EP0045684B1 - Agencement mécanique permettant, notamment, le dégagement d'un bras articulé de transfert de produits fluides, en déconnexion d'urgence - Google Patents
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- EP0045684B1 EP0045684B1 EP81401193A EP81401193A EP0045684B1 EP 0045684 B1 EP0045684 B1 EP 0045684B1 EP 81401193 A EP81401193 A EP 81401193A EP 81401193 A EP81401193 A EP 81401193A EP 0045684 B1 EP0045684 B1 EP 0045684B1
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- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/8807—Articulated or swinging flow conduit
Definitions
- the invention relates to articulated arms for transferring (loading or unloading a ship for example) of fluid products, of the general type comprising a base, an internal tube and an external tube articulated together, and a counterweight system, the internal tube pivoting on the base, and the external tube carrying an elbow assembly and emergency disconnection device, part of this assembly remaining integral with the vessel in emergency disconnection.
- a problem encountered in this area is that of the difficulty of connecting the marine loading arms to the ship when they are unbalanced in normal maneuver and of the dangers incurred when the hydraulic system used to maneuver them is broken down.
- Another problem is that of the marine loading arms which, when they are over-balanced on the articulated assembly or under-balanced (the arm being in empty or full emergency disconnection) can tend to approach the ship with risks of shock, in particular in the case where the disconnection is made, the internal tube being behind the vertical axis of the base of the arm.
- Another problem is that of the curve described by the end of the part of the elbow-emergency disconnection device assembly remaining integral with the external tube, when the internal tube rises, in particular in the case where the angle between the outer tube and the inner tube remains constant or varies very slowly.
- a family of arms is known in particular, document DE-A-2,526,330 which corresponds to the preamble of the claim is an illustration describing a deformable parallelogram comprising an internal tube and a rear extension of this internal tube.
- the parallelogram supports two counterweights, one on the rear extension and the other close to the joint on one short side and one long side of the deformable parallelogram.
- the other short side of the parallelogram is integral and in the rear extension of the outer tube of the loading arm.
- the deformation of the parallelogram can be blocked using a jack supported and articulated on the base.
- any oscillation movement of the outer tube results in a corresponding oscillation but in the opposite direction of the parallelogram counterweight.
- a swinging movement of the outer tube results in a deformation of the parallelogram making it possible to keep the external arm a position parallel to itself and of constant angle, the parallelogram counterweight also in this case keeping a position parallel to itself and that of the outer tube.
- the outer tube does not have a control cylinder.
- the present invention overcomes the problems set out above and aims at a mechanical arrangement with two counterweights, different from the preceding families, allowing in particular the release of an articulated arm in emergency disconnection, characterized in that it comprises a conventional counterweight and an additional counterweight placed with free pivoting at the rear of the internal tube, being carried by an annex beam fixed on a pulley mobile around an axis carried by a rear beam extending the internal tube, said mobile pulley being connected by a cable to a pulley mounted madly on the base but capable of being locked to the base, the articulated assembly constituted by the additional counterweight and its beam being calculated and its position chosen to obtain the balance of the arm in normal operation and its -equilibrium or sub-equilibrium at the time of emergency disconnection depending on the position of the internal tube.
- the invention is applied to an articulated product transfer arm fluids, in particular petroleum products, between a quay installation (Q) and a ship (N) for example.
- the articulated arm comprises a base (1) and, pivotally mounted on this base, using two elbows (2) and (3) and two bearings (4) and (5), an internal tube (6) at one end of which is articulated an external tube (7).
- a first pivoting takes place around a vertical axis ZZ of the base and a second pivoting occurs around a horizontal axis XX.
- the internal tube (6) On a beam (8) extending, at the rear, the internal tube (6) there is the wheel (9) of the counterweight system (10) which is connected by a cable (11) to the other wheel (12) of the system.
- the outer tube (7) carries at its end an assembly (13) with elbows (14) and emergency disconnection device (15) for the connection with the ship. It should be noted that part of this assembly remains on the vessel during an emergency disconnection.
