CN116601417A - 紧急脱离和联接装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于输送低温流体的自关闭紧急脱离和联接装置，该装置包括两个流体输送管道(2，3)，两个流体输送管道沿纵向方向延伸，并且各自在连接端部处包括止回阀机构(4，6，8；5，7，9)，止回阀机构被构造成在连接端部分离时自动关闭管道，并且在连接端部联接时打开管道，该装置(1)进一步包括外管(10，11)，外管围绕每个输送管道(2，3)布置并限定真空空间以用于输送管道(2，3)的绝热，该装置(1)的特征在于，该装置进一步包括绝热腔室(18，19)，绝热腔室围绕止回阀机构(4，6，8；5，7，9)设置并由位于外管(10，11)与输送管道(2，3)之间的壁的组件(12，13)界定，绝热腔室(18，19)的容积与位于外管(10，11)和输送管道(2，3)之间的真空空间无关。

Description

紧急脱离和联接装置
本发明涉及一种紧急脱离和联接装置。
更特别地，本发明涉及一种用于输送低温流体的自关闭紧急脱离和联接装置，该自关闭紧急脱离和联接装置包括两个流体输送管道，该两个流体输送管道沿纵向方向延伸并且各自在连接端部处包括止回阀机构，该止回阀机构被构造成在连接端部分离时自动关闭该管道，并且在连接端部联接时打开该管道，该装置还包括外管，该外管围绕每个输送管道设置并限定真空空间以用于输送管道的绝热。
本发明涉及一种用于输送低温流体(例如液化氢)的一个或多个导管的系统，该系统是绝热的，以便限制热量的输入，并且能够在紧急情况下将导管断开连接而没有流体的损失或流出。
这些装置通常用术语“拉断(Breakaway)”来表示(例如参见EP 3581839A1)。已知的装置具有相对不令人满意的热性能和/或复杂的结构和/或不利的使用人体工程学。
本发明的目的是克服现有技术的上文阐述的全部或一些缺点。
为此，根据本发明的、在其他方面也符合以上前序部分中给出的一般定义的联接装置的本质特征在于，该联接装置还具有绝热腔室，该绝热腔室围绕止回阀机构设置，并由位于外管与输送管道之间的一个或多个壁的组件界定，该绝热腔室的容积与位于外管与输送管道之间的真空空间无关。
此外，本发明的实施例可以具有以下特征中的一个或多个特征：
-该装置在每个连接端部处具有绝热腔室，每个绝热腔室的容积由纵向延伸且横向间隔开的管状壁界定，每个绝热腔室的容积的位于连接端部处的第一端部是开放的，相反的第二纵向端部是闭合的，两个绝热腔室的开放第一端部被构造成以密封方式彼此连接，并且在连接端部联接时形成单一密封且闭合的绝热容积，
-该装置包括系统，该系统用于在连接端部联接时抽空由两个绝热腔室形成的绝热容积，该抽空系统包括流体传输通道，该流体传输通道包括通到所述容积中的端部，
-外管与输送管道之间的机械连杆包括界定绝热腔室的一个或多个壁的组件，并且形成沿着纵向方向产生至少一个来回的热路径，例如沿着纵向截面呈“S”形的热路径，
-界定绝热腔室和/或绝热腔室的内部的一个或多个壁的组件的至少一部分包括多层类型(“MLI”)的绝热结构，
-界定绝热腔室的一个或多个壁的组件经由一方面壁的组件与另一方面输送管道和外管之间的机械连杆来确保输送管道在外管中的保持，所述机械连杆基本上或仅位于连接端部处，
-外管的和输送管道的旨在联接的端部具有一个或多个相应安装凸缘，
-一个或多个安装凸缘的组件包括环形形状的内部凸缘，该内部凸缘经由一个或多个比如螺钉等安装构件的组件固定到内管的端部，该一个或多个安装构件使得能够在拆卸凸缘时，接近该装置的止回阀机构和密封件，
-界定绝热腔室的一个或多个壁的组件通过焊接而机械连结到输送管道和外管，
-当连接端部联接时，两个外管的端部以密封方式连结，并且两个输送管道的端部以密封方式连结，
-止回阀机构包括止回阀，该止回阀被复位构件推向关闭位置而抵靠阀座，
-两个输送管道的止回阀的末端端部被构造成在连接端部联接时彼此接触并逆着复位构件机械地将彼此向外推回相应阀座，
