CN103270361B - 在柔性管的可分离连接单元中的控制阀自动闭合装置 - Google Patents

在柔性管的可分离连接单元中的控制阀自动闭合装置 Download PDF

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Abstract

本发明描述了在柔性管的可分离连接单元中用于控制阀的自动闭合装置。装置对于在流体流动的方向上的上游的控制阀(5)的每个扇片(6-7)包括：可滑动本体(13)，对所述阀扇片(6-7)起作用，以引起其关闭和打开转动；弹性装置(17)，容纳在第一腔室(14)中，以在适于引起所述阀扇片(6-7)的关闭转动的方向上，致动所述滑动本体(13)；制动流体，容纳在第二腔室(18)中，以制动所述滑动本体(13)在所述阀扇片(6-7)的关闭方向上的运动；及流体动力连通装置(19，20，21)，在所述腔室(14，18)之间，以在所述滑动本体(13)在所述阀扇片(6-7)的关闭方向上的运动期间，容许所述制动流体从第二腔室(18)到第一腔室(14)的受控输送。上述流体动力连通装置(19，20，21)包括小通路导管(19)和芯，该小通路导管(19)具有增大部分(20)，该芯插入在所述增大部分(20)中，所述芯具有开凹槽部分(23)，该开凹槽部分(23)具有可变长度的外部凹槽(24)。