- At least one additional counterweight (16) is provided on the rear extension of the internal tube (6) formed by the beam (8). More specifically, the additional counterweight (16) is mounted on an annex beam (17) fixed on a pulley (18) movable around an axis (19) carried by the beam (8).
- This movable pulley (18) is connected by a cable (20) to a pulley (21) mounted idly on the base but capable of being locked to the base via a jack (22) mounted oscillating on a fork (23) integral with the base and the control rod of which is articulated at (24) on the pulley (21).
- a jack (25) fixed to the beam (8) and the piston of which is connected to the cable (20) constitutes the control device for the internal tube (6).
- Another cylinder (26), whatever its location, allows control of the external tube (7). Embodiments of the location of this external tube control device will be described later.
- the idler pulley (21) is hydraulically locked to the base by means of the jack (22). Therefore, the torque P x 1 generated by the additional counterweight system and its annex beam (17) is transmitted to the base passing successively by the cable (20), the pulley (21) and the jack ( 22) in the form of forces and leverage. Only the weight P is to be considered in the center of the pulley (18) on the rear beam (8) of the inner tube for the balance of the articulated arm.
- the additional counterweight does not change inclination relative to the fixed axes of the base.
- the cylinder (25) allows the internal tube (6) to be maneuvered by sending the pressure into one chamber or the other of the cylinder to control the descent or the ascent.
- the jack (26) allows the operation of the external tube (7).
- the additional counterweight keeps the same inclination with respect to the fixed axes of the base regardless of the arm movements caused by the movement of the vessel, while in case II the additional counterweight keeps a constant angle with the internal tube.
- the angle (a) of the additional counterweight remains constant with the horizontal ( Figure 4) while in case II the angle (a) of the additional counterweight is variable with the horizontal and the angle ( ⁇ ) of the additional counterweight with the beam of the internal tube is constant ( Figure 5).
- references A and B represent the possible vertical and horizontal displacements of the vessel N during the connection time of the arm which is on the quay Q.
- the difference between the two possibilities is that of the angular travel traveled by the inner tube after disconnection. This travel is constant in case 1 but variable in case II, depending on the travel already covered between the time of connection (N1) and the time of disconnection (N2) due to movement of the vessel (N). At the time of connection (N1) the external tube makes any angle with the horizontal.
- the reference (C2) represents the travel necessary to allow the movement of the ship to be free during disconnection and to raise the internal tube sufficiently after disconnection.
- the reference (E1) represents the curve traversed by the point (O) if the position of the external tube remains fixed relative to the position of the internal tube.
- the reference (E2) represents the curve obtained in accordance with the invention and making it possible in particular to avoid impacts with the ship.
- the location of the device or cylinder (26) for controlling the outer tube (7) is provided between said outer tube and a loose pulley (27) disposed at the joint of the inner tube with the outer tube and connected by a cable (28) to a pulley (29) fixed to the base.
- the cylinder body (26) is mounted oscillating on the outer arm (7), while the end of its rod is articulated at (30) to the idler pulley (27).
- two jacks (26) for controlling the external tube (7) are arranged on each of the strands of a cable (31) connecting a pulley (32) fixed to the external tube (7) and a pulley (33) fixed at the base.
- the body of the actuator (26) for controlling the external tube (7) is mounted oscillating on the base (1) while the end of its rod is articulated to a pulley (35) mounted loosely on the 'base.
- the pulley (35) is connected by a cable (36) to a pulley (37) fixed to the external tube.
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Description
- L'invention se rapporte aux bras articulés de transfert (chargement ou déchargement d'un navire par exemple) de produits fluides, du type général comportant une embase, un tube interne et un tube externe articulés entre eux, et un système de contrepoids, le tube interne pivotant sur l'embase, et le tube externe portant un ensemble à coudes et dispositif de déconnexion d'urgence, une partie de cet ensemble restant solidaire du navire en déconnexion d'urgence.