-外管与输送管道之间的真空空间包括多层绝热体“MLI”，
-绝热腔室包括安全泄压阀，该安全泄压阀被构造成排放超过所确定的阈值的任何过压。
本发明还可以涉及包括权利要求范围内的上文或下文特征的任何组合的任何替代性的装置或方法。
通过阅读以下参考附图给出的描述，进一步的特定特征和优点将变得显而易见，在附图中：
[图1]示出了示意性局部纵向截面视图，展示了处于分离状态中的根据本发明的联接装置的示例性实施例，
[图2]示出了示意性局部纵向截面视图，展示了处于联接状态中的根据本发明的联接装置的另一示例性实施例，
[图3]示出了该装置的细节的示意性局部纵向截面视图，展示了绝热腔室的结构的可能的示例性实施例，
[图4]示出了示意性局部纵向截面视图，展示了处于联接状态中的根据本发明的联接装置的另一示例性实施例。
所展示的用于输送低温流体的自关闭紧急脱离和联接装置1包括沿纵向方向A延伸的两个流体输送管道2、3。每个输送管道2、3可以由不锈钢或与低温(例如，低于-100℃)兼容的任何其他材料构成。
每个输送管道2、3在连接端部处包括止回阀机构4、6、8；5、7、9，该止回阀机构被构造成在连接端部分离时自动关闭管道(参见[图1])，并且在连接端部联接时打开管道(参见[图2])。
止回阀机构可以包括止回阀4、5，该止回阀被复位构件8、9(比如弹簧，特别是压缩弹簧)推向关闭位置而抵靠阀座6、7。
两个输送管道2、3的止回阀4、5的末端端部被构造成在连接端部联接时彼此接触并逆着复位构件5、9机械地将彼此向外推回相应阀座。
例如，两个管道2、3的止回阀4、5的末端端部纵向突出超过输送管道2、3的端部(并且在适当时可以具有互补形状)。
装置1还包括外管10、11(由不锈钢、金属或其他材料制成)，该外管围绕每个输送管道2、3(例如同心地)设置，并围绕输送管道2、3在它们之间限定真空空间以用于输送管道的绝热。
此真空空间可以包含例如多层类型(MLI)的绝热体22。
装置1还具有绝热腔室18、19，该绝热腔室围绕每个止回阀机构设置，并由位于外管10、11与输送管道2、3之间的一个或多个壁的组件12、13界定。绝热腔室18、19中的此容积优选与位于外管10、11与输送管道2、3之间的真空空间无关。
如图所展示，每个绝热腔室18、19的容积可以由纵向延伸且横向间隔开的管状壁界定(腔室18、19的容积因此可以被界定在圆柱体的两个间隔开的部分之间)。
例如，每个绝热腔室18、19的容积的位于连接端部处的第一端部是开放的(参见[图1])。相反的第二纵向端部可以自身以密封方式闭合。
两个绝热腔室18、19的开放第一端部可以被构造成以密封方式彼此连接，并且在连接端部联接时形成单一密封且闭合的绝热容积(参见[图2])。
优选地，装置1包括系统，该系统用于在连接端部联接时抽空由两个绝热腔室18、19形成的此绝热容积；此抽空系统包括例如流体传输通道26，该流体传输通道包括通到所述容积中的端部和可以连结到例如泵送构件的另一端部。这使得能够产生闭合的真空容积，该闭合的真空容积与位于外管10、11与输送管道2、3之间的真空无关。可以为此真空容积提供安全单向止回阀系统。
类似地，绝热腔室18、19可以包括安全泄压阀系统，该安全泄压阀系统被构造成排放超过所确定的阈值的任何过压(穿过不同的或相同的通道27)。
此闭合的绝热容积围绕止回阀机构形成了附加的绝热屏，并且在该装置的热(外部)部分与冷(内部)部分之间形成了绝热路径，如下文将更详细地描述。
界定绝热腔室18、19和/或绝热腔室18、19的内部的一个或多个壁的组件12、13的至少一部分可以包括例如多层类型(“MLI”)的绝热结构21。
具体地且有利地，外管10、11与输送管道2、3之间的机械连杆可以包括界定绝热腔室18、19的一个或多个壁的组件12、13或由该组件构成。因此，壁的这种组件可以形成沿着纵向方向产生至少一个来回的热路径，例如沿着纵向截面呈“S”形的热路径。
优选地，壁由金属、不锈钢或任何其他合适的材料构成，并且可以具有0.3mm与0.5mm之间的厚度以及10mm与500mm之间的长度。这种构造在其两个端部之间构成了绝热路径。
