JP5405124B2 - 極低温水平自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、各々が金属壁を有する第１並びに第２の極低温搬送パイプ部分と、これら第１並びに第２の部分を互いに接続している可撓性のパイプ部分と、回動可能な支持フレームとを具備し、この回動可能な支持フレームは、前記第１のパイプ部分に、基端部で接続されている第１の組のアームと、第１の軸を中心に回動可能な前記第１の組のアームのヒンジ端部に、回動可能に装着されている前記可撓性のパイプ部分の周りの支持リングと、前記第２のパイプ部分に、基端部で接続され、かつ前記支持リングに、ヒンジ端部で回動可能に装着されている第２の組のアームであって、この第２の組のアームは、前記第１の軸の横方向に延びている第２の軸を中心に回動可能である、極低温の炭化水素の搬送パイプのための継手構造体に関する。

米国特許第４，０９７，０７２号から、可撓性のホースによって送油パイプの硬質導管部分を相互に接続することが知られている。この可撓性のホースは、籠状のカルダンジョイントの内部に延びており、このカルダンジョイントは、２つの直交軸を中心に、このような導管部分を互いに回動可能にする間、一方の硬質導管部分から他方へ、静的および動的な大きな機械負荷を移動させる。このような可撓性の導管は、運動の自由度を与え、重要な力を移動させることなく、流体を漏らさないような接続を形成する。

ＬＰＧまたはＬＮＧのような極低温流体を搬送する際、このような導管部分の温度は、−１３０℃のような非常に低い温度になり得る。撓みサイクル（ｂｅｎｄｉｎｇ ｃｙｃｌｅ）の後の、脆性およびクラッキングを防ぐために、このような可撓性のホースへの特別な用意が必要とされる。このようなカルダン構造の部材、即ち水平自在継手も、低温の影響を受けるであろう。特に、極低温流体の搬送開始から停止までの間、温度の違いは、比較的大きな局所的な圧縮や膨張を生じてしまい、軸を中心に回動できず動かなくなってしまうようなヒンジのアライメント不良によって、カルダンジョイントが機能しない可能性がある。低温によって引き起こされる、カルダンジョイントの他の逆効果は、ヒンジが、湿った沖合の環境での氷の形成により一緒に凍結してしまうことである。

従って、本発明の目的は、信頼でき、かつ安全を保障するようにして、低温で動作されることができる、関節で結合された極低温搬送パイプを提供することである。本発明の他の目的は、水平自在継手を使用し、かつ継手の回動点での熱負荷を減らす極低温搬送ラインを提供することである。

本発明の継手構造体は、第１並びに第２の組のアームの基端部が、夫々のパイプに対して横方向に延びている少なくとも１つのコネクタ部材によって、第１並びに第２のパイプ部分に接続されていることを特徴とする。

横方向に延びている前記コネクタ部材に、複数の支持アームを取着することによって、軸方向で大きな力を受けることができるような、機械的に強い接続がなされ得る。また、極低温パイプ部分の金属壁から所定の間隔をおいて前記アームを取着することによって、断熱スペースは、これらアームが、従ってこれらアームのヒンジ端部でヒンジが、過度に冷却されるのを防ぐように、形成される。

前記コネクタ部材は、前記可撓性のパイプ部分の接続フランジと、第１並びに第２の金属のパイプ部分とにより形成されることができる。断熱材が、これらフランジ間に形成され得る。

代わって、コネクタ部材は、繊維強化複合材料のような断熱材により形成されるが、例えば、アームの長さと断熱ギャップの高さとを比較して相対的に薄い鋼のプレートでも良い。ここでは、アームからパイプ部分への熱を伝達する断面積が小さく、これらアームに対する良い断熱効果が得られる。同時に、金属のパイプ部分への、これらアームの十分に強い接続がなされる。

