16被布置在配合区域M2中，即介于提升阀14、24的相邻表面之间。在示出的实施例中第二元件16具有盘状形状，如在上述第一实施例中所描述的。

由于流体移位元件15、16，环状体积4（剩余流体可能会积聚其中）相比于现有技术的环状体积（图2中的参考号2）因而会显著地减小。此外，环状体积4被适当地限定并且提供了比其在现有技术中更好的流动条件。

第一和第二元件15、16构成移位体，其将会使来自阀表面之间的流体移位并且可以包括参考第一实施例所述的上述材料。

联接器进一步包括布置在第一联接壳体19中的第一管道17a和第二管道17b。每个管道17a、b使由联接构件（参见图5）限定的环状体积4流体地连接到流体贮存器及控制系统（未示出），例如位于第一联接器构件10从其悬挂的船舶上。各自的阀18a、b控制通过体积4的流动。参考号17c、17d分别表示第一和第二流体管线，其连接到流体贮存器和∕或冲洗系统（未示出）。

图6示出在连接和打开的状态（相比于图1b中所示的现有技术联接器的状态）中的根据本发明的联接器的第三实施例。联接壳体19、29被连接，并且第一元件15被布置在联接壳体的相邻面之间。提升阀14、15被打开，并且第二元件16被布置在提升阀的相邻面之间。在联接器的这种状态中，通过联接器的流体流动F被允许，并且冲洗∕排放阀18a、b闭合。

图7示出在断开连接和闭合状态（相比于图1a中所示的现有技术联接器的状态）中的根据本发明的联接器的第三实施例，并示出第一和第二元件15、16是如何附接到第一联接构件10，即从船舶悬挂的联接构件。

现在参照图8和图9，根据本发明的联接器可以从船舶3或类似的船中（例如船尾）悬挂。悬挂装置可以是悬挂万向接头或在本领域中通常已知的其他悬挂装置。因此，联接器被布置成枢转，如图8中的双箭头所指示。联接器被布置成使得第一和第二管道17a、b布置成与船舶3的纵向轴线基本一致，并且在船舶3的竖直位置中移动，如图9中由虚线CL所指示。以这种方式，第一管道17a处在比第二管道17b更低的位置，其在图8中示出，或反之亦然。因此，当联接器在使用中时，“高”的管道和“低”的管道总是可以限定，这有助于体积4中剩余流体（例如，液态石油）的排空。

当提升阀闭合但联接器仍处于连接状态时（参见图5），根据本发明的联接器中的剩余流体（如石油和∕或天然气）因而可以由元件15、16和管道17a、b以及关联的阀18a、b的综合作用而被控制。

例如，参照图5和图8，无毒清洁液体或气体可以经由第二管道17b注入环状体积4，从而使环状体积中的剩余流体通过第一管道17a喷出。在环状体积4包含气体的情况下，清洁流体可以注入第一管道17a，从而使气体经由第二管道17b从体积中移位。在另一操作模式中，联接器被提升到接近水平的状态，因而剩余液体将会经由第一管道17a从环状体积受重力作用而流出。在所有这些情况下，剩余流体和清洁流体被输送到船舶上的污油罐（未示出），以便进一步清洁和处理。

通过本发明，环状体积4内的任何剩余液体或气体可以在联接构件10、20断开连接之前被排放和∕或冲洗掉，从而当联接器构件彼此分开时避免或充分减少不需要的液体溢出进入大海和气体溢出进入大气中。

Claims (12)

1.一种在流体系统中使用的联接设备，所述联接设备包括具有第一阀装置（14）的第一联接器构件（10）和具有第二阀装置（24）的第二联接器构件（20），

-所述联接构件（10，20）被配置成彼此配合以提供联接设备，

-每个所述联接器构件均具有用于连接至流体系统的装置和用于将所述两个构件紧固至彼此的装置；并且

-所述阀装置（14，24）被配置成彼此配合和控制穿过它们各自的联接器构件的流体流动（F）；

其特征在于，布置并配置有用于使至少部分流体从介于所述联接器构件（10，20）之间的配合区域（M1，M2）发生移位的流体移位装置（15，16，17a，b，18a，b）。

2.根据权利要求1所述的联接设备，其中，所述流体移位装置包括布置在介于所述联接构件（10，20）之间的第一配合区域（M1）中的第一元件（15），和布置在介于所述阀装置（14，24）之间的所述配合区域（M2）中的第二元件（16）。

3.根据权利要求2所述的联接设备，其中，所述第一和第二元件（15，16）包括弹性垫片。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的联接设备，其中，所述第一和第二元件（15，16）包括吸收性材料。

5.根据前述权利要求中任一项所述的联接设备，其中，所述第一元件15被附接至所述第一联接构件（10）的壳体（19）并且所述第二元件（16）被附接至所述第一阀装置（14）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的联接设备，其中，所述流体移位装置包括至少一个进入管道（17a）和至少一个排出管道（17b），所述至少一个进入管道和至少一个排出管道位于由所述联接器构件（10，20）之间限定的体积（4）与外部流体供应及控制装置（18a，b，17c，d）之间。

7.根据权利要求6所述的联接设备，其中，所述管道（17a，17b）被集成在所述第一联接器构件（10）中。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的联接设备，其中，所述管道（17a，b）被布置在所述体积（4）的相对侧处。

9.根据权利要求8所述的联接，其中，当所述联接从船（3）悬挂时，所述管道（17，a，b）沿着所述船舶（3）的纵向轴线（CL）布置并且所述联接被布置成在所述船舶的竖直面中旋转。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的联接设备，其中，所述体积（4）包括环状体积。

11.根据前述权利要求中任一项所述的联接设备，其中，用于保持和/或移除所述剩余流体部分的所述装置（15，16，17a，b，18a，b）被附接至所述第一联接构件（10）或者与所述第一联接构件相关联。

12.一种控制由联接设备的相邻第一和第二联接器构件（10，20）之间的配合区域（Ml，M2）所限制的剩余流体的方法，

其特征在于，通过第一管道（17a）将清洁流体以一压力注入介于所述联接器构件之间的体积（4）内，所述压力足以使所述剩余流体通过第二管道（17b）从所述体积（4）中排出，由此当所述联接器构件彼此断开连接时至少基本防止所吸收的剩余流体的溢出。

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