因此，例如，考虑左侧所展示的管道，第一纵向壁121可以在右侧端部连结(例如焊接)到外管10的末端端部(或者连结到固定到此端部的凸缘14)；同样参见[图3]。此第一壁的第二端部(在左侧)可以朝向管道10的内部(第二横向壁)以角度122连结。既而，第三纵向壁123可以连结(例如焊接)在此第二壁处。此第三壁123的第二端部(在右侧)可以连结(例如焊接)在输送管道2、3的外管10的末端端部处(在右侧，或者连结在固定到此端部的凸缘16处)。因此，界定绝热腔室18、19的一个或多个壁的此组件12、13可以机械连结在管道的末端端部处(对于右侧的另一管道也是如此)。
因此，界定绝热腔室18、19的一个或多个壁的组件12、13可以经由一方面壁的组件12、13与另一方面输送管道2、3和外管10、11(和/或凸缘)之间的机械连杆(焊接或其他方式)至少部分地确保输送管道2、3在外管10、11中的保持。机械连杆可以基本上或仅位于连接端部处。
因此，界定绝热腔室18、19的一个或多个壁的组件12、13可以通过焊接而机械连结到输送管道2、3和外管10、11。
如上文所展示和提及的，旨在联接的外管10、11和输送管道2、3的端部可以具有一个或多个相应安装凸缘14、15、16、17。
例如，环形形状的内部凸缘16、17经由一个或多个比如螺钉等安装构件20的组件固定到内管2、3的端部，该一个或多个安装构件优选使得能够在拆卸凸缘16、17时接近装置1的止回阀机构4、6、8；5、7、9和任何密封件。这有助于维护。特别地，螺钉20在其螺纹方面可以朝向管道的内部纵向定向。
当连接端部联接时，两个外管10、11的端部以密封方式连结，并且两个输送管道2、3的端部以密封方式连结。这可以通过合适密封件的组件来获得。
例如，外管10、11之间的密封可以在环境温度下至少部分由介于外部凸缘14、15之间的一个或多个密封件28(由聚合物或其他材料制成的类型的密封件)确保。装置1的最大直径处的这个位置能够改进对热膨胀的管理。特别地，因为密封件朝向内部收缩并增大了密封方向上的力，所以泄漏速率降低。
两个输送管道2、3之间的密封可以自身至少部分由介于内部凸缘16、17之间的一个或多个密封件29(例如，特别是“C”形或径向类型的金属低温密封件)来确保。
止回阀4、5与其阀座(例如由内部凸缘形成)之间的密封可以具有唇形密封件25(例如由经激励的聚合物或PTFE制成)。所述密封件25可以形成阀座，并且有利地位于内部凸缘16、17上，在所述内部凸缘16、17的面上，并且朝向输送管道2、3的内部定向。这样保护了这些敏感的密封元件免受震动、刮擦和灰尘的影响。弹簧8、9的力经由密封件25实现了凸缘16与止回阀4、5之间的密封闭合，而没有泄漏的风险。
这确保了在多次打开/关闭循环后的相当高的可靠性以及在任何温度水平下的密封。有助于止回阀的定位，这样可以承受较大的压差。
装置1具有与低温兼容的良好品质绝热、止回阀的自动打开或关闭、以及相当高的可靠性。
特别地，在由于液体泄漏而失去真空的情况下，绝热腔室18、19的独立容积的压力无法升高。这可以防止事故的发生。
如[图4]示意性展示的，该装置优选包括用于密封绝热容积的净化系统。此净化系统可以具有连结到绝热容积(例如通到绝热容积中)的流体回路。
这种净化使得能够控制绝热容积中的气体氛围(其内的气体的性质和/或压力)。例如，气体绝热容积可以被抽空(抽空到低于大气压的压力)，或者用净化气体加压(加压到高于大气压的压力)，并且净化气体可以是沸点等于或低于被输送的气体的沸点的气体。在此示例中，这种气体可以是氢气、氦气或两者的混合物。
如图所展示，净化系统可以包括通到绝热容积中的传输管道30、以及例如经由至少一个阀34连结到此传输管道30的加压净化气体(例如，氢气或氦气)的储器31。以这种方式，储器31可以向绝热容积供应净化气体流。
净化气体可以被朝向排放装置抽取，例如传输管道30的另一端部32。此排放端部32可以配备有用于控制流向排气口33(大气或抽空系统)和/或泵送构件33(例如真空泵)的气流的单向阀34和/或止回阀35。