- Un problème rencontré dans ce domaine est celui de la difficulté de raccordement au navire des bras de chargement marins lorsqu'ils sont déséquilibrés en manoeuvre normale et des dangers encourus lorsque le système hydraulique servant à les manoeuvrer est en panne. Un autre problème est celui des bras de chargement marins qui, lorsqu'ils sont sur-équilibrés sur l'ensemble articulé ou sous-équilibrés (le bras étant en déconnexion d'urgence vide ou plein) peuvent avoir tendance à se rapprocher du navire avec des risques de chocs, notamment dans le cas où la déconnexion est faite, le tube interne se trouvant en arrière de l'axe vertical de l'embase du bras. Un autre problème est celui de la courbe décrite par l'extrémité de la partie de l'ensemble coudes-dispositif de déconnexion d'urgence restant solidaire du tube externe, lorsque le tube interne remonte, notamment dans le cas où l'angle entre le tube externe et le tube interne reste constant ou varie très lentement.
- On connaît plusieurs familles de bras de chargement de produits pétroliers comprenant un système de contrepoids à deux contrepoids.
- On connaît notamment une famille de bras dont le document DE-A-2.526.330 qui correspond au préambule de la revendication est une illustration décrivant un parallélogramme déformable comprenant un tube interne et un prolongement arrière de ce tube interne. Le parallélogramme supporte deux contrepoids, l'un sur le prolongement arrière et l'autre proche de l'articulation d'un petit côté et d'un grand côté du parallélogramme déformable. L'autre petit côté du parallélogramme est solidaire et dans le prolongement arrière du tube externe du bras de chargement. La déformation du parallélogramme peut être bloquée à l'aide d'un vérin prenant appui et articulé sur l'embase.
- Pour une position donnée fixe du tube interne tout mouvement d'oscillation du tube externe se traduit par une oscillation correspondante mais de sens opposé du contrepoids de parallélogramme.
- Un mouvement d'oscillation du tube externe se traduit par une déformation du parallélogramme permettant de conserver au bras externe une position parallèle à lui-même et d'angle constant, ole contrepoids de parallélogramme conservant également dans ce cas une position parallèle à lui-même et à celle du tube externe.
- Il y a donc interdépendance entre le tube interne et le petit côté du parallélogramme portant le contrepoids (9a).
- Le tube externe ne possède pas de vérin de commande.
- La présente invention remédie aux problèmes exposés plus haut et vise un agencement mécanique à deux contrepoids, différent des familles qui précèdent, permettant notamment, le dégagement d'un bras articulé en déconnexion d'urgence caractérisé en ce qu'il comprend un contrepoids classique et un contrepoids additionnel placé à pivotement libre à l'arrière du tube interne, étant porté par une poutre annexe fixée sur une poulie mobile autour d'un axe porté par une poutre arrière prolongeant le tube interne, ladite poulie mobile étant reliée par un câble à une poulie montée folle sur l'embase mais susceptible d'être verrouillée à l'embase, l'ensemble articulé constitué par le contrepoids additionnel et sa poutre étant calculé et sa position choisie pour obtenir l'équilibre du bras en manoeuvre normale et son sur-équilibre ou sous-équilibre au moment de la déconnexion d'urgence en fonction de la position du tube interne.
- L'invention apporte notamment pour avantages :
- - que le tube interne part en arrière, en déconnexion vide ou pleine, quelle que soit la position du bras ;
- - que l'agencement est mécanique ;
- - qu'elle ne nécessite pas de détection d'absence ou de présence de produits dans le bras.
- D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une forme de réalisation possible d'un bras de transfert de produits fluides équipé conformément à l'invention ;
- la figure 2 en est une vue partielle, en bout et de l'arrière ;
- la figure 3 est un schéma explicatif du procédé selon l'invention ;
- les figures 4 et 5 sont des schémas représentatifs du fonctionnement dudit bras, en marche normale, selon deux cas possibles ;
- les figures 6 et 7 sont des schémas représentatifs du fonctionnement dudit bras, en déconnexion d'urgence, suivant les deux cas des figures 4 et 5 ;
- la figure 8 est un schéma représentatif du fonctionnement du bras, en déconnexion d'urgence, le tube interne se trouvant en arrière de la verticale de l'embase ; et
- les figures 9 et 10 sont des schémas montrant des emplacements différents du dispositif de commande du tube externe du bras.