Description

在柔性管的可分离连接单元中的控制阀自动闭合装置
本发明涉及一种在可分离连接单元中用于控制阀的自动闭合的装置，这些可分离连接单元用于流体产品，特别是石油产品，的输送管，这些可分离连接单元在强轴向牵引应力和/或突然高压力的情况下包括管本身的自动分离。
石油产品从石油化工设施、从平台、从油轮到油轮、从油轮到陆地设施及反之亦然的海上输送，众所周知地借助于柔性管和管本身的连接单元发生，这些连接单元包括两个可分离部分，每个部分设有相应控制阀，该相应控制阀在分离时自动地关闭，以限制产品到海中的流失，因此对其具有较少污染。这些连接单元位于柔性管的部分上-该部分位于海中，并且具有如果发生异常情形则保护管，和更一般地保护连接管线，的基本目的，这些异常情形引起在管上的过大拉动或在管线上的过大压力。这样的异常情形可能是：断开或漂移的油轮、或更一般地石油设施(FPSO)；强浪，使在管上的牵引力超越极限；船舶撞击到管上，将它拖离并且在其上创建过大负载；下游流量阀的快速关闭；或引起过大轴向负载和/或压力增大的任何其它原因。
当前可得到的控制单元这样制成，从而在连接单元的两个部分的分离之后自动地关闭控制阀，即在上述情形下没有通过操作人员的控制。
可分离连接单元也是已知的，这些可分离连接单元包括各种扇片式的流体控制阀，即由多个片或瓣形成，使这些多个片或瓣在打开位置与关闭位置之间旋转，在该打开位置中，片或瓣大体上与石油产品的流动方向相平行，在该关闭位置中，片或瓣对于单元的轴线横向会聚，以完全阻止产品的流动。在轴向牵引应力施加到连接单元上以后，当适当抑制装置，例如内部轴向可除去套管，停止施加抑制作用时，从打开位置到关闭位置的运动在弹性装置的偏置下发生。流体动力制动器，例如经受在管中存在的流体产品的压力的缸，适当地减慢上游阀的关闭速度，以避免过大压力，该过大压力叫做水锤现象，由弹性装置的和加压流体的推力确定。
已知流体动力制动器包括减小截面通路导管，这些减小截面通路导管具有如下缺陷：通过在制动流体中存在的污物的作用而阻塞。
本发明的目的是制造一种用于片或瓣式的或更一般地具有可转动扇片的控制阀的自动闭合装置，该装置在单个单元中集成两个弹性推力和流体动力功能，而不显示现有技术的减小截面管的缺陷。
按照本发明，这样一个目的由一种装置实现，该装置的特征在于，它对于在流体流动的方向上的上游的控制阀的每个扇片包括：可滑动本体，对所述阀扇片起作用，以引起其关闭和打开转动；弹性装置，容纳在第一腔室中，以在适于引起所述阀扇片的关闭转动的方向上，致动所述滑动本体；制动流体，容纳在第二腔室中，以制动所述滑动本体在所述阀扇片的关闭方向上的运动；及流体动力连通装置，在所述腔室之间，以在所述滑动本体在所述阀扇片的关闭方向上的运动期间，容许所述制动流体从第二腔室到第一腔室的受控输送，所述流体动力连通装置包括芯元件，该芯元件插入在滑动本体的轴向壳体中，并且与其一起限定制动流体的外部通路导管，该外部通路导管具有螺旋形状，该螺旋形状具有根据所述阀扇片的要求关闭速度的可变延伸。
芯元件的上述螺旋部分使得可能的是，用大得多的通路导管截面得到有效制动效果，该大得多的通路导管截面在实际中不可能由在制动流体中存在的污物阻塞。
本发明的当前优选实际实施例作为非限制性例子表示在附图中，在这些附图中：
图1表示用于柔性管的连接单元的整体，该整体在轴向方向上部分剖开，该连接单元包括控制阀的自动关闭装置；
图2表示控制阀的立体分解图，该控制阀在图1中的连接单元的上游；
图3表示控制阀的立体分解图，该控制阀在图1中的连接单元的下游；
图4表示根据本发明的装置的、如图1所示剖开的放大细节，该装置用来关闭控制阀的旋转扇片，该控制阀在图1中的连接单元的上游；
图5表示在上述旋转扇片的关闭步骤期间的同一装置；
图6表示装置的、在轴向方向上剖开的放大细节，该装置用来关闭控制阀的旋转扇片，该控制阀在图1中的连接单元的下游；
图7表示在上述旋转扇片的关闭步骤期间在图6中的装置；
图8-10表示上游控制阀的旋转扇片的关闭速度的调节芯的可能实施例。
图1表示用于柔性管的连接单元，该连接单元包括两个可分离部分或本体1和2，这两个可分离部分或本体1和2在运输流体产品的流动方向上分别在上游和下游。
两个部分1和2由破坏螺钉3连接，这些破坏螺钉3在强牵引应力(等于或高于设置负载)的情况下断开，使得分离两个部分是可能的。
圆筒形滑动套管4(图1)布置在连接单元中，当单元的两个部分分离时，该圆筒形滑动套管4从连接单元是自动地和轴向地可除去的。
圆筒形套管4通常将两个旋转扇片阀5-5’保持在打开位置中，这两个旋转扇片阀5-5’的每一个包括两个系列的不同形状和尺寸的瓣或片6-7和6’-7’，这些瓣或片6-7和6’-7’可绕相应轴线8-8’在图1-4和6的打开位置与在图5和7中的关闭位置之间转动。
例如，在意大利专利申请MI2009A002146中描述了套管4的功能和操作模式，该专利申请由本申请人在12/04/2009提交。
控制阀5的每个旋转扇片6-7绕其轴线8在相应自动关闭装置的基础下是可转动的，该控制阀5布置在流体产品的流动方向上的上游，该相应自动关闭装置由附图标记9指示为整体。每个装置9在保持本体10-11内包括固定本体12和活动本体13，该活动本体13相对于固定本体12轴向滑动(图4和5)。第一腔室14限定在固定本体12内部，该第一腔室14在活动本体13的第一部分内延伸到横向壁15，该横向壁15抵靠控制阀的相应旋转扇片6-7的控制跟部16。螺旋弹簧17容纳在第一腔室14内，该螺旋弹簧17可从在图4中的压缩构造延伸到在图5中的伸长状态。当套管4根据在意大利专利申请MI2009A002146中解释的方法从阀5的内部轴向除去，停止其在阀本身的旋转扇片6和7上的抑制作用时，弹簧17的伸长自动地发生。
第二腔室18限定在滑动本体13的相对端部上，在该第二腔室18中，通常容纳适当挑选粘度的制动流体。两个腔室14和18借助于通路导管19连通，该通路导管19具有加宽进口部分20，在该加宽进口部分20中，插入流速调节芯21，该流速调节芯21在进口侧23上具有圆筒形部分22，该进口侧23设有螺旋外部凹槽24。具有外部凹槽24的不同延伸部的芯21的例子表示在图8-10中。
在腔室14和18之间的描述连通，在滑动本体13从在图4中的位置到在图5中的位置的运动期间，具有使制动流体从腔室18泄漏到腔室14的作用，该运动在没有套管4的情况下由弹簧17的推力引起，并且在阀扇片6-7的关闭转动期间由加压流体引起，该加压流体流过结合部分1。制动流体的通过减慢阀的关闭速度，避免突然冲击，这些突然冲击可损坏阀本身的旋转扇片。因而避免压力的突然增大，压力的突然增大称作水锤现象。
通过速度、和因而单转动瓣的关闭速度取决于通路导管19的截面、芯21的圆柱部分22的直径、及芯21的螺旋外部凹槽24的延伸，并且可以通过将芯用不同直径的和具有不同凹槽的其它芯替换而修改。因而，可能的是，想到用于旋转扇片6的一种类型的和用于旋转扇片7的另一种类型的芯的使用，从而确定不同转动速度，并因而确定阀5的单瓣的关闭速度。这具有如下目的：具有一种闭合，该闭合在控制阀的旋转扇片或瓣的关闭期间将产品的离开限制到最大值，因而将由水锤现象产生的压力波峰限制到可接受水平。
在流体的流动方向上的下游的控制阀5’的旋转扇片6’-7’又设有自动关闭装置9’，这些自动关闭装置9’类似地具有固定本体12’、滑动本体13’、及通常压缩的弹簧17’，这些通常压缩的弹簧17’在套管4的除去的情况下，通过跟部16’确定阀5’的各个旋转扇片6-7的转动，并因而确定它们的自动闭合。代之以省去与由制动流体从腔室18到腔室14的通过确定的制动作用相似的制动作用。制动作用的确由在结合部分2中存在的加压流体确定。

Claims (2)

1.在柔性管的可分离连接单元中的控制阀自动闭合装置，其特征在于，对于在流体流动方向上游的控制阀(5)的每个阀扇片(6,7)，所述装置包括：可滑动本体(13)，其对所述阀扇片(6,7)起作用，以引起其关闭和打开转动；弹性装置(17)，其容纳在第一腔室(14)中，以在适于引起所述阀扇片(6,7)关闭的转动方向上致动所述滑动本体(13)；制动流体，其容纳在第二腔室(18)中，以制动所述滑动本体(13)在所述阀扇片(6,7)的关闭方向上的运动；以及流体动力连通装置(19,20,21)，其在所述腔室(14,18)之间，以在所述滑动本体(13)在所述阀扇片(6,7)的关闭方向上的运动期间，允许所述制动流体从第二腔室(18)到第一腔室(14)的受控输送，所述流体动力连通装置(19,20,21)包括小通路导管(19)和芯，该小通路导管(19)具有增大部分(20)，该芯插入在所述增大部分(20)中，所述芯具有圆筒形部分(22)和开凹槽部分(23)，该开凹槽部分(23)设有外部凹槽(24)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开凹槽部分(23)具有可变长度。
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