这使得能够排放已净化了绝热容积的净化气体、和/或泵送该净化气体。
这使得能够构造完美绝热和完全安全的绝热容积。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于输送低温流体的自关闭紧急脱离和联接装置，该自关闭紧急脱离和联接装置包括两个流体输送管道(2，3)，该两个流体输送管道沿纵向方向延伸，并且各自在连接端部处包括止回阀机构(4，6，8；5，7，9)，该止回阀机构被构造成在这些连接端部分离时自动关闭该管道，并且在这些连接端部联接时打开该管道，该装置(1)还包括外管(10，11)，该外管围绕每个输送管道(2，3)设置并限定真空空间以用于该输送管道(2，3)的绝热，该装置(1)的特征在于，该装置还具有绝热腔室(18，19)，该绝热腔室围绕该止回阀机构(4，6，8；5，7，9)设置，并由位于该外管(10，11)与该输送管道(2，3)之间的一个或多个壁的组件(12，13)界A定，该绝热腔室(18，19)的容积与位于该外管(10，11)与该输送管道(2，3)之间的该真空空间无关，并且在于该装置在每个连接端部处具有绝热腔室(18，19)，每个绝热腔室(18，19)的容积由纵向延伸且横向间隔开的管状壁界定，每个绝热腔室(18，19)的容积的位于该连接端部处的第一端部是开放的，相反的第二纵向端部是闭合的，该两个绝热腔室(18，19)的开放第一端部被构造成以密封方式彼此连接，并且在这些连接端部联接时形成单一密封且闭合的绝热容积，该装置包括用于该绝热容积的净化系统和/或用于抽空该绝热容积的系统，该净化系统包括流体连接到所述绝热容积的流体回路(30，26)，该净化系统包括具有通到该绝热容积中的端部的传输管道(30)，连接到该传输管道(30)并被构造成能够向该绝热容积供应净化气体的加压净化气体的储器(31)，该净化系统包括用于该净化气体的排放装置(32，33)，该抽空系统包括流体传输通道(26)，该流体传输通道包括通到所述容积中的端部。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，用于净化气体的该排放装置(32，33)包括以下中的至少一个：排气口，该排气口连接到抽取区，例如大气；泵送构件，例如真空泵。
3.如权利要求1和2中任一项所述的装置，其特征在于，该净化系统的流体回路(30，26)包括一个或多个阀(34)的组件，和/或一个或多个止回阀(35)的组件、特别是一个或多个单向止回阀的组件。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，该外管(10，11)与该输送管道(2，3)之间的机械连杆包括界定该绝热腔室(18，19)的一个或多个壁的该组件(12，13)，并形成沿着该纵向方向产生至少一个来回的热路径，例如沿着纵向截面呈“S”形的热路径。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，界定该绝热腔室(18，19)和/或该绝热腔室(18，19)的内部的一个或多个壁的该组件(12，13)的至少一部分包括多层类型(“MLI”)的绝热结构(21)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，界定该绝热腔室(18，19)的一个或多个壁的该组件(12，13)经由一方面壁的该组件(12，13)与另一方面该输送管道(2，3)和该外管(10，11)之间的机械连杆确保该输送管道(2，3)在该外管(10，11)中的保持，所述机械连杆基本上或仅位于该连接端部处。