- Dans la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 3 en particulier, l'invention est appliquée à un bras articulé de transfert de produits fluides, notamment de produits pétroliers, entre une installation à quai (Q) et un navire (N) par exemple. Dans cette forme de réalisation choisie seulement à titre d'exemple pour illustrer l'application de l'invention, le bras articulé comprend une embase (1) et, monté à pivotement sur cette embase, à l'aide de deux coudes (2) et (3) et de deux roulements (4) et (5), un tube interne (6) à une extrémité duquel est articulé un tube externe (7). Selon cette disposition, un premier pivotement se fait autour d'un axe vertical Z-Z de l'embase et un second pivotement se produit autour d'un axe horizontal X-X. Sur une poutre (8) prolongeant, à l'arrière, le tube interne (6) on trouve la roue (9) du système de contrepoids (10) laquelle est reliée par un câble (11) à l'autre roue (12) du système. Le tube externe (7) porte à son extrémité un ensemble (13) à coudes (14) et dispositif de déconnexion d'urgence (15) pour la liaison avec le navire. Il doit être remarqué qu'une partie de cet ensemble demeure sur le navire lors d'une déconnexion d'urgence.
- Conformément à l'invention et pour remédier aux problèmes exposés plus haut, au moins un contrepoids additionnel (16) est prévu sur le prolongement arrière du tube interne (6) constitué par la poutre (8). Plus précisément, le contrepoids additionnel (16) est monté sur une poutre annexe (17) fixée sur une poulie (18) mobile autour d'un axe (19) porté par la poutre (8). Cette poulie mobile (18) est reliée par un câble (20) à une poulie (21) montée folle sur l'embase mais susceptible d'être verrouillée à l'embase par l'intermédiaire d'un vérin (22) monté oscillant sur une fourche (23) solidaire de l'embase et dont la tige de commande est articulée en (24) sur la poulie (21). Un vérin (25) fixé à la poutre (8) et dont le piston est relié au câble (20) constitue le dispositif de commande du tube interne (6). Un autre vérin (26), quel que soit son emplacement, permet la commande du tube externe (7). Des formes de réalisation de l'emplacement de ce dispositif de commande du tube externe seront décrites plus loin.
- Le fonctionnement d'un bras articulé de transfert de fluides équipé selon l'invention est le suivant :
- En marche normale, le tube externe est équilibré « vide » par ses propres contrepoids prévus à cet effet.
- La poulie folle (21) est verrouillée hydraulique- ment à l'embase par l'intermédiaire du vérin (22). De ce fait, le couple P x 1 engendré par le système de contrepoids additionnels et sa poutre annexe (17) est transmis à l'embase en passant, successivement, par le câble (20), la poulie (21) et le vérin (22) sous forme de forces et bras de levier. Seul le poids P est à considérer au centre de la poulie (18) sur la poutre arrière (8) du tube interne pour l'équilibre du bras articulé.
- Pendant la manoeuvre du tube interne et quelle que soit sa position, le contrepoids additionnel ne change pas d'inclinaison par rapport aux axes fixes de l'embase.
- Le vérin (25) permet de manoeuvrer le tube interne (6) en envoyant la pression dans une chambre ou dans l'autre du vérin pour commander la descente ou la remontée.
- Le vérin (26) permet la manoeuvre du tube externe (7).
- Le bras étant connecté au navire deux possibilités s'offrent aux utilisateurs :
- Cas I. Laisser le vérin (22) bloqué hydraulique- ment et libérer le vérin (25) de commande du tube interne et le vérin (26) de commande du tube externe (figure 4).
- Cas II. Débloquer le vérin (22) pour rendre folle la poulie (21) et bloquer le vérin (25) qui transmet le couple (P x 1) au tube interne mais le laisse libre de tout mouvement. Libérer le vérin (26) de commande du tube externe. Le bras connecté se retrouve ainsi sous-équilibré ou sur-équilibré suivant la position du tube interne au moment de la connexion (figure 5).