前記コネクタ部材は、前記パイプ部分の金属壁から所定の間隔をおいて延びている。また、前記アームは、前記パイプ部分の金属壁とアームとの間のギャップが、所定の長さに渡って規定されるように、この所定の長さに渡って、夫々のパイプに沿って延びている。これらアームと夫々のパイプ部分との間の、これらアームに沿った幅は、前記極低温搬送パイプの外径の０．１倍ないし０．５倍である。前記ギャップは、中空にされても良いが、ガラス繊維強化樹脂、ナイロン、キシトレックス（ｘｙｔｒｅｘ）、セラミック材料等のような断熱材を含んでいても良い。好ましい一実施の形態では、これらアームは、基端部からアームの前記ヒンジ端部に向かって、前記パイプ部分から離れるように広がっている。このようにして、同時に、十分な断熱間隔が、これらアームとパイプ部分との間に形成される。また、前記支持リングは、可撓性のチューブの撓みが、この支持リングに接触している可撓性のチューブなしで適応され得るように、比較的大きな直径を有し得る。

前記アームの基端部と前記ヒンジ端部との間の伝導性の断面を小さくするために、これらアームは、前記パイプ外径の０．５倍ないし１倍の直径を有する、実質的に中空の円筒形状である。ここでは円筒が使用されるが、環状の円筒アームが意図されているだけでなく、長方形または楕円形のような、円形でない閉じた断面形状を有するアームでも良い。中空に関して、アームの壁が構造的に強い材料によって形成されるだけでなく、これらアームの内部スペースが断熱材で満たされても良いことが意図されている。

前記アームの基端部は、中空にされる、もしくは断熱材で満たされることができる断熱チャンバによって、囲繞されることができる。二重壁の可撓性のパイプ部分が、外側フランジによって前記パイプ部分の外側パイプに取着されている外側パイプと、内側フランジによって前記パイプ部分の内側導管に接続されている、可撓性の部分と鋼のフランジ部分とを有する内側パイプと、前記内側フランジを囲繞し、かつ前記外側フランジに接続されているリング形状のアライメント用部材とを有することができる。このようにして、これらフランジは、軸並びに径方向の位置でアライメントされるように維持され、外側パイプの取り外し可能なように、容易に触れることができる。本発明での使用に適した可撓性の低温の二重壁ホースが、２００５年６月８日に出願された欧州特許出願第０５１０５０１１号に記載されており、この内容は、参照としてここに含まれる。

本発明に従う可撓性の継手が、海底で、即ち表面浮遊ＬＮＧの負荷、非負荷構造体でのような、また、ボーイ、即ちキャリア（例えば、船体中央の負荷、非負荷）で、即ち極低温の水中（ｍｉｄ−ｗａｔｅｒ）搬送導管での、堅いパイプの一連の関節で結合された継手のような、多くの異なる位置および形態で使用されることができる。

本発明に係る継手の実施の形態は、添付図面を参照して詳細に説明されるであろう。

図１は、第１のパイプ部分２と、第２のパイプ部分３とを有する、本発明の極低温継手構造体１を示す。これら第１並びに第２のパイプ部分２、３は、例えば鋼のような、比較的硬質な材料により形成されているが、複合材料により形成されることもでき、これらパイプ部分は、比較的堅い。中間の可撓性のパイプ部分５が、継手フランジ６、７によって、これらパイプ部分２、３を互いに接続している。これらパイプ部分２、３は、支持リング１５にパイプ部分２を接続する第１の組のアーム１１、１３を有する水平自在継手９によって、互いに接続されている。第２の組のアーム１６、１８が、前記支持リング１５に前記パイプ部分３を接続している。

前記アーム１１、１３は、これらアームの基端部２０、２２でコネクタ部材２３に接続され、また、前記アーム１６、１８は、コネクタ部材２５に接続されている。これら第１のアーム１１、１３のヒンジ端部２７、２９は、これらアームが軸３０を中心に回動可能なように、ヒンジ３０、３１によって、前記支持リング１５に装着されている。これらアーム１６、１８の端部３２、３３は、軸３６を中心に回動可能なように、ヒンジ接点３４、３５で前記支持リング１５に装着されている。

図２並びに図３から理解され得るように、前記アーム１６、１８は、中空の円筒形状であり、前記ヒンジ３４、３５の方向に、前記パイプ部分３、５から離れるように広がっている上端部を夫々有する。基端部３８、３９は、ギャップ４１が形成されるように、前記パイプ部分３の金属の外壁４０から所定の間隔をおいて配置されている。これらアーム１６、１８を前記パイプ部分３に接続する前記コネクタ部材２５は、このパイプ部分３に支持され、かつこれらアーム１６、１８を囲繞している２つのプレート４２、４３によって形成されている。各プレート４２、４３の厚さｔは、これらアーム１６、１８から前記冷たい外壁４０への熱伝達に関して、小さな断面積のみで熱が伝達されるように、前記ギャップ４１の高さＨと比較して小さい。