7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，这些外管(10，11)的和这些输送管道(2，3)的旨在联接的端部具有一个或多个相应安装凸缘(14，15，16，17)。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，一个或多个安装凸缘(14，15，16，17)的该组件包括环形形状的内部凸缘(16，17)，该内部凸缘经由一个或多个比如螺钉等安装构件(20)的组件固定到该内管(2，3)的端部，该一个或多个安装构件使得能够在拆卸该凸缘(16，17)时，接近该装置的止回阀机构(4，6，8；5，7，9)和密封件。
9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，界定该绝热腔室(18，19)的一个或多个壁的该组件(12，13)通过焊接而机械连结到该输送管道(2，3)和该外管(10，11)。
10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，当这些连接端部联接时，该两个外管(10，11)的端部以密封方式连结，并且该两个输送管道(2，3)的端部以密封方式连结。
11.如权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，该止回阀机构(4，6，8；5，7，9)包括止回阀(4，5)，该止回阀被复位构件(8，9)推向关闭位置而抵靠阀座(6，7)。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，该两个输送管道(2，3)的止回阀(4，5)的末端端部被构造成在这些连接端部联接时彼此接触并逆着这些复位构件(5，9)机械地将彼此向外推回这些相应阀座。
13.如权利要求1至12中任一项所述的装置，其特征在于，该外管(10，11)与该输送管道(2，3)之间的该真空空间包括多层绝热体(22)“MLI”。
14.如权利要求1至13中任一项所述的装置，其特征在于，该绝热腔室(18，19)包括安全泄压阀(27)，该安全泄压阀被构造成排放超过所确定的阈值的任何过压。

Claims (16)

1.一种用于输送低温流体的自关闭紧急脱离和联接装置，该自关闭紧急脱离和联接装置包括两个流体输送管道(2，3)，该两个流体输送管道沿纵向方向延伸，并且各自在连接端部处包括止回阀机构(4，6，8；5，7，9)，该止回阀机构被构造成在这些连接端部分离时自动关闭该管道，并且在这些连接端部联接时打开该管道，该装置(1)还包括外管(10，11)，该外管围绕每个输送管道(2，3)设置并限定真空空间以用于该输送管道(2，3)的绝热，该装置(1)的特征在于，该装置还具有绝热腔室(18，19)，该绝热腔室围绕该止回阀机构(4，6，8；5，7，9)设置，并由位于该外管(10，11)与该输送管道(2，3)之间的一个或多个壁的组件(12，13)界定，该绝热腔室(18，19)的容积与位于该外管(10，11)与该输送管道(2，3)之间的该真空空间无关，并且在于该装置在每个连接端部处具有绝热腔室(18，19)，每个绝热腔室(18，19)的容积由纵向延伸且横向间隔开的管状壁界定，每个绝热腔室(18，19)的容积的位于该连接端部处的第一端部是开放的，相反的第二纵向端部是闭合的，该两个绝热腔室(18，19)的开放第一端部被构造成以密封方式彼此连接，并且在这些连接端部联接时形成单一密封且闭合的绝热容积，该装置包括用于该绝热容积的净化系统，该净化系统包括流体连接到所述绝热容积的流体回路(30，26)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该净化系统包括具有通到该绝热容积中的端部的传输管道(30)，连接到该传输管道(30)并被构造成能够向该绝热容积供应净化气体的加压净化气体的储器(31)，该净化系统包括用于该净化气体的排放装置(32，33)。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，用于净化气体的该排放装置(32，33)包括以下中的至少一个：排气口，该排气口连接到抽取区，例如大气；泵送构件，例如真空泵。