- Dans le cas I, le contrepoids additionnel garde la même inclinaison par rapport aux axes fixes de l'embase quels que soient les mouvements du bras engendrés par le déplacement du navire, alors que dans le cas Il le contrepoids additionnel garde un angle constant avec le tube interne. En d'autres termes, dans le cas I, l'angle (a) du contrepoids additionnel reste constant avec l'horizontale (figure 4) alors que dans le cas Il l'angle (a) du contrepoids additionnel est variable avec l'horizontale et l'angle (β) du contrepoids additionnel avec la poutre du tube interne est constant (figure 5).
- Sur les deux figures 4 et 5, les références A et B représentent les déplacements possibles verticaux et horizontaux du navire N pendant le temps de connexion du bras qui se trouve sur le quai Q.
- En déconnexion d'urgence du bras et suivant les deux possibilités énoncées ci-dessus :
- Cas I. Dès le départ de la séquence de déconnexion d'urgence on peut bloquer le vérin (25) et libérer le vérin (22) pour rendre la poulie (21) folle, de manière à ce que le couple (P x 1) soit transmis au tube interne par le vérin (25). On peut bloquer le vérin (26) ou le laisser libre suivant la solution prise pour son emplacement, de sorte que l'inclinaison du tube externe (7) définie par l'angle (β) par rapport à l'horizontale peut rester constante par rapport à l'embase (figure 6). Ainsi, le tube interne (6) tourne vers l'arrière (flèche F1, angle (8) autour de l'axe horizontal XX) jusqu'à ce que le piston du vérin (22) vienne en butée mécanique (la course (C1) du vérin (22) régit l'angle de remontée (8) du tube interne).
- Cas Il. Dès la déconnexion d'urgence, le bras étant déjà sur ou sous-équilibré, le tube interne (6) part en arrière (flèche F1, figure 7). Il reste seulement à bloquer le vérin (26), si nécessaire, pour garder une inclinaison constante au tube externe (angle p par rapport à l'horizontale).
- La différence entre les deux possibilités est celle de la course angulaire parcourue par le tube interne après la déconnexion. Cette course est constante dans le cas 1 mais variable dans le cas II, en fonction de la course déjà parcourue entre le moment de la connexion (N1) et le moment de la déconnexion (N2) due au déplacement du navire (N). Au moment de la connexion (N1) le tube externe fait un angle quelconque avec l'horizontale.
- Sur la figure 7 (cas II) la référence (C2) représente la course nécessaire pour laisser libre le déplacement du navire pendant la déconnexion et pour remonter suffisamment le tube interne après la déconnexion.
- Sur les deux figures 6 et 7 la référence (E1) représente la courbe parcourue par le point (O) si la position du tube externe restait fixe par rapport à la position du tube interne. La référence (E2) représente la courbe obtenue conformément à l'invention et permettant notamment d'éviter les chocs avec le navire.
- Il doit être remarqué que, lors de la déconnexion d'urgence, même si le tube interne se trouve en arrière de la verticale Z-Z à ce moment- là, celui-ci continue à reculer (flèche F2, figure 8).
- Sur la figure 3, l'emplacement du dispositif ou vérin (26) de commande du tube externe (7) est prévu entre ledit tube externe et une poulie folle (27) disposée à l'articulation du tube interne avec le tube externe et reliée par un câble (28) à une poulie (29) fixée à l'embase. Le corps du vérin (26) est monté oscillant sur le bras externe (7), alors que l'extrémité de sa tige est articulée en (30) à la poulie folle (27).
- D'autres emplacements du vérin (26) sont prévus aux figures 9 et 10 des dessins, sans que ces choix d'emplacements soient limitatifs.
- Sur la figure 9 deux vérins (26) de commande du tube externe (7) sont disposés sur chacun des brins d'un câble (31) reliant une poulie (32) fixée au tube externe (7) et une poulie (33) fixée à l'embase.
- Sur la figure 10, le corps du vérin (26) de commande du tube externe (7) est monté oscillant sur l'embase (1) alors que l'extrémité de sa tige est articulée à une poulie (35) montée folle sur l'embase. La poulie (35) est reliée par un câble (36) à une poulie (37) fixée au tube externe.
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