前記可撓性のパイプ部分５は、可撓性の外壁４５と、断熱性の可撓性の内壁４４とを有する。

図４に、前記コネクタ部材２３、２５の周りの断熱ボックス５０、５１が示されており、これらボックスは、中空にされる、もしくは断熱材で満たされることができる。前記ギャップ４１も、断熱材５２で部分的に満たされている。

図５は、前記外側継手フランジ７によって、二重壁の低いパイプ部分３に接続されている、二重壁の可撓性のパイプ部分５を、最終的に示している。前記パイプ部分５は、鋼のフランジ部分５７に接続されている可撓性の内側チューブ５５を有する。このフランジ部分５７は、前記下側パイプ部分３の内側ダクト５９の鋼のフランジ部分５８に接続されている。この内側ダクト５９は、可撓性の材料により形成され得るが、鋼により形成されても良く、もしくは金属、合成繊維、テフロン（登録商標）材料等を有する複合材料でも良い。可撓性の外側チューブ６０が、フランジ部分６１によって、前記低いパイプ部分３の鋼の外側チューブ６２に接続されている。これらフランジ部分５７、５８は、側面から延びている部材６５が、熱を遮断するようにして収容されている溝６４を有するリング形状のアライメント用部材６３によって、囲繞されている。このアライメント用部材６３の外部接続部材６６が、前記外側パイプ６２の継手フランジ７に取着されている。このようにして、前記内側フランジ部材６５並びに前記継手フランジ７の軸並びに径方向の位置が、明確に規定された状態に維持される。ここで、この内側フランジ部材６５は、前記外側パイプ部分６０、６２を分離する際に、容易に触れられ得る。

図４に示すように、前記第２の組のアーム１６，１８の基端部３８，３９が、断熱チャンバ５０によって囲繞されている。

図６は、船体中央の荷積み−非荷積みマニホルド７２に接続されている浮遊ホース７１
を有するＬＮＧタンカ７０のような、液化炭化水素のためのタンカを示している。このホ
ース７１の端部に、本発明に係る継手構造体７３が設けられている。大きな静的並びに動
的な力を受けるために、単一の継手構造体７３に平行に、多くのホース７１を接続するこ
とも可能である。

例えば、前記フランジ６、７の少なくとも一方の位置で、または近くで、インラインスイベルを有することが可能である。このような１つ、または複数のインラインスイベルは、ボアがこの継手構造体に接続されている点で、スイベル力に適応する。

図６の実施の形態では、水面でのＬＮＧの荷積み、非荷積みブイが、継手構造体７７に
よって、浸水性の極低温水中ホース７６（水面で一部分が浮遊することができる）に取着
されている。このブイ７５は、複数の碇の線７８によって海底に停泊される。

図７の実施の形態では、多くの硬質な鋼の極低温パイプ７９、８０が、ブイ７８のよ
うな、荷積み、非荷積み構造体により支持されている。これらパイプ７９、８０は、本発
明に係る継手構造体８１、８２によって、互いに接続されている。

図１は、本発明の実施の形態に係る極低温水平自在継手の一実施の形態の斜視図である。 図２は、図１の継手の長手方向の断面を示す。 図３は、図１の継手の横手方向の断面を示す。 図４は、アームとパイプ部分との間のギャップが、断熱材で部分的に満たされ、また、基端部が、断熱ボックス内に収容されている、継手の一実施の形態を示す。 図５は、二重壁の極低温の可撓性のパイプの詳細を示す。 図６は、本発明の継手の異なる形態の概略を示す。 図７は、本発明の継手の他の異なる形態の概略を示す。 図８は、本発明の継手のさらなる異なる形態の概略を示す。

Claims (11)