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置包括系统，该系统用于在这些连接端部联接时抽空由该两个绝热腔室(18，19)形成的该绝热容积，该抽空系统包括流体传输通道(26)，该流体传输通道包括通到所述容积中的端部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，该净化系统的流体回路(30，26)包括一个或多个阀(34)的组件，和/或一个或多个止回阀(35)的组件、特别是一个或多个单向止回阀的组件。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，该外管(10，11)与该输送管道(2，3)之间的机械连杆包括界定该绝热腔室(18，19)的一个或多个壁的该组件(12，13)，并形成沿着该纵向方向产生至少一个来回的热路径，例如沿着纵向截面呈“S”形的热路径。
7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，界定该绝热腔室(18，19)和/或该绝热腔室(18，19)的内部的一个或多个壁的该组件(12，13)的至少一部分包括多层类型(“MLI”)的绝热结构(21)。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，界定该绝热腔室(18，19)的一个或多个壁的该组件(12，13)经由一方面壁的该组件(12，13)与另一方面该输送管道(2，3)和该外管(10，11)之间的机械连杆确保该输送管道(2，3)在该外管(10，11)中的保持，所述机械连杆基本上或仅位于该连接端部处。
9.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，这些外管(10，11)的和这些输送管道(2，3)的旨在联接的端部具有一个或多个相应安装凸缘(14，15，16，17)。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，一个或多个安装凸缘(14，15，16，17)的该组件包括环形形状的内部凸缘(16，17)，该内部凸缘经由一个或多个比如螺钉等安装构件(20)的组件固定到该内管(2，3)的端部，该一个或多个安装构件使得能够在拆卸该凸缘(16，17)时，接近该装置的止回阀机构(4，6，8；5，7，9)和密封件。
11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，界定该绝热腔室(18，19)的一个或多个壁的该组件(12，13)通过焊接而机械连结到该输送管道(2，3)和该外管(10，11)。
12.如权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，当这些连接端部联接时，该两个外管(10，11)的端部以密封方式连结，并且该两个输送管道(2，3)的端部以密封方式连结。
13.如权利要求1至12中任一项所述的装置，其特征在于，该止回阀机构(4，6，8；5，7，9)包括止回阀(4，5)，该止回阀被复位构件(8，9)推向关闭位置而抵靠阀座(6，7)。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，该两个输送管道(2，3)的止回阀(4，5)的末端端部被构造成在这些连接端部联接时彼此接触并逆着这些复位构件(5，9)机械地将彼此向外推回这些相应阀座。
15.如权利要求1至14中任一项所述的装置，其特征在于，该外管(10，11)与该输送管道(2，3)之间的该真空空间包括多层绝热体(22)“MLI”。
16.如权利要求1至15中任一项所述的装置，其特征在于，该绝热腔室(18，19)包括安全泄压阀(27)，该安全泄压阀被构造成排放超过所确定的阈值的任何过压。
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