1. 各々が金属壁（４，６２）を有する極低温の炭化水素の搬送用の第１並びに第２のパイプ部分（２，３）と、
   これら第１並びに第２のパイプ部分（２，３）を互いに接続している可撓性のパイプ部分（５）と、
   支持フレーム（９）とを具備し、この支持フレーム（９）は、
   前記第１のパイプ部分（２）に、基端部（２０，２２）で接続されている第１の組の
   アーム（１１，１３）と、
   前記可撓性のパイプ部分（５）の周りに配置され、第１の軸（３０）を中心として前記第１の組のアーム（１１，１３）が回動可能なように、前記第１の組のアーム（１１，１３）のヒンジ端部（２７，２９）が、回動可能に装着されている支持リング（１５）と、
   前記第２のパイプ部分（３）に、基端部（３８，３９）で接続され、かつ前記支持リ
   ング（１５）に、ヒンジ端部（３２，３３）で回動可能に装着されている第２の組のアー
   ム（１６，１８）とを有し、この第２の組のアーム（１６，１８）は、前記第１の軸（３
   ０）に対して横方向に延びている第２の軸（３６）を中心に回動可能である、極低温の炭
   化水素の搬送パイプのための継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）において、
   前記第２の組のアーム（１６，１８）は、中空の筒形状であり、
   前記第１並びに第２の組のアーム（１１，１３，１６，１８）の前記基端部（２０，２
   ２，３８，３９）は、夫々の前記第１並びに第２のパイプ部分（２，３）に対して横方向に延びている、互いに上下方向に離間した上側並びに下側のコネクタ手段（２３，２５，４２，４３）によって、前記第１並びに第２のパイプ部分（２，３）に接続されており、
   前記下側のコネクタ手段は、互いに上下方向に離間した上側のコネクタ部材（４３）と下側のコネクタ部材（４２）とを有し、
   前記第２の組のアームの前記基端部は、夫々前記第２のパイプ部分の前記金属壁（４，６２）から所定の間隔をおいて、前記上側並びに下側のコネクタ部材に夫々取着され、
   第２の組のアーム（１６，１８）は、前記第２のパイプ部分の金属壁（４，６２）と前記第２の組のアーム（１６，１８）との間に上下方向に所定の長さを有するギャップ（４１）が規定されるように、所定の長さに渡って下側のコネクタ部材（４２）から上側のコネクタ部材（４３）へと、夫々の前記第２のパイプ部分（３）に沿って上方へと延びていることを特徴とする継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）。
2. 前記ギャップの長さ方向での、前記下側並びに上側のコネクタ部材（４２，４３）
   の各々の厚さが、前記ギャップの長さと比較して、相対的に小さい請求項１の継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）。
3. 前記下側並びに上側のコネクタ部材（４２，４３）は、実質的にプレート形状である請求項１または２の継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）。
4. 前記ギャップ（４１）の前記長さは、前記第１並びに第２のパイプ部分（２，３）のパイプ外径Ｄ０の０．１倍ないし０．５倍である請求項１ないし３のいずれか１の継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）。
5. 断熱材（５２）が、前記ギャップ（４１）内に設けられている請求項１ないし４のいずれか１の継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）。
6. 前記第１並びに第２の組のアーム（１１，１３，１６，１８）は、前記第１並びに第２のパイプ部分のパイプ外径Ｄ０の０．５倍ないし１倍の直径Ｄ２を有する、請求項１ないし５のいずれか１の構造体（１，７３，７７，８１，８２）。
7. 前記第２のパイプ部分（３）は、前記金属壁（６２）を形成した外側パイプ（６２）と、この外側パイプから所定の間隔をおいて配置されている内側搬送パイプ（５９）とを有する請求項１ないし６のいずれか１の継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）。
8. 前記第１並びに第２のパイプ部分（２，３）は、夫々前記金属壁（４，６２）の内側に、断熱壁カバーを有する請求項１ないし７のいずれか１の継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）
9. 前記第２の組のアームの前記基端部（３８，３９）は、断熱チャンバ（５０）によって囲繞されている請求項１ないし８のいずれか１の継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）。
10. 前記第１並びに第２の組のアームは、夫々前記基端部（２０，２２，３８，３９）からこれら第１並びに第２の組のアームの前記ヒンジ端部（２７，２９，３２，３３）に向かって、前記第１並びに第２のパイプ部分（２，３）から離れるように外方に広がっている請求項１ないし９のいずれか１の継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）。
11. 前記第１並びに第２のパイプ部分（２，３）の少なくとも一方と、前記可撓性のパイプ部分（５）との間に配置されているスイベルを有する請求項１ないし１０のいずれか１の継手構造体（１，７３，７７，８１，８２）。

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